Sonnenbrille

Hintergrund

Sonnenbrillen sind Brillen, die dazu beitragen, die Augen vor übermäßiger Sonneneinstrahlung zu schützen. Augen sind extrem lichtempfindlich und können durch Überstrahlung im sichtbaren und unsichtbaren Spektrum leicht geschädigt werden. Helles Sonnenlicht kann nur störend sein, aber eine längere Exposition kann Schmerzen, Kopfschmerzen oder sogar dauerhafte Schäden an Linse, Netzhaut und Hornhaut verursachen. Zu den kurzfristigen Auswirkungen einer Überbelichtung der Sonne gehört eine vorübergehende Einschränkung des Sehvermögens, die als Schneeblindheit oder Schweißerblitz bekannt ist. Zu den Langzeitfolgen gehören Katarakte und der Verlust der Nachtsicht. In beiden Fällen wird der Schaden durch ultraviolettes (UV) Licht verursacht, das die Hornhautoberfläche buchstäblich verbrennt.

Sonnenbrillen wurden ursprünglich erfunden, um störende Blendung zu reduzieren und ein angenehmeres Sehen bei hellem Licht zu ermöglichen. Frühe Sonnenbrillen waren einfach getönte Glas- oder Kunststoffgläser, die in erster Linie die Helligkeit reduzieren sollten. Dunklere Linsen galten als besser, weil sie mehr Licht abschirmten. Als sich unser Verständnis der schädlichen Natur des Sonnenlichts weiterentwickelte, wurde die Notwendigkeit eines besseren Augenschutzes erkannt und eine Technologie entwickelt, mit der Sonnenbrillen die schädlichen Sonnenstrahlen, insbesondere UV-Strahlen, besser abschirmen können. Von günstigen Modellen mit Kunststoffgläsern und -fassungen bis hin zu teuren Designermarken mit geschliffenen Gläsern und maßgefertigten Fassungen sind Sonnenbrillen in einer erstaunlichen Vielfalt an Stilen und Preisen erhältlich. Leider lässt sich an der Farbe oder Dunkelheit der Linse nicht erkennen, wie gut sie UV-Licht abschirmt. Ebenso besteht ein geringer Zusammenhang zwischen dem Preis von Brillen und ihrer Fähigkeit, UV-Licht zu blockieren.

Rohstoffe

Sonnenbrillen bestehen aus einem Paar lichtfilternder Gläser und einem Rahmen, um sie an Ort und Stelle zu halten. Die überwiegende Mehrheit der Linsen besteht aus eingefärbtem Kunststoff wie Polycarbonat. Glas wird jedoch immer noch für hochwertige Marken verwendet. Die hochwertigsten Linsen sind optisch genau und verzerren Formen und Linien nicht. Diese Objektive bestehen wie Kameraobjektive aus verzerrungsfrei geschliffenem und poliertem optischem Glas. Das in diesen Linsen verwendete Borosilikatglas ist kratzfest und wird durch das Vorspannen mit verschiedenen chemischen Behandlungen schlagfest gemacht.

Dem Linsenmaterial werden lösliche organische Farbstoffe und Metalloxidpigmente zugesetzt, um Licht bestimmter Frequenzen zu absorbieren oder zu reflektieren. Diese Zusätze dürfen jedoch die Farben nicht zu stark verfälschen; beispielsweise können schlecht gefärbte Gläser es schwierig machen, die richtige Farbe von Ampeln zu erkennen. Graue Linsen erzeugen für die meisten Menschen die geringste Verzerrung, obwohl Bernstein und Braun auch gut sind. Blau und Violett neigen dazu, zu viel Farbe zu verfälschen. Die Additive sollten auch mindestens einen Teil des blauen Lichts blockieren, das zu den UV-Strahlen niedrigerer Frequenz gehört. Braunes oder bernsteinfarbenes Licht blendet blaues Licht am besten aus, jedoch auf Kosten einiger Farbverzerrungen. Verschiedene chemische Beschichtungen, die der Linse hinzugefügt werden, können die Sicht verbessern, indem sie Reflexionen reduzieren oder polarisiertes Licht abschirmen.

