DE10017363C2 - Verfahren zum automatischen Auftragen eines Schutzlackes auf Brillenglasrohlinge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Auftragen eines Schutzlackes auf Brillenglasrohlinge und dessen rückstandsfreie Entfernung nach der Bearbeitung.

Optische Gläser, wie Brillengläser, feinoptische Linsen, etc, werden vor ihrer Verwendung in eine vorgegebene Form gebracht. Dieses erfolgt üblicherweise durch Schleifen oder ähnliche mechanische Verfahren.

Zur Bearbeitung der zweiten Seite werden die optischen Gläser auf der bereits fertigen, ersten Seite an einem Halter befestigt. Der Halter weist eine Kontaktfläche auf, die mit einer niedrigschmelzenden Aluminiumlegierung gefüllt wird, das optische Glas wird im allgemeinen mit einer Schutzfolie überzogen.

Vorrichtungen zum Ausrichten von Linsenrohlingen, Aufblockstationen mit Linsenrohlinghalterungen, Zuführeinrichtungen für erwärmtes, flüssiges Metall, das zum Aufblocken des Linsenrohlinges erstarrt, sind u. a. beschrieben in DE 44 31 880 C2, DE 41 35 306 A1, US 386 5178 A.

Als Schutzfilme zwischen dem Linsenrohling und dem Blockalloy werden thermoplastische Klebebänder, doppelseitige Klebebänder oder Wachsfilme beschrieben, z. B. US 547 4489 A, US 52 05 076 A und WO 94 09946 A1, oder transparente, flexible Kunststoff-Aufspannscheiben mit einem Streifen zum Entblocken mit einem Minimum an Rückständen, z. B. in US 422 1083 A.

Während früher sog. Rohklebkitte verwendet wurden, die aus Naturharzen und -Wachsen bestanden, werden heute überwiegend einseitig klebend ausgerüstete Schutzfilme oder Schutzbänder verwendet, die entweder manuell oder mittels entsprechender Vorrichtungen aufgebracht werden. Sie haben den Vorteil, daß sie in gleichbleibender Qualität und hoher Reinheit zu synthetisieren sind, während Naturstoffe starken Schwankungen unterliegen.

Die Schutzfilme oder Schutzbänder stellen aber nach wie vor das schwächste Glied in dem ansonsten überwiegend automatisierten Prozeß dar, da es sowohl beim manuellen als auch beim maschinellen Aufzug der Schutzfilme oder Schutzbänder zu oft zur Bildung von Blasen (Lufteinschlüsse) oder Falten kommt und beim Ablösen der Schutzfilme Reste zurückbleiben.

Die DE 41 13 762 A1 beschreibt eine Aufbringvorrichtung, mittels der jeweils aus einer lichtempfindlichen Harzschicht und einer lichtdurchlässigen Harzfolie bestehende Schutzfolien unter Wärme- und Druckeinwirkung auf eine Basisplatte für eine Leiterplatte aufgebracht werden. Um die Erzeugung von Luftblasen zwischen Folie und Basisplatte und die Faltenbildung möglichst gering zu halten, werden die oberen und unteren Folienzuführelemente synchron miteinander aufwärts und abwärts bewegt. Die Aufbringvorrichtung, die einen Abschnitt einer Anzahl von Endlosfolien auf eine vorbestimmte Länge abschneidet und die abgeschnittenen Abschnitte der Folien auf eine Basisplatte aufbringt, umfaßt Folienzuführelemente zum Zuführen der Endlosfolien zur Basisplatte. Die Folienzuführelemente sind oberhalb und unterhalb eines Basisplattentransportweges vorgesehen.

