WO2017108871A1 - Vorrichtung und verfahren zum aushärten einer beschichtung auf einem brillenglas - Google Patents

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WO2017108871A1
WO2017108871A1 PCT/EP2016/082046 EP2016082046W WO2017108871A1 WO 2017108871 A1 WO2017108871 A1 WO 2017108871A1 EP 2016082046 W EP2016082046 W EP 2016082046W WO 2017108871 A1 WO2017108871 A1 WO 2017108871A1
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radiation
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spectacle lens
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ultraviolet radiation
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PCT/EP2016/082046
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Ralf Meschenmoser
Ralf Vallerius
Thomas Schirle
Jörg Pütz
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Carl Zeiss Vision International Gmbh
Carl Zeiss Ag
Carl Zeiss Smart Optics Gmbh
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    • B29D11/00884—Spin coating

Definitions

  • the invention relates to a device for curing a coating on a spectacle lens according to the preamble of patent claim 1 and to a method for hardening a device
  • Spectacle lenses are often provided with coatings which impart predetermined properties to the spectacle lenses.
  • coatings include e.g. Photochromic coatings, which vary depending on the intensity and wavelength of the light and the
  • Antireflective coatings are used to suppress the reflection of spectacle lenses and to increase the transmission. In other cases, mirror coatings are used which have the opposite effect. In addition, hydrophobic coatings are known which prevent or reduce fogging of spectacle lenses.
  • Such functional coatings may e.g. by wet chemical methods, e.g. by dipping (English, dip coating) in a liquid medium, by spray coating (English, fountain coating) or by rotary coating (English, spin coating and spin-on) are applied with the application of a liquid medium.
  • wet chemical methods e.g. by dipping (English, dip coating) in a liquid medium
  • spray coating English, fountain coating
  • rotary coating English, spin coating and spin-on
  • UV radiation source used. From the internal state of the art, it is known to use an electrodeless gas discharge lamp as the UV radiation source. This includes one Tubular piston filled with a gaseous light source (eg mercury vapor), which is excited by means of electromagnetic microwaves to emit ultraviolet light. The ultraviolet radiation emanating from the tube envelope is directed to the eyeglass lens provided with the lacquer held by a corresponding holder.
  • a gaseous light source eg mercury vapor
  • US 2009/0 133 625 AI describes a coating apparatus which is suitable. to produce a stable photochromic film on a spectacle lens.
  • the coating apparatus includes, among others, a spectacle lens holder for holding the spectacle lens, a UV source aligned with the lens holder, and a cylinder enclosing the lens holder with the spectacle lens which can be flooded with nitrogen. Between UV source and lens is a window that closes the front side of the cylinder and through which the lens can be exposed to UV light.
  • US 2006/0 065 989 A1 describes a coating unit for spectacle lenses which uses an LED UV radiation source for UV curing.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for curing a
  • the object is a correspondingly flexible method for curing a
  • an electrodeless gas discharge lamp of the type described above does not provide directional UV radiation. Rather, a parabolic or elliptical reflector is necessary, which collects the emanating from the gas discharge lamp in the opposite direction of the lens glass emerging ultraviolet radiation and redirects towards the spectacle lens. Furthermore, the supplies
  • Gas discharge lamp itself no extensive ultraviolet radiation, but rather a
  • the gas discharge lamp is replaced by a radiation source with one or more light-emitting diodes.
  • the UV radiation source used according to the invention is designed as a planar light-emitting diode radiation source with an aligned on the lens holder UV radiation exit surface, wherein the UV radiation exit surface comprises at least a circular area of 75 cm 2 .
  • This UV source requires neither a reflector nor a diffuser to produce directional and homogeneous ultraviolet radiation.
  • This UV radiation source is energy efficient. There are no measures required to protect against microwave radiation or ozone formation and it reacts quickly and can be turned on and off as desired.
  • This source of UV radiation allows for more flexible use and the curing process parameters can be set and varied to a greater extent. For example, the LED Spot 100 High Power & LED powerdrive from Dr. Ing. Hönle AG proved their data sheet under
  • the device further comprises a hollow chamber which encloses a cavity and seals it against ambient air.
  • the lens holder is disposed in the cavity sealed against ambient air.
  • the hollow chamber has a for Ultraviolet radiation permeable chamber wall, which is arranged in such a way. that ultraviolet radiation emitted by the UV radiation source can pass through it into the cavity.
  • the eyeglass lens holder is arranged such that one of the eyeglass lens holder
  • the spectacle lens held in accordance with the invention is irradiated by the ultraviolet radiation emitted by the UV radiation source and passed through the chamber wall into the cavity.
  • This arrangement allows it.
  • the hollow chamber can be round on the cavity side. e.g. be formed circular cylindrical.
  • a round, in particular circular cylindrical design of the cavity side of the hollow chamber is characterized in that in the hollow chamber located gaseous media form no turbulence. This is particularly advantageous with regard to the inert gas purge according to the invention presented below.
  • the cavity is on the one hand to minimize the total space requirement of the device according to the invention, on the other hand to minimize the energy requirements of the exposure to the spectacle lens during the curing process radiation sources, in particular the aforementioned UV radiation source and the IR radiation sources discussed below and further in addition to minimizing the above mentioned Spülmedium locs kept as small as possible.
  • the distance between the eyeglass lens holder and the chamber wall designed as a flat closure window and terminating the circular cylinder at one end for ultraviolet radiation is regularly between 30 mm and 80 mm, preferably between 30 mm and 55 mm.
  • the diameter is regularly between 80 mm and 200 mm, preferably between 100 mm and 180 mm, most preferably between 120 mm and 160 mm.
  • a borosilicate glass window has been found to be a comparatively cost-effective and sufficiently UV-transmitting variant for the end window. This can without any diffuse acting on the UV radiation
  • the light-emitting diode radiation source can have one or more light-emitting diodes, each of which generates an ultraviolet radiation-generating, in particular crystalline or
  • organic, semiconductor material and a transparent light-emitting diode body directly receiving the semiconductor material, which transmits the ultraviolet radiation generated in the semiconductor material and having an outer surface through which exits the ultraviolet radiation generated in the semiconductor material from the light emitting diode, wherein the UV radiation exit surface through the outer surfaces the light-emitting diodes is formed.
  • UV radiation emitted by the light emitting diode radiation source basically any radiation between 100 nm and 400 nm comes into consideration. Radiation between 100 nm and 280 nm is commonly called UV-C radiation. Between 280 nm and 315 nm as UV-B radiation and between 315 nm and 380 nm or 400 nm as UV-A radiation.
  • ultraviolet radiation having the above irradiance of 1000-r in one
  • the UV radiation source more preferably at least 1500- r at a distance
  • the spectacle lens holder is usually rotationally symmetrical about a central axis. He usually has a support surface for the lens, which is formed. that the center axis extends as possible through one or both vertices of the front and / or rear surface of the spectacle lens. This ensures that the coating is homogeneously illuminated by the ultraviolet radiation.
  • the device according to the invention may further comprise a translatory displacement device and / or a rotary drive device, e.g. a motor drive, to translate the lens holder to translate, rotate or both to move and rotate. e.g. in the manner of an orbital movement. Any inhomogeneity of the ultraviolet radiation emanating from the UV radiation source and striking the spectacle lens, which could lead to an inhomogeneous curing process of the coating, is thereby compensated.
  • a translatory displacement device and / or a rotary drive device e.g. a motor drive
  • the device according to the invention in particular with the dimensions described above, is outstandingly suitable for curing lacquers with lacquer thicknesses between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, which are customary in conventional glass coatings.
  • the invention provides an infrared radiation emitting IR radiation source, which is set up and / or formed, infrared radiation with a maximum irradiance of at least 20 w
  • the IR radiation source is formed. infrared radiation with
  • IR radiation source preferably 30 at a distance of 5 mm to the IR radiation source to emit.
  • a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the UV radiation source is set up. the ultraviolet radiation produced by it at least over the above-mentioned circular radiation exit surface of 75 cm 2 to emit so homogeneous surface that the irradiance of the emitted ultraviolet radiation at least over this circular radiation exit surface of 75 cm 2 less than 10%, preferably less than 5% varies. This measure ensures that the curing process is carried out sufficiently homogeneously and that no "hot spots" are produced on the coating, which can have a disruptive effect on the optical properties of the spectacle lens.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention consists in that the UV radiation source is arranged to emit the ultraviolet radiation in a time-stabilized manner such that the irradiance of the emitted ultraviolet radiation varies less than 10%, preferably less than 5% in time.
  • the UV radiation source is arranged to emit the ultraviolet radiation in a time-stabilized manner such that the irradiance of the emitted ultraviolet radiation varies less than 10%, preferably less than 5% in time.
  • a control device is provided to determine the irradiance of the emitted ultraviolet radiation within a
  • Irradiance range between 100 r and 1000 r (each at a distance of 5 mm
  • substantially zero latency i. within 0.1 s and 1 s. more preferably between 0.1 s and 0.3 s.
  • Irradiance range is infinitely variable formed.
  • a regulating device may also be present which, taking into account the actual measured values of the irradiance of the ultraviolet radiation, regulates the UV radiation source with the aid of a UV-sensitive sensor.
  • the UV radiation source may be configured to generate a UV radiation dose of 12 - .mu.s within 30 seconds within a UV radiation dose of 10 - .mu.m or 40 seconds.
  • Such a high dose of UV radiation in such a short time makes it possible to increase the speed of the curing process significantly compared to a device according to the prior art with UV gas discharge lamp described above. Especially in the mass production of eyeglass lenses, this is essential.
  • the invention provides, as a UV radiation source, to use one which is capable of emitting ultraviolet radiation at a, preferably absolute, intensity maximum at a wavelength of 370 nm ⁇ 30 nm.
