DE2214973A1

DE2214973A1 - Verfahren zur Ausstattung eines Gegenstandes mit einem Muster

Info

Publication number: DE2214973A1
Application number: DE19722214973
Authority: DE
Inventors: James Little Falls; Rively Clair Michael Old Bridge; N.Y. Petro (V.St.A.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-28
Publication date: 1972-10-12
Also published as: US3663793A

Description

Düsseldorf, 24. März 19

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Verfahren zur Ausstattung eines Gegenstandes mit einem Muster

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausstattung von Gegenständen mit Mustern, insbesondere auf ein neues Verfahren, um Zeichen, Symbole o. dgl. auf der Oberfläche eines solchen Gegenstandes, etwa einem Glas-Lampenkolben vorzusehen, der mit einer Glasur oder Überglasung versehen ist, so daß man einen Gegenstand erhält, in dessen glasierte Oberfläche die gewünschten Zeichen, Symbole o. dgl. dauerhaft eingearbeitet bzw. eingraviert sind.

In den letzten Jahren sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, um mit einer farbigen Glasschicht versehene Gegenstände mit Mustern auszustatten. Soweit es sich dabei um Glaskolben für Glühlampen oder sonstige Lichtquellen handelt, wird das gewünschte Muster üblicherweise so hergestellt, daß bestimmte Gebiete des Kolbens maskiert oder ausgewählte Bereiche der Beschichtung auf chemische oder sonstige geeignete Weise entfernt werden. Beide Verfahren sind langwierig, kostspielig und bedürfen einer sehr sorgfältigen überwachung, wenn in ästhetischer Hinsicht gefällige Ergebnisse erhalten werden sollen. Dies trifft insbesondere zu, wenn der entsprechende Gegenstand mit einer gefärbten Glasfritte beschichtet wird, die in situ unter Bildung einer glasartigen Email- oder Glasurschicht gebrannt und geschmolzen wird.

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l'eiefon (O21I) 32 OÖ 58

Telegramme Custopat

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ausstattung von Gegenständen mit einem Muster so weiterzubilden, daß die gewünschten Ergebnisse sich rascher, billiger und vorzugsweise auch in ästhetisch befriedigenderer Form erhalten lassen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Oberfläche des Gegenstandes mit einem Material beschichtet wird, das einen bei Aufheizung in vorgegebenen Umgebungsverhältnissen eine Farbänderung erfahrenden Bestandteil enthält, daß die beschichtete Oberfläche des Gegenstandes einem Korpuskularenergiestrahl ausgesetzt wird und dabei gleichzeitig die vorgegebenen Umgebungsverhältnisse hergestellt werden, so daß der von dem Korpuskularenergiestrahl getroffene Bereich der beschichteten Oberfläche auf eine zur Änderung der Farbe des Bestandteils und des zugeordneten Teils der Beschichtung ausreichende Temperatur aufgeheizt wird, und daß die Lage des beschichteten Gegenstandes relativ zu dem Korpuskularenergiestrahl mit einer solchen Geschwindigkeit und in einer solchen Zuordnung verändert werden, daß der Korpuskularenergiestrahl die beschichtete Oberfläche des Gegenstandes abtastet und die Farbe der ausgewählten Bereiche der Beschichtung ändert, so daß das gewünschte Muster in der beschichteten Oberfläche erhalten wird.

Zweckmäßigerweise wird durch die vorgegebenen Umgebungsverhältnisse entweder eine oxydierende oder aber eine reduzierende Ivirkung ausgeübt.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Gegenstand, der auf seiner Außenfläche eine mit Farbstoffen versehene Glasbeschichtung und ein Muster trägt, kann sich dadurch auszeichnen, daß das Muster durch ausgewählte Bereiche der Beschichtung begrenzt ist, die ein einen Bestandteil der Schicht bildendes Material unterschiedlicher Färbung enthalten.

