materials and treatments spanish

8/17/2019 Materials and Treatments Spanish

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C O M P E N D I O D E Ó P T I C A O F T Á

L M I C A

M A T E R I A L E S Y T R A T A M I E N T O S COMPENDIO DE ÓPTICA OFTÁLMICA

© E s s i l o r I n t e r n

a t i o n a l

Copyright © 2010 ESSILOR A C A DEMY EUROPE, 13 rue Moreau, 75012 Paris, France - A ll rights reserved – Do not copy or distribute.


2/689 7 9 1 0 9 0 6 7 8 1 1 8

ISBN 979-10-90678-11-8

AutorDominique Meslin

Essilor Academy Europe

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ESSILOR ACADEMY EUROPE ha desarrollado una publicación denominada“Materiales & Tratamientos”

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Índice

3

Í n d i c e

M A T E R I A

L E S Y T R A T A M I E N T O S

1

2

Introducción p.5

Delgadez y ligerezaDelgadez p.61) Efecto del índice de refracción del material2) Efecto de la asfericidad de las superficies3) Efecto de la finura del retallado

Ligereza p.8

Los materiales orgánicos y minerales

Los materiales orgánicos p.91) Los materiales orgánicos de índice básico2) Los materiales orgánicos de índice medio3) Los materiales orgánicos de índice alto y muy alto

Los materiales minerales p.141) Los materiales minerales estándar2) Los materiales minerales con índices altos

Complemento: Principios de fabricación de las lentes minerales p.15

Transparencia y durabilidadColor del material p.20

Cromatismo del material p.21

Tratamiento de resistencia al arañazo p.231) Principio del tratamiento de resistencia al arañazo2) Aplicación de los tratamientos de resistencia al arañazo

Complemento: Características del fenómeno de la abrasión, evoluciónhistórica de los tratamientos de resistencia al arañazo,medición y control de la resistencia a la abrasión p.26

Tratamiento antirreflejante1) Diferentes tipos de reflejos y sus efectos p.28

Complemento: Beneficios visuales de los tratamientos antirreflejantes p.31

2) Principio del tratamiento antirreflejante p.323) Características y resultados de los tratamientos antirreflejantes p.33

Complemento: El sistema colorimétrico. Franjas de interferencia enla superficie de las lentes organicas de altos indices p.26

4) Aplicación de los tratamientos antirreflejantes p.36

Tratamientos contra la suciedad y el polvo1) Tratamiento contra la suciedad p.37

2) Tratamiento contra el polvo p.38

Complemento: Tecnología de fabricación de los tratamientosantirreflejantes, contra la suciedad y contra el polvo p.39

A

B

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Í n d i c e

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M A T E R I A


Índice

4 Estética y modaCurva p.62

Coloración p.63

Reflejos p.63

Conclusión p.64

Anexo: Información sobre la naturaleza y la estructura de la materia p.65

A

B

C

3 Resistencia y protecciónResistencia a los impactos

1) Cómo se produce una rotura p.422) Normas de resistencia a los impactos p.43

Protección contra la luz

1) Necesidad de proteger el ojo contra la radiación solar p.452) Información general sobre las lentes con filtro p.46

Complemento: Características de las propiedades de transmisiónde una lente oftálmica p.48

3) Lentes con filtro de transmisión fija p.50a) Lentes solaresb) Lentes que filtran los rayos ultravioleta y la luz azulc) Lentes polarizadasd) Filtros especiales

Complemento: Tecnología de fabricación de lentescon filtro de transmisión fija p.54

4) Lentes con filtro de transmisión variable p.56a) Principio general del fotocromatismo

b) Fotocromatismo y lentes orgánicasComplemento: Características de las propiedades

de las lentes fotocromáticas p.58

c) Fotocromatismo y lentes minerales

Complemento: Tecnología de fabricación de las lentescon filtro de transmisión variable p.61

A

B



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Los materiales y los tratamientos constituyen la parte fundamental de las lentes oftálmicas, ya que garantizan la correcciónóptica y ofrecen confort visual. Más concretamente, los materiales, junto con la geometría de las superficies, son losresponsables de la función óptica de la lente, mientras que los tratamientos aportan el confort visual y ofrecen a las lentesmúltiples propiedades. En conjunto, tienen la función de hacer olvidar a los usuarios que llevan lentes correctoras.

En las últimas décadas, los materiales y los tratamientos han experimentado una profunda evolución. Los materialesorgánicos han substituido al vidrio mineral, el uso de tratamientos de resistencia al arañazo y antirreflejantes se hageneralizado y han aparecido nuevos Materiales y Tratamientos.

Las lentes oftálmicas tienen una estructura compleja. Son fruto de la combinación de un material con una serie detratamientos que responden a necesidades especificas: finura, ligereza, transparencia, durabilidad, resistencia, protección,

estética... Asimismo, una lente oftálmica puede contar con hasta una veintena de capas colocadas sobre sus superficiesanterior y posterior (figura 1).

Los materiales y los tratamientos forman un conjunto indisociable. A pesar de que el material tiene como función esencialgarantizar la corrección óptica, tiene también por objeto servir de sustrato para los diferentes tratamientos. El estudio delos materiales no puede separarse del estudio de los tratamientos y, también al contrario, los tratamientos no puedenestudiarse independientemente de los materiales a los que irán asociados. Por este motivo, "Materiales y Tratamientos"se han unido aquí en un único cuaderno.

Para ofrecer un resumen estructurado, todas las nociones presentadas en este cuaderno se tratan en primer lugar desdeel punto de vista de las necesidades del usuario de las lentes y, a continuación, se abordan las soluciones técnicas queresponden a dichas necesidades. De este modo, el cuaderno se divide en cuatro partes:

I) Delgadez y ligerezaII) Transparencia y durabilidad

III) Resistencia y protecciónIV ) Estética y modaEn cada una de estas partes, se describen primero las necesidades y expectativas de los usuarios, y a continuación, sepresentan las técnicas de diseño y fabricación utilizadas.

El cuaderno "Materiales y Tratamientos" del "Compendio de Óptica Oftálmica" tiene por objeto presentar de maneraresumida las nociones esenciales de la composición y diseño interno de las lentes. Le invitamos a tomar parte en unapasionante viaje al corazón de las lentes oftálmicas.

Introducción

5

I n t r o d u c c i ó

n

M A T E R I A


Figura 1: Estructura de una lente oftálmica.

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Antimanchas

Antirreflejante

Antirayado

Antiruputura

Material

Coloración(opcional)



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1.Delgadez y ligereza

D e l g a d e z y

l i g e r e z a

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M A T E R I A


Desde que existen las lentes, los fabricantes no han cesado en su empeño de hacerlas cada vez más finas y ligeras en respuesta a lasexigencias de los usuarios. Los índices de refracción de los materiales se han elevado, las superficies de las lentes se han hecho cada vezmás asféricas, el retallado de las lentes se ha minimizado y, sobre todo, los pesados materiales minerales se han substituido por losligerísimos materiales orgánicos.En efecto, para ofrecer lentes tanto estéticas, por su delgadez, como cómodas, por su ligereza, deben combinarse numerosos parámetros.Detallemos a continuación los principales parámetros que permiten conseguir lentes más finas y ligeras.

A DelgadezEl espesor de una lente es fruto de la combinación de 3 factores:el índice de refracción del material, la asfericidad de lassuperficies y la finura del retallado aplicado.

1. Efecto del índice de refracción del materialEs el principal factor que permite reducir el grosor de una lente.Para una potencia dada, cuanto mayor es el índice de refracción

del material, más delgada es la lente. Más concretamente, cuantomayor es el índice, más capacidad tiene el material para desviarla luz y más planas pueden ser las curvaturas de las caras anteriory posterior de la lente para producir una potencia óptica dada y,por consiguiente, más fina es la lente.

