EP0485780A1 - Optisch wirksames Material sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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EP0485780A1
EP0485780A1 EP91118190A EP91118190A EP0485780A1 EP 0485780 A1 EP0485780 A1 EP 0485780A1 EP 91118190 A EP91118190 A EP 91118190A EP 91118190 A EP91118190 A EP 91118190A EP 0485780 A1 EP0485780 A1 EP 0485780A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
material according
carrier
optically
film
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91118190A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Viktor Selinger
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication of EP0485780A1 publication Critical patent/EP0485780A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F7/00—Designs imitating three-dimensional effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F1/00—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects

Definitions

  • the invention relates to an optically active material according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 12.
  • Such optically effective materials are preferably used for the inexpensive imitation of structures of semi-precious stones. These materials can also be used in the manufacture of buildings as visually striking and aesthetically pleasing components.
  • Insects or similar optically attractive elements are often poured into acrylic glass objects. Their quasi three-dimensional arrangement in the acrylic glass object allows the complete physical representation of the element.
  • the effect layers are flat and are arranged one above the other, they each have optical plumb lines oriented approximately in the same direction. As a result, incident light is always diffracted at approximately the same angle. However, this means that a different optical impression of the imitated natural structure can only arise if the position of the light source and / or the effect material and / or the viewer changes.
  • the aim of the present invention is to improve the optical effect of conventional optically active materials.
  • This object is achieved in a generic optical material by the characterizing features of claim 1 and in a generic method for producing an optically effective material by the characterizing features of claim 12.
  • the element can be chemically or physically changed three-dimensionally before it is arranged in and / or on the carrier, for example. H. is adapted to the conditions specified by the carrier.
  • the three-dimensionally effective element optically creates a double spatial effect in a carrier.
  • the element works three-dimensionally for itself.
  • the basic prerequisite for achieving such a three-dimensional effect is of course a difference in the optical properties - for example the refractive indices - of the support and the element.
  • the layer, sheet or film-like element preferably has relief-like contours within the carrier. The Depth effects when looking at natural substances that appear in space can be imitated in a surprisingly similar way.
  • the element can of course also be a deliberately created flaw or gap in the carrier, but it may also have flaws itself. All physical states are conceivable for material, carrier and also element. The surface quality must be adapted to the respective requirements. Since the element can have any dimensions, industrial production is possible to an almost unlimited extent.
  • the element advantageously has surface sections with at least two surface normals not aligned parallel to one another.
  • the viewer's eye not only receives light from a preferred direction of incidence. Rather, differently oriented surface normals and, accordingly, differently oriented optical incidence solders cause a variety of different diffractions.
  • the different sections of the element are quasi optically individualized, ie each section is a diffraction system in its own right. This increases the spatial effect of the changed element in a physically known manner. The viewer has an intense depth effect.
  • individualization also means that light is not only perceived at a certain angle on the element. The likelihood of diffraction at an incident perpendicular to any element section is increased.
  • the element particularly preferably has sections of surfaces which are inclined at different angles to one another. These automatically arise when the film-like element is subjected to different external forces.
  • Such surfaces are preferably produced mechanically, for example using the so-called embossing process or the vacuum process.
  • the element has surfaces with sections of different shapes.
  • the intensity of the diffracted light can be changed as a function of the incidence section on the element.
  • a curvature of the element for example, achieves an optically dispersing or collecting effect.
  • the element is preferably optically iridescent.
  • the element is particularly preferably partially reflective, partially transmissive and / or absorbent. If light rays pass through a first element and strike another element below the first element, partial reflection also takes place here. The light reflected by the second element can again pass through the first element above and there again contribute to the formation of interference. The result is an individual color impression.
  • the color impression is intensified insofar as elements arranged one above the other produce roughly the same visual images. This is the case, for example, when surfaces of the elements are aligned quasi parallel to one another with respect to the passage of light. In combination with the three-dimensional arrangement, color effects can be achieved that were previously not possible in their purity. In particular, these color effects provide an optical appearance that is extremely similar to the precious opal.
  • a protective layer is arranged between the element and the carrier substance, which prevents a reaction between the carrier substance and the element.
  • a protective layer is arranged between the element and the carrier substance, which prevents a reaction between the carrier substance and the element.
  • acrylic there are often unwanted reactions when in contact with other materials.
  • substances in an acrylic support e.g. H. Items dissolve or swell. The adhesion of the different materials to each other is reduced or can even be lost entirely.
  • the protective layer, carrier or element can be a photopolymer with the property of curing under the action of UV radiation.
  • a protective layer, carrier or element for example, solvent-based lacquers, solvent-free lacquer and two component systems that polymerize under the action of UV light, catalysts or heat, etc., copolymers or mixtures of systems etc. can also be used.