Die DE 195 20 328 A1 offenbart ein Folienbeschichtungsgerät für Brillengläser, das im wesentlichen aus einer Folienaufnahmevorrichtung mit der Möglichkeit, die Trennfolie aufzuwickeln, einer Aufwickeleinheit für die Restfolien, zwei Vakuumkolbenkammern mit Zentrierung sowie zwei Schneidmesservorrichtungen zum automatischen Herausschneiden der beschichteten Gläser besteht. Am Grundgestell befindet sich eine manuell herausziehbare Schublade, die der Aufnahme der beiden Vakuumkolbenkammern dient. Die Brillenglasrohlinge werden manuell auf die dafür vorgesehenen Kolben mit Kunststoffringen eingelegt. Nach dem manuellen Schließen der Schublade wird in diesem geschlossenen Raum ein Vakuum angelegt und die beiden sich unterhalb der Folie befindlichen Vakuumkolben sollen mittels des im Raum entstehenden Vakuums an die darüberbefindliche Folie herangezogen werden. Gleichzeitig soll die Folie durch den Unterdruck an die Brillengläser herangezogen werden.

Die offenbarte Lösung hat eine Reihe von Nachteilen. So kann das sich auf der klebenden Seite befindliche Trennpapier nicht abgewickelt werden.

Nachteilig ist auch, daß sich die beiden Vakuumkolbenkammern in einer manuell zu öffnenden und zu schließenden Schublade befinden, in der nach dem Schließen ein Vakuum erzeugt wird, über das die beiden Kolben ohne Führung an die Schutzfolie herangezogen werden sollen. Weiterhin ist von Nachteil, daß die Brillenglasrohlinge manuell in die Vakuumkolbenkammern eingelegt und nach dem Schneidvorgang die beschichteten Brillenglasrohlinge auch wieder manuell herausgenommen werden müssen.

Zum temporären Schutz von Brillenglasrohlingen gegenüber dem Blockalloy/Haltersystem während des Bearbeitungsvorganges (Schleifen und/oder Polieren) sind auch verschiedene Schutzlacke angeboten worden.

Bekannt ist ein Schutzlack, enthaltend ein System modifizierter Harze in aliphatischen Ketonen. Der Einsatz von 50-100% aliphatischer Ketone (Butanon) schränkt aber auf Grund der Einstufung als Gefahrstoff, durch den niedrigen Flammpunkt, die leichte Entzündbarkeit und die Reizung von Augen und Atmungsorganen, den Einsatz des Schutzlackes stark ein oder erfordert einen hohen Aufwand für die Handhabung und Lagerung. Auch Schutzlacke, enthaltend Emulsionscopolymere in Wasser mit einem Lösungsmittelanteil bis 25% (Propan-2-ol) wirken hautentfettend und reizen die Haut und die Augen. Sie sind gut wasserlöslich.

Nachteilig beim Einsatz der angebotenen Schutzlacke ist, daß in Verbindung mit dem Schleifmittel auf dem bearbeiteten Brillenglas "Ringe" verbleiben, die Nacharbeit erfordern oder gar die Qualität herabsetzen. Es wurde auch beobachtet, daß beim Aufbringen des warmen Alloys noch negative Nachreaktionen stattfinden.

Nachteilig ist weiterhin, auch beim Einsatz von Schutzlacken der hohe, manuelle Aufwand, da die Gläser per Hand zu- und weggeführt werden. Obwohl mit den bekannten Systemen bereits einige Fortschritte erzielt werden konnten, erfüllen die zum Einsatz kommenden Systemelemente die gestiegenen Anforderungen nur ungenügend.

In einer Firmenzeitschrift (Siemens, Reprint from "engineering & automation", Vol. XVI, No. 1/94 - Femppell et al) werden allgemein verschiedene Schritte zur automatischen Bearbeitung von Brillenglasrohlingen, u. a. eine Lackierstation, beschrieben. Zur Art der verwendeten Schutzlacke ist keine Aussage enthalten. Es ist davon auszugehen, dass es sich um die bereits genannten lösungsmittelhaltigen Schutzlacke handelt.

Weiterhin ist aus der älteren nachveröffentlichten DE 199 25 087 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Brillenglasrohlingen mit einseitig klebender Schutzfolie bekannt.

In der nachveröffentlichten DE 199 06 333 A1 wird beschrieben, Glasoberflächen während Transport und Bearbeitung durch eine wiederablösbare Schicht zu schützen. Neben hochpolymerisierten Polyvinylalkoholen eignen sich auch Polymere, die in polaren organischen Lösungsmitteln lösbar sind.

