ES2200524T3 - Articulo de plastico y procedimiento de fabricacion de dicho articulo. - Google Patents

Articulo de plastico y procedimiento de fabricacion de dicho articulo.

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ES2200524T3
ES2200524T3 ES99928058T ES99928058T ES2200524T3 ES 2200524 T3 ES2200524 T3 ES 2200524T3 ES 99928058 T ES99928058 T ES 99928058T ES 99928058 T ES99928058 T ES 99928058T ES 2200524 T3 ES2200524 T3 ES 2200524T3
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Abstract

Procedimiento para la formación de un artículo de plástico mediante el cual puede observarse una imagen cuando el artículo se ilumina con luz desde atrás debido a las variaciones de grosor del material del artículo correspondientes a las variaciones de la intensidad de la imagen que se va a observar, comprendiendo el procedimiento las etapas de: determinar la intensidad relativa en diferentes puntos de una imagen deseada; convertir la intensidad relativa determinada en datos para controlar una máquina de formación de moldes; utilizar los datos para formar de manera automática un molde en el que el relieve sobre la superficie del molde corresponde a la intensidad relativa determinada; y moldear por inyección el artículo en el molde, siendo moldeado el artículo a partir de un material plástico translúcido que incluye una pigmentación.

Description

Artículo de plástico y procedimiento de fabricación de dicho artículo.
La presente solicitud de Patente de invención consiste, conforme indica su enunciado, en un artículo de plástico y un procedimiento de fabricación de dicho artículo, cuyas nuevas características de construcción, conformación y diseño cumplen la misión para la que específicamente ha sido proyectada, con una seguridad y eficacia máximas y proporcionando numerosas ventajas tal como se detallará en la presente memoria.
A finales del siglo diecinueve y principios del siglo veinte, los grabados tridimensionales se fabricaban en porcelana. Estos objetos eran piezas de porcelana formadas por secciones de varios grosores. La porcelana se calentaba a una temperatura muy elevada, provocando que la porcelana se volviera translúcida. Aplicando luz a través de la porcelana por detrás se ve una imagen como consecuencia de los diferentes grosores de la porcelana y por consiguiente la diferente transmisividad de luz a través de la porcelana. En particular, las zonas de la porcelana de mayor grosor son menos transmisivas a la luz que las zonas de menor grosor y, por lo tanto, parecen más oscuras.
A principios del siglo veinte, los grabados tridimensionales se formaban por grabado a mano de cera con el relieve correspondiente a las zonas de diferente brillo de la imagen deseada. Estos modelos de cera se utilizaban para formar un modelo que podía utilizarse para moldear cerámica para formar el grabado tridimensional. Dichos grabados tridimensionales se utilizaban como colgantes de ventana, pantallas cortafuegos, aparatos para calentar teteras y lámparas.
A partir de los años treinta aproximadamente, ya no hubo más interés en los grabados tridimensionales, y raras veces se ven hoy.
La presente invención se refiere a un artículo de plástico que presenta diferentes grosores correspondientes a las diferentes intensidades de una imagen, y a un procedimiento para formar dicho artículo, presentando el artículo resultante una apariencia similar a un grabado tridimensional de porcelana.
De la patente n° EP-A-0007125 es conocido determinar la intensidad relativa de un objeto bidimensional y convertir esta intensidad en datos para controlar una máquina para formar del artículo.
De acuerdo con la presente invención, un procedimiento para la formación de un artículo de plástico mediante el cual puede observarse una imagen cuando el artículo se ilumina con luz desde atrás debido a las variaciones de grosor del material del artículo correspondientes a las variaciones de la intensidad de la imagen que se va a observar, comprende las etapas de:
determinar la intensidad relativa en diferentes puntos de una imagen deseada;
convertir la intensidad relativa determinada en datos para controlar una máquina de formación de moldes;
utilizar los datos para formar de manera automática un molde en el que el relieve sobre la superficie del molde corresponde a la intensidad relativa determinada; y
moldear por inyección el artículo en el molde, siendo moldeado el artículo a partir de un material plástico translúcido que incluye una pigmentación.
