PL180287B1

PL180287B1 - Sposób zamykania porów na wybranych obszarach powierzchni porowatychtworzyw termoplastycznych PL PL PL

Info

Publication number: PL180287B1
Application number: PL96321684A
Authority: PL
Inventors: Leohenn Humal
Original assignee: Humal Leo Henn
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 2001-01-31
Also published as: PL321684A1; US5858298A; EP0805745B1; WO1996022874A1; AU4534996A; EP0805745A1; DE69600569T2; EE03228B1; DE69600569D1

Abstract

1 . Sposób zamykania porów na wybranych obszarach powierzchni porowatych tworzyw termo- plastycznych, obejmujacy nagrzewanie wybranych obszarów tej powierzchni promieniowaniem swietl- nym, znamienny tym, ze równoczesnie z nagrze- waniem promieniowaniem swietlnym (L), do powierzchni porowatego tworzywa (6) dociska sie gladkie przezroczyste cialo (11). Fig. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zamykania porów na wybranych obszarach powierzchni porowatych tworzyw termoplastycznych. Wynalazek dotyczy technologii tworzyw sztucz180 287 nych stosowanej do m.in. wykonywania stempli wstępnie napełnionych tuszem oraz płyt drukarskich z tworzyw sztucznych.

Znany jest sposób zamykania porów w wybranych obszarach porowatego tworzywa termoplastycznego przez przesuwanie go po nagrzanych wałkach z wyrytym wzorcem (EA-A-0 553 808, B29C 59/04, UNICHARM corp., 1993) lub dociskanie go do nagrzanego czoła matrycy (patent GB nr 1112776, B 44 C 1/24, Bankers and Merchants, Inc., 1968; patent JP nr 6024114, B 41 K 1/50, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., 1994) posiadającej wgłębienia chroniące tworzywo przed nagrzewaniem i zaprasowaniem fragmentów powierzchni, w którym pory mają pozostać otwarte. Sposób ten jest stosowany między innymi przy produkcji stempli wstępnie napełnianych tuszem do selektywnego wytwarzania na powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego trwałej warstwy nieprzepuszczalnej dla tuszu. Jest to sposób pracochłonny, ponieważ wykonanie stempla z nowym tekstem lub rysunkiem wymaga każdorazowo przygotowania nowej matrycy.

Znane jest również i szeroko stosowane kształtowanie nie tylko powierzchni drukarskich lecz również przedmiotów o złożonych trójwymiarowych kształtach, następujące w wyniku krzepnięcia sieciowania cząsteczek materiałów polimerowych, następującego pod wpływem promieniowania świetlnego. Jednakże sposób ten stosuje się tylko do tworzyw litych (nieporowatych) (KONSTRUKTION, tom 38, nr 9, wrzesień 1986, BERLIN, strony 347-348, E.V. FUDIUM: „Części rzeźbione światłem”).

Znany jest sposób wykonywania powierzchni drukarskich z tworzywa porowatego przy pomocy promieniowania laserowego, w którym fragmenty porowatego tworzywa mające stanowić tło są wypalane i odparowywane, dzięki czemu powstaje wymagana rzeźba powierzchni (patent JPnr6191002,B41 C 1/50 Mitsubishi Pencil Co. Ltd., TsukasaFeltShojiKK.·, 1994). Wadą tego sposobu jest konieczność stosowania skomplikowanych laserów wysokiej mocy. Dodatkowym problemem jest to, że przy zwykle stosowanych szybkościach skanowania, zakładając nawet dostateczną moc promieniowania, uzyskuje się usunięcie pewnej warstwy tworzywa, jednakże powierzchnia pod usuniętąwarstwąniejest obrobiona na głębokość niezbędną do zamknięcia porów-..

Jeszcze innym znanym sposobem tworzenia powierzchni drukarskich przy użyciu promieniowania świetlnegojest wytwarzanie na powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego wzorca nie drukowanych elementów, który pochłania światło, a następnie nagrzewanie powierzchni promieniowaniem podczerwonym (US-A-4 064-205, B29C 17/00, LogElectronics, Inc., 1977). Utworzenie wspomnianego wzorca pochłaniającego światło uzyskuje się poprzez zastosowanie tymczasowego arkusza osłonowego z pokryciem pochłaniającym światło i przenoszenie tego pokrycia na wybrane obszary powierzchni drukarskiej za pomocą skanowania laserowego. Sposób ten stosuje się do tworzenia wzorów na kliszach do druku wypukłego ale jest on zbyt skomplikowany do produkcji stempli wstępnie napełnianych tuszem, gdyż wymaga użycia skanerów laserowych dużej mocy.

