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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von
Brillengläsern,
umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Brillenglases, Aufbringen einer
Tintenzusammensetzung auf zumindest eine Oberfläche des Brillenglases mittels
eines Druckkopfes und Fixieren der Tintenzusammensetzung.
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Im
Stand der Technik sind naßchemische Diffusionsverfahren
unter Verwendung von wäßrigen Farbstoff-enthaltenden
Bädern,
Thermotransferverfahren unter Verwendung von Thermotransferpapier, Verfahren,
welche einen farbigen Lack mittels Tauch- oder Spincoatverfahren
auf ein Brillenglas aufbringen, Vakuumbeschichtungsverfahren, welche
die Farbstoffe mittels eines Aufdampfverfahrens aufbringen, und
Massefärbungsverfahren,
welche einen Farbstoff bereits bei Herstellung einer Brillenglaslinse zumischen,
zum Färben
von Brillengläsern
bekannt.
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Bei
naßchemischen
Diffusionsverfahren kommen wäßrige Farbbäder zum
Einsatz, die aus Wasser, Dispersionsfarbstoffen, Dispergierer, evtl. Färbebeschleuniger
zur Verkürzung
der Färbezeit und
evtl. weiteren Hilfsmitteln bestehen. Diese Farbbäder werden üblicherweise
bei Temperaturen von 80 bis 99°C
betrieben. Die Färbung
der Gläser
wird dadurch erzielt, daß die
Brillengläser
in das Farbbad getaucht werden und während der Verweilzeit im Farbbad
die Farbstoffe in den Kunststoff eindiffundieren. Es handelt sich
hierbei um eine Oberflächenfärbung. Die
Transmission der Färbung
läßt sich über die
Färbezeit,
d.h. die Verweilzeit im Färbebad,
steuern. Mit diesem Verfahren lassen sich auch Graduell- oder Bicolor-Färbungen
erzielen. Hierbei werden die Gläser
nicht vollständig
in das Farbbad eingetaucht. Das Verfahren kann für unbeschichtete oder lackierte Kunststoffbrillengläser eingesetzt
werden.
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Bei
Thermotransferverfahren werden die Farbstoffe mittels Sublimation
auf ein Brillenglas aufgebracht und anschließend in einem Temperschritt
in den Kunststoff ein diffundieren gelassen (vgl.
US 2005/0071934 A1 ).
Hierbei werden die Farbstoffe auf ein Thermotransferpapier aufgedruckt
und der Farbton und die Transmission werden über eine spezielle Software
gesteuert. Das bedruckte Papier wird ohne direkten Kontakt zum Glas über der
zu färbenden Glasseite
angebracht. In einer Vakuumkammer wird die Farbe durch Aufheizen
des bedruckten Papiers sublimiert. Die derart auf den Gläsern abgeschiedene
Farbe wird in einem anschließenden
Temperschritt fixiert, d.h. die Farbe diffundiert in die Kunststoffoberfläche ein.
Auf diese Art und Weise lassen sich Uni-, Verlauf- und Bicolor-Färbungen
und Markierung, wie Firmenlogos, erzeugen.
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Ein
Problem bei diesem Verfahren ist die inhomogene Färbung bei
gekrümmten
Gläsern.
Durch den uneinheitlichen Abstand des Glases zum bedruckten Papier
wird auch die Färbung
uneinheitlich. Dieses Problem tritt besonders deutlich bei Brillengläsern mit
starkem Zylinder auf.
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Das
Aufbringen eines farbigen Lacks auf ein Kunststoffbrillenglas erfolgt üblicherweise
mittels Tauch- oder Spincoat-Verfahren. Nachteil hierbei ist die
inhomogene Färbung
durch einen ungleichmäßigen Lackauftrag.
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Ferner
können
Farbschichten mittels Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht werden.
Die Farbstoffe werden mit üblichen
Aufdampfverfahren aufgebracht, wie Sputtern, Aufdampfverfahren oder CVD.
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Bei
der Massefärbung
werden die Farbstoffe dem Kunststoff bereits bei dessen Herstellung
beigemischt.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Aufgabe besteht
darin, ein neues Verfahren zum Färben
von Brillengläsern,
insbesondere Kunststoffbrillengläsern,
bereitzustellen, das für möglichst
viele Kunststoffe geeignet sein soll, für Verlauf- und Bicolorfärbungen
verwendbar sein soll, das Aufbringen von Firmenlogos, Barcodes oder
fluoreszierenden Markierungen ermöglichen soll und eine gute
Reproduzierbarkeit und Qualität
der Färbung
ermöglichen
soll.
