DE3028282A1

DE3028282A1 - Verfahren zur endbehandlung von glasoberflaechen

Info

Publication number: DE3028282A1
Application number: DE19803028282
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1981-03-26
Also published as: JPS6238109B2; NL8004089A; HK58983A; NL186000B; CH645869A5; KR830001321B1; IT8068201A0; NL186000C; IT1129113B; FR2462400B1; DE3028282C2; JPS5641854A; US4343116A; KR830003379A; FR2462400A1

Description

PILKINGTON BROTHERS LIMITED St. Helens, Merseyside Großbritannien

Verfahren zur Endbehandlung von Glasoberflächen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Endbehandlung von Glasoberflächen und insbesondere zur Endbehandlung der Oberflächen von Glasgegenständen auf enge Toleranzen und einen glänzenden, fleckenfreien Zustand.

Die Formgebung und Endbehandlung von Glasgegenständen auf enge Toleranzen werden herkömmlich durch die als Schleifen oder Diamantbearbeitung bezeichneten Vorgänge und anschließendes Polieren vorgenommen. Der Begriff "Schleifen" bezieht sich üblicherweise auf die Formgebung der Glasoberfläche durch Schleifmittel zu einer gewünschtemKontur, und das Polieren bezieht sich auf die Aufbringung der Glätte auf die Oberfläche. Das Polieren erfolgt gewöhnlich mechanisch unter Verwendung eines

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Formwerkzeugs, der als Polierläppwerkzeug bekannt ist, das normalerweise rotiert und auf die Glasoberfläche unter der Zwischenfügung von inerten feinen Festteilchen einwirkt, die in einer dem Läppwerkzeug oder der Glasoberfläche zugeführten Flüssigkeit suspendiert sind, um einen direkten Kontakt zwischen dem Läppwerkzeug und der Glasoberfläche zu verhindern. Das Schleifen und das mechanische Polieren sind die Arbeitsgänge, die herkömmlich bei der Umwandlung von Glasgegenständen in Linsen für optische und opthalmische Zwecke mit einer besonders genauen Kontur und Polierglätte angewandt werden.

Die Verwendung eines chemischen Angriffs als Mittel zum Polieren und Reinigen der Oberflächen von Glasgegenständen ist gut bekannt und wird beispielsweise bei der Endbehandlung von Bleikristallglas eingesetzt, das zur Schaffung einer dekorativen Oberfläche auf dem Glas geschnitten bzw. geschliffen wurde. Die Möglichkeit der Anwendung eines chemischen Angriffs als Mittel zur Oberflächenbehandlung eines durchlaufenden Glasbandes oder zur Oberflächenbehandlung einer Fläche einer Glasbahn wurde in den GB-PS 747 738, 747 759 und 892 607 beschrieben. Diese Patentschriften offenbaren zum Angriff der Glasoberfläche die Verwendung einer chemischen Lösung, die aus einem Lösungsmittel, einer zur Lieferung von Wasserstoffionen bei Auflösung in diesem Lösungsmittel geeigneten Säure, einem in dieser Lösung löslichen Fluorid, das ein Kation aus der Gruppe der organischen und anorganischen Radikale aufweist, die sich zur Bildung eines Silicofluorids oder Fluorids eignen, das in

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dem Lösungsmittel hochgradig unlöslich ist, und aus einem Unterdrückungsmittel zur weiteren Steigerung der UnlÖslichkeit des Silicofluoride oder Fluorids in diesem Lösungsmittel zur Steuerung der Abmessung der an der Oberfläche gebildeten Teilchen besteht. Die Lösung reagiert mit der Glasoberfläche, und es bildet sich ein Maskierfilm, der eine weitere Reaktion mit der Glasoberfläche verhindert, bis der Film entfernt ist. Die Reaktionsprodukte werden kontinuierlich mechanisch durch Abschleifen mit einem Polierläppwerkzeuj entfernt, um so die hohen Teile der anzugreifenden Glasoberfläche wieder freizulegen, bis eine gewünschte Form erhalten ist. Die Oberfläche wird dann mit Wasser gespült. Die in den genannten GB-PS als Oberflächenbehandlung oder Glätten beschriebenen Verfahren beziehen sich jedoch auf die Durchführung einer gleichmäßigen Polierwirkung auf einer flachen Oberfläche, bei der die entfernte Glasmenge so gering wie möglich gehalten wird.

Es sind mehr als 20 Jahre seit der Veröffentlichung der GB-PS 747 738 und 747 759 vergangen, und es ist keine großmaßstänbliche Anwendung der beschriebenen Techniken auf die Endbehandlung von Flachglas oder auf die irgendwelcher anderer Gegenstände bekannt geworden.

Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Lösungen der insbesondere in der Tabelle im Beispiel II der GB-PS 747 738 und 747 759 beschriebenen Art bei der Endbehandlung von Glasgegenständen, wie z. B. Linsenrohkörpern, zu einer genauen Endform von Wert sein können. Wie oben erwähnt, werden Glaslinsen optischer Qualität