  • Intensity maximum preferably has a wavelength half-width of more than 10 nm, most preferably a wavelength half-width of 15 nm ⁇ 5 nm.
  • Semiconductor crystal materials come e.g. Diamond (C), aluminum nitride (A1N) or aluminum gallium nitride (AlGaN) into consideration. It is also possible to use a UV radiation source which has a plurality of intensity maxima within a wavelength range from 250 nm to 400 nm, in particular the wavelength range specified above between 340 nm and 400 nm. These preferably have a distance of 15 nm ⁇ 5 nm to each other.
  • the UV radiation exit surface is arranged centrally above the spectacle glass holder.
  • This variant is characterized by its simple structure. It has also proven to be advantageous if the distance between the UV radiation exit surface and the spectacle lens holder between 30 mm and 70 mm, preferably between 30 mm and 60 mm. This ensures that all currently processed spectacle lenses (finished and semi-finished products) can be cured while minimizing the space required.
  • the IR radiation source is designed as a planar radiation source with an IR radiation exit surface aligned with the spectacle lens holder, wherein the IR radiation exit surface comprises at least an area of 25 cm 2 .
  • Such an IR radiation source are, for example, the small-area Duo and Quattrostrahler Heraeus Noblelight GmbH, which under the URL on 17.12.2015 at 10:20 clock downloaded
  • the IR radiation source used according to the invention is advantageously set up and designed to emit the infrared radiation over the radiation exit area of 25 cm 2 in such a homogeneous area that the irradiance of the emitted infrared radiation above the radiation exit area of 25 cm 2 is less than 5%, preferably less than 3% is measured at a distance of 5 mm from the radiation exit surface.
  • control device is able to steplessly vary the IR radiation source within the entire irradiance range.
  • the device according to the invention is characterized in that a spectacle glass temperature measuring device is provided to detect an actual temperature in the cavity in an environment of the
  • a particularly advantageous measurement method specifically detects the surface temperature of the spectacle lens.
  • Embodiment variant is that the IR radiation source and the associated control and / or regulating device, in particular the regulator mentioned above, such
  • the actual temperature in the vicinity of the lens holder is dimensioned. that the actual temperature in the vicinity of the lens holder can be increased from 20 ° C to 70 ° C within 5 to 10 s.
  • the dimensioning and / or design is carried out such that the actual temperature in the vicinity of the lens holder can be increased from 20 ° C to 100 ° C within 10 s.
  • the controller of the device is further advantageously set up, the actual temperature to a fluctuation of ⁇ 2 ° C, preferably ⁇ 1 ° C. to stabilize the target temperature. This may be necessary if, on the one hand, it must be prevented. that the
  • the temperature is to be kept close to the softening temperature, in order to achieve a rapid chemical reaction sequence during curing, which is essential for mass production is achieved or even exceeded the softening temperature of the spectacle lens.
  • the device is characterized in that the hollow chamber has a Spülfluidkanalsystem for a flushing fluid to flush the cavity with the flushing fluid.
  • the hollow chamber may have a temperature nstel 1 fl ui dkanal system for a cooling and / or heating means to adjust the temperature of the hollow chamber and / or the temperature of the flushing fluid.
  • a conditioner The hollow chamber with a flushing fluid is essential if the (wet) paint the
  • Coating should not come into contact with oxygen, as this is a chemical
  • inert gases such as e.g. Nitrogen gas or carbon dioxide gas or possibly also noble gases into consideration.
  • the rinsing fluid channel system may have a rinsing fluid supply device in the interior of the hollow chamber in order to supply the rinsing fluid laterally, in particular laminar, to the spectacle lens holder, in particular perpendicular to a center axis of the spectacle lens holder.
  • a flushing fluid supply perpendicular or obliquely to the coated surface of the spectacle lens prevents a lateral Spülfluidzu exit the emergence of a negative pressure in the region of the spectacle lens or coating edge.
  • the flushing fluid system is preferably provided at its cavity-side inlet opening with a diffuser, which prevents turbulence of the flushing fluid arising in the cavity.
  • the device may be characterized in that the hollow chamber on the cavity side, a diffuser. in particular a metal foam diffuser. through which the flushing fluid is passed into the cavity.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the hollow chamber is dimensioned and sealed and the Spülfluidkanalsystem dimensioned such that in the hollow chamber, a residual oxygen content of less than 50 ppm at an inert gas flow (eg N 2 - or C0 2 gas) of less than 40 1 / min within less than 10 s, preferably less than 5 s is achieved.
  • an inert gas flow eg N 2 - or C0 2 gas
  • the lens holder (108) in the cavity (1 16) is arranged, wherein the hollow chamber (1 14) for ultraviolet radiation (124) permeable chamber wall (122) which is arranged in such a way in that ultraviolet radiation (124) emitted by the UV radiation source (106) can pass through it into the cavity (1 16), and wherein the spectacle glass holder (108) is arranged such that a spectacle lens (16) held by the spectacle glass holder (108) as intended 104) is irradiated by the ultraviolet radiation (1 14) emitted by the UV radiation source (106) and passed through the chamber wall (122) into the cavity (1 16), characterized in that the UV radiation source is planar
  • UV radiation exit surface comprises at least a circular area of 75 cm 2 that the spectacle lens before and / or during and / or after irradiation with ultraviolet radiation emitted by the UV radiation source with an infrared radiation having a maximum irradiance of at least 20 W. / cm 2 emitting IR radiation source is irradiated to the temperature of the
  • Spectacle lens in particular the coating on the spectacle lens to control to a predetermined target temperature.
  • Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the embodiment of Figure 1 in plan view from above
  • FIG. 3 shows an example of a time schedule of a method according to the invention for
  • the device 100 comprises a planar light-emitting diode radiation source 106 and a spectacle lens holder 108 with a lens
  • Spectacle lens 102 rotationally about its center axis 1 12 can drive.
  • a corresponding rotary drive movement is identified in FIG. 1 by the reference symbol ⁇ .
  • a hollow chamber 1 14 with a circular cylindrical wall 1 14a, a flat bottom plate 1 14b and a flat top plate 1 14c is present, the one
  • the circular cylindrical cavity 1 16 encloses.
  • the lens holder 108 is disposed in the cavity 16.
  • the drive 1 10 is firmly connected to the bottom plate 1 14b.
  • the hollow chamber 1 14 is formed so that it the cavity 1 16 against ambient air, e.g. via a valve, not shown, can seal or already seals.
  • the planar light-emitting diode radiation source 106 is formed with an area aligned with the lens holder 108 UV radiation exit surface 118.
  • the UV radiation exit surface 1 18 comprises at least a circular area of 75 cm 2 .
  • the UV radiation exit surface 1 18 has a square shape with an edge length 1 of 10 cm.
  • the light-emitting diode radiation source 106 has, in the exemplary embodiment 72 described, light-emitting diodes 120, each of which generates an ultraviolet radiation-generating crystalline
  • Light emitting diodes 120 form the UV radiation exit surface 1 18. In the present
  • Embodiment is a LED Spot 100 High Power & LED powerdrive of Dr. Ing. Hönle AG implemented.
  • the hollow chamber 1 14 has a permeable to ultraviolet radiation chamber wall 122. which is arranged in this way. that emitted from the UV radiation source 106 ultraviolet
  • the ultraviolet radiation transmissive chamber wall 122 forms part of the planar cover plate 14c.
  • the as well End window designated chamber wall 122 is designed as a borosilicate glass window. This borosilicate glass window 122 has no diffusely acting optical properties.
  • the spectacle lens holder 108 is arranged such that a spectacle lens 104 held in the intended manner by the spectacle lens holder 108 is irradiated by the ultraviolet radiation 124 emitted by the UV radiation source 106 and entered through the chamber wall 122 into the cavity 16.
  • the circular cylindrical wall 14a has two channel systems 126, 128, which are shown in FIG. 1 as helical structures.
  • One of these channel systems 126 has an outside feed opening 126a and an outside
  • Discharge opening 126b This channel system 126 is within the scope of the present
  • temperature adjustment fluid channel system 126 Description referred to as temperature adjustment fluid channel system 126.
  • the other channel system 128 has an externally arranged feed opening 128a and a plurality of inlet openings 128b arranged on the inside. Part of this channel system 128 is the one
  • This channel system 128 is referred to in the present description as Spülfluidkanalsystem.
  • the temperature adjustment fluid channel system 126 is filled with a cooling and / or heating agent and serves to adjust the temperature of the hollow chamber 14. As a cooling and / or
  • heating means is used for water which flows through the temperature adjusting fluid channel system 126 (indicated by the two arrows at the two supply and discharge openings 126a, 126b) and the hollow chamber 14, e.g. at a temperature of 45 ° C.
  • a control device is provided for this purpose, which, however, is not shown.
  • the Spülfluidkanalsystem 128 is filled with a flushing fluid to flush the cavity 1 16.
  • an inert gas namely gaseous nitrogen 132 is used, which is supplied through the supply port 128a, via the plurality of inlet openings 128b enters the hollow chamber 1 14, thereby arranged on the inside of the krei szyl inderförmi conditions wall 1 14a
  • Metal foam diffuser 134 interspersed to avoid turbulence, spreads within the cavity 1 16 and the cavity 1 16 again through the discharge port 128c emerges.
  • the gaseous nitrogen is preheated to a temperature of 30 ° C to 35 ° C by before
  • Ambient air 130 and thereby avoid a chemical reaction between oxygen and the coating material before, during and after the irradiation with ultraviolet radiation
  • the device 100 comprises an infrared radiation 136 emitting infrared radiation source 138.
  • This IR radiation source 138 is designed as a planar radiation source with an IRI S radiation exit surface 140 aligned with the spectacle glass holder 108, wherein the IR radiation exit surface comprises at least an area of 25 cm 2 .
