DE29601443U1 - Individually marked workpieces made of glass, glass ceramic or ceramic - Google Patents
Individually marked workpieces made of glass, glass ceramic or ceramicInfo
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Description
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26.01.199626.01.1996
Individuell gekennzeichnete Werkstücke aus Glas, Glaskeramik oder KeramikIndividually marked workpieces made of glass, glass ceramic or ceramic
Die vorliegende Erfindung betrifft individuell gekennzeichnete Werkstücke aus Glas, Glaskeramik oder Keramik, wie Bildschirme, Bildschirmtrichter, Laborgläser, optische Gläser, Brandschutzgläser, Kochfiächen oder keramische Bauteile, wobei die Kennzeichnung temperatur-, säure-, und abriebbeständig, maschinen- und scannerlesbar oberflächlich auf Bereichen dieser Werkstücke angeordnet ist.The present invention relates to individually marked workpieces made of glass, glass ceramic or ceramic, such as screens, screen funnels, laboratory glasses, optical glasses, fire protection glasses, cooking surfaces or ceramic components, wherein the marking is arranged on the surface of areas of these workpieces in a way that is temperature-, acid- and abrasion-resistant and machine- and scanner-readable.
Für die Kennzeichnung solcher Werkstücke sind bisher vier Möglichkeiten bekannt:There are currently four known options for marking such workpieces:
- direktes Aufbringen einer Beschriftung z. B. mit einem Strahidrucker,- direct application of a label, e.g. with a jet printer,
- Aufbringen einer Kontrastschicht und anschließendes "Eingravieren" der Beschriftung, z. B. mittels eines Lasers,- Applying a contrasting layer and then "engraving" the lettering, e.g. using a laser,
- Aufbringen von zwei Schichten und Beschriftung durch partielles Entfernen der oberen Schicht,- Application of two layers and labelling by partially removing the top layer,
- mittels Zusatzstoffen, die in den Werkstücken mit enthalten sind und mit Hilfe von energiereicher Strahlung aktiviert werden können.- using additives that are contained in the workpieces and can be activated using high-energy radiation.
So ist aus der DE 36 20 233 C 2 ein Verfahren zur Kennzeichnung von Werkstükken aus Glas, Keramik oder Porzellan, wie Bildröhren oder optische Gläser, bei Temperaturen oberhalb 300 CC bekannt, wobei auf das heiße Werkstück eine 50 bis 1000 nm dicke, als Kennzeichnungsfeld dienende Trägerschicht aus Titan, Vanadium oder Graphit enthaltendem, auf dem heißen Werkstück kondensierendem und sich verfestigendem Material unter Schutzgasatmosphäre aufgedampft wird, und die Kennzeichnung durch partielles Entfernen der Trägerschicht mittels Laserstrahlen erzeugt wird.For example, DE 36 20 233 C 2 discloses a method for marking workpieces made of glass, ceramic or porcelain, such as picture tubes or optical glasses, at temperatures above 300 ° C, whereby a carrier layer 50 to 1000 nm thick, consisting of a material containing titanium, vanadium or graphite, which serves as a marking field and which condenses and solidifies on the hot workpiece, is vapor-deposited onto the hot workpiece under a protective gas atmosphere, and the marking is produced by partially removing the carrier layer using laser beams.
Die Europäische Patentschrift EP 0 233 146 B 1 beschreibt ein Verfahren zur Laserbeschriftung von keramischen Materialien, Glasuren, keramischen Gläsern und Gläsern, die mindestens einen strahlungsempfindlichen Zusatzstoff enthalten, wobei als Energiestrahler ein Laser verwendet wird, und die Energiestrahlung entsprechend der Form des aufzubringenden Schriftzeichens auf die Oberfläche des zu markierenden Materials gerichtet, gegebenenfalls fokussiert wird, wodurch an den bestrahlten Steilen eine Verfärbung entsteht, wobei man als Energiestrahien Laserlicht, dessen Wellenlänge im nahen UV- und/oder sichtbaren und/oder IR-Bereich liegt, und als strahlungsempfindlichen Zusatzstoff ein anorganisches Pigment verwendet, ohne daß die Oberfläche des beschrifteten Materials von Auge erkennbar beschädigt wird.European patent specification EP 0 233 146 B 1 describes a method for laser marking ceramic materials, glazes, ceramic glasses and glasses that contain at least one radiation-sensitive additive, whereby a laser is used as the energy emitter and the energy radiation is directed, if necessary focused, onto the surface of the material to be marked in accordance with the shape of the character to be applied, whereby a discoloration occurs on the irradiated areas, whereby laser light, whose wavelength is in the near UV and/or visible and/or IR range, is used as the energy radiation and an inorganic pigment is used as the radiation-sensitive additive, without the surface of the material being marked being damaged in a way that is visible to the eye.
