Der Hartlack ist der wichtigste Veredelungsschritt, um Kunststoffbrillengläser resistenter gegen Kratzer und mechanische Beanspruchung zu machen.
Was sind Kratzschutzschichten und wie kommen diese auf das Kunststoffglas?
Im Vergleich zu Silikatgläsern ist bei allen Kunststoffgläsern die Verschleißbeständigkeit gegenüber kratzender, schabender und schlagender Beanspruchung wesentlich geringer. Heute wirkt man in der Regel mit Kratzschutzschichten der geringen Härte von Kunststoffmaterialien entgegen.
Kratzschutzschichten sind also Schichten, die ein Kunststoffbrillenglas widerstandsfähig machen.
Alle Kratzschutzschichten müssen folgende Anforderungen erfüllen:
optische Eigenschaften: keine Absorption (es darf keine Strahlung verloren gehen), homogene (gleichmäßige) Schichtverteilung
mechanische Belastbarkeit: Haftfestigkeit und Abriebbeständigkeit
Korrosionsbeständigkeit: Hautschweiß, Lösungsmittel
Klimabeständigkeit: Temperatur, Feuchtigkeit, Strahlung
Werkstatttauglichkeit: Schleifen, Bohren, Rillen
AR® - Schichten müssen haften
umweltschonende Herstellungsverfahren
Es gibt verschiedene Verfahren für das Aufbringen von Kratzschutzschichten. Somit können auch die Eigenschaften solcher Schichten recht verschieden sein. Stratemeyer setzt die Härtung mit Lack ein.
Lackieren der Brillengläser
Dies ist das am häufigsten benutzte Verfahren zum Aufbringen von Hartschichten. Die Vorteile dieser Art der Beschichtung liegen darin, dass diese Technologie einsatzerprobt ist und man inzwischen viele verschiedene Kunststoffmaterialien mit unterschiedlichen Brechungsindices beschichten kann. Außerdem können mit dem Lack sehr kleine Oberflächenfehler kaschiert werden.
Es gibt unterschiedliche Verfahren, um Lack auf ein Substrat (Kunststoffglas) aufzubringen. Stratemeyer wendet das Tauchlackieren für die PAROLACK®-Gläser an, da hier der Lack auf der Außen- und Innenseite gleichmäßig verteilt wird. Bei diesem Verfahren wird das Glas in einer staubfreien Kammer in ein Lackbad bei 19°C getaucht und automatisch herausgezogen (Abb. 2).
- Abb. 2: Lacktauchbecken
- Abb. 3: Polymerisationsofen
Die entstehende Schichtdicke hängt von der Zähigkeit des Lackes und der Ziehgeschwindigkeit ab. Nach dem Tauchen werden die lackierten Gläser zum Polymerisieren (Aushärten) der aufgetragenen Lackschicht in einen Ofen (Abb. 3) gestellt, wo sie eine gewisse Zeit bei einer bestimmten Temperatur trocknen.
Der Brechungsindex der Lackschicht und der des unbeschichteten Substrates liegen sehr nah beisammen (Abb. 4), so dass mit Lackschichten keine unerwünschten, farbigen Interferenzen auftreten.
- Abb. 4: Reflexionsgrad eines unbeschichteten Substrates und eines mit PAROLACK®:
Der wellenförmige Reflexionsgrad der PAROLACK®-Schicht resultiert aus der Schichtdicke des Lackes.
Wie gut sind die Kratzschutzschichten wirklich ?
Ein Vergleich verschiedener Oberflächen ist in Abb. 7 "Ergebnisse des Trommeltestes" dargestellt. Der Trommeltest ist ein Prüfverfahren zur Abriebbeständigkeit. Dabei befinden sich die zu prüfenden Gläser zusammen mit kleinen abrasiven (abtragenden) Partikeln über eine gewisse Zeit in einer langsam rotierenden Trommel. Die quantitative Auswertung der Ergebnisse erfolgt mittels Streulichtmessung.
- Abb. 7: Ergebnisse des Trommeltestes verschiedener Oberflächen
Die erste Säule im Diagramm zeigt ein unbeschichtetes Kunststoffglas mit einem sehr hohen Streulichtmesswert. Bringt man eine Kratzschutzschicht wie PAROLACK® auf das Substrat, verringert sich der Streulichtanteil um ca. 80%. Anzumerken ist, dass es eine große Bandbreite bei der Qualität von Lacken für Kunststoffgläser, abhängig von den Herstellern dieser Lacke, gibt.
Als letzte Säule ist vergleichsweise ein Silikatglas dargestellt.
Ein weiteres Prüfverfahren zur Bestimmung der Beständigkeit der Oberflächen ist die Bearbeitung der zu prüfenden Fläche mit einem kratzenden Gegenstand. Sehr beliebt und gebräuchlich ist die Bearbeitung der Oberfläche mit sehr feiner Stahlwolle. Dieser Test ist leicht durchführbar, kostengünstig und unabhängig von Apparaturen.
Bei den Gläsern, die für den "Stahlwolle-Test" verwendet werden, ist nur eine Hälfte des Glases mit einer Kratzschutzschicht versehen, um gleiche Voraussetzungen (z.B. gleicher Reibdruck, gleiche Geschwindigkeit) für den Vergleich der Oberflächen zu schaffen.
Die folgende Abb. 8 zeigt anschaulich wie die Kratzschutzschicht das Glas schützt.
- Abb. 8: Ergebnis eines "Stahlwolle-Tests"
- Abb. 10: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme: mangelhafte Haftfestigkeit
- Abb. 11: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme: gute Haftfestigkeit
Zur quantitativen Bestimmung der Haftfestigkeit des Kratzschutzentspiegelungssystems hat Stratemeyer ein Verfahren namens „Kavitationserosion“ entwickelt. Hierbei wird das Schichtsystem einem durch Ultraschall erzeugten Kavitationsfeld ausgesetzt. Kavitation ist die Bildung von Gasbläschen (sog. Mikrojets) in strömenden Flüssigkeiten.
Ein mechanisches Verfahren, mit dem die Beständigkeit von Oberflächenveredelungen praxisnah geprüft werden soll, muss verschiedene Arten der Beanspruchung von Brillengläsern simulieren. Ein Prüfverfahren kann nur eine Durchschnittsbeanspruchung nachahmen.
Die Kratzschutzschichten der Firma Stratemeyer werden kontinuierlich überprüft, um sicher zu gehen, dass die Anforderungen an Kratzschutzschichten 100%ig erfüllt sind und damit dem Augenoptiker hohe Qualität geliefert wird.
Literatur:
Blendowske, Ralf; Diepes, Heinz: Optik und Technik der Brille, Heidelberg: Optische Fachveröffentlichung GmbH 2002, ISBN: 3-922269-34-6
JOT 1 (Journal für Oberflächentechnik) Jahresband 1995, Wiesbaden: Verlag Vieweg 1996
Sonnenberg, Frank: Das ist die Härte, erschienen in OPTIC + VISION 5/6 2001 Mainz: Vereinigte Fachverlage GmbH 2001 S. 34f.
Tönnies, Sandra: Grundlegende Untersuchungen zum computerunterstützten Design reflexionsmindernder Schichten, Diplomarbeit FH Aalen, Studiengang Augenoptik 09/2001
AR® und PAROLACK® sind eingetragene Marken der Eugen Stratemeyer GmbH & Co. KG
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