De acuerdo con la presente invención, es posible duplicar una imagen deseada, por ejemplo una fotografía o una imagen generada por ordenador, en un artículo de manera que la imagen pueda ser observada con una iluminación adecuada. Esto es posible gracias a la etapa de la determinación de la intensidad relativa de diferentes puntos de la imagen original y a la utilización automática de ésta para formar el artículo final con un grosor variable conforme a las intensidades relativas. Esto difiere de los grabados tridimensionales que se generaban como verdaderos objetos de arte.
Moldeando el artículo utilizando técnicas de moldeo por inyección es posible la reproducción en masa. Esto permite la producción de grandes volúmenes de producto a un bajo coste y esto, a su vez, aumenta el número de usos del artículo.
La formación del artículo a partir de un material plástico resulta ventajosa respecto a un gravado tridimensional de porcelana ya que es considerablemente más económico y fácil de fabricar, no requiere el calentamiento a alta temperatura y es menos susceptible de deterioro. Además, seleccionando un material adecuado, es posible ver la imagen de una manera clara cuando el artículo se ilumina por detrás mediante una fuente de luz de un tipo o intensidad particular.
El uso de plástico es económico, puede realizarse de la forma deseada de una manera fácil, por ejemplo calentando para hacer que el material sea moldeable y enfriando hasta que se haga sólido para reducir las posibilidades de rotura de la porcelana, ya que es elástico. Los materiales plásticos también pueden utilizarse para una amplia gama de productos para el uso en un gran número y variedad de entornos.
Es preferible que la determinación de la intensidad relativa de los distintos puntos de la imagen se consiga explorando la imagen, por ejemplo en un ordenador. En este caso, la imagen original puede dividirse en una serie de elementos de imagen, y puede determinarse un valor de intensidad para cada elemento. Preferiblemente, los valores de intensidad se almacenan después en memoria para su empleo posterior en la formación del artículo. De esta manera, la imagen original puede volverse a crear con precisión en el artículo. Al almacenar los valores de la intensidad en una memoria es posible procesar los valores, por ejemplo para normalizarlos, o modificarlos para materiales distintos. También es posible ampliar o reducir la imagen, o editar la imagen, por ejemplo suprimiendo partes de la imagen o combinando imágenes.
Preferiblemente, la etapa de formar el molde se lleva a cabo mediante una máquina de grabado por control numérico, tal como una máquina de grabado por control numérico de alta velocidad de tres ejes. Ésta puede ser cargada con los valores de intensidad relativa del molde deseado, y puede trabajar cualquier número deseado de moldes. Si se va a reproducir un artículo que no es plano, puede ser necesaria una máquina de grabado por control numérico de cuatro o cinco ejes. Alternativamente, el molde puede estar formado por una máquina de corte por láser, mediante erosión por chispas, en la que se forma un electrodo de erosión por chispas que presenta un relieve correspondiente al artículo acabado y se utiliza para formar el molde, o por esterolitografía u otras técnicas. La utilización de estos procedimientos para formar el molde está particularmente adaptada para un procedimiento en el que los datos, que representan la intensidad relativa de los elementos de la imagen, se almacenan en una memoria digital. En este caso, los datos pueden utilizarse directamente para definir, por ejemplo, las trayectorias de la herramienta del dispositivo de corte o la estereolitografía. Esto permite la formación rápida, reproducible y precisa de moldes para su uso en la producción de artículos acabados. La precisión permite apreciar un mayor detalle en el artículo acabado.
Preferiblemente, el molde está formado en metal. Esto permite que los materiales a moldear que se calientan a una temperatura elevada fundan el material antes de que sean enfriados hasta hacerse sólidos. Dicho molde puede también presentar una larga vida para permitir repetidos moldeados. Alternativamente, el molde puede ser un molde flexible, por ejemplo formado de caucho o polietano. Esto es particularmente apropiado si el artículo está formado a partir de un material frágil, ya que permite que el artículo sea extraído del molde con facilidad, por ejemplo desprendiendo el molde, sin dañar el artículo.
Es preferible que se forme una pluralidad de moldes a partir de un único bloque de moldes para permitir moldear simultáneamente un gran número de artículos.
El material a partir del cual se forman los artículos de plástico debería ser transparente o translúcido, por ejemplo puede ser poliestireno, polipropileno, Styrolux, ABS o una resina acrílica, o epoxi o de poliestireno o poliuretano. El material plástico se llena preferiblemente con un material de relleno tal como caolín, caliza, u otro relleno para proporcionar el efecto deseado.