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In der EP 0 391 848 A 1 ist ein Verfahren zur Laserbeschriftung von keramischen Materialien, Glasuren, keramischen Gläsern und Gläsern in an sich beliebiger Form offengelegt, wobei man auf dem zu beschriftenden Material eine 100 bis 10 000 A dicke transparente Titandioxidschicht aufbringt und dann diese Oxidschicht mit einem gepulsten Laser bestrahlt, wobei die Strahlung entsprechend der Form der aufzubringenden Markierung auf die Oxidschicht gerichtet wird, und daß man Laserlicht mit einer Wellenlänge verwendet, weiches durch die Oxidschicht genügend absorbiert wird, so daß an den bestrahlten Stellen eine Verfärbung der Oxidschicht erzeugt wird.EP 0 391 848 A 1 discloses a method for laser marking of ceramic materials, glazes, ceramic glasses and glasses in any form, whereby a 100 to 10,000 A thick transparent titanium dioxide layer is applied to the material to be marked and then this oxide layer is irradiated with a pulsed laser, whereby the radiation is directed onto the oxide layer in accordance with the shape of the marking to be applied, and whereby laser light is used with a wavelength which is sufficiently absorbed by the oxide layer so that a discoloration of the oxide layer is produced at the irradiated areas.
Aus der US Patenschrift 4,514,456 ist ein Verfahren zur Herstellung einer maschinen-lesbaren, codierten Kennzeichnung auf der Oberfläche eines Werkstücks aus Glas zu entnehmen, wobeiUS Patent 4,514,456 describes a method for producing a machine-readable, coded marking on the surface of a glass workpiece, whereby
- auf einem ausgewählten Bereich dieses Werkstücks eine Beschichtung aufgebracht wird, die aus einer ersten wässrigen Suspension aufgebaut wird, die nur bestimmte Pigmentteilchen und einen bestimmten Alkali-Silikat-Binder enthält, und wobei- a coating is applied to a selected area of this workpiece which is composed of a first aqueous suspension containing only certain pigment particles and a certain alkali-silicate binder, and wherein
- diese erste Beschichtung dann getrocknet wird, und anschließend- this first coating is then dried, and then
- auf diese getrocknete, erste Beschichtung eine zweite Beschichtung aufgebracht wird, die aus einer zweiten wässrigen Suspension aufgebaut wird, die eine zweite und andere Art von Pigmentteilchen und einen zweiten Alkali-Silikat-Binder enthält und wobei dann- a second coating is applied to this dried first coating which is composed of a second aqueous suspension containing a second and different type of pigment particles and a second alkali-silicate binder and then
- die überlagernde zweite Beschichtung getrocknet und- the overlying second coating is dried and
- durch partielles Entfernen der zweiten überliegenden Schicht eine Vielzahl von Kennzeichnungen erreicht werden kann.- a variety of markings can be achieved by partially removing the second overlying layer.
Dabei besteht einer dieser Alkali-Silikat-Binder erfindungsgemäß aus einer Mischung aus gelöstem Natriumsilikat, gelöstem Kaliumsilikat und einer Lithium- stabilisierten kolloidalen SiO2 -Lösung.According to the invention, one of these alkali-silicate binders consists of a mixture of dissolved sodium silicate, dissolved potassium silicate and a lithium-stabilized colloidal SiO 2 solution.
