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从开始的简单镜圈连接手柄的结构,发展到现在镜腿、鼻托等功能配件齐全的眼镜架经历了一个从简单到复杂的发展过程。
一、基本部件 以一副普通的金属全框眼镜为例,如图8—1所示,其部件包括:
1.镜圈(镜框):安装镜片用。其尺寸大小以水平内径最大距离计。 2.镜腿:作用是(与脚套一起)将眼镜挂在耳上。其尺寸是从铰链中心至镜腿末端的扩展长度。 3.鼻梁:将两个镜框连成一体,便于配戴。其尺寸为两镜圈之间的最短距离。 4.鼻托:左右各一片用在两鼻侧以支撑镜架。分为活动和固定两类。 5.铰链:用来连接镜框和镜腿,戴时张开,不戴时合拢以便于保存。 6.桩头:牢固连接铰链和镜框。 7.鼻托支架:连接鼻托和镜框。作用是支撑鼻托并便于调整。 8.脚套:装配在镜腿末端。作用是舒适配戴。 9.镜圈锁紧块:连接在镜圈端点处,用螺丝连接,以固定镜片。 10.撑片:又称衬片,安装在左右镜圈内,起到支撑镜圈和美观的作用。
二、眼镜架分类 按照1993年发布的国家眼镜架产品分类标准,眼镜架分为以下四种: 金属架:镜架的主要部分以单金属、合金制造。 塑料架:镜架的主要部分以高分子有机材料制造。这些材料一般包括硝酸纤维、醋酸纤维、丙烯树脂、环氧树脂、聚酰胺等。 混合架:镜架的主要部分以金属和塑料混合制造。 半框和无框架:镜架的主要部分以金属或塑料制造,但镜片是由半框圈或无框圈保护的镜架。 还有一种分类方法,按款式和结构,可以分为:全框镜架、半框镜架、无框镜架、组合架、折叠架等。本章就不同材料和款式的特点分别加以介绍。
三、不同材料的特点
(一)金属镜架
金属架一般选用合金材料制造,单金属很少,具有强度高、美观、款式繁多、结构精巧等特点。使用的材料,要求具有一定的强度、弹性、化学稳定性和良好的加工性能。这些材料主要包括铜合金、镍合金、钛及钛合金、铝合金、贵金属五大类。
1.铜合金
铜合金的成本较低,机械加工性能良好,焊接和电镀工艺都比较简单,但化学稳定性差,容易被汗液腐蚀,常用于低档产品。可电镀成金色、银色,也可喷涂成彩色。在金属镜架中常用的铜合金材料有铜锌合金、铜锡合金、铜镍锌合金、铜镍锌锡合金四种。铜锌合金俗称黄铜,呈黄色,是以铜为基体,以锌为主要添加元素,具有良好的机械加工性能和工艺性能,缺点是硬度低、耐磨性差,在眼镜业中主要用于制造铰链等配件,也可用于制造低档镜架;铜锡合金又称青铜,主要添加元素为锡,因含锡的比例不同而具有不同特性,弹性高、耐磨损、加工困难,通常用于制作弹簧及锁接管;铜镍锌合金又叫锌白铜,是以铜为基体,以镍为主要添加元素,在此基础上加入少量的锌元素,是一种三元合金。因为金属本身呈银白色,又称镍银,弹性好,机械加工性能、电镀性能良好,易于表面处理,缺点是化学稳定性差,容易生锈,可用于制作低档镜架及镜架的各种部件,也是制作儿童镜架的常用材料;铜镍锌锡合金是以铜为基体,添加镍、锌、锡元素而成,是一种四元合金。由于弹性、机械加工性能、工艺性能以及化学稳定性良好,多用于加工鼻梁、镜圈及镜腿等。
2.镍合金
镍合金具有良好的机械性能和良好的化学稳定性,所以镍合金镜架在金属架中属于中、高档产品,在金属镜架中所占的比重较大。常见镍合金材料有镍铜合金及镍铬合金,镍铜合金又称蒙乃尔(或蒙尼尔)合金,是一种以金属镍为基体,添加铜、铁、锰等其他元素而成的合金。合金呈银白色,强度、弹性、焊接性、抗拉性及耐腐蚀性都很好,制作的镜架属中档产品。镍铬合金又称新合金,是以镍为基体,添加铬、银、铜及其他微量元素,其强度、弹性和耐腐蚀性比蒙乃尔合金更好,用于生产高档镜架。另外,不锈钢也是一种镍合金材料,是以铁为基体,添加镍、铬而形成的合金材料,其主要添加元素是铬,含铬量一般为12%-38%之间,最大的特点就是具有良好的耐腐蚀性、高弹性,但强度低,缺点是加工性能差,焊接困难,但由于其工艺性、经济性及良好的机械性能,而成为新发展起来的镜架材料。