Índice de refracción – definición El índice de refracción compara la velocidad de propagación de laluz en un medio transparente con la velocidad de propagación enel vacío. Asimismo, mide la capacidad de un medio transparentepara refractar (es decir, para desviar) la luz en la frontera quesepara dos medios (dioptrio). Así pues, el índice de refracción midela capacidad del material para producir un efecto óptico.El índice de refracción de un medio transparente es la relación

n = c / ventre la velocidad de propagación de la luz en el vacío (c) y lavelocidad de propagación de la luz en dicho medio (v). Dichoíndice es un número (sin unidad y siempre superior a 1) quecuantifica el poder refractante del medio. Cuanto más elevadoes el índice de refracción, mayor es la desviación de un haz deluz que pasa del aire a dicho medio.Los índices de refracción de los materiales empleados en ópticaoftálmica varían de 1,5, para los materiales más tradicionales,hasta 1,76 (vidrio orgánico) y 1,9 (vidrio mineral), para losmateriales más recientes (véase la tabla de materiales).

2. Efecto de la asfericidad de las superficiesLa asfericidad de las superficies es un factor indirecto dereducción del grosor, que permite realizar lentes más planas y,por consiguiente, más finas. Más específicamente, la asfericidadpermite utilizar bases, o curvaturas de la cara anterior, más

planas sin alterar las cualidades ópticas de la lente.En las lentes convexas, la flecha de la superficie anterior (es decir,su altura) se reduce y el grosor en el centro de la lente puedereducirse ligeramente acercando la superficie posterior. Además,el aplanamiento global de la lente ayuda a dar la sensación definura. En las lentes cóncavas, ya planas de por sí, el efecto de laasfericidad en el grosor es menor, pero sigue siendo significativo.Esta asfericidad óptica no debe confundirse con la asfericidadgeométrica, una especie de redondeo periférico que, en ocasiones,se realiza en los bordes de las lentes con grandes potencias y quetiene que ver más con la geometría que con la óptica.

3. Efecto del retalladoUn factor importante en la reducción del grosor de una lente es lacapacidad del fabricante para conseguir un retallado muy fino. Enfunción de las propiedades mecánicas del material (rigidez y

solidez) las posibilidades varían considerablemente. El grosormínimo que se puede obtener en el centro de una lente cóncavapuede variar de 1,0 mm a más de 2,0 mm según los materiales ylas potencias. De la misma manera, el grosor mínimo en el bordede una lente convexa, en el punto más fino, puede variar de menosde 0,5 mm a más de 1,0 mm.

Figura 2a: Efectos del índice de refracción (1), la asfericidad (2) y

del retallado (3) en una lente de potencia -6,00 D.

Para una lente de potencia -6,00 D de 65 mm de diámetro,emplear un material con un índice de 1,6, y con un grosor en el centro idéntico, permite reducir el grosor en el borde 1,5 mm másque la misma lente realizada con un material con un índice de1,5 (7,5 mm frente a 9,0 mm). La asfericidad añade unareducción adicional de 0,4 mm y hace que la lente sealigeramente más plana. El retallado fino permite ganar 0,8 mmmás (1,2 mm frente a 2,0 mm). En total, la reducción de grosor

es de 2,7 mm (6,3 mm frente a 9,0 mm), es decir, del 30%.

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1) Efectos del índice de refracción

2) Efectos de la asfericidad

3) Efectos del retallado



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D e l g a d e z y

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Figura 2b: Efectos del índice de refracción (1), la asfericidad (2) ydel retallado (3) en una lente de potencia +4,00 D.

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Ni que decir tiene que, utilizando un índice de refracción más elevado ysuperficies más asféricas, la reducción de grosor sería aún mayor: con uníndice de 1,74, y en relación con el índice de 1,5, sería de 3,8 mm (5,2 mmfrente 9,0 mm) para la lente de -6,00 D y de 2,7 mm (2,7 mm frente a5,4 mm) para la lente de +4,00 D, lo cual equivale a una reducción decerca del 50%. Además, una elección cuidadosa de la montura y el

precalibrado de las lentes permitirían reducir aún más el grosor.

En las mismas condiciones, la reducción de grosor en el centrode una lente de potencia +4,00 D y 65 mm de diámetroobtenida gracias a un material con un índice de 1,6 es de0,6 mm. La ganancia adicional que ofrece la asfericidad es de0,2 mm y viene acompañada por un claro aplanamiento de lalente. Finalmente, el retallado fino aporta una ganancia de0,5 mm. En total, la reducción de grosor es de 1,3 mm (4,1 mmfrente a 5,4 mm), es decir, del 25%.

Por otro lado, el grosor de la lente varía también en función deltipo de montura empleada:

- para un montaje con montura, se recomienda un grosormínimo en el borde de 0,8 mm para el biselado de la lente;

- para un montaje de tipo nylor, el grosor en el borde necesariopara efectuar la hendidura de la lente es, como mínimo, de 1,6 mmpara una montura de hilo de nylon y de 2,2 mm para una montura

de hilo de metal;- para un montaje de tipo montura al aire, el grosor mínimorequerido en los puntos de taladro es de 1,5 mm para una lentede policarbonato, de 1,8 mm para una lente de alto índice y de2,3 mm para una lente de CR39 tradicional.Cabe destacar que estos valores son los mínimosque deben respetarsey que, por lo general, se aconseja añadir entre 0,2 y 0,3 mm.

Finalmente, y como el grosor que importa es el de las lentes biseladas,la elección de la montura por parte del óptico y la optimización delgrosor de las lentes desempeñan un papel importante. Para obtenerlentes más finas, la montura debe escogerse de manera que la lentetenga el diámetro mínimo necesario para realizar el centrado, es decir,que debe ser de pequeño tamaño, de forma redondeada y con unadistancia parecida a la distancia interpupilar del usuario. Además, laslentes deben estar "precalibradas", es decir, tener un grosor calculado

y minimizado exactamente de acuerdo con la montura y el centrado;esta técnica es particularmente eficaz para reducir el grosor de laslentes convexas.

1) Efectos del índice de refracción

2) Efectos de la asfericidad

3) Efectos del retallado

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n a l

En resumen, el espesor de una lente es fruto de la combinaciónde varios factores. La elección de un material de índice elevadopermite ganar diversos milímetros, el uso de la asfericidad amplíadicha reducción en varias décimas de milímetro y la finura delretallado aplicado puede hacer ganar varias décimasmás. En total,entre una lente esférica con un índice de 1,5 y una lente asféricacon un índice de 1,74, el grosor se reduce un 50% de media.Asimismo, la elección de la montura y el precalibrado de las

lentes se suman a los efectos anteriores y ofrecen una gananciaadicional del orden de un milímetro. De esta manera, la sumade la pericia del fabricante y el óptico permitirá ofrecer a losusuarios lentes biselades más finas y, por lo tanto, másestéticas.

Figura 3: Efecto del precalibrado en las lentes..



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Densidad absoluta y densidad relativa de unmaterial – definiciones:La densidad absoluta es un valor que cuantifica la masa porunidad de volumen de un material. Se define como la relaciónentre la masa y su volumen, y se expresa generalmente engramos por centímetro cúbico (g/cm3).La densidad relativa es la relación entre la densidad absoluta deuna sustancia y la densidad absoluta de otra sustancia tomadacomo referencia (el agua en el caso de los sólidos y los líquidos),por lo que se expresa como un número sin unidad. Debido a quela densidad absoluta del agua, elegida como sustancia de

referencia, es de 1 g/cm3, su densidad relativa coincide con sudensidad absoluta.La densidad absoluta da una medida precisa del peso delmaterial, pero sólo ofrece una estimación aproximada del pesode la lente. No puede utilizarse como único dato para compararlentes. Solamente el peso de la lente cortada, que es unacombinación de su volumen exacto y la densidad absoluta delmaterial, ofrece una comparación precisa y pertinente.

