在玻璃和玻璃製品表面形成精細圖案的方法
2023-05-15 00:34:21 2
專利名稱：在玻璃和玻璃製品表面形成精細圖案的方法
技術領域：
一種在玻璃和玻璃製品表面形成具有照片效果的精細圖案的方法。本發明涉及一種用感光性保護膜在玻璃和玻璃製品(以下簡稱玻璃)表面形成感光圖案，然後進行化學或物理的表面處理，使玻璃表面產生具有照片效果的精細圖案的方法。
二、技術背景在玻璃表面形成各種圖案的所謂藝術玻璃，近年來在建築、裝飾、家具、日用品、藝術品等領域中正在得到越來越多的應用。藝術玻璃的製造方法目前主要有彩色印刷法、蝕刻印刷法、噴砂法、磨砂法、磨刻法、立線彩晶法等。在這些方法中，由於加工工藝的限制，加工的圖案，大多為粗曠的條塊狀結構，要使圖案顯現出如照片那樣的明暗層次和色調變化幾乎是不可能的，因而使藝術玻璃的藝術表現力和感染力受到很大影響。
如所周知，一般印刷在紙上的圖案是可以良好再現原稿的照片效果的，有的甚至非常逼真。這其中的關鍵是紙上印刷品在印刷製版時對原稿進行了加網的圖像處理。所謂加網是把圖像的明暗色調分解成無數的網點，每一個網點成為圖像的基本印刷單元。網點多，空白少，圖像的就深；網點少，空白多，圖像的色調就淺。這樣通過網點在圖像上復蓋率的變化，一次印刷就可以同時顯現圖像的明暗和色調變化。加網的線數越高，顯示圖像的基本單元越小，圖像的細微層次表達得越精細。
在玻璃彩色印刷或蝕刻印刷中，由於所用玻璃色釉或玻璃蒙砂膏是有一定顆粒度或粘調度的介質，同時受到印後需要加熱燒結或印刷絲網目數的限制，採用加網版印刷在實際生產中很難實現。其它的如噴砂法、磨刻法、立線彩晶法等就更無法使用了。
感光蝕刻工藝是金屬微加工領域中的一項精密加工技術。把感光材料塗復或粘貼在金屬表面，把帶有圖案的底片蓋在感光材料上用紫外線曝光，顯影后就在金屬表面形成與底片圖案相應的由感光材料構成的圖案。通過化學蝕刻，有感光材料保護的金屬被保留，無感光材料保護的金屬被蝕刻，最後得到與底片一致的精密金屬蝕刻件。
如果利用金屬感光蝕刻工藝的原理，把感光材料塗復在玻璃表面，然後利用加網印刷工藝的原理，把加網底片蓋在感光層上進行曝光，那麼在玻璃表面形成具有照片效果的精細圖案是完全可能的。
本發明就是根據上述設想而完成的一種採用加網圖像底版進行感光和表面處理的在玻璃表面形成具有照片效果的精細圖案的方法。
發明內容
本發明所提供的在玻璃表面形成精細圖案的方法，包括下列幾個步驟(1)在玻璃表面形成感光層。(2)對圖像進行加網處理製成底版。(3)用加網底版在紫外光下對玻璃表面的感光層進行曝光。(4)曝光後的玻璃進行顯影、乾燥、堅膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃用化學或物理的方法進行表面處理。(6)去除玻璃表面殘留的感光層、清洗、乾燥。
本發明所提供的在玻璃表面形成精細圖案的方法的優點是(1)可以在玻璃表面良好再現原稿圖像的明暗層次，忠實地複製原稿。(2)無手工加工環節，適合機械化，批量化生產。(3)加工成本低廉。
下面，根據上述加工步驟，對本發明內容作詳細說明。
(1)在玻璃表面形成感光層。
具有紫外線，近紫外線感光特性的所有感光材料，如在蛋白質、蟲膠、聚乙烯醇等的水溶液中加入重鉻酸鹽感光劑的水溶性感光膠、在感光性樹脂中加入增感劑等的溶劑性感光膠，感光幹膜等都可以用來在玻璃表面形成感光層。從生產性和經濟性考慮，水溶性感光膠比溶劑性感光膠適宜，液態塗復的感光膠比熱壓貼膜的感光幹膜適宜。
感光材料的分辯率、抗蝕性，在玻璃表面的附著力等是選擇感光材料的重要指標。通常適合於金屬感光蝕刻工藝的感光材料在這些性能方面都可以符合本發明對玻璃表面感光層的要求。但是，欲加工的圖案越精細，所用感光材料的以上諸特性應該越高。
把感光材料塗復在玻璃表面的工藝，按各感光材料的使用說明進行。
(2)製作加網底版加網底版是在圖像上疊加網線製成的。加網可在照相機上利用網屏，或在電腦雷射製版機上通過網點發生器進行。
常用的加網線數(線/時)有60、80、100、120、133、150、175和200等八種。網點線數越高，圖像細微層次的表達越精細。通常120線以上的加網底版已經可以充分顯現圖像的照片效果。本發明方法可以適用全部八種加網線數，也可以適用更高的線數。