3.钛及钛合金
钛及钛合金材料最先被应用于航天工业,密度仅为4.54 g/cm3,只有铜的一半,还具有耐腐蚀性好(可以与金相媲美)的特点,从80年代初开始应用于镜架行业,属中、高档金属镜架。纯钛是一种银白色的金属,具有强度高、熔点高等特点,表面经阳极处理可有绚丽色彩,对人体亲和性也非常好。纯钛金属弹性差,比较脆。而钛合金的弹性则非常好,机械强度也比纯钛高,而且具有与纯钛相近的密度和耐腐蚀性。用于镜架材料的钛合金有钛铝、钛钒和钛锆等。可以通过真空负离子电镀的方法,得到各种表面颜色。
一些钛材镜架并不是所有的部件都用钛来制造,根据钛的种类及使用部位,用不同的缩写符号表示,这些标识印刷在撑片上或者刻印在镜腿内侧。如:Titan—P、Ti—P或者PURE TITANIUM,表示除鼻托支架、铰链和螺丝以外,其他部分由纯钛制造;Titan—C或者Ti—c,表示除鼻托支架、铰链和螺丝以外的部分由钛合金制作;Front—Titan—P或F—Ti—P表示镜圈和鼻梁是由纯钛制作;Front—Titan—C或F—Ti—C表示镜圈和鼻梁是由钛合金制作;Temple—Titan—P或T—Ti—P表示镜腿是由纯钛制作;Temple—Titan—C或T—Ti—c表示镜腿是用钛合金制作。
用钛和镍以1:1的原子比例制造的合金,具有很好的弹性,需要在一定的温度条件下才能够使其变形,若恢复到变形的温度,金属本身也恢复到原来的形状,所以人们称之为记忆合金。现今的市场上,记忆合金的镜架也是很容易碰到的。
钛是一种化学性质特别活泼的材料,在大气中很容易和氧(02)、氮(N2)等发生反应,生成极其稳定的化合物,这是钛耐腐蚀的原因,同时也为焊接带来了困难,所以纯钛和钛合金材料的焊接需在真空环境中进行。在生产现实中,人们利用惰性气体氩气来创造这种环境。日常钛架维修中的焊接则需要利用特殊的焊接材料,创造一个类似真空的环境,再利用合金转移的方法首先实现焊点的合金状态,然后进行两个焊接点的连接。
4.铝合金
铝及铝合金具有耐腐蚀性强,密度小的特点,用其制造的镜架配戴轻便舒适,又不会对皮肤产生影响,且铝合金在完成表面氧化处理后,可以染上各种颜色。所以市场上出现了用铝(Al)镁(Mg)合金制造的镜架。由于铝合金的强度较差,容易发生断裂现象,所以通常只用来制造镜圈和镜腿,而铰链等受力部件还是用其他金属来制造。这种镜架所占的市场份额也很小。铝镁合金的焊接性能不好,而且熔点低,在焊接维修时很容易融化,可以适当控制焊接温度,有时可以采用焊接钛金属的转移方法进行焊接。
5.贵金属
(1)金(Au):是贵重金属之一,在大气中几乎不会被腐蚀氧化,延展性非常好。但由于纯金太软,极易发生变形且价格昂贵,通常用金制作镜架要添加其他金属以增加其强度和韧性。这种合金称为开(K)金,开(Karat,K)是黄金的纯度单位,24 K为纯金,如18 K指其中含18份的纯金,而6份为其他金属,即其含金量为75%。以K金制造的镜架价格昂贵,消费者只是少数人,现在,开金一般用作金属镜架的表面处理材料。
此外还有加金架,加金架又分为包金和镀金两种。包金又称碾金或滚金,镜架上刻有“GF”字样。是用薄金片熔接在基材上,再轧制成各种款式的镜架,表面既具有金的性质和观感,又降低造价,多被高档镜架所采用。包金架的基材一般使用白铜、黄铜、镍和金合金等。通常包金镜架用开金占镜架重量的比例及开金的开数来表示其品质,如1/20,12 K,表示该镜架用12 K包金,所用开金占镜架重量的二十分之一;另一种方法是用所用纯金含量的比例表示,如:100/1 000,表明所用的纯金占镜架重量的10%。另一种处理方法是用化学电镀法将纯金镀在由其他金属制成的镜架表面,叫做镀金架。镜架表面刻有“GP”加以标识,镀金架既可改善基材金属的外观,又使其具有耐腐蚀的特点,金的含量也少,是较为经济的一种做法。
