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Verfahren zur Herstellung dickschichtiger Abbildungen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dickschichtigen Abbildungen von flächigen
oder rSumlicinen Vorlagen.
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Zum Kopieren von Vorlagen ist es bekannt, dann, wenn diese
Vorlagen
eine räumliche Ausdehnung besitzen, die Vorlagen abzugießen, abzudrücken oder in
anderer Weise abzutasten.
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Auf diese Weise wird zunächst ein Negativ erhalten, von dem durch
einen nachgeschalteten, gleichartigen Vorgang ein Positiv hergestellt werden kann.
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Besitzt die Vorlage eine flächige Ausbild.;ang, handelt es sich also
um ein Bild; eine Fotografle, eine Zeichnung oder dergl., kann ein Reproduktion
auf fotografischem Wege angefertigt werden, Gleichartige Verfahren sind bekannt
zur Herstellung einer flächigen Abbildung von einer räumlichem Vorlange.
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Während die Herstellung einer flächigen Abbildung schnell und mit
geringem Aufwand möglich ists ist die Hersteil-ang von räumlichen bzw. dickschichtigen
Abbildung in aller Regel mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Beispielsweise
werden solche räumlichen bzw. dickschichtigen Abbildungen in der Drucktechnik benötigt,
um als Lettern, Matern usw. Verwendung-zu finden. Auch auf anderen technischen Gebieten
steht häufig das Bedürfnis nach einer verhältnismäßig dinkschichtigen oder räumlichen
Abbildung einer Vorlage, beispielsweise bei der Anfertigung des Duplikates eines
Schlüssels, bei Vervielfältigung von Mustern für die Herstellung von Gebrauchs gegenständen
usw.
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Soll von einer flächigen Vorlage einedickschichtige Abbildung erzeugt
werden, wie dies beispielsweise für ein Klischee notwendig ist, wird in der regel
eine präparierte, insbesondere eine fotografisch wirksame Fläche auf einem Tragkörper
angeordnet und mittels einer Lichtquelle ein Bild der Vorlage auf den Tragkörper
gezeichnet. Nach Ablauf
der bekannten fotochemisenen Vorgänge ist
es insbesondere notwendig, die präparierte Fläche auf dem Tragkörper sowie Teile
des Tragkörpers entsprechend dem fotografischem Bild zu bearbeiten1 beispielsweise
zu ätzen. Auch die Bearbeitung dieser Flächen von Hand, durch Bürsten usw. ist bekannt.
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Bei der Herstellung dickschichtiger Abbildungen gehQ es also in der
Regel darum , ein zunä.chst nur flächiges Bild dickschichtig in einen Tragkörper
oder dergl. zu aber tragen, bei welchem Vorhang die unterschiedlichen Eigenschaften
der unterschiedlichen Bildflächen ausgenützt werden.
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Da nun aber die verschiedenen Flächen des fotografischen Bildes, also
z.3. die hellen und dunklen Flächen einer Abbildung nur geringfügig unterschiedliche
mechanische oder chemische Wirkungen haben, ist die Ausnützung dieser unterschiedlichen
Wirkungen schwierig und oft läßt sich das Endprodukt nur durch eine Mehrzahl von
Bearbeitungsvorgängen erreichen. So werden teilweise verschiedene Abguß- oder Abdrückverfahren
nacheinander angewandt.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Durchfüh-rung dieses Verfahrens anzugeben, mit dem es möglich
ist, dickschichtige Abbildungen von flächigen oder räumlichen Vorlagen wesentlich
schneller und einfacher als bisher zu erzeugen. Wenn auch das Hauptanwendungsgebiet
des e rfindun gs gemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung die. Reproduktionstechnik
von Texten und Bildern sein wird, so soll sich die
Erfindung jedoch
nacht darauf beschränken. Die Erfindung eignet sich auch zur Reproduktion anderer
Vorlaben.-una Muster Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung
von dickschichtigen Abbildungen 'von flächigen oder räumlichen Vorlagen, wobei von
einer Strahlenquelle Strahlen ausgehen, die entsprechend der Vorlage auf einer präparierten
Fläche eines Tragkörpers ein Bild zeichnen, wodurch der chemische Aufbau der präparierten
Fläche entsprechend dem Bild in begrenzten Bereichen verändert- wird mit -.-schließenden
Maßnahmen zur Fixierung der Umterschiede des chemischem Aufbaus und einer veründernden
Bearbeitung wenigstens von Teilen des Tragkörpers und der präarierten Flache entsprechend
dem unterschiedlichen chemischen Zustand der Fläche Das erfindungsgemäße Verfahren
ist in ersten Linie dadurch gekennzeichnet, daß eine dicke, präparierte, homogene,
strahlendurchlässige Schicht verwendet wird die in ihrer ganzen Tiefe durch die
Strahlen i 1 ihrem chemischen Zustand verändert wirk und wobei sich die nachfolgenden
maßnahmen zur Fixierung bzw. Bearbeitung jeweils über die ganze oder teilweise Schichttiefe
erstrecken.
