CN108674082A - 一种金属彩绘板制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属彩绘板，包含一金属工件以及多个膜孔，多个膜孔包含由高峰层、中峰层、低峰层或其组合所构成的立体彩绘图案。一种金属彩绘板的制作方法，能在金属工件表面产生一平面彩绘图案或一立体彩绘图案，其制作平面彩绘图案包含下列步骤:步骤A，表面处理；步骤B，化成处理；步骤C，色彩调整处理；步骤D，喷墨彩绘处理；步骤E，封孔处理；以及步骤F，清洗处理。其制作立体彩绘图案包含下列步骤：步骤A，表面处理；步骤B1，第一次化成处理；步骤C，色彩调整处理；步骤D1，第一次喷墨彩绘处理；步骤G，咬蚀处理；步骤B2，第二次化成处理；步骤D2，第二次喷墨彩绘处理、步骤E，封孔处理；以及步骤F，清洗处理。
Description
本案是一种金属彩绘板及其制作方法(申请号：2014102064900)的分案申请。
技术领域
本发明关于一种金属彩绘板及其制作方法，尤指涉及一种在金属表面皮膜层形成彩绘图案的方法。
背景技术
一般用于包装或保护物品的金属工件，具有质轻、耐磨且防锈蚀等特性，因此常应用在手机外壳或笔记本电脑外壳等，而金属工件表面多为单调的金属原色，为使其具有丰富的外观色彩，传统上采取染色、喷漆、烤漆、贴膜或网版印刷的方式，对金属表面进行色彩加工处理。
但凡染色处理者，必须将金属浸泡于染缸之中，所得成品为单一色调，且染剂用量大、制造过程中也产生大量废水，不符合环保需求；喷漆或烤漆者，金属表面上虽有丰富的色彩，但色漆在使用时，施作人员需配戴防毒面罩，以防止色漆被摄入体内，且色漆易于沾黏，容易导致环境脏污，而色漆形成的表面在使用上常发生脱落的情形，因此常见在色漆喷烤后，又在金属表面再涂布一层保护层，使得制造程序增加，制作成本也提高，且丧失原有的金属触感，如画蛇添足也不理想；贴膜处理者，虽能在金属表面产生各式各色的图案，但贴膜本身在使用上容易因接触摩擦而使粘合表面翘曲甚至脱落，并不耐用；采用网版印刷处理者，必须预先开模且成品色调单一，依然无法满足使用需求。
采用传统方法制作的金属彩绘板，所产生的彩绘图案为平面彩绘图案，其中只有以网版方式制作者，通过涂料产生均一高度的凸纹，但凸纹的触感与花样相当格式化，在商业使用上并不特别讨喜。
因此可知传统的金属表面色彩加工制程所得的成品，色彩单调且许多制造过程对环境不友善，为了保有金属的良好性能，并使其表面能够具有顾客喜爱的图案花纹，所以需要改良上述的金属表面色彩处理方式，并通过此改良的制作方法，产生一种具有特殊纹路的金属彩绘板，以符合大众需求。
发明内容
本发明的主要目的，旨在提供一种对环境友善的金属彩绘板制作方法，使金属材质的工件可以具有不易脱落的丰富色彩图案，并保有原本金属工件具有的特性与触感，而本发明金属彩绘板制法形成的彩绘图案可为平面彩绘图案或立体彩绘图案，进而得到与众不同的金属彩绘板。
为形成一平面彩绘图案，本发明的金属彩绘板制作方法包含下列步骤：步骤A，表面处理，将一金属工件进行表面处理；步骤B，化成处理，将金属工件进行化成处理使其表面形成一皮膜层，皮膜层上具有多个膜孔；步骤C，色彩调整处理，将一数码图案进行色彩调整处理；步骤D，喷墨彩绘处理，将一水性墨水以喷墨设备将数码图案彩绘在金属工件表面的皮膜层上，使多个膜孔被水性墨水填满，而具有平面彩绘图案；步骤E，将多个膜孔进行封孔处理；以及步骤F，清洗处理，清洗金属工件表面的皮膜层，洗去多个膜孔周边的残留的墨水。
可选地，步骤A之金属工件的表面处理可为研磨加工、抛光加工、砂面加工、镜面加工、发丝纹加工或乱纹加工，使金属工件为平滑或带有纹路的表面。而金属工件的材质选择，必须能够以化成处理法在其表面形成皮膜层，因此金属工件的材质可为钢铁、铁、铝、镁、锌、钛、铜、镍、锰、铍、钽或其合金。
