EP1070999A1 - Method for shaping the surface of clockwork pieces - Google Patents
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- EP1070999A1 EP1070999A1 EP00810650A EP00810650A EP1070999A1 EP 1070999 A1 EP1070999 A1 EP 1070999A1 EP 00810650 A EP00810650 A EP 00810650A EP 00810650 A EP00810650 A EP 00810650A EP 1070999 A1 EP1070999 A1 EP 1070999A1
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- G04D3/0069—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for working with non-mechanical means, e.g. chemical, electrochemical, metallising, vapourising; with electron beams, laser beams
Definitions
- the present invention relates to a method for Surface design of clockwork parts according to the generic term of claim 1.
- the photographic processes generally require one Covering the surface to be processed with a mask, usually a varnish or a film-forming in general Material. Through local exposure and development individual areas exposed, which are an etching process or otherwise subject to processing.
- a another object of the present invention is to specify a method that the surface design of Clockwork parts allowed using imaging techniques.
- a another object of the present invention is a Process for the surface design of clockwork parts to indicate that works without the removal of material.
- etching which is a removal of the Material causes.
- material-building processes such as deposits from the gas phase (CVD and PVD processes) or that Deposition by means of galvanic processes (electroforming).
- the holes in watch parts often Diameters from 0.40 mm to 4 mm with a length of less than 1 mm to a few millimeters and / or through Aspect ratios (aspect ratios) from 1: 2 to 1: 4 mark (e.g. concrete diameter 0.4 mm for a Hole length of 0.9 mm).
- An aspect ratio less than 1 denotes a hole with a diameter that is smaller is than the length of the hole.
- the holes still be threaded.
- the invention is further intended to be an exemplary embodiment are explained.
- the lacquer layer according to the invention is shown in the figures Better visibility displayed disproportionately thick.
- the cleaning process can be designed according to the following 3 variants:
- the above steps from applying the lacquer to exposing are in a clean room of class 10000, preferably 1000 or better, done.
- Cleanrooms are currently classified as follows: Clean room class Maximum permitted dust level VDI 2083 US Fed. Hr 209b Particles per m 3 of air > 0.5 ⁇ m > 5 ⁇ m 3rd 100 4 x 10 3 --- 4th 1000 4 x 10 4 3 x 10 2 5 10,000 4 x 10 5 3 x 10 3 6 100000 4 x 10 6 3 x 10 4
- the surface design is then transferred to the exposed parts of the clockwork part.
- a Etching or engraving can be carried out using known stains on the Made of iron chloride or copper chloride become.
- the exact composition is the Material of the movement part adapted, the Compatibility with the masking lacquer must be observed.
- the PEPR 2400 lacquer cannot provide basic solutions be used as this is replaced by basic solutions becomes.
- the paint replaced by a conventional method, e.g. B. by means of a Sodium hydroxide solution as suggested by the manufacturer.
- FIG. 1 shows a surface 1 with strong elevations 2, e.g. in the order of 1 mm and more.
- the Lacquer layer 3 follows the topography of the surface almost constant thickness. Typical layer thicknesses are in Range 3 ⁇ m - 5 ⁇ m.
- Figure 2a shows a conventional paint layer 7 in the Surrounding a hole 8, which has a thread.
- the hole 8 is completely filled with the paint 7. Nevertheless the lacquer layer at the edge 9 of the hole falls much thinner from, which results in the above-mentioned dangers.
- Figure 3 shows the same situation as Figure 2, but with a lacquer layer 3 according to the invention clarifies that the lacquer layer 3 is not just a layer uniform thickness that also forms burrs (e.g. on Thread) and edges, but also much thinner can be held, increasing the precision of the imaging Procedure is increased.
- burrs e.g. on Thread
- FIG. 4 shows the layer 3 according to the invention in the Surrounding a ruby 11, which is in a metallic watch part 12 is inserted.
- Layer 3 runs with constant Thickness up to the hole 14 and forms a tight seal 15 at the transition from ruby 11 to part 12.
- FIG. 5 illustrates the problems in coating a Rotors 20, as used in automatic watches.
- the Inertia 20 usually consists of a rotor carrier, 21, on the periphery of which a flywheel 23 is attached, which consists of a heavy metal.
- the rotor carrier 21 e.g. made of brass, the flywheel 23 made of tungsten.
- the two parts are by rivets 24 or one Bolted together. That remains however, inevitably a thin gap 26.
- This gap has a variable width, e.g. 0.1 mm - 0.3 mm. But also between the actually abutting surfaces 27 of the rotor carrier 21 and the flywheel 23 can still be small and smallest Form joints.
- the invention is not based on the specified electrophoretic lacquer is limited. Rather, it can be assumed that everyone electrophoretic paint can be used, especially if its use in the field of multilayer circuit boards is known is.
- the photosensitivity is not essential necessary, as other methods of exposing covered Batches are usable, e.g. B. by laser beam.
- Electrophoretic lacquers are not photosensitive already known in a colorless version for protection metallic surfaces against oxidation or browning and colored for combined coloring and protection of metals, e.g. B. automobile bodies.