El material a partir del cual se forma el artículo puede incluir partículas luminiscentes o puede cubrirse en la parte posterior por una capa luminiscente. En este caso, las partículas luminiscentes emiten luz, y por consiguiente puede ser posible ver la imagen sin luz de una fuente aparte que sea iluminada a través del artículo. Si se incluyen partículas luminiscentes, las zonas más claras de la imagen pueden corresponder a las zonas de mayor grosor del artículo y las zonas más oscuras a las zonas de menor grosor ya que, en este caso, en las zonas de mayor grosor existirá una mayor cantidad de partículas luminosas y por lo tanto existirá una sección de mayor brillo.
Puede formarse una capa de color sobre una superficie del artículo. Una superficie del artículo, por ejemplo la superficie posterior, será normalmente plana, y por lo tanto puede formarse una capa de color sobre esta superficie con facilidad, por ejemplo mediante impresión por transferencia o sublimación o mediante técnicas de impresión por chorro de tinta o serigrafía. Esto actúa como filtro para la luz que atraviesa el artículo. Alternativamente, puede disponerse una capa aparte con los colores apropiados que se disponga por detrás o por delante del artículo. Esto permite formar el color de manera independiente.
El artículo puede formarse a partir de un material termosensible. En este caso, la imagen solamente puede apreciarse cuando se calienta el artículo. Por ejemplo, si el artículo se conforma en una pantalla de lámpara, la lámpara puede calentarlo para volverse translúcido.
El artículo de acuerdo con la presente invención puede utilizarse para una serie de aplicaciones, incluyendo promociones de personajes, llaveros, insertos que se disponen en los paquetes de cereales, pantallas de luz, platos, tazas, juguetes, ilustraciones, etc..
Mediante el empleo de técnicas de procesamiento adecuadas, el artículo puede ser un artículo no plano o tridimensional. También es posible producir una imagen estereoscópica disponiendo dos artículos uno junto al otro que tengan substancialmente la misma imagen pero desde una perspectiva ligeramente distinta, viéndose cada una de las imágenes por un ojo distinto del usuario.
En un ejemplo alternativo, ambas superficies del artículo incluyen relieve. En este caso, el grosor total del material en cualquier punto corresponde a la intensidad relativa de la imagen en ese punto, sin embargo, el artículo está ranurado por ambos lados. Esto proporciona un artículo que puede verse desde cada lado. Si el artículo incluye una cara plana y el relieve se dispone exclusivamente en la otra cara, la imagen solamente puede verse adecuadamente desde el lado del relieve del artículo. Si ambas superficies del artículo incluyen relieve, es preferible que el artículo esté ranurado en ambos lados en una cantidad similar. Esto facilita la fabricación del artículo. Por ejemplo, si el artículo está formado en un molde, las dos partes del molde pueden grabarse como una imagen mutuamente simétrica.
El artículo puede estar formado como una única pieza, o puede estar formado en dos piezas que fijadas adosadas entre sí. Si el artículo está formado por dos piezas y éstas se encuentran fijas adosadas entre sí, dicha fijación puede ser por medio de un adhesivo, o puede ser a través de una interconexión o sujeción mecánica. Si el artículo está formado por dos piezas, es posible disponer una capa de color o luminiscente entre las dos piezas antes de que éstas se monten entre sí para proporcionar el filtro de color o radiación de luz deseada según sea necesario.
Ejemplos de la presente invención se describirán de acuerdo con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura n° 1 muestra una vista esquemática del sistema para formar un artículo;
La figura n° 2 muestra una sección transversal a través de un molde para formar un artículo; y,
La figura n° 3 muestra una sección transversal a través de un ejemplo alternativo de un artículo.
Tal como muestra la figura n° 1, un escáner (2) explora una imagen (1), por ejemplo una fotografía o una pintura, para convertir la imagen (1) en datos electrónicos que corresponden a la imagen (1). Los datos que corresponden a la imagen explorada se introducen en un procesador (3). Alternativamente, la imagen puede ser generada inicialmente de manera electrónica, por ejemplo utilizando un paquete gráfico, o puede cargarse de un medio de almacenamiento de imágenes convertidas previamente o generadas, por ejemplo de un CD-ROM, o descargadas, por ejemplo de Internet.
