DE10319706A1 - Process for portioning and molding small glass bodies for optical uses comprises preparing a glass melt, removing glass quanta from the melt, and introducing the divided glass quanta into a liquid or onto a liquid surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Portionieren und Ausformen kleiner Glaskörper als Zwischenprodukte für Linsen, die ihrerseits für optische Anwendungen bestimmt sind.The The invention relates to a method for portioning and shaping small vitreous as intermediates for Lenses which in turn for optical applications are intended.
Die konventionelle Herstellung von Linsen für optische Anwendungen besteht aus einzelnen komplizierten Verarbeitungsschritten. Ein möglicher Herstellungsprozeß ist, daß flüssiges Glas gegossen, geformt und nachträglich durch eine komplizierte und zeitaufwendige Kaltbearbeitung zu der gewünschten Linse endbearbeitet wird. Eine andere Möglichkeit ist, daß das nachdem Guß aus der Schmelze wiedererhitzte Glas gepreßt wird.The conventional production of lenses for optical applications from individual complicated processing steps. A possible manufacturing process is that liquid glass poured, molded and afterwards through a complicated and time-consuming cold machining to the desired Lens is finished. Another possibility is that after that Pour out the melt is re-heated glass is pressed.
Nachträglich werden die Preßlinge durch den zuvor erwähnten Kaltbearbeitungsprozeß zu Linsen geschliffen. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die genannten kleinen Glaskörper als Vorformlinge dadurch herzustellen, daß aus einer Glasschmelze Portionen gleicher Masse entweder in eine Flüssigkeit eingebracht und darin einem Sinkvorgang überlassen oder auf eine Flüssigkeitsoberfläche aufgebracht werden, dort levitieren und eine linsenförmige Gestalt annehmen und anschließend einem Sinkvorgang überlassen werden; die Vorformlinge werden sodann durch Blankpressen zu Linsen geformt.Be afterwards the compacts through the aforementioned Cold machining process too Ground lenses. A third option is to use the called small vitreous to produce as preforms in that portions from a glass melt equal mass either introduced into a liquid and in it left to sink or applied to a liquid surface levitate there and assume a lenticular shape and subsequently left to sink become; the preforms then become lenses by blank pressing shaped.
Die Erfindung befaßt sich mit dem letztgenannten Weg, bei dem eine präzise Kaltbearbeitung vermieden wird. Dieser dritte Weg beinhaltet im wesentlichen die folgenden Einzelschritte:
- Bereitstellen einer Glasschmelze
- Abtrennen eines kleinen Quantums hieraus
- Ausformen des kleinen Glasquantums durch das genannte Einbringen in eine Flüssigkeit und Sinkenlassen des kleinen Glasquantums derart, daß ohne Zuhilfenahme eines Formwerkzeuges ein fester Vorformling entsteht (sogenanntes Freiformen, Variante A) oder
- Ausformen des kleinen Glasquantums durch das genannte Aufbringen auf eine Flüssigkeitsoberfläche derart, dass es dort infolge der Gasbildung auf der Gasschicht zwischen Flüssigkeit und Glas levitiert und dabei ohne Zuhilfenahme eines Formwerkzeuges ein fester Vorformling entsteht (sogenanntes Freiformen, Variante B), der dann in der Flüssigkeit absinkt.
- Providing a glass melt
- Detach a small quantum from this
- Forming the small glass quantum by introducing it into a liquid and lowering the small glass quantum in such a way that a solid preform is formed without the aid of a molding tool (so-called free-forming, variant A) or
- Forming the small glass quantum by the aforementioned application onto a liquid surface in such a way that it levitates there between the liquid and the glass due to the gas formation on the gas layer and a solid preform is formed without the aid of a molding tool (so-called free-forming, variant B), which then forms in the liquid decreases.
