EP2017086A2 - Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers Download PDF

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EP2017086A2
EP2017086A2 EP08011819A EP08011819A EP2017086A2 EP 2017086 A2 EP2017086 A2 EP 2017086A2 EP 08011819 A EP08011819 A EP 08011819A EP 08011819 A EP08011819 A EP 08011819A EP 2017086 A2 EP2017086 A2 EP 2017086A2
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EP
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reaction
reaction component
carrier
component
components
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Hansgeorg Neubig
Jonathan Neubig
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/16—Braille printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/003—Forme preparation the relief or intaglio pattern being obtained by imagewise deposition of a liquid, e.g. by an ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/32—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for printing in Braille or with keyboards specially adapted for use by blind or disabled persons

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing a defined three-dimensional relief-like structure on a surface of a provided carrier. Further, the invention relates to refill containers for use in such a manufacturing apparatus, a structure produced by such a manufacturing method, and a use of the three-dimensional relief-type structure produced according to such a manufacturing method.
  • Known defined three-dimensional relief-like structures are relief writings, z. Braille (braille). It is known to produce such relief fonts by embossing (die / patrice), screen printing or foam color. Such methods are expensive and time consuming. Current pamphlets, z. B. for the visually impaired or blind, must be translated into braille and produced in expensive and elaborate embossing prints. Drawings, maps or circuit diagrams are virtually impossible to produce. A font that is translated into braille is usually unreadable for a normal person.
  • two reaction components present in liquid form can be reacted with one another in a locally defined manner, so that the three-dimensional relief-like structure arises correspondingly locally defined. It is thus possible to create sublime structures in the form of relief fonts, maps or plans. Fonts and drawings can thus be used by the visually impaired or
  • the method according to the invention allows rapid structure production without a time delay, which is also known under the keyword "print on demand". It can in this way, depending on the request of a user changeable data, such as current product data, eg. For example, best before dates on foods, product names on medicines, manufacturing data, plans and maps are written or made that are palpable and also legible. Such data is also referred to as variable data.
  • current product data eg. For example, best before dates on foods, product names on medicines, manufacturing data, plans and maps are written or made that are palpable and also legible.
  • Such data is also referred to as variable data.
  • a normal looking person For example, you can read the plans and maps you have made in the same way as you can feel for a visually impaired or blind person. An implementation is no longer necessary.
  • the ink carrier may have a color that differs from that of the carrier layer, thereby creating an additional contact.
  • a colorless color carrier or a color carrier in the color of the carrier layer resulting in optically inconspicuous three-dimensional relief-like structures.
  • a polyisocyanate having a viscosity of at least 5 mPas, in particular of at least 10 mPas is used. The polyisocyanate is thus present in a relatively dilute solution, which favors its effectiveness for the formation of the three-dimensional relief-like structure.
  • the second reaction component ie the color carrier reaction component
  • the color carrier reaction component can also be used with a correspondingly high viscosity of at least 5 mPa s, in particular of at least 10 mPa s.
  • the color subcarrier reaction component can also be used without having a dye added to it.
  • the three-dimensional relief-like structure can have a layer height of at least 500 ⁇ m.
  • the two reaction components can be coordinated with one another such that the three-dimensional relief-like structure produced on the carrier is abrasion-resistant and / or abrasion-resistant and in particular also smudge-proof.
  • the two reaction components can be coordinated so that the three-dimensional relief-like structure has a convex and in particular smooth surface.
  • the two reaction components can be coordinated so that the produced three-dimensional relief-like structure adheres well to different substrates.
  • An ink according to claim 2 is a second reaction component readily available even in larger quantities.
  • ethanol inks or methyl ethyl ketone (MEK) inks can be used.
  • Foaming according to claim 4 leads to the production of raised structures already when using small amounts of the reaction components.
  • the foamed structures may be haptic compared to the other carrier layer particularly striking and are easily palpable.
  • the two reaction components can be coordinated so that the foaming comes about by the mere contact of the two reaction components together.
  • Ratios according to claim 7 have been found to be particularly suitable for reacting the two reaction components.
  • a manufacturing device utilizes a discharge of the two reaction components according to the "drop on demand" principle.
  • reaction components can be processed with viscosities that are not accessible with, for example, piezo-controlled inkjet printing techniques.