Es bestand somit die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Schutz der bereits bearbeiteten Seite von Brillengläsern gegenüber der Halterung für den temporären Bearbeitungsvorgang zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig eine vollständige, rückstandsfreie Entfernung der Schutzschicht nach der Bearbeitung zu garantieren.

Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Auftragen eines temporären Schutzlackes auf bereits bearbeitete Seiten von Brillenglasrohlingen, bevor diese einer Verblockungseinrichtung zugeführt, weiter bearbeitet und anschließend wieder von dem Halter/Läufer getrennt werden sowie der Schutzlack entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Spinnengreifer die in einem Jobtray herangeführten Brillenglasrohlinge erfasst und auf die Schlittenplatte einer Lineareinheit ablegt,
die Schlittenplatte über ein Verteilerstück für Vakuum zum Ansaugen der Brillenglasrohlinge eine konstante Geschwindindigkeit der Brillenglasrohlingsbewegung sichert,
die Schlittenplatte eine Wärmequelle passiert, wobei die Brillenglasrohlinge auf 35 bis 60°C aufgeheizt werden,
die Schlittenplatte danach bei gleichbleibender Geschwindigkeit unter einem Auftragssystem für den Schutzlack auf Basis von Acrylat-Copolymerdispersionen vorbei fährt;
die Schlittenplatte einen Kanal mit Wärmequellen und Luftgegenstrom passiert, ein Greifer die Brillenglasrohlinge in einem Jobtray wieder ablegt.

Das Verfahren zum automatischen Auftragen eines temporären Schutzlackes ist auch dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzlack ein Acrylatcopolymerisat mit 50 bis 80 Ma.-% Butylacrylat, 8 bis 24 Ma.-% Methacrylsäure und 10 bis 20 Ma.-% Styrol verwendet wird.

Der Auftrag erfolgt aus einer wäßrigen Emulsion heraus, wobei vorzugsweise ein Feststoffgehalt von 20 bis 65 Ma.-% und eine Viskosität von 0,5 bis 50 mPas zum Einsatz kommen. Die Copolymer-Emulsion kann aber bei Bedarf auch mit 0,2 bis 2 Ma.-% eines Verdickers auf Polyurethanbasis oder ähnlichen Produkten auf Viskositäten von 1500 bis 2500 mPas eingestellt werden und dann mit anderen technisch bekannten Auftragssystemen aufgebracht werden. Es ist aber andererseits auch möglich, den Feststoffgehalt durch Zusatz von Wasser herabzusetzen und ihn dadurch sprühfähig auf Viskositäten von 0,5 mPas einzustellen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird als Wärmequelle vorzugsweise ein Infrarotstrahler oder ein System von Infrarotstrahlern zum Vorheizen und zum Trocknen der Brillenglasrohlinge eingesetzt. Prinzipiell sind aber auch andere Wärmequellen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, einsetzbar.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden als Auftragssysteme für den Schutzlack verschiedene Arten von Gießeinheiten, wie Mehrschlitz-Kaskadengießer, Druckgießer, Tauchgießer, Anspülgießer oder Rakelgießer, eingesetzt. Prinzipiell können aber auch andere, geeignete Auftragssysteme eingesetzt werden, wie z. B. Sprüheinrichtungen.

Die so ausgerüsteten Brillenglasrohlinge werden der nächsten Arbeitsstation, der Verblockungseinrichtung, zugeführt.

Der Brillenglasrohling wurde mit der mit dem Schutzlack überzogenen Seite gegen einen Halter gefahren und der Zwischenraum mit einer flüssigen, niedrigschmelzenden Aluminiumlegierung gefüllt. Nach dem Erkalten der Aluminiumlegierung (Blockalloy) erfolgte die Bearbeitung des Brillenglasrohlinges gemäß dem Stand der Technik. Nach der Bearbeitung der Brillenglasrohlinge wurden jeweils 16 Brillengläser in einem Siebkorb postiert und dieser an die Reinigungsanlage überführt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Trennung von Brillenglas und Halter, einschließlich Aluminiumlegierung in einem mit Wasser gefülltem, ersten Reinigungsbad bei Temperaturen zwischen 50 und 70°C und die Entfernung des Schutzlackes in einem zweiten Reinigungsbad in einer wäßrigen, alkalischen, tensidhaltigen Lösung bei einem pH-Wert von 10 bis 14 im Temperaturbereich von 40 bis 70°C innerhalb von 3 bis 5 Minuten. Zur Unterstützung der Auflösegeschwindigkeit werden erhöhte Temperaturen, vorzugsweise 50 bis 70°C, Ultraschallimpulse und Umwälzungen des Reinigungsmittels eingesetzt.

