Введение к работе
Актуальность работы
Работа посвящена исследованию процесса поверхностного окрашивания полимерных материалов и оптических свойств этих материалов после поверхностного окрашивания, а так же выявлению влияния поверхностно окрашенных полимерных очковых линз на качество зрения (остроту зрения и цветоощущение).
Актуальность работы связана с тем, что на сегодняшний момент изменились технологии изготовления солнцезащитных очков и светофильтров. Появились новые органические и неоргашгческие материалы для изготовления очковых линз с разными значениями показателя преломления, плотности материала и ударопрочности. Использование полимерных материалов позволило изготавливать солнцезащитные очковые линзы окрашиванием в массе путем добавления красителей к мономеру и окрашиванием поверхности бесцветных линз.
С 1993 года в России появились красители, оборудование и технологии поверхностного окрашивания полимерных материалов, которые сегодня получили широкое распространение в оптических салонах при окрашивании полимерных очковых линз. Сам процесс поверхностного окрашивания полимерных очковых линз мало изучен. В основном это рекомендации производителей красителей и красильного оборудования.
Кроме того, оптические салоны окрашивают бесцветные полимерные очковые линзы в цвета различных тонов и оттенков по собственным технологиям и желанию клиентов. Только в трех оптических салонах Санкт-Петербурга производится контроль коэффициента пропускания, при этом не регламентируются цветовые характеристики и влияние поверхностно окрашенных очковых линз па остроту зрения и цветоощущение.
В ГОСТ Р 51854-2001 на очковые солнцезащитные линзы указываются требования к коэффициенту пропускания для ультрафиолетового (280 - 315 им; 315 -380 нм), видимого (380 - 780 нм) и инфракрасного (780 - 2000 нм) спектральных диапазонов. Данный стандарт не распространяется на линзы, изготовленные по индивидуальным заказам и предназначенные для лечения болезней органов зрения, однако это не означает, что такие линзы не могут представлять опасность для глаз. Вследствие этого актуальным является исследование оптических свойств и характеристик поверхностно окрашенных полимерных очковых линз и выявление их соответствия требованиям ГОСТ Р 51854-2001, ГОСТ 30808-2002 / ГОСТ Р 51044-97. Целью диссертационной работы является исследование технологии поверхностного окрашивания полимерных материалов и их влияние на остроту зрения и цветоощущение глаза человека.
Задачи исследования:
Анализ требований, предъявляемых к солнцезащитным очковым линзам и светофильтрам, исходя из физиологии органов зрения;
Исследование процесса поверхностного окрашивания полимерных материалов и выявление влияния на спектральные характеристики коэффициента пропускания, оптической плотности, показателя преломления и глубины прокрашивания красителей в поверхностный слой полимерных материалов в зависимости от:
времени поверхностного окрашивания при постоянной температуре окрашивания;
температуры растворов красителей при постоянном времени поверхностного окрашивания полимерного материала CR-39;
концентрации растворов красителей при поверхностном окрашивании полимерного материала CR-39;
смешения цветов при поверхностном окрашивании полимерного материала CR-39.
3. Исследование влияния на остроту зрения и цветоощущение поверхностно
окрашенных очковых линз из полимерного материала CR-39.
Методы исследования
При решении поставленных задач использовались спектрофотометрический, колориметрический, рефрактометрический, эллипсометрический, микроскопический методы, методика определения поправки показателя преломления сферических образцов при использовании рефрактометра ИРФ-454 БМ и численный метод определения коэффициентов диффузии красителей при поверхностном окрашивании полимерных материалов.
Для исследования качества зрения использовался метод определения остроты зрения по наименьшему узнаваемому объекту и метод исследования цветоощущения при помощи пороговых таблиц Е. Н. Юстовой.