  • reaction components having viscosities greater than 5 mPa s, greater than 10 mPa s, greater than 25 mPa s, greater than 50 mPa s, greater than 100 mPa s and even greater than 200 can be processed mPa s.
  • the production apparatus according to the invention can also be used to process non-electrically conductive reaction components.
  • a predefinable time difference according to claim 10 allows an adaptation of the delivery of the reaction components to a lateral relative speed of the nozzle plate to a carrier on which the two reaction components are to be reacted with each other.
  • Refill containers according to claims 11 and 12 allow efficient use of the manufacturing apparatus.
  • Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing.
  • the single figure shows schematically the production of a defined three-dimensional structure on a surface of a carrier layer.
  • a Cartesian x-y-z coordinate system is used below.
  • the x-direction runs in the figure to the right.
  • the y direction is perpendicular to the plane of the drawing and the z plane is up.
  • a printhead representing a printing head 4 which is shown in the figure in vertical section, driven over a surface 5 of the support layer 3 in the xy direction
  • the carrier layer 3 can be moved in the xy direction with respect to the print head 4.
  • the carrier layer 3 must be supported accordingly.
  • the carrier layer 3 is, for example, a film of polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • suitable materials for the carrier layer 3 are: polystyrene, polypropylene, polyester, polyvinyl chloride, papers and cardboard, in particular with painted surfaces.
  • the print head 4 has feed channels 6, 7 which are directly adjacent to each other where they open out of the print head 4 via nozzle openings on the carrier layer side.
  • the feed channel 6 is connected via a schematically illustrated delivery line 8 to a first storage container 9 for a first reaction component 10 in fluid communication.
  • a plurality of supply channels 6, 7 are arranged one behind the other in each case in the y direction.
  • three feed channels 6, 7 can be arranged one after the other in the y direction.
  • the feed channels 6, 7 can also be components of individual printheads separated from each other.
  • the corresponding successively arranged conveyor lines 8 each have a control valve 10a.
  • the reservoir 9 is therefore in fluid communication via a first group of control valves 10a with a corresponding first group of nozzle openings 6 of the nozzle plate 4.
  • the supply channel 7 is in fluid communication via a second delivery line 11 with a second storage container 12, in which a second reaction component 13 is provided.
  • a control valve 13a is also arranged in each case.
  • the second reservoir 12 is also formed as an overpressure reservoir and is connected via the second group of the control valves 13 a with a corresponding second group of the nozzle openings 7 in fluid communication.
  • the first group of the control valves 10a is in signal connection via control lines (compare control line 13b in the figure) with a control device 13c.
  • the second group of the control valves 13a is also in signal communication with the control device 13c via control lines (compare control line 13d in the figure).
  • control device 13c serves to specify opening times for the control valves 10a, 13a of the two control valve groups.
  • the first reaction component is a polyisocyanate based on tolylene diisocyanate dissolved in a butyl acetate.
  • the first reaction component 10 has a viscosity in the range of 250 mPa s. Other viscosities of the first reaction component 10, which are greater than 5 mPa s are possible. In particular, a viscosity of the first reaction component 10 of more than 10 mPa s or more than 25 mPa s, in particular greater than 50 mPa s, in particular greater than 100 mPa s and in particular greater than 200 mPa s.
  • the first reaction component 10 is made of an electrically non-conductive material. Such a viscosity makes it possible to guide the first reaction component 10 also in a fine feed channel 6, for example in feed channels, which are known from the inkjet printing technique, for example under the heading "Drop on Demand".
  • the second reaction component 13 is a color carrier in the form of an ink dissolved in an alcohol.
  • the second reaction component has a pH which is less than 7.
  • the second reaction component has a proportion of carboxylic acid.
  • both reaction components 10, 13 are sprayed onto the carrier layer 3 in the form of liquid droplets 14, 15. Here they unite on the carrier layer 3 to form a composite droplet 16, in which the two reaction components 10, 13 react with one another.
  • the reaction component 10 first the reaction component 10 and, with a time delay, the reaction component 13 is sprayed onto the carrier layer 3.
  • the position of the reaction component 10 may in this case dictate the position of the composite droplet 16.
  • the liquid droplets 14, 15 are simultaneously sprayed onto the carrier layer 3, wherein they can still combine in the air above the carrier layer 3 to the composite droplets 16.
