DE102007033377A1

DE102007033377A1 - Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers

Info

Publication number: DE102007033377A1
Application number: DE200710033377
Authority: DE
Inventors: Hansgeorg Neubig; Jonathan Neubig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-01-22
Also published as: EP2017086B1; EP2017086A3; EP2017086A2

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer definier) auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers (3) werden zunächst zwei Reaktionskomponenten (10, 13) bereitgestellt. Anschließend wird die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in reaktiven Kontakt gebracht. Hiernach reagieren die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) im reaktiven Kontaktbereich miteinander und erzeugen hier die gewünschte Struktur auf dem Träger (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers.
Bekannte definierte dreidimensionale reliefartige Strukturen sind Reliefschriften, z. B. Braille (Blindenschrift). Es ist bekannt, derartige Reliefschriften mittels Prägedruck (Matrize/Patrize), Siebdruck oder Schaumfarbe herzustellen. Derartige Verfahren sind teuer und zeitaufwändig. Aktuelle Druckschriften, z. B. für Sehbehinderte oder Blinde, müssen in Braille übersetzt werden und in teueren und aufwändigen Prägedrucken hergestellt werden. Zeichnungen, Karten oder Schaltpläne sind praktisch nicht herstellbar. Eine Schrift, die in Braille übersetzt ist, ist für einen Normalsehenden in der Regel nicht lesbar.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die gewünschten reliefartigen Strukturen mit weniger Kostenaufwand und gleichzeitig mit einer aus den bekannten Druckverfahren gewohnten Auflösung zu erzeugen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können zwei in flüssiger Form vorliegende Reaktionskomponenten lokal definiert miteinander zur Reaktion gebracht werden, sodass entsprechend lokal definiert die dreidimensionale reliefartige Struktur entsteht. Es ist hierdurch möglich, erhabene Strukturen in Form von Reliefschriften, Karten oder Plänen zu erzeugen. Schriften und Zeichnungen können damit sowohl für Sehbehinderte bzw. Blinde als auch für Normalsehende, einen genügenden Kontrast vorausgesetzt, ertastbar bzw. lesbar gemacht werden, ohne dass hierzu eine Übersetzung in Braille oder zeitaufwändige und teure Prägedrucke notwendig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine schnelle Strukturherstellung ohne zeitliche Verzögerung, was auch unter dem Schlagwort „print an demand" bekannt ist. Es können auf diese Weise z. B. Mindesthaltbarkeitsdaten auf Lebensmitteln, Produktbezeichnungen auf Medikamenten, Pläne und Karten geschrieben bzw. hergestellt werden, die ertastbar und auch normal lesbar sind. Ein Normalsehender kann beispielsweise die so hergestellten Pläne und Karten dann genauso lesen, wie sie ein Sehbehinderter bzw. Blinder ertasten kann. Eine Umsetzung ist nicht mehr erforderlich. Eine zum normalen Lesen ausreichende Kontrastwirkung ergibt sich in vielen Fällen schon aufgrund der Tatsache, dass die hergestellte Struktur über die restliche Oberfläche übersteht. Der Farbträger kann eine Farbe haben, die sich von derjenigen der Trägerschicht unterscheidet, sodass hierdurch ein zusätzlicher Kontakt geschaffen ist. Alternativ ist es möglich, einen farblosen Farbträger oder einen Farbträger in der Farbe der Trägerschicht bereitzustellen, was zu optisch unauffälligen dreidimensionalen reliefartigen Strukturen führt.
Eine Tinte nach Anspruch 2 ist eine auch in größeren Mengen leicht verfügbare zweite Reaktionskomponente.
Durch ein lokales Aushärten nach Anspruch 3 können auch feine Strukturen erzeugt werden.
Ein Aufschäumen nach Anspruch 4 führt zur Erzeugung erhabener Strukturen bereits beim Einsatz kleiner Mengen der Reaktionskomponenten. Die aufgeschäumten Strukturen können haptisch gegenüber der sonstigen Trägerschicht besonders auffällig sein und sind leicht ertastbar.
Eigenschaften der zweiten Reaktionskomponente nach den Ansprüchen 5 und 6 begünstigen ein Aufschäumen zur Ausbildung der dreidimensionalen reliefartigen Struktur.