Najbliższym niniejszego wynalazku znanym rozwiązaniem jest sposób wytwarzania klisz drukarskich przez nagrzewanie porowatego tworzywa termoplastycznego promieniowaniem świetlnym (patent US nr 3742853, B 41 D 7/00, Perkin-Elmer Corporation, 1973). Powierzchnia porowatego tworzywa termoplastyczego jest pokryta metalową warstwą odblaskową. Warstwa ta jest usuwana promieniowaniem laserowym w obszarach mających stanowić tło. Po przygotowaniu w taki sposób powierzchni, jest ona nagrzewana silnym promieniowaniem podczerwonym, które powoduje, że obszary nie osłonięte foliąodblaskową topią się i zapadają. Do realizacji tego sposobu potrzebny jest zarówno laser, dostatecznie silny aby odparować powłokę metalu na powierzchni w czasie jej skanowania, jak również źródło promieniowania podczerwonego. Ponieważ opisany sposób stosuje się do wytwarzania klisz do druku wypukłego, równocześnie z podgrzewaniem stosuje się środek mechaniczny w postaci zróżnicowania nacisku na górną i dolną powierzchnię porowatego tworzywa, wykorzystując do tego przykładowo podłączoną do układu próżniowego perforowaną płytę znajdującą się pod dolną powierzchnią tego tworzywa. Sposób ten nie zawiera żadnych dodatkowych środków, które stosowane równocześnie z podgrzewaniem promieniowaniem świetlnym mogłyby przyczyniać się do zamknięcia porów.

180 287

Istotą wynalazku jest sposób zamykania porów na wybranych obszarach powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego, obejmujący nagrzewanie wybranych obszarów tej powierzchni promieniowaniem świetlnym, w którym równocześnie z nagrzewaniem promieniowaniem świetlnym do powierzchni porowatego tworzywa dociska się gładkie przezroczyste ciało.

W jednym z wariantów sposobu zamykania porów w wybranych obszarach powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że powierzchnię porowatego tworzywa skanuje się jedną lub kilkoma wiązkami światła, włączając światło na obszarach powierzchni zawierających pory przeznaczone do zamknięcia a wyłączając je na pozostałych obszarach. Moc wiązek światła, prędkość skanowania oraz liczbę powtórzeń skanowania dobiera się tak, aby ciepło wytwarzające się na powierzchni porowatego tworzywa w wyniku pochłaniania promieniowania świetlnego stapiało powierzchnię tworzywa, a docisk gładkiego przezroczystego ciała zamykał pory na powierzchni tego tworzywa.

Kolejny wariant sposobu zamykania porów w wybranych obszarach powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pomiędzy porowatym tworzywem i dociskanym do niego przezroczystym ciałem umieszcza się przezroczysty środek zawierający pochłaniający światło wzorzec obszarów powierzchni z porami mającymi pozostać otwarte. Pochłaniająca światło powierzchnia wzorca znajduje się w odległości co najmniej 0,02 mm od powierzchni porowatego tworzywa. Następnie światło o wysokim natężeniu przepuszcza się przez przezroczyste ciało. Gęstość mocy na powierzchni porowatego tworzywa i czas naświetlenia dobiera się tak, że promieniowanie świetlne podające na powierzchnię porowatego tworzywa przez obszary przezroczystego środka nie zawierające pochłaniających światło elementów wzorca stapia powierzchnię tworzywa, a docisk gładkiego przezroczystego ciała zamyka pory, ale jednocześnie ilość ciepła docierająca do powierzchni tworzywa z pochłaniającej światło powierzchni wzorca jest niewystarczająca do stopienia tworzywa i zamknięcia jego porów.

Jeszcze inny wariant sposobu zamykania porów w wybranych obszarach powierzchni porowatego tworzywa termoplastycznego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pomiędzy porowatym tworzywem i dociskanym do niego gładkim przezroczystym ciałem umieszcza się środek słabo pochłaniający światło i zawierający pochłaniający światło wzorzec obszarów powierzchni z porami mającymi pozostać otwarte. Pomiędzy pochłaniającą światło powierzchnią wzorca i powierzchnią porowatego tworzywa występuje dobre przewodnictwo cieplne. Następnie światło o dużym natężeniu przepuszcza się przez gładkie przezroczyste ciało. Gęstość mocy na powierzchni porowatego tworzywa i czas naświetlania dobiera się tak, że promieniowanie świetlne pochłaniane przez pochłaniające światło elementy wzorca powoduje stopienie powierzchni porowatego tworzywa, a docisk wywierany przez gładkie przezroczyste ciało zamyka pory tej powierzchni. Jednocześnie ilość ciepła wytworzonego przez światło padające na obszary powierzchni porowatego tworzywa przez obszary środka słabo pochłaniającego światło nie zawierające pochłaniających światło elementów wzorca jest niewystarczające do stopienia tworzywa i zamknięcia jego porów.