D e l g a d e z y

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B LigerezaLa ligereza de una lente es fruto de la combinación de su espesory de la ligereza del material empleado en su fabricación. Másconcretamente, la combinación del volumen de la lente y ladensidad del material determina el peso de la lente.El volumen de la lente depende de la geometría de sussuperficies, de la forma y el calibre de la montura, y del grosornecesario para garantizar la resistencia de la lente y permitir su

montaje (grosores mínimos en el centro de las lentes cóncavaso en el borde de las lentes convexas).La densidad, a su vez, depende de la naturaleza del material yde su composición química, y varía considerablemente de unmaterial a otro. Va de 1,1 para los materiales orgánicos másligeros a cerca de 4,0 para los materiales minerales más pesados(véase la tabla de materiales). En general, cuanto más elevadoes el índice de refracción de un material, mayor es su densidad,ya que el aumento del índice de refracción se obtieneintroduciendo átomos pesados en la estructura química delmaterial.Por lo tanto, las lentes más ligeras se obtienen combinando dela mejor manera posible el espesor de la lente y la ligereza delmaterial, es decir, optimizando simultáneamente el grosor(índice + asfericidad + retallado) y la densidad.

Figura 4: Tabla de los principales materiales.

b) Materiales minerales:

a) Materiales orgánicos:

En resumen, los materiales con un índice de refracciónelevado, una densidad baja y que admiten un retallado finoson los que permiten realizar las lentes más finas y ligeras. Eneste sentido, los materiales orgánicos con índices elevados, yespecialmente el policarbonato, son los materiales que, a díade hoy, ofrecen la mejor respuesta.

CategoríasDenominaciones

comerciales

Índice derefracción(ne / nd)

Constringencia

(ve / vd) Densidad

CorteUV

Índice ba jo Orma®(Essilor) 1,502 / 1,500 58 / 58 1,32 355 nm

Índice ba jo Trivex® (PPG) 1,533 / 1,530 43 / 44 1,11 395 nm

Índice medio 1,591 / 1,586 31 / 31 1,20 385 nmAirwear® (Essilor)

Índice medio1,596 / 1,592 41 / 42 1,31 400 nm

Ormix®/Thin & Lite 1,60

(Essilor)

Índice alto Stylis®/Thin & Lite 1,67

(Essilor)

Índicemuy alto

Lineis®/Thin & Lite 1,74

(Essilor)

1,665 / 1,660

1,734 / 1,728

32 / 32

33 / 33

1,36 400 nm

400 nm1,47

CategoríasDenominaciones

comerciales

Índice derefracción(ne / nd)

Constringencia

(ve / vd) Densidad

CorteUV

Índice ba joStigmal 15

(Essilor)1.525 / 1,523 59 / 59 2,61 330 nm

Índice medio Stigmal 16(Essilor) 1,604 / 1,600 41 / 42 2,63 335 nm

Índice alto Fit 40 (Essilor) 1,705 / 1,701 41 / 42 3,21 335 nm

Índicemuy alto

Stigmal 18(Essilor)

1,807 / 1,802 34 / 35 3,65 330 nm

Índicemuy alto

19 (BBGR) 1,892 / 1,885 30 / 30 3,99 340 nm



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L o s m a t e r i a l e s o r g á n i c o s

y l o s m a t e r i a l e s m i n

e r a l e s

M A T E R I A


Los materiales orgánicos y

los materiales mineralesPara satisfacer cada vez con mayor eficacia la demanda de lentes finas y ligeras, permanentemente se realizan estudios sobre la químicade los materiales. Dichos estudios han permitido desarrollar el uso de materiales nuevos y, en cuestión de varias décadas, han transformadoprofundamente la industria de la óptica oftálmica. Pero sobre todo han permitido, para alegría de los usuarios, reducir en prácticamentela mitad el peso y el grosor de las lentes correctoras. A continuación se describen las características de estos materiales.

A Los materiales orgánicosAplicados en óptica oftálmica desde los años 60, los materialesorgánicos (o plásticos) han ido substituyendo progresivamentea los materiales minerales (o cristales) y en la actualidadrepresentan más del 90% de los materiales empleados. Ademásde sus cualidades intrínsecas de ligereza y resistencia a losimpactos, se han ido eliminando poco a poco todos los escollosque ponían freno a su desarrollo: mejora de la resistencia alrayado gracias a tratamientos de dureza; menor grosor graciasa materiales de índice elevado; mayor fiabilidad de lostratamientos antirreflejantes gracias a las nuevas tecnologías deaplicación al vacío; disponibilidad de versiones fotocromáticasgracias a la agregación en superficie, etc. Hoy en día, se hanconvertido en los materiales de referencia de la óptica oftálmica.

Por lo general, los materiales orgánicos se dividen en dos grupos:

- Los materiales termoendurecibles:Los materiales termoendurecibles son productos cuyatransformación química, bajo el efecto del calor, deriva en

compuestos macromoleculares tridimensionales duros y rígidos.Están formados por cadenas moleculares relativamente cortasy muy reactivas que se unen químicamente. Bajo el efecto delcalor, se produce una reacción química, denominada reticulacióno cocción, que crea vínculos rígidos entre todas las moléculaspresentes para formar una red tridimensional. La estructurareticulada resultante confiere al material propiedadesparticulares de estabilidad química y resistencia mecánica.La molécula básica, o monómero, se presenta en forma líquida ytiene la propiedad de poder polimerizarse bajo la acción del caloro los rayos ultravioleta y/o un catalizador. Esta reacción depolimerización consiste en el encadenamiento de moléculasidénticas del monómero para dar origen a una nueva molécula, elpolímero, de naturaleza, dimensiones y propiedades diferentes. Lamateria pasa del estado de monómero líquido al estado de

polímero sólido. Esta transformación es química y, por lo tanto,irreversible. En cuanto el monómero se polimeriza, el material sevuelve duro, infusible, insoluble, resistente a los impactos y a losproductos químicos, y dimensionalmente estable.A este grupo de materiales termoendurecibles pertenecen lamayoría de los materiales empleados en óptica oftálmica,empezando por el CR39®.

- Los materiales termoplásticos:Los materiales termoplásticos se forman apilando largascadenas moleculares lineales o ligeramente ramificadas yentremezcladas las unas con las otras, pero no unidas entre sí.Sólo su enredamiento y las pequeñas fuerzas intermoleculareses lo que da a estos materiales el aspecto de sólido, porque, enrealidad, las cadenas no están unidas entre sí de manera

química. Esta estructura molecular más libre le confiereexcelentes cualidades de resistencia a los impactos, ya que lascadenas pueden desplazarse unas respecto de otras y absorberasí la energía de los impactos.

Los materiales termoplásticos tienen la propiedad de ablandarsebajo la acción del calor, por lo que se les puede dar forma encaliente o moldearlo por inyección. Al ser la transformaciónmecánica, y no química, es reversible y permite que estosmateriales sean reciclables.Los materiales termoplásticos son empleados en numerosasindustrias, sin embargo sólo el policarbonato ha sido aplicarlocon éxito en la fabricación de lentes oftálmicas.

Algunos materiales, de aparición más reciente, combinan lascaracterísticas de las resinas termoendurecibles y las resinastermoplásticas.

Figura 5: Materiales termoendurecibles y materialestermoplásticos.

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e r a l e s

0

M A T E R I A


1. Los materiales orgánicos de

índice básico (1,48 ≤ n < 1,54)

El CR39®Tras varios infructuosos intentos de desarrollar lentes conmateriales termoplásticos (lentes Igard® de PMMA o Plexiglas®,hacia 1940) y materiales termoendurecibles (lentes Orma® 500,hacia 1950), el CR39®(*) se convirtió en el material orgánico dereferencia de la óptica oftálmica.El alil diglicol carbonato, conocido con el nombre de CR39®, es

el material básico empleado en la fabricación de la mayoría delas lentes orgánicas. Descubierto durante la Segunda GuerraMundial por los químicos de la Columbia Corporation (unadivisión de la empresa norteamericana PPG o Pittsburg PlateGlass), su nombre se debe a que fue la "Columbia Resin" n.° 39de una serie de monómeros estudiados por dichos químicospara las fuerzas aéreas de los EE. UU. Fue aplicada por primeravez en la fabricación de lentes correctoras en los años 1955 a1960 por la empresa LOR (Lentilles Ophtalmiques Rationnelles),una de las empresas originarias de Essilor, y permitió laintroducción de las lentes Orma® 1000 (de Organic Material,hoy en día conocidas simplemente como Orma®), las primerasen conjugar ligereza y resistencia a los impactos.El CR39® es una resina termoendurecible, por lo que se presentaen forma de monómero líquido que puede verterse en moldes yendurecerse (es decir, polimerizarse) ba jo el efecto del calor yun catalizador. Han hecho falta muchos años de investigaciónpara desarrollar y dominar su proceso de fabricación.El CR39® tiene muchas ventajas para la óptica oftálmica que hanfavorecido su éxito en detrimento de los materiales minerales, asaber, un índice de refracción de 1,5 (cercano al del vidriomineral tradicional), una densidad de 1,32 (casi la mitad que elvidrio mineral), una constringencia de 58-59 (es decir, muy pococromatismo), una gran resistencia a los impactos, una excelentetransparencia y múltiples posibilidades de coloración y detratamiento. Aunque puede utilizarse tal cual, el CR39® essensible al rayado, por lo que se recomienda aplicar algúntratamiento de endurecido en sus superficies. Su tratamientoantirrefle jante ha experimentado grandes avances técnicos(véase la parte II de este cuaderno). Su aplicación para elbiselado y el montaje por parte de los ópticos es muy f ácil.