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Ein wesentlicher Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber
dem bekannten Verfahren besteht also darin, daß die Veränderung des chemischen Zustandes
nicht auf eine Fläche beschränkt bleibt, sondern daß diese Veränderung in einer
verhältnismäßig dicken Schicht vorgenommen wird. Die Dicke der Schicht ist dabei
grundsätzlich nicht begrenzt, wenn auch
in der Regel Schichtstärke
von einigen Millimetern fttr die meisten Anwendungsgebiete der Erfindung ausreichend
sein werden, Die Schichtdicke kann aber wenige µ bis zu mehreren Zentimetern betragen
Es ist klar3 daß bei kleiner Schichtstärke die Exaktheit der Abbildung naturgemäß
größer ist, als bei großen Schichtstärken, da sich dann Erscheinungen der Streuung2
Beugung usw, an den Begrenzungslinien nachteilig auswirken werden Wenn im Zusammenhang
mit der Erfindung von dickschichtigen Abbildungen gesprochen wird, so sind dabei
flächige oder auch räumliche Abbildungen zu verstehen, Unter dicken Schichten meint
die Erfindung dabei im wesentlichen solche Schichten, die durch ihre Ausdehnung
rechtwinklig zur Schichtebene wirksam sind, wobei vorzugsweise an eine mechanische
Wirksamkeit zu denken ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die chemische
Veränderung ein Polymerisationsvorgang, der von den einfallenden Strahlen gesteuert
wird. Im Gegensatz zu anderen bekannten Verfahren wird also bei der Erfindung durch
die Reproduktion ein Kunststoff erzeugt, während an denjenigen Stellen, an denen
die Strahlen nicht wirksam sind2 der Kunststoff nicht gebildet wird.
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Es sind ungesättige Polyesterharze bekannt, die sich nach dem Zusatz
von Reaktionsmitteln, sogenannten Härtern und gegebenenfalls auch von Beschleunigern
bei Raumtemperatur oder auch durch Anwendung größerer Wärme härten lassen.
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Es sind ferner Kunststoffe bekannt,die fotopolymerisierbar sind, die
also ohne Gegenwart eines Härters dann aushärten,
wenn sie Strahlungen,
insbesondere Ultraviolettstrahlen ausgesetzt werden. Kunststoffe dieser Art bestehen
beispielsweise aus einem ungesättigten Polyesterharz 3 in ca.
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65 % Styrol, dem Sensihilisatoren zugefügt sindn das die Fotopolymerisierbarkeit
ergibt. Kunststoffe dieser Art werden in der.Regel für die Herstellung von Lacken
benützt, wobei die Aushärtung innerhalb kurzer Zeit beispielsweise in Minuten durch
die Einwirkung ultravioletter Strahlung erreicht wird, Wenn nun solche KunststoSfe-
im Hinblick auf die Erfindung benützt werden, läßt sich von einer Vorlagen die beispielsweise
aus einer Folie besteht, die für die ultravioletten Strahlen durchlässig ist und
auf der eine Zeichnung angeordnet ist, die für die ultravioletten Strahlen undurchlässig
ist, eine dickschichtige Abbildung erzeugen.Auf einer Unterschicht ist die fotopolymerisierbare
Kunststoffschicht angeordnet und wird auf dieser Schicht die Vorlage abgebildet,
lösen die ultravioletten Strahlen außerhalb der Zeichnung einen Polymerisationsvorgang
aus, innerhalb der Zeichnung daß heißt unter den abschirmenden Teilen der Zeichnungen
unterbleibt eine solche Polymerisation.
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flach hinreichender Bestrahlung, die'je nach der benützten Intensität
der Strahlenquelle länger oder kürzer ist, sind die belichteten Flächen voll polymerisiert.