  • three small-area duplex lamps from Heraeus Noblelight GmbH are used (see note in general
  • 0 symmetrical arrangement within the cavity 1 16 are mounted.
  • the number and type of emitters used can be different. Thus, e.g. even only one spotlight can be used or four or five spotlights can also be used.
  • the apparatus 100 sketched in FIG. 1 also has a platinum measuring resistor Pt 0 OO as the spectacle glass temperature measuring device 142. to determine an actual temperature in the cavity 16 in an environment of the lens holder 108.
  • controller for the IR radiation source 138 for setting a predetermined target temperature in the vicinity of the lens holder 108 is present.
  • the IR radiation source 138 and the associated controller are dimensioned so that the actual temperature in the environment of the
  • 0 eyeglass lens holder can be increased from 20 ° C to 70 ° C within 10 s or even faster
  • the actual temperature can be stabilized to a fluctuation range of ⁇ 1 ° C around the target temperature.
  • a typical process of curing a coating 102 on a spectacle lens 104 with the aid of ultraviolet radiation 124 with the device 100 according to FIG. 1 will be explained with reference to a time schedule shown by way of example in FIG.
  • the abscissa of the time schedule of Figure 3 therefore represents the time axis, which is scaled in seconds.
  • the left ordinate takes the temperature in ° C, the right ordinate the
  • the temperature profile TN 2 of the inert gas used for flushing the hollow chamber 1 14 N 2 the temperature profile Ti 42 on the lens surface 102 and in comparison to the glass transition temperature T g of the spectacle lens material. Further shown is the time course of the irradiance I
  • the spectacle lens 104 thus has a temperature T 142 of about 20 ° C (room temperature). The in the
  • Hollow chamber 1 16 introduced nitrogen has a non-changing in the course of the process temperature TN 2 of about 40 ° C.
  • the UV radiation source 106 irradiates the spectacle lens 104 with virtually no latency with ultraviolet radiation 124 with a non-changing irradiance I124 of 330-7 during the course of the process.
  • the power of the IR radiation source 138 is increased such that the temperature Ti 42 of the lens 104 increases from about 20 ° C (room temperature) to 50 ° C.
  • This temperature ⁇ 2 is stabilized with the aid of the regulator of the IR radiation source 138 to a constant value of 50 ° C ⁇ 1 ° C (note: in one variant stabilization takes place to a value of 70 ° C ⁇ 1 ° C).
  • the dimensioning, arrangement and in particular control of the IR emitters is designed in such a way to the chamber geometry that the above accuracy in the temperature control is made possible, although the UV irradiation of the spectacle lens a significant energy input to the paint and the underlying Spectacle lens material means what per se causes a temperature rise.
  • the control of the IR radiation source 138 thus compensates for the direct heat input caused by the UV radiation 124.
  • the UV dose 144 is between 7 and 16 ⁇ at 35 s process duration. The process duration can
  • the above-described design of the overall system 100 results in a considerable reduction of known errors, in particular in the edge region of the spectacle lens 104.

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Abstract

Eine Vorrichtung (100) zum Aushärten einer Beschichtung (102) auf einem Brillenglas (104) umfassend einen Brillenglashalter (108) zum Halten des Brillenglases (104) beim Aushärten der Beschichtung (102), eine ultraviolette Strahlung (124) emittierende UV-Strahlungsquelle (106), mit einer auf den Brillenglashalter (108) ausgerichteten UV-Strahlungsaustrittsfläche (118), eine Hohlkammer (114), die einen Hohlraum (116) umschließt, wobei der Brillenglashalter (108) in dem Hohlraum (116) angeordnet ist, wobei die Hohlkammer (114) eine für ultraviolette Strahlung (124) durchlässige Kammerwand (122) aufweist, die derart angeordnet ist, dass von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierte ultraviolette Strahlung (124) durch sie in den Hohlraum (116) treten kann, wobei der Brillenglashalter (108) derart angeordnet ist, dass ein von dem Brillenglashalter (108) bestimmungsgemäß gehaltenes Brillenglas (104) von der von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierten und durch die Kammerwand (122) in den Hohlraum (116) getretenen ultravioletten Strahlung (124) bestrahlt wird. Die UV-Strahlungsquelle (106) ist eingerichtet, ultraviolette Strahlung (124) mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 1000 mW/cm2 emittieren, dass die UV-Strahlungsquelle (106) als flächige Leuchtdiodenstrahlungsquelle (106) ausgebildet ist, wobei die UV-Strahlungsaustrittsfläche (118) zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2 umfasst, dass der Hohlraum (116) gegen Umgebungsluft (130) abdichtbar ausgeführt ist und dass eine infrarote Strahlung (136) emittierende IR-Strahlungsquelle (138) vorhanden ist, die eingerichtet ist, infrarote Strahlung (136) mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 20 mW/cm2 zu emittieren.

Description

Beschreibung:
Vorrichtung und Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aushärten einer
Beschichtung auf einem Brillenglas nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 17.
Brillengläser werden häufig mit Beschichtungen versehen, die den Brillengläsern vorbestimmte Eigenschaften verleihen. Zu diesen Beschichtungen gehören z.B. phototrope Beschichtungen, die sich in Abhängigkeit von der Intensität und Wellenlänge des Lichts und der
Umgebungstemperatur verdunkeln. Weiterhin gibt es Beschichtungen, die photochrome
Farbstoffe enthalten, die auf Bestrahlung mit ultraviolettem oder sichtbarem Licht mit einer reversiblen Farbtonänderung reagieren. Es gibt auch Brillenglasbeschichtungen, die den
Brillengläsern eine höhere Kratz- und/oder Schlagfestigkeit verleihen. Antirefiex- oder
Entspiegelungsbeschichtungen (kurz AR-Beschichtungen) werden eingesetzt, um die Reflexion von Brillengläsern zu unterdrücken und die Transmission zu erhöhen. In anderen Fällen werden Verspiegelungsbeschichtungen eingesetzt, die den gegenteiligen Effekt bewirken. Außerdem sind hydrophobe Beschichtungen bekannt, die ein Beschlagen von Brillengläsern verhindern oder reduzieren.
Derartige funktionale Beschichtungen können z.B. mit Hilfe nasschemischer Verfahren, wie z.B. durch Eintauchen (engl, dip coating) in ein flüssiges Medium, durch Sprühbeschichtung (engl, fountain coating) oder durch Rotationsbeschi chtung (engl, spin coating auch spin-on) unter Aufbringung eines flüssigen Mediums appliziert werden. Als flüssige Medien, der Fachmann verwendet anstelle des Begriffs„flüssiges Medium" häufig auch den Begriff ..Lack'", für derartige funktionale Beschichtungen werden häufig Materialien eingesetzt, die bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht aushärten. Während der Herstellung eines Brillenglases wird demnach der (feuchte) Lack auf das Substrat aufgetragen und mit intensiver UV Strahlung von bestimmter Wellenlänge und Intensität ausgehärtet. Für diesen Verfahrensschritt wird eine ultraviolette Strahlung emittierende
Strahlungsquelle eingesetzt. Aus dem betriebsinternen Stand der Technik ist es bekannt, als UV- Strahlungsquelle eine elektrodenlose Gasentladungslampe einzusetzen. Diese umfasst einen Röhrenkolben, der mit einem gasformigen Leuchtmittel (z.B. Quecksilberdampf) gefüllt ist, welches mit Hilfe elektromagnetischer Mikrowellen zur Emission von ultraviolettem Licht angeregt wird. Die von dem Röhrenkolben ausgehende ultraviolette Strahlung wird auf das mit dem Lack versehene von einem entsprechenden Halter gehaltene Brillenglas gerichtet.
Die US 2009 / 0 133 625 AI , von der die Erfindung ausgeht, beschreibt ein Beschichtungsgerät, welches geeignet ist. einen stabilen photochromen Film auf einem Brillenglas zu erzeugen. Das Beschichtungsgerät umfasst unter anderem einen Brillenglashalter zum Halten des Brillenglases, eine UV-Quelle, die auf den Brillenglashalter ausgerichtet ist und einen Zylinder, der den Brillenglashalter mit dem Brillenglas umschließt und der mit Stickstoff geflutet werden kann. Zwischen UV-Quelle und Brillenglas befindet sich ein Fenster, das den Zylinder stirnseitig abschließt und durch das das Brillenglas mit UV-Licht beaufschlagt werden kann.
Die US 2006 / 0 065 989 AI beschreibt eine Beschichtungseinheit für Brillengläser, die zum UV-Aushärten eine LED-UV-Strahlungsquelle einsetzt.
Obwohl sich die vorstehend beschriebenen Systeme mit UV-Strahlungsquelle und
Brillenglashalter dem Grunde nach bewährt haben, besteht Verbesserungsbedarf. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum Aushärten einer
Beschichtung auf einem Brillenglas bereitzustellen, welches flexibler und für einen größeren Parameterbereich einsetzbar ist, aber dennoch vergleichsweise einfach aufgebaut ist. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein entsprechend flexibles Verfahren zum Aushärten einer
Beschichtung auf einem Brillenglas bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung basiert weiterhin auf dem vorstehend beschriebenen Prinzip einer Vorrichtung zum Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas umfassend eine ultraviolette Strahlung emittierende UV-Strahlungsquelle, die eingerichtet ist, ultraviolette Strahlung mit einer
771 W
maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 1000— j in einem Abstand von 5 mm zu der UV- Strahlungsquelle zu emittieren und einen Brillenglashalter zum Halten des Brillenglases beim Bestrahlen mit ultravioletter Strahlung zum Aushärten der Beschichtung.
Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass eine elektrodenlose Gasentladungslampe der vorstehend beschriebenen Bauart konstruktionsbedingt keine gerichtete UV-Strahlung liefert. Vielmehr ist ein parabolischer oder elliptischer Reflektor notwendig, der von der Gasentladungslampe ausgehendes in der vom Brillenglas gegenüberliegenden Richtung austretende ultraviolette Strahlung sammelt und wieder in Richtung des Brillenglases lenkt. Weiterhin liefert die
Gasentladungslampe selbst keine flächige ultraviolette Strahlung, vielmehr erfolgt eine
Strahlungsaufbereitung mit Hilfe eines Diffusors, der sich in Richtung des Brillenglases ausbreitende ultraviolette Strahlung flächig homogenisiert. Schließlich ist die
Strahlungserzeugung bei der Gasentladungslampe energieaufwändig. Es sind darüber hinaus Maßnahmen zum Schutz vor der verwendeten Mikrowellenstrahlung erforderlich. Das System aus Mikrowellenanregung und Leuchtmittel reagiert träge und lässt sich nicht beliebig ein- und ausschalten.
Erfindungsgemäß wird die Gasentladungslampe durch eine Strahlungsquelle mit einer oder mehreren Leuchtdioden ersetzt. Demgemäß ist die nach der Erfindung eingesetzte UV- Strahlungsquelle als flächige Leuchtdiodenstrahlungsquelle mit einer auf den Brillenglashalter ausgerichteten UV-Strahlungsaustrittsfläche ausgebildet, wobei die UV-Strahlungsaustrittsfläche zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2 umfasst. Diese UV-Quelle bedarf weder eines Reflektors noch eines Diffusors, um eine gerichtete und homogene ultraviolette Strahlung zu erzeugen. Diese UV-Strahlungsquelle ist energieeffizient. Es sind keine Maßnahmen zum Schutz vor Mikrowellenstrahlung oder Ozonentstehung erforderlich und sie reagiert schnell und lässt sich beliebig ein- und ausschalten. Diese UV-Strahlungsquelle erlaubt einen flexibleren Einsatz und die Prozessparameter beim Aushärten können in einem größeren Umfang vorgegeben und variiert werden. Als geeignet hat sich z.B. die LED Spot 100 High Power & LED powerdrive der Firma Dr. Hönle AG erwiesen, deren Datenblatt unter
http://www.hoenle.de/fileadmin/lioenle/misc/LED_Spot_100_d.pdf am 17.12.2015 um 10:25 Uhr per Download verfügbar war.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ferner eine Hohlkammer, die einen Hohlraum umschließt und diesen gegen Umgebungsluft abdichtet. Der Brillenglashalter ist in dem gegen Umgebungsluft abgedichteten Hohlraum angeordnet. Die Hohlkammer weist eine für ultraviolette Strahlung durchlässige Kammerwand auf, die derart angeordnet ist. dass von der UV-Strahlungsquelle emittierte ultraviolette Strahlung durch sie in den Hohlraum treten kann. Der Brillenglashalter ist derart angeordnet, dass ein von dem Brillenglashalter
best i mmungsgemäß gehaltenes Brillenglas von der von der UV-Strahlungsquelle emittierten und durch die Kammerwand in den Hohlraum getretenen ultravioletten Strahlung bestrahlt wird. Diese Anordnung erlaubt es. Lacke einzusetzen, die beim UV-angeregten Aushärteprozess mit Bestandteilen der Umgebungsluft reagieren. Auch durch diese Maßnahme wird die Flexibilität und der einsetzbare Parameterbereich der Vorrichtung vergrößert. Die Hohlkammer kann hohlraumseitig rund. z.B. kreiszylinderförmig ausgebildet sein. Eine runde, insbesondere kreiszylinderförmige Ausbildung der Hohlraumseite der Hohlkammer zeichnet sich dadurch aus, dass in der Hohlkammer befindliche gasförmige Medien keine Turbulenzen ausbilden. Dies ist insbesondere auch vorteilhaft im Hinblick auf die im Folgenden vorgestellte erfindungsgemäße Inertgasspülung.
Der Hohlraum ist einerseits zur Minimierung des Gesamtplatzbedarfs der erfindungsgemäßen Vorrichtung, andererseits zur Minimierung des Energiebedarfs der auf das Brillenglas während des Aushärteprozesses einwirkenden Strahlungsquellen, insbesondere der vorstehend genannten UV-Strahlungsquelle und der im Folgenden diskutierten IR-Strahlungsquel le und weiter zusätzlich zur Minimierung des vorstehend genannten Spülmediumbedarfs möglichst klein gehalten. Dies bedeutet, dass der minimal mögliche Abstand zwischen der UV-Strahlungsquelle und der beschichteten Brillenglasoberfläche und der minimal mögliche Abstand der im folgenden Teil der allgemeinen Beschreibung vorgestellten IR-Strahlungsquelle zur
Brilenglasoberfläche sowie der Raumbedarf des Brillenglashalters und des Brillenglases selbst die minimale Größe festlegen. Der Abstand zwischen Brillenglashalter und der als ebenes Abschlussfenster ausgebildeten und den Kreiszylinder einendseitig abschließenden für ultraviolette Strahlung durchlässigen Kammerwand beträgt regelmäßig zwischen 30 mm und 80 mm, vorzugsweise zwischen 30 mm und 55 mm. Bei Verwendung einer Hohlkammer mit hohlraumseitiger kre i szy 1 i nder form i ger Innenwandung beträgt der Durchmesser regelmäßig zwischen 80 mm und 200 mm, vorzugsweise zwischen 100 mm und 180 mm, höchst vorzugsweise zwischen 120 mm und 160 mm. Es sei darauf hingewiesen, dass es von Vorteil sein kann, den seitlichen Abstand zwischen Kammerwand und Brillenglas über 120 mm zu wählen, um turbulente Strömungen oder das Entstehen eines Unterdrucks im Bereich des Brillenglasrandes zu vermeiden. Dies kann sonst zu Lackauf- bzw. Lackverwerfungen oder dergleichen fuhren.
Als vergleichsweise kostengünstige und hinreichende UV -Transmissionseigenschaften aufweisende Ausfuhrungsvariante für das Abschlussfenster hat sich ein Borosilikatglasfenster herausgestellt. Dieses kann ohne jegliche diffus auf die UV-Strahlung einwirkende
Eigenschaften ausgebildet sein, da die erfindungsgemäß verwendete UV-Strahlungsquelle bereits eine flächige und hinreichend homogene Emission aufweist. Konkret kann die Leuchtdiodenstrahlungsquelle eine oder mehrere Leuchtdioden aufweisen, die jeweils einen die ultraviolette Strahlung erzeugenden, insbesondere kristallinen oder
organischen, Halbleitermaterial und einen das Halbleitermaterial unmittelbar aufnehmenden transparenten Leuchtdiodenkörper umfassen, den die in dem Halbleitermaterial erzeugte ultraviolette Strahlung transmirtiert und der eine Außenfläche aufweist, durch die die in dem Halbleitermaterial erzeugte ultraviolette Strahlung aus der Leuchtdiode austritt, wobei die UV- Strahlungsaustrittsfläche durch die Außenflächen der Leuchtdioden gebildet ist.
Als ultraviolette Strahlung, die die Leuchtdiodenstrahlungsquelle emittiert, kommt grundsätzlich jede Strahlung zwischen 100 nm und 400 nm in Betracht. Strahlung zwischen 100 nm und 280 nm wird allgemein als UV-C-Strahlung. zwischen 280 nm und 315 nm als UV-B-Strahlung und zwischen 315 nm und 380 nm bzw. 400 nm als UV-A-Strahlung bezeichnet.
Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn die UV-Strahlungsquelle nicht nur geeignet
mW
ist, ultraviolette Strahlung mit der oben angegebenen Bestrahlungsstärke von 1000—r in einem
cm
Abstand von 5 mm zu der UV-Strahlungsquelle abzugeben, sondern wenn ultraviolette Strahlung mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 1200— in einem Abstand von 5 mm
cm
mW
zu der UV-Strahlungsquelle, weiter vorzugsweise von wenigstens 1500— r in einem Abstand
cm
mW von 5 mm zu der UV-Strahlungsquelle oder noch weiter vorzugsweise von wenigstens 2000— r cm in einem Abstand von 5 mm zu der UV-Strahlungsquelle emittiert werden können. Damit lässt sich die Aushärtezeit der Beschichtun g auf dem Brillenglas in vielen Fällen weiter reduzieren. Möglich wird die Verwendung einer UV-Strahlungsquelle obiger Bauart mit höherer
Strahlungsleistung dadurch, dass sie selbst nur eine geringe Wärmestrahlungsleistung abgibt, während bei Verwendung einer UV-Gasentladungslampe entsprechend dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik eine Wärmeabfuhr notwendig ist. um ein Erweichen des Brillenglases während der Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung zu verhindern, da diese Art von Lampen neben ultravioletter Strahlung auch Infrarotstrahlung und sichtbares Licht emittiert. Der Brillenglashalter ist üblicherweise um eine Mittenachse rotationssymmetrisch ausgebildet. Er besitzt üblicherweise eine Auflagefläche für das Brillenglas, die so ausgebildet ist. dass die Mittenachse möglichst durch einen oder beide Scheitelpunkte der Vorder- und/oder Rückfläche des Brillenglases verläuft. Damit wird erreicht, dass die Beschichtung von der ultravioletten Strahlung homogen ausgeleuchtet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiter eine translatorische Verschiebeeinrichtung und/oder eine Drehantriebseinrichtung, z.B. einen motorischen Antrieb, aufweisen, um den Brillenglashalter translatorisch zu verschieben, zu drehen oder sowohl zu verschieben und zu drehen. z.B. in der Art einer orbitalen Bewegung. Eine etwaig vorhandene Inhomogenität der von der UV-Strahlungsquelle ausgehenden und auf das Brillenglas auftreffenden ultravioletten Strahlung, die zu einem inhomogenen Aushärteprozess der Beschichtung führen könnte, wird dadurch ausgeglichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere mit den oben beschriebenen Abmessungen, eignet sich hervorragend zum Aushärten von bei Bnllenglasbeschichtungen üblichen Lacken mit Lackdicken zwischen 1 μηι und 50 μηι.
