Prasówki okularowe wytwarzane są ze szkła mineralnego. Szkło jest produktem stopienia materiału nieorganicznego, który został ochłodzony i zestalony bez krystalizacji. Wszechstronne właściwości szkła czyniące go idealnym materiałem na wyroby oftalmiczne przedstawiliśmy w nr 4/14 naszego pisma. Masę szklaną otrzymuje się przez stopienie mieszaniny surowców (zestawu) w piecu szklarskim. Surowce ze względu na pochodzenie można podzielić na naturalne (mineralne) i otrzymane przemysłowo (chemicznie). Podstawowymi składnikami tworzącymi strukturę szkła są jony: Si, Zn, Ba, Na, K, Ca, B, Al, Ce. Najczęściej wprowadza się pierwiastki w formie tlenkowej (SiO₂, ZnO), w formie węglanów np. (CaCO₃, Na2CO₃ ), azotanów, siarczanów lub halogenków. Większość z tych surowców pod wpływem temperatury i reakcji w fazie stałej ulega dysocjacji na tlenki i części gazowe. Głównymi tlenkami szkłotwórczymi są SiO₂ i B2O₃, pozostałe tlenki spełniają rolę modyfikatorów i odpowiadają za właściwości optyczne, fizyko-chemiczne i mechaniczne. Do celów oftalmiki najistotniejszą właściwością identyfikującą szkło jest współczynnik załamania podawany dla różnych długości fal:

• n_e dla l = 546,1 (zielonej linii Hg)
• n_d dla l = 587,6 (żółtej linii He)

Dla szkła standardowego stosowanego do wytopu prasówek okularowych:

• n_e = 1,525
• n_d = 1,523

W JZO na potrzeby oftalmiki topione jest szkło BKL borowo-krzemowe oznaczone indeksem n = 1,5 o parametrach podanych w tabeli nr 1. Wyszczególnione właściwości są istotne i mają znaczący wpływ na jakość końcowego wyrobu, jakim są soczewki okularowe.

Gęstość w 250C
wg/cm			2.56
Liniowy współczynnik rozszerzalności
200C/3000C x10-7 / 0C			90
Lepkość
Tt 1013.4 poise (dPas) w 0C			540
Odporność chemiczna
na wodę PN-82/B 13164 (ISO 719-1981) na kwasy BN-81/6860-02			3/98 1
Współczynniki załamania linie widmowe	l[nm]	Kolor	Wartość
F' kadm	479,99	niebieski	1.5295
F wodór	486,13	niebieski	1.5290
e rtęć	546,07	zielony	1.5251
d hel	587,56	żółty	1.5231
C' kadm	643,85	pomarańczowy	1.5209
C wodór	656,27	czerwony	1.5205
Liczba Abbego
	ve vd		61.7 61.9
Transmitancja (Grubość 2 mm)
UV Krawędź (T=1%) Transmitancja dla 350 nm Transmitancja w zakresie widzialnym (380-780 nm 91,4% - źródło światła D65			366 nm 35% 91,4%

Tabela nr 1





   Szkło borowo-krzemowe stosowane do wytwarzania prasówek gwarantuje wysokiej jakości powierzchnię odporną na zarysowania i w odniesieniu do tej właściwości przewyższa powszechnie stosowane szkło sodowo-wapniowe. Znaczącą cechą szkieł o dużej twardości jest krótki czas polerowania zapewniający perfekcyjnie czystą powierzchnię, tak istotną w procesie uszlachetniania próżniowego. Wysoka odporność chemiczna szkła borowo-krzemowego eliminuje wpływ środowiska i zapewnia w czasie jakość powierzchni na niezmiennym poziomie, zapobiega również korozji powierzchniowej podczas stosowania agresywnych kąpieli w myjkach ultradźwiękowych. Podobnie jak inne szkła stosowane na prasówki okularowe posiada właściwości, które w istotny sposób zabezpieczają przed szkodliwym promieniowaniem UV.

