Hochwertige Fassungsmaterialien – eine Übersicht

Fast immer interessiert sich der Konsument beim Brillenkauf zuerst für die Wahl der Brillenfassung. Welche Fassungsmaterialien sind derzeit eigentlich am Markt? Welche Vorteile hat Ihr Konsument beim Griff zur qualitativ hochwertigen Fassung? Wie äußerst sich überhaupt Qualität bei Brillenfassungen? Das optikum hat für diesen Artikel ausführlich recherchiert und stellt Ihnen Grundlagen und Argumentationshilfen bei der Fassungsberatung zur Verfügung.

Die Wünsche des Kunden stehen selbstverständlich
im Vordergrund. Der kompetente Fachoptiker muss jedoch das Beratungsgespräch
in einer Form steuern, dass schlussendlich eine Fassung gewählt
wird, die nicht nur Ästhetik und Prestige befriedigt. Auch
alle funktionalen, anatomischen, technologischen und augenoptischen
Bedürfnisse müssen erfüllt werden.

Gleich vorweg: immer mehr Anbieter – auch bekannte
Labels – lassen ihre Fassungen nicht mehr im eigenen Haus
produzieren und entwickeln. Das Zauberwort Globalisierung macht
auch vor unserer Branche nicht Halt. So werden immer mehr Produkte
zugekauft. Die Auslagerung muss zwar nicht zwingend mit einem Qualitätsverlust
einhergehen – allerdings ist aufgrund dieser Entwicklung der Fachoptiker
bei der qualitativen Auswahl der Ware gefordert.

So sollten die Bauteile und Werkstoffe der Brillenfassung
aufeinander abgestimmt sein. Gelenke, Backen und Brücken dürfen
nicht zu weich sein, sonst verbiegen sich diese Teile nach nur kurzer
Tragezeit nach außen. Bei den Bügeln gilt folgende Optimalstruktur:
harter Bereich am Bügelansatz, Übergang zum elastischen
Bereich im Anpass- und Biegebereich. Nur Bügel mit unterschiedlichen
Materialquerschnitten lassen sich gut an das Ohr anpassen. Es sei
denn man liebäugelt mit Steckbügeln.

Die Nasenstege von Metallfassungen sollten unbedingt
dreidimensional an die jeweilige Nase anpassbar sein. Ein starres
System sieht vielleicht für den Designer gut aus, wird allerdings
in den meisten Fällen wohl Druckstellen verursachen.

Eine hochwertige Brillenfassung zeichnet sich durch
folgende Merkmale aus:

PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN

Dichte
Je niedriger das spezifische Gewicht (Dichte) eines Werkstoffes
ist, desto leichter wird die daraus hergestellte Brillenfassung
sein. Es wird in g/cm3 angegeben.

Härte
Je höher die Härte, desto mehr Wwiderstand bietet das
Material gegen das Eindringen von Fremd- bzw. Prüfkörpern.
Es wird in N/mm2 angegeben. Zur Anwendung kommen unterschiedliche
Prüfverfahren: Rockwell, Shore, Brinell, Vickers. Hohe Härtewerte
können unter Umständen zum Verlust der Elastizität
führen.

Festigkeit
Je fester ein Material ist, desto weniger verformt sich der Werkstoff
bei Krafteinwirkung. Festere Materialien brechen weniger leicht.
Die Festigkeit wird ebenfalls in N/mm2 angegeben.

Elastizität
Materialien werden als elastisch bezeichnet, wenn ein Körper
nach einer Krafteinwirkung wieder nahezu in den Ursprungszustand
zurückgeht. Dies ist insbesondere bei Brillenbügeln wichtig.

Durch Korrosion beeinträchtigter Brillenbügel

Langlebigkeit
Korrosion und das Entweichen von Weichmachern können Brillenfassungen
zusetzen und unbrauchbar machen.

