Verfahren zum Färben von Brillengläsern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Färben von Brillengläsern, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Brillenglases, Aufbringen einer Tintenzusammensetzung auf zumindest eine Oberfläche des Brillenglases mittels eines Druckkopfes und Fixieren der Tintenzusammensetzung.

Im Stand der Technik sind zum Färben von Brillengläsern naßchemische Diffusionsverfahren unter Verwendung von wäßrigen Farbstoff-enthaltenden Bädern, Thermotransferverfahren unter Verwendung von Thermotransferpapier, Verfahren, welche einen farbigen Lack mittels Tauch- oder Spincoatverfahren auf ein Brillenglas aufbringen, Vakuumbeschichtungsverfahren, welche die Farbstoffe mittels eines Aufdampfverfahrens aufbringen, und Massefärbungsverfahren, welche einen Farbstoff bereits bei Herstellung einer Brillenglaslinse zumischen, bekannt.

Bei naßchemischen Diffusionsverfahren kommen wäßrige Farbbäder zum Ein- satz, die aus Wasser, Dispersionsfarbstoffen, Dispergierer, gegebenenfalls Färbebeschleuniger zur Verkürzung der Färbezeit und gegebenenfalls weiteren Hilfsmitteln bestehen. Diese Farbbäder werden üblicherweise bei Temperaturen von 80 bis 99°C betrieben. Die Färbung der Gläser wird dadurch erzielt, daß die Brillengläser in das Farbbad getaucht werden und während der Verweilzeit im Farbbad die Farbstoffe in den Kunststoff eindiffundieren. Es handelt sich hierbei um eine Oberflächenfärbung. Die Transmission der Färbung läßt sich über die Färbezeit, d.h. die Verweilzeit im Färbebad, steuern. Mit diesem Verfahren lassen sich auch Graduell- oder Bicolor-Färbungen erzielen. Hierbei werden die Gläser nicht vollständig in das Farbbad eingetaucht. Das Verfahren kann für unbe- schichtete oder lackierte Kunststoffbrillengläser eingesetzt werden.

Bei Thermotransferverfahren werden die Farbstoffe mittels Sublimation auf ein Brillenglas aufgebracht und anschließend in einem Temperschritt in den Kunst-

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- 2 - stoff eindiffundieren gelassen (vgl. US 2005/0071934 A1). Hierbei werden die Farbstoffe auf ein Thermotransferpapier aufgedruckt und der Farbton und die Transmission werden über eine spezielle Software gesteuert. Das bedruckte Papier wird ohne direkten Kontakt zum Glas über der zu färbenden Glasseite ange- bracht. In einer Vakuumkammer wird die Farbe durch Aufheizen des bedruckten Papiers sublimiert. Die derart auf den Gläsern abgeschiedene Farbe wird in einem anschließenden Temperschritt fixiert, d.h. die Farbe diffundiert in die Kunststoffoberfläche ein. Auf diese Art und Weise lassen sich Uni-, Verlauf- und Bicolor- Färbungen und Markierungen, wie Firmenlogos, erzeugen.

Ein Problem bei diesem Verfahren ist die inhomogene Färbung bei gekrümmten Gläsern. Durch den uneinheitlichen Abstand des Glases zum bedruckten Papier wird auch die Färbung uneinheitlich. Dieses Problem tritt besonders deutlich bei Brillengläsern mit starkem Zylinder auf.

Das Aufbringen eines farbigen Lacks auf ein Kunststoffbrillenglas erfolgt üblicherweise mittels Tauch- oder Spincoat-Verfahren. Ein Nachteil hierbei ist die inhomogene Färbung durch einen ungleichmäßigen Lackauftrag.

Ferner können Farbschichten mittels Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht werden. Die Farbstoffe werden mit üblichen Aufdampfverfahren aufgebracht, wie Sputtern, Aufdampfverfahren oder CVD.

Bei der Massefärbung werden die Farbstoffe dem Kunststoff bereits bei dessen Herstellung beigemischt.

Somit besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Aufgabe darin, ein neues Verfahren zum Färben von Brillengläsern, insbesondere Kunststoffbrillengläsern, bereitzustellen, das für möglichst viele Kunststoffe geeig- net sein soll, für Verlauf- und Bicolorfärbungen verwendbar sein soll, das Aufbringen von Firmenlogos, Barcodes oder fluoreszierenden Markierungen ermöglichen soll und eine gute Reproduzierbarkeit und Qualität der Färbung liefern soll.

Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.

Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Färben von Brillengläsern bereitgestellt, umfassend die Schritte:

(a) das Bereitstellen eines Brillenglases,

(b) das Aufbringen einer mindestens einen Farbstoff enthaltenden Tintenzusammensetzung auf zumindest eine Oberfläche des Brillenglases mittels eines Druckkopfes bzw. einer Pipette und

(c) das Fixieren der Tintenzusammensetzung, indem der mindestens eine Farbstoff durch Temperatureinwirkung permanent in die Brillenglasoberfläche eindiffundiert wird.

Unter „Färben von Brillengläsern" wird gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere das Aufbringen einer Zusammensetzung, welche einen Farbstoff um- fasst, der Strahlung im Ultraviolettbereich, sichtbaren Bereich und/oder Infrarotbereich absorbiert, auf zumindest eine Oberfläche des Brillenglases verstanden.

Als Brillenglas kann ein Kunststoffglas, beispielsweise aus Polythiourethan, Po- lyepisulfid, PMMA, Polycarbonat, Polyacrylat oder Polydiethylenglycol- bisallylcarbonat (CR 39 ^® ) oder beliebigen Gemischen von zwei oder mehreren derartiger Materialien, verwendet werden.

Die Tintenzusammensetzung unterliegt grundsätzlich keiner besonderen Beschränkung, solange sie für die Verwendung in einem Druckkopf geeignet ist. Es können eine Vielzahl von bekannten Farbstoffen, UV-Absorbern, IR-Absorbern, etc., als färbende bzw. absorbierende Materialien eingesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch Tintenzusammensetzungen mit beispielsweise fluoreszierenden, phosphoreszierenden, photochromen bzw. pho- totropen Eigenschaften auf das Brillenglas aufbringen. Vorzugsweise enthält die Tintenzusammensetzung einen Inhaltsstoff bzw. Farbstoff, der Strahlung im Ultraviolettbereich, sichtbaren Bereich und/oder Infrarotbereich absorbiert, mindestens

- A - ein Lösungsmittel bzw. ein Lösungsmitttelgemisch, insbesondere ein solches auf Wasser-Basis, und gegebenenfalls ein Viskositätsmittel.

Geeignete Inhaltsstoffe bzw. Farbstoffe, die Strahlung im Ultraviolettbereich, sichtbaren Bereich und/oder Infrarotbereich absorbieren, sind einem Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und können in geeigneter Weise ausgewählt werden. Beispielsweise können handelsübliche Textilfarbstoffe, wie Disperse Blue 56 (Handelsname: Terasil Blau 3RL-02) von Ciba, Disperse Blue 27 (Handelsname: Teratop Blau GLF) von Ciba, Disperse Blue 54 (Handelsname: Teratop HL-B) von Ciba, Disperse Blue 56 (Handelsname: Teratop Blau 3RL-02 150) von Ciba, Disperse Blue 56 (Handelsname: Lumacron Blau EFBL) von Doh- men, Disperse Blue 280 (Handelsname: Dorospers Blau GL) von Dohmen, Disperse Blue 280 (Handelsname: Dianix Blau FBL-E) von Dystar, Disperse Blue 56 (Handelsname: Dianix Blau S-2R) von Dystar, Disperse Blue 56 (Handelsname: Disperse Blue 156 150%) von Hangzhou Jiacheng, Disperse Blue 56 (Handelsname: MLP Blue 2) von Mitsui, Disperse Yellow 42 (Handelsname: Teratop NFG) von Ciba, Disperse Yellow 42 (Handelsname: Terasil Gelb GWL-01) von Ciba, Disperse Yellow 114 (Handelsname: Terasil Gelb W-6GS) von Ciba, Disperse Yellow 86 (Handelsname: Dorospers 2RG/1 ) von Dohmen, Disperse Yellow 5 (Handelsname: Dorospers AR) von Dohmen, Disperse Yellow 54 (Handelsname: Lumacron Gelb E3G 200) von Dohmen, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix AC-E neu von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix UN-SE 200 von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix AM-G von Dystar, Disperse Yellow 33 (Handelsname: MLP Gelb 2 150%) von Mitsui, Disperse Red 4 (Handelsname: Teratop Rosa 3G) von Ciba, ein Farbstoff unter dem Handelsnamen Cibacet Rot EL-RF von Ciba, Disperse Red 60 (Handelsname: Teratop Rot NFR) von Ciba, Disperse Red 60 (Handelsname: Lumacron Rot EFB 200%) von Dohmen, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rot AM-SLR von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rubin Plus von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rot AC-E 01 von Dystar, eine Mischung unter dem Handelsnamen Dianix Rubin S-2G von Dystar, Disperse Red 4 (Handelsname: ML Pink RL) von Mitsui, Disperse Red 229 (Handelsname: ML Rot V2) von Mitsui, Disperse Orange 30 (Handelsname: Tera-

