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Verfahren zur Herstellung eines optischen geschichteten Körpers Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optisch geschichteten Körpers,
bei dem eine Kunststofflösung auf den mittleren Teil eines optischen Elementes aufgegossen
und hierauf das optische Element um eine Achse durch den mittleren Teil derart in
Umdrehung versetzt wird, daß die Kunststofflösung in Form eines dünnen Überzugs
auf der Oberfläche des optischen Elements durch die Wirkung der Zentrifugalkraft
verteilt wird.
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Derartige Verfahren dienen zur Herstellung von optischen Elementen,
z. B. von Glasplatten, die durch eine Kunststoffschicht miteinander verbunden sind.
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Optisch geschichtete Körper haben als photographische Filter und
Sicherheitsgläser für Kraftfahrzeuge in weitem Umfang Anwendung gefunden.
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Bisher hat man optisch geschichtete Körper, insbesondere photographische
Filter, im allgemeinen aus einem zwischen zwei planparallelen Glasplatten eingeklebten
Stück gefärbten Gelatinefilms hergestellt.
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Diese hatten viele Nachteile und waren auch der Gefahr einer Beschädigung
durch Feuchtigkeit oder mäßige Erwärmung ausgesetzt und neigten dazu, ihre Farbe
zu verlieren. Mit Kunststoff geschichtetes Glas hat sich an sich als wesentlich
haltbarer erwiesen, jedoch sind die Gelatinefilter nicht ganz verdrängt worden,
weil die Verfahren zur Herstellung geschichteten Glases mit optischen Qualitäten
und mit einer vorbestimmten spektrophotometrischen Kurve so viele manuelle Geschicklichkeit
erforderten und mit so großen Risiken verbunden waren, daß ihre Herstellung teuer
war und zu einem hohen Ausschuß führte.
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Andererseits sind Verfahren zur Herstellung geschichteten Glases,
z. B. zur Herstellung von Sicherheitsglas bekanntgeworden, bei denen eine plastische
Schichtung verwendet wird, die für optische Zwecke viel zu dick ist. Bei optischen
Linsen und Filtern ist es wesentlich, daß die plastische Zwischenschicht nur mehrere
tausendstel Millimeter stark ist, sehr gleichmäßig und frei von Blasen oder Oberflächenungleichheiten
ist.
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Andererseits sind Verfahren zur Erzeugung dünner plastischer Zwischenschichten
bekannt. Bei diesen ist es aber erforderlich, die geschichtete Platte nachträglich
mit verschiedenen Materialien zu überziehen oder die beiden benachbarten Oberflächen
der Schichtplatten mit einem Überzug zu versehen. Diese Verfahren setzen zum Teil
verwickelte Ausrüstungen voraus und erfordern Maßnahmen, die geeignet sind, zu verhindern,
daß der plastische Überzug durch Tropfen oder Streifen des
plastischen Materials
oder durch Welligwerden des Überzugs selbst beschädigt wird.
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Die nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren hergestellten Glasschichten
hatten vor allem den Nachteil, Fehlerstellen zu entwickeln, wenn sie Tein peraturen
von 65 bis 95° C ausgesetzt wurden.
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Optisch geschichte Körper oder sonstige optische Elemente werden mitunter
solchen Temperaturen unterworfen, wenn sie Sonnenstrahlen oder bei Verwendung in
Bildwerfern der Wärme der Blldwerferlampe ausgesetzt werden.
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Bei optischen Teilen ist es auch häufig erforderlich, die äußeren
Oberflächen der Glasplatten unter erheblichen Drücken zu schleifen. Die bisherigen
geschichteten Gläser hatten den Nachteil, daß das Schleifen der Rohlinge optische
Fehler in der Innenschicht erzeugte, weil das Glas infolge der Zusammendrückung
beim Schleifen federte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen optischen geschichteten
Körper mit einer sehr dünnen plastischen Zwischenschicht vorbestimmter Dicke zu
schaffen.
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Eine weitere Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin,
ein Verfahren zur Herstellung optischer geschichteter Körper zu schaffen, bei dem
sowohl ein Kunstharz als auch der Weichmacher zusammen in einem flüchtigen Lösungsmittel
gelöst werden und in dieser Form als Ganzes auf eine der beiden Platten, die zu
einer einzigen Schichtung verbunden werden sollen, aufgebracht werden.