MATERIALIEN –
KUNSTSTOFFE

Kunststoffe sind Materialien, die durch Umwandlung
von Naturstoffen oder durch Synthese hergestellt werden. Viele kleine
Moleküle (Monomere) bilden durch Zusammenschluss ein Riesenmolekül
bzw. Makromolekül (Polymer). Die Bildung von Makromolekülen
kann durch drei verschiedene Arten chemischer Reaktionen erfolgen:

Für den Augenoptiker ist die Einteilung der
Polymere von Bedeutung:

Weichmacher, UV-Absorber und Bisphanol (Ausgangsstoff
für Expoxidharze), wie sie zum Beispiel in Zellulose-Acetat,
Zellulose-Propionat, Polyamid und Expoxidharz vorkommen, können
in seltenen Fällen Allergieprobleme verursachen.

Zellulose-Azetat
Das beliebte Material wird aus Baumwollflocken gewonnen und mit
einem Weichmacher und Farbmitteln versehen. Zellulose-Acetat gehört
zur Gruppe der Thermoplaste und weist neben der relativ guten Kratzfestigkeit
eine gute Beständigkeit gegenüber Wasser, Fett und Öl
auf. Es ist mit Azeton und Essigsäure löslich und daher
gut bei Beschädigungen zu reparieren. Andererseits sollte aus
dem gleichen Grund bei der Reinigung von Azetatfassungen auf Lösungsmittel
verzichtet werden. Zellulose-Acetat zeichnet sich durch seine überaus
gute Bearbeitbarkeit aus. Das Material kann wunderbar gesägt,
gefeilt, geschmirgelt und poliert werden. Bei Erwärmung kann
es nach Wunsch geformt werden, wie es zum Beispiel beim Kröpfen
der Brücke notwendig ist. Ein weiterer Vorteil der Acetat-
Brillenfassungen liegt in der riesigen Auswahl an Formen, Farben
und Effekten.
Für die industrielle Fassungsfertigung werden Plattenmaterialen
aus Zellulose-Azetat hergestellt. Die Herstellung der Fassungsteile
erfolgt durch CNC-gesteuerte Fräsmaschinen. Nach dem Fräsen
werden die einzelnen Teile in rotierende Trommeln eingefüllt.
Die darin befindlichen Schleifteilchen sind mit Polierpaste versehen.
Nach mehreren Stunden in unterschiedlichen Trommeln mit immer feiner
werdender Polierteilchen bekommt die Fassung eine glänzende
Oberfläche.

Zellulose-Propionat
Propionat hat sehr ähnliche Eigenschaften wie Zellulose-Acetat.
Das Thermoplast besteht aus einer Zellulose-Kohlenwasserstoffverbindung
mit Weichmachern und ist sowohl für die Plattenverarbeitung
als auch für das Spritzgussverfahren geeignet. In der Regel
liegt es als Granulat vor und wird mit der Spritzgusstechnik verarbeitet.
Da es sehr dünnflüssig wird, kann es auch für das
Füllen von sehr komplizierten Formen verwendet werden. Propionat
punktet mit Elastizität und guter mechanischer Stabilität.
Die Bruchfestigkeit ist höher als beim Zellulose-Acetat. Außerdem
ist es sehr beständig gegenüber Alterung und Temperaturschwankungen.
Ein weiterer Vorteil liegt im geringen spezifischen Gewicht des
Werkstoffes. Auch bei diesem Werkstoff sollte die Anwendung von
Lösungsmitteln bei der Reinigung vermieden werden.

Expoxidharz – „Optyl“
Expoxidharz wird im Spritzgussverfahren verarbeitet. Es verfügt
über einen so genannten Memory-Effekt. Bei Erwärmung geht
das Material wieder in die ursprünglich gespritzte Ausgangsform
zurück. Optyl ist noch leichter als Zellulose-Acetat und Zellulose-Propionat.
Die Kratzfestigkeit ist sehr hoch. Da dieses Duroplast keinen Weichmacher
enthält – der sich bei anderen Materialien mit der Zeit verflüchtigen
kann – tritt keine Versprödung auf.