Entsprechend einem günstigen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Gegenstand mit einer Farbstoffe enthaltenden Glasur mit einem Bestandteil wie etwa Bleioxid beschichtet, das in einen

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anderen Stoff überführt wird- und die Farbe ändert, wenn es unter reduzierenden Umständen erhitzt wird. Der glasierte Gegenstand kann dann durch einen Laserstrahl (oder einen Elektronenstrahl) abgetastet werden, wobei er einer reduzierenden Gasflamme ausgesetzt wird, um die Farbänderung zu bewirken und so das gewünschte Muster zu erzeugen. Wenn der Gegenstand aus Glas oder einem keramischen Material besteht, das beim Auftreffen des Strahles brechen würde, so wird er vorgeheizt, um Wärmespannungen in dem Gegenstand zu verringern und so zu verhindern, daß die Gegenstände springen oder brechen. In solchen Fällen wird der Gegenstand mit einer geeigneten gefärbten Glasfritte beschichtet und mit einer Gasflamme vorgeheizt, die zunächst eine oxydierende Wirkung ausübt, so daß die Fritte und der Gegenstand in einem Arbeitsgang über ihren Spannungspunkt hinaus erhitzt werden. Der erhaltene glasierte, erhitzte Gegenstand wird dann gleichzeitig dem Laserstrahl und einer reduzierenden Gasflamme ausgesetzt, um die gewünschte Farbätzung zu bewirken.

Da Laser-.und Elektronenstrahlen sich bequem fokussieren und genau steuern lassen, können verwickelte dekorative Muster und Symbole in die glasierten Oberflächen verschiedener Gegenstände mit einer Genauigkeit und einer Zuverlässigkeit farbig eingearbeitet werden, die bisher unerreichbar war.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anordnung zur Glasierung und Farbätzung eines Lampenkolbens entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines Lasers, der durch eine Photozelle gesteuert wird, die ihrerseits einen Prototyp- oder Musterkolben abtastet, auf den das gewünschte Muster oder Symbol als Schicht aufgebracht worden ist;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt durch

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einen farbig geätzten Teil des Kolbens, längs der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 und 4 eine Seiten- bzw. - in vergrößertem Maßstab -

eine Teilansicht eines weiteren glasierten Lampenkolbens mit einem entsprechend der Erfindung farbig geätzten abweichenden dekorativen Muster; und

Fig. 5 und 6 ähnliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines mit einem Muster versehenen Lampenkolbens.

Allgemein gesehen liegt der vorliegenden Erfindung das Konzept zugrunde, die Oberfläche eines glasierten Gegenstandes mit einem Muster auszustatten, indem der Gegenstand mit einem Korpuskularenergiestrahl wie einem Laserstrahl mit einer Geschwindigkeit und in einer solchen Zuordnung abgetastet wird, daß der Strahl vorbestimmte Bereiche der Glasur- oder Glas-Schicht zum Schmelzen bringt und in Verbindung mit einer oxydierenden oder aber einer reduzierenden Gasflamme die Farbe dieser Bereiche ändert, so daß das gewünschte Muster oder Symbol ohne Beeinflussung der übrigen leile der Beschichtung gebildet wird. Die Erfindung erfordert demgemäß eine Glasur oder eine Glasbeschichtung mit einem Bestandteil, der sich in ein Material unterschiedlicher Tönung oder Färbung umwandeln läßt, wenn er unter reduzierenden oder oxydierenden Bedingungen auf eine hohe Temperatur erhitzt wird.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Anordnung zum gleichzeitigen Brennen einer mit Farbstoffen.versehenen Glasfritte-Schicht 11 auf der Oberfläche eines laternenartigen Lampenkolbens 10, Erhitzung des Kolbens auf eine oberhalb seines Spannungspunktes liegende Temperatur sowie Farbätzung des dabei erhaltenen glasierten Kolbens mittels eines Laserstrahls 14, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die Anordnung ist in einem Zustand wiedergegeben, bei dem ein "W" als Symbol in die Oberfläche des laternenartigen Lampenkolbens 10 farbig eingeätzt wird, der aus herkömmlichem Natriumkalkglas

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besteht und mit einer Schicht 11 aus einer geeigneten, mit Farbstoffen versehenen Glasfritte beschichtet ist, die Bleioxid enthält. Wie mit den Pfeilen angegeben, wird der Lampenkolben 10 unter gleichzeitiger Axialverschiebung um seine Längsachse gedreht und dabei gleichzeitig der Einwirkung einer von einem Brenner 13 abgegebenen Gasflamme sowie eines Laserstrahls 14 ausgesetzt, der durch einen stationären Laser 16 erzeugt wird. Dieser Laser 16 ist so ausgerichtet, daß sein Laserstrahl im wesentlichen normal auf die beschichtete Oberfläche des Kolbens auftrifft. Der Laser 16 weist einen 100 W-C02~Laser herkömmlicher Bauart auf, der einen Strahl kohärenter Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 /u aussendet. Derartige Laser sind allgemein bekannt.