Figura 6: Molécula de CR39®

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i l o r I n t e r n a t i o n a l

El Trivex®El Trivex®(**), introducido después del año 2000 por PPGIndustries Inc y comercializado con diferentes nombres delentes, es un material clasificado como "casi termoendurecible"que combina las cualidades de las resinas termoendurecibles ytermoplásticas. Desarrollado originariamente para las viseras delos cascos del ejército, se presenta en forma de monómerolíquido para polimerizar, igual que las resinas termoendurecibles.Sin embargo, su particular estructura química permite controlarel nivel de interconexión de las moléculas durante lapolimerización, lo cual le confiere cualidades parecidas a las deuna resina termoplástica.El Trivex® reúne tres cualidades que responden a lasexpectativas de los usuarios de lentes oftálmicas: calidad óptica,ligereza y seguridad (de ahí su nombre de Trivex®). La calidadóptica le viene de la pureza del monómero, de la transparenciay bajo cromatismo del material (constringencia ν = 43 a 45) yde la facultad del material para recibir los tratamientosantirrayado y antirreflejante. La ligereza la obtiene de la bajísimadensidad del material (d = 1,11) combinada con un índice derefracción más elevado que el del CR39® (ne = 1,533, nd =1,530), y también de que el material admite un retallado muy

fino (grosor mínimo de 1,0 mm en el centro de las lentescóncavas). Finalmente, la seguridad se la aporta la granresistencia del material a los impactos y su alta protecciónnatural contra los rayos ultravioleta (corte UV de 395 nm). ElTrivex® es un material sensible al rayado que requiere untratamiento antirrayado sistemático de sus dos caras. Tambiénpuede colorearse, pero para ello requiere el uso de técnicasadaptadas. Su biselado y ranurado es especial y exige el uso defunciones específicas sobre las biseladoras. La perforación y elmontaje son relativamente f áciles.

Figura 7: Estructura química del Trivex® (Fuente: PPG).

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r I n t e r n a t i o n a l

(*) CR39® es una marca registrada de PPG Industries Ohio, Inc. (**) Trivex es una marca registrada de PPG industries.



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2. Los materiales orgánicos deíndice medio (1,54 ≤ n < 1,64)

Los materiales orgánicos de índice medio están en augeactualmente. Comparados con el CR39® tradicional, permitenfabricar lentes más finas y ligeras. Por lo general, tienen unadensidad ligeramente inferior a la del CR39® (entre 1,20 y 1,32),un cromatismo más elevado (constringencia entre 31 y 42) y unamayor sensibilidad al calor, y ofrecen una mejor proteccióncontra los rayos ultravioleta. Estos materiales son muy sensiblesal rayado y requieren un tratamiento de endurecido sistemáticoen sus superficies. Pueden colorearse o recibir un tratamientofotocromático mediante la colocación de una capa específica.Se recomienda especialmente un tratamiento antirreflejante.La mayoría de estos materiales son termoendurecibles.Únicamente el policarbonato es un material termoplástico.Empezaremos presentando este último material para pasar aexplicar luego la familia de termoendurecibles de índice medio.

Resinas termoplásticas: el policarbonato.

Empleados en los años 50 para la fabricación de las primeraslentes orgánicas, los materiales termoplásticos, como el PMMAo el Plexiglas®, resultaron ser muy poco resistentes a la abrasión

y fueron substituidos rápidamente por el CR39®. Sin embargo,a partir de los años 1995-2000, experimentaron un nuevoimpulso gracias al desarrollo del policarbonato y, másespecíficamente, del Airwear®.El policarbonato es un material relativamente viejo (aparecióhacia 1955) que no fue usado realmente en óptica oftálmicahasta los años 90. Gracias a las numerosas mejoras de las quefue objeto, en especial por su uso en la industria del discocompacto, ofrece una calidad óptica totalmente comparable ala del resto de materiales orgánicos. Desde el punto de vistaquímico, el policarbonato pertenece a la familia de lospolicarbonatos aromáticos. Es un polímero lineal de estructuraamorfa cuyo esqueleto carbonado está formado por unasucesión de secuencias de carbonato (-O-C=O-) y fenol(-C6H5OH). En la mayoría de los casos, se obtiene mediante lareacción química siguiente, denominada policondensación:

Figura 8: Resina termoplástica: molécula de policarbonato.

©

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n

n

HO OHC

CH3

CH3

C O C

O

CH3

CH3

El policarbonato presenta ventajas que lo hacen particularmenteinteresante para la óptica oftálmica: una excelente resistencia alos impactos (la más elevada de todos los materiales oftálmicos),un índice de refracción elevado (ne = 1,591 / nd = 1,586), unagran ligereza (densidad = 1,20), la posibilidad de ser retalladofino (hasta 1,0 mm en el centro de las lentes cóncavas), unaprotección eficaz frente a los rayos ultravioleta (gracias a unaditivo que ofrece un corte UV de 385 nm) y una gran resistenciaal calor (punto de ablandamiento, o de transición vítrea, Tgsuperior a 140 °C). Como todos los materiales orgánicos deíndice medio, el policarbonato es un material sensible al rayado

que debe llevar por fuerza un tratamiento endurecido. Suconstringencia es relativamente baja (νe = 31, νd = 31), peroesto no tiene consecuencias para la mayoría de lasprescripciones. Sus posibilidades de coloración y tratamientoson parecidas hoy en día a las del resto de materiales orgánicos.Como el policarbonato es por naturaleza dif ícil de tintar ensuperficie, la coloración se obtiene esencialmente porimpregnación de un barniz tintable aplicado en la superficieposterior de la lente o atacando con rayos UV la superficie parapermitir la difusión de colorantes en el material. El tratamientoantirreflejante se realiza de manera análoga al resto demateriales orgánicos.En cambio, el tallado y montaje de las lentes de policarbonatosí que es peculiar, ya que tiene que biselarse en seco, necesitaciclos adaptados y tienen que pulirse los cantos de las lentes.



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Figura 9: Resina termoendurecible de índice medio, ejemplos

de la molécula a) de Ormex® b) de Ormil®.

a

b

Resinas termoendurecibles:La mayoría de los materiales orgánicos de índice elevadodisponibles hoy en día son resinas termoendurecibles. Alprepararlas, los químicos se enfrentan a una ley f ísica ineludibleque vincula el índice de refracción, la dispersión cromática y ladensidad del material. Por lo general, cuanto más elevado es elíndice, más fuerte es la dispersión cromática y más pesado es elmaterial. Por eso, a la hora de desarrollar nuevos materiales,los químicos buscan siempre la mejor combinación de estas trescaracterísticas, sin olvidar el resto de propiedades esenciales delmaterial, como la sensibilidad al calor, la tendencia a amarillear,

la posibilidad de aplicar distintos tratamientos y la facilidad parabiselarlos, ranurarlos y perforarlos.

El índice de refracción de un material orgánico puedeaumentarse con cualquiera de las dos técnicas siguientes:

- modificando la estructura molecular del material inicial, porejemplo, al introducir estructuras aromáticas;

- añadiendo átomos pesados, como el azufre, en una moléculainicial. Cabe decir que la introducción de átomos de tipometálico o halógeno, técnica empleada en su día, ha dejado derealizarse porque provocaba un fuerte amarilleo de losmateriales.

