DE3602723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Befestigung eines optischen Teils in einem Halterahmen mittels eines Klebers.

Optische Teile, wie Linsen, Prismen und dergleichen, werden oft mittels eines Klebers in einem Halterahmen befestigt. Als Kleber wurden bisher meistens solche vorgeschlagen, die bei Ultraviolettbestrahlung innerhalb kurzer Zeit aushärten, wie sie etwa in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-228.615 beschrieben sind. In diesem Fall wird der über Ultraviolettstrahlung aushärtende Kleber, der eine halbflüssige bzw. eine plastisch leicht verformbare Konstitution besitzt, in Stücke von bestimmten Größen geformt. Sodann werden mehrere dieser Klebestücke 2 auf der inneren Oberfläche eines Halterahmens 1 angeordnet, und es wird ein optisches Teil 3 (z. B. eine Linse) in den Rahmen eingefaßt. Nach der Positionierung wird der Kleber durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht gehärtet, wodurch das optische Teil 3 mit dem Halterahmen 1 verbunden wird.

Die Verwendung eines solchen Klebers, der bei Ultraviolett-Einstrahlung aushärtet, erleichtert nicht nur die Positionierung des optischen Teils, sondern kann auch den Befestigungsvorgang des optischen Teils in den exakt gehaltenen Zustand in kurzer Zeit gewährleisten.

Der bei Ultraviolettlicht aushärtende Kleber hat indessen den Nachteil, daß seine Feuchtigkeitsresistenz gering ist. So wird beispielsweise der Test auf Feuchtigkeitsresistenz als ein Glied in einer Kette für die Garantie der Produktqualität durchgeführt. Bei einem solchen Test absorbiert der mittels Ultraviolettstrahlung härtende Kleber, der den optischen Teil mit dem Halterahmen verbinden soll, eine große Wassermenge, was zum Aufquellen, zur Auflösung und zur Schnittstellen-Ablösung führt, was wiederum eine Abnahme der Haltekraft zur Folge hat. Außerdem fließt oder fliegt der zersetzte Kleber in alle Richtungen, wodurch er an der äußeren Oberfläche des optischen Teils (vergl. A in Fig. 4) haften kann und die optischen Eigenschaften wesentlich verschlechtert. Obwohl der Feuchtigkeitstest bisher 240 Stunden lang bei 49°C und 85% RH durchgeführt wurde, werden allmählich schwierigere Bedingungen von hoher Temperatur und Feuchtigkeit eingeführt, welche einen großen Einfluß auf die optischen Eigenschaften haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Befestigung eines optischen Teils mittels eines Klebers in einem Halterahmen zu schaffen, wobei dieser Kleber unter UV-Licht aushärtet und trotzdem eine hohe Feuchtigkeitsresistenz aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund der Tatsache, daß der verwendete Füller eine Schnittstellen-Funktion bezüglich der Reduzierung der Wasserabsorption durch den Kleber und bezüglich der Zunahme der Wasserabgabe des Klebers hat, kann die gesamte Wassermenge, die sich in dem Kleber befindet, reduziert werden. Auch das in dem Kleber absorbierte Wasser wird aufgrund der Schnittstellen- Funktion sehr schnell nach außen gegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Querschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Haltevorrichtung;

Fig. 2 einen Teil-Querschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Haltevorrichtung;

Fig. 3 einen Teil-Querschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Haltevorrichtung;

Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch eine herkömmliche Haltevorrichtung.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist eine Linse 12 als optischer Teil in das Innere einer Linsenfassung 11, die als Halterahmen wirkt, eingegeben. Ferner ist ein Kleber 13, der bei Ultraviolettlicht aushärtet, in einen Raum zwischen der Linsenfassung 11 und der Linse 12 eingegeben, um beide miteinander zu verbinden. Der durch Ultraviolettlicht aushärtende Kleber 13 ist ein Kunststoff, beispielsweise ungesättigtes Polyester, Akrylat, Urethanakrylat, Epoxyakrylat, Polyäther-Akrylat vom Typ des Seitenketten-Akrylyls, Polythiolderivat, Polythiol- Spiroazetat, epoxydmodifizierter Kunstharz oder dergleichen.

Der durch Ultraviolettlicht aushärtende Kleber 13 weist einen anorganischen Füller 14 auf. Als anorganischer Füller 14 dienen dabei Pulver oder Fasern aus Quarz, Glas, Asbest, Talk, Kalziumkarbonat, Glimmer, Tonerde, Zinkoxid, Aluminium-Hydroxid, Bornitrid oder dergleichen.