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für Brillen oder optische Geräte gegenwärtig durch Schleifen oder Diamantbearbeitung einer Oberfläche zu einer gewünschten Form und nachfolgendes mechanisches Polieren der so erzeugten Oberfläche hergestellt. Für die Endherstellung der polierten Oberfläche wurde gefunden, daß Lösungen der in den GB-PS 747 738 und 747 795 beschriebenen Art von besonderem Wert sind. Wie im Stand der Technik offenbart ist, wurde gefunden, daß sich die Entfernung von Glas befriedigend durch Kontaktierung der Glasoberfläche mit Lösungen der angegebenen Art und mechanisches Entfernen des Materials durchführen läßt,das an der Glasoberfläche ausfällt. Das in den GB-PS 747 738 und 747 759 beschriebene Verfahren erwies sich jedoch nicht als befriedigend zur Endbehandlung von Glasoberflächen zu einem fleckenfreien Zustand. Es wurde gefunden,daß die nach dem beschriebenen Verfahren behandelten Oberflächen an Fehlern leiden, die einen weiteren Poliervorgang zu deren Beseitigung erfordern. Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Fehler an der Glasoberfläche zum Abschluß des Formungsund Endbehandlungsvorganges auftreten, wenn die Lösungszufuhr durch eine Wasserzufuhr zur Entferung der Lösung von der Glasobe^xflache ersetzt wird. Es wird angenommen, daß diese Fehler auf die Erzeugung von Flußsäure zurückzuführen sind,wenn die Lösung auf dem Gegenstand mit Wasser verdünnt wird oder wenn die zugeführte Lösung verdünnt wird.Es wurde gefunden, daß das Auftreten solcher Fehler jedoch vermieden werden kann, wenn der Gegenstand mit einer alkalischen Lösung gespült wird, so daß sehr rasch eine Neutralisierung stattfindet.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde» ein Verfahren zur Endbehandlung einer Oberfläche eines Glasgegenstandes auf eine enge Toleranz und einen im wesentlichen fleckenfreien Zustand zu entwickeln, bei dem die genannten Fehlerstellen vermieden werden.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Endbehandlung einer Oberfläche eines Glasgegenstandes auf eine enge Toleranz und einen im wesentlichen fleckenfreien Zustand, gemäß dem man ein Polierläppwerkzeug auf die Oberfläche unter Relativbewegung einwirken läßt, während man der Oberfläche kontinuierlich eine Wasser, inerte, eine Schleifwirkung ausübende, direkten Kontakt zwischen dem Polierläppwerkzeug und der Glasoberfläche verhindernde Teilchen, ein ein wenigstens teilweise unlösliches Silicofluorid oder Fluorid durch Reaktion mit der Glasoberfläche bildendes Bifluorid, eine Wasserstoffionen in Lösung im Wasser liefernde Säure und ein Löslichkeitsunterdrückungsmittel enthaltende Behandlungsflüssigkeit zuführt, das die Behandlungsflüssigkeit in einem solchen Zustand hält, daß das Silicofluorid oder Fluorid ausfällt und fortfährt, an der Glasoberfläche auszufallen, wodurch das Läppwerkzeug und die inerten Teilchen das Silicofluorid oder Fluorid von hohen Teilen der Oberfläche entfernen und so eine weitere Reaktion und Glasentfernung in diesen Bereichen ermöglichen, und man die Relativbewegung des Polierläppwerkzeugs und die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit fortsetzt, bis eine gewünschte glatte Endform der Glasoberfläche erreicht ist, mit dem Kennzeichen , daß man die Relativbewegung des Polierläppwerkzeugs fortsetzt,

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während man die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit unterbricht und sie unverzüglich durch eine Zufuhr einer alkalischen Lösung ersetzt, die jede an der Glasoberfläche oder am Läppwerkzeug zurückbleibende Behandlungsflüssigkeit neutralisiert und inerte Teilchen enthält, die weiterhin einen direkten Kontakt zwischen dem Polierläppwerkzeug und der Glasoberfläche verhindern, und schließlich die Oberfläche zur Entfernung der alkalischen Lösung und sämtlicher zurückgebliebener neutralisierter Behandlungsflüssigkeit wäscht.

Die Erfindung ermöglicht die Vornahme einer raschen Endbehandlung von Glasgegenständen, wie z. B. Augenlinsen, optischen Glaselementen, wie etwa Flachstücken und Prismen, u. dgl., aus einem geschliffenen, teilweise endbehandelten Zustand in eine Form mit einer Oberfläche mit einer genauen Kontur und einem glänzenden, fleckenfreien glatten Endzustand.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf Gegenstände anwendbar, die aus solchen Gläsern bestehen, deren Zusammensetzung derart ist, daß sich in der Gegenwart eines Bifluorides ein unlösliches Silicofluorid oder Fluorid durch Wechselwirkung mit dem Glas an der Oberfläche bildet. Es wurde eine Gruppe von Gläsern untersucht, und weiter unten sind Beispiele der Behandlungseinzelheiten einer Anzahl von aus den verfügbaren Bereichen gewählten Gläsern gegeben.

Optische und opthalmische Gläser werden entsprechend ihrer Zusammensetzung, Dichte und BrechungsIndizes eingeteilt und benannt, und ein besonderer Name, wie z. B.

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"dichtes Flintglas", gilt nicht nur für eine einzelne Zusammensetzung, sondern für einen Bereich von Zusammensetzungen mit den für ein dichtes Flintglas, d. h. ein Glas mit einem höheren Brechungsindex und einem größeren Dispersionsvermögen als für ein "Kronglas" erforderlichen Eigenschaften. Eine solche Einteilung wurde von G.W. Morey vorgeschlagen und ist in "The Properties of Glass" von G.W. Morey, ACS Monograph 124, Reinhold Publishing Company, 1954, auf Seite 422 erläutert. Jeder Hersteller wird seine eigene spezielle Zusammensetzung mit geringen Unterschieden im Brechungsindex und im Dispersionsvermögen, möglicherweise auch in der Dichte haben. Die folgenden Glastypen werden in den unten angegebenen Beispielen verwendet:

Dichtes Flintglas
Extra-dichtes Flintglas
Doppeltes extra-dichtes Flintglas Hartes Kronglas

Mittleres Bariumkronglas Dichtes Bariumkronglas
Opthalmisches weißes Glas Photochromatisches Aluminophosphatglas Schweres Blei-Strahlungsschutzglas

Dies soll keine erschöpfende Liste von Glastypen sein, auf die die Erfindung anwendbar ist.

