文/吳品思

關(guān)鍵字：純色太陽(yáng)鏡鏡片；耐日光輻照性能；光透射率相對(duì)變化

中國(guó)是眼鏡生產(chǎn)和出口大國(guó)，2017年中國(guó)眼鏡工業(yè)總產(chǎn)值超過(guò)285億人民幣，出口額達(dá)53億美元。隨著中國(guó)眼鏡對(duì)外貿(mào)易的進(jìn)一步擴(kuò)大，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)中國(guó)眼鏡產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，歐盟太陽(yáng)鏡標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 12311-2013、EN ISO 12312-1-2013和美國(guó)太陽(yáng)鏡標(biāo)準(zhǔn)ANSI Z80.3-2015均規(guī)定耐日光輻照性能為太陽(yáng)鏡產(chǎn)品的必檢項(xiàng)目，要求非常嚴(yán)格，中國(guó)眼鏡行業(yè)每年因太陽(yáng)鏡產(chǎn)品該性能指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求而無(wú)法出口或出口后遭受拒收、退貨，蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，系統(tǒng)地研究純色太陽(yáng)鏡鏡片的耐日光輻照性能，深入了解不同材料、不同初始光透射率范圍的純色太陽(yáng)鏡鏡片經(jīng)輻照試驗(yàn)后光透射率值的變化規(guī)律，對(duì)幫助太陽(yáng)鏡生產(chǎn)企業(yè)找出鏡片原材料和相應(yīng)初始光透射率范圍的最優(yōu)搭配方案，提高太陽(yáng)鏡產(chǎn)品的耐日光輻照性能，減少對(duì)外貿(mào)易損失具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)不同材料、不同初始光透射率范圍的純色太陽(yáng)鏡鏡片，經(jīng)輻照試驗(yàn)后的透射率變化研究較少，尚無(wú)相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。本研究將依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，通過(guò)測(cè)試4種典型純色太陽(yáng)鏡鏡片的光透射率變化規(guī)律，綜合評(píng)價(jià)各種原材料的耐日光輻照性能，并嘗試探究不同初始光透射率范圍對(duì)同一原材料耐日光輻照性能的影響，為太陽(yáng)鏡生產(chǎn)企業(yè)尋找鏡片原材料和初始光透射率范圍之間的平衡提供有效的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1．1 材料與儀器

目前太陽(yáng)鏡鏡片材料大多采用亞克力、CR-39、PC和尼龍等材料，本研究以這4種典型的材料對(duì)試驗(yàn)對(duì)象，所有試驗(yàn)樣本均為國(guó)內(nèi)常見(jiàn)市場(chǎng)的鏡片產(chǎn)品，包括不同廠家、不同材料、不同初始光透射率的純色太陽(yáng)鏡鏡片，測(cè)試時(shí)均為新出廠產(chǎn)品。主要儀器為：分光光度計(jì)（U-4100，日立制作所，日本），水冷式日曬氣候老化儀（FY4000+，溫州方圓儀器，中國(guó)）。

1．2 條件和方法

試驗(yàn)按照EN ISO 12311-2013、EN ISO 12312-1-2013進(jìn)行，EN ISO 12311-2013、EN ISO 12312-1-2013是太陽(yáng)鏡及相關(guān)裝置的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。具體試驗(yàn)條件見(jiàn)表1。

表1

取初始光透射率在τV＞80%范圍的亞克力、CR-39、PC和尼龍?jiān)嚇痈?片為1組，用分光光度計(jì)測(cè)試其輻照前光透射率值并記錄數(shù)據(jù)，然后同時(shí)放入水冷式日曬氣候老化儀中進(jìn)行輻照試驗(yàn)，取出所有試樣測(cè)試其輻照后光透射率值并記錄數(shù)據(jù)，共測(cè)試5組。

更換43%＜τV≤80%、18%＜τV≤43%、8%＜τV≤18%、3%＜τV≤8%等不同初始透過(guò)率范圍的亞克力、CR-39、PC和尼龍?jiān)嚇咏M重復(fù)上述試驗(yàn)，直至試樣測(cè)試完畢。

1．3 數(shù)據(jù)處理

上述試驗(yàn)完畢后，可分別得出大量亞克力、CR-39、PC和尼龍這4種材料，在5個(gè)不同初始光透射率范圍的輻照前、后光透射率值。依據(jù)EN ISO 12311-2013、EN ISO 12311.1-2013中的計(jì)算公式，由輻照前光透射率值τV、輻照后光透射率值τV’可求得光透射率的相對(duì)變化值：△τV/τV=(τV’-τV)/τV，經(jīng)異常數(shù)據(jù)剔除后取每種材料在同一初始光透射率范圍的5組數(shù)據(jù)平均值，進(jìn)行同一初始光透射率范圍的不同材料以及同種材料在不同初始光透射率范圍的耐日光輻照性能分析和比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同材料的光透射率相對(duì)變化