   Szkło do produkcji prasówek okularowych w naszym zakładzie topione jest w piecu wannowym elektrycznym. Energię do topienia masy szklanej doprowadza się przy użyciu elektrod molibdenowych. Proces technologiczny produkcji prasówek w JZO dzieli się na następujące etapy:

• sporządzanie zestawu szklarskiego
• topienie szkła
• formowanie prasówek
• odprężanie

   Zestaw szklarski sporządzany jest w zestawiarni surowców wyposażonej w zespół silosów do magazynowania surowców, wagę pomostową i mieszarkę. Surowce odważane są wg recepty i wsypywane bezpośrednio do bębna mieszarki, następnie mieszane. Ujednorodniony zestaw przewożony jest do pieca wannowego i przesypywany do wózka skąd przy pomocy rynny wibracyjnej zasypywany jest do basenu topliwnego pieca. Piec do topienia szkła zaprojektowany dla potrzeb produkcji szkła optycznego, zbudowany jest z najwyższej jakości materiałów ogniotrwałych cyrkonowo-glinowych odpornych na korozyjne działanie szkła i wysoką temperaturę. Elektrody molibdenowe w formie prętów bezpośrednio stykają się ze szkłem i za ich pośrednictwem dostarczana energia zgodnie z prawem Joula Lentza zamieniana jest na energię cieplną umożliwiającą stopienie wprowadzonych surowców. Do zasilania elektrod stosowane jest napięcie przemienne. Nośnikiem prądu w płynnej masie szklanej są zarówno elektrony jak i jony. Po stopieniu surowców, następną fazą procesu technologicznego jest klarowanie, czyli podniesienie temperatury stopionej masy w celu zmniejszenia jej lepkości i uwolnienia masy szklanej od widocznych pęcherzy pochodzących z wprowadzonych do zestawu surowców. Schemat pieca wannowego przedstawia rys. 1.



Rys. nr 1 - schemat pieca wannowego do topienia szkła BKL


   Stopiona i wyklarowana masa szklana wpływa do zasilacza, w którym następuje wymuszone ujednoradnianie termiczne i chemiczne przy pomocy mieszadła. Ta część pieca wykonana jest z platyny, dlatego, aby na tym etapie materiały ogniotrwałe, które zawsze ulegają korozji, nie powodowały zapęcherzenia lub zasmużenia szkła. W dalszej części zasilacza następuje schłodzenie masy szklanej do lepkości h= 10⁴, dla której możliwe jest formowanie na automacie kroplowym. Z zasilacza szkło wypływa w postaci strugi, która przy pomocy pneumatycznego mechanizmu nożycowego ucinana jest w postaci kropli (gobsa). Po ucięciu kropla wpada do matrycy umieszczonej na stole 16-stanowiskowego automatu. Stół przesuwa się cyklicznie o jedno stanowisko. Na każdym stanowisku odbywa się inny etap procesu tzn. napełnianie form, podgrzewanie kropli lub studzenie, prasowanie, chłodzenie lub grzanie prasówki, grzanie form, zdejmowanie prasówki. Wszystkie mechanizmy tego automatu napędzane są siłownikami pneumatycznymi sterowanymi elektronicznie przez elekrtozawory. Prasówki z automatu zdejmowane są przy pomocy ssawki próżniowej i przenoszone na transporter, a następnie do pieca odprężalniczego, w którym następuje proces powolnego studzenia. Szczególnie istotny na tym etapie procesu jest zakres temperatur transformacji, tzn. przedział temperatur między górną i dolną temperaturą odprężania, ponieważ głównie w tym zakresie następuje relaksacja naprężeń w prasówkach. Odprężony wyrób posiada naprężenia resztkowe. Wielkość i rozkład naprężeń przy stabilnych warunkach studzenia zależą od parametrów konstrukcyjnych wyrobu i mierzone są jako dwójłomność.