sil Gelbbraun 2RFL) von Ciba, Disperse Orange 30 (Handelsname: Dorospers Orange R) von Dohmen, Disperse Orange 30 (Handelsname: Dianix Orange Plus) von Dystar und Disperse Orange 30 (Handelsname: Fantagen Orange GLS) von der Firma Farbchemie Braun, als Farbstoffe verwendet werden. Weitere geeig- nete Farbstoffe bzw. Inhaltsstoffe sind in US 2004/0075724 A1 beschrieben.

Die in der Tintenzusammensetzung verwendbaren Lösungsmittel können polare oder unpolare Lösungsmittel sein, die in der Lage sind, die Inhaltsstoffe bzw. Farbstoffe zu lösen oder zumindest zu dispergieren.

Beispielsweise kann eines der folgenden Dispergate auf ein Brillenglas aufgebracht werden, wobei geeignete rote Farbstoffe, gelbe Farbstoffe und blaue Farbstoffe aus der vorstehenden Liste ausgewählt werden können:

(1 ) 2,0 Vol.-% eines roten Farbstoffs, 4,0 Vol.-% eines gelben Farbstoffs, 1 ,0 Vol.-% eines blauen Farbstoffs, 15,0 Vol.-% Glycerin und 78 Vol.-% Wasser; oder

(2) 1 ,5 Vol.-% eines roten Farbstoffs, 3,0 Vol.-% eines gelben Farbstoffs, 2,0 Vol.-% eines blauen Farbstoffs 10,0 Vol.-% Aceton und 83,5 Vol.-% Wasser.

Ferner können der Tintenzusammensetzung Viskositätsmittel zum Einstellen einer gewünschten Viskosität und/oder weitere übliche Additive zugegeben werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Tintenzusammensetzung eine Zusammensetzung verwendet, die einen Farbstoff umfaßt, welcher vor allem im sichtbaren Bereich absorbiert. Der gewünschte Farbton kann durch Mischen von Einzelfarben, wie Blau, Rot, Gelb, Schwarz, Orange, etc., eingestellt werden. Es können jedoch auch bereits vorgemischte Farben, wie Braun, aufgebracht werden.

Weiterhin ist es möglich, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise einen UV-Schutz, umfassend einen geeigneten UV-Farbstoff als Tinte, auf die Brillenglasoberfläche aufzubringen.

Die Tintenzusammensetzung kann flächig oder in Form von Mustern oder Verzierungen auf zumindest einen Teil einer Oberfläche des Brillenglases aufgebracht werden. üblicherweise wird eine flächige Aufbringung ausgeführt. Die Tintenzu- sammensetzung kann auf die gesamte Oberfläche oder nur auf Teilbereiche des Brillenglases, einseitig oder beidseitig, aufgebracht werden. Es können auch kleinere Bereiche der Brillenglasoberfläche, beispielsweise mit Firmenlogos, Barcodes, Funktionsgravuren, Initialen des Brillenträgers, Verzierungen, vom Endkunden frei wählbare Schriftzüge, Verzierungen und ähnlichem, mit der Tintenzu- sammensetzung versehen werden.

Als Druckkopf kommen alle Druckköpfe in Frage, die zum Aufbringen einer vorzugsweise flüssigen Tintenzusammensetzung auf ein Substrat geeignet sind. Insbesondere wird ein Tintenstrahldruckkopf zum Aufbringen der Tintenzusammen- setzung verwendet. Geeignete Tintenstrahldruckköpfe sind insbesondere solche, die im Bereich von Tintenstrahldruckern zum Bedrucken von beispielsweise Papier eingesetzt werden. Alternativ kann auch eine Pipette zum Aufbringen einer vorzugsweise flüssigen Tintenzusammensetzung auf ein Substrat verwendet werden.