Das Polierläppwerkzeug sollte so ausgelegt sein, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über die Oberfläche des Gegenstandes im Kontakt mit dem Läppwerkzeug zu sichern. Dies kann erreicht werden, indem man Nuten oder Kanäle in der Oberfläche des Läpp-

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Werkzeugs vorsieht. Das für das Läppwerkzeug verwendete Material sollte vorzugsweise standfest sein, doch kann ein gewisser Grad plastischen Fließens toleriert werden, falls keine Hochgeschwindigkeitsarbeitsweise durchgeführt wird, d. h. wenn man ein mit 1000 U/min oder mehr rotierendes Polierläppwerkzeug verwendet, wobei es erforderlich ist, ein standfestes Polierläppwerkzeug einzusetzen. Die Wahl des Polierläppwerkzeugmaterials ist nicht kritisch, doch muß ein Material geeigneter Standfestigkeit gewählt werden, das durch die beim Poliervorgang verwendeten Flüssigkeiten nicht beschädigt oder zersetzt wird. Die als befriedigend befundenen Materialien umfassen Pech (hart oder mittelhart, in einigen Fällen mit Bariumsulfat- und Holzmehlfüllstoff),ein Schaumpolyurethan-Läppmaterial "Colossus" und ein fein gerilltes Polyurethanmaterial "Polytron". Im Fall des mit "Colossus" bezeichneten Materials wird die Verwendung einer Gütestufe bevorzugt, die mit "LP 26" bezeichnet ist und eine Shore-Härte von 30-40 aufweist. "Polytron" hat eine Shore-Härte von etwa 80.

Die Zuführung der Behandlungsflüssigkeit und anschließend der alkalischen Lösung zum Polierläppwerkzeug kann, wenn Linsen für optische Zwecke behandelt werden, durch die Mitte des Läppwerkzeugs erfolgen, doch ist, wenn man die Hochgeschwindigkeitsbehandlung von Augenlinsenrohkörpern durchführt, die Zuführung vorzugsweise tangential zum Linsenrohkörper von einer festen Speiseleitung aus. Sorgfalt ist auch bei der Wahl des Läppwerkzeugs für die Niedriggeschwindigkeitsbehandlung erforderlich, da mit einigen Materialien eine unerklärliche

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Orangenschalenoberflächenerscheinung auftritt, doch würde gefunden, daß dies mit hartem Pech oder "Polytron" nicht der Fall ist.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit sollte ausreichen, um eine überhitzung des Glasgegenstandes zu verhindern, die sonst zum Bruch des Gegenstandes führen könnte. Auch ist es bei der Durchführung der Hochgeschwindigkeitsbehandlung erforderlich, die Flüssigkeit mit einem Durchsatz zuzuführen, der auch das Erreichen von Temperaturen verhindert, bei denen organische Bestandteile, wie z. B. Zucker, falls in der Flüssigkeit vorhanden, zersetzt werden.

Die oben zitierte GB-PS 747 759 enthält eine Abhandlung des Bereichs von Materialien, die in der Behandlungsflüssigkeit zur Oberflächenbehandlung eines fortlaufenden Glasbandes verwendet werden können, und Beispiele geeigneter Zusammensetzungen der Mischungen erforderlicher Materialien, um Erfolg bei der Oberflächenbehandlung von Flachglas zu erzielen. Es wurde gefunden, daß die zur Wahl des Bifluorids, der Säure und des Unterdrückungsmittels gegebene allgemeine Anleitung auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist, das sich hauptsächlich in der Einführung des oben erwähnten Neutralisierungsschrittes im Gegensatz zum einfachen Spülen mit Wasser nach den erläuterten GB-PS unterscheidet.

Was die Wahl des Bifluorids betrifft, wird die Verwendung von Kaliumbifluorid (KFHF) bevorzugt. Andere Bifluoride, die eingesetzt wurden, umfassen Ammoniumbifluorid oder eine Mischung von Kalium- und Ammoniumbifluoriden.

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Die Konzentration des in der Behandlungsflüssigkeit verwendeten Bifluorids steht in Beziehung zu der erforderlichen Reaktionsgeschwindigkeit mit der Glasoberfläche, um einen guten Endzustand in einem Zeitabschnitt zu erhalten, der kürzer als der bei der bekannten Behandlung ist. Es ist daher wichtig, der Lehre nach der GB-PS 747 zu folgen, wonach die Behandlungsflüssigkeit eine ziemlich hohe Bifluoridkonzentration und eine ziemlich niedrige Löslichkeit für die Fluoride- oder Silicofluoride-Reaktionsprodukte haben sollte. Die verwendeten Bifluoridlösungen sollten daher praktisch gesättigte Lösungen sein.

Die Wahl der Säure zur Lieferung von Wasserstoffionen, deren Zweck es ist, ihrerseits die Erzeugung der gewünschten Fluoridionen zu sichern, die die Glasoberfläche angreifen, wird hauptsächlich durch die Notwendigkeit begrenzt, eine Säure zu wählen, in der die Löslichkeit des durch Reaktion mit der Glasoberfläche gebildeten Silicofluorids oder Fluorids nicht so hoch ist, um ein befriedigendes Ausscheiden des Silicofluoride oder Fluorids an der Glasoberfläche zu verhindern. Säuren, die als befriedigend befunden wurden, umfassen unter den organischen Säuren Essigsäure und unter den anorganischen Säuren Salzsäure und Phosphorsäure.