- the procedures for applying the electrophoretic lacquers and Z. T. pretreat the surface, as well as for the Detachment after finishing the surface design can be done in usually take place according to the information provided by the manufacturer, such as this is also essentially the case in the exemplary embodiment is.
- the pretreatment of the surfaces of the clockwork parts (Degreasing, deoxidation, etc.) is also different conceivable if the special shown Approach has proven particularly successful.
- the structuring method according to the invention is regularly together with other procedures for Surface design used, such as mechanical Machining (grinding, polishing, sandblasting, etc.) and in particular applying a galvanic coating to the are known.
- top coat For simply shaped parts, especially without openings and holes, is another way of applying the top coat conceivable, e.g. B. dipping, spraying or laminating.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächengestaltung von Uhrwerkteilen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for Surface design of clockwork parts according to the generic term of claim 1.
Uhrwerke werden bekanntermassen mit höchster Präzision, heutzutage bis in den Mikrometerbereich hinein, gefertigt. Insbesondere Teile hochwertiger Uhrwerke werden mit Verzierungen und Beschriftungen versehen, für die von Seinen der Uhrenhersteller die gleichen hohen Anforderungen gestellt werden wie für die funktionellen Aspekte. Die routinemässig erfolgende Qualitätskontrolle der Teile deckt auch kleinste Unregelmässigkeiten und Fehler bei diesen Oberflächengestaltungen auf und führt zu Beanstandungen.As is known, clockworks are manufactured with the highest precision, nowadays manufactured down to the micrometer range. In particular, parts of high-quality movements are included Decorations and inscriptions provided for those of his the watch manufacturer has the same high demands as for the functional aspects. The routine quality control of the parts even the smallest irregularities and errors in these Surface designs and leads to complaints.
Im Prinzip stehen heute hochpräzise, fotografische Verfahren zur Verfügung, um mit relativ geringem Aufwand komplizierte Oberflächengestaltungen herzustellen. Im Uhrenbereich konnten diese Verfahren jedoch bisher nur sehr eingeschränkt eingesetzt werden.In principle today there are high-precision, photographic processes available to get complicated with relatively little effort To produce surface designs. In the watch sector So far, however, these methods have been very limited be used.
Die fotografischen Verfahren verlangen grundsätzlich eine Bedeckung der zu bearbeitenden Oberfläche mit einer Maske, in der Regel einem Lack oder allgemein einem filmbildenden Material. Durch lokales Belichten und Entwickeln werden einzelne Stellen freigelegt, die einem Ätzprozess oder einer anderweitigen Bearbeitung unterworfen werden.The photographic processes generally require one Covering the surface to be processed with a mask, usually a varnish or a film-forming in general Material. Through local exposure and development individual areas exposed, which are an etching process or otherwise subject to processing.
Aus den vorgenannten Gründen wäre es jedoch nötig, Uhrenteile allseitig mit einer lückenlosen Schutzbedeckung zu versehen. Bisher war dies aber allenfalls für Teile mit einfacher, 3-dimensionaler Gestaltung möglich, wie z. B. einen Rotor, bestehend aus Rotorträger und Schwungmasse, für automatische Aufzüge. Bei den übrigen Uhrenteilen, die neben einer komplizierteren Formgebung auch Durchbrüche und Löcher mit Durchmessern im Millimeterbereich und darunter sowie zusätzlich feinste Gewinde mit nur ein bis zwei Gewindegängen aufweisen, konnte eine solche lückenlose Bedeckung nicht garantiert werden. Aus diesem Grunde wird bis heute die Oberflächengestaltung bei diesen - auch sehr teuren - Teilen mit hohem Zeitaufwand durch mechanisches Gravieren oder ähnliche, materialabtragende Verfahren durchgeführt.For the reasons mentioned above, however, it would be necessary Watch parts on all sides with a complete protective cover to provide. So far, however, this was only for parts simple, 3-dimensional design possible, such as B. a rotor, consisting of rotor carrier and flywheel, for automatic lifts. For the other parts of the clock, which are next to breakthroughs and holes with diameters in the millimeter range and below as well additionally the finest threads with only one or two Such threads could have such a gapless Coverage cannot be guaranteed. For this reason to this day the surface design of these - also very much expensive - time-consuming parts due to mechanical Engraving or similar, material-removing processes carried out.
Diese bekannten Verfahren arbeiten nach dem Prinzip, dass Material von den Uhrwerkteilen abgetragen wird. Dadurch kann besonders bei filigranen Strukturen eine Schwächung des Materials entstehen, die nicht mehr vernachlässigbar ist.These known methods work on the principle that Material is removed from the clockwork parts. This can a weakening of the Materials arise that are no longer negligible.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben, das die Oberflächengestaltung von Uhrwerkteilen mittels bildgebender Verfahren erlaubt. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Oberflächengestaltung von Uhrwerkteilen anzugeben, das ohne Abtragung von Material arbeitet.It is therefore an object of the present invention to to specify a method that the surface design of Clockwork parts allowed using imaging techniques. A another object of the present invention is a Process for the surface design of clockwork parts to indicate that works without the removal of material.