El procesador (3) analiza los datos correspondientes a la imagen para determinar la intensidad relativa, es decir, la oscuridad o la claridad relativa, en diferentes puntos o pixeles de la imagen. El análisis puede conseguirse utilizando programas de diseño asistido por ordenador o de mecanizado asistido por ordenador disponibles en el mercado. Esta información de la intensidad se envía a una máquina de corte de control numérico cuyo software es capaz de utilizar los datos de la intensidad para mecanizar una mitad (11) de un molde en la que la profundidad del molde en distintas posiciones corresponde a las intensidades relativas de la imagen original. En un ejemplo preferido, el molde presenta una mayor profundidad donde la posición correspondiente de la imagen original presenta una baja intensidad (es decir, donde la imagen es oscura), y presenta una menor profundidad donde la posición correspondiente de la imagen original presenta una mayor densidad (es decir, donde la imagen es clara).
La mitad del molde mecanizada (11) y una mitad de molde asociada (10) que presenta una superficie substancialmente plana se unen para formar una cavidad de molde, y el material plástico se inyecta en la cavidad del molde. Para proporcionar al material plástico las propiedades de translucidez requeridas, se añade un material de relleno, tal como caolín, caliza u otro material de relleno al plástico antes de que sea inyectado en la cavidad del molde. Al material plástico se le añade un pigmento de color antes de que sea inyectado en el molde. En este caso, el pigmento en el material plástico actuará como relleno para permitir solamente la transmisión de luz de determinadas longitudes de onda para formar la imagen.
Cuando el material plástico se ha endurecido, se extrae del molde. El artículo resultante será translúcido, y presentará un mayor espesor en aquellas zonas que corresponden a zonas más oscuras de la imagen original que las zonas que corresponden a la zonas más claras de la imagen original. Al aplicar luz a través del artículo desde atrás, la luz se transmite a través de las partes más delgadas del artículo de manera más fácil que a través de las partes más gruesas del artículo, y por lo tanto las zonas más delgadas aparecen más claras que las zonas más gruesas. Esto corresponde generalmente a las zonas claras y oscuras de la imagen original, y por lo tanto puede verse una imagen que corresponde a la imagen original.
El artículo puede colorearse por la parte posterior mediante cualquier técnica de impresión apropiada, por ejemplo mediante impresión por chorro de tinta. En este caso, el color puede aplicarse fácilmente ya que se aplica a la superficie posterior plana del artículo. La capa de color de la parte posterior del artículo actúa de filtro de color el cual solamente deja que la luz de unas longitudes de onda seleccionadas atraviese la capa y, por lo tanto, el artículo traslúcido y, por consiguiente, la luz que se ve a través del artículo es de ciertos colores. Si la parte posterior del artículo está coloreada substancialmente en su totalidad con un único color, toda la imagen que se ve a través del artículo tendrá un tono de color, sin embargo, es preferible que la parte posterior del artículo esté coloreada selectivamente con zonas de distinto color. Esto permite que la luz transmitida a través de distintas partes del artículo sea de diferentes colores, lo cual puede corresponder a los colores de la imagen original.
Es posible añadir un pigmento luminiscente al material plástico utilizado para moldear por inyección el artículo. En este caso, no es necesaria la utilización de una luz posterior aparte para ver el artículo, ya que el propio artículo emitirá luz. En este caso, el molde se fabrica a la inversa que como se ha descrito anteriormente, estando formadas las zonas correspondientes a las secciones más claras de la imagen más profundas que las zonas correspondientes a las zonas más oscuras. En este caso, el artículo de plástico moldeado a través del molde será más grueso en aquellas zonas correspondientes a las zonas más claras de la imagen original, y por lo tanto tendrá una mayor cantidad de pigmento luminiscente y, de este modo, emitirá más luz que las zonas más delgadas correspondientes a las zonas más oscuras de la imagen original que tendrán menos material luminiscente y por consiguiente emitirán menos luz.