Los primeros materiales orgánicos de índice elevado aparecieronen los años 80 y 90, y pertenecían a la familia de los alílicos. Elaumento del índice se obtenía añadiendo funciones cíclicas(grupos aromáticos de tipo bencénico) en el interior de unamolécula inicial de CR39®. Este proceso dio lugar a una familiade lentes de índice medio, n = 1,54 - 1,57, constringenciacomprendida entre 36 y 43 y densidad del orden de 1,20. Elmaterial Ormex® (ne = 1,561 / nd = 1,558, νe = 37 / νd = 37,d = 1,23) pertenece a esta categoría.

Como esta primera técnica sólo permitía aumentar el índice derefracción de forma limitada, los químicos se interesaron por lafamilia de los tiouretanos y por la química del azufre. Laasociación de funciones tiol y funciones isocianato permitió elnacimiento, a partir de los años 1990/2000, de materiales deíndice comprendido entre 1,58 y 1,61, con una constringenciaque variaba entre 30 y 40 y una densidad de 1,30 a 1,40. ElOrmil®, reemplazado más tarde por el Ormix®, y el Thin& Lite®1,60 son ejemplos de este tipo de materiales.



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Orma®Ormix® /

Thin&Lite®1,6

Stylis® /Thin&Lite®

1,67

Lineis® /Thin&Lite®

1,74

Carbono % 65 54 48 36

Oxí geno % 25 8 10 1

Azufre % - 7 8 -

Soufre % - 24 29 58

Hidrógeno % 10 7 5 5

Índice 1,5 1,6 1,67 1,74

Constringencia 58 41 32 33

Densidad 1,32 1,31 1,36 1,47

Tg (Temperatura detransición ví trea)

80°C 115°C 85°C 80°C

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En resumen, el aumento del índice de refracción de losmateriales orgánicos se obtiene básicamente introduciendoátomos de azufre en el interior de diferentes familias demoléculas. De esta manera, y tal como muestra la siguiente tablade composición química de los materiales, cuanto más elevadaes la proporción de azufre mayor es el índice de refracción delmaterial.La presencia de azufre en la composición de los materialesorgánicos de índice elevado explica el particular olor que sedesprende al biselar las lentes.

Figura 11: Composición química de los materiales orgánicos.

3. Los materiales orgánicos deíndice elevado (1,64 ≤ n < 1,74) y muy elevado (n ≥ 1,74)

Para obtener un índice de refracción más elevado, mediante laquímica de los tiouretanos, se emplearon tioles más ricos enazufre asociados a funciones isocianato. De esta manera, elíndice de refracción pudo elevarse hasta 1,67, lo cual permitióel desarrollo del material Stylis®/Thin& Lite® 1,67.

Cabe decir que, debido a su particular composición química, losmateriales resultantes de la química de los t iouretanos (Ormix®y Stylis® / Thin& Lite® 1,60 y 1,67) se adaptan especialmentebien al ranurado y a la perforación.

Finalmente, para elevar aún más el valor del índice de refracción,los químicos se interesaron por la química de los episulfuros, quepermiten introducir átomos de azufre en mayoresconcentraciones. Así, aparecieron los materiales de índice muyelevado (n ≥ 1,74), como el Lineis® / Thin& Lite® 1,74. Sinembargo, cabe decir que, aunque estos materiales permitenfabricar lentes extremadamente finas, son más sensibles al calor,se rompen más f ácilmente y son más dif íciles de tintar.


Figura10: Resinas termoendurecibles de índice elevado y muy elevado:a) Stylis® / Thin&Lite® 1,67

b) Lineis® / Thin&Lite® 1,74

a


b

El desarrollo de un nuevo material es complejo, ya que no debecentrarse únicamente en la optimización de las característicasbásicas (índice de refracción, constringencia y densidad), sinotambién en el control del resto de sus propiedadesfisicoquímicas, en particular, su capacidad para ser retallado(mediante retallado tradicional y retallado digital), convertidoen fotocromático, tintado, polarizado, tratado con procesosantirrayado y antirreflejantes y, finalmente, cortado, ranurado,perforado o muescado para ser montado. Huelga decir que,con el desarrollo de los conocimientos y los avances en química,los materiales están en un constante proceso de evolución yoptimización. De esta manera, los trabajos de investigación en

óptica oftálmica se dedican en gran medida a la química de losmateriales, y los fabricantes de lentes oftálmicas están tanespecializados en química como en óptica.



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B Los materiales minerales Durante varios siglos, desde el origen de la óptica hastamediados del siglo XX, las lentes minerales fueron los únicosmateriales empleados en óptica oftálmica. En cuestión dedécadas, sin embargo, han sido destronados y substituidos porlos materiales orgánicos.

La lente mineral es un material sólido y amorfo (es decir, de

estructura no periódica). Es duro y quebradizo a temperaturaambiente, y adquiere un estado viscoso a altas temperaturas. Seobtiene mediante la fusión, a unos 1500 °C, de una combinaciónde óxidos, como los de silicio (principal óxido empleado, ya querepresenta alrededor del 65% del material), calcio, sodio, potasio,plomo, bario, titanio, lantano, etc. La lente mineral no tiene unaestructura química regular y, por lo tanto, no tiene un punto defusión preciso en el que pase bruscamente de estado sólido aestado líquido. Además, con temperaturas elevadas, la lente sereblandece y pasa progresivamente de estado sólido a estadolíquido, pasando por un estado denominado "vítreo" que secaracteriza por la ausencia de cristales. Esta exclusivaparticularidad permite trabajar con el material en caliente y, porlo tanto, moldearlo. Desde el punto de vista de la óptica oftálmica,los materiales minerales presentan dos interesantes propiedades.Por un lado, transmiten la luz visible y, por otro, su superficie

puede pulirse para hacerla transparente y no difusora.

1. Los materiales mineralesestándar

El vidrio mineral de índice 1,5 es el material tradicional de laóptica oftálmica. Está formado en un 60-70% por óxido de silicioy, el resto, por componentes diversos, como óxido de calcio, desodio o de boro. El vidrio mineral de índice 1,6 es el materialmineral estándar. Su índice más elevado se obtiene añadiendo ala mezcla una proporción significativa de óxido de titanio.Por lo general, tendemos a clasificar los materiales minerales en2 categorías en función de su composición química:

- Los materiales sodocálcicos, que contienen proporciones

importantes de sodio y calcio. Son materiales tradicionales enel mundo de la óptica. Su índice de refracción es un poco máselevado (ne = 1,525 / nd = 1,523) y su dispersión cromática esbaja (constringencia del orden de 60);

- Los borosilicatos, que contienen una gran cantidad de boro.Son materiales empleados para fabricar lentes fotocromáticas ylentes minerales de índice medio (ne = 1,604 / nd = 1,600)

2. Los materiales minerales coníndices altos

Los fabricantes de lentes han querido aumentar siempre el índicede refracción de los materiales para reducir el grosor de las lentes,pero manteniendo el cromatismo en niveles bajos. Para ello, seintroducen átomos de metales o de tierras raras (plomo, titanio,lantano, etc.) en la composición del material. De esta manera,aparecieron, hacia 1975, las lentes de titanio de índice 1,7 yconstringencia 41; posteriormente, alrededor de 1990, surgieronlas lentes de lantano de índice 1,8 y constringencia 34; y,finalmente, hacia 1995, aparecieron las lentes de columbio deíndice 1,9 y constringencia 30. Estos materiales permiten fabricarlentes más finas, pero sin reducir significativamente su peso.

El problema es que, al aumentar el índice, también aumenta ladensidad del material, por lo que, aunque la lente es másdelgada, acaba pesando lo mismo. Por consiguiente, una lentemineral, sea cual sea su índice, pesa por lo menos dos veces másque una lente orgánica. En cuanto al grosor, los nuevosmateriales orgánicos de índice muy elevado permiten fabricarlentes con una finura comparable a la de las clásicas lentes

minerales de índice alto (n = 1,7). Sin embargo, paracorrecciones muy fuertes, los materiales minerales de índicemuy alto (n = 1,8 o n = 1,9) tienen una innegable ventaja demenor espesor respecto a las lentes orgánicas.