Ein Verfahren, das zumindest die erstgenannte Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen und Anwendungen des Verfahrens an.A process that at least solves the first-mentioned task is specified in claim 1. Give the further claims preferred embodiments and applications of the method on.
Es wurde gefunden, dass sich auch bei komplizierten Uhrenteilen, selbst mit kleinen und kleinsten Löchern, die mit Schraubengewinde versehen sind, eine lückenlose Bedeckung erreichen lässt, wenn das Abdeckmaterial durch einen elektrophoretischen Prozess aufgebracht wird, mit anderen Worten ein elektrophoretischer Lack verwendet wird. Diese Beobachtung ist zwar überraschend, aber auch erklärbar, da die elektrophoretische Abscheidung des Lacks automatisch auf die freiliegenden Flächen des zu beschichtenden Gegenstandes gerichtet wird. Bei den heute bekannten Verfahren, bei denen das Objekt mit Hilfe der Kontaktierungsvorrichtung in das Elektrophoresebad eingetaucht wird, bleiben die Kontaktstellen naturgemäss unbeschichtet. Diese genau definierte Unregelmässigkeit in der Abdeckung kann jedoch problemlos durch gezieltes Auftragen des Abdeckmaterials geschlossen werden, z. B. durch Auftropfen oder eine andere Auftragungsart.It was found that even complicated Watch parts, even with small and tiny holes that are provided with screw thread, a gapless Coverage can be achieved when the cover material is through an electrophoretic process is applied with in other words, an electrophoretic lacquer is used. This observation is surprising, but it is also explainable because the electrophoretic deposition of the paint automatically to the exposed areas of the coating object is directed. With today known methods in which the object with the help of Contacting device in the electrophoresis bath is immersed, the contact points naturally remain uncoated. This precisely defined irregularity in however, the cover can be easily targeted Applying the covering material are closed, e.g. B. by dripping on or another type of application.
Diejenigen Stellen des Uhrwerkteils, die einer Oberflächengestaltung unterzogen werden sollen, werden durch geeignete Verfahren freigelegt. Bevorzugt geschieht dies durch ein bildgebendes Verfahren. Dazu wird ein lichtempfindlicher Elektrophoreselack eingesetzt, der nach dem Auftragen und Abtrocknen belichtet und entwickelt wird, wonach die Bearbeitungspartien freigelegt sind. Für die Uhrenteile hat sich dabei gezeigt, dass allein ein nach dem Positiv-Prinzip arbeitender, lichtempfindlicher Lack verwendbar ist, da eine zuverlässige Belichtung in den Löchern und Durchbrüchen kleinsten Ausmasses ansonsten nicht sichergestellt werden kann und bei Verwendung eines Negativlacks die Gefahr besteht, dass diese Partien unerwünschterweise dem Gestaltungsverfahren ausgesetzt werden.Those parts of the clockwork part that one Surface design should be subjected to appropriate procedures exposed. This is preferably done through an imaging process. To do this, a Photosensitive electrophoresis varnish used, the after exposed and developed after application and drying, after which the processing batches are exposed. For the Watch parts has shown that only one after the Positive principle working, light-sensitive lacquer can be used because reliable exposure in the Otherwise, holes and breakthroughs of the smallest size are not can be ensured and when using a Negative varnish there is a risk that these lots undesirably exposed to the design process become.
Eine Möglichkeit der Oberflächengestaltung an den so freigelegten Partien ist das Ätzen, das ein Abtragen des Materials bewirkt. Es ist jetzt jedoch auch möglich, materialaufbauende Verfahren zu verwenden, wie Abscheidungen aus der Gasphase (CVD- und PVD-Verfahren) oder das Abscheiden mittels galvanischer Verfahren (Elektroformung).One possibility of surface design on the sun exposed areas is the etching, which is a removal of the Material causes. However, it is now also possible to use material-building processes such as deposits from the gas phase (CVD and PVD processes) or that Deposition by means of galvanic processes (electroforming).
Die bei der Entwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens aufgetretenen Schwierigkeiten werden deutlich, wenn berücksichtigt wird, dass die Löcher in Uhrenteilen oft Durchmesser von 0,40 mm bis 4 mm bei einer Länge von weniger als 1 mm bis wenige Millimeter aufweisen und/oder sich durch Aspektratios (Längenverhältnisse) von 1:2 bis 1:4 auszeichnen (z.B. konkret Durchmesser 0,4 mm bei einer Lochlänge von 0,9 mm). Ein Aspektratio kleiner als 1 bezeichnet dabei ein Loch mit einem Durchmesser, der kleiner ist als die Länge des Lochs. Zusätzlich können die Löcher noch mit einem Gewinde versehen sein.The development of the method according to the invention Difficulties become apparent when is taken into account that the holes in watch parts often Diameters from 0.40 mm to 4 mm with a length of less than 1 mm to a few millimeters and / or through Aspect ratios (aspect ratios) from 1: 2 to 1: 4 mark (e.g. concrete diameter 0.4 mm for a Hole length of 0.9 mm). An aspect ratio less than 1 denotes a hole with a diameter that is smaller is than the length of the hole. In addition, the holes still be threaded.