Bezüglich der
beiden ersten Einzelschritte – Bereitstellen
einer Glasschmelze und Abtrennen eines kleinen Quantums hieraus – ist der
folgende Stand der Technik bekanntgeworden:
Hierbei wird die untere Öffnung eines Schmelztiegels durch periodisches Auf- und Abwärtsbewegen eines Ventils geöffnet und geschlossen. Durch diesen Vorgang wird ein bestimmtes Glasquantum zum Trennen bereitgestellt. Das Abtrennen des kleinen Glasquantums erfolgt durch dessen Eigengewicht durch Tropfenbildung.in this connection becomes the bottom opening of a crucible by periodically moving it up and down of a valve opened and closed. Through this process a certain quantity of glass becomes provided for separation. The separation of the small glass quantum takes place through its own weight through drop formation.
Eine
weitere Möglichkeit
ist in
Eine
weitere Möglichkeit
zeigen
Gemäß
Gemäß
Nach
Gemäß
Der
dritte Einzelschritt, das Freiformen gemäß der genannten Variante A,
nämlich
durch Sinkenlassen in einer Flüssigkeit,
ist aus
Die oben beschriebenen Verfahren sollen dazu dienen, die an den Vorformling gestellten strengen Anforderungen bezüglich Masse, Geometrie, Oberflächenqualität und optische Eigenschaften zu erfüllen. Diese Anforderungen variieren je nach Einsatzgebiet der herzustellenden Linsen wie Fotoapparate, CD-Player, Laseranwendungen, Mikroskope usw.The The methods described above are intended to serve the preform strict requirements with regard to mass, geometry, surface quality and optical Properties to meet. These requirements vary depending on the area of application of those to be manufactured Lenses such as cameras, CD players, Laser applications, microscopes etc.
Typische
Anforderungen an die Vorformlinge sind:
Masse: Erlaubt sind ± 1 % Massenabweichung.
Die Massen der Glastropfen liegen typischerweise unter 5 g, je nach
Kundenanforderung. Je kleiner die Massen werden, desto schwieriger
wird das exakte Portionieren.
Geometrie: Die Glastropfen sollen
axialsymmetrisch sein.
Oberfläche: Die Glastropfen dürfen keine
Schnittmarken, keine Kratzer > 0,4 μm und keine Überlappungen
haben.
Optische Eigenschaften: Die optischen Eigenschaften,
wie z.B. die Brechzahl, müssen
den jeweiligen Kundenanforderungen entsprechen.Typical requirements for the preforms are:
Mass: ± 1% mass deviation is permitted. The masses of the glass drops are typically less than 5 g, depending on the customer's requirements. The smaller the masses become, the more difficult it will be to portion them precisely.
Geometry: The glass drops should be axially symmetrical.
Surface: The glass drops must have no cut marks, no scratches> 0.4 μm and no overlaps.
Optical properties: The optical properties, such as the refractive index, must meet the respective customer requirements.
Die bisher bekannten Verfahren waren aufwendig.The previously known methods were complex.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem unter Zugrundelegen des oben beschriebenen Freiformens die Anforderungen auf möglichst kostengünstige Weise erfüllt werden können.The The invention has for its object to provide a method with which the requirements based on the freeforming described above on if possible inexpensive Way fulfilled can be.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This The object is solved by the features of claim 1.