Bei einigen Gläsern wurde gefunden, daß ein charakteristisches, "Grauheit" genanntes, unvollständig poliertes Aussehen erhalten wird. Unter diesen Umständen wurde weiter als möglich ermittelt, ein befriedigendes Endaussehen durch den Zusatz eines Oxidationsmittels zu erhalten, das aus der Gruppe Salpetersäure, Chromsäure und Wasserstoffperoxid gewählt ist. Der Mechanismus, nach

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dem ein guter Endzustand durch Verwendung eines dieser Materialien zusätzlich zu den in der GB-PS 747 759 empfohlenen Bestandteilen erhalten wird, ist noch nicht aufgeklärt, doch ist es möglich,daß die Gegenwart des zusätzlichen Bestandteils zur Sicherung einer gleichmäßigen Angriffstiefe auf der behandelten Oberfläche beiträgt. So sind in solchen Fällen, wo das Glas zur Bildung eines Silicofluorids und/oder Fluoride reagiert und dies von dem Auftreten von "Grauheit" begleitet wird, einige Versuche erforderlich, um die optimale Menge von z. B. Salpetersäure zu bestimmen, damit ein befriedigender Endzustand erhalten wird. Es war nicht möglich,das Auftreten dieses Problems mit einem besonderen Bestandteil in den Gläsern zu korrelieren, in denen "Grauheit" auftritt, doch ist es in den in den unten beschriebenen Beispielen IV und V behandelten Gläsern sehr bemerkbar.

Es wurde auch gefunden, daß es, während das Verfahren auf alle Gläser anwendbar ist, die eine solche Zusammensetzung haben, daß sich in der Gegenwart eines Bifluorids ein unlösliches Silicofluorid oder Fluorid bildet, bestimmte Gläser gibt, wo auch bei Verwendung von Salpetersäure in der Mischung die Geschwindigkeit des Angriffs und der Bildung eines Maskierfilms derart ist, daß das Verfahren keinen realen Vorteil gegenüber bekannten Verfahren zeigt. Es ist durchführbar, obwohl nicht die empfohlene Praxis, ein stärkeres Oxidationsmittel, wie z. B. Chromsäure, zu verwenden. Die Behandlung läßt sich dann in einer vernünftigen Zeitdauer abschließen. Die Verwendung von Chromsäure sollte nur unter sehr sorgfältig gesteuerten und überwachten Bedingungen durchgeführt werden. Das unter der Bezeichnung "BSC 517642"

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erhältliche Glas fällt in diese Kategorie.

Die GB-PS 747 759 enthält auf Seite 5, Zeilen 56
bis 110 eine Liste geeigneter Löslichkeitsunterdrückungsmittel. Unterdrückungsmittel werden verwendet,
um die Löslichkeit der Fluorid- oder Silicofluoridsalze zu senken, die durch die Reaktion der Fluoridionen mit der behandelten Glasoberfläche gebildet sind, um
die Abscheidung bzw. Ausfällung dieser Reaktionsprodukte auf der Oberfläche zu sichern. Wo Kaliumbifluorid in der Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, kann ein Teil des verwendeten Wassers durch ein Lösungsmittel geringeren
Lösungsvermögens für die Kaliumsilicofluoride ersetzt
werden. Solche Lösungsmittel, die so als Unterdrückungsmittel wirken, umfassen Essigsäure, Ameisensäure und
Phosphorsäure. Es wurde gefunden, daß insbesondere
Phosphorsäure für diesen Zweck befriedigend ist. Wie in
der GB-PS 747 759 angegeben ist, ist ein sehr geeignetes festes ünterdrückungsmittel der gewöhnlich verfügbare
einheimische Zucker, d. h. Rohrzucker. Dieses Material
ist ohne weiteres erhältlich, und es wurde gefunden, daß seine Verwendung zweckmäßig ist. Die erforderliche Menge zur Steuerung der Silicofluoridlöslichkeit und zur Sicherung der Abscheidung aiif der Glasoberfläche kann durch
Versuch ermittelt werden,da sie mit den Verfahrensbedingungen und den verwendeten Materialien variiert. Beispielsweise ist, wenn man bei den Temperaturen arbeitet, die
während der Hochgeschwindigkeitsbehandlung von Augenlinsen erreicht werdea,· die erforderliche Menge größer als beim Polieren optischer Elemente bei verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten mit im übrigen der gleichen Flüssigkeit.

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Es wurde auch gefunden, daß es für die während des Poliervorgangs zugeführte Behandlungsflüssigkeit wesentlich ist, daß sie inerte Teilchen, z. B. aus Bariumsulfat, enthält, um einen direkten Kontakt zwischen dem Polierläppwerkzeug und der Glasoberfläche zu verhindern. Andere inerte Materialien, d. h. Materialien, die gegenüber den beim Verfahren verwendeten besonderen Materialien inert sind und hier eingesetzt werden können, umfassen Ceroxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid und Zinnoxid. Solche inerten Teilchen sollen auch der alkalischen Lösung zugesetzt werden, die zur Neutralisierung der Behandlungsflüssigkeit am Ende des Poliervorgangs verwendet wird. Alternativ kann eine Suspension von ausgefälltem Kalziumkarbonat, das nur gering in Wasser löslich ist, als Neutralisierungslösung verwendet werden, in welchem Fall zugesetzte inerte Teilchen nicht benötigt werden, da die ungelösten Kalziumkarbonatteilchen als die inerten Teilchen dienen können. Die gewählte Teilchengröße sollte die noraalerweise bei herkömmlichen Glasoberflächen-Polierverfahren verwendete Größe, d. h. ein Durchmesser in der Größenordnung von 10 ,um oder weniger sein. Wenn ein zu großer Durchmesser gewählt wird, ergibt sich eine Verschlechterung der Glasoberfläche aufgrund von Glättspuren (d. h. sehr feinen Eindrücken oder Kratzern).