Zum anderen wird eine Auflösung bei den auf der Oberfläche aufzubringenden Strukturen im Bereich von einigen Mikrometern verlangt. Eine andere Schwierigkeit besteht darin, dass die Uhrenteile auch dort, wo die Oberflächengestaltung stattfinden soll, gekrümmt sind, jedoch durch die Krümmung keine Verzerrung der aufzubringenden Struktur hervorgerufen werden darf, wodurch sich besondere Anforderungen an das Belichtungsverfahren stellen. Belichtungsverfahren, die solche Probleme berücksichtigen, sind jedoch an sich bekannt und konnten überraschenderweise zur Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens eingesetzt werden.On the other hand, there is a dissolution of those on the surface structures to be applied in the range of some Micrometers required. There is another difficulty in the fact that the parts of the clock also where the Surface design should take place, are curved, however, no distortion due to the curvature structure to be applied may be caused, whereby there are special requirements for the exposure process put. Exposure processes that have such problems consider, but are known per se and could Surprisingly, to implement the inventive Process are used.
Denkbar ist es in diesem Zusammenhang aber auch, andere als fotoempfindliche Verfahren zum Entfernen der Abdeckung zu verwenden, z. B. gezielt durch einen Laserstrahl oder eine sonstige Strahlungsart, die sich mit hinreichender Präzision ausrichten lässt. In Betracht kämen z. B. auch mechanische oder thermische Verfahren; da die Abdeckung gegenüber dem Material der Uhrenteile relativ leicht bearbeitbar ist, können insbesondere automatisierbare Verfahren eingesetzt werden, die zur Direktbearbeitung der Uhrwerkteile ungeeignet sind. Je nachdem kann dann auch auf die fotoempfindliche Eigenschaft des Lacks verzichtet werden. In this context it is also conceivable, other than Photosensitive procedure to remove the cover too use, e.g. B. targeted by a laser beam or other type of radiation, with sufficient precision aligns. Consider z. B. also mechanical or thermal processes; because the cover over the Material of the watch parts is relatively easy to edit, can be used in particular automated processes be used for direct machining of the clockwork parts are unsuitable. Depending on it can then also on the photo-sensitive property of the lacquer can be dispensed with.
Als fotoempfindliche Elektrophoreselacke haben sich insbesondere diejenigen als geeignet erwiesen, die bereits aus der Herstellung von Multilayer-Leiterplatten bekannt sind.As photosensitive electrophoresis lacquers have especially those that have already proven to be suitable known from the production of multilayer printed circuit boards are.
Die Erfindung soll weiter an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention is further intended to be an exemplary embodiment are explained.
Die Figuren zeigen:
- Fig. 1:
- Teilschnitt durch eine erfindungsgemäss beschichtete Oberfläche mit Erhebungen;
- Figg. 2a und b:
- Teilschnitte durch konventionell beschichtete Oberflächen in der Umgebung eines Loches;
- Fig. 3:
- Teilschnitt wie Figur 2, jedoch erfindungsgemäss beschichtete Oberfläche;
- Fig. 4:
- Teilschnitt durch ein beschichtetes Uhrenteil mit eingesetztem Edelstein;
- Fig. 5:
- Teilschnitt durch die Randzone eines Rotors eines automatischen Uhraufzugmechanismus.
- Fig. 1:
- Partial section through a surface coated according to the invention with elevations;
- Fig. 2a and b:
- Partial cuts through conventionally coated surfaces in the vicinity of a hole;
- Fig. 3:
- Partial section as in FIG. 2, but surface coated according to the invention;
- Fig. 4:
- Partial section through a coated watch part with inserted gemstone;
- Fig. 5:
- Partial section through the edge zone of a rotor of an automatic watch winding mechanism.
Die erfindungsgemässe Lackschicht ist in den Figuren zur besseren Sichtbarkeit überproportional dick dargestellt.The lacquer layer according to the invention is shown in the figures Better visibility displayed disproportionately thick.
Die Uhrenteile werden zunächst gründlich gereinigt und insbesondere entfettet. Dies erfolgt auf mehrere Arten:
- Ultraschall-unterstützte Entfettung mit chemischen Mitteln bei erhöhter Temperatur, z. B. 70 °C, in wässrigem Medium;
- chemische Entfernung der oberflächlichen Oxidschicht;
- elektrolytische Entfettung, wobei die Uhrenteile als Kathode geschaltet sind, bei erhöhter Temperatur, z. B. 50 °C, und einer Stromdichte von 2 - 5 A/dm2;
- Neutralisierung und Aktivierung der Oberfläche.
- Ultrasonic-assisted degreasing with chemical agents at elevated temperatures, e.g. B. 70 ° C, in aqueous medium;
- chemical removal of the surface oxide layer;
- electrolytic degreasing, the clock parts being connected as cathode, at elevated temperature, e.g. B. 50 ° C, and a current density of 2 - 5 A / dm 2 ;
- Neutralization and activation of the surface.