  • the time sequence of the spraying of the liquid droplets 14, 15 onto the carrier layer 3 takes place by presetting the opening times of the control valves 10a, 13a via the control device 13c.
  • the opening timing may be such that the time difference between an opening timing for a control valve 10a of the first control valve group and an opening timing for a control valve 13a of the second control valve group can be predetermined.
  • This can be used to synchronize the point of impact of the liquid droplets 14, 15 with the relative speed of the nozzle plate 4 relative to the carrier 5 in FIG lateral direction, so for example in the x direction, bring about. In this way, it can be ensured, for example, that the two liquid droplets 14, 15 impinge on the carrier 5 at the same location with respect to the x and y coordinates. A targeted x or y deviation is possible via such a time difference specification.
  • the reservoir 9 and 12 may be designed as replaceable refill. These refill containers can be fluid-tightly connected to the delivery lines 8 and 11, for example via quick-release couplings.
  • the nature of the reaction of the two reaction components 10, 13 to each other depends on details of the compositions of the two reaction components.
  • the first reaction component 10 serves as a hardener component for the second reaction component 13, so that after the reaction, a cured structural element 17 is formed on the carrier layer 3.
  • the second reaction component 13 has a pH which is less than 7, and alternatively or additionally a proportion of carboxylic acid, foaming may take place instead of curing the two reaction components 10, 13 or additionally, so that after the composite droplet has reacted 16 a foamed structural element 18 is formed.
  • the print head 4 is operated in the manner of an inkjet printer and for generating a defined pattern, for example a Braille Braille, proceed over the surface 5 of the carrier layer 3 in the xy plane.
  • the reaction components 10, 13 are added in a quantitative ratio, so that in composite droplets 16, a proportion of the second reaction components 13 of a maximum of 40%, based on the total amount of the two reaction components 10, 13, is present. Even lower proportions of the second reaction component 13, for example 30%, 20%, 10%, 5%, 1%, are possible.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers (3) werden zunächst zwei Reaktionskomponenten (10, 13) bereitgestellt. Anschließend wird die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in reaktiven Kontakt gebracht. Hiernach reagieren die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) im reaktiven Kontaktbereich miteinander und erzeugen hier die gewünschte Struktur auf dem Träger (3).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers. Ferner betrifft die Erfindung Nachfüllbehälter zum Einsatz in einer derartigen Herstellungsvorrichtung, eine nach einem derartigen Herstellungsverfahren hergestellte Struktur sowie eine Verwendung der gemäß einem derartigen Herstellungsverfahren hergestellten dreidimensionalen reliefartigen Struktur.
  • Bekannte definierte dreidimensionale reliefartige Strukturen sind Reliefschriften, z. B. Braille (Blindenschrift). Es ist bekannt, derartige Reliefschriften mittels Prägedruck (Matrize/Patrize), Siebdruck oder Schaumfarbe herzustellen. Derartige Verfahren sind teuer und zeitaufwändig. Aktuelle Druckschriften, z. B. für Sehbehinderte oder Blinde, müssen in Braille übersetzt werden und in teueren und aufwändigen Prägedrucken hergestellt werden. Zeichnungen, Karten oder Schaltpläne sind praktisch nicht herstellbar. Eine Schrift, die in Braille übersetzt ist, ist für einen Normalsehenden in der Regel nicht lesbar.
  • Aus der DE 199 37 770 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen oder flächenartigen Gebilden bekannt, welches die Abgabe von Reaktionskomponenten mithilfe eines Piezo-Aktuators lehrt. Die Herstellung von Schriften und Zeichnungen mittels mikroverkapseltem ZweiKomponenten-Kunststoffschaum ist aus der DE 10 2005 003 413 A1 bekannt. Die Herstellung von verzweigten und vernetzten Polyurethan-Produkten durch Isocyanat-Überschuss ist bekannt aus Römpp Online, Version 3.1: Polyurethane; Aufnahme in den Datenbestand: März 2002, S. 1-3, www.roempp.com.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die gewünschten reliefartigen Strukturen mit weniger Kostenaufwand und gleichzeitig mit einer aus den bekannten Druckverfahren gewohnten Auflösung zu erzeugen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren können zwei in flüssiger Form vorliegende Reaktionskomponenten lokal definiert miteinander zur Reaktion gebracht werden, sodass entsprechend lokal definiert die dreidimensionale reliefartige Struktur entsteht. Es ist hierdurch möglich, erhabene Strukturen in Form von Reliefschriften, Karten oder Plänen zu erzeugen. Schriften und Zeichnungen können damit sowohl für Sehbehinderte bzw.
