DE69705534T2

DE69705534T2 - Verfahren zur herstellung eines formkörpers mit einer farbigen markierung

Info

Publication number: DE69705534T2
Application number: DE69705534T
Authority: DE
Inventors: Marcus Aagaard; Henricus Van Den Elshout
Original assignee: DSM NV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: KR20000053133A; WO1998019868A1; ES2160332T3; DE69705534D1; BR9713495A; JP2001503877A; EP0938418B1; CN1242743A; EP0938418A1; CN1091696C; BE1010743A3; AU4969297A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit einer gefärbten bzw. farbigen Markierung durch Bestrahlen der Oberfläche des Gegenstands mit Laserlicht in der Form der Markierung.
Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 94/12352 bekannt. Diese Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren, in welchem unter zufällig ausgewählten Bedingungen die Oberfläche eines Gegenstands mit Laserlicht bestrahlt wird, wobei dies in einer Markierung von einer willkürlichen Farbe resultiert.
Ein Problem, welches durch das bekannte Verfahren präsentiert wird, liegt darin, daß die Farben, welche erhalten werden, nicht frei gewählt werden, sondern zufällig erhalten werden. Weiters kann die Markierung nur in einer beschränkten Anzahl von Farben erhalten werden. Darüber hinaus ist es nicht möglich, eine Markierung auf einem farblosen Substrat zu erhalten.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches nicht die obengenannten Nachteile aufweist.
Überraschenderweise wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß wenigstens an der Stelle, wo die Markierung aufgebracht wird, der Gegenstand aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, welche wenigstens drei Vorfarbstoffe bzw. -verbindungen umfaßt, welche ihre farberzeugende Eigenschaft nur nach einer Farberzeugungsbehandlung annehmen und welche unter dem Einfluß von Laserlicht ihre Farberzeugungseigenschaft verlieren, wobei die Oberfläche des Gegenstands der Farberzeugungsbehandlung wenigstens an der Stelle unterworfen wird, wo die Markierung aufgebracht wird, wonach die Oberfläche des Gegenstands mit Laserlicht in der Form der Markierung bestrahlt wird, wobei die Vorfarbverbindungen so gewählt werden und in einer derartigen Konzentration vorhanden sind, daß bei jeder Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm wenigstens ein Teil der Menge des einfallenden Lichts absorbiert wird.
Aufgrund der Verwendung von Vorfarbverbindungen, welche ihre Farberzeugungseigenschaft nur nach einer Farberzeugungsbehandlung annehmen, wird erreicht, daß das Substrat, auf welchem die endgültig resultierende Markierung ausgebildet wird, seine natürliche Farbe beibehält. Wenn von farberzeugenden Komponenten Gebrauch gemacht wird, welche immer eine farberzeugende Eigenschaft aufweisen, wird das Substrat gefärbt. Dies ist unerwünscht. Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt die Aufbringung von Markierungen auf einem Substrat, welches jede beliebige gewünschte Farbe aufweisen kann. Es ist auch möglich, daß das Substrat überhaupt keine Farbe aufweist.
Aus der US-A 3,892,569 ist die Verwendung von Vorfarbverbindungen in Kopierblättern bekannt. Diese bekannten Kopierblätter umfassen eine Supportschicht und eine Beschichtung darauf. Die Beschichtung umfaßt farbgebende Mittel, welche durch ein empfindlich machendes bzw. Sensibilisator- Material lichtempfindlich gemacht werden. Dieses Sensibilisator-Material wird nachfolgend auf die Anwendung von Wärme bzw. Hitze auf das Kopierblatt bei einer vorbestimmten Temperatur wirksam. Nachfolgend auf die Erzeugung des gewünschten Bilds auf dem Kopierblatt können die farbgebenden Mittel durch ein Desensibilisierungsagens desensibilisiert bzw. unempfindlich gemacht werden, welches auch in der Beschichtung enthalten ist. Die Verwendung von Vorfarbverbindungen für von Kopierblättern unterschiedliche Zwecke wurde in der US-A 3,892,569 nicht geoffenbart.
Die Vorfarbverbindungen, welche ihre farberzeugende Eigenschaft nur nach einer Farberzeugungsbehandlung erhalten bzw. annehmen, sind Fachleuten bekannt. Sie sind Verbindungen, welche eine chromatische Farbe nicht annehmen, bis sie einer Farberzeugungsbehandlung, beispielsweise einer Bestrahlung mit UV-Laserlicht, unterworfen wurden. Insbesondere geeignete Vorfarbverbindungen sind die Fotochromverbindungen. Diese Verbindungen bzw. Zusammensetzungen können ihre Farbe durch eine Anpassungsmodifikation und/ oder eine chemische Reaktion ändern. Die Anpassungsmodifikation und/oder die chemische Reaktion wird/werden durch eine farberzeugende Behandlung durch Bestrahlung mit UV- Licht erzielt. Die Farberzeugungsbehandlung besteht vorzugsweise aus einer Bestrahlung- des Gegenstands mit UV- Laserlicht. Dies bietet den zusätzlichen Vorteil, daß es möglich ist, den Gegenstand nur in der Form der Markierung zu bestrahlen. Am meisten bevorzugt ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Farberzeugungsbehandlung aus einer Bestrahlung mit UV-Laserlicht besteht, wobei die Anzahl von bestrahlten Photonen pro cm² pro Sekunde wenigstens 10¹&sup9; beträgt. Unter UV-Laserlicht wird Laserlicht mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm verstanden.