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Principios de fabricación de las lentesLa fabricación de las lentes oftálmicas se realiza de 2 maneras:

- Fabricación en “serie”, para producir en grandes cantidades las lentes acabadas más utilizadas (unifocales esféricas y asféricas) ypara producir lentes semiacabadas, es decir, lentes gruesas con la cara anterior acabada y cuya cara posterior se retallar á al gusto delcliente (véase figura).

- Fabricación según “prescripción” • ya sea a partir de una lente semiacabada: la operación consiste en retallar la cara posterior según la corrección óptica del

usuario y aplicar a la lente los diferentes tratamientos superficiales (coloración, antirrayado, antirreflejante, antisuciedad, etc.).• ya sea mediante retallado directo de las 2 caras de la lente o mediante polimerización directa, seguida de las diferentes

operaciones de tratamiento de las superficies.

La fabricación en serie se realiza a gran escala en plantas de producción (alrededor de 2/3 de las lentes). Por su parte, la fabricación segúnprescripción se efectúa de forma individual en los laboratorios de acabado (1/3 de las lentes).El número de combinaciones posibles, a saber, de correcciones ópticas, Materiales y Tratamientos, es muy elevado (unos 5000 millonesaproximadamente). Ello hace que organizar la fabricación de las lentes sea algo muy complejo. Una de las grandes bazas de la industriade la óptica oftálmica es saber gestionar una cadena logística de producción muy compleja que permite fabricar lentes a medida a muygran escala, y es que, cada año, se producen en el mundo unos 1000 millones de lentes.

Figura 12: Principio general de la fabricación de lentes.


F

Á B R I C A

S T O C K

T A L L E R

P R O F E S I O N A L

D E L A S A L U D

F

Á B R I C A

L A B O R A T O R I O

T A L L E R

P R O F E S I O N A L

D E L A S A L U D

TERMINADO SEMITERMINADO

RETALLADO

(COLORACIÓN)

BISELADO

MONTA JE

ANTIRAYADO ANTIRREFL EJANTE

(COLORACIÓN) ANTIRAYADO ANTIRREFL EJANTE



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A) Principios de fabricación de las lentes orgánicas

Resinas termoendurecibles

Tomemos como ejemplo el CR39. La industria químicasuministra este monómero en forma líquida, que luego pasa por

las etapas de fabricación siguientes:- Preparación del monómero: filtración, desgasificación yagregación de un catalizador y aditivos.

- Montaje de los moldes: están formados por dos mitades devidrio o metal que pueden montarse apoyadas sobre un anillo yapretadas con una pinza, o bien con cinta adhesiva.

- Llenado: el espacio vacío creado entre las dos mitades delmolde se rellena con el monómero líquido.

- Polimerización: los moldes rellenos se colocan en hornos yse someten a un ciclo de temperaturas durante varias horas(algunas materias se someten a radiaciones ultravioleta duranteunos minutos), lo cual provoca el endurecimiento progresivo dela resina.

- Desmoldado: se quitan la junta o la cinta y las mitades delmolde, y se saca la lente.Este procedimiento se emplea para fabricar lentes en serie, tanto

acabadas como semiacabadas, ya que sólo varía la forma delmolde y la duración del proceso de polimerización. En general,el principio es el mismo para la mayoría de materiales orgánicostermoendurecibles empleados en óptica oftálmica.

1. Fabricación en “serie”

Como veremos a continuación, el método de fabricación varía considerablemente en función de si la resina empleada es termoendurecibleo termoplástica.

Resinas term oplásticas

Tomemos como ejemplo el policarbonato. El material básico yaes un polímero y se presenta en forma de granulado, cuya pureza

se ha adaptado a la industria de la óptica. Este granulado seablanda y se funde mediante calor, y luego se inyecta en moldescon la forma de las lentes. La tecnología consiste en fluidificar elmaterial mediante calentamiento e introducirlo en moldes demetal o cristal. Un tornillo de extrusión se encarga de plastificarel material en el cilindro de inyección y actúa al mismo tiempocomo pistón, empujando el material caliente por diversos canaleshasta la cavidad de los moldes. Tras inyectar el material, seespera hasta que se enfría. Luego, se desmoldan las lentes.Las operaciones del proceso de fabricación son las siguientes:

- Preparación del material: limpieza y secado del granuladocon aire caliente y carga en la prensa.

- Regulación de la prensa: preparación de los moldes, regulaciónde la presión del líquido, la temperatura del molde y el tiempode inyección y enfriamiento, y calentamiento del material (aunos 300 °C).

- Inyección: moldeado bajo presión del material fundido.- Enfriamiento: solidificación del material por conducción a

través de los moldes.- Desmoldado: se abre la prensa y el bloque de soporte de

los moldes.Esta tecnología permite fabricar lentes de cualquier geometríaen función de la forma de los moldes que se insertan en la prensade inyección. Estas lentes pueden presentarse como acabadas,y someterse a tratamientos tal cual, o como semiacabadas, yrequerir un posterior retallado de la cara posterior antes desometerse a los diferentes tratamientos de superficie.

Figura 13: Fabricación en serie de lentes orgánicas de resina

termoendurecible.


Figura 14: Fabricación en serie de lentes orgánicas de resina

termoendurecible.




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2. Fabricación según “prescripción”

Retallado tradicional

El retallado tradicional, realizado en los laboratorios deprescripción (es decir, de acabado de las lentes) consiste enmecanizar la cara posterior de una lente semiacabada(previamente fabricada en serie) para darle la potenciarequerida. Dicho proceso comprende las etapas siguientes:

- Bloqueo y fijación de la lente semiacabada: protección dela cara mediante una película y colocación de una rueda demetal fundible (fijador) que servirá para sujetar la lente en lasetapas siguientes.

- Corte de la lente semiacabada según el diámetro deseadomediante fresado.

- Desbaste: consiste en el fresado en espiral de la cara posteriorde la lente. Al final de esta operación, la lente tiene su formacasi definitiva, pero su superficie sigue muy rugosa.

- Afinado mediante generación: es el mecanizado final de lasuperficie y se realiza en un torno y una herramienta cortante(tradicionalmente, esta operación se realizaba mediante fricción

con una herramienta de forma cubierta con una almohadillaabrasiva). Tras el afinado, la lente posee exactamente el grosory la curvatura deseados. Aunque esté lisa, en esta etapa lasuperficie todavía no está pulida.

- Pulido: mediante fricción con una herramienta de forma,que es un duplicado de la cara posterior de la lente, cubiertacon un fieltro y rociada con un líquido para pulir que contieneun abrasivo muy fino. Esta operación le da a la lente sutransparencia definitiva.

El retallado tradicional, utilizado desde hace muchos años,requiere muchas herramientas y únicamente permite crearsuperficies posteriores con geometrías simples, ya sean esféricas

o tóricas.

Figura 15 a: Retallado tradicional - Desbaste.

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Figura 15 b: Retallado tradicional - Afinado.


Figura 15 c: Retallado tradicional - Pulido.




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Retallado digital

El retallado digital (o directo), desarrollado recientemente, seemplea básicamente para realizar superficies posteriorescomplejas, aunque también puede usarse para realizarsuperficies simples. El procedimiento consiste en mecanizar lasuperficie posterior de la lente mediante un proceso "punto porpunto" y con ayuda de una máquina digital que guía lasposiciones relativas de la lente y la herramienta, en tresdimensiones y con una precisión extrema.En comparación con el retallado tradicional descrito anteriormente:

- Se repiten exactamente las operaciones de bloqueo y cortede la lente semiacabada.

- La mecanización se divide en dos partes: el desbaste, realizadomediante fresado de la misma manera que con el retalladotradicional, y el acabado, realizado en un torno por medio de unaherramienta específica de diamante (véase figura 16a). Estasoperaciones, realizadas todas en una misma máquina con dosherramientas diferentes, siguen principios similares a los aplicadosen el retallado tradicional. En cambio, en la etapa de acabado secontrola la posición de la lente y se utiliza una herramienta másprecisa que recurre a la calidad de corte del diamante, lo cualpermite obtener al mismo tiempo una excelente geometría de lasuperficie posterior y una superficie casi transparente.