Polyamid – „SPX“ –
„Grilamid^®“
Das extrem elastisches Material kommt ohne Weichmacher aus und entsteht
aus einer Mischung aus verschiedenen Kunststoffgranulaten, die in
flüssigem Zustand in eine Form gespritzt werden. Es wird durch
Polykondensation gebildet. Dieses Thermoplast ist transparent und
verfügt über ein ausgewogenes Verhältnis zwischen
Leichtigkeit und Festigkeit. Das spezifische Gewicht beträgt
nur 1,06g/cm³. So eignet sich der Werkstoff unter anderem
außerordentlich gut für Sportbrillen. Auch bei hoher
Belastung garantiert das Material Formbeständigkeit und ist
somit ausgezeichnet für hohe Beanspruchungen geeignet. Es ist
äußert beständig gegenüber chemischen Einflüssen
wie Lösungsmitteln und Kosmetika. Unter Spannung neigt Polyamid
allerdings zu Rissbildung und Bruchgefahr. Das Material ist bei
der Verglasung etwas gewöhnungsbedürftig, da es nur in
einem sehr engen Temperaturbereich erweicht und sehr schnell wieder
hart wird. Polyamid schrumpft und verzieht sich bei einer Erhitzung
von über 70°C! Daher dürfen Brillengläser keinesfalls
größer als die vorgegebene Glasform geschliffen werden.
Das Einsprengen erfolgt im Temperaturbereich zwischen 50-70°C.
Kunststoffgläser können eventuell auch kalt eingesprengt
werden.

Trogamid^®
Die amorphe Struktur von Trogamid^® führt zu
einigen Vorteilen bei der Verarbeitung zu Brillenfassungen. So ist
Trogamid^® glasklar, verfügt über eine hohe
mechanische Festigkeit, Wärmeformbeständigkeit und Zähigkeit.
Im Vergleich zu anderen Kunststoffen besitzt Trogamid^®
eine gute Chemikalienbeständigkeit. Bei der Herstellung profitiert
die Industrie von einem sehr geringen Schrumpfungsprozess.

Hytrel^®
Hytrel^® ist ein thermoplastisches Polyester-Elastomer.
Es vereint die Flexibilität von Gummi mit der Formstabilität
thermoplastischer Kunststoffe. Das Copolymer besteht aus einem harten,
kristallinen Teil (Polybutylenterephthalat) und einem weichen, amorphen
Teil (Polyester-Glykolen) mit langen Molekülketten. Hytrel^®
wird im Spritzgussverfahren verarbeitet. Es ist sehr reißbeständig
und nutzt sich kaum ab. Zusätzliche mechanische Eigenschaften
wie Formstabilität, Steifheit und die hervorragenden Härte
machen Hytrel^® zu einem ausgezeichneten Brillenmaterial.
Das Material bleibt auch bei niederen und hohen Temperaturen sehr
elastisch. Seine chemischen Eigenschaften bilden es in hohem Grade
beständig gegen Kohlenwasserstoffe und viele andere Flüssigkeiten.

Santoprene^®
Das Material ist ein kautschukähnlicher Werkstoff, der im Gegensatz
zu konventionellen vulkanisierten Kautschuken sehr gut verarbeitet
werden kann. Santoprene^® wird durch einen dynamischen
Vulkanisierungsprozess hergestellt. Der intensive Mischprozess findet
mit einem thermoplastischen Polymer und einem kautschukartigen Polymer
statt. In Folge entsteht ein Material, dessen Eigenschaften denen
eines vulkanisierten Kautschuks sehr nahe kommen. Santoprene^®
ist extrem temperaturbeständig und hartnäckig gegenüber
Lösungsmitteln.

Surlyn^®
Die Molekularstruktur von Surlyn^® besitzt eine hohe
Zähigkeit. Das Material ist jedoch nur bedingt reißfest
und wird in anderen Bereichen primär als Verpackungsmaterial
eingesetzt. Lösungsmittel wie Aceton können dem Material
Schaden zufügen. Aufgrund der leichten Verarbeitbarkeit wird
es teilweise auch in der Fassungsherstellung eingesetzt.