Sonnenbrillenfassungen werden aus Metall oder Kunststoff hergestellt. Metallrahmen, besonders teure, bestehen oft aus Mischungen von Nickel und anderen Metallen wie beispielsweise Silber. Diese Rahmen verfügen über präzise konstruierte Funktionen wie geformte und kardanische Nasenpads, langlebige Scharniere mit selbstsichernden Schrauben und flexible Bügel. Gehobene Hersteller verwenden Kombinationen aus Nickel, Silber, Edelstahl, Graphit und Nylon in ihren hochmodernen Designs.

Design

Bei Sonnenbrillendesign, -mode und -funktion sind zwei Schlüsselelemente zu berücksichtigen. Sonnenbrillen haben sich in den letzten Jahrzehnten zu einem High-Fashion-Artikel entwickelt und der aktuelle Designprozess spiegelt diesen Status wider. Gehobene Bekleidungsdesigner, Duftvermarkter und Sportartikelhändler entwerfen maßgeschneiderte Sonnenbrillen, um ihr eigenes spezifisches Image zu fördern. Im Großen und Ganzen sind diese Designänderungen nicht funktionsfähig; sie sollen den modischen Reiz der Brille erhöhen. Stilisierte Fassungen, einzigartig geformte Gläser und geprägte Logos sind Teil dieser Designermystik. Während einige Designs als "klassisch" und zeitlos gelten, müssen andere ständig aktualisiert werden, um dem sich ständig ändernden Geschmack des Publikums gerecht zu werden. Der Markt für Kindersonnenbrillen ist ein weiterer Bereich, der häufig neu gestaltet werden muss, da sich der Stil der Brillen von Saison zu Saison ändert, basierend auf der Merchandising-Anbindung an beliebte Cartoon- oder andere Charaktere.

Aus funktionaler Sicht sind Sonnenbrillen speziell für eine Vielzahl von Outdoor-Aktivitäten konzipiert. Sportbegeisterte haben spezielle Anforderungen, die sich im Sonnenbrillendesign widerspiegeln. Zum Beispiel sind Sonnenbrillen für Trap-Shooter so konzipiert, dass sie maximalen Kontrast bieten, um eine bessere Sicht auf ihre Tontaubenziele zu ermöglichen. Andererseits sollen Sonnenbrillen für Skifahrer dem reflektierten Licht von schneebedeckten Oberflächen entgegenwirken. Linsen dieser Art werden als Blaublocker bezeichnet, da sie Violett-, Blau- und einige UV-Strahlen herausfiltern. Fischer und Bootsfahrer haben ihre eigenen speziellen Bedürfnisse, die ebenfalls berücksichtigt werden müssen. Heute gibt es maßgeschneiderte Sonnenbrillen für diese Aktivitäten und viele mehr.

Sonnenbrillen können die Augen auf verschiedene Weise schützen. Die Brille kann bestimmte Lichtfrequenzen entweder absorbieren oder reflektieren, denn beides reduziert den Lichteinfall in die Augen. Die absorbierenden Typen verwenden verschiedene Substanzen, die dem Linsenmaterial zugesetzt werden, um Licht bestimmter Frequenzen selektiv zu absorbieren. Dieser Frequenzbereich kann durch Änderung der Mischung der färbenden Additive gesteuert werden. Die Stärke der Absorption wird durch Einstellen der Additivmenge gesteuert. Reflektierende Linsen haben mehrlagige Antireflexbeschichtungen, die hauptsächlich aus metallischen Partikeln bestehen. Diese Metallic-Beschichtungen reflektieren alle Farben von Licht und UV-Strahlung gleich gut. Es gibt reflektierende Typen mit nichtmetallischen Beschichtungen, die einen Farbeffekt erzeugen. Durch Variation von Art und Menge des Farbmittelzusatzes oder der Beschichtung kann eine große Vielfalt an Linsen hergestellt werden. Die Farbe der fertigen Linse zeigt an, welcher Teil des sichtbaren Spektrums übertragen wird. Wenn die Linsen beispielsweise dunkelgelb sind, absorbieren sie Violett, Blau und wahrscheinlich einige UV-Strahlen.