- Como en el retallado tradicional, el pulido se realizamediantefricción de la lente con una superficie suave rociada con un líquidoabrasivo muy fino, pero se utilizan herramientas específicas delretallado digital rígidas y flexibles (véase figura 16b). Estasherramientas permiten pulir la superficie sin deformarla, es decir,la hacen perfectamente transparente respetando la geometríaobtenida en la operación de acabado.

Figura 16 a: Retallado digital - Mecanizado (acabado).

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Figura 16 b: Retallado digital - Pulido.


Una vez realizada la operación de retallado, la lente podrásometerse entonces a las operaciones de tratamiento de sussuperficies, que abordaremos más adelante.

El retallado digital, de aplicación reciente en la fabricaciónsegún prescripción, ofrece inmensas posibilidades derealización para superficies ópticas complejas. Permite unaoptimización óptica de las lentes para cada prescripción y unapersonalización cada vez mayor de las lentes según lasnecesidades individuales de los usuarios: por ejemplo,teniendo en cuenta las características de la montura, laposición del centro de rotación del ojo, el comportamientoojo-cabeza, etc. Para la óptica oftálmica, esto representa uncampo de investigación enorme y abre una gran puerta a

nuevos desarrollos.En este sentido, cabe decir que no es el mero uso de latecnología de retallado digital la que consigue que la lentetenga mejores prestaciones, sino la pertinencia y la precisiónde uso obtenidos con esta nueva tecnología. En otraspalabras, no basta con que una lente se fabrique con retalladodigital para que sea de mejor calidad; al contrario, un diseñoóptico o un proceso mal controlado pueden derivar endiseños ópticos de mala calidad a pesar del uso de esta nuevatecnología.



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B) Principios de fabricación de las lentes mineralesSea cual sea el tipo de material, la fabricación de una lente mineral consisteen retallar las caras anterior y posterior de un disco de vidrio mineralsuministrado por la industria del vidrio. Este disco se fabrica moldeandoel vidrio cuando todavía está incandescente tras salir del horno en el quese ha realizado la fusión de sus diversos componentes. Se presenta enforma de un vidrio muy grueso con superficies irregulares, pero unacomposición interna perfectamente homogénea. Posteriormente, seretallan sus caras anterior y posterior para obtener la lente.El retallado de cada una de las caras de la lente se divide en tresfases distintas:

- Fase 1: el desbaste consiste en mecanizar la lente con unaherramienta diamantada para darle su grosor y su curvatura. Trasel desbaste, la lente tiene ya su forma definitiva, pero todavíapresenta una superficie rugosa y translúcida.

- Fase 2: el afinado consiste en afinar el grano de la superficiede la lente sin modificar su radio de curvatura. Para ello, la lente,

bien sujeta, se pone en contacto con una herramienta de forma,cubierta con una almohadilla abrasiva, que tiene una curvaturaexactamente igual a la de la lente tratada. La lente y laherramienta se rocían con una mezcla abrasiva y lubricante. Alfinal de la operación, que dura varios minutos, la lente tieneexactamente el grosor y la curvatura deseados, pero su superficietodavía no es transparente.

- Fase 3: el pulido es la operación de acabado que le aportaa la lente su transparencia definitiva. Es una operación similar ala anterior, con el uso de una pulidora flexible cubierta con un

fieltro y una solución abrasiva de grano muy fino.Industrialmente, el retallado de las caras anteriores de las lentesminerales (del tipo que sean: esféricas, asféricas, bifocales oprogresivas) se realiza en serie, mientras que el retallado de lascaras posteriores se puede realizar en serie o de forma individual,según la demanda.

Figura 17: Fabricación de lentes minerales.


Una vez que la lente tiene la geometría deseada, se aplican los tratamientos, de los que hablaremos más adelante.



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2.Transparencia y durabilidad

T r a n s p a r e n c i a y

d u r a b i l i d a

d

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Para garantizar una corrección óptica excelente, una lente oftálmica tiene que ser totalmente transparente y no perder esta propiedad conel tiempo. Pero, aquí, surgen dos factores contrapuestos: por un lado están los efectos ópticos naturales de la reflexión, la absorción, ladispersión, la difracción y la difusión de la luz y, por otro, están los efectos del uso y del tiempo, es decir, los arañazos, la suciedad, el polvoy el envejecimiento de los materiales. Para luchar contra estos factores naturales enfrentados, se han estudiado muchas soluciones técnicas,que se han ido incorporando como características intrínsecas de los materiales o como tratamientos específicos. En esta segunda parte,abordamos este tema.

El color de una lente viene determinado por la composicióncromática de la luz que transmite. Si deja pasar de la mismamanera todos los colores del espectro visible, la lente es blanca.En caso contrario, la lente adquiere el color complementario dela luz que no transmite. Por ejemplo, cuando la lente absorbelas radiaciones azules, el material adquiere un tono amarillo.Esto es lo que ocurre precisamente cuando queremos que un

material absorba mejor la luz ultravioleta. Para solventar esto,se puede añadir un ligero tinte de color (marrón en eltratamiento UVX®), o se pueden incorporar a la composiciónquímica del material agentes azulantes, una especie decolorantes azulados destinados a compensar el matiz amarillo(como es el caso de los materiales orgánicos de altos índices).

Todos los materiales orgánicos son sensibles a la luz y tienden aamarillear con el paso del tiempo. De hecho, según su estructuraquímica, interactúan con las radiaciones ultravioleta y visibles ycon el oxígeno en una reacción que se conoce con el nombre defotooxidación: la estructura del material se ve modificada, losgrupos químicos absorben más la luz azul y el material empiezaa amarillear. Así, cuanto más se expone una lente a la luz solary, por tanto, a los rayos ultravioleta, más deprisa amarillea. Este

fenómeno es más patente en los materiales con altos índices,que, debido a la química del azufre, poseen una mayor afinidadpor el oxígeno y una mayor tendencia a la oxidación. Losagentes azulantes incorporados en la composición de losmateriales sirven para retrasar este fenómeno de envejecimientonatural.

Hay que tener en cuenta que el tratamiento de resistencia alarañazo que se aplica en las superficies del cristal orgánico noinfluye prácticamente en el color del material. Como su grosores menor, no amarillea, pero tampoco protege al material frentea los cambios de color. En cambio, el tratamiento antirreflejantees un factor de protección contra el amarilleo, no porque eliminelas radiaciones ultravioletas, sino porque actúa como barreracontra la difusión del oxígeno dentro del material. Por lo tanto,una lente con tratamiento antirreflejante tiende menos a

amarillear que una lente sin tratamiento.

A Color del material

Para evaluar correctamente el color…

Para determinar el color de una lente, se suele observar latransmisión de la luz delante de una hoja de papel blanco,aunque esta técnica puede resultar engañosa. A menudo, elpapel contiene agentes blanqueantes fluorescentes, es decir, queabsorben la luz ultravioleta y la devuelven en el espectro visible.Estos agentes sirven para resaltar los tonos azules y dar al papelun aspecto más blanco. Al colocar la lente en contacto con lahoja, se elimina el efecto blanqueante de los rayos ultravioleta yvemos como, inevitablemente, la lente, o más bien dicho, elpapel, amarillea. Así sólo se demuestran las cualidades deabsorción de los UV que tiene el material y corremos el riesgode interpretar mal este fenómeno y confundirlo con una falsacarencia de transparencia, cuando en realidad es una cualidadde filtración. Por si aún no lo vemos claro, basta con alejar la lentedel papel para comprobar cómo éste recupera toda su blancura.En la práctica, la mejor manera de determinar el color de unalente es observar, por transmisión, una hoja de papel blanco sinagentes blanqueantes. La observación tiene que realizarse através de la parte central de la lente, a una distancia de 10 a 20

cm y con iluminación blanca. Además, de vez en cuando hay quecambiar la hoja de papel para asegurarnos de que no amarillee.