  • Blinde als auch für Normalsehende, einen genügenden Kontrast vorausgesetzt, ertastbar bzw. lesbar gemacht werden, ohne dass hierzu eine Übersetzung in Braille oder zeitaufwändige und teure Prägedrucke notwendig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine schnelle Strukturherstellung ohne zeitliche Verzögerung, was auch unter dem Schlagwort "print on demand" bekannt ist. Es können auf diese Weise je nach Anforderung eines Nutzers veränderbare Daten, beispielsweise aktuelle Produktdaten, z. B. Mindesthaltbarkeitsdaten auf Lebensmitteln, Produktbezeichnungen auf Medikamenten, Herstellungsdaten, Pläne und Karten geschrieben bzw. hergestellt werden, die ertastbar und auch normal lesbar sind. Derartige Daten werden auch als variable Daten bezeichnet. Ein Normalsehender kann beispielsweise die so hergestellten Pläne und Karten dann genauso lesen, wie sie ein Sehbehinderter bzw. Blinder ertasten kann. Eine Umsetzung ist nicht mehr erforderlich. Eine zum normalen Lesen ausreichende Kontrastwirkung ergibt sich in vielen Fällen schon aufgrund der Tatsache, dass die hergestellte Struktur über die restliche Oberfläche übersteht. Der Farbträger kann eine Farbe haben, die sich von derjenigen der Trägerschicht unterscheidet, sodass hierdurch ein zusätzlicher Kontakt geschaffen ist. Alternativ ist es möglich, einen farblosen Farbträger oder einen Farbträger in der Farbe der Trägerschicht bereitzustellen, was zu optisch unauffälligen dreidimensionalen reliefartigen Strukturen führt. Erfindungsgemäß wird ein Polyisocyanat mit einer Viskosität von mindestens 5 mPa s, insbesondere von mindestens 10 mPa s, eingesetzt. Das Polyisocyanat liegt also in einer relativ gering verdünnten Lösung vor, was dessen Wirksamkeit zur Ausbildung der dreidimensionalen reliefartigen Struktur begünstigt. Auch die zweite Reaktionskomponente, also die Farbträger-Reaktionskomponente, kann mit einer entsprechend hohen Viskosität von mindestens 5 mPa s, insbesondere von mindestens 10 mPa s, zum Einsatz kommen. Die Farbträger-Reaktionskomponente kann auch ohne, dass ihr ein Farbstoff zugegeben wurde, zum Einsatz kommen. Die dreidimensionale reliefartige Struktur kann eine Schichthöhe von mindestens 500 µm haben. Die beiden Reaktionskomponenten können so aufeinander abgestimmt sein, dass die auf dem Träger hergestellte dreidimensionale reliefartige Struktur scheuer- und/oder abriebfest und insbesondere auch wischfest ist. Die beiden Reaktionskomponenten können so aufeinander abgestimmt sein, dass die dreidimensionale reliefartige Struktur eine konvexe und insbesondere glatte Oberfläche hat. Die beiden Reaktionskomponenten können so aufeinander abgestimmt sein, dass die hergestellte dreidimensionale reliefartige Struktur auf unterschiedlichen Trägermaterialien gut haftet.
  • Eine Tinte nach Anspruch 2 ist eine auch in größeren Mengen leicht verfügbare zweite Reaktionskomponente. Es können beispielsweise Ethanol-Tinten oder Methyl-Ethyl-Keton-Tinten (MEK-)Tinten eingesetzt werden.
  • Durch ein lokales Aushärten nach Anspruch 3 können auch feine Strukturen erzeugt werden. Das Aushärten der durch das Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten entstehenden dreidimensionalen reliefartigen Struktur kann in weniger als 180 Sekunden erfolgen.