Mit einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Trichloräthylen, aceton oder
dergl., werden die nicht polymerisierten Flächen ausgewaschen und es ist eine dickschichtige
Abbildung erhalten worden, wobei die durchlässigen Flächen der Vorlage je nach Höhe
der Schicht die Höhe von Millimetern aufweisen, 'hrend die undurchlässigen Flächen
der Vorlage als Vertiefungen erscheinen.
Diese Vertiefungen können
auch nachträglich wieder ausgefüllt werten, zoBG rt Stoffen anderer Farbe für dekorative
Zwecke oder anderen Eigenschaften wie z.B.
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Silikon-Kautschuk, so daß z.B Flachen entstehen, die Druckfarben annehmen
und andere5 die Druckfarben nicht annehmen, wie dies beim Offset erwünscht ist.
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eine solche dickschichtige Abbildung kann beispielsweise unmittelbar
als Druckstock, als Mater oder als Klischee für Vervielfältigungszwecke benützt
werden5 es ist aber auch möglich das erhaltene Produkt als Negativ anzusehen und
entweder nach einem nachgeschalteten gleichartigen Vorgang oder durch einen einmaligen
Abgußvorgang ein zugehöriges Positiv zu erhalten.
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Eine solche Schicht kann beispielsweise auch für dekorative Strukturen,
z.B. für Möbel, Wandverkleidungen, Decken usw.
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verwendet werden. Der Herstellungsvorgang kann diskont.nuierlich oder
kontinuierlich erfolgen. Die Größe der hergestellten Stoffe ist beliebig wählbar,
er kann auch in der Länge unbegrenzt sein.
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Durch die Anwendung der Erfindung können auch Filter branen usw. erzeugt
werden5 ebenso ist die Herstellen von Geweben bzw. Textilien unter Umgehung der
Fadenherstellung unmittelbar möglich und zwar dadurch5 daß gewebeartige Strukturen
direkt aus flächenartigen Ausgangstoffen erzeugt werden.
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Auch gedruckte Schaltungen bzw. Schaltungen anderer Art sind in erfindungsgemäßer
Weise herstellbar, Von wesentlichem Vorteil bei der Erfindung istn daß die erhaltene
Abbildung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften
besitzt Der in
einem einzigen Arbeitsschritt enaaltere Druckstock bzw, das Klischee ist sofort
verwendungsfähig.
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Mit ihm kann eine erhebliche Anzahl von Abdrücken herÓe stellt werden.
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Die Oberflächen, die durch die Erfindung erhalten werden können eine
beliebige Beschaffenheit aufweisen. Die Oberfläche kann stumpfmatt bis hochglänzend
sein.. Die zu behandelden Schichten können auch mit Füllstoffen versehen oder armiert
sein, Die Schichten, die bei der Erfindung verarbeitet werden, können auch aus mehreren
Teilschichten unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen, z.B. aus einer Schicht
fotopolymerisierbaren ungesättigten Polyester und einer Schicht Acrylharz oder einer
Schicht chemisch härtendem und einer Schicht strahlenhärtendem, z.B. ungesättigtem
Polyesterharz.
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Es ist gefunden worden, daß das erfindungsgemäße Verfahren sehr konturenscharfe
Abbildungen ergibt, wenn damit CLe-Wenigen Abbildungen verglichen werden die bisher
durch Ätzvorgänge usw. in einem Tragkörper erzielt worden sind, Dadurch steigt auch
die Qualität der Abdrücke, die mit erfindungsgemäßen Abbildungen z.B. Klischees
erzielt werden, Die zu erzeugende Schicht kann auf planen, zwei- oder dreidimensionalen,
starren und biegsamen Trägern hergestellt werden. Sie kann auch ein selbständiger
Körper ein- oder mehrdimensionaler Art sein.
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Die Erfindung ist nicht nur mit fotopolymerisierbaren unter stoffen
der vorerwähnten Art durchführbar. Grundsätzlich kann die Erfindung auch mit Strahlen
anderer Strahlenquellen und anderen Substanzen verwirklicht werden. Insbesondere
kann
an Stelle eines Polymerisationsvorganges ein Koagulieren oder ein Vulkanisieren
treten und an Stelle der ultravioletten Strahlen sind insbesondere auch beschleunigte
Elektronen bz,.energiereiche Strahlungen für die Zwecke der Erfindung vertqendbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch dann durchführen, wenn
Substanzen benützt werden, bei denen durch die Strahlen eine Auflösung chemischer
Bindungen erzielt wird, wenn also in den bestrahlten Flächen eine ZerstÖrung vorhandener
chemischer Verbindungen eintritt. Beim nachfolgenden Beseitigen der zerstörten Teile
der Schicht wird eine Abbildung erhalten, bei der die von den Strahlen getroffenen
Stellen der Schicht als Vertiefungen, die nicht getroffenen Schichtteile als Erhöhungen
erscheinen.