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Diese
Aufgabe wird durch Bereitstellen der in den Ansprüchen gekennzeichneten
Ausführungsformen
gelöst.
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Insbesondere
wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zum Färben
von Brillengläsern
bereitgestellt, umfassend die Schritte:
- (a)
Bereitstellen eines Brillenglases,
- (b) Aufbringen einer Tintenzusammensetzung auf zumindest eine
Oberfläche
des Brillenglases mittels eines Druckkopfes bzw. einer Pipette und
- (c) Fixieren der Tintenzusammensetzung.
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Unter „Färben von
Brillengläsern" wird gemäß der vorliegenden
Erfindung insbesondere das Aufbringen einer Zusammensetzung, welche
einen Farbstoff, eine im Ultraviolett- und/oder Infrarotbereich
absorbierende Substanz umfaßt,
auf zumindest eine Oberfläche
des Brillenglases verstanden.
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Als
Brillenglas kann ein Kunststoffglas, beispielsweise aus Polythiourethan,
Polyepisulfid, PMMA, Polycarbonat, Polyacrylat oder Polydiethylenglycol-bisallylcarbonat
(CR 39®)
oder beliebigen Gemischen von zwei oder mehreren derartiger Materialien,
verwendet werden.
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Die
Tintenzusammensetzung unterliegt grundsätzlich keiner besonderen Beschränkung, solange
sie für
die Verwendung in einem Druckkopf geeignet ist. Es können eine
Vielzahl von bekannten Farbstoffen, UV-Absorbern, IR-Absorbern,
etc., als färbende
bzw. absorbierende Materialien eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
lassen sich auch Tintenzusammensetzungen mit beispielsweise fluoreszierenden,
phosphoreszierenden, photochromen bzw. phototropen Eigenschaften
auf das Brillenglas aufbringen. Vorzugsweise enthält die Tintenzusammensetzung
einen Inhaltsstoff bzw. Farbstoff, der Strahlung im Ultraviolettbereich,
sichtbaren Bereich und/oder Infrarotbereich absorbiert, ein Lösungsmittel
und gegebenenfalls ein Viskositätsmittel.
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Geeignete
Inhaltsstoffe bzw. Farbstoffe, die Strahlung im Ultraviolettbereich,
sichtbaren Bereich und/oder Infrarotbereich absorbieren, sind einem Fachmann
auf dem einschlägigen
Fachgebiet bekannt und können
in geeigneter Weise ausgewählt werden.
Beispielsweise können
handelsübliche
Textilfarbstoffe, wie Disperse Blue 56 (Handelsname: Terasil Blau
3RL-02) von Ciba, Disperse Blue 27 (Handelsname: Teratop Blau GLF)
von Ciba, Disperse Blue 54 (Handelsname: Teratop HL-B) von Ciba,
Disperse Blue 56 (Handelsname: Teratop Blau 3RL-02 150) von Ciba,
Disperse Blue 56 (Handelsname: Lumacron Blau EFBL) von Dohmen, Disperse
Blue 280 (Handelsname: Dorospers Blau GL) von Dohmen, Disperse Blue
280 (Handelsname: Dianix Blau FBL-E) von Dystar, Disperse Blue 56
(Handelsname: Dianix Blau S-2R) von Dystar, Disperse Blue 56 (Handelsname:
Disperse Blue 156 150%) von Hangzhou Jiacheng, Disperse Blue 56
(Handelsname: MLP Blue 2) von Mitsui, Disperse Yellow 42 (Handelsname:
Teratop NFG) von Ciba, Disperse Yellow 42 (Handelsname: Terasil
Gelb GWL-01) von Ciba, Disperse Yellow 114 (Handelsname: Terasil Gelb
W-6GS) von Ciba, Disperse Yellow 86 (Handelsname: Dorospers 2RG/1)
von Dohmen, Disperse Yellow 5 (Handelsname: Dorospers AR) von Dohmen,
Disperse Yellow 54 (Handelsname: Lumacron Gelb E3G 200) von Dohmen,
eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix AC-E neu von Dystar, eine
Mischung unter dem Handelsnamen Dianix UN-SE 200 von Dystar, eine
Mischung unter dem Handelsnamen Dianix AM-G von Dystar, Disperse Yellow
33 (Handelsname: MLP Gelb 2 150%) von Mitsui, Disperse Red 4 (Handelsname:
Teratop Rosa 3G) von Ciba, ein Farbstoff unter dem Handelsnamen
Cibacet Rot EL-RF von Ciba, Disperse Red 60 (Handelsname: Teratop
Rot NFR) von Ciba, Disperse Red 60 (Handelsname: Lumacron Rot EFB
200%) von Dohmen, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rot
AM-SLR von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rubin
Plus von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rot
AC-E 01 von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix
Rubin S-2G von Dystar, Disperse Red 4 (Handelsname: ML Pink RL)
von Mitsui, Disperse Red 229 (Handelsname: ML Rot V2) von Mitsui,
Disperse Orange 30 (Handelsname: Terasil Gelbbraun 2RFL) von Ciba,
Disperse Orange 30 (Handelsname: Dorospers Orange R) von Dohmen, Disperse
Orange 30 (Handelsname: Dianix Orange Plus) von Dystar und Disperse
Orange 30 (Handelsname: Fantagen Orange GLS) von der Firma Farbchemie
Braun, als Farbstoffe verwendet werden. Weitere geeignete Farbstoffe
bzw. Inhaltsstoffe sind in
US 2004/0075724 A1 beschrieben.