Automat do formowania prasówek okularowych

   Proces topienia i formowania na wszystkich etapach jest nadzorowany i monitorowany. Kontrolą objęto zarówno proces, jak również wyrób finalny, czyli prasówki. Wraz z wprowadzeniem w 1999 roku Normy ISO 9002 i wynikającymi z niej konsekwencjami, w odniesieniu do wytwarzanego wyrobu, ustalono poziom kontroli, akceptowany poziom jakości, opracowano plany badania z zastosowaniem warunków przejścia oraz opracowano Statystyczną Kontrolę Odbiorczą w oparciu o alternatywną ocenę. Wprowadzona kontrola SKO gwarantuje odbiorcom jakość wyrobu zgodną z wymaganiami. Wymagania jakościowe wyrażają potrzeby odnoszące się do poszczególnych właściwości wyrobu w celu umożliwienia jego sprawdzenia. Dla wszystkich istotnych parametrów ustalono odchyłki od wartości nominalnych w zakresie: właściwości optycznych, jakości szkła oraz wad kształtu i powierzchni.
   W odniesieniu do właściwości optycznych ustalono odchyłkę współczynnika załamania n_e i n_e na poziomie ?0,001, a dla v_e i v_d (liczby Abbego) na poziomie ?0,06. Tolerancję transmisji w obszarze widzialnym dla źródła światła D65 i próbki 2 mm ustalono na ?2,0%. Dopuszczalną wartość naprężeń wewnętrznych mierzonych jako dwójłomność ustalono na poziomie ?100 nm/cm. Zgodnie z wymaganiami nie dopuszcza się w prasówkach żadnych wtrąceń oraz wad spowodowanych przez niejednorodność masy wyrażającą się szybką zmianą współczynnika załamania. Wymagania jakościowe obejmują również odchyłki od wartości nominalnych w odniesieniu do średnicy, grubości, promieni oraz wad wynikających z formowania.
   Wykaz produkowanych prasówek zawiera Katalog Prasówek. W stałej ofercie znajdują się prasówki o ściśle ustalonych parametrach konstrukcyjnych. Zamówienie na prasówki konstrukcji klienta może być potwierdzone, jeżeli średnica nie przekracza 110 mm, a masa prasówki jest wyższa niż 25 g. Wymagania jakościowe zawarte w Katalogu odnoszące się do danej właściwości wyrobu i nie uwzględniające potrzeb w wymaganym zakresie - na życzenie odbiorcy mogą być uszczegółowione lub zmienione.
   Nowoczesne techniki wytwarzania umożliwiają topienie szkła o podwyższonym współczynniku załamania światła oznaczane indeksem - n=1,6; 1,7; 1,8; 1,9, które poprawiają właściwości estetyczne soczewek okularowych dużej mocy. W szkłach tych rolę modyfikatorów pełnią jony Ti, La, Nb, Zr, Li, które zapewniają właściwe parametry optyczne, decydują o lepkości szkła w funkcji temperatury oraz zapobiegają krystalizacji.
   Postęp w technologii topienia pozwala na wytwarzanie prasówek ze szkła fotochromowego o różnym stopniu zabarwienia. Koniecznym warunkiem szkła podstawowego jest obecność tlenku boru i tlenku glinu zarówno pojedynczo jak i razem. Skład chemiczny fazy światłoczułej ogranicza się do kilku składników. Najczęściej jako aktywne składniki występują w niej związki srebra, miedzi, kadmu i talu w postaci halogenków. Ważnym składnikiem fazy światłoczułej są substancje sensybilizujące (uczulające). Taką rolę spełniają niewielkie ilości dodawanych CuO, CdO, SnO, Sb₂O₃ i CeO. Mikrolikwacja w szkłach fotochromowych następuje podczas dodatkowej obróbki cieplnej szkła w temperaturach zbliżonych do temperatury transformacji (Tg) szkła podstawowego lub nieco wyższych. W toku takiej obróbki cieplnej w szkle następuje agregacja wprowadzonych dodatków światłoczułych, w wyniku czego formuje się faza światłoczuła o określonym składzie chemicznym, wymiarach cząstek i ich rozproszeniu (dyspersji). Właściwości tej fazy determinują fotochemiczne właściwości szkła.