Het concept stress
Bij het bespreken van het begrip spanning moeten we onvermijdelijk ook het begrip rek erbij betrekken. Spanning verwijst naar de kracht die in een object ontstaat om vervorming onder invloed van externe krachten te weerstaan. Rek daarentegen verwijst naar de relatieve veranderingen in de vorm en grootte van een object onder invloed van externe krachten. Deze twee concepten, als belangrijke parameters voor het beschrijven en meten van het gedrag en de prestaties van materialen onder spanning, worden veelvuldig gebruikt in de materiaalkunde.
Stress van de lens
In de materiaalkunde is spanning een belangrijk concept. De productie van harslenzen is een belangrijke toepassing binnen dit vakgebied en vereist relevante kennis van lensmaterialen. Tegenwoordig worden de meeste lenzen op de markt voornamelijk van hars gemaakt. Tijdens het productieproces is het ontstaan van spanning in de lenzen onvermijdelijk. Bijzonder zorgwekkend is dat het effect van spanning in de lenzen niet met het blote oog waarneembaar is en alleen effectief kan worden gemeten met behulp van gespecialiseerde optische testapparatuur, zoals een spanningsmeter. Tijdens het productieproces kunnen lenzen over het algemeen twee soorten interne spanningen vertonen: oriëntatiespanning en krimpspanning. Deze twee soorten spanning kunnen een zekere invloed hebben op de kwaliteit en prestaties van de lenzen en verdienen daarom voldoende aandacht.
① Oriëntatiespanning
Tijdens het vormproces van harsmaterialen worden de moleculaire ketens blootgesteld aan hoge druk en grote schuifkrachten, waardoor ze drastische veranderingen ondergaan. Doordat de moleculaire ketens van het materiaal in een ongeordende en ontspannen toestand worden bevroren voordat ze volledig terugkeren naar hun natuurlijke staat, ontstaat er residuele oriëntatiespanning. Dit fenomeen is met name duidelijk zichtbaar in PC-materialen.
Eenvoudige uitleg:
De lens is gemaakt van hars. Tijdens het vormproces is de overgang van vloeibare naar vaste vorm van de lens niet volledig uniform, wat resulteert in interne spanning. Deze interne spanning manifesteert zich als druk van gebieden met een hogere dichtheid op gebieden met een lagere dichtheid.
② Krimpspanning
Tijdens het productieproces van harsmaterialen kunnen de moleculaire ketens, tijdens de overgang van smelten naar afkoelen, een ongelijke verdeling van de afkoeltemperatuur ondervinden als gevolg van variaties in de wanddikte van het product of de koelwaterkanalen. Dit temperatuurverschil kan leiden tot verschillende krimpgraden in verschillende gebieden. Het verschil in krimpsnelheid tussen deze gebieden kan restspanningen veroorzaken als gevolg van trek- en schuifkrachten.
Eenvoudige uitleg:
Tijdens het afkoelingsproces bij de productie van lenzen kunnen factoren zoals verschillen in lensdikte en de relatie daarvan met de interne koelapparatuur (bijvoorbeeld snellere koeling in sommige gebieden en langzamere koeling in andere) allemaal leiden tot interne spanningen.
Het elimineren van lensspanning
1. Optimalisatie van productietechnieken
Om de interne spanning tijdens de lensproductie te verminderen, optimaliseren en verbeteren lensfabrikanten continu hun productietechnieken. Tijdens het productieproces ondergaat de lens drie uithardingsstappen bij hoge temperaturen. Het eerste uithardingsproces zet de lens om van een vloeibare naar een vaste toestand en elimineert de inherente spanning in de vaste stof. De twee daaropvolgende uithardingsstappen zijn erop gericht om de interne spanning meerdere malen te elimineren, waardoor een zo uniform mogelijke interne structuur van de lens wordt bereikt.
2. Ontspanning van de lensspanning
Volgens de uitleg van de wet van Hooke in de natuurkunde neemt de spanning onder constante rekcondities geleidelijk af in de loop van de tijd, een fenomeen dat bekend staat als een spanningsrelaxatiecurve. Dit betekent dat de oriëntatie- en krimpspanningen die tijdens het lensproductieproces ontstaan, geleidelijk afnemen naarmate de bewaartijd van de lens na het vormen toeneemt. De relaxatietijd van de lensspanning is nauw gerelateerd aan de rek en de externe spanning. Onder normale omstandigheden zal de spanning in de lens na ongeveer drie maanden na voltooiing van de lensproductie tot een minimum afnemen. Over het algemeen is de interne spanning in de lens dus in wezen verdwenen nadat deze de fabriek heeft verlaten.
Het ontstaan van spanning in brillen
Gezien de kennis over lensspanning weten we dat de impact van spanning op individuele lensproducten relatief klein is, en zelfs als verwaarloosbaar kan worden beschouwd. Daarom zijn spanningsparameters in de Chinese nationale norm voor lenzen niet opgenomen in de kwalificatiecriteria. Wat is dan de hoofdoorzaak van spanning in brillen? Dit hangt voornamelijk samen met de procestechnologie van de vervaardiging van brillen op maat.