亞克力、CR-39、PC和尼龍這4種材料的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖5。

圖1 材料(τV＞80%)的光透射率相對(duì)變化

如圖1所示，初始光透射率大于80%的亞克力、CR-39、PC和尼龍?jiān)嚇樱诮?jīng)過(guò)50h的耐日光輻照試驗(yàn)后，不同材料的光透射率的相對(duì)變化值差異較小，其中，亞克力試樣的光透射率相對(duì)變化平均值最低，為1.12%，CR-39試樣其次，平均值為1.46%。以上測(cè)試結(jié)果表明當(dāng)初始光透射率大于80%時(shí)，亞克力和CR39的耐日光輻照性能均較強(qiáng)，亞克力稍優(yōu)于CR-39。由于PC和尼龍材料目前很少用于該光透射率范圍鏡片的生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上很難找到，因此該組試驗(yàn)缺少PC和尼龍?jiān)嚇訙y(cè)試結(jié)果。

圖2 材料(43%＜τV≤80%)的光透射率相對(duì)變化

如圖2所示，初始光透射率為43%～80%的試樣，在經(jīng)過(guò)50h的耐日光輻照試驗(yàn)后，亞克力的光透射率相對(duì)變化平均值為0.51%，與該組最大值1.48%（尼龍?jiān)嚇樱┫嗖?5%；CR-39試樣其次，平均值為1.10%，尼龍?jiān)嚇拥墓馔干渎氏鄬?duì)變化平均值最大，為1.48%。以上結(jié)果表明，當(dāng)初始光透射率在43%～80%范圍時(shí)，不同材料的耐日光輻照性能由強(qiáng)到弱依次為亞克力＞CR-39＞尼龍，且亞克力優(yōu)勢(shì)較大。由于未在國(guó)內(nèi)常見(jiàn)市場(chǎng)找到該光透射率范圍的PC試樣，故該組試驗(yàn)缺少PC測(cè)試結(jié)果。

圖3 材料(18%＜τV≤43%)的光透射率相對(duì)變化

如圖3所示，初始光透射率為18%～43%范圍時(shí)，CR-39和尼龍?jiān)嚇拥墓馔干渎氏鄬?duì)變化較小，其中，CR-39的光透射率相對(duì)變化平均值最小，為0.6%，與該組最大值2.15%（PC試樣）相差72%，尼龍?jiān)嚇悠浯?，平均值?.99%；亞克力和PC試樣的光透射率相對(duì)變化平均值分別為1.36%和2.15%，可見(jiàn)初始光透射率在18%～43%范圍時(shí)，不同材料的耐日光輻照性能由強(qiáng)到弱依次為CR-39＞尼龍＞亞克力＞PC，且CR-39優(yōu)勢(shì)明顯。

圖4 材料(8%＜τV≤18%)的光透射率相對(duì)變化

如圖4所示，初始光透射率為8%～18%的試樣經(jīng)50h輻照試驗(yàn)后，不同材料之間顯示出一定的差異性，尼龍?jiān)嚇拥墓馔干渎氏鄬?duì)變化平均值升高到5.63%，相當(dāng)于CR-39試樣的5倍；PC試樣也有較大變化，光透射率相對(duì)變化平均值為3.76%，亞克力和CR39試樣平均值分別為1.8%和1.09%，保持在2%以內(nèi)?？梢?jiàn)該組耐日光輻照性能由強(qiáng)到弱依次為CR-39＞亞克力＞PC＞尼龍，CR-39優(yōu)勢(shì)仍然明顯。

圖5 材料(3%＜τV≤8%)的光透射率相對(duì)變化

如圖5所示，初始光透射率為3%～8%的試樣經(jīng)50h輻照試驗(yàn)后，不同材料之間的差異更加明顯，亞克力試樣的光透射率相對(duì)變化平均值高達(dá)11.75%，接近CR-39試樣的11倍，其中17.5%的試樣測(cè)試結(jié)果超過(guò)20%（絕對(duì)值），37.5%的試樣超過(guò)10%（絕對(duì)值），已經(jīng)無(wú)法滿足EN ISO 12311.1-2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)4類鏡片輻照前后光透射率相對(duì)變化應(yīng)小于等于10%的要求；其次是尼龍?jiān)嚇?，其光透射率相?duì)變化數(shù)值也非常高，25%的試樣測(cè)試結(jié)果超出標(biāo)準(zhǔn)線10%的要求，平均值為9.61%；CR-39試樣的光透射率相對(duì)變化平均值仍穩(wěn)定地保持在2%以內(nèi)，其耐日光輻照性能明顯優(yōu)于該組其他材料。由于未在國(guó)內(nèi)常見(jiàn)市場(chǎng)找到該光透射率范圍的PC試樣，故該組試驗(yàn)缺少PC測(cè)試結(jié)果。