MATERIALIEN – METALLE

Monel und Alpaka (Neusilber)
Diese beiden gebräuchlichen Werkstoffe sind gut zu bearbeiten
und sehr elastisch. Monel besteht aus Kupfer, Nickel und Eisen (63-68%Ni,
30-35%Cu, 2%Fe). Alpaka – auch Neusilber genannt – ist aus
Kupfer, Nickel und Zink (11-26%Ni, 30-77%Cu, 12-44%Zn) zusammengesetzt.
Bei den Herstellern sind diese Materialien sehr beliebt, da man
die Brillenteile Stanzen, Fräsen, und Prägen kann. Mechanische
Vorgänge wie das Prägen machen das Material sowohl elastischer
als auch härter. Monel und Alpaka sind ideal zum Polieren und
Galvanisieren geeignet. Die beiden Werkstoffe lassen sich vom Fachoptiker
sehr gut an die Anatomie des jeweiligen Trägers anpassen.
Schwachpunkt ist der zuweilen relativ hohe Nickelgehalt. Manche
Legierungen können über 60% Nickelanteil aufweisen. Da
helfen auf Dauer selbst die besten Nichtnickelbeschichtungen nichts.
Bei Allergikern sollte auf diese Materialien – insbesondere
auf Monel – auf jeden Fall verzichtet werden.

Bronzen
Bronze wurde bereits 6000v.Chr hergestellt. Die Zusammensetzung
ist traditionell aus Kupfer und Zinn. Je höher der Zinngehalt,
desto härter ist die Bronze. Bronzen in der Fassungsindustrie
bestehen mittlerweile aus mindestens 85% Kupfer und einer oder mehreren
Hauptkomponenten, nach denen sie meistens auch benannt werden, z.B.
Aluminiumbronze oder Zinnbronze. Legierungen aus Kupfer mit dem
Hauptbestandteil Zink bezeichnet man als Messinge. Aufgrund seiner
Elastizität und Formstabilität werden Bronzen zumeist
bei der Herstellung von Brillenbügeln eingesetzt. Die Oberfläche
ist sehr gut zum mechanischen Polieren und Galvanisieren geeignet.
Außerdem sind Brillenteile aus Bronze für Fachoptiker
gut verbiegbar, respektive gut anatomisch anpassbar.

Edelstahl
Stahl ist eine Legierung aus Kohlenstoff, Silizium, Nickel, Chrom
und Eisen. Stahl für Brillenfassungen enthält meist auch
Mangan und Molybdän. Die für die Fassungsherstellung typische
Zusammensetzung lautet 0,03-0,05%C, 0,5-2,0%Si, 7-14%Ni, 16-18%Cr,
0,5-2,0%Mn, 2-3%Mo, 62-71%Fe. Edelstahl zeichnet sich durch eine
hervorragende Stabilität und Korrosionsbeständigkeit aus.
Beim in der Schmuck- Uhren- Medizin- Zahntechnik- und Fassungs-Industrie
eingesetzten Chromstahl (AISI 316) bildet sich durch Oxydierung
auf der Oberfläche eine einheitliche, kompakte Schutzschicht
aus Chromoxyd, die mit den darunter liegenden Schichten fest verbunden
ist. Diese Schichte fungiert als Schutzbarriere. Vor allem Dank
des Molybdäns wird ein „Ausschwitzen“ des Nickelgehaltes
verhindert.
Edelstahl wird sehr gerne aufgrund der hohen Elastizität als
Fassungswerkstoff eingesetzt. Dadurch können die Dicken der
Profildrähte reduziert werden. In Folge werden solche Brillenfassungen
deutlich leichter und verbessern den Tragekomfort spürbar.
Die Fassungsteile werden durch Schweißlöten verbunden.