Geeignete Fotochromverbindungen sind im Handel erhältlich, beispielsweise von HCH James Robinson Ltd. im Vereinigten Königreich. Andere geeignete Vorfarbverbindungen sind beispielsweise Färbemittel, welche in Mikrokapseln eingeschlossen sind. Diese Mikrokapseln werden mit der Kunststoffzusammensetzung vermischt und verbleiben vorzugsweise intakt, wenn die Kunststoffzusammensetzung in einen Gegenstand, beispielsweise durch ein Spritzgießen, verarbeitet wird. Derartige Mikrokapseln erlangen ihre farberzeugende Eigenschaft durch zugeführte Wärme bzw. Hitze.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfarbverbindungen Leukofarbstoffe sind, welche in Mikrokapseln eingeschlossen sind, und daß die Farberzeugungsbehandlung in einer Zufuhr von Wärme bzw. Hitze besteht. Wärme wird vorzugsweise durch Bestrahlung mit IR-Laserlicht zugeführt. Unter IR-Laserlicht wird Laserlicht mit einer Wellenlänge von mehr als 700 nm verstanden. Leukofarbstoffe sind Fachleuten bekannt. Sie sind Farbstoffe, welche als solche farblos sind, wobei sie jedoch ihre Farbe annehmen, wenn sie mit einem Elektronenakzeptor durch Reaktion derselben mit einem Proton kontaktiert werden. Farbstoff-Mikrokapseln, welche für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet sind, sind beispielsweise in der EP-A 542 133 beschrieben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise auf einem Substrat verwendet, welches eine helle Farbe, beispielsweise eine weiße oder hellgraue Farbe, aufweist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Farben für die Markierung gewählt werden, daß dann die Wellenlänge des Laserlichts auf einen Wert eingestellt wird, welcher von der gewählten Farbe abhängt, und daß nachfolgend die Oberfläche des Gegenstands mit dem Laserlicht bestrahlt wird.
Auf diese Weise wird erzielt, daß Markierungen in jeglicher oder nahezu jeglicher, vorher gewählten Farbe erhalten werden können, indem einfach die erforderliche Laserlicht- Wellenlänge ausgewählt wird.
Die Oberfläche des Gegenstands kann, nachdem sie der Farberzeugungsbehandlung unterworfen wird, beispielsweise mit einer Serie von unterschiedlichen Wellenlängen bestrahlt werden, um auf diese Weise einen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge des Laserlichts und der resultierenden Farbe der Markierung zu bestimmen. Dann kann auf der Basis des derart ermittelten Zusammenhangs die Wellenlänge des Laserlichts auf einen Wert eingestellt werden, welcher von der gewählten Farbe abhängig ist.
Die Kunststoffzusammensetzung kann im allgemeinen jeglichen thermoplastischen oder thermohärtbaren Kunststoff oder jegliches Elastomer beinhalten. Sehr gut geeignet sind die Kunststoffe, welche die Kunststoffzusammensetzung gemäß der WO 94/12352 umfassen kann.
Die Vorfarbverbindungen sind vorzugsweise jeweils in einer derartigen Konzentration vorhanden, daß nach der Farberzeugungsbehandlung bei jeder Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm wenigstens 20%, bevorzugter wenigstens 50%, und noch bevorzugter wenigstens 80% der Menge des einfallenden Lichts, ausgedrückt in Lux, absorbiert wird.
Ein Fachmann kann einfach die Vorfarbverbindungen und die Konzentration auswählen und dann nach der Farberzeugungsbehandlung das absorbierte Licht (das Absorptionsspektrum) bei jeder Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm mit Hilfe eines der bekannten Meßverfahren messen und danach die Vorfarbverbindung und ihre Konzentration anpassen, bis das gewünschte Absorptionsspektrum erhalten wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit Hilfe von einer oder mehreren Laservorrichtungen durchgeführt werden, welche Laserlicht auf einer Wellenlänge emittieren, welche dem Wellenlängenwert entspricht, welcher auf der Basis der gewünschten Farbe der Markierung ausgewählt wurde.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit einer Laservorrichtung mit einstellbarer Wellenlänge durchgeführt. Dies erlaubt ein einfaches Einstellen der erforderlichen Wellenlänge in Abhängigkeit von der gewählten Farbe der Markierung. Dies macht es auch möglich, eine mehrfarbige Markierung mit Hilfe einer Vorrichtung zu erhalten.
