專利名稱：在玻璃和玻璃制品表面形成精細(xì)圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種在玻璃和玻璃制品表面形成具有照片效果的精細(xì)圖案的方法。本發(fā)明涉及一種用感光性保護(hù)膜在玻璃和玻璃制品(以下簡稱玻璃)表面形成感光圖案，然后進(jìn)行化學(xué)或物理的表面處理，使玻璃表面產(chǎn)生具有照片效果的精細(xì)圖案的方法。
二、技術(shù)背景在玻璃表面形成各種圖案的所謂藝術(shù)玻璃，近年來在建筑、裝飾、家具、日用品、藝術(shù)品等領(lǐng)域中正在得到越來越多的應(yīng)用。藝術(shù)玻璃的制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，由于加工工藝的限制，加工的圖案，大多為粗曠的條塊狀結(jié)構(gòu)，要使圖案顯現(xiàn)出如照片那樣的明暗層次和色調(diào)變化幾乎是不可能的，因而使藝術(shù)玻璃的藝術(shù)表現(xiàn)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(xiàn)原稿的照片效果的，有的甚至非常逼真。這其中的關(guān)鍵是紙上印刷品在印刷制版時(shí)對原稿進(jìn)行了加網(wǎng)的圖像處理。所謂加網(wǎng)是把圖像的明暗色調(diào)分解成無數(shù)的網(wǎng)點(diǎn)，每一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)成為圖像的基本印刷單元。網(wǎng)點(diǎn)多，空白少，圖像的就深；網(wǎng)點(diǎn)少，空白多，圖像的色調(diào)就淺。這樣通過網(wǎng)點(diǎn)在圖像上復(fù)蓋率的變化，一次印刷就可以同時(shí)顯現(xiàn)圖像的明暗和色調(diào)變化。加網(wǎng)的線數(shù)越高，顯示圖像的基本單元越小，圖像的細(xì)微層次表達(dá)得越精細(xì)。
在玻璃彩色印刷或蝕刻印刷中，由于所用玻璃色釉或玻璃蒙砂膏是有一定顆粒度或粘調(diào)度的介質(zhì)，同時(shí)受到印后需要加熱燒結(jié)或印刷絲網(wǎng)目數(shù)的限制，采用加網(wǎng)版印刷在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)。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(lǐng)域中的一項(xiàng)精密加工技術(shù)。把感光材料涂復(fù)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(yīng)的由感光材料構(gòu)成的圖案。通過化學(xué)蝕刻，有感光材料保護(hù)的金屬被保留，無感光材料保護(hù)的金屬被蝕刻，最后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，把感光材料涂復(fù)在玻璃表面，然后利用加網(wǎng)印刷工藝的原理，把加網(wǎng)底片蓋在感光層上進(jìn)行曝光，那么在玻璃表面形成具有照片效果的精細(xì)圖案是完全可能的。
本發(fā)明就是根據(jù)上述設(shè)想而完成的一種采用加網(wǎng)圖像底版進(jìn)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(xì)圖案的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的在玻璃表面形成精細(xì)圖案的方法，包括下列幾個(gè)步驟(1)在玻璃表面形成感光層。(2)對圖像進(jìn)行加網(wǎng)處理制成底版。(3)用加網(wǎng)底版在紫外光下對玻璃表面的感光層進(jìn)行曝光。(4)曝光后的玻璃進(jìn)行顯影、干燥、堅(jiān)膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃用化學(xué)或物理的方法進(jìn)行表面處理。(6)去除玻璃表面殘留的感光層、清洗、干燥。
本發(fā)明所提供的在玻璃表面形成精細(xì)圖案的方法的優(yōu)點(diǎn)是(1)可以在玻璃表面良好再現(xiàn)原稿圖像的明暗層次，忠實(shí)地復(fù)制原稿。(2)無手工加工環(huán)節(jié)，適合機(jī)械化，批量化生產(chǎn)。(3)加工成本低廉。
下面，根據(jù)上述加工步驟，對本發(fā)明內(nèi)容作詳細(xì)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(zhì)、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，感光干膜等都可以用來在玻璃表面形成感光層。從生產(chǎn)性和經(jīng)濟(jì)性考慮，水溶性感光膠比溶劑性感光膠適宜，液態(tài)涂復(fù)的感光膠比熱壓貼膜的感光干膜適宜。
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(biāo)。通常適合于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(fā)明對玻璃表面感光層的要求。但是，欲加工的圖案越精細(xì)，所用感光材料的以上諸特性應(yīng)該越高。
把感光材料涂復(fù)在玻璃表面的工藝，按各感光材料的使用說明進(jìn)行。
(2)制作加網(wǎng)底版加網(wǎng)底版是在圖像上疊加網(wǎng)線制成的。加網(wǎng)可在照相機(jī)上利用網(wǎng)屏，或在電腦激光制版機(jī)上通過網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生器進(jìn)行。