In dem speziellen Ausführungsbeispiel weist die mit Farbstoffen versehene Glasfritten-Schicht 11 ein Material auf, das eine lichtdurchlässige weiße Glasur oder Emailschicht bildet, wenn sie unter oxydierenden Verhältnissen gebrannt wird, wobei das Aufbringen auf den Lampenkolben 10 in Form eines feuchten Breis oder Schlamms erfolgt, der pulverförmig austrocknet. Der speziell verwendete Schlamm hatte folgende Zusammensetzung: 61,04 kg einer einen hohen Anteil an Blei und Kadmium enthaltenden Glasfritte (wie sie von der Ferro Corporation, Cleveland, Ohio, als "Lead Base Glass Frit VG 540" vertrieben wird), 3 kg pulverförmiges T1O2, 1,45 kg pulverförmiges ZrO2, 28,34 kg Isopropylalkohol und 300 cm^ Wasser.

Die vorerwähnten Bestandteile wurden in eine 60 1 (15 Gallonen)-Kugelmühle gebracht und 24 Stunden lang gemahlen. Der erhaltene Schlamm wurde auf die Kolben aufgesprüht und in Luft getrocknet. Die erhaltene pulverförmige Schicht wurde durch Brennen mittels des Brenners 13 bei einer Temperatur von 700° C zu der von einem glatten weißen Email oder einer Glasur gebildeten Schicht 11 verschmolzen. Da diese Temperatur sehr dicht an dem Erweichungspunkt (69 5° C) und oberhalb des Spannungspunktes (470° C) des Natriumkalkglas-Lampenkolbens 10 liegt, bildete die weiße Glasur eine zähe und haltbare Beschichtung, wobei der erwärmte Kolben beim Auftreffen des Laserstrahls 14 nicht brach. Der Brennstoff für den Brenner 13 bestand aus einem Gemisch aus natürlichem Gas (oder

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Propan) und Luft (oder Sauerstoff), wobei dieses Gemisch zunächst so eingestellt wurde, daß während des Fritte-Brennvorgangs eine Flamme mit oxydierendem Verhalten abgegeben wurde. Das Brennstoffgemisch für den Brenner 13 v/urde dann so eingestellt, daß eine Flamme mit reduzierendem Verhalten entstand und so das Bleioxid in ausgewählten Bereichen der Glasur-Schicht 11 in Blei umgewandelt wurde, wenn die Glasur anschließend durch den Laserstrahl 14 getroffen und geschmolzen wurde.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird der Laserstrahl 14 mittels einer Linse 15 auf die glasierte Oberfläche des Kolbens 10 fokussiert. Die Linse 15 ist zwischen dem Kolben IO und dem Laser 16 mit einem Abstand "f" von der Kolbenoberfläche angeordnet, der der Brennweite der Linse entspricht. Ein Prototyp-Kolben 18 gleicher Größe und Gestalt wie der zu bemusternde Lampenkolben 10 wird mittels eines nachstehend beschriebenen Kolbenantriebsmechanismus mit der gleichen Drehzahl wie der Kolben 10 gedreht und mit dem gleichen Vorschub wie der Kolben 10 axial verschoben.

Der Prototyp-Kolben 18 zeigt das gewünschte Zeichen oder Symbol (Muster) 19, das in Verbindung mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als "W" wiedergegeben ist. Dieses Zeichen ist auf der Oberfläche des Prototyp-Kolbens mit schwarzer Farbe oder einem anderen geeigneten kontrastierenden Material aufgetragen, das mit Hilfe einer stationären Photozelle 20 abgetastet werden kann, die in der Nähe und in Höhe des Prototyp-Kolbens 18 befestigt ist. Die Photozelle 20 ist so ausgerichtet, daß sie das Zeichen 19 bei der Drehung und der fortschreitenden Axialverschiebung des Prototyp-Kolbens 18 abtastet. Das Ausgangssignal der Photozelle 20 speist über Leiter 22 eine geeignete Schalteinrichtung 24, deren Ausgang wiederum über Leiter 26 mit dem Laser 16 verbunden ist und dabei den Eingang des Lasers 16 so steuert, daß dieser in Übereinstimmung mit den bei der Abtastung des Prototyp-Kolbens 18 von der Photozelle erzeugten Signalen gepulst wird. Das Zeichen 19 des Prototyp-Kolbens 18 wird so auf der glasierten, mit der Schicht 11 versehenen Oberfläche des Lampenkolbens 10 in Form einer Reihe Dunkellinien 17 reproduziert, die durch die Wärmewirkung der

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auftreffenden Impulse des Laserstrahls 14 erzeugt werden und ein "W" als reproduziertes Zeichen 12 bestimmen.