Przedmiot wynalazku w ujęciu schematycznym przedstawiony jest na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasadę obrabiania porowatego tworzywa sforrmułowaną w drugim zastrzeżeniu zależnym, zaś fig. 2 i fig. 3 przedstawiają zasadę poddawania obróbce tworzywa podczas realizacji wariantu sposobu sformułowanego w trzecim zastrzeżeniu zależnym. Fig. 4 i fig. 5 przedstawiają dwa schematyczne widoki urządzenia umożliwiającego realizację wariantu sposobu w pierwszym zastrzeżeniu zależnym. Fig. 6 i fig. 7 przedstawiają schematy dwóch urządzeń do realizacji wariantu sposobu określonego w drugim i trzecim zastrzeżeniu zależnym.

Jednoczesne selektywne ogrzewanie powierzchni 7 porowatego tworzywa 6 i wywieranie na tę powierzchnię nacisku gładkim przezroczystym ciałem 11 można realizować na wiele sposobów. Poniżej przedstawione są trzy przykłady realizacji wynalazku służące do wykonywania stempli ze spienionego polietylenu o porach o wielkości od 10 do 30 pm i odpowiadające wariantom określonym w zastrzeżeniach zależnych.

Realizując sposób według pierwszego zastrzeżenia zależnego, do powierzchni 7 porowatego tworzywa 6 dociska się gładką przezroczystą płytę 11. Poprzez płytę 11 powierzchnię 7 ska180 287 nuje się z rozdzielczością 120 linii/cm promieniem lasera mocy 3,5 mW. Ponieważ promień lasera padając na powierzchnię 7 tworzy na niej plamkę o wymiarach 50 na 50 pm, to również elementy podstawowe przyszłego obrazu majątakie właśnie wymiary. W trakcie skanowania w zależności od tego czy kolejny element obrazu będzie należeć do tła (tzn. mieć pory zamknięte) czy do rysunku przyszłego stempla (pory otwarte) światło lasera jest włączane lub wyłączane. Każdy element obrazu oświetla się przez 10 ms stosując gęstość mocy 14 mW/m². Uzyskuje się w wyniku takiego naświetlania gęstość energii 1,4 -10⁴ J/m2, powodującą stopienie się powierzchni 7 tworzywa 6 na głębokość około 0,04 mm, a następnie zamknięcie porów pod wpływem nacisku przezroczystej płyty 11. Przyjęta rozdzielczość i czas naświetlania elementu podstawowego dają możliwość zamknięcia porów jedynie w 360000 elementach powierzchni na godzinę. Aby zwiększyć wydajność, można używać kilku wiązek światła, które są włączane i wyłączane niezależnie i/lub stosować wielokrotne naświetlanie kilkoma krótszymi impulsami światła przy wielokrotnym skanowaniu. Podaną wyżej potrzebną gęstość energii (1,4 -10^ J/m2) na powierzchni 7 tworzywa 6 można również uzyskać wysyłając w czasie 20 ms sto impulsów świetlnych o długości 0,01 ms i o gęstości mocy 0,14 W/m2. Ponieważ sumaryczny czas rzeczywistej pracy lasera wynosi wtedy tylko 1/20 całego cyklu, w ciągu 20 ms można naświetlić niejeden, ale 20 elementów obrazu, co daje znakomity wzrost wydajności. Potrzebny jest do tego laser o dużej, ale możliwej do uzyskania, mocy aż 35 W.