In vielen Fällen ist es notwendig, die Temperatur der Beschichtung auf der Oberfläche des Brillenglases auf einen vorbestimmten Wert einzustellen. Aus diesem Grund sieht die Erfindung eine infrarote Strahlung emittierende IR-Strahlungsquelle vor, die eingerichtet und/oder ausgebildet ist, infrarote Strahlung mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 20 w
— ; in einem Abstand von 5 mm zu der IR-Strahlungsquelle zu emittieren.
cm1
Bevorzugt ist es jedoch, wenn die IR-Strahlungsquelle ausgebildet ist. infrarote Strahlung mit
W
einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 25— in einem Abstand von 5 mm zu der
cm
W
IR-Strahlungsquelle, vorzugsweise 30 in einem Abstand von 5 mm zu der IR- Strahlungsquelle zu emittieren. Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle eingerichtet ist. die von ihr erzeugte ultraviolette Strahlung zumindest über der oben angegebenen kreisförmigen Strahlungsaustrittsfläche von 75 cm2 derart flächenhomogen zu emittieren, dass die Bestrahlungsstärke der emittierten ultravioletten Strahlung zumindest über dieser kreisförmigen Strahlungsaustrittsfläche von 75 cm2 weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 5 % variiert. Diese Maßnahme stellt sicher, dass der Aushärteprozess hinreichend homogen vollzogen wird und dass keine ..Hot-Spots" auf der Beschichtung entstehen, die sich störend auf die optischen Eigenschaften des Brillenglases auswirken können.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfi ndungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die UV-Strahlungsquelle eingerichtet ist, die ultraviolette Strahlung derart zeitlich stabilisiert zu emittieren, dass die Bestrahlungsstärke der emittierten ultravioletten Strahlung zeitlich weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 5 % variiert. Damit wird die Möglichkeit einer hinreichend vorbestimmt kontrollierten und reproduzierbaren Prozessführung ermöglicht. Dies erhöht die Ausbeute signifikant, was für einen Massenfertigungsprozess und/oder einen mehrstufigen Herstellungsprozess unerlässlich ist. Gerade weil sich die beschriebene
Kombination aus Kammergeometrie und UV Strahler örtlich und zeitlich derart homogen verhält, ist es neuerdings möglich, die Rotation des zur Bestrahlung eingebrachten Substrates allein auf die Physis des auf diesem aufgetragenen und noch feuchten Lackes hin zu optimieren, um im Randbereich des Substrates bekannte Fehler optimieren zu können.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorhanden, um die Bestrahlungsstärke der emittierten ultravioletten Strahlung innerhalb eines
mW mW
Bestrahlungsstärkebereichs zwischen 100— r und 1000— r (jeweils in einem Abstand von 5 mm
cm cm
zu der UV-Strahlungsquelle gemessen) vorzugsweise weitgehend latenzfrei, d.h. innerhalb von 0.1 s und 1 s. weiter vorzugsweise zwischen 0, 1 s und 0,3 s, zu variieren. Damit ist es möglich, nicht nur Durchlaufprozesse oder Batch-Prozesse mit zeitlich unveränderlicher UV-Bestrahlung durchzuführen, sondern die Prozesszyklen an sich ändernde chemische Reaktionserfordernisse anzupassen. Weiterhin können unterschiedliche Beschichtungen, die unterschiedliche chemische Reaktionseigenschaften aurweisen, ausgehärtet werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn innerhalb des Bestrahlungsstärkebereichs wenigstens zehn unterschiedliche Bestrahlungsstärken eingestellt werden können oder wenn Bestrahlungsstärke der ultravioletten Strahlung innerhalb des gesamten
Bestrahlungsstärkebereichs stufenlos variierbar ausgebildet ist.
Anstelle einer Steuereinrichtung kann auch eine Regelungseinrichtung vorhanden sein, die unter Berücksichtigung der Ist-Messwerte der Bestrahlungsstärke der ultravioletten Strahlung mit Hilfe eines UV-empfindlichen Sensors die UV-Strahlungsquelle regelt.
Bei einer Ausführung der Vorrichtung einer der vorstehend beschriebenen Arten kann die UV- Strahlungsquelle ausgebildet sein, innerhalb von 30 s eine UV-Strahlungsdosis von 10 -~ oder cm innerhalb von 40 s eine UV-Strahlungsdosis von 12 -™ zu erzeugen. Die Erreichbarkeit einer cm
derart hohen UV-Strahlungsdosis in derart kurzer Zeit erlaubt es, die Geschwindigkeit des Aushärteprozesses gegenüber einer oben beschriebenen Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit UV-Gasentladungslampe signifikant zu erhöhen. Gerade in der Massenfertigung von Brillengläsern ist dies unerlässlich.
Die Erfindung sieht in einer Ausfuhrungsvariante vor, als UV-Strahlungsquelle eine solche zu verwenden, die in der Lage ist, ultraviolette Strahlung mit einem, vorzugsweise absoluten, Intensitätsmaximum bei einer Wellenlänge von 370 nm ± 30 nm zu emittieren. Das
Intensitätsmaximum hat dabei vorzugsweise eine Wellenlängenhalbwertsbreite von mehr als 10 nm, höchst vorzugsweise eine Wellenlängenhalbwertsbreite von 15 nm ± 5 nm. Als
Halbleiterkristallmaterialien kommen dabei z.B. Diamant (C), Aluminiumnitrid (A1N) oder Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) in Betracht. Es kann auch eine UV-Strahlungsquelle zum Einsatz kommen, die mehrere Intensitätsmaxima innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 250 nm bis 400 nm, insbesondere des vorstehend angegebenen Wellenlängenbereichs zwischen 340 nm und 400 nm, aufweist. Diese weisen vorzugsweise einen Abstand von 15 nm ± 5 nm zueinander auf.
Es wird hiermit noch einmal darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich und in der Regel auch nicht gewünscht ist. zwischen der UV-Strahlungsquelle und dem Brillenglashalter ein UV- Strahlung homogenisierendes Element anzuordnen. Stattdessen ist ein für den jeweiligen Wellenlängenbereich transparentes Element zum gasdichten Abschluss der Hohlkammer in Richtung UV Strahlungsquelle vorteilhaft, sofern diese über eine unzureichende Abdichtung sowohl gegen Unter- als auch gegen Überdruck verfügt, wie dies im Folgenden im Detail ausgeführt ist. In einer vorteilhaften Ausfuhrungsvariante ist die UV-Strahlungsaustrittsfläche zentral über dem Brillenglashalter angeordnet. Diese Variante zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau aus. Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Abstand zwischen der UV- Strahlungsaustrittsfläche und dem Brillenglashalter zwischen 30 mm und 70 mm, vorzugsweise zwischen 30 mm und 60 mm, beträgt. Damit ist gewährleistet, dass sämtliche derzeit prozessierten Brillengläser (Fertig- und Halbfabrikate) unter Minimierung des Platzbedarfs ausgehärtet werden können.
Bei einer Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die IR-Strahlungsquelle als flächige Strahlungsquelle mit einer auf den Brillenglashalter ausgerichteten IR- Strahlungsaustrittsfläche ausgebildet, wobei die IR-Strahlungsaustrittsfläche zumindest eine Fläche von 25 cm2 umfasst. Eine derartige IR-Strahlungsquelle sind z.B. die kleinflächigen Duo- und Quattrostrahler der Heraeus Noblelight GmbH, welche unter der am 17.12.2015 um 10:20 Uhr heruntergeladenen URL
https://\vww.heraeus.com/de/hng/products_and_solutions/infrared_emitters_and_systems/infrare d_special_emitters.aspx angeboten werden. Auch andere Strahlerformen des genannten
Herstellers sind gut geeignet, so z.B. der omegaförmige Strahler, der jedoch über dasselbe Filament wie o.g. Strahler verfugt und identisch emittiert.
Die nach der Erfindung eingesetzte IR-Strahlungsquelle ist in vorteilhafter Weise eingerichtet und ausgebildet, die infrarote Strahlung über der Strahlungsaustrittsfläche von 25 cm2 derart flächenhomogen zu emittieren, dass die Bestrahlungsstärke der emittierten infraroten Strahlung über der Strahlungsaustrittsfläche von 25 cm2 weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 3 % in einem Abstand von 5 mm zur Strahlungsaustrittsfläche gemessen variiert.
Es kann eine Steuereinrichtung vorhanden sein, um die Bestrahlungsstärke der infraroten Strahlung innerhalb eines Bestrahlungsstärkebereichs zwischen 1— r und 20
cm — r in einem
cm
Abstand von 5 mm zur Strahlungsaustrittsfläche gemessen zu variieren.
Innerhalb des vorstehenden Bestrahlungsstärkebereichs können z.B. wenigstens zehn
unterschiedliche Bestrahlungsstärken eingestellt werden. Es hat sich jedoch als günstiger erwiesen, wenn die Steuereinrichtung in der Lage ist, die IR-Strahlungsquelle innerhalb des gesamten Bestrahlungsstärkebereichs stufenlos zu variieren.