Die Oberfläche der Kunststoffzusammensetzung wird vorzugsweise mit Laserlicht bei wenigstens drei unterschiedlichen Wellenlängen, noch bevorzugter mit mehrfachen Wellenlängen, bestrahlt, welche von den gewählten Farben der Markierung abhängen. Auf diese Weise werden Markierungen erhalten, welche mehrfache Farben enthalten, und sie können sich sogar der Qualität eines Farbfotos annähern oder, falls ein Laserstrahl mit sehr kleinem Durchmesser verwendet wird, diese tatsächlich übertreffen. Sehr gute Resultate werden erhalten, wenn der Durchmesser des Laserstrahls gleich oder kleiner als der Korndurchmesser eines Farbfotos ist. Ein typischer Wert für einen derartigen Korndurchmesser ist 0,5 bis 3 um.
Die Kunststoffzusammensetzung gemäß der Erfindung beinhaltet vorzugsweise nur Vorfarbverbindungen, welche nach der Farberzeugungsbehandlung unter dem Einfluß von Laserlicht ihre Farberzeugungseigenschaft verlieren und welche nach der Farberzeugungsbehandlung nur ein einziges Absorptionsband aufweisen.
Das Konzept "Absorptionsband", neben anderen Konzepten, welche für die vorliegende Erfindung relevant sind, wie beispielsweise "Reflexion", ist in Farbchemie, 2. Auflage, H. Zollinger, VCH Verlag Weinheim, Deutschland (1991), ISBN 3-527-28352-8, beschrieben.
Auf diese Weise wird erzielt, daß die Wellenlänge der Farbe, in welcher die Markierung erhalten wird, der Wellenlänge des Laserlichts entspricht, mit welchem die Oberfläche der Kunststoffzusammensetzung bestrahlt wird. Dies macht es sehr leicht, die gewählte Farbe zu erhalten, da die gewählte Farbe im wesentlichen dieselbe wie die Farbe des Laserlichts ist.
Die gewählte Farbe der Markierung ist noch ähnlicher oder nahezu vollständig gleich der Farbe des Laserlichts, falls nach der Farberzeugungsbehandlung zwischen 400 und 700 nm bei jeder Wellenlänge wenigstens ungefähr dieselbe Lichtmenge absorbiert wird. Vorzugsweise ist die Differenz zwischen den bei den unterschiedlichen Wellenlängen absorbierten Lichtmengen nicht mehr als 20%, bevorzugter nicht mehr als 10%, und noch bevorzugter nicht mehr als 5%. Die Oberfläche des Gegenstands vor dem Aufbringen der Markierung weist eine weiße oder hellgraue Tönung bzw. Farbgebung an denjenigen Stellen auf, wo keine Farberzeugungsbehandlung stattgefunden hat, und eine neutral-graue oder schwarze Tönung an denjenigen Stellen, wo die Farberzeugungsbehandlung durchgeführt wurde.
Sehr gute Resultate werden erhalten, wenn die Kunststoffzusammensetzung eine erste farberzeugende Komponente, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Farbe gelb ist, eine zweite farberzeugende Komponente, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Färbe Magenta ist, und eine dritte farberzeugende Komponente beinhaltet, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Farbe Cyan ist.
Vorzugsweise weisen die Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung vergleichbare Laserlicht-Bleichfähigkeitswerte auf. Unter "Bleichfähigkeit" wird die Zeit verstanden, während welcher eine Vorfarbverbindung nach der Farberzeugungsbehandlung, ausgesetzt an eine Bestrahlung mit Laserlicht einer bestimmten Intensität, 80% ihrer Lichtabsorptionskapazität verliert, d. h. den Quotienten von (1 - Menge des reflektierten Lichts) und der Menge des einfallenden Lichts, beide ausgedrückt in Lux. Vorzugsweise beträgt die Differenz in der Bleichfähigkeit zwischen den Verbindungen nicht mehr als 20%, noch bevorzugter nicht mehr als 10%. Auf diese Weise wird erzielt, daß, wenn eine Mehrfarbmarkierung mit Hilfe des Verfahrens aufgebracht wird, für jede Farbe nur die Wellenlänge der Laservorrichtung oder der Laservorrichtungen einzustellen ist, während beispielsweise die Dauer der Behandlung und die Laserlichtintensität einfach dieselbe für jede Farbe sein kann.
Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Vorfarbverbindungen nicht oder kaum ihre Farberzeugungskapazität bei normalem Tageslicht annehmen bzw. erhalten. Daher weisen die Vorfarbverbindungen vorzugsweise eine Farbstabilität von wenigstens 3, noch bevorzugter von wenigstens 5 auf der Wool-Skala (gemäß DIN 54003) auf. Weiters weisen nach der Farberzeugungsbehandlung die resultierenden, farberzeugenden Komponenten vorzugsweise diese Farbstabilität auf.