Die Menge des in der B&handlungsflüssigkeit verwendeten inerten Materials wird durch die gewünschte Qualität des Oberflächenendzustandes beeinflußt. Man findet, daß so viel wie 30 Gew. % inertes Material je Volumen der Behandlungsflüssigkeit (z. B. würde man

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30 g 100 ml zusetzen) verwendet werden können, wenn man opthalmische Linsenrohkörper bei hohen Geschwindigkeiten behandelt, welche Menge auf etwa 10 Gew. %/Vol. verringert wird wenn man optische Präzisionsteile behandelt. Allgemein erweist es sich als unbefriedigend.mit weniger als 10 Gew. % inertem Material je Volumen der Behandlungsflüssigkeit zu arbeiten. Was die Neutralisierungsflüssigkeit betrifft, wird, solange wenigstens 2 Gew. % des inerten Materials je Volumen vorliegen, ein Kontakt zwischen der Glasoberfläche und dem Läppwerkzeug vermieden.

Eine Auswahl alkalischer Lösungen könnte verwendet werden, um die Behandlungsflüssigkeit am Ende des Polierverfahrens zu neutralisieren, doch ist Sorgfalt bei der Auswahl des Alkalis erforderlich, so daß die Art des Alkalis und seine Konzentration derart sind, daß das Glas und das Läppwerkzeug nicht geschädigt werden. Beispielsweise würden starke kaustische Sodalösungen ein Pechläppwerkzeug und viele Arten von Glas angreifen. Es ist wichtig, daß ein unverzüglicher Wechsel erfolgt, so daß die Zuführung der Behandlungsflüssigkeit, die zum Polieren des Glasgegenstandes verwendet wird, unterbrochen und sofort durch alkalische Lösung ersetzt wird, so daß eine kontinuierliche Zuführung von Flüssigkeit erfolgt. Es ist nicht möglich, einen allmählichen Wechsel vorzunehmen. Es wurden Natriumkarbonatlösungen mit Konzentrationen einer Höhe wie 150 g/l verwendet, doch man kann auch mit einer so niedrigen Konzentration wie 10 g/l arbeiten. Versuche, den Neutralisierungsschritt in irgendeinem der Ausführungsbeispiele auszulassen, führten zu einer unbefriedigenden Glasoberfläche, und bei der Hochgeschwindigkeitsbehandlung, wie sie in den weiter unten beschriebenen Beispielen VI und VII erläutert wird, läßt sich ein

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grober Angriff beobachten, wenn dieser Schritt ausgelassen wird.

Ein Indikator, der seine Farbe mit Änderung des pH-Wertes ändert, kann in der Behandlungsflüssigkeit und/oder der Neutralisierungslösung enthalten sein, so daß die Vollendung des Neutralisierungsschritts durch einen Wechsel in derjFarbe angezeigt wird. Ein geeigneter Indikator ist Methylrot.

Besondere Verfahrensbeispiele gemäß der Erfindung, die die Endbehandlung von Oberflächen von Gegenständen aus verschiedenen Glasarten erläutern, werden nun im einzelnen beschrieben.

Beispiel I

Eine Konkav-Konvexlinse aus dichtem Flintglas mit 86 mm Durchmesser wurde vor dem Polieren zu einem glatten geschliffenen Zustand gebildet. Das Polieren einer solchen Linse zu einem Endglättungszustand aus diesem Stadium unter Verwendung einer Ceroxid/Wasser-Aufschwemmung würde wenigstens 60 min je Oberfläche in Anspruch nehmen. Die Linse wurde nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung eines aus Pech mit 1,6 mm "Twyman"-Eindruckhärte und einer Füllung mit 10 Gew. %/Gew. Holzmehl und 30 Gew. %/Gew.Bariumsulfat hergestellten Läppwerkzeugs poliert. Die dem Polierläppwerkzeug zugeführte Flüssigkeit wurde folgendermaßen zusammengesetzt:

H₂O 400 ml

HCl (37 % konz.)120 ml KFHF 27Og

Zucker 45Og

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10Og Bariumsulfat mit einer Teilchengröße von unter 10 ,um wurden jedem Liter der Behandlungsflüssigkeit zugesetzt, um 10 Gew. %/Vol. der Flüssigkeit zu bilden. In 9 min wurde eine Oberfläche der Linse unter Verwendung dieses Läppwerkzeugs und dieser Flüssigkeit zu einer annehmbaren optischen Qualität behandelt. Unter der Annahme, daß der Endzustand für das Auge befriedigend ist, basiert die Endmessung des Endzustandes auf der Zahl der Interferenzstreifen, die zwischen der endbehandelten Linse und genauen Teststücken gebildet werden, wenn sie in monochromatischem (Natrium D-Linie) Licht betrachtet werden, und sobald das Endprodukt innerhalb von 12 Streifen ist, d. h. daß 12 oder weniger Streifen gebildet sind, ist es in der Praxis annehmbar. Die Linse in diesem Fall lag innerhalb von 7 Streifen. Das Polieren wurde unterbrochen, indem man die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit zum Läppwerkzeug unterbrach und unverzüglich eine Minute Wasser zuführte, das wasserfreies Natriumkarbonat in einer Konzentration von 100 g/l und Ceroxid mit einer Teilchengröße von weniger als 10 ,um in einer Konzentration von 100 g/l enthielt. Dies neutralisierte die restliche während des Polierens zugeführte Behandlungsflüssigkeit und sicherte eine fleckenfreie Oberfläche an der Linse.