(2)铂(Pt):是一种白色金属,俗称白金。价格昂贵,抗腐蚀性能好过黄金,在自然界存有的量也非常稀少。铂族元素有:铂、钯、铱、锇、铑和钌等,以上元素统称铂金族。纯铂和纯金一样很柔软,一般要与其他铂金元素合成合金来制造镜架。
除了上述贵金属材料外,还有一些贵金属材料被应用于镜架生产工艺中。如:稀有金属钯很早就被用做镜架的电镀材料,不但增加镀层的性能,还能改变镀层的颜色;经常用于镜架镀色的还有贵金属钌。它是一种非常稀少并极困难从铂矿中提炼出的材料,镜架在镀钌后,不但抗腐蚀能力可以得到极大提高,而且呈深灰色,象征着高贵、时尚,深受人们喜爱。珍贵的稀土金属元素铑也非常适合于高品质的眼镜架的电镀,但镀层厚度必须在0.25 nm~0.5 nm之间,含有铑的合金镜圈具有特殊的强度,耐酸腐蚀性极强,能抗海上空气及工业所产生的气体。
(二)塑料镜架
塑料架是一类主要部分由塑料或类似性质高分子材料制成的眼镜架。根据其温度性质可大致分为热塑性和热固性树脂两大类。热塑性树脂可反复加热、再成形,用此类材料制成的镜架易进行调整整形;热固性树脂成形后难以再重新整形,故常与热塑性塑料混合使用。塑料材料镜架根据不同的制造工艺可分为注塑架和板材架。注塑架是用树脂颗粒,经过加温融化后利用模具注塑成型的,制造工艺简单,生产成本低。缺点是易变形,抗拉、压强度低,装配镜片的沟槽的尺寸不均匀,由于材料由热变冷的过程产生收缩,结构尺寸不同导致内应力的产生,同时材料融化后在模具腔体内沿不同的方向流动,在融合处分子间的结合强度偏低,这些位置,都是容易发生损坏的位置,对镜架的强度产生很大的影响。板材架是用树脂板材,经过铣床进行内车、铣槽、外车、车铣花式、定型、抛光、表面处理、印刷等100多道工序加工而成,生产工艺复杂,成本高。这种镜架强度高、不易变形、镜片槽沟尺寸均匀,可调整性良好。
鉴别注塑架和板材架一般可以通过观察的方法,两种工艺的产品有下列区别:第一,通常注塑架会在模具结合缝隙处产生明显的线条痕迹,俗称分模线,一般在镜面及镜腿的边缘中心;第二,由于材料在注塑成型过程中,从热到冷,会在几何尺寸较大的地方产生缩痕,对照光线的某些角度,不难发现这些缩痕。
常见的用于生产塑料镜架的材料及其特点:
1.硝酸纤维:俗称赛璐珞,属热塑性材料。可塑性好、硬度大、可以用色母(塑料工业和纺织工业用的染色剂)染成各种颜色、少有皮肤过敏,缺点是化学稳定性和热稳定性差,易受酸性物质侵蚀、易燃、易褪色、易老化发黄变脆。摩擦时发出樟脑气味,可以用来鉴别这种材料。早期的塑料镜架中,常见这种材料,但由于易老化和易燃烧等特性,现在已很少采用。
2.醋酸纤维:属热塑性材料。透明性、尺寸稳定性、着色性、加工成形性和耐冲击性都很好,不易变色、不易燃烧。既可用于注塑镜架,又可以用于加工板材架。缺点是化学稳定性差,易被腐蚀和老化。
3.丙烯树脂:又称亚克力,热固性材料,属于丙烯酸树脂衍生物。密度小、硬度高但容易脆裂,透明,尺寸稳定性、着色性、加工性好,不易老化、不易变色、不易燃烧,缺点是软化点较高,这种材料生产的眼镜架不多。
4.环氧树脂:它既具有热固性材料的稳定性,在一定温度又具有热塑性材料的可塑性。密度小,比醋酸纤维轻20%~30%,硬度强、光泽性好、强度大,着色性、尺寸稳定性好,但镜圈成形后收缩幅度有限,所以可以制成细而轻的镜架,具有形状记忆性,不易变形,需要调整时,须加热到约80℃时才可调整,其耐热性极佳,甚至可加热至350℃。用其制造的镜架属于高档镜架。
5.聚酰胺:俗称尼龙,属热塑性材料。耐热性、耐冲击性、耐磨性优良,具有高度的可塑还原性,强度极大,不易破裂,使用温度范围大,可在-40~100℃条件下使用。缺点是吸水率高,尺寸稳定性差,适合制作运动及儿童镜架。
6.复合材料:有碳化硅纤维复合材料和金属复合材料等。这些材料具有强度高、稳定性好的特点,首先应用于航空业,用其制造的镜架属于高档镜架。随着材料工业的发展,还会有更好的材料应用于镜架制造,使人们能配戴更轻便更耐用的眼镜架。