Przykładowe urządzenie służące do realizacji opisanego wyżej pierwszego wariantu sposobu według wynalazku zawiera podstawę 18 z dołączonymi do niej elektromechanicznymi napędami 19, 20 i 21. Napęd 19 jest połączony z suwakiem 22, na którym umieszczone jest przeznaczone do obróbki porowate tworzywo 6 oraz gładka przezroczysta płyta 11. Suwak 22 wyposażony jest w ramę 23 dociskającą płytę 11 do powierzchni 7 tworzywa 6. Suwak 22 może być przemieszczany równolegle do osi wzdłużnej urządzenia za pomocą napędu 19.Napęd 20 jest połączony z odbłyskowym graniastosłupem 24 o osi prostopadłej do osi podłużnej urządzenia. Odbłyskowy graniastosłup 24 jest obracany wokół swej osi za pośrednictwem napędu 20. Napęd 21 jest połączony z osłoną laserów 25, która zawiera szereg laserów półprzewodnikowych 26, wyposażonych w cylindryczne soczewki 27 i 28. Osłona laserów 25 może być przemieszczana przy pomocy napędu 21 równolegle do swej osi wzdłużnej, która jest równoległa do osi graniastosłupa odbłyskowego 24. Wiązki laserowe B skierowane do jednej z powierzchni czołowych graniastosłupa 24 ogniskowane sąprzez cylindryczne soczewki 27 i 28 w taki sposób, że obrazy źródeł tworzą się w pewnej odległości od powierzchni graniastosłupa 24, na którą padaj ą. Pomiędzy graniastosłupem 24 a suwakiem 22 znajduje się szereg soczewek sferycznych 29 połączonych z obudowąlaserów 25 i ustawionych w taki sposób, że wiązki laserowe B odbijane przez graniastosłup 24 sąponownie ogniskowane na powierzchni 7 porowatego tworzywa 6. Napędy 19,20 i 21 oraz lasery 26 są połączone elektrycznie z elektronicznym sterownikiem, przy czym napędy są tak skonstruowane, że przekazują do sterownika informację o bieżącym położeniu poruszanych przez nie zespołów. Graniastosłup 24 obraca się z dużą prędkością i każda z jego powierzchni czołowych w sposób powtarzalny odchyla wiązki laserowe B o mały kąt, w wyniku czego zogniskowane na powierzchni 7 porowatego tworzywa 6 wiązki przesuwają się nieznacznie wzdłuż urządzenia.

W sterowniku zapisany jest elektronicznie tworzony obraz w postaci informacji o zamknięciu lub pozostawieniu otwartych porów dla każdego elementu podstawowego tworzące ten obraz. Na podstawie zapisanej informacji o obrazie i informacji o bieżącym położeniu napędu, sterownik włącza lub wyłącza lasery, wytwarzając na skanowanej powierzchni porowatego tworzywa pożądany rozkład temperatur w obrębie jednego zestawu elementów podstawowych. Następnie osłona laserów 25 zostaje przesunięta przez napęd 21 o jeden krok poprzecznie do osi urządzenia i następuje naświetlanie następnego zestawu elementów powierzchni. W ten sposób naświetlane są kolejne zestawy elementów powierzchni aż do utworzenia naświetlonego pasa na całej szerokości tworzywa. Wtedy napęd 19 przesuwa suwak 22 o szerokość tego pasa i następuje naświetlanie następnego pasa. Proces ten jest dotąd powtarzany aż zostanie naświetlona cała powierzchnia 7 porowatego tworzywa 6.

180 287

Aby uzyskać parametry naświetlania podane w przykładzie wykonania (to jest wielokrotne skanowanie 20 elementów impulsami o długości 0,01 ms w ciągu 20 ms), odbłyskowy graniastosłup 24 powinien mieć od 30 do 36 bocznych ścianek i wirować z prędkością około 10000 obr/min. Dobiegając moc promieniowania laserów trzeba pamiętać, że podobnie jak ma to miejsce w dalszych przykładach, energia cieplna jest podzielona między powierzchnię 7 porowatego tworzywa 6 i przezroczystą płytę 11, a zatem tylko około połowy całkowitej energii wysłanej przez lasery nagrzewa porowate tworzywo 6. Typowy laser półprzewodnikowy o mocy promieniowania do 0,5 W ma wymiary źródła 1na 100 pm oraz rozbieżność wiązki 40 na 10 stopni, tak więc nie trudno uzyskać przy pomocy odpowiedniego układu ogniskującego z cylindrycznymi soczewkami moc promieniowania 100 mW na obszarze 50 na 50 pm. Ponieważ zgodnie z powyższym przykładem, każdy taki laser może przetwarzać 250 cm² powierzchni na godzinę, w przypadku zastosowania w urządzeniu na przykład 8 laserów, całkowita wydajność urządzenia wyniesie 0,2 m2 na godzinę.