Der anorganische Füller wird zu dem bei Ultraviolettlicht aushärtenden Kleber in einer Menge von 0,5-20 Gewichtsprozent hinzugegeben (vorzugsweise nicht mehr als 1 Gewichtsprozent). Falls er in Form von Pulver hinzugegeben wird, hat der Füller eine Teilchengröße von nicht mehr als 80 µm (vorzugsweise nicht mehr als 20 µm), während dann, wenn er in Form von Fasern hinzugefügt wird, eine Länge von nicht mehr als 80 µm aufweist (vorzugsweise nicht mehr als 20 µm).

Sofern der Füller eine relativ große spezifische Masse hat, wie beispielsweise Zinkoxid, ist eine Zugabe von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent erwünscht, um eine gleichmäßige Dispension zu gewährleisten.

Enthält der bei Ultraviolettlicht aushärtende Kleber 13 einen Weichmacher, so erhält der Kleber eine Flexibilität, die für die Lagebefestigung der Linse12 geeignet ist und dazu dient, Spannungen zu verringern, um die Eigenschaften der Haltevorrichtung zu verbessern.

Das Hinzufügen von 0,5-20 Gewichtsprozent (vorzugsweise 1 Gewichtsprozent) eines Peroxids dient ferner dazu, daß der Kleber dort aushärtet, wo er kaum einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt ist, d. h. der durch Ultraviolettlicht aushärtende Kleber wird durch die Zugabe von Peroxid in einen anaeroben Kleber verwandelt. Wenn ein solcher anaerober Kleber dem Ultraviolettlicht ausgesetzt wird, härtet der bestrahlte Bereich aus und schließt Luft ab; folglich bewirkt das Peroxid die Polymerisation des verbleibenden, nicht ausgehärteten Bereichs.

In der Praxis ist es vorteilhaft, den Füller 14 vorab in dem bei Ultraviolettlicht aushärtenden Kleber 13 zu verteilen; das Hinzufügen des Füllers ist jedoch auch zur Zeit der Anwendung möglich. In einem solchen Fall neigt der Füller mit großer spezifischer Masse dazu, sich niederzuschlagen, so daß eine Behandlung erforderlich ist, um die Dispersionsfähigkeit zu vergrößern. Außerdem kann die Bindungseigenschaft des Klebers beim Aushärten vergrößert werden, wenn der Füller einer Verknüpfungsbehandlung unterworfen wird.

Wird die Haltevorrichtung des optischen Teils der oben beschriebenen Vorrichtung einer bestimmten hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, so schwillt der unter Ultraviolettlicht aushärtende Kleber 13 durch stetige Wasserabsorption an. Da sich jedoch der Füller 14 in dem Kleber 13 befindet, wird die Gesamt-Wasserabsorption um den Betrag der Füllermenge verringert. Außerdem wird durch den Füller 14 die Wasserabgabe vom Kleber 13 sehr schnell durchgeführt, was durch die Schnittstellenfunktion des Füllers 14 bedingt ist.

Falls ein derartiger Füller 14 nicht vorhanden ist, verbleibt für lange Zeit Wasser in dem Kleber 13, was eine Hydrolyse der molekularen Kette des Klebers 13 oder dergleichen bewirkt, wodurch Komponenten mit geringem Molekulargewicht entstehen. Die zersetzten Komponenten absorbieren außerdem Wasser, wodurch ein Ausfluß- oder Flugphänomen entsteht, wie es oben beschrieben wurde. Ein solches Phänomen ist insbesondere bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit auffallend.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die gemessenen Ergebnisse bezüglich der Änderungen der Härte, wenn ein bei Ultraviolettlicht aushärtender Kleber mit Hilfe eines Weichmachers weich gemacht und mit verschiedenen organischen Füllern gemischt wird, wobei eine Tablette mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 5 mm geformt wird, die dann ausgehärtet und für 168 Stunden 70°C und 80% RH ausgesetzt wurde.

Tabelle 1

Wie man aus der Tabelle 1 erkennt, reduziert die Zugabe von Glaspulver, Kalziumkarbonat, Zinkoxid oder Talk als anorganischer Füller kaum die Härte (Schwellerscheinung) und bewirkt einen großen Effekt mit geringen Mengen.

Die Fig. 2 zeigt einen Fall, in dem 1 Gewichtsprozent Glaspulver als anorganischer Füller zu dem bei Ultraviolettstrahlung aushärtenden Kleber 13 gegeben wird, um die Linse 12 mit der Linsenfassung 11 zu verbinden. Nachdem die sich ergebende Mischung ausgehärtet und bei 70°C und 80% RH für eine bestimmte Zeit belassen wurde, wurde die Bindungskraft und die Lichtdurchlässigkeit über den Zeitablauf gemessen, wobei die in der nachfolgenden Tabelle 2 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

Tabelle 2

Man erkennt aus der Tabelle 2, daß der Kleber, der den Füller aufweist, eine größere Feuchtigkeitsresistenz, eine bessere Bindekraft und eine bessere Lichtdurchlässigkeit besitzt als ein Kleber ohne Füller.

