NL1001784C2 - Werkwijze voor de vervaardiging van een voorwerp met gekleurde markering. - Google Patents

Description

- 1 -

WERKWIJZE VOOR DE VERVAARDIGING VAN

EEN VOORWERP MET GEKLEURDE MARKERING 5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een voorwerp met 10 een gekleurde markering, door bestralen van het oppervlak van het voorwerp met laserlicht.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit W094/12352. In deze octrooiaanvrage is een werkwijze beschreven, waarin onder toevallig gekozen condities 15 het oppervlak van een voorwerp met laserlicht wordt bestraald, zodat een markering met een kleur wordt verkregen.

Een nadeel van de bekende werkwijze is dat de kleuren die worden verkregen niet vrij zijn gekozen, 20 maar toevallig zijn bereikt. Verder kan de markering slechts een beperkt aantal kleuren worden verkregen.

De uitvinding beoogt in een werkwijze te voorzien die bovengenoemde nadelen niet bezit.

Verrassenderwijs wordt dit bereikt doordat 25 tenminste op de plaats waar de markering wordt aangebracht het voorwerp uit een kunststofsamenstelling bestaat, die tenminste drie lichtabsorberende componenten bevat, die elk bij een onderling verschillende golflengte in hun 1ichtabsorptiespectrum 30 een maximum bezitten en onder invloed van laserlicht hun lichtabsorberende vermogen verliezen, waarbij de markering wordt aangebracht in de vorm van matrixpunten, door het oppervlak van het voorwerp op de plaats van de matrixpunten te bestralen met laserlicht 35 van een zodanige golflengte en intensiteit en met een zodanige tijdsduur, dat tenminste één van de lichtabsorberende componenten zijn lichtabsorberende

1 0 0 1 7 8 A

- 2 - vermogen geheel of gedeeltelijk heeft verloren.

Hiermee kan een markering worden verkregen waarvan de kleur willekeurig is bepaald, de markering kan verschillende kleuren bevatten en markeringen 5 kunnen op het oppervlak van dezelfde kunststofsamenstelling elk in een verschillende kleur worden verkregen. Verder kan de markering zelfs op het oppervlak van dezelfde kunststofsamenstelling in een groot aantal verschillende kleuren worden verkregen.

10 Onder lichtabsorberende componenten worden componenten verstaan die een chromatische kleur bezitten, zoals kleurstoffen en pigmenten. Witte of zwarte componenten, waaronder bijvoorbeeld: titaandioxide, krijt, bariumsulfide, roet of 15 ijzersulfide worden niet onder de lichtabsorberende componenten begrepen.

Het is van belang dat de lichtabsorberende componenten onder normaal daglicht hun lichtabsorberende vermogen niet of nauwelijks 20 verliezen. Daarom bezitten de lichtabsorberende componenten een kleurstabiliteit van tenminste 5, meer bij voorkeur tenminste 7 en nog meer bij voorkeur meer « dan 7 op de Wool-scale ( volgens DIN 54003).

Voorbeelden van geschikte lichtabsorberende 25 componenten zijn bijvoorbeeld Irgalith® Rubine 4 BP, een magenta gekleurd pigment, Irgalith Blue LGLD, een cyaan gekleurd pigment of Cromopthal® Yellow 6G en Cromopthal Yellow 3G, twee geel gekleurde pigmenten. Overigens verliezen de meeste lichtabsorberende 30 componenten door bestraling met laserlicht hun lichtabsorberende vermogen geheel of gedeeltelijk.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen op eenvoudige wijze op het oppervlak matrixpunten worden aangebracht.

35 Door het bestralen met laserlicht van een bepaalde golflengte wordt het lichtabsorberende vermogen van een vooraf gekozen lichtabsorberende 1001784 - 3 - component verminderd en zal het oppervlak op de bestraalde plaatsen de kleur reflecteren, die niet meer door de betreffende component wordt geabsorbeerd. Door de intensiteit van het laserlicht te verhogen of de 5 tijdsduur waarmee wordt bestraald te verlengen is het mogelijk de helderheid van de gereflecteerde kleur te vergroten.

Door een groot aantal matrixpunten aan te brengen op het oppervlak wordt een markering met een 10 gewenste kleur gevormd.