W kolejnym przykładzie realizacji wynalazku, ilustrującym drugie zastrzeżenie zależne, na powierzchni 7 porowatego tworzywa 6 termoplastycznego umieszcza się środek 8 z przezroczystego tworzywa. Środek 8 zawiera pochłaniający światło wzorzec 9 elementów powierzchni z porami mającymi pozostać otwarte. Pochłaniająca światło powierzchnia 10 wzorca 9 znajduje się w odległości co najmniej 0,02 mm od powierzchni 7. Przezroczysty środek 8 dociska się do powierzchni 7 gładkim przezroczystym ciałem 11. Jeżeli tworzywo 6 nie pochłania dostatecznie światła o użytej długości fali, powierzchnia 7 tworzywa 6 lub powierzchnia przezroczystego środka 8, stykająca się z powierzchnią 7 może być wykonana jako pochłaniająca światło. W kolejnym etapie procesu przez 10 ms przepuszcza się przez przezroczyste ciało 11 silne światło L (o gęstości mocy 14 mW/m2), w taki sposób, że pada ono na powierzchnię 7 porowatego tworzywa 6, przechodząc przez przezroczysty środek 8. Pochłaniane światło L zamienia się na ciepło. Ciepło to powstaje na pochłaniającej światło powierzchni 10 wzorca 9, na obszarach gdzie on się znajduje albo na powierzchni porowatego tworzywa 7 (bezpośrednio lub na powierzchni przezroczystego ciała 8 stykającego się z nim) na obszarach gdzie brak jest pochłaniającego światło wzorca 9. Powstałe ciepło przenika do obu stykających się obiektów. Na powierzchni styku temperatury obu tych obiektów są równe, a ilość pochłoniętego ciepła zależy od przewodności cieplnej, ciepła właściwego i gęstości stykających się materiałów Rozkład wzrostu temperatury ( T) w obszarach zawierających pochłaniający światło wzorzec 9 obrazuje krzywa 12, natomiast krzywa 13 przedstawia rozkład wzrostu temperatury w obszarach nie zawierających wzorca 9. Maksymalny wzrost tempratury dla obu wymienionych obszarów jest większy niż różnica pomiędzy temperaturą otoczenia T_a i temperaturą topnienia T_m, jednakże tylko w obszarach pozbawionych wzorca 9 występuj e taki wzrost temperatury, że tworzywo 6 topi się i powstaj ą stopione strefy M. Stan taki otrzymuje się oczywiście stosując krótkie naświetlanie silnym światłem, przy którym przenikanie ciepła w głąb pochłaniającej światło powierzchni jest na tyle ograniczone, że odległość 0,02 mm pomiędzy pochłaniającym światło wzorcem 9, a powierzchnią 7 porowatego tworzywa 6 jest wystarczająca aby zapobiec zamknięciu porów w miejscach gdzie powinny pozostać otwarte. Dwa urządzenia umożliwiające realizację powyższego przykładu przedstawione są w dalszej części opisu patentowego.

Ostatni przykład realizacji sposobu według wynalazku odpowiada ostatniemu zastrzeżeniu zależnemu. Na powierzchni 7 porowatego tworzywa 6 termoplastycznego umieszcza się środek 14 słabo pochłaniający światło i zawierający pochłaniający światło wzorzec 15 elementów powierzchni, na których pory mająbyć zamknięte. Środek 14 dociska się do tworzywa 6 gładkim przezroczystym ciałem 11. Środek o niskim pochłanianiu światła 14 może być środkiem przezroczystym lub odbijającym. Jeżeli środek 14 jest nieprzezroczysty to pochłaniający światło wzorzec 15 musi znajdować się po tej stronie środka 14, która sąsiaduje z przezroczystym ciałem 11 (rys. 5). Bez względu na to po której stronie środka 14 znajduje się wzorzec 15 pomiędzy tym wzorcem a powierzchnią 7 porowatego tworzywa 6 musi istnieć dobre przewodnictwo cieplne. Jeśli wzorzec 15 leży po stronie przezroczystego ciała 11 to dobre przewodnictwo cieplne uzyskuje się dzięki zastosowaniu środka 14 o małej grubości i/lub wysokiej przewodności cieplnej. W kolejnym etapie procesu przez przezroczyste ciało 11 przepuszcza się silne światło L, w taki