In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsvariante der Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brillenglastemperaturmesseinrichtung vorhanden ist, um eine Ist-Temperatur in dem Hohlraum in einer Umgebung des
Brillenglashalters zu bestimmen, und dass ein Regler für die IR-Strahlungsquelle zur Einstellung einer vorgegebenen Soll-Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters vorhanden ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Bri 11 englastemperatur maßgeblichen Einfluss auf den
Aushärteprozess der Beschichtung zumindest während, insbesondere aber unter Umständen auch vor und/oder nach, der UV-Bestrahlung hat. Eine besonders vorteilhafte Messmethode erfasst im Speziellen die Oberflächentemperatur des Brillenglases.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorstehend beschriebenen
Ausführungsvariante besteht darin, dass die IR-Strahlungsquelle und die zugehörige Steuer- und/oder Regeleinrichtung, insbesondere der vorstehend angegebene Regler, derart
dimensioniert ist. dass die Ist-Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters von 20 °C auf 70 °C innerhalb von 5 bis 10 s erhöht werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Dimensionierung und/oder Auslegung derart, dass die Ist-Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters von 20 °C auf 100 °C innerhalb von 10 s erhöht werden kann.
Der Regler der Vorrichtung ist weiter vorteilhaft eingerichtet, die Ist-Temperatur auf eine Schwankungsbreite von ±2 °C, vorzugsweise ±1 °C. um die Soll-Temperatur zu stabilisieren. Dies kann notwendig sein, wenn zum einen verhindert werden muss. dass die
Erweichungstemperatur des Brillenglases erreicht oder gar überschritten wird, zum anderen aber die Temperatur nahe an der Erweichungstemperatur gehalten werden soll, um einen schnellen chemischen Reaktionsablauf beim Aushärten zu erreichen, der für eine Massenproduktion unerlässlich ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer ein Spülfluidkanalsystem für ein Spülfluid aufweist, um den Hohlraum mit dem Spülfluid zu spülen. Alternativ oder zusätzlich kann die Hohlkammer ein Temperaturei nstel 1 fl ui dkanal sy stem für ein Kühl- und/oder Wärmemittel aufweisen, um die Temperatur der Hohlkammer und/oder die Temperatur des Spülfluids einzustellen. Eine Spülung der Hohlkammer mit einem Spülfluid ist dann unerlässlich, wenn der (feuchte) Lack der
Beschichtung nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen darf, da dies zu einer chemischen
Reaktion des (feuchten) Lacks mit Sauerstoff während oder ggf. vor der Bestrahlung des Lacks mit ultravioletter Strahlung führen würde. Als Spülfluid kommen in diesem Fall Inertgase wie z.B. Stickstoffgas oder Kohlendioxidgas oder ggf. auch Edelgase in Betracht.
Das Spülfluidkanalsystem kann eine Spülfluidzufuhreinrichtung im Innern der Hohlkammer aufweisen, um das Spülfluid seitlich, insbesondere laminar, auf den Brillenglashalter, insbesondere senkrecht zu einer Mittenachse des Brillenglashalters zuzuführen. Anders als bei einer Spülfluidzuführung senkrecht oder schräg auf die beschichtete Fläche des Brillenglases verhindert eine seitliche Spülfluidzuführung das Entstehen eines Unterdrucks im Bereich des Brillenglas- bzw. Beschichtungsrandes. was -wie oben bereits ausgeführt wurde- zu
Aufwerfungen oder Verwerfungen des Lackes führen kann.
Das Spülfluidsystem ist vorzugsweise an seiner hohlraumseitigen Eintrittsöffnung mit einem Diffusor ausgestattet, der verhindert, dass in dem Hohlraum Turbulenzen des Spülfluids entstehen. Anders ausgedrückt kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Hohlkammer hohlraumseitig einen Diffusor. insbesondere einen Metall schaumdiffusor. aufweist, durch den das Spülfluid in den Hohlraum geleitet wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Hohlkammer derart dimensioniert und abgedichtet und das Spülfluidkanalsystem derart dimensioniert ist, dass in der Hohlkammer ein Restsauerstoffgehalt von unter 50 ppm bei einem Inertgasdurchfluss (z.B. N2- oder C02-Gas) von unter 40 1/min innerhalb von weniger als 10 s, vorzugsweise weniger als 5 s erreicht wird. Für die Hohlkammer bedeutet dies, dass diese hinreichend klein ist (z.B. wie im obigen Fall des zylinderförmigen Hohlraums beschrieben) und Einzel komponenten mittels geeigneter Dichtungen abgedichtet sind. Die Inertgaszuführeinrichtung muss in diesem Fall so große Öffnungen aufweisen, dass die Strömung hinreichend laminar bleibt. Das entsprechende erfindungsgemäße Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas mit den gattungsgemäßen Verfahrensschritten:
- Halten eines eine Beschichtung aufweisenden Brillenglases mit einem Brillenglashalter und - Bestrahlen der Beschichtung mit einer ultraviolette Strahlung emittierenden UV- Strahlungsquelle mit einer auf den Brillenglashalter (108) ausgerichteten UV- Strahlungsaustrittsfläche (118), wobei eine Hohlkammer ( 1 14) vorhanden ist. die einen Hohlraum (1 16) umschließt, wobei der Brillenglashalter (108) in dem Hohlraum (1 16) angeordnet ist, wobei die Hohlkammer (1 14) eine für ultraviolette Strahlung (124) durchlässige Kammerwand (122) aufweist, die derart angeordnet ist, dass von der UV- Strahlungsquelle (106) emittierte ultraviolette Strahlung (124) durch sie in den Hohlraum (1 16) treten kann und wobei der Brillenglashalter (108) derart angeordnet ist, dass ein von dem Brillenglashalter (108) bestimmungsgemäß gehaltenes Brillenglas (104) von der von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierten und durch die Kammerwand (122) in den Hohlraum (1 16) getretenen ultravioletten Strahlung (1 14) bestrahlt wird ist dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle als flächige
Leuchtdiodenstrahlungsquelle ausgebildet ist. wobei die UV-Strahlungsaustrittsfläche zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2 umfasst, dass das Brillenglas vor und/oder während und/oder nach der Bestrahlung mit von der UV-Strahlungsquelle emittierter ultravioletter Strahlung mit einer infrarote Strahlung mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 20 W/cm2 emittierenden IR-Strahlungsquelle bestrahlt wird, um die Temperatur des
Brillenglases, insbesondere der Beschichtung auf dem Brillenglas, auf eine vorgegebene Soll- Temperatur zu regeln.
Vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum vor und/oder während und/oder nach der Bestrahlung mit von der UV-Strahlungsquelle emittierter ultravioletter Strahlung mit einem Inertgas,
insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, gespült wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas im
Querschnitt
Figur 2 eine Prinzipskizze des Ausführungsbeispiels nach der Figur 1 in Draufsicht von oben Figur 3 ein Beispiel eines Zeitablaufplans eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Aushärten einer Beschichtung auf einem Brillenglas
Die Figuren 1 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Aushärten einer Beschichtung 102 auf einem Brillenglas 104. Die Vorrichtung 100 umfasst eine flächige Leuchtdiodenstrahlungsquelle 106 und einen Brillenglashalter 108 mit einem
motorischen Antrieb 1 10, der den Brillenglashalter 108 mit dem von diesem gehaltenen
Brillenglas 102 rotatorisch um dessen Mittenachse 1 12 antreiben kann. Eine entsprechende rotatorische Antriebsbewegung ist in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen ω gekennzeichnet. Weiterhin ist eine Hohlkammer 1 14 mit einer kreiszylinderförmigen Wandung 1 14a, einer ebenen Bodenplatte 1 14b und einer ebenen Deckelplatte 1 14c vorhanden, die einen
kreiszylinderförmigen Hohlraum 1 16 umschließt. Der Brillenglashalter 108 ist in dem Hohlraum 1 16 angeordnet. Der Antrieb 1 10 ist mit der Bodenplatte 1 14b fest verbunden. Die Hohlkammer 1 14 ist so ausgebildet, dass sie den Hohlraum 1 16 gegen Umgebungsluft, z.B. über ein nicht dargestelltes Ventil, abdichten kann oder bereits abdichtet.
Die flächige Leuchtdiodenstrahlungsquelle 106 ist mit einer auf den Brillenglashalter 108 ausgerichteten UV-Strahlungsaustritts fläche 118 ausgebildet. Die UV-Strahlungsaustrittsfläche 1 18 umfasst zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2. Im Ausführungsbeispiel weist die UV-Strahlungsaustrittsfläche 1 18 eine quadratische Form mit einer Kantenlänge 1 von 10 cm auf. Die Leuchtdiodenstrahlungsquelle 106 weist im beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel 72 Leuchtdioden 120 auf, die jeweils einen ultraviolette Strahlung erzeugenden kristallinen
Halbleitermaterial und einen das Halbleitermaterial unmittelbar aufnehmenden transparenten Leuchtdiodenkörper umfassen, den die in dem Halbleitermaterial erzeugte ultraviolette Strahlung transmittiert und der eine Außenfläche aufweist, durch die die in dem Halbleitermaterial erzeugte ultraviolette Strahlung aus der jeweiligen Leuchtdiode austritt. Die Außenflächen der 72
Leuchtdioden 120 bilden die UV-Strahlungsaustrittsfläche 1 18. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist eine LED Spot 100 High Power & LED powerdrive der Dr. Hönle AG implementiert.
Die Hohlkammer 1 14 weist eine für ultraviolette Strahlung durchlässige Kammerwand 122 auf. die derart angeordnet ist. dass von der UV-Strahlungsquelle 106 emittierte ultraviolette
Strahlung 124 durch sie in den Hohlraum 1 16 treten kann. Die für ultraviolette Strahlung durchlässige Kammerwand 122 bildet einen Teil der ebenen Deckelplatte 1 14c. Die auch als Abschlussfenster bezeichnete Kammerwand 122 ist als Borosilikatglasfenster ausgeführt. Dieses Borosilikatglasfenster 122 hat keine diffus wirkenden optischen Eigenschaften.