(3)曝光把底版正面(藥膜面)蓋在感光層表面，用適當的方式(例如抽真空)壓緊。在波長為320～480nm的紫外光和近紫外光下曝光。不同的感光材料具有的敏感感光波長區不同。不同的紫外光光源(如高壓汞燈，碘鎵燈等)發生的紫外光峰值波長也不同。使所用的感光材料與光源在紫外光波長上相匹配可以得到最佳曝光效果。曝光時間與感光材料、光源強度、曝光距離、感光層厚度以及底版線數等諸多因素有關。通常合適的曝光時間需要通過預備性實驗確定。
(4)顯影、堅膜水溶性紫外光感光材料通常用稀的弱礆性水溶液，例如5％碳酸氫鈉水溶液顯影。溶劑性感光材料通常用感光材料特定的溶劑顯影。把曝光後的玻璃浸在(或用噴淋)顯影液中，經過一段時間，感光層就顯現出與底版黑白相反的圖案。顯影時間合適，圖案空白處應無感光層殘留。清洗後、烘乾。為提高圖案耐表面處理的性能，本發明對顯影后的玻璃進行堅膜處理。即在烘箱中把玻璃烘一定時間。堅膜的具體溫度和時間是按照感光材料推薦的工藝執行的。
(5)化學或物理的表面處理1、化學表面處理例如把堅膜後的玻璃浸入玻璃蒙砂液中進行蒙砂處理。在蒙砂液中氟離子的作用下，玻璃表面無感光層保護的部分，逐漸變成半透光的乳白色蒙砂狀態，而有感光層保護的部分保持玻璃原樣不變。結果在玻璃表面形成了由不同復蓋率的乳白色蒙砂點構成的與底版圖像明暗、層次完全相同的圖案。
本發明所用化學處理液一玻璃蒙砂液，玻璃蒙砂膏和可以形成深度蝕刻的凹刻液等都是市售產品。處理工藝按產品規定執行。
把堅膜後的玻璃浸在(或採用噴射)化學鍍金屬溶液中進行金屬的化學鍍反應，使玻璃表面形成不同復蓋率的金屬小點，也可以進行本發明的化學表面處理。
2、物理表面處理例如把堅膜後的玻璃放入離子蒸鍍設備中進行離子蒸鍍氮化鈦。在反應氣氛下，玻璃表面無感光層保護的部分沉積上一層金黃色的氮化鈦層，而有感光層保護的部分氮化鈦沉積在感光層表面，感光層下面的玻璃保持原樣不變。清洗後在玻璃表面形成了由不同復蓋率的金黃色氮化鈦點構成的與底版圖像明暗，層次完全相同的圖案。
用真空蒸鍍或磁控濺射鍍工藝也可進行本發明的物理表面處理。
物理表面處理的工藝，根據不同處理設備和鍍層的具體要求進行。
所有耐礆性的，具有悅目色彩的金屬、合金、或化合物鍍層都可用於在堅膜玻璃表面形成圖案。
(6)去膜表面處理後，玻璃表面的感光層已失去作用，應予以去除以露出下面玻璃的原表面。去膜可以用溼法或幹法工藝進行。從生產性和經濟性考慮，溼法工藝比幹法工藝適宜。例如水溶性紫外光感光材料通常可以在50℃以上的5％氫氧化鈉水溶液中進行去膜。提高去膜液溫度比提高去膜液濃度通常能更有效地提高去膜效率。
去膜後，清洗、烘乾，就得到了表面具有照片效果的精細圖案的藝術玻璃。
在上述加工步驟中，改換或變通工藝而得到派生產品的製造方法，也屬於本發明的內容(1)在蒙砂(或凹刻)處理後形成的凹點中填入適當塗料(例如凹印油黑)形成帶有色彩的精細圖案的方法。
(2)在表面帶有透明導電膜(例如ITO膜)的玻璃上，應用上述工序，但顯影、堅膜後進行電化學處理-電鍍而形成由電鍍層金屬點構成精細圖案的方法。
(3)在表面蒙砂處理的玻璃上，應用上述工序，然後進行凹刻處理而形成以蒙砂面為背景的由凹刻點構成精細圖案的方法。
具體實施例方式
實例一在經過清洗的浮法玻璃表面，用250目絲網滿版塗復感光抗蝕油墨作為感光層，在80℃的無塵烘箱中乾燥15分鐘。用120線/時的加網底版正片復蓋在油墨層表面，抽真空壓緊，在5000W碘鎵燈下曝光0.5分鐘，用28℃的5％碳酸氫鈉水溶液噴淋顯影2分鐘，洗淨乾燥，這時在玻璃表面形成了由油墨層構成的底版負像。帶有負像油墨層的玻璃在140℃的烘箱中堅膜15分鐘中，冷卻後，浸入室溫的市售玻璃蒙砂液中蝕刻1分鐘後洗淨，用70℃的5％氫氧化鈉水溶液噴淋去膜5分鐘，待玻璃表面所有感光油墨層完全去除後，洗淨、乾燥。最後得到了表面具有由乳白色蒙砂點構成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術玻璃產品。
實例二在上述實例一所得到的產品表面，用300目絲網把黑色慢乾性凹印油墨滿版塗復在圖案區，然後用金屬刮刀貼著圖案區玻璃表面刮去粘附在表面的油墨。乾燥後，得到了在蒙砂凹點中填有黑色油墨的具有黑白照片效果的藝術玻璃產品。