Titan
Titan ist keine Legierung sondern ein chemisches Element. Fassungen
aus Titan äußern sich durch eine Vielzahl von Vorteilen.
So ist Titan nach Aluminium das zweitleichteste Metall der Erde.
Der Werkstoff ermöglicht eine etwa 50%ige Gewichtsverringerung
gegenüber herkömmlichen Fassungslegierungen. Zudem punktet
Reintitan mit einer äußert mechanischen Widerstandsfähigkeit
und Korrosionsbeständigkeit. Die Biokompatibilität von
Reintitan führt zum verstärkten Einsatz des Werkstoffes
im medizinischen Bereich.

Titan Legierungen
Für Allergiker ist Titan der metallische Werkstoff der ersten
Wahl. Unterschiedliche Titanlegierungen können die Eigenschaften
des Werkstoffes weiter beeinflussen. So können Legierungen
mit Vanadium, Aluminium und Zinn zu einer optimalen Elastizität
führen ohne Allergien zu verursachen.
Legierungen wie Titan P und Shape Memory Alloy TiNi50 enthalten
Nickel. Das extrem flexible Shape Memory Alloy TiNi50 ist trotz
50% Nickelanteil biokompatibel. Diese Flexfassungen sind jedoch
häufig in Kombination von nickelhaltigen Komponenten gefertigt,
welche die Biokompatibilität wieder herabsetzen können.
Der Werkstoff Titan P enthält eine Nickelschicht und kann daher
allergieauslösend sein.

MATERIALIEN – NATURSTOFFE

Büffelhorn
Horn ist wie der Fingernagel ein Gerüst-Protein. Für die
Fassungsherstellung kommen Hörner unterschiedlicher Rinderarten
zur Verwendung. Die Träger von Büffelhornbrillen haben
die Tiere übrigens nicht am Gewissen. Die Hörner sind
fast immer „Abfallprodukte von Steaklieferanten“. Das
Material ist manuell bearbeitbar und polierfähig. Die Plattenmaterialien
sind kreuzweise schichtverleimt um eine bessere Flexibilität
zu gewährleisten. Büffelhorn ist ein sehr schlechter Wärmeleiter.
Zum Verglasen muss die Brille in 3 Intervallen jeweils je 10 Sekunden
mit 60°C erwärmt und danach 10 Sekunden abgekühlt
werden. Die Gläser sollten von nasal zu temporal und nicht
über den oberen oder unteren Fassungsrand eingesprengt werden.
Kunststoffgläser können eventuell kalt eingesprengt werden
oder zuvor in das Gefrierfach gelegt werden.

Holz
Wie bei den Hornfassungen geht man mittlerweile zu kreuzförmig
verleimten Schichtplatten über. Die Herstellung von Holzfassungen
ist ebenso aufwendig wie Büffelhorn-Fassungen.

VEREDELUNGEN UND EFFEKTE

Gold
Das Edelmetall ist mit 19,3/cm³ spezifischem Gewicht
sehr schwer. Reine Goldfassungen sind daher – nicht zuletzt
wegen der hohen Kosten – sehr selten. Silberzusatz liefert
gelbgrüne, Kupfer rote Goldtöne. So können alle Arten
von Legierungen, von Weißgold bis Rotgold hergestellt werden.
Zur Zeit findet Gold in der Fassungsindustrie primär als Double,
in der Galvanik oder als Zierelement seinen Einsatz.

Silber
Werden Fassungen mit einer Silberschicht versehen, so müssen
sie mit einer Deckschicht gegen Anlaufen (Oxidation) geschützt
werden. Wenn die Deckschicht beeinträchtigt wird, entstehen
unschöne schwarze Verfärbungen.

Platin – Iridium – Rhodium
Edelmetalle wie Platin, Iridium und Rhodium werden primär als
Deckschicht oder für Zierelemente eingesetzt.

Oberflächenbeschichtungen
Die meisten metallischen Fassungsmaterialien sind bedingt durch
die Schweißabsonderung korrosionsgefährdet. Um die Korrosionsgefahr
zu minimieren werden Oberflächenbehandlungen wie Farbbeschichten,
Galvanisieren, Gold- und Palladiumbeschichten vorgenommen. Über
die letzte Schichte wird zumeist eine Epoxydharzlack-Schicht zum
zusätzlichen Schutz angebracht.