Научная новизна:
Установлена функциональная зависимость величины поправки на показатель преломления очковых линз и радиуса кривизны сферических поверхностей при измерении на рефрактометре ИРФ-454 БМ;
Получены коэффициенты диффузии красителей разных цветов при поверхностном окрашивании полимерных материалов;
Получены экспериментальные зависимости:
оптической плотности от времени поверхностного окрашивания красителями разных цветов и от концентрации красителей в красильном растворе;
глубины проникновения красителя в поверхностный слой полимерных материалов в зависимости от времени и температуры красильных растворов при поверхностном окрашивании;
влияния поверхностно окрашенных очковых линз на остроту зрения и цветоощущение глаза человека.
Результаты, выносимые на защиту;
Результаты исследования процесса поверхностного окрашивания, влияющего на оптические характеристики полимерных очковых линз;
Результаты исследовшшя влияния на остроту зрения и цветоощущение поверхностно окрашенных полимерных очковых линз.
Рекомендации по использованшо поверхностно окрашенных полимерных очковых линз с учетом требований ГОСТ Р 51854-2001, ГОСТ 30808-2002 / ГОСТ Р 51044-97.
Практическая ценность работы:
Решена задача измерения показателя преломления сферических образцов при использовании рефрактометра ИРФ-454 БМ.
Определены коэффициенты диффузии красителей при поверхностном окрашивании полимерных материалов, от величины которых зависит интенсивность и время поверхностного окрашивания.
Установлено влияние поверхностного окрашивания на изменение задней вершинной рефракции полимерных очковых линз.
Установлено, что поверхностно окрашенные в разные цвета очковые линзы из материала CR-39 могут использоваться в качестве линз с косметическим и эстетическим эффектом, а линзы, окрашенные в оранжевые и желто-зеленые цвета в целях улучшения остроты зрения при соблюдении требований ГОСТ Р 51854-2001 и ГОСТ 30808-2002 / ГОСТ Р 51044-97.
Установлено, что очковые линзы из материала CR-39, поверхностно окрашенные в серые, розовые и голубые цвета не могут быть рекомендованы к использованию.
Апробация работы:
Основные результаты работы представлялись на XXXV научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО, «Достижения ученых, аспирантов и студентов СПбГУИТМО в науке и образованию) (31 января-03 февраля 2006 г., Санкт-Петербург), III Межвузовской конференции молодых ученых (10-13 апреля 2006 г., Санкт-Петербург), XXXVI научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского состава (30 января-02 февраля 2007 г., Санкт-Петербург), V международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика-2007» (15-19 октября 2007 г., Санкт-Петербург), XXXVII научной и учебно-методической конференции СПбГУИТМО (29 января-01 февраля 2008г., Санкт-Петербург), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (15- 18 апреля 2008 г., Санкт-Петербург), международной конференции «Прикладная оптика - 2008» (20-24 октября 2008 г., Санкт-Петербург), XXXVIII научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (03 - Об февраля 2009 г., Санкт-
Петербург), VI Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (14 - 17 апреля 2009 г., Санкт-Петербург), Третьем Санкт-Петербургском конгрессе «Профессиональное образование, наука, инновации в XXI веке» (20-21 ноября 2009 г., Санкт-Петербург) и XXXIX научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (02 - 05 февраля 2010 г., Санкт-Петербург).
Проводимые исследования поддержаны индивидуальным грантом комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга в 2008 году.
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в И статьях и тезисах докладов, в том числе 1 научная статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК для кандидатских диссертаций (редакция апрель 2008 года, скорректированный 20.01.2010 года).
Личный вклад автора
Все исследования и интерпретация полученных результатов, описанных в диссертации, проведены лично автором, за исключением медицинских исследований остроты зрения и цветоощущения. Медицинские исследования остроты зрения и цветоощущения проводились практикующими оптометристами в присутствии автора и при его участии. Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 139 наименований и 5 приложений, содержит 142 страницы основного текста, 53 рисунка и 13 таблиц, всего 185 страниц.
