Par rapport aux verres minéraux, les verres organiques présentent deux principaux avantages :leur légèreté et leur sécurité. Le poids d'un matériau dépend de sa densité, c'est-à-dire la masse, exprimée en grammes, d'un centimètre cube de matériau. On constate dans le tableau 1 que la densité des matériaux plastiques est largement inférieure à celle du verre minéral, pour un indice de réfraction identique.

Le verre minéral se brise en fragments pointus et dangereux, et ne saurait donc constituer le matériau idéal à placer devant les yeux. Les verres en CR39 se cassent plus difficilement et les bords cassés sont moins vifs que les éclats de verre brisé. Cependant, pour un verre optique garantissant une sécurité maximale, rien ne vaut le polycarbonate \{disponible auprès de plusieurs fournisseurs et le Trivex", de PPG Industries.

POLYCARBONATE

Le polycarbonate a été introduit il y a une cinquantaine d'années, et, depuis, sa qualité et ses applications ne cessent de s'améliorer. Ce matériau était beaucoup utilisé pour la fabrication d'objets tels que les verres de cuisine, les lanternes des éclairages publics et les écrans de protection des guichetiers dans les banques. Depuis 1960, ce matériau fait l'objet de travaux de recherche et développement poussés, et les verres en polycarbonate sont aujourd'hui très couramment utilisés, non seulement pour les lunettes de sécurité, mais aussi pour les montures élégantes et de qualité. Ces verres peuvent aussi recevoir plus fiablement des revêtements anti-reflets en couche dure ou multicouche. Cette évolution s'explique en partie par les avancées réalisées dans la production des disques compacts, qui représentent probablement la principale application de ce matériau de nos jours. Le polycarbonate se caractérise par sa bonne résistance à la déformation par la chaleur, sa transparence et ses propriétés isolantes. Il est également très robuste, et largement utilisé pour la fabrication des protecteurs oculaires. Il s'agit d'un polymère thermoplastique qui fond à une température assez basse, et qui peut donc aisément être moulé et remoulé en étant chauffé puis refroidi. Comparée à celle des métaux, la résistance mécanique du polycarbonate est plutôt faible, mais ce matériau reste néanmoins très léger et solide. Il est possible de produire des verres optiques par moulage ou par surfaçage, et ces deux méthodes permettent d'obtenir des verres de qualité et résistant aux chocs.

Lorsqu'il reçoit un choc, le polycarbonate se fendille. On remarque facilement les zones fendillées autour du point d'impact par la manière dont la lumière est dispersée à la surface du verre. Le nombre de fissures dépend des caractéristiques temporelles de la sollicitation et de la température du matériau. Ce matériau se fendille plus vite à faible température, et plus cette dernière est basse, plus la vitesse nécessaire à une particule projetée pour briser le verre sera faible. Le polycarbonate est un matériau qui convient assez bien à la fabrication des verres optiques, comme en témoignent les caractéristiques physiques présentées au tableau 2.

 Ses seuls inconvénients résident dans la faiblesse du nombre d'Abbe et la nécessité de recourir à du matériel spécialisé. Cependant, concernant le nombre d'Abbe, l'expérience montre que lorsque les verres sont correctement centrés, les problèmes visuels disparaissent pour la plupart des patients. Il est donc possible de fabriquer des verres légers, très solides et de bonne qualité optique. En ce qui concerne le matériel, les verres en polycarbonate requièrent généralement des méthodes d'usinage particulières, tant pour le surfaçage que pour la pose. Il convient donc de recourir à des meuleuse équipées de roues spéciales, car ce matériau est difficile à découper avec les roues standard en diamant

TRIVEX TM

Conscient des qualités du polycarbonate pour la fabrication des verres plastiques de sécurité, PPG Industries (Pittsburgh Plate Glass Industries), qui est à l'origine du monomère CR39, a lancé son propre plastique léger et sûr, appelé Trivex'. Il s'agit d'un matériau d'indice normal qui serait encore plus résistant que le polycarbonate tout en étant plus flexible, ce qui en accroît la sécurité. Ce matériau absorbe 100 % des UV et se prête aisément au procédé habituel de teinture de la surface. Il est possible de surfacer les verres concaves jusqu'à une épaisseur de 1,0 mm au centre sans que le verre perde ses caractéristiques de sécurité intrinsèques. Deux fabricants proposent aujourd'hui des verres en Trivex(tm). Younger Optics appelle son verre Trilogy (tm) et Hoya a baptisé le sien Phoenix(tm) (PNX). Chacun des deux a modifié le monomère en fonction de ses propres besoins.

LES TRAITEMENTS DES MATÉRIAUX DE SÉCURITÉ

Les verres en polycarbonate et en Trivex TM sont disponibles en version photochromique (grâce au traitement Transitions) auprès de plusieurs fournisseurs, et peuvent recevoir un traitement améliorant leur résistance à l'abrasion. Le polycarbonate, en particulier, est trop tendre pour pouvoir être utilisé sans couche dure et est donc toujours revêtu d'un vernis dur qui protège la surface du verre. La couche dure est souvent constituée de vernis de polysiloxane appliqué par trempage. Ce revêtement réduit cependant la résistance au choc du verre, mais, même ainsi traité, le polycarbonate reste beaucoup plus résistant, et se casse donc moins facilement, que le CR39 et les plastiques à indice de réfraction moyen. Les verres en polycarbonate peuvent également être vendus revêtus d'une surface multicouche anti-reflets. La transmission des verres blancs anti-reflets peut atteindre 99 %, ce qui améliore les contrastes et supprime les images fantômes que voient les porteurs de verres dépourvus de revêtements. La plupart des revêtements multicouche reçoivent un film superficiel antistatique et hydrophobe, qui contribue à préserver la transparence des surfaces et à les rendre plus faciles à nettoyer.

COMPARAISON DES MATÉRIAUX ET NORMES D'ESSAI

Les normes EN 166, 167 et 168 s'appliquent aux verres résistant aux impacts. Au Royaume-Uni, ces normes remplacent désormais l'ancienne norme BS 2092, qui préconisait en général un essai de résistance à l'impact par chute de bille. Les normes EN sont un peu plus strictes, car les vitesses d'impact recommandées pour ce type de verres ont été significativement revues à la hausse. Tous les verres de sécurité doivent subir avec succès les essais du niveau élémentaire appelé " solidité renforcée "i qui opère une distinction entre ces verres et ceux qui ne sont pas conçus pour procurer la moindre sécurité. Tous les dispositifs présentant des caractéristiques de résistance aux chocs sont classés dans trois catégories, selon qu'ils résistent à des impacts à faible énergie, à énergie moyenne ou forte. Ces niveaux de résistance sont indiqués par un symbole pour chaque degré de sécurité procuré, comme le montre le tableau 3.

Il convient de noter que, tandis que les normes sur la solidité renforcée, l'impact à faible énergie et l'impact à énergie moyenne sont très proches de l'ancienne norme BS 2092, les nouveaux critères fixés pour l'impact à forte énergie sont beaucoup plus stricts. Les meilleurs matériaux pour la fabrication de lunettes de sécurité résistant aux chocs sont sans conteste le polycarbonate et le Trivex'. Les verres réalisés dans ces matériaux subissent avec succès les essais de solidité générale et d'impact à faible énergie définis dans la norme EN 166. Ils doivent être posés correctement et, dans l'idéal, sur des montures en plastique, qui permettent dans une certaine mesure au verre de bouger à l'intérieur de la bordure. Leur utilisation dépend de l'environnement. Si un niveau de sécurité supérieur est nécessaire, il faut alors envisager de porter des lunettes-masques ou des écrans.
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