Die vorliegende Glaszusammensetzung war in Gew. %:

SiO₂ 44,96

Na₂O 2,52

K₂O 6,29

PbO 45,86

As₂O₃ 0,20

Sb₂O₃ 0,20,

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und Gewichtsmessungen zeigten, das Glas von der Linse während des Polierens mit etwa 1 ,um je min entfernt wurde.

Dieses Beispiel wurde wiederholt, um die Wirkung einer Verringerung der Natriumkarbonat- und Ceroxid-Menge, die in der zugeführten Neutralisierungsflüssigkeit zur Unterbrechung der Polierwirkung vorlag, zu untersuchen. Das Beispiel wurde genauso wie vorher mit der Ausnahme durchgeführt, daß die Behandlungsflüssigkeit durch Wasser einsetzt wurde, das wasserfreies Natriumkarbonat in einer Konzentration von 10 g/l und Ceroxid in einer Konzentration von 20 g/l enthielt. Es wurde kein nachteiliger Effekt beobachtet.

Beispiel II

Eine plankonkave Linse aus extra-dichtem Flintglas mit 70 mm Durchmesser wurde zu einem glattgeschliffenen, zum Polieren geeigneten Zustand behandelt.Sie wurde dann unter Verwendung der gleichen Flüssigkeiten wie im Beispiel I mit der Ausnahme poliert, daß die zugesetzte Bariumsulfatmenge 20 % war. Das Polierläppwerkzeug war ein feingerilltes Polyurethan der Sorte "Polytron". Das Polieren bis zu einer annehmbaren Qualität erforderte 5 min je Oberfläche im Vergleich mit wenigstens 40 min je Oberfläche, wenn das Polieren in einer herkömmlichen Weise unter Verwendung des gleichen Polierläppwerkzeugs und einer Ceroxidaufschwemmung als Schleifmittel durchgeführt wird. Der abschließende Neutralisierungsschritt wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel I, jedoch unter Verwendung einer Natrium-

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karbonatkonzentration von 20 g/l bei Anwesenheit von 100 g/l Ceroxid durchgeführt.

Die verwendete Glaszusammensetzung war in Gew. % folgende:

SiO₂ 37,19

Na₂O 1,71

K₂O 4,62

CaO 0,1

PbO 51,96

Al₂O₃ 0,2

TiO₂ 3,71

As₂O₃ 0,40

Beispiel III

Eine plankonkave Linse aus doppelten extra-dichtem Flintglas mit 70 mm Durchmesser wurde zu einem glatt geschliffenen, für ein Endpolieren geeigneten Zustand behandelt. Dieses abschließende Endbehandeln oder Polieren wurde unter Verwendung eines Hartpech-Läppwerkzeugs (1,4 mm "Twyman-Eindruckhärte) bei Verwendung einer Flüssigkeit der folgenden Zusammensetzung durchgeführt:

200 ml H₂O

200 g KFHF

100 g Zucker

160 ml Eisessig

100 ml H,PO. (85 % konz.)

j 4

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Die Flüssigkeit enthielt zusätzlich 20 Gew. %/Vol. Bariumsulfat. Die Zeit zum Erreichen eines annehmbaren optischen Endzustandes war 10 min je Oberfläche, worauf ein einminütiges Waschen mit einer Neutralisierungslösung folgte, die 100 g/l Natriumkarbonat und 100 g/l Ceroxid wie im Beispiel I enthielt. Eine herkömmliche Poliertechnik würde wenigstens 3 h je Oberfläche erfordern.

Die Zusammensetzung des endbehandelten Glases war in Gew. %:

SiO₂ 30,70

K₂O 3,56

PbO 65,54

Sb₂O₃ 0,2

Beispiel IV

Eine flache Scheibe von 75 mm Durchmesser aus einem Mittelbarium-Kronglas die in einen glatten geschliffenen Zustand gebracht war, wurde unter Verwendung eines Läppwerkzeugs poliertyDie verwendete Behandlungsflüssigkeit war die gleiche wie die im Beispiel III verwendete mit der Ausnahme, daß aufgrund des Auftretens der "Grauheit" der Zusatz von konzentrierter Salpetersäure zur Flüssigkeit für nötig gefunden wurde. Die Salpetersäuremenge war derart, daß 91,5 Vol. % der verwendeten Flüssigkeit wie im Beispiel III war und den Rest Salpetersäure bildete. Bariumsulfat wurde in einer Menge von 20 Gew. %/Vol. der Mischung zugesetzt. Die Neutra--

+)/das aus dem gleichen Polyurethanmaterial wie im Beispiel II bestand.

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lisierungsbehandlung wurde 1 min unter Verwendung der gleichen Natriumkarbonat-Ceroxid-Mischung wie im vorigen Beispiel durchgeführt. Die erforderliche Zeit zum Erzielen eines befriedigenden Endzustands optischer Qualität war 15 min je Fläche im Vergleich mit wenigstens 40 min beim herkömmlichen Endbehandeln. Das behandelte Glas hatte die folgende Zusammensetzung in Gew. %:

46,17

10,01

3,26

4,10

23,48

1,5

9,99

0,46

0,55

0,5

	SiO₂
	^B2°3 Na₂O
	K₂O BaO
	PbO
	ZnO
	Al₂O₃ AS₂O₃ Sb₂O₃
Beispiel V

Eine plankonvexe Linse aus dichtem Barium-Kronglas mit 80 mm Durchmesser wurde zu einem zum Endpolieren geeigneten glatten geschliffenen Zustand behandelt. Dieses Polieren wurde unter Verwendung eines Hartpechläppwerkzeugs (Pech von 2,0 mm "Twyman"-Eindruckhärte, 30 Gew. %/Gew. Bariumsulfatfüllung) durchgeführt. Es wurde als notwendig gefunden, der Behandlungsflüssigkeit, die die gleiche Zusammensetzung wie die im Beispiel I verwendete hatte, Salpetersäure zuzusetzen. Die Salpetersäuremenge war derart, daß die der Oberfläche zugeführte Flüssigkeit 88 % der Flüssigkeit nach Beispiel I und Rest Salpetersäure enthielt. Dann wurden