En la sección transversal de la figura n° 3 se muestra un ejemplo alternativo de un artículo de acuerdo con la presente invención. En este ejemplo, el artículo, en lugar de estar formado con una superficie posterior plana y una superficie frontal que presenta una relieve correspondiente a la intensidad relativa de las distintas partes de la imagen, el artículo está formado con un relieve correspondiente en ambas caras. Esto puede conseguirse formando las dos mitades del molde con un relieve simétrico correspondiente, correspondiendo el relieve de cada parte a la mitad del relieve requerido para el espesor global deseado del producto acabado, o bien mediante el grabado con una máquina de control numérico. Alternativamente, tal como se muestra en el ejemplo de la figura n° 3, el artículo puede estar formado por dos piezas, presentando cada pieza una cara plana y una cara con relieve, y estando realizada cada pieza de acuerdo con cualquier de los procedimientos que se han descrito aquí. En este caso, las dos piezas del artículo se fijan adosadas entre sí. Debido a la variación de espesor del artículo completo, existirá una transmisión de luz similar a la de un único artículo que tenga una cara plana posterior. Sin embargo, es posible ver la imagen a través del artículo desde ambos lados, mientras que cuando una cara es plana, resulta difícil ver la imagen desde esta cara plana.
Tal como se muestra en la figura n° 3, sobre la cara plana de una parte del artículo se imprime una capa de color. En el artículo completo, esta capa queda interpuesta entre las dos partes del artículo y, de este modo, no es susceptible de dañarse, por ejemplo por deterioro o arañazos. La capa de color puede ser, alternativamente o adicionalmente, una capa luminosa, en cuyo caso puede no ser necesario disponer el artículo en una fuente de luz cuando se ve la imagen. Las dos partes del artículo se unen entonces mediante un adhesivo apropiado.
Los artículos moldeados por inyección de acuerdo con la presente invención que, gracias al procedimiento de fabricación pueden producirse de una manera económica y en grandes cantidades, puede utilizarse en muchas aplicaciones diferentes, pero no limitadas a éstas, por ejemplo, promociones de personajes, llaveros, insertos que se disponen en los paquetes de cereales, pantallas de luz, platos, tazas, e ilustraciones.
Descrito suficientemente en qué consiste el procedimiento y el artículo de la presente invención en correspondencia con los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en el mismo cualquier modificación de detalle que se estime conveniente, siempre y cuando las características esenciales de la invención resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean alteradas.

Claims (15)

1. Procedimiento para la formación de un artículo de plástico mediante el cual puede observarse una imagen cuando el artículo se ilumina con luz desde atrás debido a las variaciones de grosor del material del artículo correspondientes a las variaciones de la intensidad de la imagen que se va a observar, comprendiendo el procedimiento las etapas de:
determinar la intensidad relativa en diferentes puntos de una imagen deseada;
convertir la intensidad relativa determinada en datos para controlar una máquina de formación de moldes;
utilizar los datos para formar de manera automática un molde en el que el relieve sobre la superficie del molde corresponde a la intensidad relativa determinada; y
moldear por inyección el artículo en el molde, siendo moldeado el artículo a partir de un material plástico translúcido que incluye una pigmentación.
2. Procedimiento según la 1ª reivindicación, caracterizado en que el artículo presenta zonas de mayor grosor correspondientes a las zonas más oscuras de la imagen original, y zonas de menor grosor correspondientes a las zonas más claras de la imagen original.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado en que las intensidades relativas de distintos puntos de la imagen original se determina por exploración de la imagen en un ordenador.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la imagen se analiza dividiéndola en elementos de imagen independientes, y determinando la intensidad de cada elemento de imagen.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que un valor correspondiente a la intensidad de cada elemento de imagen se almacena en memoria.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el molde está fabricado en metal.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado en que la etapa de formar el molde es una etapa de grabado.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado en que la etapa de grabado se consigue utilizando una máquina de grabado por control numérico.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado en que la etapa de grabado se consigue utilizando grabado por láser.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el material incluye partículas luminiscentes.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que incluye la etapa adicional de disponer una capa luminiscente sobre el artículo, o disponer partículas luminiscentes.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que incluye la etapa adicional de disponer una capa de color sobre o en el artículo.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el artículo está fabricado a partir de un material termosensible cuyas propiedades de transmisión de la luz varían en función de la temperatura del material.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el artículo es un artículo no plano o tridimensional.
15. Artículo formado de un material plástico de acuerdo con el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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