180 287 sposób, że pada ono na powierzchnię 7 porowatego tworzywa 6 pokrytego środkiem 14. Energia tego światła pochłaniana jest przez wzorzec 15 i zamienia się ciepło, które następnie nagrzewa powierzchnię 7 tworzywa 6 doprowadzając do jej stopienia, a następnie zamknięcia porów. W obszarach gdzie brak jest pochłaniającego światło wzorca 15, światło jest odbijane, wytwarzanie ciepła jest dużo mniejsze i pory pozostają otwarte. Rozkład wzrostu temperatury w obszarach z pochłaniającym światło wzorcem 15 obrazuje krzywa 16, natomiast rozkład wzrostu temperatury z obszarów bez tego wzorca przedstawia krzywa 17. Jedynie w obszarach zawierających wzorzec 15 następuje taki wzrost temperatury powierzchni 7, że powstają stopione strefy M. Wzrost temperatury powierzchni 7 w obszarach pozbawionych pochłaniającego światło wzorca 15 nie wystarcza do jej stopienia i pory tworzywa 6 pozostają w tych obszarach otwarte.

Drugi i trzeci przykład realizacji sposobu według wynalazku można przeprowadzić za pomocąurządzenia przedstawionego schematycznie na fig. 6. Urządzenie to zawiera szklany cylinder 30 (pełniący rolę przezroczystego ciała 11) oraz wałek dociskowy 31, każdy z własnym napędem, umieszczone we wspólnej obudowie w taki sposób, że ich osie obrotu sądo siebie równległe. Pomiędzy cylindrem 30 i wałkiem 31 umieszcza się arkusz porowatego tworzywa 6 termoplastycznego i środka 32, zawierającego pochłaniający światło wzorzec. Środek 32, który może być zarówno przezroczysty jaki i słabo pochłaniający światło odpowiada funkcjonalnie środkom 8 i 14 opisanym wcześniej w przykładach realizacji wynalazku. Mała odległość pomiędzy cylindrem 30 a wałkiem 31 powoduje dociśnięcie środka 32 do tworzywa 6. Wewnątrz szklanego cylindra 30 umieszczona jest rurowa gazowa lampa wyładowcza 33. Zarówno lampa 33 jak i napędy cylindra 30 oraz wałka 31 są sterowane elektrycznym urządzeniem sterującym.

Porowate tworzywo 6 termoplastyczne, pokryte od strony cylindra 30 środkiem 32, zawierającym pochłaniający światło wzorzec wsuwa się pomiędzy cylinder 30 i wałek 31, a następnie uruchamia się oba napędy. Cylinder 30 i wałek 31 zaczynają obracać się z małą prędkością przesuwając między sobąporowate tworzywo 6 ze środkiem 32. Równocześnie urządzenie sterujące uruchamia lampę 33, która emituje serię impulsów świetlnych o odpowiedniej mocy i czasie trwania. Energia impulsów świetlnych zamienia się w ciepło, które w wyżej opisany sposób nagrzewa, a następnie lokalnie stapia powierzchnię tworzywa 6, w wyniku czego następuje zamknięcie porów w wybranych obszarach. Podobnie jak poprzednio przykładowy czas naświetlania wynosi około 10 ms, a gęstość mocy na powierzchni tworzywa - około 14 mW/m². Przy założeniu, że prawie połowę mocy traci się przy przejściu światła przez środek 32 (z pochłaniającym światło wzorcem) dociśnięty do porowatego tworzywa 6, osiągana przez lampę 33 gęstość mocy musi wynosić około 30 mW/cm². Taką gęstość mocy można uzyskać stosując rurową lampę wyładowczą o mocy od 500 do 1000 W na centymetr długości lampy (to jest np. lampę długości 10 cm i mocy od 5 do 10 kW) oraz umieszczając tę lampę blisko naświetlanej powierzchni i stosując w miarę potrzeby odbłyśniki. Ponieważ sprawność lamp z wyładowaniem gazowym wynosi około 50%, dla lampy o długości 10 cm otrzymamy zapotrzebowania na moc elektrycznąod 10 do 20 kW. Przy impulsie trwającym 10 ms, całkowita energia impulsu wyniesie od 100 do 200 J, co jest wartością niezbyt dużą dla tego typu lamp. Jeśli takie impulsy powtarzają się na przykład dwa razy na minutę, moc średnia wynosi tylko od 3,5 do 7 W, a więc lampy nie wymagają specjalnego chłodzenia. Przyjmując, że każdy pojedynczy impuls naświetla pas porowatego tworzywa o szerokości 5 mm, wydajność aparatu wyniesie 0,06 m² na godzinę. W opisanym urządzeniu przez cylinder 31 łatwo jest przeprowadzać płyn chłodzący, pozwalający zwiększyć częstotliwość impulsów świetlnych. Umożliwia to dziesięcio- lub nawet dwudziestokrotne zwiększenie wydajności.