Je nach aktuellen Anforderungen kann das Reinigungsverfahren gemäss folgenden 3 Varianten gestaltet werden:Depending on the current requirements, the cleaning process can be designed according to the following 3 variants:
Diese Schritte werden im wesentlichen gemäss Vorgaben des Lackherstellers durchgeführt:
- Zweimaliges Spülen mit deionisiertem Wasser mit einer Leitfähigkeit von höchstens 10 µs/cm2.
- Elektrophoretische Abscheidung des Fotoresist-Lacks PEPR 2400 (Shipley Company Inc., USA: Lack auf der Basis von Polyacrylat; weitere Inhaltsstoffe: 2-Octanon, N-Methyl-2-pyrrolidon) bei einer Spannung von 150 V während einer Minute. Die Dauer des Elektrophoreseprozesses richtet sich u. a. nach der zu erreichenden Dicke der Abdeckung. Die entsprechenden Angaben können der technischen Beschreibung des Lacks entnommen werden; für den vorliegenden wird angegeben, dass eine Nenndicke von 4 - 6 Mikrometern in ca. 60 Sek. erreicht wird. Der Strom stellt sich selbständig während der Abscheidung ein. Insbesondere wurde beobachtet, dass nahezu unabhängig vom Werkstück der Elektrophoresestrom innerhalb ca. 1 Minute praktisch verschwindet. Die Beschichtung kann daher beendet werden, wenn ein gegenüber dem Anfangsstrom wesentlich niedrigerer Grenzstrom unterschritten wird (z. B. 5 % des Anfangsstroms oder weniger). Wird dieser Grenzstrom nicht in dieser Zeit unterschritten, so bestehen in der Regel Probleme, z. B. mangelhafte Kontaktierung oder lückenhafte Beschichtung. Es kann dann das Beschichtungsverfahren nochmals durchlaufen werden.Die Schichtdicke wird, wie vom Hersteller vorgeschlagen, über Zusatz von PEPR 2400 TC (TC = thickness controller) [Shipley] eingestellt.
- Intensive Spülung, um lose anhaftende Lackpartikel zu entfernen.
- Trocknung: Dauer z. B. ca. 15 Min. bei einer Temperatur von ca. 120 °C.
- Belichtung: Für die Belichtung werden die Teile in eine
Aufnahme eingesetzt. Es können auch Mehrfachaufnahmen für
die Belichtung mehrerer gleicher oder evtl. auch
verschiedener Teile verwendet werden. Die Belichtung
erfolgt bei der für diesen Lack optimalen Wellenlänge von
380 - 420 nm bei der vorgeschriebenen Luftfeuchtigkeit von
40 - 60 %. Die Belichtungsdauer richtet sich nach der
Stärke der Lampe, die mittels eines Graukeils festgelegt
werden kann. Die nötige Bestrahlungsdosis ist stark
abhängig vom Bestrahlungsgerät und dem Messgerät, so dass
die vom Hersteller angegebenen Werte allenfalls eine
Grössenordnung angeben. Ebenso hängt die Bestrahlungsdauer
von den Eigenschaften der Bestrahlungsanlage ab. Beim
angegebenen Lack und der optimalen Wellenlänge liegt sie
jedoch im allgemeinen
im Bereich von 10 Sekunden bis wenigen Minuten. - Entwickeln: Die Entwicklung des Lacks PEPR 2400 geschieht durch eine einprozentige Lösung von Calciumcarbonat.
- Rinsing twice with deionized water with a conductivity of at most 10 µs / cm 2 .
- Electrophoretic deposition of the photoresist lacquer PEPR 2400 (Shipley Company Inc., USA: lacquer based on polyacrylate; further ingredients: 2-octanone, N-methyl-2-pyrrolidone) at a voltage of 150 V for one minute. The duration of the electrophoresis process depends, among other things, on the thickness of the cover to be achieved. The relevant information can be found in the technical description of the paint; for the present one it is stated that a nominal thickness of 4-6 micrometers is reached in about 60 seconds. The current adjusts itself automatically during the deposition. In particular, it was observed that the electrophoresis current practically disappears within approximately 1 minute, regardless of the workpiece. The coating can therefore be terminated if the limit current falls far below the initial current (e.g. 5% or less of the initial current). If this limit current is not fallen below during this time, there are usually problems, eg. B. poor contact or incomplete coating. The coating process can then be run through again. The layer thickness is set, as suggested by the manufacturer, by adding PEPR 2400 TC (TC = thickness controller) [Shipley].
- Intensive rinsing to remove loose paint particles.
- Drying: duration z. B. about 15 minutes at a temperature of about 120 ° C.
- Exposure: The parts are inserted into a holder for the exposure. Multiple exposures can also be used to expose several identical or possibly different parts. The exposure takes place at the optimal wavelength for this lacquer of 380 - 420 nm at the prescribed air humidity of 40 - 60%. The exposure time depends on the strength of the lamp, which can be determined using a gray wedge. The necessary radiation dose is strongly dependent on the radiation device and the measuring device, so that the values given by the manufacturer at most indicate an order of magnitude. The duration of the irradiation also depends on the properties of the irradiation system. With the specified lacquer and the optimal wavelength, however, it is generally in the range from 10 seconds to a few minutes.