Aus der EP 0 296 312 A 2 ist es weiterhin auch bekannt, z. B. Resinate zur Erzeugung von Edelmetallglanzschichten, als Kontrastschichten zu verwenden, was jedoch ohne den Zusatz von Glaslot keine haft- und kratzfesten Kontrast-Schichten ergab. Der Zusatz und das Einmischen von Glaslot brachten aber weitere Probleme bei diesem Kennzeichnungsverfahren auf Basis der sehr teueren Ag-Resinate.It is also known from EP 0 296 312 A 2 to use resinates, for example, to produce precious metal gloss layers as contrast layers, but without the addition of glass solder, this did not result in adhesive and scratch-resistant contrast layers. The addition and mixing of glass solder, however, caused further problems with this marking process based on the very expensive Ag resinates.
Für Hohlglas ist es Stand der Technik eine Siebdruckfarbe auf Aluminium -Basis als Kontrastschicht aufzubringen.For hollow glass, it is state of the art to apply an aluminium-based screen printing ink as a contrast layer.
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Diese Farbe besteht aus einem sehr fein gemahlenen Aluminiumpulver, Siebdruckfirnis und Siebdrucköl. Die zähflüssige Farbe, die bei Erwärmung dünnflüssiger wird, kann dann z. B. auch mittels Pinsel, Tampon, Rollen oder Sprühen dort aufbracht werden. Eine fortlaufende Kennzeichnung kann dann durch partielles Entfernen der Schicht aufgebracht werden.This paint consists of a very finely ground aluminum powder, screen printing varnish and screen printing oil. The viscous paint, which becomes thinner when heated, can then be applied using a brush, pad, roller or spray, for example. Continuous marking can then be applied by partially removing the layer.
Aüe aus dem Stand der Technik bekannten Kennzeichnungen befriedigen aber leider nicht,Unfortunately, all the markings known from the state of the art are not satisfactory,
- weil sie entweder zu aufwendig und teuer sind,- because they are either too complex and expensive,
- weil sie nur auf das heiße Werkstück aufgebracht werden können,- because they can only be applied to the hot workpiece,
- weil die damit erzielten Beschriftungen nicht temperatur-, säure-, wasser- oder abriebbeständig sind, oder- because the markings produced are not resistant to temperature, acid, water or abrasion, or
- weil sie für eine Maschinenlesbarkeit zu wenig kontrastreich und/oder -- because they do not have enough contrast for machine readability and/or -
- weil sie für eine sich bei jedem Werkstück ändernde individuelle Identifikations-Kennzeichnung zu unflexibel sind oder auch,- because they are too inflexible for an individual identification marking that changes for each workpiece or,
- weil sie die Oberfläche des Werkstücks möglicherweise schädigen.- because they may damage the surface of the workpiece.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine technisch einfache, preisgünstige Identifikationskennzeichnung zur dauerhaften und individuellen und maschinenlesbaren Kennzeichnung von Werksstücken aus Glas, Glaskeramik oder Keramik vorzustellen, mit dem Ziel, jedes Werkstück von der Herstellung bis zu seiner Entsorgung oder seiner Wiederaufbereitung eindeutig, besonders im Hinblick auf seinen Hersteller, auf seine chemische Zusammensetzung, seine speziellen Besonderheiten, wie z. B. umweltrelevante Zusätze, und/oder Beschichtungen, seinen Herstellungstag und seine Produktionslinie identifizieren zu können.The object of the invention is therefore to present a technically simple, inexpensive identification marking for the permanent, individual and machine-readable marking of workpieces made of glass, glass ceramic or ceramic, with the aim of being able to clearly identify each workpiece from its manufacture to its disposal or reprocessing, particularly with regard to its manufacturer, its chemical composition, its special features, such as environmentally relevant additives and/or coatings, its date of manufacture and its production line.
Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, Werkstücke so zu kennzeichnen, daß die Kennzeichnung allen chemischen und physikalischen Einflüssen während der Produktion der Werkstücke und während ihrer gesamten Lebensdauer standhält, und so auch eine Überwachung und Steuerung des Fertigungsprozesses des Werkstücks an sich und eines eventuell nachgeschalteten Einbaues dieses Werkstücks in eine übergeordnete Einheit ermöglicht wird.Furthermore, it is the object of the invention to mark workpieces in such a way that the marking withstands all chemical and physical influences during the production of the workpieces and during their entire service life, and thus also enables monitoring and control of the manufacturing process of the workpiece itself and any subsequent installation of this workpiece in a higher-level unit.