Wie genauer mit Fig. 2 gezeigt, sind die Dunkellinien 17 leicht erhaben und durch Bereiche der Glasur-Schicht 11 voneinander getrennt, die nicht durch den Laserstrahl 14 getroffen wurden und daher ihre ursprüngliche weiße Farbe behielten. Infolge der reduzierenden Wirkung der Flamme des Brenners 13 während der Laserbeaufschlagung wird das Bleioxid in den von dem Laserstrahl 14 getroffenen Bereichen der Glasur-Schicht 11 in Blei umgewandelt, wenn die Glasur örtlich erhitzt und durch den Strahl zum Schmelzen gebracht wird. Die Dunkellinien 17 haben so eine silbrige oder schwarze Färbung, je nach dem Grad der eintretenden Reduktion. Die Farbdichte der Dunkellinien 17 und des von ihnen begrenzten Zeichens können dementsprechend leicht verändert werden, indem einfach das dem Brenner 13 zugeführte Gasluft (oder Gassauerstoff)-Gemisch eingestellt wird. In jedem Fall begrenzen die Dunkellinien 17 ein Muster oder ein reproduziertes Zeichen 12, das dunkel ist und scharf mit den weißen Bereichen der Schicht 11 des Lampenkolbens 10 kontrastiert, die nicht durch den Laserstrahl 14 getroffen wurden.

Die Breite der Dunkellinien 17 oder gefärbten Bereiche in der Schicht 11 kann durch Vervrendung einer Linse 15 vergrößert werden, die den Laserstrahl 14 geringfügig defokussiert und so eine örtliche Erhitzung über ein größeres Gebiet erzeugt. Naturgemäß muß die Eingangsleistung pro Flächeneinheit des defokussierten Strahls ausreichen, um die Schicht 11 auf eine Temperatur aufzuheizen, die das Bleioxid zu Blei reduzieren kann. Ein 100 W-Laser liefert daher Dunkellinien 17 oder geätzte Gebiete mit bestimmten maximalen Abmessungen. Wenn Linien oder Gebiete größerer Abmessungen gewünscht werden, so muß ein stärkerer Laser eingesetzt ode'r aber die Geschwindigkeit, mit der der Strahl die glasierte Oberfläche abtastet, auf einen Wert verringert werden, der den defokussierten Strahl befähigt, die erforderliche Erwärmung und Temperatur zu erzeuger. .

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Wenn es zu einem unerwünschten Dunkeln der weißen Bereiche der Glasur-Schicht 11 während des Bemusterungsvorgangs kommt, so kann hier eine Korrektur vorgenommen werden, indem der farbgeätzte Lampenkolben 10 einer oxydierenden Flamme ausgesetzt und das Blei in den vorgenannten Bereichen der Glasur-Schicht reoxydiert wird. Eine solche nachträgliche Oxydations-Flammenbehandlung ändert die Farbe der Dunkellinien infolge der Intensität der Reduktion des Bleioxids zu Blei und der Tiefe der durch den Laserstrahl hervorgerufenen Färbung nicht nennenswert.

Vfie mit Fig. 1 veranschaulicht, weist der Kolbenantriebsmechanismus eine Plattform 28 mit einer öffnung 29 auf, die eine aufrechtstehende, mit Gewinde versehene erste Spindel 30 aufnimmt. Diese Spindel 30 greift in eine Mutter 32 ein, die starr mit der Unterseite der Plattform 28 verbunden ist, so daß die Plattform infolge der Verdrehung der ersten Spindel 30 in der Mutter 32 angehoben bzw. abgesenkt wird. Eine geeignete Halterung für den Lampenkolben 10 wie etwa ein Ringfutter 34 ist kraftschlüssig mit der Spindel 30 über eine Federkolbenanordnung 35 gekoppelt, die sich seitlich durch das Ringfutter 34 erstreckt und unter Druck in gleitendem Kontakt mit der Spindel steht. Das Ringfutter 34 ist auf der Plattform 28 mittels eines an der Oberseite der Plattform befestigten Lagers 36 abgestützt. Das Ringfutter 34 läuft daher mit der Spindel 30 um und ist gleichzeitig in der Lage, sich beim Vortrieb infolge des Zusammenwirkens zwischen Mutter 32 und Spindel 30 zusammen mit der Plattform 28 in Aufwärtsrichtung zu bewegen.