  • the protective layer is particularly preferably flame-retardant or self-extinguishing. This is precisely when using the optically effective material as a building or As a decorative element, it is an advantage if the risk of fire is to be minimized. Even if part of the optically active material should burn, the protective layer can prevent the remaining, protected part of the material from burning away.
  • the support or element can also be flame-retardant or self-extinguishing, which means that the risk of fire can be completely excluded.
  • the materials used can be colored as desired.
  • the coloring can of course, i. H. with the help of rock, metal, vegetable powders, color soils or sand, chemically, for example, through pigments, liquid-crystalline phases, fluorescent substances or physically via vaporization, possibly with metal oxides, interference colors, light guides.
  • the film-like element is preferably a rainbow film.
  • Such films - consisting of a large number of translucent plastic layers - are inexpensive to manufacture and are available everywhere.
  • a rainbow film creates an opalescent effect when illuminated with light at a certain angle of incidence due to different diffraction of certain wavelengths.
  • the element is particularly preferably a continuous layer and / or a light guide. If the above-mentioned layer is introduced between two identical materials, it essentially serves as an optical medium with a different refractive index than the rest of the material.
  • the relief-like configuration of the layer again contributes to the double three-dimensional effect according to the invention.
  • the layer can also be lightly coated with translucent plastic, preferably on both sides. This composition achieves the optical effect according to the invention and has the advantage that with extreme flexibility it can be used as a semi-finished product where the essential requirement of the optically effective material is its flexibility.
  • the bottom surface and / or at least one side surface of the material has an optically non-transmitting layer. Radiation cannot leave the optically active material after the passage. A background contrast is thus created for the film-like elements, which enhances the optically three-dimensional effect of the optically active material.
  • the optically non-transmitting layer can only be produced, for example, by coloring the already existing material, but also by providing an additional layer of its own.
  • the carrier is a carrier substance which maintains a relative equilibrium position of the at least one element in the material. A rigid, crystalline solid structure of the material for the viewer can be ensured in this way.
  • the originally smooth surface of the film-like element can be changed, inter alia, by applying pressure and / or tension and / or torque. This allows the required structure of the desired final state of the film-like element to be determined.
  • the changes can be made either mechanically or manually.
  • the optically active material is finally cut and reassembled in any way.
  • the three-dimensional impression of the optically effective material can be enhanced.
  • Appearances such as pictures, letters or objects can be arranged between the cutting planes. This makes it possible to combine the three-dimensional effects of the optically effective material with information media at the same time.
  • the optically active material is preferably polished on the surface.
  • Suitable finishing processes are, for example, the polyurethane adhesive technology with glass, the antistatic coating, the no drop coating, the coating by plasma polymerization, screen printing and scratch-resistant coatings, etc.
  • Remainders of the optically active material that are no longer used are advantageously ground, shaped or further polished in drum grinders or vibrators to form so-called “pebbles” or coated differently depending on the application.
  • These "pebbles” combine excellently with, for example, acrylic blends, recycled acrylic of any size, color or transparency, which is also processed using the above method.
  • FIG. 1 shows a finished, optically active material 1. It is produced as follows: First, a casting mold, not shown, is arranged in a water bath in a known manner. An uncured epoxy resin 3 is introduced into this mold up to a certain height.
  • a film-like element 2 for example in the form of a rainbow film, is processed outside the casting mold into pieces of the desired size.
  • the rainbow film pieces 2 obtained in this way are subsequently subjected to an external force. They can be rotated, compressed, pulled or surface manipulated in any other way. The manipulation is only about generating surface sections 4a, 4b of different inclinations to one another or else surface sections 5a, 5b of different shapes.
  • a correspondingly large number of optical solders in a wide variety of directions results.
  • the number of different reflection or transmission preferred directions for incident light is directly proportional to the number of differently oriented optical solders.
  • the rainbow film pieces 2 are placed on the surface of the not yet hardened epoxy resin 3 or immersed therein.
  • the rainbow film pieces 2 can also be changed in their structure only after arrangement in the epoxy resin 3.
  • a further layer of liquid epoxy resin 3 can be poured into the casting mold. This further epoxy resin 3 again takes up rainbow film pieces 2 on the surface. After curing, the storage process of the rainbow film pieces 2 in the epoxy resin 3 can be repeated step by step.
  • the desired mold can initially be completely filled with epoxy resin 3.
  • the pre-processed rainbow film pieces 2 are then arranged in the not yet hardened state of the epoxy resin 3, for example with the aid of tweezers, in the desired position. After curing, the pieces 2 are fixed.
  • silicone, glass, acrylic, oils or aqueous substances can also be used, for example.
  • the carrier 3 is selected based on the criterion of the desired color and / or the desired refractive index. When using aqueous substances as the carrier 3, the severity of the film-like elements 2 determines their position.