Mengenverhältnisse nach Anspruch 7 haben sich zum Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten als besonders geeignet herausgestellt.
Bei einem Spritzverfahren nach Anspruch 8 können Techniken zum Einsatz kommen, die sich bereits bei Inkjet-Drucktechniken bewährt haben. Unter beispielsweise dem Stichwort „Drop an Demand" (Tropfen auf Anforderung) sind derartige Drucktechniken dem Fachmann bekannt. Auch andere Inkjet- oder Tintenstrahldrucker-Techniken können zum Einsatz kommen.
Die Vorteile einer Struktur nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend schon mit Bezugnahme auf das Herstellungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 erläutert wurden.
Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung für die durch das Verfahren herstellbaren Strukturen anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 10 angegebene Verwendung.
Bei der Verwendung als Blindenschrift kommen die Vorteile des Verfahrens sowie der erzeugten Struktur optimal zum Tragen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt schematisch die Herstellung einer definierten dreidimensionalen Struktur auf einer Oberfläche einer Trägerschicht.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches x-y-z-Koordinatensystem verwendet. Die x-Richtung verläuft in der Figur nach rechts. Die y-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein und die z-Ebene verläuft nach oben.
Zur Herstellung einer dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Trägerschicht 3, beispielsweise auf einem Bedruckstoff oder einer Kunststofffolie, wird ein Druckkopf 4, der in der Figur im vertikalen Schnitt dargestellt ist, über eine Oberfläche 5 der Trägerschicht 3 in x-y-Richtung angetrieben verfahren. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Trägerschicht 3 gegenüber dem Druckkopf 4 in x-y-Richtung angetrieben verfahren werden. Hierzu muss die Trägerschicht 3 entsprechend gehaltert sein.
Der Druckkopf 4 hat zwei Zuführkanäle 6, 7, die einander dort, wo sie trägerschichtseitig aus dem Druckkopf 4 ausmünden, direkt benachbart sind. Der Zuführkanal 6 steht über eine schematisch dargestellte Förderleitung 8 mit einem ersten Vorratsbehälter 9 für eine erste Reaktionskomponente 10 in Fluidverbindung. Der Zuführkanal 7 steht über eine zweite Förderleitung 11 mit einem zweiten Vorratsbehälter 12 in Fluidverbindung, in dem eine zweite Reaktionskomponente 13 bereitgestellt ist.
Bei der ersten Reaktionskomponente handelt es sich um ein Polyisocyanat auf Basis von Toluylendiisocyanat, gelöst in einem Butylacetat.
Die erste Reaktionskomponente 10 hat eine Viskosität im Bereich von 250 mPa s. Eine derartige Viskosität ermöglicht es, die erste Reaktionskomponente 10 auch in einem feinen Zuführkanal 6, beispielsweise in Zuführkanälen, die aus der Inkjet-Drucktechnik, beispielsweise unter dem Stichwort „Drop an Demand", bekannt sind, zu führen.
Bei der zweiten Reaktionskomponente handelt es sich um einen Farbträger in Form einer Tinte, die in einem Alkohol gelöst ist. Die zweite Reaktionskomponente hat einen pH-Wert, der geringer ist als 7. Zudem weist die zweite Reaktionskomponente einen Anteil Carbonsäure auf.
Zum Herstellen der dreidimensionalen reliefartigen Struktur 1 beziehungsweise 2 werden beide Reaktionskomponenten 10, 13 in Form von Flüssigkeitströpfchen 14, 15 auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt. Hierbei vereinigen sie sich auf der Trägerschicht 3 zu einem Verbund-Tröpfchen 16, in dem die beiden Reaktionskomponenten 10, 13 miteinander reagieren. Bei einer Variante wird zunächst die Reaktionskomponente 10 und zeitlich verzögert hierzu die Reaktionskomponente 13 auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt. Die Position der Reaktionskomponente 10 kann in diesem Fall die Position des Verbund-Tröpfchens 16 vorgeben. Bei einer weiteren Variante werden die Flüssigkeitströpfchen 14, 15 gleichzeitig auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt, wobei sie sich noch in der Luft über der Trägerschicht 3 zum Verbund-Tröpfchen 16 vereinen können. Prinzipiell ist es auch möglich, zuerst die zweite Reaktionskomponente 13 und anschließend die erste Reaktionskomponente 10 auf die Trägerschicht 3 aufzuspritzen. Da die zweite Reaktionskomponente 13 oftmals von der Trägerschicht 3 recht schnell aufgenommen wird, ist diese Reihenfolge meist weniger bevorzugt.