Das im ersten Reinigungsbad sich verflüssigende Blockalloy wird am Boden des Bades flüssig abgezogen und dem Wiedereinsatz zugeführt. Die abgetrennten Halter werden über einen Schrägaufzug aus dem ersten Reinigungsbad entfernt und ebenfalls dem Wiedereinsatz zugeführt.

Danach durchläuft der Siebkorb weitere, übliche Reinigungsbäder zur Nachreinigung optischer Gläser gemäß dem Stand der Technik.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Beispiel 1

In einem Jobtray wurden zwei Brillenglasrohlinge an die Beschichtungsstation herangeführt. Der Spinnengreifer erfaßt die zentrisch oder dezentrisch liegenden Brillenglasrohlinge und legt sie nacheinander auf der Schlittenplatte ab. Die Schlittenplatte wurde über ein Verteilerstück mit Vakuum beaufschlagt, so daß die Brillenglasrohlinge ausgerichtet, fixiert und mit konstanter Geschwindigkeit unter einer Wärmequelle (3 Infrarotstrahler) hindurchgeführt wurden. Je nach Geschwindigkeit heizen sich die Brillenglasrohlinge auf 35 bis 60°C auf. In dem nächsten Segment, das mit einer Auffangwanne zur Rückgewinnung versehen ist, erfolgte der Auftrag des Schutzlackes über einen Mehrschlitzkaskadengießer.

Zum Einsatz kamen Acrylat-Copolymerdisperisonen mit Feststoffgehalten zwischen 45 bis 65 Ma.-%, mit folgenden Zusammensetzungen:

Die Schlittenplatte passierte danach einen Kanal mit einer Wärmequelle (3 Infrarotstrahler), in dem wahlweise im Gegenstrom ein 0 bis 4 facher Luftwechsel erfolgte.

Mittels eines Greifers wurden die Brillenglasrohlinge in den Jobtray zurückgelegt und über einen Bandförderer zur nächsten Arbeitsstation befördert. Die Brillenglasrohlinge wurden in der Verblockstation mit dem Halter "verblockt", in dem zwischen Brillenglasrohling, auf der mit dem Schutzlack überzogenen Seite, und dem Halter eine flüssige, niedrigschmelzende Aluminiumlegierung eingefüllt wurde. Nach dem Erkalten der Aluminiumlegierung wurden die Brillenglasrohlinge dem Schleifprozeß zugeführt und anschließend in einen Siebkorb, jeweils 16 Stück je Korb, überführt. Der Siebkorb wurde automatisch übernommen und in ein erstes Reinigungsbad überführt, in dem auf 65°C erhitztes Wasser war. Die Aluminiumlegierung schmolz und wurde flüssig vom Boden des Reinigungsbades abgezogen und dem Wiedereinsatz zugeführt. Die Halter fielen ebenfalls auf den Boden und wurden nach Herausnahme des Siebkorbes mit den Brillengläsern durch einen Schrägaufzug eines Korbes aus dem Bad entfernt und dem Wiedereinsatz zugeführt.

Der Siebkorb mit den noch mit dem Schutzlack überzogenen Brillengläsern wurde automatisch in ein zweites Reinigungsbad überführt.

In dem zweiten Reinigungsbad befand sich eine alkalische, wäßrige, tensidhaltige Badflüssigkeit mit einem pH-Wert von 13,4, die auf 60°C aufgeheizt worden war. In Abständen von jeweils 1-­ 4 Sekunden wurden für 8-12 Sekunden von außen Ultraschallimpulse erzeugt.

In 3 Minuten 30 Sekunden war der gesamte Schutzlack vollständig in Lösung übergegangen.