Ein anderes bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an der Stelle, wo die Markierung aufgebracht wird, die Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung jeweils ein Maximum in ihrem Lichtabsorptionsspektrum bei einer unterschiedlichen Wellenlänge aufweisen, wobei die Markierung in der Form von Matrixpunkten durch ein Bestrahlen des Gegenstands an der Stelle eines Matrixpunkts mit Laserlicht einer derartigen Wellenlänge und Intensität und während einer derartigen Zeitdauer aufgebracht wird, daß wenigstens eine der Vorfarbverbindungen, welche ihre Farberzeugungseigenschaft nach der Farberzeugungsbehandlung erhalten haben, teilweise oder vollständig ihre Lichtabsorptionskapazität verloren hat.
Derart kann eine Markierung von jeder gewünschten Farbe erhalten werden, die Markierung kann unterschiedliche Farben aufweisen und Markierungen, welche jeweils eine unterschiedliche Farbe aufweisen, können auf der Oberfläche derselben Kunststoffzusammensetzung erhalten werden. Es ist sogar möglich, die Markierung in vielen unterschiedlichen Farben auf der Oberfläche derselben Kunststoffzusammensetzung zu erhalten.
Dieses bevorzugte Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt die Aufbringung von Matrixpunkten auf der Oberfläche auf eine einfache Weise.
Durch Bestrahlen mit Laserlicht einer gewissen Wellenlänge wird die Lichtabsorptionskapazität einer vorher gewählten, farberzeugenden Komponente nach der Farberzeugungsbehandlung reduziert und bei den bestrahlten Punkten wird die Oberfläche die Farbe reflektieren, welche nicht durch die fragliche Komponente absorbiert wird. Durch Erhöhung der Intensität des Laserlichts oder der Bestrahlungszeit kann die Helligkeit der reflektierten Farbe vergrößert werden.
Durch Aufbringen einer großen Anzahl von Matrixpunkten auf der Oberfläche wird eine Markierung einer gewünschten Farbe erhalten.
Es ist auch möglich, unterschiedlich gefärbte Matrixpunkte nebeneinander auf der Oberfläche aufzubringen. Für einen Betrachter ist die Farbe der Oberfläche an der Stelle dieser Matrixpunkte eine gemischte Farbe, da das Auge die Farben der Matrixpunkte mischt. Diese Art eines Mischens von Farben, in welcher die zu mischenden Farben nebeneinander liegen bzw. aneinander angrenzen, wird partitives bzw. teilendes Farbmischen genannt. Die gemischte Farbe wird durch das Verhältnis zwischen den Oberflächenbereichen der. Matrixpunkte und der Helligkeit der jeweiligen Farben relativ zueinander bestimmt. Derart kann eine große Anzahl von gemischten Farben gebildet werden.
Es muß jedoch sichergestellt werden, daß der Mittelpunktsabstand zwischen den Punkten klein ist, so daß das Auge nicht die unterschiedlichen Matrixpunkte getrennt aufnehmen bzw. erkennen kann. Diese Farberzeugungstechnik wird auch für Zeitungsfotos verwendet.
Wie dies vom Farbdrucken bekannt ist, werden sehr gute Resultate erhalten, wenn Farben durch Aufbringen von Matrixpunkten von wenigstens drei verschiedenen Farben auf der Oberfläche gebildet werden. Dies wird durch ein Bestrahlen der Oberfläche mit Laserlicht mit wenigstens drei unterschiedlichen Wellenlängen erzielt, wobei bei jeder wenigstens eine der lichtabsorbierenden Komponenten vollständig oder teilweise ihre Lichtabsorptionskapazität verliert. Auf diese Weise ist es möglich, eine große Anzahl von anderen Farben aus wenigstens drei Farben durch Mischen der drei Farben in den entsprechenden Anteilen zu erhalten.
Gemischte Farben können auf verschiedene Weisen erhalten werden. Derart können gemischte Farben beispielsweise durch ein Variieren der Helligkeit der Farbe der unterschiedlichen Matrixpunkte relativ zueinander beispielsweise durch ein Bestrahlen von Matrixpunkten einer gewissen Farbe länger als andere Matrixpunkte erhalten werden. Eine andere Möglichkeit ist, das Verhältnis bzw. die Verhältnisse zwischen den Gesamtoberflächenbereichen der unterschiedlichen Farben zu variieren, indem beispielsweise ein Matrixpunkt größer als der andere gemacht wird oder indem mehr Matrixpunkte der einen Farbe als der anderen Farben gemacht werden. Die Matrixpunkte können rund oder quadratisch, jedoch beispielsweise auch dreieckig oder stab- bzw. stangenförmig sein, um beispielsweise fähig zu sein, die Oberfläche besser auszufüllen, oder um die Gesamtreflexion der Oberfläche zu vergrößern.