Der Prototyp-Kolben 18 wird gleichzeitig in der gleichen Richtung durch eine zweite Spindel 31 gedreht, die sich durch eine zweite Öffnung (nicht dargestellt) in der Plattform 28 erstreckt und kraftschlüssig mit einem zweiten Futter 37 gekoppelt ist, das mittels eines zweiten Lagers 38 ebenfalls drehbar auf der Plattform gelagert ist. Die Spindeln 30, 31 werden mittels einer herkömmli- · chen, einen Elektromotor und Zwischenzahnräder oder Treibriemen (nicht dargestellt) aufweisenden Antriebseinrichtung 33 mit einer geeigneten Drehzahl angetrieben. Der zu bearbeitende Lampenkolben 10 und der Prototyp-Kolben 18 werden dementsprechend mit der glei-

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chen Drehzahl gedreht und, da sie beide von der Plattform 28 getragen werden, auch mit der gleichen Geschwindigkeit im Verhältnis zu dem Laserstrahl 14 verschoben. Somit wird durch den Laserstrahl 14 in die glasierte Oberfläche des Lampenkolbens 10 eine exakte Reproduktion des Zeichens 19 des Prototyp-Kolbens 18 farbig eingeätzt.

Da das Profil des Kolbens 10 in Richtung der axialen Verschiebung des Kolbens gegenüber dem Laserstrahl 14 gewölbt ist, muß eine geeignete Einrichtung vorgesehen sein, um den Laserstrahl während des Farbätzvorgangs in der richtigen fokussierten Zuordnung im Verhältnis zu der glasierten Oberfläche des Lampenkolbens 10 zu halten. Dazu ist die Linse 15 mittels einer Abstützung 40 an einem Träger 41 befestigt, der längs einer in einer stationären Bettplatte 43 der Anordnung vorgesehenen Führungsbahn 42 hin- und herbeweglich ist. Die Führungsbahn 42 erstreckt sich parallel zu dem Laserstrahl 14, und der Träger 41 wird innerhalb dieser Führungsbahn 42 mittels einer Feder 44 gehalten, die an mit dem Träger bzw. der Bettplatte verbundenen Winkeln 45 und 47 befestigt ist. Die Feder 44 drückt den Träger 41 gegen eine an der Plattform 28 befestigte und sich von dieser aus nach unten erstreckende Steuerkurve 48, an deren Begrenzungslinie 50 der Träger 41 über eine Rolle 46 anliegt.

Wie gezeigt, hat die Begrenzungsfläche 50 das gleiche Profil wie der Lampenkolben 10. Bei Aufwärtsbewegung der Steuerkurve 48 zusammen mit der Plattform 28 erfährt der Träger 41 somit durch die an der Begrenzungslinie 50 ablaufende Rolle 46 eine seitliche Verschiebung, so daß die Lage der Linse 15 automatisch so verstellt wird, daß beim Vortrieb des Kolbens auftretende Abweichungen des Abstandes zwischen dem Laser 16 and der Oberfläche des Kolbens kompensiert werden. Die Linse 15 wird dementsprechend in einem festen Abstand "f" von der glasierten Schicht 11 gehalten, und der Laserstrahl 14 bleibt beim farbigen Ätzen des reproduzierten Zeichens 12 im Verhältnis zu der Schicht 11 fokussiert.

Für den Laser 16, die Antriebseinrichtung 33, die Bettplatte 43 _f

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die Photozelle 20, die Schalteinrichtung 2 4 oder den Brenner 13 sind keine Halterungen oder Lager gezeigt worden, jedoch versteht es sich, daß alle diese Bestandteile an einem geeigneten Rahmen oder Gestell befestigt sind, so daß eine einheitliche Maschine oder Anordnung gebildet wird, die in der vorstehend beschriebenen Weise arbeitet.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, ein isoliertes, farbgeätztes Zeichen oder dekoratives Muster in der glasierten Oberfläche eines Glas-Lainpenkolbens vorzusehen, sondern kann auch dazu verwendet werden, irgendeinen gewünschten Bereich des Kolbens zu verzieren. Beispielsweise kann in der mit Fig. 3 angedeuteten Weise ein fortlaufendes silberschwarzes Spiralband 52 in einer weißen, Bleioxid enthaltenden glasierten Fläche 53 eines Lampenkolbens durch kontinuierliche Betätigung des Lasers 16 und gleichzeitiges Drehen sowie axiales Verschieben des Lampenkolbens 54 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit im Verhältnis zu dem Laserstrahl (etwa durch den mit Fig. 1 gezeigten Aufbau) gebildet werden, um die Fläche 53 allmählich farbig zu ätzen.