Das Fixieren der Tintenzusammensetzung erfolgt üblicherweise durch eine Wärmebehandlung bzw. durch Tempern, es sind jedoch auch andere gleichwirkende Mittel anwendbar. Durch die Wärmebehandlung wird bewirkt, daß die Tinte bzw. der darin enthaltende mindestens eine Farbstoff in die Oberfläche des Brillengla- ses eindiffundiert und somit fixiert wird. Es wird somit eine Permanentfärbung durch Diffusion erreicht. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise in einem Ofen durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von 40 bis 200 ⁰ C durchgeführt, wobei eine Temperatur in einem Bereich von 80 bis 18O ⁰ C bevorzugt ist und eine Temperatur in einem Bereich von 90 bis 140 ⁰ C besonders bevorzugt ist. Die Dauer der Wärmebehandlung unterliegt keiner wesentlichen Beschränkung, liegt jedoch üblicherweise in einem Bereich von 5 min bis 5 h, vorzugsweise 10 min bis 3 h und am meisten bevorzugt von 30 min bis 2 h.

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Vor dem Aufbringen der Tintenzusammensetzung kann die Oberfläche des Brillenglases behandelt werden, um die Aufnahme bzw. Absorption der Tintenzusammensetzung zu verbessern. Dies kann beispielsweise durch eine Plasma- oder Koronabehandlung erfolgen. Ferner kann eine Tinte-absorbierende Schicht auf das Brillenglas aufgebracht werden, um die Fixierung der Tinte zu erleichtern. Geeignete Materialien für eine derartige Tinte-absorbierende Schicht sind einem Fachmann bekannt. Abhängig von der Polarität der verwendeten Tintenzusammensetzung kann die Oberfläche des Brillenglases in geeigneter Weise durch ei- ne Oberflächenbehandlung hydrophil oder auch hydrophob gemacht werden. Bei Verwendung einer polaren Tintenzusammensetzung ist es bevorzugt, die Oberfläche des Brillenglases hydrophil einzustellen, und bei Verwendung einer unpolaren Tintenzusammensetzung ist es bevorzugt, die Oberfläche des Brillenglases hydrophob einzustellen.

Das unbehandelte Brillenglas kann vor der eigentlichen Färbebehandlung entsprechend vorbehandelt bzw gereinigt werden. Geeignete Reinigungsanlagen sind beispielsweise Bürstenreinigungsanlagen (z.B. von der Firma Team Henrich und Krall) und Ultraschallreinigungsanlagen (z.B. von der Firma Elma oder UCM), die vorzugsweise mit laugenhaltigen Reinigungsmitteln betrieben werden. Geeignete laugenhaltige Reinigungsmittel sind beispielsweise unter den folgenden Handelsnamen erhältlich: AC 5167 MP (Aachener Chemie Werke GmbH), AC 6437 (Aachener Chemie Werke GmbH), Alputex 5050 (Henkel Austria GmbH), Novadip 7902 (Henkel KGaA), Deconex OP 145 (Borer Chemie), Deconex OP 146 (Borer Chemie), G-400 (Balzer AG), Optica! 96 Extra (NGL Cleaning Technology SA), Optical 30 (NGL Cleaning Technology SA) und Optical Il Supra (NGL Cleaning Technology SA).

Ferner kann das unbehandelte oder behandelte Brillenglas auch von Hand mit einem Lösungsmittel, wie Aceton oder Ethanol, und einem geeigneten Brillen- putztuch gereinigt werden.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Druckkopf in konstantem Abstand über die Oberfläche des Brillenglases geführt. Dadurch kann erreicht werden, daß der Druckkopf der Geometrie des zu beschichtenden bzw. bedruk- kenden Glases folgt und somit einen gleichmäßigen Auftrag der Tintenzusam- mensetzung ermöglicht. Es ist besonders bevorzugt, daß der Druckkopf computergesteuert in konstantem Abstand über der Glasoberfläche nachgeführt wird. Durch das vorstehend beschriebene äquidistante Nachführen des Druckkopfes über dem Brillenglas läßt sich die Tintenzusammenstzung gleichmäßig auf alle Glasgeometrien, wie unterschiedliche Krümmungen, Sphären, Toren, asymmetri- sehe Gläser, unregelmäßige Flächen und Formen, aufbringen.