  • the material 1 can be removed from the casting mold.
  • the lower and / or. Side surfaces can be provided with an absorption color. The light incident on the material 1 is not allowed to pass through.
  • the surface is additionally refined. This refinement is carried out by attaching a glass 7 on the surface of the material 1 which appears to the outside or possibly by polishing this surface. This surface can also be painted.
  • optically active materials 1, 1 ', 1' ', 1' '' are first produced as previously explained. After curing, they are cut up. The resulting parts are then combined with one another as required. The combination is made by placing the parts on the corresponding cutting planes. In this way, even different carrier substances of different colors or refractive indices can be combined with one another. It is also possible to use film-like elements 2 and 2 'which cannot be accommodated in the other carrier substance 3, 3', for example for chemical reasons.
  • Images or similar recordable objects can advantageously be arranged between the cutting planes. This ensures that the optical component is used as a communication medium.
  • a manufacturing method for the optically active material is explained in more detail: First, a tubular body with an approximately U-shape is placed on a lying glass plate. Another glass plate is placed on the tubular body from above. Clamps to be arranged laterally along the outer circumference of the glass plates effect a sealing connection between the glass plates and the tubular body. The interior space delimited by the tubular body between the glass plates is only accessible from one side, namely through the opening between the two leg ends. Thus, the structure called glass mold and tubular body forms a pocket.
  • the mold is now placed upright in such a way that the formed pocket is open at the top.
  • the previously protruding section of the tubular body and the other end of the tubular body lie side by side as seen from above. They are mutually sealed using a suitable kit. Clamps are then also attached to the location of the kit, which means that the necessary pressure is then exerted on the two glass plates.
  • the entire mold is placed in a preheated water bath. This prepolymerizes the prepolymerized acrylic. The duration of this process depends on a wide variety of factors, for example the thickness of the molding compound.
  • the entire casting mold is annealed in a forced air oven until no more stresses and migrations are to be feared.
  • the finished molded body is removed from the casting mold and used as such or as a semi-finished product for further processing.
  • This semi-finished product can be used as a core for injection molded articles. It is also possible to produce the optically active material by an injection molding process. It is particularly advantageous that the injection molds already specify certain objects and the optically active material quickly adapts to these shapes. This optimizes the speed and thus the economy of the manufacturing process. Of course, extrusion, co-extrusion, coating processes, etc. are also conceivable as processes for producing the optically active material.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch wirksames Material (1) sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung mit wenigstens einem in und/oder auf einem Träger (3) anordenbaren Element (2), wobei das wenigstens eine Element beliebig in und/oder auf dem Träger anordenbar und optisch dreidimensional wirksam verändert ist. Das Element wird vor Justierung seiner Lage im und/oder auf dem Träger derart verändert, daß es für sich eine optisch dreidimensionale wirksame Form annimmt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisch wirksames Material nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
  • Derartige optisch wirksame Materialien werden Vorzugsweise zur preisgünstigen Imitation von Strukturen von Halbedelsteinen verwendet. Ebenfalls können diese Materialien aber auch bei der Herstellung von Bauwerken als optisch auffällige und ästhetisch angenehm empfundene Bauteile verwendet werden.
  • Häufig werden Insekten oder ähnlich optisch reizvolle Elemente in Acrylglasgegenstände eingegossen. Ihre quasi dreidimensionale Anordnung im Acrylglasgegenstand erlaubt die vollständige körperliche Darstellung des Elements.
  • Aus der DE-PS 35 33 463 ist es bekannt, Naturstrukturen durch passgenaue Übereinanderanordnung transparenter Effektschichten zu imitieren. Dabei wird die Anordnung und Ausgestaltung der Effektschichten der zu imitierenden Naturstruktur ähnlich, vorgenommen. Neben der Übereinstimmung des Aussehens wird zusätzlich die dreidimensionale Wirkung der Naturstruktur imitiert. Diese Übereinstimmung wird insbesondere durch die räumliche Anordnung der Schichten bewirkt.
  • Da die Effektschichten eben sind und übereinander angeordnet werden, weisen sie jeweils etwa in gleicher Richtung ausgerichtete optische Einfallslote auf. Einfallendes Licht wird demzufolge immer etwa unter gleichem Winkel gebeugt. Dies bedeutet aber, daß ein unterschiedlicher optischer eindruck der imitierten Naturstruktur nur dann entstehen kann, wenn sich die Lage der Lichtquelle und/oder des Effektmaterials und/oder des Betrachters ändert.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die optische Wirkung herkömmlicher optisch wirksamer Materialien zu verbessern.