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Die
in der Tintenzusammensetzung verwendbaren Lösungsmittel können polare
oder unpolare Lösungsmittel
sein, die in der Lage sind, die Inhaltsstoffe bzw. Farbstoffe zu
lösen oder
zumindest zu dispergieren.
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Beispielsweise
kann eines der folgenden Dispergate auf ein Brillenglas aufgebracht
werden, wobei geeignete rote Farbstoffe, gelbe Farbstoffe und blaue
Farbstoffe aus der vorstehenden Liste ausgewählt werden können:
- (1) 2,0 Vol.-% eines roten Farbstoffs, 4,0
Vol.-% eines gelben Farbstoffs, 1,0 Vol.-% eines blauen Farbstoffs,
15,0 Vol.-% Glycerin und 78 Vol.-% Wasser;
- (2) 1,5 Vol.-% eines roten Farbstoffs, 3,0 Vol.-% eines gelben
Farbstoffs, 2,0 Vol.-% eines blauen Farbstoffs 10,0 Vol.-% Aceton
und 83,5 Vol.-% Wasser; oder
- (3) 1,0 Vol.-% eines roten Farbstoffs, 3,5 Vol.-% eines gelben
Farbstoffs, 2,5 Vol.-% eines blauen Farbstoffs, 10,0 Vol.-% Ethanol
und 83 Vol.-% Wasser.
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Ferner
können
der Tintenzusammensetzung Viskositätsmittel zum Einstellen einer
gewünschten Viskosität und/oder
weitere übliche
Additive zugegeben werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
als Tintenzusammensetzung eine Zusammensetzung verwendet, die einen
Farbstoff umfaßt,
welcher vor allem im sichtbaren Bereich absorbiert. Der gewünschte Farbton
kann durch Mischen von Einzelfarben, wie Blau, Rot, Gelb, Schwarz,
Orange, etc., eingestellt werden. Es können jedoch auch bereits vorgemischte
Farben, wie Braun, aufgebracht werden.
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Weiterhin
ist es möglich,
im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
beispielsweise einen UV-Schutz, umfassend einen geeigneten UV-Farbstoff
als Tinte, auf die Brillenglasoberfläche aufzubringen.
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Die
Tintenzusammensetzung kann flächig oder
in Form von Mustern oder Verzierungen auf zumindest einen Teil einer
Oberfläche
des Brillenglases aufgebracht werden. Die Tintenzusammensetzung kann
auf die gesamte Oberfläche
oder nur auf Teilbereiche des Brillenglases, einseitig oder beidseitig, aufgebracht
werden. Es können
auch kleinere Bereiche der Brillenglasoberfläche, beispielsweise mit Fir menlogos,
Barcodes, Funktionsgravuren, Initialen des Brillenträgers, Verzierungen,
vom Endkunden frei wählbare
Schriftzüge,
Verzierungen und ähnlichem,
mit der Tintenzusammensetzung versehen werden.
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Als
Druckkopf kommen alle Druckköpfe
in Frage, die zum Aufbringen einer vorzugsweise flüssigen Tintenzusammensetzung
auf ein Substrat geeignet sind. Insbesondere wird ein Tintenstrahldruckkopf
zum Aufbringen der Tintenzusammensetzung verwendet. Geeignete Tintenstrahldruckköpfe sind insbesondere
solche, die im Bereich von Tintenstrahldruckern zum Bedrucken von
beispielsweise Papier eingesetzt werden. Alternativ kann auch eine Pipette
zum Aufbringen einer vorzugsweise flüssigen Tintenzusammensetzung
auf ein Substrat verwendet werden.
