同一配方生产镜片紫外透过率不同的原因探讨

林眉德 许琳 王本平/文

同一配方生产镜片紫外透过率不同的原因探讨

林眉德 许琳 王本平/文

在镜片紫外透过率检测中，会碰到同一种材料、同一种配方制成的低度数和高度数的镜片紫外透过率有差异，并且一般低度数的紫外透过率要小于高度数的紫外透过率，例如平光镜片紫外A波段的透过率为0.56%，而-6.00DS镜片的紫外A波段的透过率为1.27%，根据GB10810.3-2006，平光镜片划分到UV-1，而-6.00DS镜片就要被判到UV-2类，而多次检测结果显示这种差异不是由人为误操作引起，并且如果由各种不同分光光度计检测，同样会出现高低度数镜片的紫外透过率有差异的情况。这不但给检测机构带来不便，同样也使生产企业产生很大的困惑。本文从理论和实际检测中对低度数和高度数紫外透过率不一致的现象给出解释，从而便于企业在生产镜片时对紫外透过率进行控制，也希望能够对检测起到一定的规范作用。

标准GB10810.3～2006中把200～380nm的光学辐射定义为紫外辐射，紫外辐射又分为U V A(315～380nm)、UVB(280～315nm)、UVC(200～280nm)3类，标准中规定检测的是前两类，即UVA、U V B的透过率，而镜片的抗紫外能力分级U V-1、U V-2、U V-3，主要依据的是U V A的透过率（如表1）。

表1 UVA的透过率与镜片分级的关系

目前大部分企业生产防紫外镜片主要采用在镜片基体材料中掺杂一定浓度的紫外吸收剂的方法，来达到紫外辐射在通过镜片时被吸收剂吸收的效果。因此使用同一配方生产的镜片掺杂的紫外吸收剂的种类和浓度都基本相同，由光学理论，紫外UVA透过率（用τ SUVA来表示）可以由公式（1）得到：

如果考虑到紫外辐射在镜片两表面的的反射，公式（1）修正为公式（2）的形式，

公式（2）中t是紫外辐射通过的镜片厚度，k2是镜片的吸收系数，主要由镜片掺杂的紫外吸收剂的种类及其浓度决定，k1主要跟紫外辐射在镜片两表面的反射率有关，为一常数。公式（2）的含义是镜片在吸收系数确定之后，即镜片制造出来之后，镜片的UVA的透过率主要与厚度t有关，厚度t越大，UVA就被吸收得越多，即UVA的透过率就越小;相反厚度越小，UVA的透过率就越大，抗紫外能力也越差。图1是k1为0.95，即紫外辐射在镜片表面反射损失5%的情况下，吸收系数分别为2、3时得到的曲线图。从图中可以看出，τSUVA随厚度的增加迅速地降低，并且在同厚度的情况下，吸收系数越大，τSUVA越小，根据公式（2）要使τSUVA小于1%，在吸收系数k2分别为2，3时镜片厚度至少要达到2.27mm、1.52mm，因此吸收系数越大的镜片厚度可以做得越薄。

图1 吸收系数分别为2、3时U V A透过率与厚度的关系

根据公式（2）可以很好地解释高低度数镜片UVA透过率不一致的现象，一般企业生产的镜片度数越高，中心厚度越薄；镜片度数越低，中心厚度越厚。例如现在一般平光镜片中心厚度一般在2.0～2.2mm之间，而-4.00DS镜片的中心厚度一般在1.1～1.4mm之间，这种厚度的差异是导致平光镜片UVA透过率与高度数镜片UVA透过率有差异的主要原因。

下面再以实际的检测为例进行说明，实验在环境温度23℃，湿度55%的条件下进行，仪器采用的是PekinElemer公司的紫外可见分光光度计。

实验分两部分，第一部分采用的样品来自同一配方生产的镜片，UVA透过率的检测点为镜片的几何中心点，实验结果如表2。

表2 同一配方不同度数镜片的UVA透过率

第二部分检测的是单个镜片（-4.00DS）上不同位置的UVA透过率，检测结果如表3。

表3 单个镜片上不同位置的UVA透过率

由种种实验可以得出以下结论：

a. 依据标准GB10810.3-2006，UVA透过率的检测并不分平光，或是带顶焦度的镜片，也就是不管高低度数的镜片的UVA透过率都应该满足标准中的要求。因此企业生产的镜片要想达到UV-1的级别，就必须使低度数和高度数的镜片都达到UV-1的要求，而不是单单只使低度数的镜片达到UV-1的要求。对企业来说，更应该注意的是高度数的镜片，也就是中心厚度较薄的镜片的UVA的透过率。企业要想使高度数镜片的中心厚度较薄，应在紫外吸收剂的种类和掺杂的浓度上有所考虑，以使得镜片对UVA的吸收系数（k2）较大。

b. 从实验的第二部分可以明显地看出，在镜片上检测点选择的不同，对检测结果有很大的影响，如果所检测的镜片本身的UVA透过率就处于抗紫外能力分级的临界点上，很有可能出现同一个镜片在两家检测机构检测得到结果一个被判为UV-1，一个被判为UV-2。因此在检测时镜片的放置不能太随意。当然，标准中也规定检测需要在设计参考点进行，或者如果企业没有指定设计参考点时，需要在镜片的几何中心进行。因此检测人员首先需要比较准确地检测出镜片的几何中心，这样才能使不同检测机构得到比较一致的测量结果。

作者单位：国家眼镜产品质量监督检验中心