  • Dieses Ziel wird bei einem gattungsgemäßen optischen Material durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines optisch wirksamen Materials durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 12 erreicht. Dabei kann das Element chemisch oder physikalisch dreidimensional verändert werden, bevor es beispielsweise in und/oder auf dem Träger angeordnet wird, d. h. den durch den Träger vorgegebenen Bedingungen angepaßt wird.
  • Das dreidimensional wirksam veränderte Element bewirkt optisch in einem Träger einen doppelten räumlichen Effekt. Einerseits ergibt sich eine gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte dreidimensionale Wirkung aufgrund der beliebigen Anordnung des Elements im Träger. Andererseits wirkt das Element für sich selbst dreidimensional. Grundvoraussetzung für die Erzielung eines derartigen dreidimensionalen Effekts ist selbstverständlich ein Unterschied in den optischen Eigenschaften - beispielsweise den Brechungsindices - von Träger und Element. Das schicht-, blatt bzw. folienartige Element weist bevorzugt reliefartige Konturen innerhalb des Trägers auf. Die Tiefenwirkung bei der Betrachtung räumlich erscheinender Naturstoffe kann hierdurch verblüffend ähnlich imitiert werden. Bei Farberscheinungen sind aufgrund des dreidimensionalen optischen Zusatzeffekts ebenfalls andere Wirkungen erzielbar, als bei der üblichen Betrachtung einer aus der normierten Farbtafel identifizierbaren farbigen Fläche. Das Element kann selbstverständlich auch eine bewußt erzeugte Fehlstelle oder Lücke im Träger sein, eventuell kann es aber auch selber Fehlstellen aufweisen. Für Material, Träger und auch Element sind alle Aggregatzustände denkbar. Die Oberflächenbeschaffenheit ist jeweils den entsprechenden Erfordernissen anzupassen. Da das Element beliebige Ausmaße haben kann, ist eine industrielle Fertigung in nahezu unbegrenztem Umfang möglich.
  • Vorteilhaft weist das Element Oberflächenabschnitte mit wenigstens zwei nicht parallel zueinander ausgerichteten Flächennormalen auf. Hierdurch empfängt das Auge des Betrachters nicht nur Licht aus einer bevorzugten Einfallsrichtung. Vielmehr bewirken unterschiedlich ausgerichtete Flächennormalen und dementsprechend unterschiedlich ausgerichtete optische Einfallslote eine Mannigfaltigkeit verschiedener Beugungen. Die sich unterscheidenden Abschnitte des Elements sind quasi optisch individualisiert, d. h. jeder Abschnitt ist ein für sich eigenes Beugungssystem. Hierdurch wird in physikalisch bekannter Weise die räumliche Wirkung des veränderten Elementes verstärkt. Dem Betrachter bietet sich eine intensive Tiefenwirkung. Gleichzeitig führt die Individualisierung aber auch dazu, daß nicht nur unter einem bestimmten Winkel auf das Element auftreffendes Licht wahrgenommen wird. Die Wahrscheinlichkeit der Beugung an einem Einfallslot eines beliebigen Elementabschnitts wird erhöht. Dies ist insbesondere bei Gegenständen von Vorteil - wie beispielsweise bei sogenannten "Katzenaugen" an Fahrrädern -, bei denen die Funktion von der Reflektion des einfallenden Lichts abhängt. Das Licht muß erfindungsgemäß nicht unter einem bevorzugten Winkel einfallen. Nahezu alle Einfallsrichtungen sind möglich. Bei "Katzenaugen" wird das einfallende Licht erfindungsgemäß in alle Richtungen reflektiert.
  • Besonders bevorzugt weist das Element Abschnitte zueinander unterschiedlich geneigter Oberflächen auf. Diese entstehen automatisch bei unterschiedlich starker äußerer Krafteinwirkung auf das folienartige Element. Maschinell werden derartige Oberflächen bevorzugt beispielsweise mit Hilfe des sogenannten Prägeverfahrens oder auch des Vakuumverfahrens hergestellt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials weist das Element Oberflächen mit Abschnitten unterschiedlicher Form auf. Hierdurch kann eine Änderung der Intensität des gebeugten Lichtes in Abhängigkeit vom Auftreffabschnitt auf dem Element erreicht werden. Eine Krümmung des Elementes erzielt beispielsweise eine optisch zerstreuende oder sammelnde Wirkung.