2．2 同一材料在不同初始光透射率的試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)選取的每種太陽(yáng)鏡鏡片材料在5個(gè)初始光透射率范圍的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2。由表2可知，在耐日光輻照性能穩(wěn)定性方面，CR-39高于其他3種材料，在5個(gè)不同初始光透射率范圍，其輻照前后的光透射率相對(duì)變化平均值呈現(xiàn)非常高的一致性，且均保持在2%以內(nèi)，可見(jiàn)該材料耐日光輻照性能的穩(wěn)定性非常高；其次是亞克力，其光透射率相對(duì)變化平均值在前4個(gè)初始光透射率范圍保持較高的穩(wěn)定性，但在3%＜τV≤8%時(shí)陡然上升9.95%（絕對(duì)值），超出了標(biāo)準(zhǔn)線要求，表明該材料在3%＜τV≤8%時(shí)耐日光性能穩(wěn)定性非常差；尼龍?jiān)诓煌跏脊馔干渎史秶墓馔干渎氏鄬?duì)變化平均值差異較大，表明該耐日光輻照性能穩(wěn)定性較差；PC的測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)法反映該材料在不同初始光透射率范圍耐日光輻照性能的穩(wěn)定性。

表2 材料在各波段的光透射率相對(duì)變化

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，目前常用的純色太陽(yáng)鏡鏡片材料CR-39，光透射率相對(duì)變化在所有初始光透射率范圍都非常穩(wěn)定地保持在2%以內(nèi)，其耐日光輻照性能與其他材料相比具有明顯優(yōu)勢(shì)；其次，PC的測(cè)試數(shù)據(jù)表明其在18%＜τV≤43%、8%＜τV≤18%這兩個(gè)初始光透射率范圍的耐日光輻照性能較好；尼龍材料在43%＜τV≤80%、18%＜τV≤43%這兩個(gè)初始光透射率范圍耐日光輻照性能較好，但在8%＜τV≤18%、8%＜τV≤18%這兩個(gè)初始光透射率范圍光透射率相對(duì)變化值明顯升高，表明耐日光輻照性能較差；亞克力材料在前4個(gè)初始光透射率范圍表現(xiàn)出較好的耐日光輻照性能，但在3%＜τV≤8%范圍光透射率相對(duì)變化平均值高達(dá)11.75%，無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小于等于10%的要求。

本研究結(jié)果為太陽(yáng)鏡生產(chǎn)企業(yè)尋找鏡片原材料和初始光透射率范圍之間的平衡提供了有效的理論依據(jù)，太陽(yáng)鏡生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身產(chǎn)品設(shè)計(jì)、用途和定位進(jìn)行原材料選擇。CR-39是制作中高檔太陽(yáng)鏡常用的鏡片材料，材料質(zhì)量輕，光透射率高，抗沖擊性強(qiáng)，容易進(jìn)行染色和鍍膜處理，同時(shí)在所有初始光透射率范圍都有很高的耐日光輻照性能，無(wú)論淺色太陽(yáng)鏡、遮陽(yáng)鏡還是特殊用途太陽(yáng)鏡，都可以選擇CR-39作為原材料進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)和生產(chǎn)；PC也是中高檔太陽(yáng)鏡產(chǎn)品可以考慮選擇的原材料，PC鏡片質(zhì)量非常輕，強(qiáng)韌、耐撞擊，結(jié)合PC在18%＜τV≤43%、8%＜τV≤18%這兩個(gè)初始光透射率范圍較好的耐日光輻照性能，特別適合制作成耐沖擊要求高的運(yùn)動(dòng)防護(hù)型太陽(yáng)鏡；尼龍也是中高檔太陽(yáng)鏡產(chǎn)品合適的材料，但其在8%＜τV≤18%、3%＜τV≤8%這兩個(gè)光透射率范圍的光透射率相對(duì)變化較大，容易導(dǎo)致產(chǎn)品耐日光輻照性能不達(dá)標(biāo)，所以不推薦制作成8%～18%光透射率范圍的遮陽(yáng)鏡及3%～8%光透射率范圍的特殊用途太陽(yáng)鏡產(chǎn)品；亞克力質(zhì)輕、價(jià)廉、易于成型，是制作低檔太陽(yáng)鏡的常用材料，需要注意亞克力在前4個(gè)初始光透射率范圍表現(xiàn)出較好的耐日光輻照性能，但在3%＜τV≤8%范圍該性能變得非常差，具有很高的風(fēng)險(xiǎn)，故生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需要避開(kāi)該光透射率范圍，不應(yīng)當(dāng)制作成特殊用途太陽(yáng)鏡。

本研究測(cè)試樣本量有限，今后還有必要進(jìn)一步拓展測(cè)試材料種類和數(shù)量，同時(shí)進(jìn)一步開(kāi)展增加輻照時(shí)間、改變鏡片加工工藝、細(xì)分初始光透射率范圍等對(duì)耐日光輻照性能影響的研究。?