- Develop: The PEPR 2400 is developed using a one percent solution of calcium carbonate.
Die genannten Schritte ab Aufbringen des Lacks bis Belichten werden in einem Reinstraum der Klasse 10000, bevorzugt 1000 oder besser, durchgeführt.The above steps from applying the lacquer to exposing are in a clean room of class 10000, preferably 1000 or better, done.
Reinräume sind derzeit wie folgt klassiert:
Anschliessend wird die Oberflächengestaltung an den freigelegten Partien des Uhrwerkteils vorgenommen. Eine Ätzung oder Gravur kann mittels bekannter Beizen auf der Basis von Eisenchlorid oder Kupferchlorid vorgenommen werden. Die exakte Zusammensetzung wird dabei an das Material des Uhrwerkteils angepasst, wobei die Verträglichkeit mit dem Abdecklack beachtet werden muss. Z. B. können mit dem Lack PEPR 2400 keine basischen Lösungen verwendet werden, da dieser durch basische Lösungen abgelöst wird.The surface design is then transferred to the exposed parts of the clockwork part. A Etching or engraving can be carried out using known stains on the Made of iron chloride or copper chloride become. The exact composition is the Material of the movement part adapted, the Compatibility with the masking lacquer must be observed. For example, the PEPR 2400 lacquer cannot provide basic solutions be used as this is replaced by basic solutions becomes.
Anstelle der materialabtragenden Gravur oder Ätzung können auch materialauftragende Verfahren verwendet werden. Ein solches Verfahren ist die Elektroformierung, bei der in einem galvanischen Prozess relativ dicke Metallschichten aufgetragen werden können. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anwendung der bekannten Verfahren zur Abscheidung aus der Dampfphase, z. B. PVD (Physical Vapor Deposition) und CVD (Chemical Vapor Deposition). Es ist auch möglich, diese drei Verfahren sowie andere denkbare Verfahren in Kombination einzusetzen.Instead of the material-removing engraving or etching material-applying processes can also be used. On such a process is electroforming, in which a galvanic process relatively thick metal layers can be applied. Another option is there in the application of the known methods for deposition the vapor phase, e.g. B. PVD (Physical Vapor Deposition) and CVD (Chemical Vapor Deposition). It is also possible to do this three processes as well as other conceivable processes in Use combination.
Nach Beendung der Oberflächengestaltung wird der Lack abgelöst nach einem üblichen Verfahren, z. B. mittels einer Natriumhydroxid-Lösung, wie vom Hersteller vorgeschlagen.After finishing the surface design, the paint replaced by a conventional method, e.g. B. by means of a Sodium hydroxide solution as suggested by the manufacturer.
Die Figuren verdeutlichen die Eigenschaften der erfindungsgemässen Beschichtung von Uhrenteilen. The figures illustrate the properties of the coating of watch parts according to the invention.
Figur 1 zeigt eine Oberfläche 1 mit starken Erhebungen 2,
z.B. in der Grössenordnung von 1 mm und mehr. Die
Lackschicht 3 folgt der Topographie der Oberfläche mit
nahezu konstanter Dicke. Typische Schichtdicken liegen im
Bereich 3 µm - 5 µm.FIG. 1 shows a surface 1 with strong elevations 2,
e.g. in the order of 1 mm and more. The
Bei einem Lack, der durch Eintauchen oder ein anderes
konventionelles Verfahren aufgebracht wird, beobachtet man
dagegen eine deutlich verringerte Dicke an den konvexen
Kanten 4. Dadurch entsteht die Gefahr, dass die Lackschicht
an diesen Kanten 4 zu dünn und damit zu wenig
widerstandsfähig für die folgenden Bearbeitungsschritte oder
überhaupt nicht mehr vorhanden ist.In the case of a varnish that is immersed or otherwise
conventional method is applied, one observes
in contrast, a significantly reduced thickness at the
Eine andere, ungünstige Eigenart konventioneller
Lackbeschichtungen ist, dass die Schicht je nach
Auftragstechnik ungleichmässig ausfällt, z.B. im Teil 5
zwischen den Erhebungen 2 sehr dick ist. Dadurch wird ein
hochpräzises Freilegen feinstrukturierter Muster durch
fotographische Verfahren erschwert, da bei unterschiedlicher
Dicke u.a. unterschiedliche Belichtungszeiten nötig werden.Another, unfavorable quirk of conventional
Paint coatings is that the layer depends on
Application technology is uneven, e.g. in
Figur 2a zeigt eine konventionelle Lackschicht 7 in der
Umgebung eines Loches 8, das ein Gewinde aufweist. Das Loch
8 ist dabei vollständig mit dem Lack 7 gefüllt. Trotzdem