In brillenwinkels slijpt de opticien tijdens het plaatsen van de geslepen lens in het montuur de lens iets groter dan de daadwerkelijke vereiste maat. Dit voorkomt dat de lens te los zit en gemakkelijk losraakt van het montuur. Hierdoor zit de lens stevig vast wanneer deze met schroeven in het montuur wordt bevestigd en verschuift niet. Deze handeling kan echter de spanning op de lens verhogen, wat tot ongemak tijdens het dragen kan leiden. Te grote lensafmetingen of te strak aangedraaide schroeven in het montuur kunnen een ongelijkmatige lichtbreking op het lensoppervlak veroorzaken, met golvende rimpelingen als gevolg en een negatieve invloed op de beeldkwaliteit.
Het fenomeen van het ontstaan van brilgerelateerde spanning
1. Dubbele breking
Door de iets grotere slijpmaat van de lens wordt het perifere gedeelte van de lens tijdens het assemblageproces samengedrukt, wat resulteert in een verhoogde dichtheid. Deze verandering in dichtheid verandert de oorspronkelijke brekingsindex van de lens, waardoor er "dubbele breking" in de lens optreedt.
2. Scheef
Verstrooiing. Tijdens het assemblageproces van een bril kan een te kleine afmeting ervoor zorgen dat de lens wordt samengedrukt, wat resulteert in "rimpels" aan het oppervlak en een verstoorde verstrooiing van het licht door de lens veroorzaakt.
Wanneer we met dergelijke problemen te maken krijgen, kunnen we de lens uit het montuur verwijderen om de compressietoestand van de lens te veranderen. Deze verandering is een tijdelijke aanpassing van de spanning, en nadat de externe kracht is verwijderd, kan de spanning in de lens afnemen of zelfs volledig worden hersteld. Het is echter belangrijk om te weten dat als er sprake is van langdurige interne spanningsveranderingen als gevolg van externe druk, zelfs het demonteren en opnieuw monteren van de lens geen garantie biedt dat de lens in zijn oorspronkelijke staat wordt hersteld. In dat geval is de enige optie om een nieuwe lens op maat te laten maken.
Lensspanning komt vaker voor bij brillen met een volledig montuur, maar ook bij halfmonturen kan het optreden als het montuur te strak zit. Dit verschijnsel treedt meestal op in het perifere gedeelte van de lens. Lichte spanning heeft een geringe invloed op de beeldkwaliteit en is niet direct merkbaar. Bij overmatige spanning wordt echter het centrale optische gebied aangetast, wat leidt tot wazig zien en vermoeidheid van de ogen, met name bij het kijken naar de periferie of tijdens snelle oogbewegingen.
Omdat de spanning op een brilmontuur voornamelijk wordt veroorzaakt door de compressie van het montuur, bieden montuurloze brillen een betere spanningsvermindering.
Zelfdiagnosemethode voor brilstress
Lenzen van verschillende materialen vertonen na blootstelling aan externe krachten verschillende spanningspatronen als gevolg van verschillen in dichtheid, hardheid en interne structuur. Spanningsverschijnselen kunnen echter ongeacht het materiaal optreden. Hieronder volgt een korte introductie tot een spanningsmeetmethode. De benodigde hulpmiddelen zijn een computermonitor en gepolariseerde lenzen.
Werkwijze:
1. Start de computer op en open een leeg Word-document. (Voor stresstesten is gepolariseerd licht nodig, en een computermonitor is een veelgebruikte lichtbron voor stresstesten.)
2. Plaats de bril voor het computerscherm en observeer aandachtig of er zich abnormale verschijnselen voordoen.
3. Gebruik gepolariseerde lenzen (opties zijn onder andere gepolariseerde zonnebrillen, gepolariseerde lensclips en 3D-filmbrillen) om de spanningspatronen op de lenzen van de bril en de computermonitor te observeren.
Gepolariseerde lenzen kunnen de gestreepte vervorming in het perifere gebied van de lens onthullen, wat een uiting is van spanningspatronen. De spanningsverdeling op het glas manifesteert zich meestal als spanningspunten en spanningsvelden, en de mate van spanningspatronen is nauw gerelateerd aan de spanningsbelasting op het glas. Door de verdeling van de spanningspatronen te analyseren, kunnen we gemakkelijk de richting van de compressie en de mate van vervorming bepalen die de lens tijdens het assemblageproces heeft ondergaan.
Bij inspectie blijkt dat de originele lens vóór de montage nog steeds een zekere mate van spanning bevat, zelfs zonder invloed van externe krachten. Dit komt door ongelijkmatige krachten zoals compressie en krimp tijdens het productieproces, wat resulteert in interne spanning. Het is belangrijk om te weten dat de aanwezigheid van interne spanning in brillen moeilijk te vermijden is en dat een kleine of minimale hoeveelheid spanningspatronen acceptabel is. Tegelijkertijd mogen de spanningspatronen zich niet in het optische centrum van de lens bevinden om de visuele kwaliteit niet te beïnvloeden.
Kortom,
De spanning die een bril op de ogen uitoefent, kan de visuele kwaliteit beïnvloeden, zoals ongemak tijdens het dragen en verstrooiing in het perifere gezichtsveld. We moeten echter erkennen dat spanning op de ogen door een bril moeilijk te vermijden is, en zolang deze binnen redelijke grenzen blijft, is de impact op het zicht vrijwel verwaarloosbaar. Op maat gemaakte lenzen profiteren van draaitechnologie, wat resulteert in lagere spanningen, en zijn nu het dominante product in het hoogwaardige brillensegment.
Geplaatst op: 12 januari 2024