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30 % Gew. % /Vol. Bariumsulfat zugesetzt. Jede Oberfläche wurde bis zu einem annehmbaren optischen Endzustand in 15 min je Oberfläche im Vergleich mit 120 min je Oberfläche beim herkömmlichen Verfahren endbehandelt. Der Neutralisierungsschritt wurde in der gleichen Weise wie in den Beispielen III und IV durchgeführt. Die verwendete Glaszusammensetzung war in Gew. %:

	SiO₂	29,54
	B₂O₃	18,07
	CaO	2,57
	BaO	41,44
	Al₂O₃	3,18
	ZrO₂	5,0
	As₂O₃	0,2
Beispiel VI

Ein Augenlinsenrohkörper aus weißem Glas mit 65 mm Durchmesser und einer Stärke (+6-6) wurde auf einer opthalmischen Hochgeschwindigkeitspoliermaschine unter Verwendung eines Schaumpolyurethan-Läppwerkzeugs und 2 at einwirkendem Druck bei 2800 ü/min poliert. Die verwendete Behandlungsflussigkeit war die gleiche wie die im Beispiel I verwendete mit einem Zusatz von 30 Gew. %/Vol. Bariumsulfat und einem weiteren Zusatz von Zucker in einer Menge von 150 g/l. Der zusätzliche Zucker diente zur Verhinderung der Auflösung der Silico-

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fluoride oder Fluoride in der Mischung, während die Temperatur aufgrund der Hochgeschwindigkeitsarbeitsweise anstieg. Die Flüssigkeit wurde mit einem Strömungsdurchsatz von 70 ml/min verwendet, und bei diesem Strömungsdurchsatz wurde jede Oberfläche zu einem normalen opthalmischen Standard in 20 s endbehandelt. Jede Oberfläche wurde dann 5 s mit der gleichen Neutralisierungslösung, die Natriumkarbonat und Ceroxid enthielt, wie in den Beispielen III, IV und V behandelt, die mit 500 ml/min zugeführt wurde-. Die Gesamtendbehandlungsdauer von 25 s lag erheblich kürzer als eine herkömmliche Polierdauer von 120 s. Das verwendete Glas hatte die folgende Zusammensetzung in Gew. %:

SiO₂ 61,60

B₂O₃ 3,88

K₂O 13,14

CaO 6,69

ZnO 3,30

Al₂O₃ 6,55

ZrO₂ 3,80

TiO₂ 0,50

As₂O₃ 0,40

Beispiel VII

Ein dem im Beispiel VI behandelten ähnlicher Brillenlinsenrohkörper wurde bei 2800 U/min auf der gleichen Maschine poliert. Das Glas hatte eine photochromatische Zusammensetzung, und der Druck war 1,5 at. Die verwendete Behandlungsflüssigkeit hatte die gleiche Zusammensetzung wie im Beispiel VI, wurde jedoch mit 120 ml/min

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zugeführt. Die Neutralisierungsbehandlung verwendete die gleiche Lösung und wurde während der gleichen Zeitdauer und in der gleichen Weise wie im Beispiel Vl durchgeführt. Jede Oberfläche wurde in 20 s im Vergleich mit einer herkömmlichen Behandlungsdauer von 12Os fertigbehandelt.

Die Grundglaszusammensetzung außer den photochrom atischen Zusätzen war in Gew. %:

SiO₂ 17,1

B₂O₃ 14,0

K₂O 10,9

CaO 3,3

BaO δ,8

Al₂O₃ 28,0

ZrO₂ 0,9

P₂O₅ 14,8

Li₂O 1,4

Beispiel VIII

Eine flache Scheibe aus hartem* Kronglas mit 110 mm Durchmesser wurde in einen glatt geschliffenen Zustand gebracht. Sie wurde dann auf einem Mittelhartpech-Läppwerkzeug (3 mm]['Twyman"-Eindruckhärte) poliert, dem eine Behandlungsflüssigkeit der gleichen Zusammensetzung wie der im Beispiel III mit der Ausnahme, daß Bariumsulfat in einem Ausmaß von 30 Gew. %/Vol. zugesetzt war, zugeführt wurde. Am Ende des Polierens wurde die Flüssigkeit am Läppwerkzeug unverzüglich durch eine Neu-

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tralisierungsflüssigkeit 1 min lang ersetzt, die 100 g Natriumkarbonat und 100 g Ceroxid je 1 Wasser enthielt. Jede Oberfläche wurde in 10 min zu einem annehmbaren optischen Endzustand und Flachheitsgasad im Vergleich mit 4 h durch herkömmliches Behandeln endbehandelt.

Die Glaszusammensetzung war in Gew. %:

SiO₂ 69,7

^B2°3 °'⁶

Al₂O₃ 0,76

Na₂O 10,9

K₂O 5,1

CaO 9,5

MgO 1 ,0

BaO 2,0

TiO₀ 0,02

Beispiel IX

Eine Anzahl von 8 Scheiben mit jeweils 50 mm Durchmesser aus dem gleichen harten Kronglas wie im Beispiel VIII wurde auf einer Metallplatte montiert, und die Oberflächen wurden in einen glatt geschliffenen Zustand gebracht. Diese Gruppe von Scheiben wurde auf einem Pechläppwerkzeug poliert, dem die gleiche Behandlungsflüssigkeit wie im Beispiel III mit der Ausnahme zugeführt wurde, daß Bariumsulfat in einem Ausmaß von 20 Gew. %/Vol. zugesetzt war. Am Ende des Polierens wurde die Behandlungsflüssigkeit unverzüglich durch eine Neutralisierungs-

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flüssigkeit während einer Minute ersetzt, die 100 g Natriumkarbonat und 100 g Ceroxid je 1 Wasser enthielt.