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Er gehört ferner zur Zielsetzung der Erfindung, ein Verfahren zu
entwickeln, bei dem zum Verteilen dieser Lösung durch Zentrifugalkraft über die
erste
Platte eine vollkommen glatte und fehlerfreie Schicht gewonnen
wird.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht im wesentlichen darin,
daß bei der Herstellung von optischen Elementen, z. B. von Glasplatten, die durch
eine Kunststoffschicht miteinander verbunden sind, ein Gas von dem Umfangsbereich
des optischen Elements während des Umlaufs mit Hilfe einer Pumpe derart abgesaugt
wird, daß alle Teilchen von dem sich gerade verteilenden Überzug abgeschleudert
werden und nach Stillstand des Umlaufs ein zweites optisches Element, beispielsweise
eine Glasplatte, mit der überzogenen Oberfläche des ersten optischen Elementes geschichtet
und verbunden wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Verfahrens wird das
Gas von dem Umfangsbereich des umlaufenden ersten optischen Elementes, beispielsweise
einer umlaufenden Glasplatte, dadurch abgesaugt, daß ein Luftstrom nach unten und
auf den Mittelpunkt des optischen Elementes in radialer Richtung nach außen und
nach unten über deren Kanten geblasen wird.
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Als plastische Ausgangslösung verwendet man vorzugsweise eine solche
aus Polyvinylbutyralharz und einem Weichmacher in einem relativ flüchtigen Lösungsmittel.
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Die Bildung von Fäden hat man bisher dadurch zu verhindern versucht,
daß man Verfahren anwendete, bei denen keine Ausgangslösungen benutzt wurden, die
sowohl Harz als auch Weichmacher enthielten.
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Außerdem hat man schon Versuche unternommen, die Rückkehr der Fäden
zu der Filmoberfläche dadurch zu verhindern, daß die schnell umlaufende Platte bedeckt
wurde oder man andererseits bestrebt war, den Luftumlauf über der Plattenoberfläche
daran zu hindern, die Fäden zu der plastischen Filmoberfläche zurückzuleiten.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, eine Ausgangslösung
zu verwenden, die sowohl ein Kunstharz als auch einen Weichmacher enthält, und zwar
ungeachtet der an sich größeren Tendenz dieser Lösung, Fäden zu bilden, als sie
bei einer Lösung auftritt, die nur aus Harz besteht. Es ist gefunden worden, daß
man sich keinesfalls nur auf den Umlauf der Luft verlassen kann, der über der Oberfläche
der Platte durch deren Drehung erzeugt wird, um diese Fäden zu entfernen. Das Verfahren
nach der Erfindung ist deshalb von so großem Vorteil, weil die Luft zwangläufig
von den Kanten der umlaufenden Platte abgesaugt wird und dadurch die Gasströmung
verstärkt wird, welche die Fäden mit sich zieht und sie von der eben gebildeten
Filmoberfläche fortträgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren
ohne Unterbrechung im Fluß der Lösung aus Harz und Weichmacher durchgeführt. Ein
Teil der Lösung wird auf den mittleren Teil der Plattenoberfläche gegossen, während
sie still steht. Nach Beendigung des Aufgießens, aber noch bevor der radiale Fluß
der plastischen Harzlösung beendet ist, beginnt die Drehbewegung und wird so lange
fortgesetzt, bis die Lösung sich in einem dünnen Film über die ganze Oberfläche
der Platte verteilt hat. Gleichzeitig wird ein Luft- oder anderer Gasstrom kontinuierlich
über den Mittelteil der Platte nach unten, radial über ihre Fläche nach außen und
an ihren Außenkanten nach unten abgepumpt.
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Bei älteren, bekannten Verfahren zur Herstellung geschichteten Glases
mit einer in flüssiger Form auf-
gebrachten plastischen Zwischenschicht ist es erforderlich
gewesen, beide Schichtplatten zu überziehen. Bei dem Verfahren nach der Erfindung
braucht jedoch nur eine Platte mit dem plastischen Film überzogen zu werden. Die
überzogene Platte wird dann zum Entfernen des flüchtigen Gehalts des Films erwärmt,
und eine zweite Platte wird mit der ersten geschichtet und bei erhöhter Temperatur
und unter erhöhtem Druck verbunden.
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Ein weiteres neues Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung betrifft
die Maßnahmen zum innigen Zusammenbringen der zweiten Platte mit der ersten Platte
vor der Verbindung. Während sich der Film durch Verteilung auf Grund der Zentrifugalkraft
auf der ersten Platte bildet, entsteht eine leicht erhöhte Kante oder ein Wulst
an den äußeren Begrenzungen des Films. Um Störungen durch diesen Wulst zu vermeiden,
wird die zweite Platte auf kleinere Abmessungen, als sie die erste Platte aufweist,
zugeschnitten und innerhalb der durch den Wulst begrenzten Fläche befestigt. Die
beiden Platten werden dann zwischen ein Paar Gummirollen durchgeführt, um sie sicher
anzuordnen und überschüssige Luft zu entfernen. Alle verbleibende Luft oder Feuchtigkeit
wird während dieses Arbeitsschrittes entfernt.