Nicht zuletzt ist es auch die Aufgabe, die grundsätzlichen Voraussetzungen zu schaffen, um den Anforderungen der Qualitätsnorm ISO 9000 ff. zu genügen.Last but not least, it is also the task of creating the basic conditions to meet the requirements of the quality standard ISO 9000 ff.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf einfache, aber effektive Weise nach dem Schutzanspruch gelöst.The object of the invention is solved in a simple but effective manner according to the protection claim.
Durch die Oberflächenbehandlung durch Sandstrahlen ist es gelungen, die Oberfläche der Werkstücke so vorzubereiten, daß die Haftung der Tinte auf Glas, Glaskeramik und Keramik soweit verbessert werden konnte, daß sie den Herstellungspro-By treating the surface with sandblasting, it was possible to prepare the surface of the workpieces in such a way that the adhesion of the ink to glass, glass ceramics and ceramics was improved to such an extent that it could be used in the manufacturing process.
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zeß ohne jeden Schaden übersteht, und z. B. eine auf das Werkstück aufgebrachte Barcodekennzeichnung zu jedem Zeitpunkt der Produktion problemlos mit einem Standardscanner gelesen werden kann.process without any damage and, for example, a barcode label applied to the workpiece can be easily read with a standard scanner at any time during production.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung soll das folgende Ausführungsbeispiel dienen:The following embodiment serves to further illustrate the invention:
Die Glasteile werden auf einer Rundtischpresse gepreßt. Nach dem anschließenden Einschmelzen der metallischen Pins werden die Teile in einem Kühlband definiert abgekühlt. Die Teile werden von einem Roboter aus dem Kühlband entnommen und auf einem Transportband abgelegt.The glass parts are pressed on a rotary table press. After the metal pins have been melted, the parts are cooled in a defined manner in a cooling belt. The parts are removed from the cooling belt by a robot and placed on a conveyor belt.
Das zu beschriftende kalte Glasteil, z. B. ein Bildschirm, wird über das Transportband zur Zentrier-Station gefördert. Mit einem Sandstrahlgerät wird dann die zu beschriftende Fläche aufgerauht. Im vorliegenden Fall beträgt die Größe des Bereiches z. B. ca. 20 &khgr; 100 mm. Es können alie zugelassenen Strahlmittel mit Körnungen zwischen 60 und 800 verwendet werden. Die Strahlzeit beträgt zwischen 0,1 und 10 s. Im beispielhaften Fall hat sich der Einsatz von Korund mit einer Körnung von 240 und einer Strahlzeit von ca. 1 see. als günstig erwiesen.The cold glass part to be labeled, e.g. a screen, is transported to the centering station via the conveyor belt. The surface to be labeled is then roughened using a sandblasting device. In this case, the size of the area is e.g. approx. 20 x 100 mm. All approved blasting media with grain sizes between 60 and 800 can be used. The blasting time is between 0.1 and 10 s. In the example case, the use of corundum with a grain size of 240 and a blasting time of approx. 1 second has proven to be advantageous.
Das Werkstück wird anschließend mit einem Ink-Jet beschriftet.The workpiece is then labeled with an inkjet.
Der Abstand zwischen Druckkopf und Werkstück beträgt zwischen 5 und 20 mm. Für die Markierung wird eine handelsübliche Tinte eingesetzt. Die Auswahl der Tinte richtet sich dabei nach der für die Anwendung geforderten Beständigkeit und der gewünschten Farbe. Im hier vorliegenden Fall wird eine weiße, pigmentierte Tinte auf MEK-Basis (Methyl-Ethyl-Keton) eingesetzt. Mit dieser Tinte ergibt sich eine wasser- und kratzfeste Beschriftung, mit gutem Kontrast zum Untergrund.The distance between the print head and the workpiece is between 5 and 20 mm. A commercially available ink is used for the marking. The choice of ink depends on the resistance required for the application and the desired color. In this case, a white, pigmented ink based on MEK (methyl ethyl ketone) is used. This ink produces a water- and scratch-resistant label with good contrast to the background.