Tevens is het mogelijk om op het oppervlak matrixpunten naast elkaar aan te brengen met verschillende kleuren. Voor een waarnemer is de kleur van het oppervlak op de plaats van deze matrixpunten 15 een mengkleur, omdat voor het oog de kleuren van de matrixpunten mengen. Deze wijze van kleuren mengen, waarbij de te mengen kleuren zich naast elkaar bevinden, wordt de partitieve methode genoemd. De mengkleur wordt bepaald door de verhouding van het 20 oppervlak van de matrixpunten en de verhouding van de helderheid van de kleuren. Zo kan een groot aantal mengkleuren worden gevormd.

Het is hierbij wel van belang dat de onderlinge hartafstand tussen de punten klein is, zodat 25 het oog de verschillende matrixpunten niet afzonderlijk kan onderscheiden. Ook bij krantefoto's wordt op deze wijze kleur gevormd.

Zoals uit de kleurendruk bekend, worden zeer goede resultaten behaald als kleuren worden gevormd 30 door tenminste drie verschillende kleuren matrixpunten op het oppervlak aan te brengen. Dit wordt bereikt door het oppervlak met laserlicht met ten minste drie verschillende golflengten te bestralen, waarbij bij elke golflengte één van de ten minste drie 35 1ichtabsorberende componenten zijn 1ichtabsorberende vermogen geheel of gedeeltelijk verliest. Op deze manier is het mogelijk met tenminste drie kleuren een

1 0 0 1 7 8 A

- 4 - groot aantal andere kleuren te vormen, door de drie kleuren in de juiste hoeveelheden te mengen.

Op diverse manieren kan men mengkleuren bereiken. Zo kan men mengkleuren bereiken door 5 bijvoorbeeld de helderheid van de kleuren van de verschillende matrixpunten ten opzichte van elkaar te variëren, door bijvoorbeeld matrixpunten van een bepaalde kleur langer te bestralen dan andere matrixpunten. Of men kan de verhouding van het totale 10 oppervlak van de verschillende kleuren ten opzichte van elkaar te veranderen, door bijvoorbeeld het ene matrixpunt groter te maken dan de andere, of door het vormen van meer matrixpunten van de ene kleur dan van de andere kleuren. De matrixpunten kunnen rond of 15 vierkant zijn maar ook bijvoorbeeld driehoekig of streepvormig zijn om bijvoorbeeld het oppervlak beter te kunnen opvullen, of de totale reflectie van het oppervlak te vergroten.

Een kleur kan worden gekarakteriseerd met de 20 ASTM E 308 norm, door eerst de tristimulus waarden van de kleur te meten en hieruit de chromaticiteitscoördinaten, die de plaats van de kleur bepalen in het CIE D65 (10° waarnemer) kleuren diagram, te berekenen, zoals beschreven in de genoemde norm. Het 25 kleurendiagram is op deze wijze een grafische voorstelling van alle kleuren in het zichtbare gebied.

Met de partitieve manier van mengen kunnen kleuren worden gevormd die in het kleurendiagram liggen in het oppervlak tussen de punten, die de ten minste 30 drie verschillende kleuren van de matrixpunten in het kleurendiagram representeren. Deze punten vormen de hoekpunten van het oppervlak.

Een werkwijze volgens de uitvinding waarmee nog meer verschillende kleuren kunnen worden verkregen 35 ontstaat als matrixpunten geheel of gedeeltelijk overlappend worden aangebracht. Deze wijze van kleuren mengen wordt aangeduid als substractief mengen.

1001784 - 5 -

Bij voorkeur wordt de kleur van het oppervlak bepaald door het substractief mengen van tenminste 3 verschillende gekleurde matrixpunten. Het kleurenbereik dat ontstaat uit substractieve mengsels is groter dan 5 bij partitief mengen aangezien er ook kleuren kunnen worden gevormd die in het kleurendiagram liggen buiten het oppervlak tussen de punten, die de ten minste drie verschillende kleuren van de matrixpunten in het kleurendiagram representeren.

10 De kunststofsamenstelling kan in principe elke thermohardende of thermoplastische kunststof of elastomeer bevatten. Zeer geschikt zijn de kunststoffen die de kunststofsamenstelling in W094/12352 kan bevatten.

15 Bij voorkeur worden de lichtabsorberende componenten zo gekozen dat het oppervlak tussen de punten, die de ten minste drie verschillende kleuren van de matrixpunten in het kleurendiagram representeren tenminste 10% van het oppervlak van het diagram 20 beslaan.

Bij voorkeur beslaat dit oppervlak tenminste 30% van het diagram en nog meer bij voorkeur tenminste 75% van het diagram.