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Das neue Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung eines optischen
geschichteten Körpers aus zwei Glasplatten mit einer Polyvinylbutyral-Zwischen schicht
unter Einschluß eines Weichmacheröls. Statt Glas können auch andere optische Elemente
oder andere glasartige Materialien mit geeigneten optischen Eigenschaften als Schichtplatten
verwendet werden.
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Es können auch beliebige thermoplastische Harze mit geeigneten optischen
Eigenschaften, guter Haftfähigkeit gegenüber den Tragplatten und ausreichender Stabilität
bei den entsprechenden Bedingungen der jeweiligen Weiterverwendung benutzt werden.
Es ist jedoch gefunden worden, daß das Verfahren für Vinylharze und besonders für
Polyvinylbutyral ausgezeichnet geeignet ist.
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Bei den zum Zentrifugieren geeigneten Lösungen empfiehlt es sich,
auf einen Harzteil zwischen t/s und 1 Teil Weichmacher und zwischen 4 und 20 Teilen
Lösungsmittel zu verwenden.
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Natürlich muß das ganze Verfahren einschließlich des Zentrifugalverteilvorgangs
in einem Raum durch geführt werden, der von Staubteilchen so frei wie nur irgend
möglich ist und in dem die Feuchtigkeit vorzugsweise unter 400/0 liegt. Hohe Feuchtigkeit
kann Niederschläge von Feuchtigkeit auf die Oberfläche des plastischen Films bewirken,
und obwohl spätere Verfahrensschritte geeignet sind, diese Feuchtigkeit zu entfernen,
besteht die Gefahr, daß übermäßiger Feuchtigkeitsgehalt in der Luft die Ausschußmenge
erhöht.
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Die Drehzahl der Platte beträgt normalerweise ungefähr 300 bis 2500
Umdr./Min. während einer Dauer von 3 bis 20 Sekunden.
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Nach dem Umlaufen ist der eben gebildete plastische Film bei Berührung
klebrig und kann leicht beschädigt werden. Er wird daher sofort zum nächsten Arbeitsgang
gebracht, einem Verfahren zum langsamen Erwärmen auf eine Temperatur, die wesentlich
über dem Siedepunkt der zum Entfernen des Lösungsmittelgehaltes verwendeten Lösungsmittel
liegt. Das zuverlässigste Verfahren zur Durch führung dieses Arbeitsgangs ist die
allgemein übliche Förderbandtrocknung.
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Es ist erwünscht, daß das Weichmacheröl in einem Autoklav so bewegt
oder gerührt wird, daß die Temperatur des ganzen Ölbades gleichmäßig und schnell
erhöht wird und einzelne Stellen verhältnismäßig hoher und auch niedriger Temperatur
vermieden werden. Ein solcher Rührvorgang kann durch Schaufeln oder irgendein anderes
Hilfsmittel bewerkstelligt werden, oder es kann eine gewisse Luftmenge kontinuierlich
durch ein Ventil abgezogen werden, so daß der Luftdurchgang durch das Ölbad die
gewünschte Rührbewegung erzeugt.
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Nachdem die vorschriftsmäßige Temperatur und der vorschriftsmäßige
Druck in dem Autoklav erreicht worden sind, ist es im allgemeinen erwünscht, ein
paar Minuten verstreichen zu lassen, während das geschichtete Glas vollständig durchwärmt
wird und die plastische Zwischenschicht etwas erweicht und von aller verbliebenen
Luft oder Feuchtigkeit vollständig befreit wird. Die Verbundtemperatur soll immer
diejenige Temperatur übersteigen, der der geschichtete Körper während seiner Verwendung
vermutlich ausgesetzt sein wird. Es ist besonders erwünscht, daß der geschichtete
Körper auf eine reichlich über 1000 C liegende Temperatur erwärmt wird, um sicherzustellen,
daß alle Feuchtigkeitsspuren entfernt sind.
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Nachdem ungefähr 10 Minuten verstrichen sind, wobei die genaue Zeit
vor allem von der Dicke der zu erwärmenden geschichteten Glaskörper abhängt, wird
das Oberteil entfernt und zu einem Entfettungsbad gebracht, in welchem das Öl aus
den geschichteten Platten herausgewaschen wird.
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Schließlich werden die sauberen Platten zum Lagern oder zum Beschneiden
gebracht, um Rohlinge richtigen Durchmessers zu erzeugen.