Eine spezielle Art absorbierender Linsen filtert polarisiertes Licht heraus. Licht besteht eigentlich aus zwei Wellen, von denen sich eine in der horizontalen Ebene und eine in der vertikalen Ebene ausbreitet. Wenn Licht von einer ebenen Oberfläche wie Schnee, Straßen oder einem glänzenden Metallobjekt reflektiert wird, wird die horizontale Komponente als Blendung wahrgenommen. Polarisierte Linsen werden mit einem speziellen optischen Filter hergestellt, der die horizontale Komponente des Lichts absorbiert und nur die vertikale Komponente durchlässt. Dadurch wird helles reflektiertes Licht eliminiert und die Belastung der Augen reduziert. Polarisierte Gläser blockieren jedoch kein UV-Licht, daher benötigen sie zusätzliche Beschichtungen oder Farbstoffe, um einen vollständigen Augenschutz zu bieten.

Ein anderer Linsentyp, das photochromatische Objektiv, enthält Silbersalze, wie sie in fotografischen Filmen verwendet werden. Diese Linsen verdunkeln im Freien und erhellen in Innenräumen. Auf diese Weise ändern die Linsen ihre Farbe als Reaktion auf die UV-Bestrahlung. Der Farbänderungsbereich von Linsen ist jedoch nicht breit genug, um gegen die meisten Lichtfrequenzen wirksam zu sein, und obwohl sie weit verbreitet sind, werden photochromatische Linsen von Optikern nicht allgemein akzeptiert.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Objektive

• 1 Farbstoff kann auf zwei Arten zu Linsen hinzugefügt werden, entweder durch Hinzufügen von Farbe zum geschmolzenen Linsenmaterial, bevor die Linse geformt wird, oder durch chemisches Nachbeschichten der fertigen Linse, um den gewünschten Farbton zu erzielen. Bei der erstgenannten Methode werden die Farbstoffzusätze in die Linse eingearbeitet, während der Kunststoff oder das Glas hohe Temperaturen aufweist und noch verflüssigt ist. Dem Kunststoff werden lösliche organische Farbstoffe oder Metalloxidpigmente zugesetzt. Metalloxid oder Metallpartikel werden in Glas eingearbeitet.
• 2 Nachdem die entsprechenden Zusätze eingemischt wurden, wird der geschmolzene Kunststoff oder das geschmolzene Glas in die allgemeine Linsenform oder den "Puck" gegossen. Preiswerte Linsen sind einfache Pucks, die in Rahmen platziert werden. Teure Linsen werden in ähnlicher Weise wie bei der Herstellung von verschreibungspflichtigen Linsen hergestellt. Zuerst wird der passende Linsenpuck in ein Lensometer gelegt, ein Instrument, mit dem das optische Zentrum des Rohlings ermittelt wird.
• 3 Anschließend wird die Linse in einen Kurvengenerator eingelegt, der die Linsenrückseite entsprechend der Verschreibung des Patienten ausschleift. Ein Kantenschleifer schleift dann den äußeren Rand in die richtige Form und fügt eine Fase an der Kante an, damit die Linse richtig in die Fassung passt.
• 4 Linsen können jetzt mit einem Antireflexmaterial beschichtet werden. Das Nachbeschichtungsverfahren erzeugt Linsen, die unabhängig von der Linsenkonfiguration gleichmäßiger beschichtet sind. Es ermöglicht auch, dass die Beschichtung entfernt und neu beschichtet wird, nachdem die Linse hergestellt wurde. Eine solche Beschichtung kann durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht werden, das verwendet wird, um eine Antireflexschicht auf der Linsenoberfläche abzuscheiden, um interne Reflexionen zu reduzieren. Diese schwach bläuliche Beschichtung wird auch häufig auf Kameraobjektiven und Ferngläsern verwendet.