Drugi i trzeci przykład realizacji wynalazku umożliwia również urządzenie przedstawione schematycznie na fig. 7. Urządzenie to zawiera gładką przezroczystą płytę 11, płytę dociskową 34 z mechanizmem dociskowym, oraz źródło światła 35 z elektrycznym sterownikiem. Jako źródło światła 35 stosuje się jedną lub kilka lamp z wyładowaniem gazowym 33. Pomiędzy płytami 34 i 11 zaciska się arkusz sztucznego tworzywa 6 pokrytego środkiem 32 zawierającym pochłaniający światło wzorzec. Jednakowe natężenie światła na całej powierzchni 7 tworzywa sztucznego 6 uzyskuje się w wyniku odpowiedniego ustawienia odbłyśników 36.W wyniku oddziaływania sterownika źródło światła 35 emituje jeden lub kilka impulsów świetlnych, które w

180 287 opisany wyżej sposób nagrzewają wybrane obszary powierzchni 7 porowatego tworzywa 6, doprowadzając do stopienia tych obszarów, a następnie selektywnego zamknięcia porów. Opisana wyżej potrzebna gęstość mocy odniesiona do 0,01 m² naświetlanej powierzchni wymaga doprowadzenia w czasie 10 ms około 30 kW mocy świetlnej oraz zasilania elektrycznego o mocy około 120 kW. Mimo tak wysokiej mocy, potrzebna energia wynosi tylko 1200 J. Energię taką można wyzwolić zasilając lampy wyładowcze przy pomocy kondensatorów o dużej pojemności.

Zwierające pochłaniający światło wzorzec 15 przezroczysty środek 8 zastosowany w drugim przykładzie realizacji oraz środek o niskim pochłanianiu światła 14 z trzeciego przykładu jest łatwy do wykonania przy użyciujednej lub kilku błon i/lub papieru z wykonanym odpowiednim wzorcem na jednym z nich.

Podane powyżej parametry naświetlania są jedynie przykładowe. Dla tworzyw z jakich wykonuje się wstępnie napełniane tuszem stemple stosuje się naświetlanie w czasie od 0,5 ms do 2 s (w sposób ciągły lub w kilku krótkich impulsach), przy czym najlepsze efekty osiąga się dla przedziału od 10 do 100 ms. Wymagana gęstość energii wynosi od 5 • 10'⁵ J/m2 do 2 • 10'³ J/m2. Dla podanych parametrów uzyskuje się warstwę zamkniętych porów o grubości od 0,01 do 0,5 mm.

Aby otrzymać stempel wykorzystując sposób według wynalazku, na jednej z powierzchni płaskiego kawałka porowatego tworzywa zamyka się opisanym wyżej sposobem pory w miejscach, które nie zawierają napisu i/lub rysunku. Następnie wspomniany kawałek tworzywa wkłada się odwrotną stroną (tj. tą na której pory pozostały otwarte) do płaskiego naczynia z tuszem, w wyniku czego następuje prawie całkowite wypełnienie tuszem porów tworzywa. Wykonany w ten sposób element drukujący przykleja się do oprawki stempla, przy czym powierzchnię o zamkniętych selektywnie porach lokuje się na zewnątrz. W trakcie docisku stempla do papieru zawarty w porach tusz wyciskanyjest na papierjedynie w miejscach, w których pory zewnętrznej powierzchni tworzywa pozostały otwarte. W podobny sposób wykonać można większe płyty drukujące stosowane w mechanicznych urządzeniach drukarskich. Uzyskana takim sposobem płyta drukarska umożliwia wykonanie ponad 50 000 odbitek przyjednokrotnym nasączeniu tworzywa. Choć wynalazek znajduje zastosowanie przede wszystkim w produkcji stempli ręcznych, jednakże możliwe jest również wykorzystywanie go w drukarstwie. Oczywiście nie może on zastąpić klasycznego druku offsetowego, ale w określonych przypadkach daje wymierne korzyści wynikające z uproszczenia konstrukcji mechanizmu drukującego oraz łatwości przygotowywania płyt drukarskich. Eliminacja cyklicznego pokrywania płyty drukarskiej farbą umożliwia wykonywania nadruków równolegle z innymi operacjami technologicznymi. Powierzchnia porowatego tworzywa z porami zamkniętymi sposobem według wynalazku przestaje być płaska, gdyż porowate tworzywo podlega w wybranych miejscach konsolidacji dającej cienką warstwę nieprzepuszczalną. Jednakże właściwości drukarskie takiej płyty nie są skutkiem powstania na jej powierzchni reliefu, jak to ma miejsce w rozwiązaniu opisanym w amerykańskim opisie patentowym nr 3742853, ale wynikają z zamknięcia porów w wybranych obszarach powierzchni porowatego tworzywa.