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d u r a b i l i d a

d

M A T E R I A


1. El cromatismo en las lentesoftálmicas

La variación del índice de refracción con la longitud de onda dela luz es responsable del fenómeno de la dispersión cromática

de la luz blanca cuando se produce la refracción. Como el índicede refracción es mayor para las longitudes de onda cortas, seproduce una propagación de la refracción de la luz visible delrojo hacia el azul.La dispersión cromática es una característica importante para laóptica oftálmica, pero no tanto como para la ópticainstrumental. De hecho, el propio ojo humano se ve muyafectado por el cromatismo.El cromatismo ocurre en todas las lentes. Se consideradespreciable en el centro, dado que la aberración cromáticalongitudinal de la lente es pequeña comparada con la del ojo.En cambio, el cromatismo puede hacerse muy patente cuandoel ojo mira hacia las zonas excéntricas de la lente, ya que laaberración cromática transversal de la lente (o TCA, deTransverse Chromatic Aberration) crea imágenes de coloresmúltiples y desplazadas unas respecto de las otras. El usuariode las lentes puede percibir estas imágenes como una irisaciónde colores alrededor de los objetos (ver figura).

Para cuantificar el cromatismo transversal en cualquier punto deuna lente, se utiliza la relación TCA = D / ν, de la desviación Dde los rayos en este punto (expresada en minutos de arco odioptrías prismáticas) y de la constringencia ν del materialutilizado. Con una desviación D para una lente unifocal, segúnla aproximación de Prentice, igual a h x P, donde h es la distancia

que separa el punto de la lente del centro óptico y P es lapotencia de la lente, resulta que TCA = h x P / ν. Así, vemos queel cromatismo transversal depende de 3 factores: laexcentricidad de la vista del usuario, la potencia de la lente y laconstringencia del material.

B Cromatismo del material

Figura 18: Aberración cromática longitudinal y transversal.


Constringencia o número de Abbe – definición:Para caracterizar el poder de dispersión de un material, se utilizauna cantidad llamada constringencia o número de Abbe(definido por Ernst Abbe, f ísico e industrial Alemán, 1840-1905)que se representa con la letra griega ν. Es un númeroinversamente proporcional a la dispersión cromática del materialy que responde a una definición algo diferente según el país,dependiendo de las longitudes de onda escogidas para sudefinición.

En la práctica, los valores de la constringencia νe y νd difierenmuy poco. De hecho, sólo es diferente el primer decimal. La

constringencia varía en óptica oftálmica entre 60, para losmateriales menos dispersivos, y 30 para los más dispersivos. Engeneral, cuanto mayor es el índice de refracción de un material,mayor es su dispersión cromática y, por ende, menor es suconstringencia (ver cuadro de los materiales).

en Europa y en Japón: νe

dondene : índice para λe = 546,07 nm

((raya verde del mercurio)nF’ : índice para λF’ = 479,99 nm

(raya azul del cadmio)nC’ : índice para λC’ = 643,85 nm

(raya roja del cadmio)

En los países anglosa jones νd

dondend : índice para λe = 587,56 nm

(raya amarilla del helio)nF : índice para λF = 486,13 nm

(raya azul del hidrógeno)nC : índice para λC = 656,27 nm

(raya roja del hidrógeno)

ne – 1

nF’ – nC’νe =

nd – 1

nF – nCνd =



22/68

1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

80

70

60

50

40

30

20

10

0

ν =42

ν =37

ν =32ν =30

Potencia de la lente (dioptrías)

Excentricidad de la direcciónde mirada (grados)

1 2 3 4 5 6

60

55

50

45

40

35

30

25

20

1510

5

0

ν =58

ν =42

ν =37

ν =32

ν =30

Potencia de la lente (dioptrías)

Excentricidad de la direcciónde mirada (grados)


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2. Efectos del cromatismo en la visión

Entre los efectos del cromatismo en la visión, es importantediferenciar dos tipos: por un lado, su percepción por parte delusuario y, por otra, su efecto en la agudeza visual.

- La percepción del cromatismoes muy subjetiva y cambia de unapersona a otra: de media, se produce con un nivel de cromatismo de2,5 minutos de arco, es decir, el producido por un prisma plano deCR39® (ν= 58-59) de unas 4 dioptrías prismáticas (Δ).

- El efecto del cromatismo en la agudeza visual, por ejemplo, la

pérdida de legibilidad de una línea en una escala de agudeza aintervalos de 0,1 LogMAR, requiere un cromatismo 3 vecessuperior, o sea, de unos 7,5 minutos de arco o, lo que es lo mismo,el cromatismo producido por un prisma plano de CR39® deaproximadamente 12,5 Δ.

Asimismo, dado que el cromatismo sólo es perceptible cuando losojos apuntan a direcciones excéntricas, es importante considerarla zona de la lente que realmente utiliza el ojo en visión foveal. Eneste sentido, la coordinación de los movimientos de los ojos y dela cabeza del usuario tiene un papel primordial, ya que determinaen todo momento la posición de la línea de visión en la lente.Cualquier movimiento de la cabeza provoca, generalmente, uncentrado del ojo y reduce la zona de la lente que realmente explorala mirada. Las mediciones han demostrado que el 80% de lasfijaciones oculares se producen en un ángulo de ±15° a 20° y el

100% en un ángulo de ±30°. Así que, a efectos prácticos, elcromatismo sólo puede influir en la visión en esta zona central dela lente, de unos 15 mm de radio alrededor del centro óptico.

De acuerdo con la ley de Prentice, estos umbrales se puedentraducir en excentricidades de la mirada en función de la potenciade la lente y para diferentes valores de constringencia:

- en la figura 19 a), relativa a la percepción de las irisaciones,podemos ver que, por ejemplo, para una lente de potencia 4,00 Drealizada con un material clásico de constringencia 58, elcromatismo se empieza a percibir a partir de una rotación del ojode 20°. Por un lado, observamos que no se percibe cromatismoen la parte central de la lente y, por otro lado, vemos que, con unmaterial de baja constringencia, se necesita una lente con unapotencia superior a 2,50 D para que, al girar el ojo 20°, el usuarioperciba irisaciones de colores. Cabe destacar que, a este nivel decromatismo, la agudeza visual no se ve afectada significativamente.

- En la figura 19 b), relativa al efecto sobre la agudeza visual,observamos que, en un ángulo de rotación del ojo de ±20°, lapotencia de la lente tiene que ser superior a 7,00 D con un materialde constringencia baja (caso más extremo) para que la agudeza visualse vea afectada. Por consiguiente, resulta que los efectos delcromatismo se manifiestan más en el exterior de las zonas exploradaspor el ojo en visión foveal y que, por tanto, la mayoría de las vecesesto no afecta de manera significativa a la agudeza visual.

Así pues, se comprueba que el cromatismo sólo tiene unainfluencia limitada en el rendimiento visual y no tiene mayoresconsecuencias para la mayoría de los usuarios. Sólo se percibeun efecto real en la zona periférica de las lentes con altasgraduaciones hechas de materiales muy dispersivos. A causa de

las desviaciones ópticas naturales, este efecto es más perceptibleen el caso de los hipermétropes que en el de los miopes, ya quelos desplazamientos de la mirada son más exagerados. Tambiénes más perceptible en el caso de los présbitas, que utilizan lentesprogresivas, cuando bajan la vista para ver de cerca.

Figura 19: Efecto del cromatismo en la visión.a) Umbral de percepción de las irisaciones de colores.

b) Umbral del efecto sobre la agudeza visual.



a

b

Para remediar este problema, los químicos intentandesarrollar materiales con poco cromatismo y, por tanto, conmucha constringencia. Desgraciadamente, su margen demaniobra está relativamente limitado y, siempre que seaumenta el índice de refracción de un material, generalmentetambién se incrementa su cromatismo. En la práctica, sólo sepueden paliar los efectos hasta cierto punto, por lo que elusuario tendrá que acostumbrarse a un cierto nivel decromatismo en las lentes.Por último, cabe decir que el cromatismo es un fenómeno queestá presen

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