Dieselbe Funktion und derselbe Effekt können sogar dann erreicht werden, wenn ein Kunststoff wie Teflon, Epoxydharz, Phenolharz, Polyimide oder dergleichen als Füller für den Kleber verwendet wird, und zwar in Form von Pulver oder Fasern, wie bei den obigen Beispielen beschrieben.

Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, den Kleber durch einen Weichmacher weicher zu machen. Wenn Teflonpulver als Füller verwendet wird, wird es zweckmäßigerweise einer Oberflächenbehandlung mit Tetra-H (Handelsname, hergestellt von Junkosha K. K.) unterworfen, um die Dispersionsfähigkeit im Kleber zu verbessern.

Desgleichen werden sogar eine ähnliche Funktion und ein ähnlicher Effekt erzielt, wenn ein Metall, z. B. Aluminium, Kobalt, Nickel, Ferrit, Silber etc. in Form von Pulver oder Fasern als Füller verwendet wird. In diesem Fall wird das Metall im allgemeinen mit einem Anteil von 0,5-20 Gewichtsprozenten (vorzugsweise 1 Gewichtsprozent) hinzugefügt. Obwohl Metalle, die eine relativ geringe spezifische Masse haben, beispielsweise Aluminium oder dergleichen, mit einem Anteil bis zu 20 Gewichtsprozenten hinzugefügt werden können, sollte ein Metall mit großer spezifischer Masse nicht mit mehr als 5 Gewichtsprozenten hinzugegeben werden, um eine gleichmäßige Dispension zu erzielen.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Linse 12 fest mit der Linsenfassung 11 verbunden ist und eine konkave Dreiecknut 15 an den beiden Eckbereichen bildet. In diese konkave Nut 15 wird ein Kleber 13, der bei Ultraviolettlicht aushärtet und einen Füller 14 enthält, eingefüllt. In diesem Fall kann die Zugabe des Füllers 14 dieselbe Funktion und denselben Effekt bewirken, wie oben bereits beschrieben.

Wie oben bereits erwähnt, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Halterung des optischen Teils die jeweilige Menge an anorganischen, metallischen oder Kunststoff-Füller zu dem Kleber hinzugefügt, der bei Ultraviolettlicht aushärtet oder zu dem anaeroben Kleber, der bei Ultraviolettlicht aushärtet, um den optischen Teil mit dem Halterahmen zu verbinden, so daß der Feuchtigkeitswiderstand eines solchen Klebers verbessert wird. Insbesondere kann eine ausreichende Haltekraft aufrechterhalten werden, und zwar selbst unter erschwerten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Außerdem kann die Verschlechterung der optischen Eigenschaften in dem optischen Teil wegen des Ausfließens oder Fliegens des zersetzten Klebers verhindert werden, weil das Schwellen und die Zersetzung des Klebers durch die Zugabe des Füllers verhindert werden. Der erfindungsgemäße Kleber, der einen Füller enthält und bei Ultraviolettlicht aushärtet bzw. der anaerobe Kleber, der bei Ultraviolettlicht aushärtet, schrumpft nur wenig und kann die optische Spannung auf ein Minimum herunterdrücken.

Claims (6)

1. Verfahren für die Befestigung eines optischen Teils in einem Halterahmen mittels eines Klebers (13), der bei Ultraviolettstrahlung aushärtet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kleber 0,5 bis 20 Gewichtsprozent eines anorganischen oder eines Kunststoff-Füllers (14) enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber aus derjenigen Gruppe ausgewählt ist, die ungesättigtes Polyester-Kunstharz, Polyester-Akrylat, Urethan-Akrylat, Epoxy-Akrylat, akrylisches Seitenkettenakrylat, Polythiol-Derivat, Polythiol- Spiroacetat und epoxymodifizierten Kunststoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber 0,5-20 Gewichtsprozent eines Peroxids enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füller (14) ein Pulver oder eine Faser ist, die aus Quarz, Glas, Asbest, Talk, Kalziumkarbonat, Glimmer, Tonerde, Zinkoxid, Aluminiumhydroxid, Bornitrid, Aluminium, Eisen, Kobalt, Nickel, Ferrit oder Silber bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Pulvers (14) oder der Fasern nicht größer als 80 µm ist, vorzugsweise nicht größer als 20 µm.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der synthetische Füller (14) ein Pulver oder eine Faser ist, die aus Teflon, Epoxyharz, Phenolharz oder Polyimid bestehen.