Die Oberflächen einer Seite der Anzahl von acht Scheiben wurden zu einem optischen Endzustand und zu einem befriedigenden Flachheitsgrad in 15 min im Vergleich mit 4 h nach herkömmlichem Behandeln poliert.

Beispiel X

Eine flache Scheibe mit 86 mm Durchmesser aus einem :TBlei enthaltenden Röntgenschutzglas wurde direkt aus dem Schneidzustand, d. h. ohne Glattschleifen poliert. Sie wurde auf einem "POLYTRON"-Läppwerkzeug poliert, dem eine Behandlungsflüssigkeit der Zusammensetzung des Beispiels I zugeführt wurde. Nach dem Polieren wurde die Flüssigkeit am Läppwerkzeug unverzüglich durch eine Neutralisierungsflüssigkeit ersetzt, die 100 g Natriumkarbonat und 100 g Ceroxid je 1 1 Wasser enthielt.

Die Scheibe wurde bis zu einem annehmbaren optischen Endzustand und einer angemessenen flachen Form in 20 min poliert.

Gewichtsmessungen zeigten, daß die Tiefe der Glasabtragung angenähert 100 ,um war.

Die Glaszusammensetzung war in Gew. %:

SiO₂ 25,9

CaO 1,0

BaO 15,9

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Al₂O₃ 3,6

PbO 53,2

As₂O₃ 0,2

Sb₂O₃ 0,2

In allen vorstehenden Beispielen folgte auf den Neutralisierungsschritt ein Endwaschen des Gegenstandes zur Entfernung der neutralisierten Flüssigkeit und irgendwelcher verbleibenden alkalischen Lösung, wonach festgestellt wurde, daß der Gegenstand eine fleckenfreie Oberfläche aufwies.

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Claims

Patentansprüche

\j. Verfahren zur Endbehandlung einer Oberfläche eines Glasgegenstandes auf eine enge Toleranz und einen im wesentlichen fleckenfreien Zustand, gemäß dem man ein Polierläppwerkzeug auf die Oberfläche unter Relativbewegung einwirken läßt, während man der Oberfläche kontinuierlich eine Wasser, inerte, eine Schleifwirkung ausübende, direkten Kontakt zwischen dem Polierläppwerkzeug und der Glasoberfläche verhindernde Teilchen, ein ein wenigstens teilweise unlösliches Silicofluorid oder Fluorid durch Reaktion mit der Glasoberfläche bildendes Bifluorid, eine Wasserstoffionen in Lösung im Wasser liefernde Säure und ein Löslichkeitsunterdrückungsmittel enthaltende Behandlungsflüssigkeit zuführt, das die Behandlungsflüssigkeit in einem solchen Zustand hält, daß das Silicofluorid oder Fluorid ausfällt und fortfährt, an der Glasoberfläche auszufallen, wodurch das Läppwerkzeug und die inerten Teilchen das Silicofluorid oder Fluorid von hohen Teilen der Oberfläche entfernen und so eine weitere Reaktion und Glasentfernung in diesen Bereichen ermöglichen, und man die Relativbewegung des Polierläppwerkzeugs und die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit fortsetzt, bis eine gewünschte glatte Endform der Glasoberfläche erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Relativbewegung des Polierläppwerkzeugs fortsetzt, während man die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit unterbricht und sie unverzüglich durch eine Zufuhr einer

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alkalischen Lösung ersetzt, die jede an der Glasoberfläche oder am Läppwerkzevg zurückbleibende Behandlungsflüssigkeit neutralisiert und inerte Teilchen enthält, die weiterhin einen direkten Kontakt zwischen dem Polierläppwerkzeug und ..der Glasoberfläche verhindern, und schließlich die Oberfläche zur Entfernung der alkalischen Lösung und sämtlicher zurückgebliebener neutralisierter Behandlungsflüssigkeit, wäscht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Endbehandlung einer Oberfläche einer optischen Linse, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlungsflüssigkeit und nachfolgend die alkalische Lösung durch die Mitte des Polierläppwerkzeugs zuführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Endbehandlung einer Oberfläche einer Augenlinse unter Verwendung eines mit 1000 U/min oder mehr rotierenden Polierläppwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlungs flüssigkeit und nachfolgend die alkalische Lösung von einer festen Speiseleitung tangential zum Linsenrohkörper zuführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als die inerten Teilchen in der Behandlungsflüssigkeit und in der Neutralisierungslösung ein Material der Gruppe Bariumsulfat, Ceroxid, Zirkoniumoxid, Chromoxid und Zinnoxid verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als die inerten Teilchen in der Neutralisierungslösung ausgefälltes Kalziumkarbonat verwendet.

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6. Verfahren nach einem.der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierungsflüssigkeit wenigstens 2 Gew. %/Vol. inertes Material enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Neutralisierungslösung eine Natriumkarbonatlösung mit einer Konzentration von 10 bis 150 g/l verwendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Indikator, der seine Farbe mit Änderungen im pH-Wert ändert, in der Behandlungsflüssigkeit und/oder in der Neutralisierungslösung enthalten ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator Miethylrot ist.

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