Eine Farbe kann auf der Basis des ASTM E 308 Standards charakterisiert werden, indem zuerst die Dreibereichs- bzw. Tristimuluswerte der Farbe gemessen werden und aus diesen, wie in diesem Standard beschrieben, die Farbsättigungs- bzw. Chromatizitätskoordinaten abgeleitet werden, welche die Stelle der Farbe in dem CIE D65 (10º Beobachter) Farbdiagramm bestimmen. Das Farbdiagramm ist derart eine grafische Darstellung von allen Farben im sichtbaren Bereich.
Das partitive bzw. teilende Mischverfahren ergibt Farben, welche in dem Farbdiagramm in der Oberfläche zwischen den Punkten liegen, welche die wenigstens drei Farben der Matrixpunkte in dem Farbdiagramm repräsentieren. Diese Punkte sind die Eckpunkte der Oberfläche.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung, wodurch noch mehr unterschiedliche Farben erhalten werden können, wird realisiert, wenn Matrixpunkte vollständig oder teilweise überlappend aufgebracht werden. Dieses Verfahrens eines Farbmischens wird als "subtraktives Mischen" bezeichnet.
Die Farbe der Oberfläche wird vorzugsweise durch ein subtraktives Mischen von wenigstens drei unterschiedlich gefärbten Matrixpunkten erzeugt. Der Farbbereich, welcher aus subtraktiven Mischungen abgeleitet werden kann, ist größer als in dem Fall des teilenden bzw. partitiven Mischens, da es auch möglich ist, Farben zu bilden, welche in dem Farbdiagramm außerhalb der Oberfläche zwischen den Punkten liegen, welche die wenigstens drei unterschiedlichen Farben der Matrixpunkte in dem Farbdiagramm repräsentieren.
Die Kunststoffzusammensetzung kann im Prinzip jeglichen thermohärtbaren oder thermoplastischen Kunststoff oder Elastomer umfassen. Sehr geeignet sind die Kunststoffe, welche in der Kunststoffzusammensetzung gemäß der WO 94/ 12352 vorhanden sein können.
Die Vorfarbverbindungen werden vorzugsweise so gewählt, daß nach der Farberzeugungsbehandlung der Oberflächenbereich zwischen den Punkten, welche die wenigstens drei unterschiedlichen Farben der Matrixpunkte in dem Farbdiagramm repräsentieren, wenigstens gleich 10% des Oberflächenbereichs des Diagramms ist.
Dieser Oberflächenbereich beträgt vorzugsweise wenigstens 30% des Diagramms, noch bevorzugter wenigstens 75% des Diagramms.
Die Wellenlänge des Laserlichts, mit welchem die Oberfläche bestrahlt werden sollte, um zu bewirken, daß eine gewählte Farberzeugungskomponente ihre Lichtabsorptionsfähigkeit nach der Farberzeugungsbehandlung verliert, kann einfach empirisch bestimmt werden.
Die gewählten Laserlicht-Wellenlängen für eine Bestrahlung der Oberfläche sind vorzugsweise die Wellenlängen, bei welchen das Maximum in dem Absorptionsspektrum der Farberzeugungskomponente auftritt, welche nach der Farberzeugungsbehandlung ihre Lichtabsorptionsfähigkeit verlieren sollte. Auf diese Weise erhält man eine sehr gute Selektivität und eine gute Helligkeit der Farben wird sichergestellt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit Hilfe von einer oder mehreren Masken durchgeführt. Diese Masken lassen Licht an den Stellen durch, wo die Oberfläche zu bestrahlen ist, und lassen Licht nicht durch, wo die Oberfläche nicht bestrahlt werden soll. Durch Bestrahlen der Oberfläche mit unterschiedlichen Masken nun nacheinander mit Laserlicht von unterschiedlichen Wellenlängen können Matrixpunkte von unterschiedlichen Farben auf der Oberfläche auf eine rasche und einfache Weise hergestellt werden.
Ein dadurch gebotener Vorteil liegt darin, daß die Größe der Matrixpunkte durch die Maske und nicht durch den Durchmesser des Laserstrahls bestimmt wird, wobei dies bedeutet, daß die Oberfläche mit einem Laserstrahl eines großen Durchmessers bestrahlt werden kann. Die Bestrahlung wird daher geringere Zeit erfordern und zur selben Zeit wird eine hohe Auflösung erzielt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird vorzugsweise mit Hilfe einer variablen Maske durchgeführt.
Vorzugsweise wird Gebrauch von einer Maske gemacht, welche durch einen LCD-Schirm erzeugt wird.