  • Ein Aufschäumen nach Anspruch 4 führt zur Erzeugung erhabener Strukturen bereits beim Einsatz kleiner Mengen der Reaktionskomponenten. Die aufgeschäumten Strukturen können haptisch gegenüber der sonstigen Trägerschicht besonders auffällig sein und sind leicht ertastbar. Die beiden Reaktionskomponenten können so aufeinander abgestimmt sein, dass das Aufschäumen durch den bloßen Kontakt der beiden Reaktionskomponenten miteinander zustande kommt.
  • Eigenschaften der zweiten Reaktionskomponente nach den Ansprüchen 5 und 6 begünstigen ein Aufschäumen zur Ausbildung der dreidimensionalen reliefartigen Struktur.
  • Mengenverhältnisse nach Anspruch 7 haben sich zum Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten als besonders geeignet herausgestellt.
  • Bei einem Spritzverfahren nach Anspruch 8 können Techniken zum Einsatz kommen, die sich bereits bei Inkjet-Drucktechniken bewährt haben. Unter beispielsweise dem Stichwort "Drop on Demand" (Tropfen auf Anforderung) sind derartige Drucktechniken dem Fachmann bekannt. Auch andere Inkjet- oder Tintenstrahldrucker-Techniken können zum Einsatz kommen, wobei diese anderen Drucktechniken zur Verarbeitung der Viskositäten der beiden Reaktionskomponenten geeignet sein müssen.
  • Eine Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 9 nutzt eine Abgabe der beiden Reaktionskomponenten nach dem "Drop on Demand"-Prinzip. Mit diesem Prinzip können Reaktionskomponenten mit Viskositäten verarbeitet werden, die mit beispielsweise Piezo-gesteuerten Inkjet-Drucktechniken nicht zugänglich sind. Es können beispielsweise Reaktionskomponenten mit Viskositäten verarbeitet werden, die größer sind als 5 mPa s, größer sind als 10 mPa s, größer sind als 25 mPa s, größer sind als 50 mPa s, größer sind als 100 mPa s und sogar größer sind als 200 mPa s. Mit der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung können auch nicht elektrisch leitfähige Reaktionskomponenten verarbeitet werden.
  • Eine vorgebbare Zeitdifferenz nach Anspruch 10 erlaubt eine Anpassung der Abgabe der Reaktionskomponenten an eine laterale Relativgeschwindigkeit der Düsenplatte zu einem Träger, auf dem die beiden Reaktionskomponenten miteinander zur Reaktion gebracht werden sollen.
  • Nachfüllbehälter nach den Ansprüchen 11 und 12 erlauben eine effiziente Nutzung der Herstellungsvorrichtung.
  • Die Vorteile einer Struktur nach Anspruch 13 entsprechen denen, die vorstehend schon mit Bezugnahme auf das Herstellungsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 erläutert wurden.
  • Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung für die durch das Verfahren herstellbaren Strukturen anzugeben.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 14 angegebene Verwendung.
  • Bei der Verwendung als Blindenschrift kommen die Vorteile des Verfahrens sowie der erzeugten Struktur optimal zum Tragen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt schematisch die Herstellung einer definierten dreidimensionalen Struktur auf einer Oberfläche einer Trägerschicht.
  • Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches x-y-z-Koordinatensystem verwendet. Die x-Richtung verläuft in der Figur nach rechts. Die y-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein und die z-Ebene verläuft nach oben.
  • Zur Herstellung einer dreidimensionalen reliefartigen Struktur auf einer Trägerschicht 3, beispielsweise auf einem Bedruckstoff oder einer Kunststofffolie, wird ein eine Düsenplatte darstellender Druckkopf 4, der in der Figur im vertikalen Schnitt dargestellt ist, über eine Oberfläche 5 der Trägerschicht 3 in x-y-Richtung angetrieben verfahren. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Trägerschicht 3 gegenüber dem Druckkopf 4 in x-y-Richtung angetrieben verfahren werden. Hierzu muss die Trägerschicht 3 entsprechend gehaltert sein. Bei der Trägerschicht 3 handelt es sich beispielsweise um eine Folie aus Polyethylen (PE). Als Materialien für die Trägerschicht 3 kommen daneben in Frage: Polystyrol, Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid, Papiere und Kartonagen, insbesondere mit lackierten Oberflächen.