  • Bevorzugt ist das Element optisch changierend. Besonders bevorzugt ist das Element teilweise reflektierend, teilweise transmittierend und/oder absorbierend. Gelangen Lichtstrahlen durch ein erstes Element und treffen auf ein weiteres Element unterhalb des ersten Elementes auf, so erfolgt auch hier eine teilweise Reflexion. Das vom zweiten Element reflektierte Licht kann wieder durch das obenliegende, erste Element treten und dort wieder zur Interferenzbildung beitragen. Ein individueller Farbeindruck ist die Folge. Der Farbeindruck wird insofern verstärkt als übereinander angeordnete Elemente in etwa gleiche optische Abbildungen bewirken. Dieser Fall liegt beispielsweise dann vor, wenn Flächen der Elemente bezüglich des Lichtdurchgangs quasi parallel zueinander ausgerichtet sind. In Zusammenwirken mit der dreidimensionalen Anordnung können Farbeffekte erzielt werden, die bislang in ihrer Reinheit nicht realisierbar waren. Insbesondere liefern diese Farbeffekte eine optische Erscheinung die dem Edelopal äußerst ähnlich ist.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Materials ist zwischen dem Element und der Trägersubstanz eine Schutzschicht angeordnet, die eine Reaktion zwischen Trägersubstanz und Element verhindert. Insbesondere bei der Verwendung von Acryl gibt es oft ungewollte Reaktionen bei Kontakt mit anderen Materialien. Als Folge können beispielsweise in einem Acrylträger befindliche Stoffe, d. h. Elemente aufgelöst werden oder aufquellen. Die Haftung der unterschiedlichen Materialien aneinander wird reduziert bzw. kann sogar gänzlich verloren gehen.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schutzschicht können ungewünschte Reaktionen zwischen Element und Träger oder aber zwischen diesen bestehende Haftungsminderungen oder - auflösungen ausgeschlossen werden. Es ist selbstverständlich, daß auch Element und Träger ohne Verwendung einer Schutzschicht schon derart gewählt werden können, daß ungewünschte Reaktionen oder Haftungsprobleme von Anfang an ausgeschlossen sind.
  • Die Schutzschicht, Träger oder Element können ein Photopolymer sein mit der Eigenschaft bei Einwirken von UV-Strahlung auszuhärten. Als Schutzschicht, Träger oder Element denkbar sind beispielsweise aber auch lösungsmittelhaltige Lacke, lösungsmittelfreier Lack und zwei Komponentensysteme, die unter Einwirkung von UV-Licht, Katalysatoren oder Wärme polymerisieren, etc. Copolymersate oder Mischungen von Systemen etc. können ebenfalls Verwendung finden.
  • Besonders bevorzugt ist die Schutzschicht insbesondere flammhemmend oder selbstverlöschend. Dies ist gerade bei der Verwendung des optisch wirksamen Materials als Bau- oder als Dekorationselement dann von Vorteil, wenn die Gefahr eines Brandes minimalisiert werden soll. Selbst wenn ein Teil des optisch wirksamen Materials brennen sollte, kann die Schutzschicht einen Abbrand des noch verbleibenden, geschützten Teiles des Materials verhindern. Selbstverständlich können auch Träger oder Element flammhemmend oder selbstverlöschend sein, wodurch die Brandgefahr vollständig ausschließbar ist.
  • Um besonders schöne Effekte zu erzielen, können die verwendeten Materialien nach Belieben eingefärbt werden. Die Einfärbung kann natürlich, d. h. mit Hilfe von Gesteins-, Metall-, Pflanzenpulvern, Farberden oder Sand, chemisch beispielsweise durch Pigmente, flüssigkristalline Phasen, Fluoreszenzstoffe oder auch physikalisch über Bedampfung eventuell mit Metalloxyden, Interferenzfarben, Lichtleitern, vonstatten gehen.
  • Bevorzugt ist das folienartige Element eine Regenbogenfolie. Derartige Folien - bestehend aus einer Vielzahl lichtdurchlässiger Kunststoffschichten - sind günstig in der Herstellung sowie überall erhältlich. Eine Regenbogenfolie erzeugt bei Beleuchtung mit Licht unter einem bestimmten Einfallswinkel eine opalisierende Wirkung aufgrund unterschiedlicher Beugung bestimmter Wellenlängen.
  • Besonders bevorzugt ist das Element eine durchgehende Schicht und/oder ein Lichtleiter. Ist die oben genannte Schicht zwischen zwei identischen Materialien eingebracht, so dient sie im wesentlichen als optisches Medium mit gegenüber dem übrigen Material unterschiedlichem Brechungsindex. Die reliefartige Ausgestaltung der Schicht trägt wieder zu dem erfindungsgemäßen doppelt dreidimensionalen Effekt bei. Die Schicht kann auch leicht mit lichtdurchlässigem Kunststoff, vorzugsweise beidseitig überzogen sein. Diese Zusammensetzung erzielt den erfindungsgemäßen optischen Effekt und hat den Vorteil, daß sie bei äußerster Flexibilität als Halbzeug dort verwendet werden kann, wo die wesentliche Anforderung an das optisch wirksame Material dessen Biegefähigkeit ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Bodenfläche und/oder wenigstens eine Seitenfläche des Materials eine optisch nicht transmittierende Schicht auf. Strahlung kann so das optisch wirksame Material nach dem Durchgang nicht verlassen. Für die folienartigen Elemente wird damit ein Hintergrundkontrast geschaffen, der die optisch dreidimensionale Wirkung des optisch wirksamen Materials verstärkt. Die optisch nicht transmittierende Schicht kann lediglich durch Einfärbung des schon existierenden Materials aber auch durch Vorsehen einer zusätzlichen eigenen Schicht beispielsweise erzeugt werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Materials ist der Träger eine Trägersubstanz, die eine relative Gleichgewichtslage des wenigstens einen Elements im Material aufrecht erhält. Eine starre, kristalline Festkörperstruktur des Materials für den Betrachter kann auf diese Weise gewährleistet werden.