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Das
Fixieren der Tintenzusammensetzung erfolgt vorzugsweise durch eine
Wärmebehandlung bzw.
durch Tempern, es sind jedoch auch andere gleichwirkende Mittel
anwendbar. Durch eine Wärmebehandlung
kann bewirkt werden, daß die
Farbe in die Oberfläche
des Brillenglases eindiffundiert und somit fixiert wird. Die Wärmebehandlung
wird vorzugsweise in einem Ofen durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird insbesondere
bei einer Temperatur in einem Bereich von 40 bis 200°C durchgeführt, wobei
eine Temperatur in einem Bereich von 80 bis 180°C bevorzugt ist und eine Temperatur
in einem Bereich von 90 bis 140°C
besonders bevorzugt ist. Die Dauer der Wärmebehandlung unterliegt keiner wesentlichen
Beschränkung,
liegt jedoch üblicherweise
in einem Bereich von 5 min bis 5 h, vorzugsweise 10 min bis 3 h
und am meisten bevorzugt von 30 min bis 2 h.
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Vor
dem Aufbringen der Tintenzusammensetzung kann die Oberfläche des
Brillenglases behandelt werden, um die Aufnahme bzw. Absorption der
Tintenzusammensetzung zu verbessern. Dies kann beispielsweise durch
eine Plasma- oder Koronabehandlung erfolgen. Ferner kann eine Tinte-absorbierende
Schicht auf das Brillenglas aufgebracht werden, um die Fixierung
der Tinte zu erleichtern. Geeignete Materialien für eine derartige
Tinte-absorbierende Schicht sind einem Fachmann bekannt. Abhängig von
der Polarität
der verwendeten Tintenzusammensetzung kann die Oberfläche des
Brillenglases in geeigneter Weise durch eine Oberflächenbehandlung
hydrophil oder auch hydrophob gemacht werden. Bei Verwendung einer polaren
Tintenzusammensetzung ist es bevorzugt, die Oberfläche des
Brillenglases hydrophil einzustellen, und bei Verwendung einer unpolaren
Tintenzusammensetzung ist es bevorzugt, die Oberfläche des
Brillenglases hydrophob einzustellen.
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Das
unbehandelte Brillenglas kann vor der eigentlichen Färbebehandlung
entsprechend vorbehandelt bzw gereinigt werden. Geeignete Reinigungsanlagen
sind beispielsweise Bürstenreinigungsanlagen
(z.B. von der Firma Team Henrich und Krall) und Ultraschallreinigungsanlagen
(z.B. von der Firma Elma oder UCM), die vorzugsweise mit laugenhaltigen
Reinigungsmitteln betrieben werden. Geeignete laugenhaltige Reinigungsmittel
sind beispielsweise unter den folgenden Handelsnamen erhältlich: AC
5167 MP (Aachener Chemie Werke GmbH), AC 6437 (Aachener Chemie Werke
GmbH), Alputex 5050 (Henkel Austria GmbH), Novadip 7902 (Henkel KGaA),
Deconex OP 145 (Borer Chemie), Deconex OP 146 (Borer Chemie), G-400
(Balzer AG), Optical 96 Extra (NGL Cleaning Technology SA), Optical
30 (NGL Cleaning Technology SA) und Optical II Supra (NGL Cleaning
Technology SA).
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Ferner
kann das unbehandelte oder behandelte Brillenglas auch von Hand
mit einem Lösungsmittel,
wie Aceton oder Ethanol, und einem geeigneten Brillenputztuch gereinigt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
der Druckkopf in konstantem Abstand über die Oberfläche des
Brillenglases geführt.
Dadurch kann erreicht werden, daß der Druckkopf der Geometrie des
zu beschichtenden bzw. bedruckenden Glases folgt und somit einen
gleichmäßigen Auftrag
der Tintenzusammensetzung ermöglicht.
Es ist besonders bevorzugt, daß der
Druckkopf computergesteuert in konstantem Abstand über der
Glasoberfläche
nachgeführt
wird. Durch das vorstehend beschriebene äquidistante Nachführen des
Druckkopfes über
dem Brillenglas läßt sich
die Tintenzusammenstzung gleichmäßig auf
alle Glasgeometrien, wie unterschiedliche Krümmungen, Sphären, Toren,
asymmetrische Gläser,
unregelmäßige Flächen und
Formen, aufbringen.