  • Der Druckkopf 4 hat Zuführkanäle 6, 7, die einander dort, wo sie über Düsenöffnungen trägerschichtseitig aus dem Druckkopf 4 ausmünden, direkt benachbart sind. Der Zuführkanal 6 steht über eine schematisch dargestellte Förderleitung 8 mit einem ersten Vorratsbehälter 9 für eine erste Reaktionskomponente 10 in Fluidverbindung. In y-Richtung voneinander beabstandet liegt jeweils eine Mehrzahl von Zuführkanälen 6, 7 hintereinander angeordnet vor. Zur Erzeugung einer typischen 3 x 2-Braille-Schrift können beispielsweise jeweils drei Zuführkanäle 6, 7 in y-Richtung hintereinander angeordnet sein. Die Zuführkanäle 6, 7 können auch Bestandteile von jeweils voneinander separierten einzelnen Druckköpfen sein. Die entsprechend hintereinander angeordneten Förderleitungen 8 weisen jeweils ein Steuerventil 10a auf. Der Vorratsbehälter 9 steht daher über eine erste Gruppe von Steuerventilen 10a mit einer entsprechenden ersten Gruppe von Düsenöffnungen 6 der Düsenplatte 4 in Fluidverbindung. Der Zuführkanal 7 steht über eine zweite Förderleitung 11 mit einem zweiten Vorratsbehälter 12 in Fluidverbindung, in dem eine zweite Reaktionskomponente 13 bereitgestellt ist. In den in y-Richtung ebenfalls hintereinander angeordneten zweiten Förderleitungen 11 ist ebenfalls jeweils ein Steuerventil 13a angeordnet. Der zweite Vorratsbehälter 12 ist ebenfalls als Überdruck-Vorratsbehälter ausgebildet und steht über die zweite Gruppe der Steuerventile 13a mit einer entsprechenden zweiten Gruppe der Düsenöffnungen 7 in Fluidverbindung.
  • Die erste Gruppe der Steuerventile 10a steht über Steuerleitungen (vergleiche Steuerleitung 13b in der Figur) mit einer Steuereinrichtung 13c in Signalverbindung. Die zweite Gruppe der Steuerventile 13a steht über Steuerleitungen (vergleiche Steuerleitung 13d in der Figur) ebenfalls mit der Steuereinrichtung 13c in Signalverbindung.
  • Über die Steuerventile 10a, 13a können die Düsenöffnungen 6, 7 ventilgesteuert geöffnet und verschlossen werden. Die Steuereinrichtung 13c dient dabei zur Vorgabe von Öffnungszeitpunkten für die Steuerventile 10a, 13a der beiden Steuerventil-Gruppen.
  • Bei der ersten Reaktionskomponente handelt es sich um ein Polyisocyanat auf Basis von Toluylendiisocyanat, gelöst in einem Butylacetat.
  • Die erste Reaktionskomponente 10 hat eine Viskosität im Bereich von 250 mPa s. Auch andere Viskositäten der ersten Reaktionskomponente 10, die größer sind als 5 mPa s sind möglich. Insbesondere ist eine Viskosität der ersten Reaktionskomponente 10 von mehr als 10 mPa s oder mehr als 25 mPa s, insbesondere größer als 50 mPa s, insbesondere größer als 100 mPa s und insbesondere größer als 200 mPa s. Die erste Reaktionskomponente 10 ist aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material. Eine derartige Viskosität ermöglicht es, die erste Reaktionskomponente 10 auch in einem feinen Zuführkanal 6, beispielsweise in Zuführkanälen, die aus der Inkjet-Drucktechnik, beispielsweise unter dem Stichwort "Drop on Demand", bekannt sind, zu führen.
  • Bei der zweiten Reaktionskomponente 13 handelt es sich um einen Farbträger in Form einer Tinte, die in einem Alkohol gelöst ist. Die zweite Reaktionskomponente hat einen pH-Wert, der geringer ist als 7. Zudem weist die zweite Reaktionskomponente einen Anteil Carbonsäure auf. Hinsichtlich der Viskosität und der fehlenden elektrischen Leitfähigkeit gilt für die zweite Reaktionskomponente 13 das, was vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Reaktionskomponente 10 ausgeführt wurde.