Der Siebkorb durchlief danach weitere, übliche Reinigungsbäder zur Nachreinigung optischer Gläser, gemäß dem Stand der Technik.

Beispiel 2

Es wurde analog Beispiel 1 verfahren mit folgenden Änderungen.

Zum Einsatz gelangten die in Beispiel 1 beschriebenen Copolymerdisperisonen, die durch Zusatz von 0,2 bis 2,0 Ma.-% eines Verdickers auf Polyurethanbasis auf Viskositäten von 1500 bis 2500 mPas eingestellt wurden.

Der Auftrag des Schutzlackes erfolgte über eine biegsame Gummirakel. Es wurden vergleichbare Ergebnisse zu Beispiel 1 erhalten.

Beispiel 3

Es wurde analog Beispiel 1 verfahren mit folgenden Änderungen.

Die Emulsion wurde durch Zusatz von Wasser auf einen Feststoffgehalt von 20 Ma.-% eingestellt. Die Viskosität lag bei 0,5 mPas.

Die Emulsion wurde mittels einer Sprühvorrichtung aufgetragen.

Es wurden vergleichbare Ergebnisse wie in Beispiel 1 erhalten.

Claims (10)

1. Verfahren zum automatischen Auftragen eines temporären Schutzlackes auf bereits bearbeitete Seiten von Brillenglasrohlingen, bevor diese einer Verblockungseinrichtung zugeführt, weiter bearbeitet und anschließend wieder von dem Halter getrennt werden sowie der Schutzlack entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Spinnengreifer die in einem Jobtray herangeführten Brillenglasrohlinge erfasst und auf die Schlittenplatte einer Lineareinheit ablegt,
die Schlittenplatte über ein Verteilerstück für Vakuum zum Ansaugen der Brillenglasrohlinge eine konstante Geschwindigkeit der Brillenglasrohlingbewegung sichert,
die Schlittenplatte eine Wärmequelle passiert, wobei die Brillenglasrohlinge auf 35 bis 60°C aufgeheizt werden,
die Schlittenplatte danach bei gleichbleibender Geschwindigkeit unter einem Auftragssystem für den Schutzlack auf Basis von Acrylat-Copolymerdispersionen vorbeifährt;
die Schlittenplatte einen Kanal mit Wärmequellen und Luftgegenstrom passiert,
ein Greifer die Brillenglasrohlinge in einem Jobtray wieder ablegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzlack ein Acrylatcopolymeres mit 50 bis 80 Ma.-% Butylacrylat, 8 bis 24 Ma.-% Methylacrylsäure und 10 bis 20 Ma.-% Styrol verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Brillengalsrohlinge 10 bis 250 g/m² (trocken) des Schutzlackes in Form einer wässrigen Emulsion, vorzugsweise mit einem Feststoffgehalt von 20 bis 65 Ma.-% und einer Viskosität von 0,5 bis 50 mPas, aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Brillenglasrohlinge 100 bis 250 g/m² (trocken) eines Schutzlackes aus einem Acrylatcopolymeren mit 50 bis 80 Ma.-% Butylacrylat, 8 bis 24 Ma.-% Methylacrylsäure und 10 bis 20 Ma.-% Styrol in Form einer wässrigen Emulsion aufgebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Auftragssystem für den Schutzlack Gießeinheiten, wie Mehrschlitz-Kaskadengießer, Druckgießer, Tauchgießer, Anspülgießer oder Rakelgießer, eingesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Auftragssystem Sprüheinrichtungen eingesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle Infrarotstrahler eingesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Segment für den Auftrag des Schutzlackes eine Auftragswanne zur Rückgewinnung des Schutzlackes befindet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brillenglasrohlinge mit der mit dem Schutzlack überzogenen Seite in einer Verblockungseinrichtung gegen einen Halter gefahren werden und der Zwischenraum mit einer flüssigen, niedrigschmelzenden Aluminiumlegierung gefüllt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bearbeitung die Trennung von Brillenglas und Halter in einem ersten Reinigungsbad und die Entfernung des Schutzlackes in einem zweiten Reinigungsbad durchgeführt wird.