Die Art der Reaktion der beiden Reaktionskomponenten 10, 13 zueinander hängt von Details der Zusammensetzungen der beiden Reaktionskomponenten ab. In der Regel dient die erste Reaktionskomponente 10 als Härterkomponente für die zweite Reaktionskomponente 13, sodass nach erfolgter Reaktion ein ausgehärtetes Strukturelement 17 auf der Trägerschicht 3 entsteht.
Wenn die zweite Reaktionskomponente 13 einen pH-Wert, der geringer ist als 7, und alternativ oder zusätzlich einen Anteil Carbonsäure aufweist, kann anstelle des Aushärtens der beiden Reaktionskomponenten 10, 13 oder zusätzlich auch ein Aufschäumen erfolgen, sodass nach dem Ausreagieren des Verbund-Tröpfchens 16 ein aufgeschäumtes Strukturelement 18 entsteht.
Zur Erzeugung der gesamten dreidimensionalen reliefartigen Struktur 1 beziehungsweise 2, die aus einer Mehrzahl derartiger Strukturelemente 17, 18 aufgebaut ist, wird der Druckkopf 4 nach Art eines Tintenstrahldruckers betrieben und zur Erzeugung eines definierten Musters, beispielsweise einer Braille-Blindenschrift, über die Oberfläche 5 der Trägerschicht 3 in der x-y-Ebene verfahren. Die Reaktionskomponenten 10, 13 werden dabei in einem Mengenverhältnis zugegeben, sodass im Verbund-Tröpfchen 16 ein Mengenanteil der zweiten Reaktionskomponenten 13 von maximal 40%, bezogen auf die Gesamtmenge der beiden Reaktionskomponenten 10, 13, vorliegt. Auch geringere Anteile der zweiten Reaktionskomponente 13, beispielsweise 30%, 20%, 10%, 5%, 1%, sind möglich.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers (3), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Bereitstellen einer ersten Reaktionskomponente (10), – Bereitstellen einer zweiten Reaktionskomponente (13), – wonach die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur (1; 2) definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in reaktiven Kontakt gebracht wird, – wonach die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) im reaktiven Kontaktbereich miteinander reagieren und hierdurch die gewünschte Struktur (1,2) auf dem Träger (3) erzeugen, – wobei die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) in Form von – einem Polyisocyanat auf Basis von Toluylendiisocyanat als erste Reaktionskomponente (10) und – einem alkoholhaltigen flüssigen Farbträger als zweite Reaktionskomponente (13) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) in Form einer Tinte bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) ein lokales Aushärten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) ein lokales Aufschäumen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) mit einem pH-Wert bereitgestellt wird, der geringer ist als 7.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) einen Anteil Carbonsäure aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Mengenverhältnis der beiden Reaktionskomponenten (10, 13), bei dem der Mengenanteil der zweiten Reaktionskomponente (13) maximal 40%, bevorzugt maximal 30%, noch mehr bevorzugt maximal 20%, noch mehr bevorzugt maximal 10%, noch mehr bevorzugt maximal 5% und noch mehr bevorzugt maximal 1%, der Gesamtmenge der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur (1; 2) definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in Kontakt gebracht wird, indem beide Reaktionskomponenten (10, 13) als Flüssigkeitströpfchen (14, 15) auf den Träger (3) aufgespritzt werden, wobei sie sich zum Auslösen der Reaktion in einem Muster überdecken (16), welches der gewünschten Struktur (1; 2) entspricht.
Struktur, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 – mit einer Trägerschicht (3) – mit einer Schicht enthaltend die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) in ausreagierter Form (1; 2).
Verwendung der gemäß dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche als Blindenschrift.