180 287

Fig.2

180 287

Tm-Ta

z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	X	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z						z	z
z	z	z	/	X	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z
z	z	z	/	/	z	z	z	z	z
				fi
z	z	z	/	z	z	z	z	z	z
z	z	z	/	z	z	z	z	z	z
z	z	//	/	z	z	z	z	z	z
z	z	//	/	z	z	z	z	z	z

Fig· 3

180 287

Fig. 4

180 287

Fig. 5

Fig. 6

180 287

Fig. 7

180 287

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zamykania porów na wybranych obszarach powierzchni porowatych tworzyw termoplastycznych, obejmujący nagrzewanie wybranych obszarów tej powierzchni promieniowaniem świetlnym, znamienny tym, że równocześnie z nagrzewaniem promieniowaniem świetlnym (L), do powierzchni porowatego tworzywa (6) dociska się gładkie przezroczyste ciało (11).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię (7) porowatego tworzywa (6) skanuje się jednąlub kilkoma wiązkami światła, włączając światło na obszarach powierzchni (7) zawierających pory przeznaczone do zamknięcia, a wyłączając na pozostałych obszarach, przy czym moc wiązek światła, prędkość skanowania oraz liczbę powtórzeń skanowania dobiera się tak, że ciepło wytwarzające się na powierzchni (7) porowatego tworzywa (6) w wyniku pochłaniania promieniowania świetlnego stapia tę powierzchnię, a docisk gładkiego przezroczystego ciała (11) zamyka pory na powierzchni tego tworzywa (6).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy porowatym tworzywem (6) i dociskanym do niego przezroczystym ciałem (11) umieszcza się przezroczysty środek (8) zawierający pochłaniający światło wzorzec (9) obszarów powierzchni z porami mającymi pozostać otwarte, przy czym pochłaniająca światło powierzchnia (10) wzorca (9) znajduje się w odległości co najmniej 0,02 mm od powierzchni (7) porowatego tworzywa (6), a następnie promieniowanie świetlne (L) o wysokim natężeniu przepuszcza się przez przezroczyste ciało (11), przy czym gęstość mocy na powierzchni (7) porowatego tworzywa (6) i czas naświetlenia dobiera się tak, że promieniowanie świetlne podające na powierzchnię (7) porowatego tworzywa (6) przez obszary przezroczystego środka (8), nie zawierające pochłaniających światło elementów wzorca (9), stapia powierzchnię (7) tworzywa (6), a docisk gładkiego przezroczystego ciała (11) zamyka pory, ale jednocześnie ilość ciepła docierająca do powierzchni (7) tworzywa (6) z pochłaniającej światło powierzchni (10) wzorca (9) jest niewystarczająca do stopienia tworzywa (6) i zamknięcia jego porów.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy porowatym tworzywem (6) i dociskanym do niego gładkim przezroczystym ciałem (11) umieszcza się środek (14) słabo pochłaniający światło i zawierający pochłaniający światło wzorzec (15) obszarów powierzchni z porami mającymi pozostać otwarte, przy czym pomiędzy pochłaniającą światło powierzchnią wzorca (15) i powierzchnią(7) porowatego tworzywa (6) występuje dobre przewodnictwo cieplne, a następnie promieniowanie świetlne (L) o dużym natężeniu przepuszcza się przez gładkie przezroczyste ciało (11), przy czym gęstość mocy na powierzchni (7) porowatego tworzywa (6) i czas naświetlania dobiera się tak, że promieniowanie świetlne pochłaniane przez pochłaniające światło elementy wzorca (15) powoduje stopienie powierzchni (7) a docisk wywierany przez gładkie przezroczyste ciało (11) zamyka pory tej powierzchni (7), ale jednocześnie ilość ciepła wytworzonego przez promieniowanie świetlne (L) padające na powierzchnię (7) porowatego tworzywa (6) przez obszary środka (14) słabo pochłaniającego światło nie zawierające pochłaniających światło elementów wzorca (15) jest niewystarczające do stopienia tworzywa (6) i zamknięcia jego porów.