Noch mehr bevorzugt wird Gebrauch von einer PDLCD-Maske (Polymer Dispersed Liquid Crystal Display, Flüssigkristallanzeige mit dispergiertem Polymer) gemacht, welche den zusätzlichen Vorteil bietet, daß sie den nicht-transmittierten Laserstrahl nicht absorbiert, sondern diesen stattdessen streut, und daß sich daher die Maske nicht erwärmt.
Vorteile dieser Masken sind, daß ein Computer die erforderliche Maske auf dem LCD- oder PDLCD-Schirm erzeugt und daß dann die Oberfläche durch die Maske bestrahlt werden kann. Dann kann eine zweite Maske auf dem Schirm an der derselben Position erzeugt werden. Das Risiko von Positionierungsproblemen wird derart vermieden. Ein weiterer Vorteil ist es, daß es sehr geringe Zeit erfordert, um von einer Maske zu einer anderen umzuschalten.
Sehr gute Resultate werden erhalten, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Laservorrichtung durchgeführt wird, welche die Oberfläche des Gegenstands mit Hilfe einer Sequenz von wenigstens drei Masken übereinander bestrahlt, wobei jede der Masken mit Laserlicht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge derart bestrahlt wird, daß die Bilder der Masken übereinander auf die Oberfläche des Gegenstands projiziert werden. Der Vorteil ist, daß die Oberfläche des Gegenstands mit unterschiedlichen Masken in einem Durchgang bestrahlt wird. Wenn die Masken variabel sind, bietet dies den zusätzlichen Vorteil, daß unterschiedliche Markierungen rasch aufeinanderfolgend aufgebracht werden können. Eine derartige Anordnung ist aus dem Projektions-TV bekannt.
Es ist auch möglich, das Verfahren unter Verwendung eines bewegbaren Laserstrahls mit einer variablen Intensität durchzuführen. Dies bietet eine größere Flexibilität im Hinblick auf jeweils die Form des zu bestrahlenden Gegenstands und die Helligkeit der Farben.
Darüber hinaus ist es sehr vorteilhaft, von einer Laservorrichtung mit einstellbarer Wellenlänge Gebrauch zu machen, da es dann möglich ist, die Oberfläche mit Laserlicht von unterschiedlichen Wellenlängen unter Verwendung einer einzigen Laservorrichtung zu bestrahlen.
Vorzugsweise ist die Laservorrichtung fähig, Licht von unterschiedlichen Wellenlängen entsprechend den Maxima der Absorptionsspektren der unterschiedlichen Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung auszusenden bzw. zu emittieren. Der vollständige Bereich von möglichen Farben kann dann unter Verwendung einer einzigen Laservorrichtung erzeugt werden.
Noch bevorzugter wird von einer Laservorrichtung mit wenigstens vier Laserstrahlen mit unterschiedlichen Laserlicht- Wellenlängen Gebrauch gemacht, welche in einer Faser kombiniert sind, wobei wenigstens ein Strahl eine Wellenlänge von weniger als 400 nm (UV-Laserlicht) aufweist, und mit der Möglichkeit einer Variation der Intensität jedes Strahls unabhängig von den anderen Strahlen. Dies bietet den Vorteil, daß die Oberfläche des Gegenstands einfach mit Hilfe eines einzigen, kombinierten Laserstrahls bestrahlt werden kann, welcher fähig ist, sowohl die Vorfarbverbindungen zu aktivieren als auch Licht in allen Farben zu emittieren. Dies erzeugt eine sehr große Flexibilität im Hinblick auf den Bereich der Farben, aus welchen ausgewählt wird, und auf die Form der Markierung, welche aufzubringen ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Informationsträger, welcher wenigstens eine Oberfläche aufweist, welche aus der obengenannten Kunststoffzusammensetzung besteht, deren Oberfläche zu wenigstens 50% mit einer oder mehreren Markierungen bedeckt ist. Ein derartiger Informationsträger kann mit einer Markierung mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung versehen sein. Die Markierung kann jede gewünschte Farbe enthalten. Die Markierung kann selbst die Form eines naturgetreuen Bilds beispielsweise von Gegenständen bzw. Objekten, Tieren oder Personen aufweisen. Die Oberfläche des Informationsträgers kann auch zu wenigstens 50% mit Text bedeckt sein.
Beispiele von derartigen Informationsträgern sind Poster, Plakate, Firmen-Namensschilder, Werbetafeln, etc.
Der Informationsträger umfaßt vorzugsweise eine Träger- bzw. Supportschicht unter der aus der Kunststoffzusammensetzung hergestellten Schicht. Dies bedeutet, daß die aus der Kunststoffzusammensetzung hergestellte Schicht eine geringere Dicke aufweisen kann und daß in Abhängigkeit von der Art der gewählten Supportschicht unterschiedliche Arten von Informationsträgern für eine große Vielzahl von Zwecken erhalten werden. Beispielsweise kann die Supportschicht aus Papier bestehen und der Informationsträger kann die Form eines Farbfotos oder einer Fotokopie aufweisen. Die Supportschicht kann auch aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen. Vorzugsweise ist der Kunststoff der Kunststoffzusammensetzung von einer Art, welche gut an der Supportschicht anhaftet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Gegenstand, welcher in den oben beschriebenen Informationsträger verarbeitet werden kann.