Die Erfinder haben erkannt, daß das Medium, in welchem der Sinkvorgang bzw. auf dem die Levitation stattfindet, eine überragende Rolle spielt. Sie haben sich für Silikonöl entschieden, da Silikonöle folgende Eigenschaften haben:
- – Wärme- und Kältebeständigkeit
- – physiologische Verträglichkeit
- – großer Viskositätsbereich
- – geringe Temperaturabhängigkeit physikalischer Eigenschaften
- – Filmbildungsvermögen
- – hydrophobes Verhalten
- - Heat and cold resistance
- - physiological tolerance
- - large viscosity range
- - low temperature dependence of physical properties
- - film formation ability
- - hydrophobic behavior
Die Erfinder haben ferner folgendes erkannt: Während des Abkühlens beim Sinkvorgang gemäß Variante A bildet sich auf dem Glastropfen eine festere Schicht. Das Innere des Tropfens ist noch schmelzflüssig. Bei weiterer Abkühlung hat das im Inneren befindliche Glasvolumen aufgrund seiner höheren Temperatur das Bestreben, sich stärker zusammenzuziehen als die kältere Glasoberfläche. Die feste Glasoberfläche leistet aber dagegen einen Widerstand. Dadurch kommt die Glasoberfläche unter Druck- und das Innere unter Zugspannung. Somit neigt der Tropfen zu einer Hohlraumbildung im Innern des Volumens. Dieser Hohlraum kann an der unteren Seite des Tropfens entstehen, d.h. an der Strömungsfront während des Absinkens. Dort begegnet die Tropfenoberfläche auf ihrer Bahn nach unten immer neuen Ölschichten, so daß dort immer die größte Temperaturdifferenz und somit die größte Abkühlgeschwindigkeit vorliegt.The Inventors have also recognized the following: during cooling during Sinking process according to the variant A forms a firmer layer on the glass drop. The inner the drop is still molten. With further cooling has the inside glass volume due to its higher temperature striving to become stronger contract than the colder Glass surface. The solid glass surface but resists it. This puts the glass surface under pressure and the inside under tension. So the drop tends to one Cavitation inside the volume. This cavity can the lower side of the drop, i.e. on the flow front while of sinking. There the drop surface meets on its way down always new layers of oil, so there always the greatest temperature difference and thus the greatest cooling rate is present.
Die Erfinder haben hieraus die Erkenntnis gezogen, daß die Öltemperatur eine entscheidende Rolle spielt.The The inventors have learned from this that the oil temperature plays a crucial role.
Beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt es verschiedene Parameter, die zu beachten sind. Der wichtigste ist die Öltemperatur. Temperaturen von 100 bis 200° C haben sich als optimal erwiesen. Grundsätzlich kann der Schritt des Freiformens auch bei Raumtemperatur des Öles durchgeführt werden.At the Carry out of the method according to the invention there are various parameters to be considered. The most important is the oil temperature. temperatures from 100 to 200 ° C have proven to be optimal. Basically, the step of freeforming can also be carried out at room temperature of the oil.
Die Versuche zeigen, daß die Tropfen nach dem Aufbringen auf die Öloberfläche eine lokale Verdampfung des Öles verursachen. Diese Verdampfüng kann zu vorübergehender Levitation der Glasposten auf der Öloberfläche führen. Je zäher die Öle werden, desto länger levitieren die Tropfen auf den Ölen. Während der Levitation kühlt der Glasposten ab und nimmt eine linsenförmige Gestalt an.The experiments show that the drops cause local evaporation of the oil after application to the oil surface. This evaporation can lead to temporary levitation of the glass items on the oil surface. The tougher the oils become, the longer the drops levitate on the oils. The glass pos cools during levitation ten and takes on a lenticular shape.
Die Viskosität der Öle kann auch für die Rauheit der Glastropfenoberfläche von Bedeutung sein.The viscosity of oils can also for the roughness of the glass drop surface may be important.
Typischerweise sind die Rauhigkeitswerte bei Raumtemperatur des Öls < 50 nm (Ra-Wert).typically, are the roughness values at room temperature of the oil <50 nm (Ra value).
Die Oberflächenqualität der Tropfen wird mit steigender Viskosität der Öle besser.The Surface quality of the drops becomes with increasing viscosity of oils better.
Auch die Fallhöhe, d.h. jene Strecke, die der Tropfen beim freien Fall vor dem Auftreffen auf die Öloberfläche zurücklegt, ist von Bedeutung. Dabei kommen Fallhöhen bis zu 5 m in Betracht. Mit steigender Fallhöhe der Tropfen verbessert sich deren Oberflächenqualität.Also the fall height, i.e. the distance that the drop falls before it hits the free fall covered on the oil surface, is important. Fall heights of up to 5 m are possible. With increasing head the drop improves their surface quality.
Claims (5)
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DE2003119706 DE10319706A1 (en) | 2003-05-02 | 2003-05-02 | Process for portioning and molding small glass bodies for optical uses comprises preparing a glass melt, removing glass quanta from the melt, and introducing the divided glass quanta into a liquid or onto a liquid surface |
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Publications (1)
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Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
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