  • Bei einem vorteilhaften Verfahren kann unter anderem die ursprünglich glatte Oberfläche des folienartigen Elements durch Anwendung von Druck und/oder Zug und/oder Drehkraft verändert werden. Dadurch kann die erforderliche Struktur des gewünschten Endzustands des folienartigen Elements festgelegt werden. Die Veränderungen sind maschinell wie aber auch manuell durchführbar.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schließlich das optisch wirksame Material zerschnitten und in beliebiger Weise wieder zusammengesetzt. Durch Veränderung der Schichtung kann der dreidimensionale Eindruck des optisch wirksamen Materiales verstärkt werden. Gleichzeitig sind weitere optische Erscheinungen, wie beispielsweise Bilder, Buchstaben oder Gegenstände zwischen den Schnittebenen anordenbar. Hierdurch ist es möglich, die dreidimensionalen Effekte des optisch wirksamen Materials gleichzeitig mit Informationsmedien zu verbinden.
  • Zum Zwecke der Veredelung wird das optisch wirksame Material bevorzugt an der Oberfläche poliert. Geeignete Veredelungsverfahren sind beispielsweise die Polyurethanverklebetechnik mit Glas, die antistatische Beschichtung, die No drop Beschichtung, die Beschichtung durch Plasmapolymerisation, der Siebdruck und Kratzfestbeschichtungen, etc.
  • Vorteilhaft werden nicht weiter verwendete Reste des optisch wirksamen Materials in Trommelschleifmaschinen oder Vibratoren zu sogenannten "Kieseln" geschliffen, geformt oder weiter poliert oder je nach Anwendung verschieden beschichtet. Diese "Kieselsteine" kombinieren sich ausgezeichnet beispielsweise mit Acrylverschnitten, recycletem Acryl jeglicher Größe, Farbe oder Transparenz, das auch mit obigem Verfahren verarbeitet ist.
  • Ein Ausführungsbispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße optisch wirksame Material; und
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das zerschnittene und wieder zusammengesetzte optisch wirksame Material gemäß der Erfindung.
  • Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und gegebenfalls auch nach Wirkung der dargestellten Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt ein fertig hergestelltes, optisch wirksames Material 1. Es ist folgendermaßen hergestellt:
    Zunächst wird in bekannter Weise eine nicht dargestellte Gießform in einem Wasserbad angeordnet. In diese Gießform wird ein noch nicht ausgehärtetes Epoxyd-Harz 3 bis zu einer bestimmten Höhe eingegeben.
  • Ein folienartiges Element 2, beispielsweise in Form einer Regenbogenfolie, wird außerhalb der Gießform zu Stücken gewünschter Größe verarbeitet. Die so erhaltenen Regenbogenfolienstücke 2 werden darauffolgend einer äußeren Kraft unterworfen. Sie können dabei gedreht, gestaucht, gezogen oder in jeglicher anderen Weise oberflächenmanipuliert werden. Bei der Manipulation geht es nur darum, Oberflächenabschnitte 4a, 4b unterschiedlicher Neigung zueinander oder aber Oberflächenabschnitte 5a, 5b unterschiedlicher Form zu erzeugen. In Abhängigkeit von der Anzahl voneinander abweichender Oberflächen der Regenbogenfolienstücke 2 ergibt sich eine entsprechend große Anzahl optischer Lote unterschiedlichster Richtung. Die Anzahl unterschiedlicher Reflexions- bzw. Transmissionsvorzugsrichtungen für einfallendes Licht ist direkt proportional zur Anzahl unterschiedlich ausgerichteter optischer Lote.
  • Vorzugsweise nach der Bearbeitung werden die Regenbogenfolienstücke 2 auf die Oberfläche des noch nicht gehärteten Expoxyd-Harzes 3 gelegt oder in dieses eingetaucht. Die Regenbogenfolienstücke 2 können aber auch erst nach Anordnung im Epoxyd-Harz 3 in ihrer Struktur verändert werden.