Der Brillenglashalter 108 ist derart angeordnet, dass ein von dem Brillenglashalter 108 bestimmungsgemäß gehaltenes Brillenglas 104 von der von der UV-Strahlungsquelle 106 emittierten und durch die Kammerwand 122 in den Hohlraum 1 16 getretenen ultravioletten Strahlung 124 bestrahlt wird.
Die kreiszylinderförmigen Wandung 1 14a weist zwei Kanalsysteme 126, 128 auf, die in der Figur 1 als wendeiförmige Strukturen eingezeichnet sind. Eines dieser Kanalsysteme 126 hat eine außenseitig angeordnete Zuführöffnung 126a und eine außenseitig angeordnete
Abführöffnung 126b auf. Dieses Kanalsystem 126 wird im Rahmen der vorliegenden
Beschreibung als Temperatureinstellfluidkanalsystem 126 bezeichnet. Das andere Kanalsystem 128 weist eine außenseitig angeordnete Zuführöffnung 128a und eine Mehrzahl innenseitig angeordnete Eintrittsöffnungen 128b auf. Bestandteil dieses Kanalsystems 128 ist eine die
Bodenplatte 1 14b durchsetzende Abführöffnung 128c auf, in der sich ein hier nicht dargestelltes Ventil befindet, welches gegen die sich außerhalb der Hohlkammer 1 14 befindliche
Umgebungsluft 130 schließt. Dieses Kanalsystem 128 wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als Spülfluidkanalsystem bezeichnet.
Das Temperatureinstellfluidkanalsystem 126 ist mit einem Kühl- und/oder Wärmemittel befüllt und dient dazu, die Temperatur der Hohlkammer 1 14 einzustellen. Als Kühl- und/oder
Wärmemittel ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel Wasser eingesetzt, welches durch das Temperatureinstellfluidkanalsystem 126 fließt (angedeutet durch die beiden Pfeile an den beiden Zu- und Abführöffnungen 126a, 126b) und die Hohlkammer 1 14 z.B. auf eine Temperatur von 45 °C verbringt. Im Ausführungsbeispiel ist hierfür eine Regelungseinrichtung vorhanden, die allerdings nicht eingezeichnet ist.
Das Spülfluidkanalsystem 128 ist mit einem Spülfluid be füllt, um den Hohlraum 1 16 zu spülen. Als Spülfluid ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Intertgas, nämlich gasförmiger Stickstoff 132, eingesetzt, welcher durch die Zuführöffnung 128a zugeführt wird, über die Mehrzahl an Eintrittsöffnungen 128b in die Hohlkammer 1 14 eintritt, dabei einen innenseitig an der krei szyl inderförmi gen Wandung 1 14a angeordneten Metallschaumdiffusor 134 durchsetzt, um Turbulenzen zu vermeiden, sich innerhalb des Hohlraums 1 16 ausbreitet und den Hohlraum 1 16 wieder durch die Abfuhröffnung 128c austritt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der gasförmige Stickstoff auf eine Temperatur von 30 °C bis 35 °C vorgeheizt indem er vor dem
Eintritt in die Hohlkammer 1 14 das beschriebene Spülfluidkanalsystem 128 durchläuft.
Aufgrund dieser kombinierten Konditionierung von Kammerwand und Inert gas kann die
5 Prozessdauer um 1 bis 5 Sekunden verkürzt werden. Der gasförmige Stickstoff verhindert einen
Kontakt der (feuchten) Beschichtung des Brillenglases 102 mit Sauerstoff aus der
Umgebungsluft 130 und vermeidet dadurch eine chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und dem Beschichtungsmaterial vor, während und nach der Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung
124.
10
Um die Temperatur der Beschichtung 102 auf der Oberfläche des Brillenglases 104 auf einen vorbestimmten Wert einzustellen, weist die Vorrichtung 100 eine infrarote Strahlung 136 emittierende IR-Strahlungsquelle 138 vor. Diese IR-Strahlungsquelle 138 ist als flächige Strahlungsquelle mit einer auf den Brillenglashalter 108 ausgerichteten IRI S Strahlungsaustrittsfläche 140 ausgebildet, wobei die IR-Strahlungsaustrittsfläche zumindest eine Fläche von 25 cm2 umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei kleinflächige Duostrahler der Heraeus Noblelight GmbH eingesetzt (siehe Hinweis im allgemeinen
Beschreibungsteil), die zwischen der UV-Strahlungsquelle 106 und dem Metallschaumdiffusor 134 angeordnet und winklig zu der Mittenachse 1 12 des Brillenglasträgers 108 und in
0 symmetrischer Anordnung innerhalb des Hohlraums 1 16 angebracht sind. Die Zahl und Art der verwendeten Strahler kann abweichend gewählt werden. So kann z.B. auch nur ein Strahler verwendet werden oder es können auch vier oder fünf Strahler eingesetzt werden.
Die in der Figur 1 skizzierte Vorrichtung 100 weist ferner einen Platin-Messwiderstand Ptl OO als 5 Brillenglastemperaturmesseinrichtung 142 auf. um eine Ist-Temperatur in dem Hohlraum 1 16 in einer Umgebung des Brillenglashalters 108 zu bestimmen. Es ist ein hier nicht eingezeichneter Regler für die IR-Strahlungsquelle 138 zur Einstellung einer vorgegebenen Soll-Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters 108 vorhanden. Die IR-Strahlungsquelle 138 und der zugehörige Regler sind so dimensioniert, dass die Ist-Temperatur in der Umgebung des
0 Brillenglashalters von 20 °C auf 70 °C innerhalb von 10 s oder gar schneller erhöht werden
kann. Die Ist- Temperatur kann auf eine Schwankungsbreite von ±1 °C um die Soll-Temperatur stabilisiert werden. Nachfolgend wird ein typischer Verfahrensablauf des Aushärtens einer Beschichtung 102 auf einem Brillenglas 104 mit Hilfe ultravioletter Strahlung 124 mit der Vorrichtung 100 nach der Figur 1 anhand eines beispielhaft in der Figur 3 gezeigten Zeitablaufplans erläutert. Die Abszisse des Zeitablaufplans nach der Figur 3 stellt demnach die Zeitachse dar, die in Sekunden skaliert ist. Der linken Ordinate entnimmt man die Temperatur in °C, der rechten Ordinate die
w
Bestrahlungsstärke in für die ultraviolette Strahlung 124 gemessen in 5 mm Abstand von der
UV-Strahlungsaustrittsfläche 1 18 sowie in willkürlichen Einheiten für die infrarote Strahlung 136. Eingezeichnet sind einerseits der Temperaturverlauf TN2 des zum Spülen der Hohlkammer 1 14 verwendeten Inertgases N2, der Temperaturverlauf Ti42 auf der Brillenglasoberfläche 102 und im Vergleich dazu die Glasübergangstemperatur Tg des Brillenglasmaterials. Weiter gezeigt ist der zeitliche Verlauf der Bestrahlungsstärke I|24 der ultravioletten Strahlung 124 und qualitativ der zeitliche Verlauf der Bestrahlungsstärke Im der infraroten Strahlung 136.
Es wird davon ausgegangen, dass das Brillenglas 104 mit der (feuchten) Beschichtung 102 zum Zeitpunkt t = 0 s in die Hohlkammer 1 16 eingebracht wurde. Das Brillenglas 104 weist demzufolge eine Temperatur T142 von etwa 20 °C (Raumtemperatur) auf. Der in die
Hohlkammer 1 16 eingeleitete Stickstoff weist eine sich im Verlauf des Prozesses nicht ändernde Temperatur TN2 von etwa 40 °C auf. Die UV-Strahlungsquelle 106 bestrahlt das Brillenglas 104 praktisch ohne Latenz mit ultravioletter Strahlung 124 mit einer sich im Verlauf des Prozesses nicht ändernden Bestrahlungsstärke I124 von 330— 7.
Innerhalb von 5 s wird die Leistung der IR-Strahlungsquelle 138 derart erhöht, dass sich die Temperatur Ti42 des Brillenglases 104 von etwa 20 °C (Raumtemperatur) auf 50 °C erhöht. Diese Temperatur Τμ2 wird mit Hilfe des Reglers der IR-Strahlungsquelle 138 auf einen konstanten Wert von 50 °C ± 1 °C stabilisiert (Anmerkung: Bei einer Variante erfolgt eine Stabilisierung auf einen Wert von 70 °C ± 1 °C). Dies hat zur Folge, dass die Bestrahlungsstärke I i 36 der infraroten Strahlung 136 im weiteren Verlauf zunächst für einige Sekunden, hier z.B. 5 s, auf dem erhöhten maximalen Wert verbleibt und dann nach 10 s innerhalb von 25 s auf einen
Bruchteil, hier z.B. 20 %, des maximalen Werts abnimmt. Die Dimensionierung, Anordnung und insbesondere Ansteuerung der IR-Strahler ist dabei derart auf die Kammergeometrie ausgelegt, dass o.g. Genauigkeit bei der Temperaturführung ermöglicht wird, obwohl die UV-Bestrahlung des Brillenglases einen erheblichen Energieeintrag auf den Lack und das darunterliegende Brillenglasmaterial bedeutet, was per se einen Temperaturanstieg bedingt. Die Regelung der IR- Strahlungsquelle 138 kompensiert demzufolge den direkten Wärmeeintrag, der durch die UV- Strahlung 124 bewirkt wird. Die UV-Dosis 144 beträgt zwischen 7 und 16 ~~ bei 35 s Prozessdauer. Die Prozessdauer kann
cm
durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung um 5 bis 10 s gegenüber dem herkömmlichen Prozess unter Verwendung einer U V-Gasentladungslampe reduziert werden. Die Einsparmöglichkeiten sind daher enorm. Weiterhin resultiert aus der vorstehend beschriebenen Auslegung des Gesamtsystems 100 eine erhebliche Reduzierung bekannter Fehler, insbesondere im Randbereich des Brillenglases 104.