Beispiel I

Eine trockene Mischung wurde aus 1897 Gewichtsteilen Ronfalin® SFA-34, einem Acrylnitril-Butadienstyrol-Copolymer (ABS) von DSM (Niederlande), 100 Gewichtsteilen Lithophone Silbers® 60% L, einem Zinksulphidpigment, welches von Sachtleben (Deutschland) geliefert wird, sowie 0,54 Gewichtsteilen Reversacol® Plum Red, 0,32 Gewichtsteilen Reversacol® Sea Green und 0,16 Gewichtsteilen Reversacol® Corn Yellow, Fotochrompigmenten, welche durch HCH James Robinson Ltd. (UK) zur Verfügung gestellt werden, hergestellt. Die trockene Mischung wurde geschmolzen, bei 260ºC geknetet und in ein Granulat unter Verwendung eines ZSK® 30 Doppelschraubenkneters von Pfleiderer und Werner (Deutschland) verarbeitet. Mit Hilfe einer Spritzgußmaschine, Typ Arburg Allrounder® 320-90-750, wurde das Granulat in Platten mit Abmessungen von 3,2·120·120 mm bei einer Temperatur von 240ºC spritzgegossen. Die Platten hatten eine lichtgraue Färbung bzw. Tönung.
Die derart erhaltenen Platten wurden mit UV-Laserlicht (3000 W für 5 s) bestrahlt. Die Farbe der Platten änderte sich von lichtgrau auf dunkelgrau während dieser Bestrahlung. Diese Farbänderung war irreversibel.
Als nächstes wurden die Oberflächen der Platten mit Markierungen mit Hilfe einer Laseranordnung versehen. Eine einstellbare Mehrfachwellenlängen-Laseranordnung wurde verwendet (TMW-Laseranordnung). Die Laseranordnung umfaßte einen Start- bzw. Impflaser des Typs EEO®-355, welcher als ein Pumplaser für einen Nd:YAG-Laser des Typs GCR®-230/50 verwendet wurde. Die Laseranordnung umfaßte weiters einen optischen Parameteroszillator (OPO) des Typs MOPO® 710, welcher das Signal von dem zuletzt erwähnten Laser über eine Frequenzverdopplungs-Optikvorrichtung (FDO) erhielt. Diese Anordnung wurde durch Spectra-Physics (USA) zur Verfügung gestellt.
Die folgenden Lasereinstellungen wurden gewählt:
Pulslänge: 10 ns
Q-Schaltfrequenz: 10 Hz
Punktdurchmesser: 8 mm
Schreibgeschwindigkeit: 30 mm/s
Zeilenabstand: 5 mm
Mit Hilfe dieser Laseranordnung wurden quadratische, 20· 20 mm Markierungen auf den Oberflächen der Probenplatten hergestellt. Die Wellenlänge λ des durch die Laseranordnung emittierten Laserlichts wurde auf die vorher gewählte Farbe der Markierung eingestellt. Unter Verwendung eines DATA COLOUR® Micro-Flash 200-D Reflektometers, geliefert von der Firma DAT COLOUR, wurden die Spektren des durch die Markierungen reflektierten Lichts bestimmt. Es zeigte sich, daß die Spektren die Form eines einzelnen Peaks aufwiesen. Die Wellenlängen der Peakmaxima (λmax) wurden bestimmt. Die Wellenlänge des Maximums stimmt mit der Farbe überein, welche durch das Auge wahrgenommen wird. Die Resultate sind in Tabelle 1 gegeben. Wo die Markierungen durchgeführt wurden, wurden die Oberflächen der Platten als ein Resultat der Markierung nicht beeinflußt.