Die Beschriftung kann als Barcode oder als Klarschrift aufgebracht werden. Neben dem Aufbringen einer Beschriftung ist es auch möglich Grafiken oder Logos aufzubringen. The label can be applied as a barcode or as plain text. In addition to applying a label, it is also possible to apply graphics or logos.
Ein durchschnittlicher Kennzeichnungsvorgang, wie oben beschrieben dauert etwa 6 - 8 see.An average marking process as described above takes about 6 - 8 seconds.
Anschließend wird das Werkstück auf Sicht und Maßfehler überprüft. Danach erfolgt das Schleifen und Polieren der Bildschirmoberfläche, sowie der Lötkante. Dabei kommt die Kennzeichnung mit Wasser (pH-Wert 8,5 - 9; Temperatur ca. 40 - 50 0C) in Berührung, Beim folgenden Waschprozeß wird Wasser mit einer Temperatur bis zu 100 0C eingesetzt. Die Markierung wird zusätzlich auch noch durch die Wasch-The workpiece is then checked for visual and dimensional errors. The screen surface and the soldering edge are then ground and polished. The marking comes into contact with water (pH value 8.5 - 9; temperature approx. 40 - 50 0 C). In the following washing process, water with a temperature of up to 100 0 C is used. The marking is also further cleaned by the washing
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bürsten mechanisch beansprucht. Nach einer abschließenden Sichtkontrolle wird das Teil verpackt.brushes are subjected to mechanical stress. After a final visual inspection, the part is packaged.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind:The advantages of the present invention are:
- zwei bekannte und erprobte Verfahrenstechniken, nämlich Sandstrahlen und Tintenstrahldrucken lösen die bisher unzureichend umgesetzten Aufgaben einfach, preisgünstig und gut,- two well-known and proven process technologies, namely sandblasting and inkjet printing, solve the previously inadequately implemented tasks simply, inexpensively and effectively,
- die Kennzeichnung kann auf das kalte Werkstück aufgebracht werden, wodurch lokale Temperaturunterschiede und dadurch Thermo-Spannungen im Werkstück vermieden sind (es ist daher auch möglich, vorgespannte Gläser zu kennzeichnen), - the marking can be applied to the cold workpiece, which avoids local temperature differences and thus thermal stresses in the workpiece (it is therefore also possible to mark tempered glass),
- die Kennzeichnungen und Beschriftungen sind temperatur-, säure-, wasser- und abriebbeständig,- the markings and labels are resistant to temperature, acid, water and abrasion,
- die Kennzeichnungen sind ausreichend kontrastreich, um problemlos und korrekt, insbesondere von Scannern identifiziert zu werden,- the markings have sufficient contrast to be easily and correctly identified, especially by scanners,
- sehr hohe Flexibilität, mit der Folge, für jedes Werkstück eine individuelle Kennzeichnung erhalten zu können, auch bei sehr schnell laufenden Prozessen und hohen Werkstoffstückzahlen pro Zeiteinheit,- very high flexibility, with the result that each workpiece can be individually marked, even with very fast processes and high quantities of material per unit of time,
- leichte Einstellung und Anpassung der Kennzeichnung auf unterschiedlichste Werkstoffe, z. B. mit verschiedenen Farben und Farbzusammensetzungen (Tinten), Dauer- und Körnung beim Sandstrahlvorgang, oder Farbauftragsdicke,- easy setting and adaptation of the marking to a wide variety of materials, e.g. with different colors and color compositions (inks), duration and grain size during the sandblasting process, or paint application thickness,
- die Oberfläche des Werkstücks sind durch Sandstrahlen unter geeigneten Parametern, wie sinnvoller Einwirkdauer und angepaßter Körnung nur soweit verändert, daß keinerlei Schädigung erfolgt.- the surface of the workpiece is only changed to such an extent by sandblasting under suitable parameters, such as a reasonable exposure time and adapted grain size, that no damage occurs.
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Legal Events
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960502 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHOTT GLAS, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHOTT GLASWERKE, 55122 MAINZ, DE Effective date: 19980715 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990304 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020228 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20040803 |