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Auch Röntgenstrahlen können für die Zwecke der Erfindung eingesetzt
werden.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung wird dann erhalten, wenn
als Strahlungsquelle eine Braun'sche Röhre, eine Fernsehbildröhre oder dergl. verwendet
wird und wenn das von der Röhre erzeugte Bild auf bzw. in der Schicht gezeichnet
wird, Der Elektronenstrahl oder Röntgenstrahl der Bildröhre hat die Aufgabe und
die Wirkung der vorertrahnten beispielsweise ultravioletten Strahlen und bei iestrahlungsdosis
läßt sich somit direkt von der Röhre, beispielsweise ein Fernsehbild abnehmen und
durch wenige Arbeitsschritte in einen Druckstock überführen. Die Zwischenschaltung
einer Abbildung bisheriger Ausbildung und die Weiterverarbeitung dieses Bildes zu
einer Druckvorlage usw. entfällt.
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x ausreichender
Es liegt auf der Hand) daß neben
den Kosten die bei der Erfindung-eingespa-rt werden auch die Schnelligkeit ein großer
Vorteil ist, wenn an die besonderen Probleme der ì4achrichtenübermittlungn des Zeitungsdruckes
usw. gedacht wird.
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Die Behandlung der Schicht kann, wie vorstehend erwähnt, insbesonders
durch Lösungsmittel erfolgen. Es ist aber auch möglich, beispielsweise r..echanische
Mittelt Bürsten oder dergl. zur Schichtbehandlung einzusetzen. Dabei bedeutet es
keinen prinziplellen Unterschied, ob die von den Strahlen veränderten oder die von
den Strahlen nicht veränderten Teile der Schicht durch die Behandlung entfernt werden
oder anderweitig bearbeitet.
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Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Dabei kann bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Vorlage, die strahlendurchlässige und strahlenundurchlässige Teile aufeist,
in die Schicht eingebettet sein.
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Wenn nun die präparierte Schicht der Bestrahlung ausgesetzt wird,
ergibt sich beispielsweise eine Polymerisation auf der gesamten Schichtstärke vor
der Vorlage. Die Bereiche der Schicht unter der Vorlage werden dagegen teilweise
von der Veränderung ausgenommen, teilweise Jedoch nicht.
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Bei einer anderen Variante der Erfindung wird die präparierte Schicht
auf einer Unterlage angeordnet und zwischen der Unterlage und der präparierten Schicht
ist eine Trennschocht vorgesehen. Wenn nun nach der Strayhlenbehandlung und nach
Beseitigung der beispielsweise nicht bestrahlten, also nicht polymerisierten Teile
der Schicht die Haftwirkung
dor Trennschicht beseitigt wird, werden
Abbildungen erhalten, die einzelne selbständige Gegenstände sind. Eine gezeichnetze
Figur oder dergl kann auf diese Weise direkt in einen körperlichen Gegenstand übergeführt
werden.
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Es ist klar, daß die Erfindung beispielsweise auch den Einsatz von
Rastern und anderen in der Reproduktionstechnik bekannten Hilfsmittelnzuläßt, ohne
daß dadurch der wesentliche Inhalt der Erfindung verändert würde.
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Soweit die Erfindung fotopolymerisierbare Kunststoffe benützt, die
für die Härtung ultraviolette Strahlung benötigen, können für das erfindungsgemäße
Verfahren superaktinische Leuchtstofflampen verwendet werden, wie diese beim Lichtpausen
gebräuchlich sind.. Eine stärkere Energiequelle sind Quecksilberdampfhochdruckstrahler
und wie schon erwähnt, können auch andere elektromagnetische prellen bzw, Strahlen
für die Erfindung verwendet werden, so zum Beispiel Elektronen, Gamrastrahlen, Röntgenstrahlen.