Tabelle 1

λmax (nm) der Reflexionsspektren

Lasereinstellung Beispiel I

λ (nm)/Farbe
470/blau 465
530/grün 525
650/rot 655
Aus den in Tabelle 1 gegebenen Resultaten ist ersichtlich, daß die Farben der Markierungen durch die Wellenlänge des Laserlichts bestimmt wurden. In der dunkelgrauen Platte stimmt die Position der Maxima der Reflexionsspektren der Markierungen (und derart der Farbe, welche durch das Auge wahrgenommen wird) mit der Wellenlänge des Laserlichts überein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands mit einer gefärbten bzw. farbigen Markierung durch Bestrahlen der Oberfläche des Gegenstands mit Laserlicht in der Form der Markierung, worin wenigstens an der Stelle, wo die Markierung aufgebracht wird, der Gegenstand aus einer Kunststoffzusammensetzung besteht, welche wenigstens drei Vorfarbverbindungen umfaßt, welche ihre farberzeugende Eigenschaft nur nach einer Farberzeugungsbehandlung annehmen und welche unter dem Einfluß von Laserlicht fähig sind, ihre Farberzeugungseigenschaft wieder zu verlieren, wobei die Oberfläche des Gegenstands der Farberzeugungsbehandlung wenigstens an der Stelle unterworfen wird, wo die Markierung aufgebracht wird, wonach die Oberfläche des Gegenstands mit Laserlicht in der Form der Markierung bestrahlt wird, wobei die Vorfarbverbindungen so gewählt werden und in einer derartigen Konzentration vorhanden sind, daß mit jeder Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm wenigstens ein Teil der Menge des einfallenden Lichts absorbiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfarbverbindungen Fotochromverbindungen sind und die Farberzeugungsbehandlung aus einer Bestrahlung mit UV-Licht besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farberzeugungsbehandlung aus einer Bestrahlung mit UV-Laserlicht besteht, wobei die Anzahl von bestrahlten Photonen pro cm² pro Sekunde wenigstens 10&sup9; beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfarbverbindungen Leukofarbstoffe sind, welche in Mikrokapseln eingeschlossen sind, und daß die Farberzeugungsbehandlung in einer Zufuhr von Wärme besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch einem Bestrahlung mit IR-Laserlicht zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Farben für die Markierung gewählt werden, daß dann die Wellenlänge des Laserlichts auf einen Wert eingestellt wird, welcher der gewählten Farbe anspricht, und daß nachfolgend die Oberfläche des Gegenstands mit dem Laserlicht bestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren mit einer Laservorrichtung mit einstellbarer Wellenlänge durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstands mit Laserlicht mit wenigstens drei unterschiedlichen Wellenlängen bestrahlt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 400 und 700 nm die Differenz zwischen den bei unterschiedlichen Wellenlängen absorbierten Lichtmengen nicht mehr als 5% beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffzusammensetzung eine erste farberzeugende Komponente, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Farbe gelb ist, eine zweite farberzeugende Komponente, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Farbe Magenta ist, und eine dritte farberzeugende Komponente beinhaltet, welche nach der Farberzeugungsbehandlung Licht reflektiert, dessen wesentliche Farbe Cyan ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Bleichfähigkeitswerten der Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung nicht mehr als 20% beträgt.

12. verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung jeweils ein Maximum in ihrem Lichtabsorptionsspektrum bei einer unterschiedlichen Wellenlänge aufweisen, wobei die Markierung aus Matrixpunkten besteht, welche durch ein Bestrahlen des Gegenstands an der Stelle eines Matrixpunkts mit Laserlicht einer derartigen Wellenlänge und Intensität und während einer derartigen Zeitdauer hergestellt werden, daß wenigstens eine der Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung teilweise oder vollständig ihre Lichtabsorptionskapazität verloren hat.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der Oberfläche durch ein subtraktives Mischen der Farben der Matrixpunkte gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der Oberfläche durch ein teilendes Mischen der Farben der Matrixpunkte gebildet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfarbverbindungen so gewählt wurden, daß der Oberflächenbereich zwischen den Punkten, welche die wenigstens drei unterschiedlichen Farben der Matrixpunkte in dem Farbdiagramm repräsentieren, wenigstens gleich 10% des Oberflächenbereichs des Diagramms ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß gewählten Laserlicht-Wellenlängen zum Bestrahlen der Oberfläche die Wellenlängen sind, bei welchen die Maxima in den Absorptionsspektren der unterschiedlichen Vorfarbverbindungen nach der Farberzeugungsbehandlung auftreten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe von einer oder mehreren Masken durchgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekenzeichnet, daß das Verfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe einer variablen Maske durchgefürt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit Hilfe einer Laservorrichtung bestrahlt wird, welche die Oberfläche das Gegenstands mit Hilfe einer Sequenz von wenigstens drei Masken übereinander bestrahlt, wobei jede der Masken mit Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen derart bestrahlt wird, daß die Bilder der Masken übereinander auf die Oberfläche des Gegenstands projiziert werden.

20. Informationsträger, welcher wenigstens eine Oberfläche aufweist, welche aus der Kunststoffzusammensetzung besteht, wie sie in Anspruch 1 bis 19 beschrieben ist, wobei diese Oberfläche zu wenigstens 50% mit einer oder mehreren Markierungen bedeckt ist.

21. Kunststoffzusammensetzung, umfassend wenigstens drei Vorfarbverbindungen, welche ihre Farberzeugungseigenschaften nach einer Farberzeugungsbehandlung annehmen und welche unter dem Einfluß von Laserlicht ihre Farberzeugungseigenschaft wieder verlieren können.

22. Gegenstand, wobei wenigstens ein Teil seiner Oberfläche eine Kunststoffzusammensetzung gemäß Anspruch 21 umfaßt.