Wie mit Fig. 4 gezeigt, verläuft das dunkle Band 52 leicht erhaben in der Fläche 53, bleibt jedoch ein integraler Bestandteil der Schicht. Wenngleich ein Teil der Glasur verdampft und durch die Wirkung des auftreffenden Laserstrahls 14 entfernt wird, so bleibt doch die Oberfläche des Lampenkolbens 54 vollständig in der gezeigten Weise durch die Glasur bedeckt.

Statt dessen kann auch eine Mehrzahl dekorativer Figuren wie etwa beliebig verteilte "Schneeflocken" 55, farbig in die weiße, Bleioxid enthaltende glasierte Fläche 56 eines Glaslampenkolbens 57 eingeätzt werden, wie das mit Fig. 5 gezeigt ist. Die "Schneeflocken" 55 heben sich silbrigschwarz gegen einen weißen lichtdurchlässigen Hintergrund ab und lassen sich einfach durch geeignete Programmierung des Lasers 16 und Bewegung des Lampenkolbens 57 mit Hilfe bekannter Einrichtungen herstellen.

Wie mit Fig. 6 gezeigt, sind auch die "Schneeflocken" 5 5 wieder

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leicht erhaben ausgebildet, wobei sie jedoch integraler Bestandteil der glasierten Fläche 56 wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Bemusterung von Natriumkalkglas-Lampenkolben beschränkt, sondern kann auch eingesetzt werden, um verschiedene Gegenstände wie glasierte Metalloder Kunststoffgefäße oder auch Körper und Lampenkolben, Gehäuse etc., die aus hochsilikahaltigem Glas, Quarz, polykristalliner Tonerde und anderen bekannten Halbkristallinen oder glaskeramikartigen Materialien hergestellt sind, farbig zu ätzen.

Wenn der Gegenstand aus einem Material wie Glas oder polykristallinen Aluminiumoxid besteht, das einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (d. h. über etwa 15 x 10 /° C) hat, dann muß der Gegenstand auf eine Temperatur nahe dem Spannungspunkt oder oberhalb des Spannungspunktes aufgeheizt werden, wenn auf thermischer Basis hervorgerufene Spannungen und sich daraus ergebende Brüche des Materials bei dem farbigen Ätzen der glasierten Oberfläche vermieden werden sollen. Diese Vorsichtsmaßnahme ist für den Fall von Quarz und ähnlichen Materialien nicht notwendig, die Ausdehnungskoeffizienten von weniger als etwa 15 χ 10 /° C haben, da sie dem thermischen Schock infolge des auftreffenden Laserstrahls ohne Brechen widerstehen. Quarz und geschmolzene Kieselerde haben einen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 6 χ 1θ"'/° C. Hochsilikahaltiges Glas (über 96 % Kieselerde) hat einen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 8 χ IO /° C und könnte daher auch ohne Vorheizung mit einem Laser farbig geätzt werden.

Für den Fall glasierten Metalls oder Kunststoffgegenstände ist nur erforderlich, daß die Glasur oder Glasbeschichtung ein Material enthält, das in ein anderes Material (oder eine andere Form) überführt wird, das eine deutlich abweichende Farbe hat, wenn die Beschichtung durch den Laser- oder Elektronenstrahl unter reduzierenden oder oxydierenden Umständen oder in einer reduzierenden bzw. oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird. Entsprechend einem speziellen Beispiel kann ein Metallkörper, der mit einer grün ge-

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färbten Fritte-Glasur beschichtet ist, die Chromoxid (oder andere Chromverbindungen wie Kaliumdichromat) enthält, erfindungsgeinäß farbig geätzt werden, so daß ein Zeichen oder Muster erhalten wird, das durch schwarze Linien oder Bereiche gegen einen grün gefärbten Hintergrund abgegrenzt ist.