De golflengte van het laserlicht waarmee het 25 oppervlak dient te worden bestraald om van een vooraf vastgestelde lichtabsorberende component het lichtabsorberende vermogen te doen verliezen kan eenvoudig proefondervindelijk worden vastgesteld.

Bij voorkeur worden voor de golflengten van 30 het laserlicht waarmee het oppervlak wordt bestraald, de golflengten gekozen waarbij het maximum optreedt in het absorptiespectrum van de lichtabsorberende component die lichtabsorberende vermogen moet verliezen. Op deze wijze verkrijgt men een zeer goede 35 selectiviteit en een goede helderheid van de kleuren.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd met behulp van één of meerdere 1001784 - 6 - maskers. Deze maskers zijn lichtdoorlatend op de plaatsen waar het oppervlak bestraald dient te worden en zijn niet lichtdoorlatend op plaatsen waar het oppervlak niet bestraald dient te worden. Door nu het 5 oppervlak met verschillende maskers na elkaar te bestralen met laserlicht van verschillende golflengte, is het mogelijk op snelle en eenvoudige wijze matrixpunten van verschillende kleuren aan te brengen op het oppervlak.

10 Een voordeel hiervan is dat de grote van de matrixpunten wordt bepaald door het masker en niet door de diameter van de laserbundel, waardoor het oppervlak bestraald kan worden met een laserbundel met grote diameter. Hierdoor zal de bestraling minder tijd in 15 beslag nemen.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd met behulp van een variabel masker.

Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een 20 masker, dat door een LCD-scherm wordt voortgebracht.

Nog meer bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een PDLCD (Polymer Dispersed Liquid Cristal 4

Display) masker, dat als extra voordeel heeft dat het de niet doorgelaten laserbundel niet absorbeert, maar 25 verstrooid, zodat het masker niet opwarmt.

Voordelen van deze maskers zijn dat door een computer het gewenste masker op het LCD-scherm of PDLCD-scherm wordt gecreëerd, waarna het oppervlak door het masker heen kan worden bestraald. Vervolgens wordt 30 een tweede masker op het scherm opgeroepen op dezelfde positie. Hiermee worden eventuele positioneringsproblemen voorkomen. Een ander voordeel is dat de verschillende maskers zeer snel gewisseld kunnen worden.

35 Zeer goede resultaten worden bereikt als de werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgevoerd met behulp van een laserapparaat, dat het oppervlak van het 100178* - 7 - voorwerp met behulp van tenminste 3 maskers naast elkaar simultaan bestraalt, waarbij de maskers bestraald worden met laserlicht van onderling verschillende golflengten, op zulke wijze dat de 5 beelden van de maskers over elkaar heen op het oppervlak van het voorwerp worden geprojecteerd. Het voordeel is dat het oppervlak van het voorwerp in één keer wordt bestraald met verschillende maskers. Indien hierbij de maskers variabel zijn levert dit als extra 10 voordeel dat er zeer snel na elkaar verschillende markeringen aangebracht kunnen worden. Een dergelijke opstelling is bekend uit de projectie televisie.

Ook is het mogelijk de werkwijze uit te voeren met een gestuurde laserbundel met variabele 15 intensiteit. Dit heeft respectievelijk een grotere flexibiliteit in de vorm van het te bestralen oppervlak en de helderheid van de kleuren tot gevolg.

Verder is ook een laserapparaat met instelbare golflengte zeer gewenst, aangezien het dan 20 mogelijk is met één laserapparaat het oppervlak te bestralen met laserlicht van verschillende golflengten.

Bij voorkeur is de laser in staat licht uit » te stralen met de verschillende golflengten die overeenkomen met de maxima van de absorptiespectra van 25 de verschillende 1ichtabsorberende componenten. Hiermee is het dan mogelijk alle mogelijke kleuren te vormen met één laserapparaat.

Nog meer bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een laserapparaat, waarbij tenminste 3 laserbundels 30 met een onderling verschillende golflengte laserlicht zijn verenigd in één fiber, waarbij de intensiteit van iedere bundel onafhankelijk van de andere bundels kan worden gevarieerd. Het voordeel is dan dat het oppervlak van het voorwerp eenvoudig kan worden 35 bestraald met behulp van één gecombineerde laserbundel, die in staat is alle kleuren uit te zenden. Dit heeft een zeer grote flexibiliteit tot gevolg met betrekking 1001784 - 8 - tot het aantal te kiezen kleuren en de vorm van de aan te brengen markering.