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Für die Erfindung eignet sich an sich jede Vorlage, wenn diese Vorlage
nur von verschiedenen Flächen bestimmt ist, die zum einen Teil die Strahlen durchlassen,
zum anderen Teil nicht. Vorlagen, die erfindungsgemäß abgebildet werden sollen,
können beispielsweise auch auf normalen Schreibmaschinen erzeugt werden, wobei nur
eine Schreibunterlage zu benützen ist, die für die Strahlen, beispielsweise ultraviolette
Strahlen durchlässig ist, während das Schriftbild selbst diese Strahlen abschirmt.
Es können auch Matrizen beschriftet werden, die den geeigneten Farbstoff auf eine
Unterlage ablegen. Es können auch Schreibunterlagen benützt werden5
bei
denen nur das Schriftbild strahlendurchlässig ist.
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Auf diese Weise können unter Benützung des erfindung gemäßen Verfahrens
schnell und einfach von einfachen Vorlagen Abbildungen geschaffenw werden, die sich
insbesondere für die verschiedenen Reproduktionsverfahren eignen.
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Die Vorlage kann bei der Erfindung die Schicht berühren, sie kann
aber auch in Jeder beliebigen Entfernung vor dieser Schicht angebracht sein. Zur
Erzielung bestimmter Effekte können auch mehrere Vorlagen übereinander angeordnet
werden oder während der Abbildung verschoben werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der-erfindungsgemäßen
Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Es zeigen: Fig 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Vorlage
während der Bestrahlung, Fig. 2 Vorrichtung nach der Fig. 1 nach der Bestrahlung
und teilweisen weiteren Bearbeitung der Schicht, Fig. 3 die vorerwähnte Vorrichtung
nach einem weiteren Bearbeitungsschritt, Fig, 4 ene Schnittdarstellung einer anderen
Vorrichtung, Fig. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Fig. -4 nach Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist auf der Unterlage
1 eine Trennschicht 2 angeordnet, auf der die durch ultraviolettes Licht polymerisierbare
Kunätstoffschicht 3 aufgetragen ist. Auf die aus den Schichten 1 bis 3 bestehende
Vorrichtung ist die Vorlage 4 aufgelegt, auf der die lichtundurchlässigen Schichten
mit 5 und die lichtdurchlässigen Schichten mit 6 bezeichnet sind. In der Schicht
3 können unter der Vorlage 4 die Schichtteile 7 unter den lichtdurchlässigen und
die Schichtteile 9 unter den lichtundurchläsSigen Flächen der Vorlage 4 unterschieden
werden.
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Nun wird die aus den Schichten 1, 2 und 3 bestehende Vorrichtung einer
Bestrahlung unterroefen, die durch die Strahlen 10 angedeutet ist. Dadurch ergibt
sich in den Schichtteilen 7 eine Polymerisierung, also insbesondere eine beträchtliche
Härtesteigerung, die Jedoch in den Schichtteilen 9 unterbleibt. Anschließend werden
durch Lösungsmittel die Schichtteile 9 ausgewaschen, so daß die Schicht teile 7
auf der Trennschicht 2 und der Unterlage 1 erhalten bleiben.
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Wird nun die Haftwirkung der Trennschicht beeinflußt, lassen sich
die Schichtteile von der Unterlage 1 (Fig. 3) trennen.
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Die Figuren 4 und 5 zeigen eine andere Variante der Erfindung.
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Hierbei ist in die beispielsweise polymerisierbare Schicht 13 die
Vorlage 14 eingebettet. Bei der Bestrahlung härten alle freiliegenden Teile der
Schicht 13 aus bis auf die von den nicht undurchlässigen Teilen der Vorlage 14 abgedeckten
Schichtteile 19.
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Wird die Unterlage 1 und die Trennschicht 2 a'ogetrennt nd werden
die nicht polymerisierbaren Schichtteile 19 beseitigt, wird das Element 20 erhalten,
aus dem gegebenenfalls auch die Vorlage. 14 entfernt werden kann.
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Die Beseitigung der Haftwirkung der Trennschicht 2 ist nur ein erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiele An Stelle einer Trennschicht kann auch ein fester Verbund mit
einem Träger vorgesehen sein.
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Die Erfindung läßt sich auch verwirklichen, indem von beiden Seiten
her eine., Bestrahlung angewandt, also beispielsweis.e polymerisiert wird. Auf diese
Weise läßt sich auch bei be grenzter Eindringtiefe der Strahlen die Dicke des erhaltenen
Endproduktes steigern, wobei die Vorlage entweder einseit @ oder auch beidseitig
angeordnet sein kannO Die Vorlagen können dabei gleich oder auch verschieden sein.