實例三在表面濺射有氧化銦—錫(ITO)透明導電膜的玻璃表面，用與實例一相同的工藝，形成由感光油墨構成的負像圖案。堅膜後，把玻璃浸入電鍍鎳槽，在50℃，2.5A/dm2電流密度下電鍍3分鐘，洗淨。去膜後得到表面具有由金屬鎳鍍層點構成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術玻璃產品。
實例四在表面濺射有氧化銦—錫(ITO)透明導電膜的玻璃表面，用與實例一相同的工藝，形成由感光油墨構成的負像圖案。堅膜後，把玻璃放在低溫鍍氮化鈦設備中，抽真空後通電通氮，經過二時後取出。去膜後得到表面由金黃色氮化鈦鍍層點構成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術玻璃產品。
權利要求
1.一種在玻璃和玻璃製品(以下簡稱玻璃)表面形成精細圖案的方法。其特徵是包括下列步驟(1)在玻璃表面形成感光層。(2)對原稿圖像進行加網處理製成底版。(3)用加網底版在紫外光下對玻璃表面的感光層進行曝光。(4)曝光後的玻璃進行顯影、乾燥、堅膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃用化學或物理的方法進行表面處理。(6)去除玻璃表面殘留的感光層，清洗、乾燥。其結果是在玻璃表面形成與底版圖像明暗，層次完全相同的具有照片效果的精細圖案。
2.如權利要求1所述的方法，其中感光層採用具有紫外光感光特性的水溶性感光膠，溶劑性感光膠或感光幹膜形成。
3.如權利要求1所述的方法，其中加網底版的製作採用在照相機中使用網屏或在電腦-雷射製版機中使用網點發生器進行。
4.如權利要求1所述的方法，其中用於曝光的是波長為320～480nm的紫外光和近紫外光。
5.如權利要求1所述的方法，其中顯影步驟對水溶性感光膠，水溶性感光幹膜是採用稀的弱礆性水溶液；對溶劑性感光膠，溶劑性感光幹膜是採用感光膠指定的專用溶劑進行。
6.如權利要求1所述的方法，其中化學的表面處理是採用玻璃蒙砂液、玻璃蒙砂膏，玻璃凹刻液或化學鍍金屬液進行的。物理的表面處理是採用磁控濺射鍍，真空蒸發鍍或離子鍍進行的。
7.如權利要求1所述的方法，其中去除玻璃表面殘留感光層是採用溼法工藝或幹法工藝進行的。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵是在進行化學表面處理-蒙砂或凹刻並去除殘留感光層的玻璃表面，用適當的塗料填入凹點並刮平而形成帶有色彩的精細圖案。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵是採用表面鍍有透明導電膜的玻璃，在完成(1)～(4)的步驟後，把玻璃置入金屬電鍍槽或採用局部鍍工藝進行電鍍，從面在玻璃表面形成由電鍍金屬點構成的精細圖案。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵是採用表面已經過蒙砂處理的玻璃，在完成(1)～(4)的步驟後，用玻璃凹刻液進行凹刻，從面在玻璃表面形成以蒙砂面為背景，由凹刻點構成的精細圖案。
全文摘要
一種在玻璃和玻璃製品表面形成精細圖案的方法，適用於藝術玻璃和玻璃製品的製造。其方法為(1)在玻璃或玻璃製品表面形成感光層。(2)對原稿圖像進行加網處理製成底版。(3)用加網底版對感光層進行曝光。(4)曝光後的玻璃或玻璃製品進行顯影，乾燥，堅膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃或玻璃製品用化學或物理的方法進行表面處理。(6)去除表面殘留的感光層、清洗、乾燥。本發明的優點是(1)可以在玻璃和玻璃製品表面良好再現原稿圖像的明暗層次，忠實地複製原稿。(2)無手工加工環節，適合機械化批量化生產。(3)加工成本低廉。
文檔編號G03F7/00GK1446703SQ0311545
公開日2003年10月8日 申請日期2003年2月19日 優先權日2003年2月19日
發明者高國梁, 黃俊卿 申請人:高國梁