常用的加網(wǎng)線數(shù)(線/時(shí))有60、80、100、120、133、150、175和200等八種。網(wǎng)點(diǎn)線數(shù)越高，圖像細(xì)微層次的表達(dá)越精細(xì)。通常120線以上的加網(wǎng)底版已經(jīng)可以充分顯現(xiàn)圖像的照片效果。本發(fā)明方法可以適用全部八種加網(wǎng)線數(shù)，也可以適用更高的線數(shù)。
(3)曝光把底版正面(藥膜面)蓋在感光層表面，用適當(dāng)?shù)姆绞?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(qū)不同。不同的紫外光光源(如高壓汞燈，碘鎵燈等)發(fā)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(shí)間與感光材料、光源強(qiáng)度、曝光距離、感光層厚度以及底版線數(shù)等諸多因素有關(guān)。通常合適的曝光時(shí)間需要通過預(yù)備性實(shí)驗(yàn)確定。
(4)顯影、堅(jiān)膜水溶性紫外光感光材料通常用稀的弱鹼性水溶液，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。把曝光后的玻璃浸在(或用噴淋)顯影液中，經(jīng)過一段時(shí)間，感光層就顯現(xiàn)出與底版黑白相反的圖案。顯影時(shí)間合適，圖案空白處應(yīng)無感光層殘留。清洗后、烘干。為提高圖案耐表面處理的性能，本發(fā)明對顯影后的玻璃進(jìn)行堅(jiān)膜處理。即在烘箱中把玻璃烘一定時(shí)間。堅(jiān)膜的具體溫度和時(shí)間是按照感光材料推薦的工藝執(zhí)行的。
(5)化學(xué)或物理的表面處理1、化學(xué)表面處理例如把堅(jiān)膜后的玻璃浸入玻璃蒙砂液中進(jìn)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(hù)的部分，逐漸變成半透光的乳白色蒙砂狀態(tài)，而有感光層保護(hù)的部分保持玻璃原樣不變。結(jié)果在玻璃表面形成了由不同復(fù)蓋率的乳白色蒙砂點(diǎn)構(gòu)成的與底版圖像明暗、層次完全相同的圖案。
本發(fā)明所用化學(xué)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(chǎn)品。處理工藝按產(chǎn)品規(guī)定執(zhí)行。
把堅(jiān)膜后的玻璃浸在(或采用噴射)化學(xué)鍍金屬溶液中進(jìn)行金屬的化學(xué)鍍反應(yīng)，使玻璃表面形成不同復(fù)蓋率的金屬小點(diǎn)，也可以進(jìn)行本發(fā)明的化學(xué)表面處理。
2、物理表面處理例如把堅(jiān)膜后的玻璃放入離子蒸鍍設(shè)備中進(jìn)行離子蒸鍍氮化鈦。在反應(yīng)氣氛下，玻璃表面無感光層保護(hù)的部分沉積上一層金黃色的氮化鈦層，而有感光層保護(hù)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。清洗后在玻璃表面形成了由不同復(fù)蓋率的金黃色氮化鈦點(diǎn)構(gòu)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(jìn)行本發(fā)明的物理表面處理。
物理表面處理的工藝，根據(jù)不同處理設(shè)備和鍍層的具體要求進(jìn)行。
所有耐鹼性的，具有悅目色彩的金屬、合金、或化合物鍍層都可用于在堅(jiān)膜玻璃表面形成圖案。
(6)去膜表面處理后，玻璃表面的感光層已失去作用，應(yīng)予以去除以露出下面玻璃的原表面。去膜可以用濕法或干法工藝進(jìn)行。從生產(chǎn)性和經(jīng)濟(jì)性考慮，濕法工藝比干法工藝適宜。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(jìn)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。
去膜后，清洗、烘干，就得到了表面具有照片效果的精細(xì)圖案的藝術(shù)玻璃。
在上述加工步驟中，改換或變通工藝而得到派生產(chǎn)品的制造方法，也屬于本發(fā)明的內(nèi)容(1)在蒙砂(或凹刻)處理后形成的凹點(diǎn)中填入適當(dāng)涂料(例如凹印油黑)形成帶有色彩的精細(xì)圖案的方法。
(2)在表面帶有透明導(dǎo)電膜(例如ITO膜)的玻璃上，應(yīng)用上述工序，但顯影、堅(jiān)膜后進(jìn)行電化學(xué)處理-電鍍而形成由電鍍層金屬點(diǎn)構(gòu)成精細(xì)圖案的方法。
(3)在表面蒙砂處理的玻璃上，應(yīng)用上述工序，然后進(jìn)行凹刻處理而形成以蒙砂面為背景的由凹刻點(diǎn)構(gòu)成精細(xì)圖案的方法。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例一在經(jīng)過清洗的浮法玻璃表面，用250目絲網(wǎng)滿版涂復(fù)感光抗蝕油墨作為感光層，在80℃的無塵烘箱中干燥15分鐘。用120線/時(shí)的加網(wǎng)底版正片復(fù)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，洗凈干燥，這時(shí)在玻璃表面形成了由油墨層構(gòu)成的底版負(fù)像。帶有負(fù)像油墨層的玻璃在140℃的烘箱中堅(jiān)膜15分鐘中，冷卻后，浸入室溫的市售玻璃蒙砂液中蝕刻1分鐘后洗凈，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后，洗凈、干燥。最后得到了表面具有由乳白色蒙砂點(diǎn)構(gòu)成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術(shù)玻璃產(chǎn)品。