Bislang war es nur mit erheblichem technischen Aufwand möglich bei dem nach dem Stand der Technik beschriebenen Verfahren die Prozesstemperatur unter 100°C zu stabilisieren.
Zentraler Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist die Auslegung der komplexen
Temperaturführung, die direkt auf die Geometrie der Kammer und Anordnung von UV- und IR- Strahlungsquellen sowie auf die Auslegung der Inertgasfullung und insbesondere die Regelung der genannten Prozessgrößen zurückzuführen ist.
Mit der beschriebenen Erfindung ist erstmals eine sehr präzise individuelle substratspezifische Temperaturführung im Bereich von 30°C bis 100°C möglich, die zusammen mit dem
beschriebenen Hohlkammerdesign sowohl eine Verkürzung der Prozessdauer als auch eine Optimierung der sehr problematischen weil fehleranfälligen Randzone der
Brillenglasbeschichtung ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:
1 . Vorrichtung ( 100) zum Aushärten einer Beschichtung (102) auf einem Brillenglas (104) umfassend
- einen Brillenglashalter (108) zum Halten des Brillenglases (104) beim Aushärten der Beschichtung ( 102),
- eine ultraviolette Strahlung (124) emittierende UV-Strahlungsquelle (106). mit einer auf den Brillenglashalter (108) ausgerichteten UV-Strahlungsaustrittsfläche (1 18),
- eine Hohlkammer (1 14). die einen Hohlraum (1 16) umschließt, wobei der Brillenglashalter (108) in dem Hohlraum (1 16) angeordnet ist, wobei die Hohlkammer (1 14) eine für ultraviolette Strahlung ( 124) durchlässige Kammerwand (122) aufweist, die derart angeordnet ist. dass von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierte ultraviolette Strahlung (124) durch sie in den Hohlraum (1 16) treten kann, wobei der Brillenglashalter (108) derart angeordnet ist, dass ein von dem Brillenglashalter ( 108) bestimmungsgemäß gehaltenes Brillenglas (104) von der von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierten und durch die Kammerwand ( 122) in den Hohlraum (1 16) getretenen ultravioletten Strahlung (124) bestrahlt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die UV-Strahlungsquelle (106) eingerichtet ist, ultraviolette Strahlung (124) mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 1000— r zu emittieren, dass
cm
- die UV-Strahlungsquelle (106) als flächige Leuchtdiodenstrahlungsquelle ( 106) ausgebildet ist, wobei die UV-Strahlungsaustrittsfläche (1 18) zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2 umfasst, dass
- der Hohlraum (1 16) gegen Umgebungsluft ( 130) abdichtbar ausgeführt ist und dass
- eine infrarote Strahlung ( 136) emittierende IR-Strahlungsquelle ( 138) vorhanden ist. die eingerichtet ist, infrarote Strahlung (136) mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von
w
wenigstens 20— j zu emittieren.
2. Vorrichtung ( 100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle (106) eingerichtet ist. die ultraviolette Strahlung ( 124) zumindest über der kreisförmigen Strahlungsaustrittsfläche von 75 cm2 derart flächenhomogen zu emittieren, dass die
Bestrahlungsstärke (Im) der emittierten ultravioletten Strahlung (124) zumindest über der kreisförmigen Strahlungsaustrittsfläche von 75 cm2 weniger als 10 % variiert.
3. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle ( 106) eingerichtet ist. die ultraviolette Strahlung ( 124) derart zeitlich stabilisiert zu emittieren, dass die Bestrahlungsstärke (I 124) der emittierten ultravioletten
Strahlung ( 124) zeitlich weniger als 10 % variiert.
4. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, um die Bestrahlungsstärke (Ii24) der emittierten
uiW ultravioletten Strahlung ( 124) innerhalb eines Bestrahlungsstärkebereichs zwischen 100 und 1000 ^~ zu variieren.
cm
5. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle ( 106) ausgebildet, um innerhalb von 30 s eine UV-Strahlungsdosis
( 144) von 10 oder innerhalb von 40 s eine UV-Strahlungsdosis (144) von 12™ zu erzeugen.
6. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der UV-Strahlungsaustrittsfläche ( 1 18) und dem Brillenglashalter (108) zwischen 30 mm und 90 mm beträgt.
7. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlungsquelle ( 138) als flächige Strahlungsquelle mit einer auf den Brillenglashalter
( 108) ausgerichteten 1R- Strahlungsaustrittsfläche ( 140) ausgebildet ist, wobei die IR- Strahlungsaustrittsfläche ( 140) zumindest eine Fläche von 25 cm2 umfasst.
8. Vorrichtung ( 100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine oder mehrere Brillenglastemperaturrnesseinrichtungen ( 142) vorhanden sind, um eine
Ist-Temperatur in dem Hohlraum ( 1 16) in einer Umgebung des Brillenglashalters (108) zu bestimmen, und dass
- ein Regler für die IR-Strahlungsquelle ( 138) zur Einstellung einer vorgegebenen Soll- Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters ( 108) vorhanden ist.
9. Vorrichtung ( 100) nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlungsquelle ( 138) dimensioniert ist. die Ist-Temperatur in der Umgebung des Brillenglashalters ( 108) von 20 °C auf 70 °C innerhalb von 10 s zu erhöhen.
10. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler eingerichtet ist, die Ist-Temperatur auf eine Schwankungsbreite von ±2 °C um die Soll-Temperatur zu stabilisieren
11. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer (1 14) ein Spülfluidkanalsystem (128) für ein Spülfluid aufweist, um den Hohlraum (1 16) mit dem Spülfluid zu spülen und/oder dass die Hohlkammer (1 14) ein
Temperatureinstellfluidkanalsystem (126) für ein Kühl- und/oder Wärmemittel aufweist, um die Temperatur der Hohlkammer (1 14) und/oder die Temperatur des Spülfluids einzustellen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spülfluidkanalsystem (128) eine Spülfluidzuführeinrichtung (134) im Innern der Hohlkammer (1 14) aufweist, um das Spülfluid seitlich auf den Brillenglashalter (108) zu einer Mittenachse ( 1 12) des
Brillenglashalters (108) zuzuführen.
13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hohlkammer (1 14) hohlraumseitig einen Diffusor. insbesondere einen Metallschaumdiffusor (134). aufweist, durch den das Spülfluid in den Hohlraum (1 16) geleitet wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13. dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer (1 14) derart dimensioniert und abgedichtet und das Spülfluidkanalsystem (128) derart dimensioniert ist, dass in der Hohlkammer (1 14) ein Restsauerstoffgehalt von unter 50 ppm bei einem Inertgasdurchfluss von unter 40 1/min innerhalb von weniger als 10 s erreicht wird.
15. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammer ( 1 14) hohlraumseitig eine kreiszylinderformige Innenwandung mit einem Durchmesser zwischen 80 mm und 200 mm aufweist.
16. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brillenglashalter ( 108) und die für ultraviolette Strahlung (124) durchlässige
Kammerwand (122) einen Abstand zwischen 30 mm und 80 mm aufweisen.
17. Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung (102) auf einem Brillenglas (104). mit den Verfahrensschritten:
- Halten eines eine Beschichtung (102) aufweisenden Brillenglases (104) mit einem
Brillenglashalter (108)
- Bestrahlen der Beschichtung (102) mit einer ultraviolette Strahlung (124) emittierenden UV-Strahlungsquelle (106) mit einer auf den Brillenglashalter (108) ausgerichteten UV- Strahlungsaustrittsfläche (118), wobei eine Hohlkammer (114) vorhanden ist. die einen Hohlraum (116) umschließt, wobei der Brillenglashalter (108) in dem Hohlraum (116) angeordnet ist, wobei die Hohlkammer (114) eine für ultraviolette Strahlung (124) durchlässige Kammerwand (122) aufweist, die derart angeordnet ist, dass von der UV- Strahlungsquelle (106) emittierte ultraviolette Strahlung (124) durch sie in den Hohlraum (116) treten kann und wobei der Brillenglashalter (108) derart angeordnet ist, dass ein von dem Brillenglashalter (108) bestimmungsgemäß gehaltenes Brillenglas (104) von der von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierten und durch die Kammerwand (122) in den Hohlraum (116) getretenen ultravioletten Strahlung (114) bestrahlt wird
dadurch gekennzeichnet, dass
- die UV-Strahlungsquelle (106) eingerichtet ist, ultraviolette Strahlung (124) mit einer
771 W
maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 1000— r zu emittieren, dass
cm
- die UV-Strahlungsquelle (106) als flächige Leuchtdiodenstralilungsquelle (106) ausgebildet ist, wobei die UV-Strahlungsaustritts fläche (118) zumindest eine kreisförmige Fläche von 75 cm2 umfasst, dass
- der Hohlraum (116) gegen Umgebungsluft (130) abdichtbar ausgebildet ist, und dass
- das Brillenglas (104) vor und/oder während und/oder nach der Bestrahlung mit von der UV- Strahlungsquelle (106) emittierter ultravioletter Strahlung (124) mit einer infrarote Strahlung w
(136) mit einer maximalen Bestrahlungsstärke von wenigstens 20 emittierenden IR-
Strahlungsquelle (138) bestrahlt wird, um die Temperatur des Brillenglases (104) auf eine vorgegebene Soll-Temperatur zu regeln.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (116) gegen Umgebungsluft (130) abgedichtet wird und vor und/oder während und/oder nach der Bestrahlung mit von der UV-Strahlungsquelle (106) emittierter ultravioletter Strahlung (124) mit einem Inertgas gespült wird.
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