(三)天然材料镜架
用于制作眼镜架的天然材料有特殊木材、动物犄角和玳瑁等。这些材料的共同特点是生于天然,所以对皮肤的亲和性好,有些还具有一定的药用价值。其中具代表性的就是玳瑁材料。玳瑁是一种龟属动物的背甲,产于热带、亚热带沿海地区。玳瑁具有独特的琥珀色光泽,其特点是质轻、稳定性好,经久耐用,且具有收藏保存的价值。易加工抛光,加热后具有很好的塑性,对皮肤无刺激。其缺点是易断裂,加工时要求的技术性较高。玳瑁甲的品质一般以颜色而论,色彩越浅,价格越高。在柜台里陈列时需放置水以防干燥,在使用保养时,切不可用超声波清洗,否则会发白失去光泽。玳瑁产品,给人以华贵之感,由于原料稀缺,所以价格昂贵,属高档镜架,很受中年以上男性配戴者的喜爱。
(四)混合镜架
混合架指镜架的主要部分由非金属材料和金属材料混合制成的眼镜架。混合架种类繁多,有的是不同的部件使用不同的材料,如:全部或部分镜圈是用非金属材料加工而成,而鼻梁与铰链则是用金属制造;或者镜圈用金属制造,镜腿用非金属材料制作;有的是在非金属材料中加入金属芯,在增加了强度的同时又体现金属色泽与美感;有的则是混合使用上述两种方式,如:眉毛使用非金属材料,镜圈和鼻梁使用金属材料,镜腿使用加金属芯的非金属材料制作。
(五)不同款式结构的特点和适用场合
不同款式结构的镜架,具有不同的结构特点,使用的场合也有一定的区别。下面就各种款式结构的镜架加以介绍。
1.全框架:有完整镜圈的镜架即为全框架。如彩图8—1、彩图8—2、图8—2所示 <
全框架具有好的强度,适合运动员和儿童配戴,由于镜片周边被镜圈完全保护,适合配装各种屈光参数的镜片。
2.半框架:也叫拉丝架,这类镜架一般镜圈上部分是用金属或塑料材料制造,并在内部开槽,镶嵌尼龙丝,镜圈下半部分是用一根很细的尼龙丝(拉丝)作为下部分镜圈。市场上也有极少的镜架把拉丝部分设计在镜圈的上半部分。加工配装此类眼镜,需在磨平后的镜片边缘上开槽,将镜架上的上丝和拉丝镶入镜片的槽内,以固定镜片,如彩图8—3、彩图8—4、图8—3所示。
由于镜片在磨边成型后需要在边缘开槽,槽的宽度约为0.6 mm,因而要求镜片具有一定的边缘厚度,才能在槽的两侧留有一定的镜片厚度,以保持足够的强度。由于下半部分镜片没有镜圈遮挡,而镜片边缘过厚又会影响美观,所以屈光度数小的镜片和屈光度数过大的镜片,不适合选用此类镜架。
3.无框架:又称打孔架,这类镜架分为零件式和一体式。零件式的由一个鼻梁(连同鼻托)、左右两个镜腿(连同桩头)构成;一体式在鼻梁和桩头之间有镜架材料相连,把鼻梁和镜腿连接成为一体,但这部分的材料与镜片之间没有连接,似介于半框架和无框架之间。此类眼镜的配装加工,是在镜片磨边成型后在镜片两侧边缘打通孔,用螺丝、螺母、平垫、套垫分别固定在鼻梁和桩头上,如彩图8—5、彩图8—6、图8—4所示
由于镜片没有镜圈的保护,在眼镜使用中,眼镜所承受的外力,通过桩头和鼻梁直接作用在镜片上,同时由于打孔处的薄弱及内应力的存在,很容易造成镜片碎裂。所以要求镜片具有一定的边缘厚度,同时由于完全没有镜圈的遮掩,考虑外观要求,屈光度数小的镜片和屈光度数过大的镜片,同样也不适合选用此类镜架。
4.组合架:此类镜架分前后两组镜圈,通常前组配装彩色镜片,后组配装用于矫正屈光不正的镜片。室外配戴使用两组镜片,具有太阳镜的防护功能,又可以有清晰的视野。在室内使用时,可将前组镜片上翻或卸下,为通过框架眼镜矫正屈光不正的患者配戴太阳镜提供了一定方便。如彩图8—7、彩图8—8所示。由于两组镜片的存在,增加了眼镜的重量,使配戴的舒适程度受到影响;另一方面受结构空间的限制,镜片厚度大的高屈光度患者要慎重选择。
5.折叠架:这类镜架一般可以在鼻梁及镜腿处折叠,缩小存放或携带时镜架所占空间,多用于制作老花镜,如彩图8—9所示。
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