Voorbeeld I

5 Een dry blend werd bereid van 1897 gewichtsdelen Ronfalin® SFA-34, een acrilonitril-butadiëen-styreen copolymeer (ABS) geleverd door DSM uit Nederland, 100 gewichtsdelen Tiofine® R41, een titaandioxidepigment geleverd door Tiofine uit 10 Nederland, alsmede 1 gewichtsdeel Irgalith® Rubine 4 BP, 1 gewichtsdeel Irgalith Blue LGLD en 1 gewichtsdeel Cromopthal® Yellow 6G, respectievelijk magenta, cyaan en geel gekleurde pigmenten geleverd door de firma Ciba Geigy uit Nederland.

15 De dry blend werd met behulp van een dubbelschroefskneder ZSK®30 geleverd door Werner en Pfleiderer uit Duitsland opgesmolten, bij 260°C gekneed en tot granulaat verwerkt. Het granulaat werd met behulp van een spuitgietmachine van het type Arburg 20 Allrounder® 320-90-750 bij een temperatuur van 240°C tot platen gespuitgiet met de afmetingen 3.2*120*120 mm. De gekleurde pigmenten in de platen absorberen het zichtbare licht. De platen bezaten een lichtgrijze tint.

25 Op het oppervlak werden vervolgens met behulp van een laseropstelling markeringen aangebracht.

Gebruik werd gemaakt van een tunable wavelength laseropstelling (TMW-laseropstelling). De laseropstelling bevatte een seeding laser van het type 30 EEO®-355, die als pomp-laser werd gebruikt voor een

Nd:YAG laser van het type GCR®-230/50. Verder bevatte de laseropstelling een Optical Parameter Oscillator (ΟΡΟ) van het type ΜΟΡΟ® 710, die via een Frequentie Doubling Optic (FDO) het signaal van de laatst genoemde 35 laser ontving. De opstelling was geleverd door Spercra-Physics uit de USA.

De volgende laser instellingen werden gekozen: 1001784 - 9 -

Puls lengte: 5 ns Q-switch frequentie: 30 Hz dot diameter: 3 mm schrijf snelheid: 10 mm/s 5 lijn afstand: 0,66 mm focus afstand: +80 mm

Met behulp van bovenstaande laseropstelling werd op de monsterplaten een kleurenfoto aangebracht via onderstaande beschreven methode. Met behulp van een 10 computerprogramma "Corel-Photoprint 5.0 for Hewlett

Packard" van de Corel Corporation uit de USA, werd een kleurenfoto ontleed in een zogenaamd "rood-masker", "groen-masker" en "blauw-masker" ( optie: split- channels RGB). Deze zwart/wit maskers werden afgedrukt 15 met behulp van een kleuren printer "Spectra Star™ GTx" van de firma General Parametric Corporation uit de USA, op transparanten. Voor een exacte positionering werden tevens paskruisen om de afbeeldingen aangebracht.

Vervolgens werd het "blauw-masker" gemonteerd op de 20 eerder genoemde platen en met de laser bestraald met een golflengte van 450 nm. Daarna werd dit masker verwijderd en vervangen door het "groen-masker", exact « gepositioneerd over het beeld verkregen met het "blauw-masker". Dit "groen-masker" werd bestraald met 25 laserlicht met een golflengte van 530 nm. Tenslotte werd het "rood-masker" gemonteerd en bestraald met laserlicht met een golflengte van 650 nm. Na deze laatste bestraling is in de kunststof een onuitwisbare kleurenfoto verkregen bestaande uit een vergelijkbaar 30 kleurenpallet met het origineel.

Voorbeeld II

In een bekerglas werd door krachtig roeren een lak bereid van 65.0 gewichtsdelen Uracron® 474 CY, 35 een hydroxyfunctionele hars geleverd door DSM Resins uit Nederland, 20,8 gewichtsdelen Tolonate® HDT EV 412, geleverd door Hills uit Duitsland, 0,6 gewichtsdelen 1001784 - 10 - dibutyltindilaureaat, geleverd door Aldrich uit Belgie, 10,0 gewichtsdelen Kronos® CL 220, 1,2 gewichtsdelen Cromoptal® Yellow 3G, een geel pigment geleverd door Ciba Geigy uit Nederland, 1,2 gewichtsdelen Paliogen® 5 Red L 3910 HD, een rood pigment geleverd door BASF uit Nederland en 1,2 gewichtsdelen Orasol® Blue GN, een blauwe kleurstof geleverd door Ciba Geigy uit Nederland. De lak werd in een 50 micrometer dikke laag aangebracht op een aluminium plaat. De laklaag bezat 10 een grijze tint. In de laklaag werden markeringen aangebracht zoals beschreven in voorbeeld I.