  • Zum Herstellen der dreidimensionalen reliefartigen Struktur 1 beziehungsweise 2 werden beide Reaktionskomponenten 10, 13 in Form von Flüssigkeitströpfchen 14, 15 auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt. Hierbei vereinigen sie sich auf der Trägerschicht 3 zu einem Verbund-Tröpfchen 16, in dem die beiden Reaktionskomponenten 10, 13 miteinander reagieren. Bei einer Variante wird zunächst die Reaktionskomponente 10 und zeitlich verzögert hierzu die Reaktionskomponente 13 auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt. Die Position der Reaktionskomponente 10 kann in diesem Fall die Position des Verbund-Tröpfchens 16 vorgeben. Bei einer weiteren Variante werden die Flüssigkeitströpfchen 14, 15 gleichzeitig auf die Trägerschicht 3 aufgespritzt, wobei sie sich noch in der Luft über der Trägerschicht 3 zum Verbund-Tröpfchen 16 vereinen können. Prinzipiell ist es auch möglich, zuerst die zweite Reaktionskomponente 13 und anschließend die erste Reaktionskomponente 10 auf die Trägerschicht 3 aufzuspritzen. Da die zweite Reaktionskomponente 13 oftmals von der Trägerschicht 3 recht schnell aufgenommen wird, ist diese Reihenfolge meist weniger bevorzugt.
  • Die zeitliche Abfolge des Aufspritzens der Flüssigkeitströpfchen 14, 15 auf die Trägerschicht 3 erfolgt durch Vorgabe der Öffnungszeiten der Steuerventile 10a, 13a über die Steuereinrichtung 13c.
  • Die Öffnungszeitsteuerung kann so erfolgen, dass die Zeitdifferenz zwischen einem Öffnungszeitpunkt für ein Steuerventil 10a der ersten Steuerventil-Gruppe und einem Öffnungszeitpunkt für ein Steuerventil 13a der zweiten Steuerventil-Gruppe vorgebbar ist. Dies kann genutzt werden, um eine Synchronisation des Auftreffpunktes der Flüssigkeitströpfchen 14, 15 mit der Relativgeschwindigkeit der Düsenplatte 4 relativ zum Träger 5 in lateraler Richtung, also beispielsweise in der x-Richtung, herbeizuführen. Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die beiden Flüssigkeitströpfchen 14, 15 am gleichen Ort hinsichtlich der x- und der y-Koordinate auf den Träger 5 auftreffen. Auch eine gezielte x- oder y-Abweichung ist über eine derartige Zeitdifferenz-Vorgabe möglich.
  • Die Vorratsbehälter 9 und 12 können als auswechselbare Nachfüllbehälter ausgeführt sein. Diese Nachfüllbehälter können beispielsweise über Schnellkupplungen fluiddicht mit den Förderleitungen 8 und 11 verbunden sein.
  • Die Art der Reaktion der beiden Reaktionskomponenten 10, 13 zueinander hängt von Details der Zusammensetzungen der beiden Reaktionskomponenten ab. In der Regel dient die erste Reaktionskomponente 10 als Härterkomponente für die zweite Reaktionskomponente 13, sodass nach erfolgter Reaktion ein ausgehärtetes Strukturelement 17 auf der Trägerschicht 3 entsteht.
  • Wenn die zweite Reaktionskomponente 13 einen pH-Wert, der geringer ist als 7, und alternativ oder zusätzlich einen Anteil Carbonsäure aufweist, kann anstelle des Aushärtens der beiden Reaktionskomponenten 10, 13 oder zusätzlich auch ein Aufschäumen erfolgen, sodass nach dem Ausreagieren des Verbund-Tröpfchens 16 ein aufgeschäumtes Strukturelement 18 entsteht.