  • Ist ein gewünschtes Regenbogenfolienstück 2 in das Epoxyd-Harz 3 eingebracht und aufgrund der Aushärtung des Epoxyd-Harzes 3 in seiner Lage fixiert, so kann eine weitere Schicht flüssigen Epoxyd-Harzes 3 in die Gießform nachgegossen werden. Auch dieses weitere Expoxyd-Harz 3 nimmt wieder an der Oberfläche Regenbogenfolienstücke 2 auf. Nach einer Aushärtung kann Schritt für Schritt der Einlagerungsvorgang der Regenbogenfolienstücke 2 im Epoxyd-Harz 3 wiederholt werden.
  • Selbstverständlich kann die gewünschte Gießform anfänglich auch vollständig mit Epoxyd-Harz 3 gefüllt werden. Die vorbearbeiteten Regenbogenfolienstücke 2 werden dann im noch nicht gehärteten Zustand des Expoxyd-Harzes 3 beispielsweise mit Hilfe einer Pinzette in der gewünschten Position angeordnet. Nach der Aushärtung sind die Stücke 2 fixiert.
  • An Stelle des Epoxyd-Harzes 3 kann beispielsweise auch Silikon, Glas, Akryl, Öle oder wässrige Substanzen verwendet werden. Die Wahl des Trägers 3 erfolgt unter dem Kriterium der gewünschten Farbe und/oder des gewünschten Brechungsindexes. Bei Verwendung wässriger Substanzen als Träger 3 entscheidet die Schwere der folienartigen Elemente 2 über deren Lage.
  • Ist der Aushärtungsvorgang für das Epoxyd-Harz 3 beendet, so kann das Material 1 der Gießform entnommen werden. Um den räumlichen Effekt zu steigern, können die Unter- und/bzw. Seitenflächen mit einer Absorptionsfarbe versehen werden. Das in das Material 1 einfallende Licht wird damit nicht durchgelassen.
  • Um das Material 1 als Bauelement, Element üblicher Gebrauchsgegenstände oder als Kunstobjekt verwenden zu können, wird zusätzlich die Oberfläche veredelt. Diese Veredelung erfolgt durch Anbringung eines Glases 7 auf der nach außen in Erscheinung tretenden Oberfläche des Materials 1 oder eventuell durch Polieren dieser Oberfläche. Auch kann diese Oberfläche lackiert werden.
  • Fig. 2 zeigt ein aus zerschnittenem optisch wirksamem Material 1, 1', 1'', 1''' zusammengesetztes Bauteil.
  • Zunächst werden hierfür einzelne optisch wirksame Materialien 1, 1', 1'', 1''' wie zuvor erläutert hergestellt. Nach der Aushärtung werden sie zerschnitten. Die so entstandenen Teile werden dann beliebig miteinander kombiniert. Die Kombination erfolgt durch Anlegen der Teile an den entsprechenden Schnittebenen. Auf diese Weise können selbst unterschiedliche Trägersubstanzen unterschiedlicher Farbe oder Brechungsindices miteinander kombiniert werden. Ebenso ist es möglich, folienartige Elemente 2 bzw. 2' zu verwenden, die in der jeweils anderen Trägersubstanz 3, 3' beispielsweise aus chemischen Gründen nicht aufgenommen werden können.
  • Zwischen den Schnittebenen können vorteilhaft Bilder oder ähnliche aufnehmbare Gegenstände angeordnet werden. Dies gewährleistet eine Verwendung des optischen Bauelements als Kommunikationsmedium.
  • Im folgenden wird beispielsweise ein wie zuvor in den Grundsätzen anhand der Zeichnungen beschriebenes Herstellungsverfahren für das optisch wirksame Material näher erläutert:
    Zunächst wird ein schlauchförmiger Körper mit etwa U-Form auf einer liegenden Glasplatte angeordnet. Auf dem schlauchförmigen Körper wird von oben eine weitere Glasplatte angeordnet. Seitlich entlang des Außenumfanges der Glasplatten anzuordnende Klammern bewirken eine dichtende Verbindung zwischen den Glasplatten und dem schlauchförmigen Körper. Der durch den schlauchförmigen Körper begrenzte Innenraum zwischen den Glasplatten ist nur noch von einer Seite her zugänglich, und zwar über die Öffnung zwischen den beiden Schenkelenden. Somit bildet der als Gußform bezeichnete Aufbau aus Glasplatten und schlauchförmigem Körper eine Tasche aus.
  • Die Gußform wird nun aufrecht gestellt derart, daß die ausgebildete Tasche nach oben hin offen ist.