Rahmen

• 5 Die fertigen Linsen können nun in Brillenfassungen montiert werden. Die Rahmen sind so konstruiert, dass sie die Linsen mit einer Spannhalterung oder einer Schraubhalterung an Ort und Stelle halten. Die Zugmontage wird typischerweise in Kunststoffrahmen verwendet. Bei dieser Art von Fassung sind die Abmessungen der Linsenöffnung an der Vorderseite der Fassung etwas kleiner als die der Linse selbst. Auf diese Weise können die Gläser durch die Vorderkante des Rahmens in ihre jeweiligen Öffnungen gedrückt werden, ohne dass der Hinterrand herausfällt. Am Umfang jeder der Öffnungen ist eine Nut ausgebildet, und diese passen zu einer Rippe, die am Umfang der jeweiligen linken und rechten Linsen gebildet ist. Das Rahmenmaterial aus Kunststoff erlaubt eine ausreichende Dehnung oder Dehnung, damit die Gläser in diese Nuten einrasten können.
• 6 Metallfassungen verwenden eine Schraubfassung, da Metall dazu neigt, sich leicht zu verformen und die Linsen nicht so gut halten kann. Die Metallstruktur der Rahmen weist dünne Strangpressprofile auf, die in gewünschte Formen gebogen werden. Die die Linsenöffnungen umgebende Rahmenstruktur bildet eine offene Schlaufe, in die die Linse eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen der Linse wird die Schlaufe durch Anbringen einer Schraube an den beiden offenen Enden geschlossen.

Qualitätskontrolle

Abgesehen von den Vorschriften, die sicherstellen, dass das in Gläsern verwendete Glas und der Kunststoff bruchsicher sind, gibt es nur wenige staatliche Vorschriften für Sonnenbrillen. Die Kennzeichnung der Absorptionsraten beider Arten von UV-Licht, UVA und UVB, ist freiwillig, aber das American National Standards Institute (ANSI) hat Transmissionsrichtlinien für Allzweck- und Spezialgläser aufgestellt. Gemäß diesen Standards müssen kosmetische Allzwecklinsen 70 % des UVB-Lichts, Universalgläser 95 % des UVB- und das meiste UVA-Licht blockieren. Spezielle Zwecke müssen 99 % des UVB blockieren.

Der Grad der Qualitätskontrolle, der der Sonnenbrillenherstellung auferlegt wird, hängt zu einem großen Teil von der Art der Sonnenbrille ab. Preiswerte Plastikmodelle haben wenig Wert auf optische Perfektion; sie können Fehler enthalten, die die Sicht des Trägers verzerren. Teure Glaslinsen hingegen streben nach hoher optischer Qualität und werden entsprechend geprüft. Es gibt eine Vielzahl von instrumentellen Methoden, die verwendet werden, um die Verzerrung des fertigen Glases zu beurteilen, aber ein einfacher Test besteht darin, die Brille einfach auf Armeslänge zu halten und eine gerade Linie in der Ferne zu betrachten. Bewegen Sie die Linsen langsam über die Linie. Verursacht die Linse ein Schwanken oder Verbiegen der Linie, sind die Linsen optisch unvollkommen. Für beste Ergebnisse schauen Sie sowohl durch die äußeren Ränder der Linse als auch durch die Mitte.

Nebenprodukte/Abfälle

Bei der Sonnenbrillenherstellung entstehen keine besonderen Nebenprodukte. Zu den Abfallmaterialien gehören Kunststoff, Glas und Metallschrott aus dem Schleifen der Linsen und der Herstellung der Fassungen.

Die Zukunft

Die Herstellungsverfahren für Sonnenbrillen sind als Reaktion auf die steigende Nachfrage nach hochwertigen, stilvollen Brillen immer ausgefeilter geworden. Es werden ständig neue Beschichtungen und Farbstoffe entwickelt, die einen besseren Schutz vor UV-Strahlung bieten. Die Art und Weise, wie Rahmen hergestellt werden, wird ständig verbessert. Beispielsweise offenbart das US-Patent 5,583,199 einen neuen Weg, Rahmen aus einem einzigen Metallstück herzustellen. Im Zuge der Fortschritte in den Bereichen Optik, Oberflächenchemie, Metallurgie und anderen werden neue Arten von Hochleistungs-Sonnenschutzbrillen entwickelt.