De laserinstellingen voor dit experiment waren: puls lengte: 5 ns Q-switch frequentie: 30 Hz 15 dot-diameter: 3 mm schrijf snelheid: 25 mm/s lijn afstand: 0,66 mm focus afstand: +40 mm ψ

1 0 0 1 7 8 A

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp met een gekleurde markering door het oppervlak van 5 het voorwerp te bestralen met laserlicht, met het kenmerk, dat tenminste op de plaats waar de markering wordt aangebracht het voorwerp uit een kunststofsamenstelling bestaat, die tenminste drie lichtabsorberende componenten bevat, die elk bij 10 een onderling verschillende golflengte een maximum bezitten in hun 1ichtabsorptiespectrum en onder invloed van laserlicht hun lichtabsorberende vermogen verliezen, waarbij de markering bestaat uit matrixpunten die worden gevormd door op de 15 plaats van het matrix-punt het oppervlak van het voorwerp te bestralen met laserlicht van een zodanige golflengte en intensiteit en met een zodanige tijdsduur, dat tenminste één van de lichtabsorberende componenten zijn 20 lichtabsorberende vermogen geheel of gedeeltelijk heeft verloren.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kleur van het oppervlak wordt gevormd door het substractief mengen van de kleuren van 25 matrixpunten.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kleur van het oppervlak wordt gevormd door het partitief mengen van de kleuren van matrixpunten.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de lichtabsorberende componenten zo zijn gekozen dat het oppervlak tussen de punten, die de ten minste drie verschillende kleuren van de matrixpunten in het 35 kleurendiagram representeren tenminste 10% van het oppervlak van het diagram beslaan. 1 0 0 1 7 8 A - 12 -

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat voor de golflengten van het laserlicht waarmee het oppervlak wordt bestraald, de golflengten worden gekozen waarbij de maxima 5 optreden in de absorptiespectra van de verschillende lichtabsorberende componenten.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd wordt met behulp van één of meerdere 10 maskers.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd wordt met behulp van een variabel masker.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk dat, het masker wordt voortgebracht door een LCD-scherm.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een variabel

20 PDLCD(Polymer Dispersed Liquid Cristal Display) masker.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 1-9, met het « kenmerk, dat het oppervlak wordt bestraald met behulp van een laserapparaat, dat het oppervlak 25 van het voorwerp met behulp van tenminste 3 maskers naast elkaar simultaan bestraalt, waarbij de maskers bestraald worden met laserlicht van onderling verschillende golflengten, op zulke wijze dat de beelden van de maskers over elkaar 30 heen op het oppervlak van het voorwerp worden gepr oj ec t eer d.

11. Laserapparaat, met het kenmerk, dat tenminste 3 laserbundels met een onderling verschillende golflengte laserlicht zijn verenigd in één fiber, 35 waarbij de intensiteit van iedere bundel onafhankelijk van de andere bundels kan worden gevarieerd. 1001784 SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHE1DSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE lOENTIFlKATlE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van de aanvrager of van de gemacnogoe 8515NL Nederlandse aanvrage nr. inatenngsaaturn 1001784 .30 november 1995 Ingeroepen voorrangsoaojm Aanvrager (Naam) DSM N.V. Daojm van net verzoek voor een onderzoek van intematonaai type Door ae Insanoe voor Intematonaai Onoerzoek (ISA) aan nel verzoek voor een onderzoek van intemaoonaai type toegekend nr. SN 26691 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij oepassmg van verschillende classificaties, alle classificatie symbolen opgeven) Volgens oe internationale classificatie (IPC) Int. Cl.6: B 41 M 5/28, B 41 M 1/30, B 41 M 5/24 _i II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK __________________Ongekochte minimum documentatie_! Classificatiesysteem I_Classtficaciesymoolen_j Int. Cl.6 B 41 M, G 03 C, B 23 K Onderzoen te anoere oocumenaoe aan ae minimum documentatie voor zover oergelijke documenten tn oe onderzochte gebeden zqn opgenomen III.! x' ' GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsplad) j IV.'_ GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsolad) = crm PC* tSPwCC-öi - ~