Durch Einstellung der Leistungsdichte/Flächeneinheit des auftreffenden Laserstrahls 14 können auch Teile der Schicht 11 auf dem Lampenkolben 10 durch den Strahl entfernt werden, so daß eine Kombination skulpturierter transparenter Bereiche und farbig geätzter glasierter Bereiche in der Kolbenoberfläche erhalten wird.

Patentansprüche;

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Claims

- 13 - 22H973 Patentansprüche ;

1. Verfahren zur Ausstattung eines Gegenstandes mit einem Muster, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes mit einem Material beschichtet wird, das einen bei Aufheizung in vorgegebenen Umgebungsverhältnissen eine Farbänderung erfahrenden Bestandteil enthält, die beschichtete Oberfläche des Gegenstandes einem Korpuskularenergiestrahl ausgesetzt wird und dabei gleichzeitig die vorgegebenen UmgebungsVerhältnisse hergestellt werden, so daß der von dem Korpuskularenergiestrahl getroffene Bereich der beschichteten Oberfläche auf eine zur Änderung der Farbe des Bestandteils und des zugeordneten Teils der Beschichtung ausreichende Temperatur aufgeheizt wird, und daß die Lage des beschichteten Gegenstandes relativ zu dem Korpuskularenergiestrahl mit einer solchen Geschwindigkeit und in einer solchen Zuordnung verändert werden, daß der Korpuskularenergiestrahl die beschichtete Oberfläche des Gegenstandes abtastet und die Farbe der ausgewählten Be-' reiche der Beschichtung ändert, so daß das gewünschte Muster in der beschichteten Oberfläche erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ν orgegebenen Umgebungsverhältnisse eine oxydierende oder aber reduzierende Wirkung ausüben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen Umgebungsverhältnisse eine reduzierende Wirkung ausüben und durch eine auftreffende gasreiche Flamme hervorgerufen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Gegenstand aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, das bei rascher Aufheizung auf eine Temperatur oberhalb seines Spannungspunktes bricht, daß der Korpuskularenergiestrahl einen Laserstrahl aufweist und daß mindestens der von dem Laserstrahl getroffene Bereich

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des beschichteten Gegenstandes auf eine Temperatur nahe dem Spannungspunkt vorgeheizt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand einen Glaskörper und die Beschichtung eine gefärbte lichtdurchlässige Glasur einschließlich einer geschmolzenen Glasfritte aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaskörper einen Kolben für eine elektrische Lampe aufweist, daß die lichtdurchlässige Glasur einen weißen Farbstoff enthält, die vorgegebenen Umgebungsverhältnisse eine reduzierende Wirkung ausüben und daß die einen Bestandteil der Glasur bildende geschmolzene Glasfritte Bleioxid enthält, von dem mindestens ein Teil durch die lokalisierte Hitzeeinwirkung des auftreffenden Laserstrahls und durch die reduzierenden Umgebungsverhältnisse in Blei umgewandelt wird, so daß das Muster durch silbrig-schwarze Bereiche in der Glasur bestimmt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasur durch Beschichtung des Glaskörpers mit einem pulverförmigen Farbstoff-Glas-Frittegemisch, das in situ durch eine Gasflamme gebrannt wird, beschichtet wird und daß das Brennen des Farbstoff-Glas-Frittegemisches und das Vorheizen des Glaskörpers auf eine Temperatur nahe seinem Spannungspunkt gleichzeitig durch eine Gasflamme bewirkt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasflamme während des Brenn- und Vorheiζvorgangs eine oxydierende Wirkung ausübt und anschließend während des Laserabtast- und Bemusterungsvorgangs reduzierend gemacht wird.

9. Nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 hergestellter Gegenstand, der an seiner Außenseite eine mit Farbstoffen versehene Glasschicht und ein dekoratives

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Muster hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster durch ausgewählte Bereiche der Beschichtung begrenzt ist, die ein Material abweichender Farbe enthalten, das Bestandteil der Beschichtung ist.

10. Nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 hergestellter Lampenkolben, der aus Glas besteht und mit einer weißen lichtdurchlässigen Glasur beschichtet ist, die Bleioxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ausgewählte Mengen an Bleioxid zu Blei reduziert sind, das so verteilt ist, daß ein dekoratives Muster silbrig-schwarzer Färbung in der glasierten weißen Oberfläche des Kolbens begrenzt wird.

KN/hs/sg/sb

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