fällt die Lackschicht an der Lochkante 9 sehr viel dünner
aus, wodurch sich die obengenannten Gefahren ergeben.Figure 2a shows a
Das vollständige Ausfüllen des Loches 9 mit Lack 7 führt
zwar zu einem Schutz der Lochwand vor weiterer Bearbeitung,
allerdings ist diese vollständige Befüllung mit
konventionellen Techniken weder kontrollierbar noch
reproduzierbar durchführbar. Eher ist ein zwar dichter
Verschluss, aber nicht vollständige ausfüllung des Loches 9
zu beobachten. Es müssten daher sämtliche Löcher noch darauf
kontrolliert werden, ob sie hinreichend mit dem Schutzlack
gefüllt und dicht an allen Öffnungen verschlossen sind.The complete filling of the hole 9 with
Wird andererseits nur so wenig Lack verwendet, dass das Loch
durchgängig bleibt und nur die Wände mit einer Schicht
versehen werden, dann fällt die Schicht an den Spitzen 10
der Gewindegänge wieder sehr dünn aus mit der Gefahr, dass
die Gewindegänge nicht geschützt sind (Figur 2b).On the other hand, only so little varnish is used that the hole
remains consistent and only the walls with one layer
then the layer falls at the
Figur 3 zeigt dieselbe Situation wie Figur 2, jedoch mit
einer erfindungsgemässen Lackschicht 3. Hier ist auch
verdeutlicht, dass die Lackschicht 3 nicht nur eine Schicht
gleichmässiger Dicke bildet, die auch Grate (z.B. am
Gewinde) und Kanten umgibt, sondern auch wesentlich dünner
gehalten werden kann, wodurch die Präzision der bildgebenden
Verfahren erhöht wird.Figure 3 shows the same situation as Figure 2, but with
a
Figur 4 zeigt die erfindungsgemässe Schicht 3 in der
Umgebung eines Rubins 11, der in ein metallisches Uhrenteil
12 eingesetzt ist. Die Schicht 3 verläuft mit konstanter
Dicke bis zum Loch 14 und bildet einen dichten Abschluss 15
am Übergang von Rubin 11 zu Teil 12.FIG. 4 shows the
Bei konventionellen Beschichtungen besteht wegen der
andersartigen Oberflächeneigenschaften des Rubins im
Vergleich zum Material des Uhrenteils die Gefahr, dass kein
dichter Abschluss der Schicht am Rubin entsteht und damit
die Randzone des Uhrenteils 12 nicht perfekt geschützt ist.
Allenfalls könnte eine konventionelle Beschichtung, die auch
den Rubin sicher abdeckt, in Betracht gezogen werden. Diese
müsste jedoch relativ dick ausfallen, wodurch sich wieder
Probleme bei der Freilegung strukturierter Oberflächenteile
des Uhrenteiles 12 ergeben. With conventional coatings there is because of
different surface properties of the ruby in the
Compared to the material of the watch part there is a risk that none
the layer on the ruby is sealed and thus
the edge zone of the
Figur 5 verdeutlicht die Probleme bei der Beschichtung eines
Rotors 20, wie er in Automatikuhren eingesetzt wird. Die
Schwungmasse 20 besteht in der Regel aus einem Rotorträger,
21, an dessen Peripherie eine Schwungmasse 23 befestigt ist,
die aus einem Schwermetall besteht. Der Rotorträger 21
besteht z.B. aus Messing, die Schwungmasse 23 aus Wolfram.
Die beiden Teile sind durch Nieten 24 oder eine
Schraubverbindung miteinander verbunden. Dabei verbleibt
jedoch unvermeidlich ein dünner Spalt 26. Dieser Spalt hat
eine veränderliche Breite, die grössenordnungsmässig z.B.
0,1 mm- 0,3 mm beträgt. Aber auch zwischen den eigentlich
aneinander anliegenden Flächen 27 des Rotorsträgers 21 und
der Schwungmasse 23 können sich noch kleine und kleinste
Fugen ausbilden.Figure 5 illustrates the problems in coating a
Mit konventionell aufgebrachten Lacken kann hier
insbesondere im Spalt 26 eine lückenlose Abdeckung
gleichbleibender Qualität nicht gewährleistet werden.With conventionally applied paints, here
a gap-free cover, in particular in the
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wurde jedoch problemlos mit hoher Zuverlässigkeit eine qualitativ hochstehende, lückenlose Beschichtung erhalten wie in der Figur dargestellt.With the method according to the invention, however, was problem-free with high reliability a high quality, complete coating obtained as in the figure shown.
Generell zeigt sich auch die Überlegenheit des erfindungsgemässen Verfahrens in der sehr niedrigen Ausschussrate, die unter 5 %, in der Regel im Bereich von 1 bis 2 % liegt und damit gleichwertig oder sogar besser als diejenige bei manueller, mechanischer Bearbeitung ist.In general, the superiority of the process according to the invention in the very low Reject rate that is below 5%, usually in the range of 1 is up to 2% and is equivalent or even better than is the one with manual, mechanical processing.