  • In diese Tasche wird von oben her eine eigenstabile, mit Schutzlack versehene Folie eingeführt. Darauffolgend wird die Tasche mit vorpolymerisiertem Acryl aufgefüllt. Entstehen beim Auffüllen Luftblasen, so werden diese vorzugsweise mittels Vakuum abgesaugt. Ein Schenkelabschnitt des schlauchförmigen Körpers in U-Form ist derart verlängert, daß er aus der Gußform herausragt. Der herausragende Abschnitt wird nun vorsichtig über den offenen Rand der in der Gußform befindliche Masse, sprich die Gußmasse gelegt, derart, daß keine Luftblasen mehr in der Gußmasse verbleiben. Mit Hilfe der Justierung der zuvor erwähnten Klammern kann die Beseitigung der Luftblasen wesentlich unterstützt werden.
  • Im Endzustand liegen der zuvor herausragende Abschnitt des schlauchförmigen Körpers sowie das andere Ende des schlauchförmigen Körpers von oben gesehen nebeneinander. Ihre gegenseitige Abdichtung erfolgt mittels eines geeigneten Kits. Klammern werden darauffolgend auch am Ort des Kits angebracht, üben also auch an dieser Stelle dann den erforderlichen Druck auf die beiden Glasplatten aus.
  • Die gesamte Gußform wird in ein vorgewärmtes Wasserbad liegend eingebracht. Dadurch erfolgt die Auspolymerisierung des vorpolymerisierten Acryls. Die Dauer dieses Vorgangs hängt von unterschiedlichsten Faktoren, beispielsweise der Dicke der Formmasse ab.
  • Nachdem die Gußmasse auspolymerisiert und zum festen Formkörper gereift ist, wird die gesamte Gußform solange im Umluftofen getempert, bis keine Spannungen und Migrationen mehr zu befürchten sind.
  • Nach dieser Prozedur wird der fertige Formkörper der Gußform entnommen und als solcher oder als Halbzeug zur Weiterverarbeitung verwendet.
  • Dieses Halbzeug kann als Kern für Spritzgußartikel Verwendung finden. Es ist auch möglich, das optisch wirksame Material durch ein Spritzgußverfahren herzustellen. Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß die Spritzgußformen schon bestimmte Gegenstände vorgibt und das optisch wirksame Material sich diesen Formen schnell anpaßt. Hierdurch wird insbesondere die Geschwindigkeit und damit die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses optimiert. Selbstverständlich sind auch Extrusion, Co-Extrusion, Beschichtungsverfahren, etc. als Verfahren zur Herstellung des optisch wirksamen Materials denkbar.

Claims (14)

  1. Optisch wirksames Material mit wenigstens einem in und/oder auf einem Träger anordenbaren schicht-, blatt- bzw. folienartigen Element, wobei Träger und Material wenigstens eine unterschiedliche optische Eigenschaft aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
    daß das wenigstens eine Element (2) in und/oder auf dem Träger (3) und relativ zu diesem beliebig angeordnet sowie in sich dreidimensional wirksam verändert ist.
  2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) Oberflächenabschnitte (4a,b) mit wenigstens zwei nicht parallel zueinander ausgerichteten Flächennormalen aufweist.
  3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) Abschnitte zueinander unterschiedlich geneigter Oberflächen (4a,b) aufweist.
  4. Material nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) Oberflächen mit Abschnitten (5a,b) unterschiedlicher Form aufweist.
  5. Material nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) optisch changierend ist.
  6. Material nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) teilweise reflektierend, teilweise transmittierend und/oder teilweise absorbierend ist.
  7. Material nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen Element (2) und Trägersubstanz (3) eine Schutzschicht angeordnet ist, die eine Reaktion zwischen Trägersubstanz (3) und Element (2) verhindert, wobei die Schutzschicht insbesondere flammhemmend oder selbstverlöschend ist.
  8. Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß das folienartige Element (2) eine Regenbogenfolie ist.
  9. Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) eine durchgehende Schicht und/oder ein Lichtleiter ist.
  10. Material nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bodenfläche und/oder wenigstens eine Seitenfläche eine optisch nicht transmittierende Schicht (6) aufweist.
  11. Material nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Träger (3) eine Trägersubstanz ist, die eine relative Gleichgewichtslage des wenigstens einen Elements (2) im Material (1) aufrechterhält.
  12. Verfahren zur Herstellung eines optisch wirksamen Materials (1) mit wenigstens einem in und/oder auf einem Träger (3) anordenbaren Element (2), dadurch gekennzeichnet,
    daß das Element (2) schicht-, blatt- oder folienartig ist und vor Justierung seiner Lage in und/oder auf dem Träger (3) derart verändert wird, daß es für sich eine optisch dreidimensionale Form annimmt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß die ursprüngliche glatte Oberfläche des folienartigen Elements (2) durch Anwendung von Druck und/oder Zug und/oder Drehkraft verändert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
    daß das optisch wirksame Material zerschnitten und in beliebiger Weise wieder zusammengesetzt wird.
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