Doublé
Auf ein unedles Kernmaterial wird eine edle Deckschicht aufgewalzt.
Diese besteht zumeist aus einer Goldlegierung von 12-14 Karat. Als
Kernmaterial dient zumeist Neusilber oder Monel. Der Doublégehalt
wird in Tausendstel Teilen angegeben. Bei einer Angabe von 25/1000
befindet sich 25g reines Gold am Doublématerial.

Galvanisieren
Galvanisch aufgebrachte Schichten aus Gold sind genau so korrosionsbeständig
wie im Doublé-Verfahren aufgebrachte Beschichtungen. Beim
Galvanisieren werden Edelmetallatome in einem Säurebad gelöst.
Beim Anlegen einer Spannung wandern diese Edelmetallatome zur eingetauchten
Roh-Fassung und setzen sich dort fest. Durch dieses Verfahren entsteht
eine sehr resistente und homogene Oberflächenversiegelung.
Deckt man teile der Roh-Fassung ab, so lassen sich auch durch mehrere
Durchgänge mehrfärbige Effekte erzielen.

China-Lack
China-Lack wird aus Bäumen im asiatischen Raum gewonnen und
ist ein bernsteinfarbenes Naturharz. Nach Austritt aus dem Baum
verfärbt es sich dunkelbraun bis schwarz. Nach mehreren Filterdurchgängen
werden die Lackschichten händisch auf die Fassungsteile aufgebracht.

Mattieren und Sandstrahlen
Nicht immer sind glänzende Bauteile erwünscht. Mit hohem
Luftdruck werden Schleifpartikelchen auf die gewünschten Fassungsteile
geschossen und erzeugen dort einen anspruchsvollen satinierten Effekt.

Härtungen
Dem Trend zufolge immer minimalistischere und dünnere Fassungsränder
herzustellen wurden Härtungsmethoden entwickelt um drohenden
Verformungen entgegenzuwirken. So kann zum Beispiel Alpaka durch
Hitzebehandlung gehärtet werden. Das Härten wird in einem
Ofen mit Edelgas-Atmosphäre bei Temperaturen von etwa 400°C
bewerkstelligt. Der Härtungsgrad steht im unmittelbaren Zusammenhang
mit der Verweildauer im Ofen. Die Härtung im Ofen erfolgt in
der Regel erst als Komplettfassung, respektive nach dem Zusammenlöten
der Einzelteile.

ALLERGIEN

Allergikern sollten Fassungen aus reinem Titan oder
aus Naturwerkstoffen wie Büffelhorn empfohlen werden.

Der Artikel erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Die genannten Werkstoffe wurden aufgrund des häufigen Einsatzes
in der Fassungstechnik gelistet.

Quellen:
[1] Grundkurs Chemie, Arnold Arnie, 1993
[2} DOZ 11/2000, Brille, Ursache für Allergien
[3] DOZ 12/2000, Ist auf Nasen und hinter den Ohren alles erlaubt?
[4] Handgeschriebene Skripten H. Belyus, Meisterschule Wien, Materialkunde
[5] Augenoptiker 7/2002, Brillenfassungen
[5] Augenoptiker 8/2002, Kunststoff-Fassungen
[6] Augenoptiker 9/2002, Metall-Fassungen
[7] Grilamidâ – Datenblatt EMS Grivory
[8] Trogamid – Degussa Datenblatt
[9] Hytrelâ – Produktinformationen von E.I. du Pont
de Nemours and Company
[10] Advanced Elastomer Systems – Produktinformationen Santopreneâ
TPE
[11] Presseinformation Du Pont – Surlynâ – Produktschutz und
Convenience
[12] Werkstoffe und Hilfsstoffe – Handbuch für Augenoptik,
Zeiss 1977