Es ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf den angegebenen, elektrophoretischen Lack beschränkt ist. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, dass jeglicher elektrophoretische Lack verwendbar ist, insbesondere wenn sein Einsatz im Bereich der Multilayer-Leiterplatten bekannt ist. Die Fotoempfindlichkeit ist dabei nicht unbedingt nötig, da auch andere Verfahren zum Freilegen abgedeckter Partien verwendbar sind, z. B. durch Laserstrahl. Die Freilegung mittels Laserstrahl oder anderer Verfahren kann natürlich auch in Kombination z. B. mit dem beschriebenen Belichtungsverfahren eingesetzt werden.It should be noted that the invention is not based on the specified electrophoretic lacquer is limited. Rather, it can be assumed that everyone electrophoretic paint can be used, especially if its use in the field of multilayer circuit boards is known is. The photosensitivity is not essential necessary, as other methods of exposing covered Batches are usable, e.g. B. by laser beam. The Can be exposed using a laser beam or other methods of course also in combination z. B. with the described Exposure methods are used.
Nicht lichtempfindliche elektrophoretische Lacke sind bereits bekannt in farbloser Ausführung zum Schutz metallischer Oberflächen gegen Oxydation oder Bräunung und gefärbt für kombinierte Färbung und Schutz von Metallen, z. B. Automobil-Karosserien.Electrophoretic lacquers are not photosensitive already known in a colorless version for protection metallic surfaces against oxidation or browning and colored for combined coloring and protection of metals, e.g. B. automobile bodies.
Die Verfahren, um die elektrophoretischen Lacke aufzubringen und z. T. die Oberfläche vorzubehandeln, sowie für die Ablösung nach Beendigung der Oberflächengestaltung können in der Regel gemäss den Angaben der Hersteller erfolgen, wie dies auch im Ausführungsbeispiel im wesentlichen der Fall ist. Die Vorbehandlung der Oberflächen der Uhrwerkteile (Entfettung, Deoxydierung usw.) ist auch auf andere Art denkbar, wenn sich auch die dargestellte, spezielle Vorgehensweise besonders bewährt hat.The procedures for applying the electrophoretic lacquers and Z. T. pretreat the surface, as well as for the Detachment after finishing the surface design can be done in usually take place according to the information provided by the manufacturer, such as this is also essentially the case in the exemplary embodiment is. The pretreatment of the surfaces of the clockwork parts (Degreasing, deoxidation, etc.) is also different conceivable if the special shown Approach has proven particularly successful.
Das Strukturierungsverfahren gemäss Erfindung wird regelmässig zusammen mit anderen Verfahren zur Oberflächengestaltung eingesetzt, wie mechanische Bearbeitung (Schleifen, Polieren, Sandstrahlen usw.) und insbesondere Aufbringen eines galvanischen Überzugs, die an sich bekannt sind.The structuring method according to the invention is regularly together with other procedures for Surface design used, such as mechanical Machining (grinding, polishing, sandblasting, etc.) and in particular applying a galvanic coating to the are known.
Bei einfach geformten Teilen, insbesondere ohne Durchbrüche und Löcher, ist auch eine andere Auftragsart des Abdecklacks denkbar, z. B. Tauchen, Aufsprühen oder Laminieren.For simply shaped parts, especially without openings and holes, is another way of applying the top coat conceivable, e.g. B. dipping, spraying or laminating.
Claims (7)
dass ein filmbildender Lack durch Elektrophorese auf die Uhrwerkteile als geschlossene Abdeckung aufgebracht wird, um durch gezieltes lokales Entfernen oder Verändern der Abdeckung eine Maske für ein Oberflächengestaltungsverfahren ausbilden zu können.Process for the surface design of clockwork parts, characterized in that
that a film-forming lacquer is applied to the clockwork parts as a closed cover by electrophoresis in order to be able to form a mask for a surface design process by deliberately removing or changing the cover locally.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Uhrwerkteile vor Aufbringen des filmbildenden Materials mindestens einem der folgenden Verfahrensschritte unterzogen werden:
characterized,
that the clockwork parts are subjected to at least one of the following process steps before the film-forming material is applied:
dass das filmbildende Material empfindlich gegenüber einer ausrichtbaren Strahlungsform, insbesondere Licht ist, wobei durch Bestrahlen das filmbildende Material an den bestrahlten Stellen selektiv ablösbar wird und die mit filmbildendem Material bedeckten Uhrwerkteile an den für die Ausbildung der Maske freizulegenden Oberflächen durch ein bildgebendes Verfahren bestrahlt werden.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that
that the film-forming material is sensitive to an orientable form of radiation, in particular light, the film-forming material being selectively detachable at the irradiated points by irradiation and the clockwork parts covered with film-forming material being irradiated by an imaging method on the surfaces to be exposed for the formation of the mask.
dass Teile der geschlossenen Abdeckung aus dem filmbildenden Material durch Einwirkung mechanischer und/oder thermischer Mittel und/oder Strahlung, insbesondere Laser, entfernt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that
that parts of the closed cover are removed from the film-forming material by the action of mechanical and / or thermal means and / or radiation, in particular lasers.
dadurch gekennzeichnet,
dass an den freiliegenden Partien eines oder mehrere der folgenden Verfahren zur Oberflächengestaltung angewandt wird bzw. werden:
characterized,
that one or more of the following surface design processes are or will be used on the exposed areas:
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