實(shí)例二在上述實(shí)例一所得到的產(chǎn)品表面，用300目絲網(wǎng)把黑色慢干性凹印油墨滿版涂復(fù)在圖案區(qū)，然后用金屬刮刀貼著圖案區(qū)玻璃表面刮去粘附在表面的油墨。干燥后，得到了在蒙砂凹點(diǎn)中填有黑色油墨的具有黑白照片效果的藝術(shù)玻璃產(chǎn)品。
實(shí)例三在表面濺射有氧化銦—錫(ITO)透明導(dǎo)電膜的玻璃表面，用與實(shí)例一相同的工藝，形成由感光油墨構(gòu)成的負(fù)像圖案。堅(jiān)膜后，把玻璃浸入電鍍鎳槽，在50℃，2.5A/dm2電流密度下電鍍3分鐘，洗凈。去膜后得到表面具有由金屬鎳鍍層點(diǎn)構(gòu)成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術(shù)玻璃產(chǎn)品。
實(shí)例四在表面濺射有氧化銦—錫(ITO)透明導(dǎo)電膜的玻璃表面，用與實(shí)例一相同的工藝，形成由感光油墨構(gòu)成的負(fù)像圖案。堅(jiān)膜后，把玻璃放在低溫鍍氮化鈦設(shè)備中，抽真空后通電通氮，經(jīng)過二時(shí)后取出。去膜后得到表面由金黃色氮化鈦鍍層點(diǎn)構(gòu)成的與底版圖像完全一致的圖案的藝術(shù)玻璃產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種在玻璃和玻璃制品(以下簡稱玻璃)表面形成精細(xì)圖案的方法。其特征是包括下列步驟(1)在玻璃表面形成感光層。(2)對原稿圖像進(jìn)行加網(wǎng)處理制成底版。(3)用加網(wǎng)底版在紫外光下對玻璃表面的感光層進(jìn)行曝光。(4)曝光后的玻璃進(jìn)行顯影、干燥、堅(jiān)膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃用化學(xué)或物理的方法進(jìn)行表面處理。(6)去除玻璃表面殘留的感光層，清洗、干燥。其結(jié)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(xì)圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中感光層采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干膜形成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中加網(wǎng)底版的制作采用在照相機(jī)中使用網(wǎng)屏或在電腦-激光制版機(jī)中使用網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生器進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于曝光的是波長為320～480nm的紫外光和近紫外光。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中顯影步驟對水溶性感光膠，水溶性感光干膜是采用稀的弱鹼性水溶液；對溶劑性感光膠，溶劑性感光干膜是采用感光膠指定的專用溶劑進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中化學(xué)的表面處理是采用玻璃蒙砂液、玻璃蒙砂膏，玻璃凹刻液或化學(xué)鍍金屬液進(jìn)行的。物理的表面處理是采用磁控濺射鍍，真空蒸發(fā)鍍或離子鍍進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中去除玻璃表面殘留感光層是采用濕法工藝或干法工藝進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在進(jìn)行化學(xué)表面處理-蒙砂或凹刻并去除殘留感光層的玻璃表面，用適當(dāng)?shù)耐苛咸钊氚键c(diǎn)并刮平而形成帶有色彩的精細(xì)圖案。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用表面鍍有透明導(dǎo)電膜的玻璃，在完成(1)～(4)的步驟后，把玻璃置入金屬電鍍槽或采用局部鍍工藝進(jìn)行電鍍，從面在玻璃表面形成由電鍍金屬點(diǎn)構(gòu)成的精細(xì)圖案。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用表面已經(jīng)過蒙砂處理的玻璃，在完成(1)～(4)的步驟后，用玻璃凹刻液進(jìn)行凹刻，從面在玻璃表面形成以蒙砂面為背景，由凹刻點(diǎn)構(gòu)成的精細(xì)圖案。
全文摘要
一種在玻璃和玻璃制品表面形成精細(xì)圖案的方法，適用于藝術(shù)玻璃和玻璃制品的制造。其方法為(1)在玻璃或玻璃制品表面形成感光層。(2)對原稿圖像進(jìn)行加網(wǎng)處理制成底版。(3)用加網(wǎng)底版對感光層進(jìn)行曝光。(4)曝光后的玻璃或玻璃制品進(jìn)行顯影，干燥，堅(jiān)膜處理。(5)把表面帶有感光圖案的玻璃或玻璃制品用化學(xué)或物理的方法進(jìn)行表面處理。(6)去除表面殘留的感光層、清洗、干燥。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)可以在玻璃和玻璃制品表面良好再現(xiàn)原稿圖像的明暗層次，忠實(shí)地復(fù)制原稿。(2)無手工加工環(huán)節(jié)，適合機(jī)械化批量化生產(chǎn)。(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(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者高國梁, 黃俊卿 申請人:高國梁