  • Zur Erzeugung der gesamten dreidimensionalen reliefartigen Struktur 1 beziehungsweise 2, die aus einer Mehrzahl derartiger Strukturelemente 17, 18 aufgebaut ist, wird der Druckkopf 4 nach Art eines Tintenstrahldruckers betrieben und zur Erzeugung eines definierten Musters, beispielsweise einer Braille-Blindenschrift, über die Oberfläche 5 der Trägerschicht 3 in der x-y-Ebene verfahren. Die Reaktionskomponenten 10, 13 werden dabei in einem Mengenverhältnis zugegeben, sodass im Verbund-Tröpfchen 16 ein Mengenanteil der zweiten Reaktionskomponenten 13 von maximal 40 %, bezogen auf die Gesamtmenge der beiden Reaktionskomponenten 10, 13, vorliegt. Auch geringere Anteile der zweiten Reaktionskomponente 13, beispielsweise 30 %, 20 %, 10 %, 5 %, 1 %, sind möglich.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers (3), mit folgenden Schritten:
    - Bereitstellen einer ersten Reaktionskomponente (10),
    - Bereitstellen einer zweiten Reaktionskomponente (13),
    - wonach die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur (1; 2) definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in reaktiven Kontakt gebracht wird,
    - wonach die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) im reaktiven Kontaktbereich miteinander reagieren und hierdurch die gewünschte Struktur (1,2) auf dem Träger (3) erzeugen,
    - wobei die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) in Form von
    = einem Polyisocyanat auf Basis von Toluylendiisocyanat mit einer Viskosität von mindestens 5 mPa s als erste Reaktionskomponente (10) und
    = einem alkoholhaltigen flüssigen Farbträger als zweite Reaktionskomponente (13)
    bereitgestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) in Form einer Tinte bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) ein lokales Aushärten erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausreagieren der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) ein lokales Aufschäumen erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) mit einem pH-Wert bereitgestellt wird, der geringer ist als 7.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) einen Anteil Carbonsäure aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Mengenverhältnis der beiden Reaktionskomponenten (10, 13), bei dem der Mengenanteil der zweiten Reaktionskomponente (13) maximal 40 %, bevorzugt maximal 30 %, noch mehr bevorzugt maximal 20 %, noch mehr bevorzugt maximal 10 %, noch mehr bevorzugt maximal 5 % und noch mehr bevorzugt maximal 1 %, der Gesamtmenge der beiden Reaktionskomponenten (10, 13) beträgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) zweidimensional mit der Kontur der gewünschten Struktur (1; 2) definiert mit der ersten Reaktionskomponente (10) in Kontakt gebracht wird, indem beide Reaktionskomponenten (10, 13) als Flüssigkeitströpfchen (14, 15) auf den Träger (3) aufgespritzt werden, wobei sie sich zum Auslösen der Reaktion in einem Muster überdecken (16), welches der gewünschten Struktur (1; 2) entspricht.
  9. Vorrichtung zur Herstellung einer definierten dreidimensionalen relief artigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche eines bereitgestellten Trägers (3) unter Einsatz eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    - mit einer Düsenplatte (4) mit einer Mehrzahl von Düsenöffnungen, die ventilgesteuert geöffnet und verschlossen werden können,
    - mit einem ersten Überdruck-Vorratsbehälter (9) für die erste Reaktionskomponente (10), der über eine erste Gruppe von Steuerventilen (10a) mit einer ersten Gruppe der Düsenöffnungen (6) in Fluidverbindung steht,
    - mit einem zweiten Überdruck-Vorratsbehälter (12) für die zweite Reaktionskomponente (13), der über eine zweite Gruppe von Steuerventilen (13a) mit einer zweiten Gruppe der Düsenöffnungen (7) in Fluidverbindung steht,
    - mit einer Steuereinrichtung (13c) zur Vorgabe von Öffnungszeitpunkten für die Steuerventile (10a, 13a) der beiden Steuerventil-Gruppen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13c) so ausgebildet ist, dass eine Zeitdifferenz zwischen einem Öffnungszeitpunkt für ein Steuerventil (10a) der ersten Steuerventil-Gruppe und einem Öffnungszeitpunkt für ein Steuerventil (13a) der zweiten Steuerventil-Gruppe vorgebbar ist.
  11. Nachfüllbehälter (9), enthaltend eine erste Reaktionskomponente (10) zum Einsatz in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reaktionskomponente (10) eine Viskosität von mindestens 10 mPa s aufweist.
  12. Nachfüllbehälter (12), enthaltend eine zweite Reaktionskomponente (13) zum Einsatz in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reaktionskomponente (13) eine Viskosität von mindestens 10 mPa s aufweist.
  13. Struktur, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8
    - mit einer Trägerschicht (3)
    - mit einer Schicht enthaltend die beiden Reaktionskomponenten (10, 13) in ausreagierter Form (1; 2).
  14. Verwendung der gemäß dem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten definierten dreidimensionalen reliefartigen Struktur (1; 2) auf einer Oberfläche als Blindenschrift.
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