可选地，步骤B之化成处理指非电化学的化学药剂处理法或电化学的阳极处理法，其中化学药剂处理法，可利用磷酸盐、铬酸盐或锆盐等溶液处理金属工件表面使其表面产生氧化皮膜，而具有多个膜孔，形成皮膜层；而阳极处理法，是将金属工件放置于阳极，并浸泡在电解液中，通电以在金属工件表面形成皮膜层，电解液可为硫酸、铬酸、磷酸、草酸、硼酸、柠檬酸、酒石酸或磺化有机酸等溶液。经化成处理形成的多个膜孔垂直于金属工件表面为最佳实施例，才能使其后欲喷涂的墨水顺利进入多个膜孔之中，若多个膜孔歪斜于金属工件表面，则会产生喷墨死角，可能使进入多个数膜孔的墨水减少或容易溢出，导致最终形成的图案效果不佳。
可选地，步骤C的色彩调整处理，使欲形成于金属工件上的数码图案更适于彩绘在金属表面上，且能与使用者所预期的效果一致，其症结点在于，通常一般数码图案的色泽仅适合喷涂在色浅的纸张上，将其喷涂在相对色深且带有金属光泽的接口上会使图案色泽变不明显，同时用户所使用的数码图案显示器与彩绘板制造业者不一定相同，会导致数码图案的呈现效果不一致，而不符合使用者预期，因此色彩调整处理为一必要手段，其包含色彩描述文件转换、图像调整、和出墨量管理。所谓色彩描述文件转换，即以计算机软件对不同的数码图案显示器或生产工具，如不同厂牌的计算机屏幕或相机，将彼此的国际色彩协会文件档案(International Color Consortium profile)进行转换，而使得相对显示效果一致；当显示效果一致后，再进行图像调整，此图像调整包含对图案上的特定区域进行色调与明亮度改善的曲线调整、对图案整体色彩浓度加深的饱和度调整，使图案色调不被金属色泽影响、为使图案形成于金属工件上时如同彩绘在纸张上般自然的色温调整、加强图案色彩差异的对比调整、又因金属不如纸张般容易吸墨，在金属工件表面上色容易产生图案边缘轮廓模糊的现象，所以也需要对数码图案作锐利度调整和整体的亮度调整；将数码图案调整成适合印刷在具有金属光泽的板材上后，接着需要做出墨量管理，原因在于纸张会吸墨而金属不会，一般喷墨设备都是设定适合喷涂在纸张上，若不作出墨量管理，使喷墨设备喷出过多的墨水，则可能会使金属表面有多余的墨滴在还没干燥前，就混到一起而导致产生色差。
可选地，步骤D之喷墨彩绘处理，利用喷墨设备，如喷墨打印机等设备，将水性墨水喷入金属工件表面皮膜层的多个膜孔中。利用喷墨设备进行彩绘，主要是因为喷墨设备能更有效率的利用色料，比喷枪更精确的将墨水喷到多个膜孔中，也不须使用大染缸，而达到色料减量效果，能够绘制更精细的图案于金属板上。
为了将墨水密封于多个膜孔内，可用热水、铬酸盐溶液、醋酸盐溶液或硼酸溶液浸泡，或以水蒸气热蒸金属工件，步骤E之封孔处理，使金属工件表面的皮膜层的氧化皮膜微溶解，而产生的溶解物则进一步沉淀堵住多个膜孔。
步骤D之喷墨彩绘处理以及步骤E之密封多个膜孔的过程都可能使多个膜孔周遭产生多余的墨水，因此在将多个膜孔密封之后，必须进行步骤F的清洗处理，清洗处理可用香蕉水或丁酮等涂料溶剂或调和剂来浸泡或擦拭金属工件，以溶掉多余的残墨。
目前金属彩绘制造业者之所以无法在金属板上制作出如彩色相片般的精细图案，其原因在于对数码图案的色彩调整不够完整，也未采用喷墨彩绘的方式做处理，因此效果不佳，若能完整采用本发明的制作方法，则能使金属板上的彩绘图案呈现出和纸张上一样的效果。
本发明的另一金属彩绘板制作方法还可以制作出立体彩绘图案，其制法步骤为：步骤A，表面处理，将一金属工件进行表面处理；步骤B1，第一次化成处理，将金属工件进行化成处理，使其表面形成一皮膜层，皮膜层上具有多个膜孔；步骤C，色彩调整处理，将一数码图案进行色彩调整处理；步骤D1，第一次喷墨彩绘处理，将一水性墨水以喷墨设备将数码图案彩绘在金属工件表面的皮膜层上，使多个膜孔被水性墨水填满，而具有平面彩绘图案；步骤G，咬蚀处理，将金属工件表面进行咬蚀处理，使多个膜孔产生高度落差，进而使金属工件的厚度不均；步骤B2，第二次化成处理，将金属工件进行二次化成处理，使其表面具有多个膜孔；步骤D2，第二次喷墨彩绘处理，以喷墨设备将数码图案二次彩绘在金属工件表面，使多个膜孔被水性墨水填满，而具有立体彩绘图案；步骤E，封孔处理，将多个膜孔进行封孔处理；以及步骤F，清洗处理，清洗金属工件表面的皮膜层，洗去多个膜孔周围残留的墨水。
以本发明的金属彩板绘制作方法制作立体彩绘图案，其制法与平面彩绘图案差异之处在于立体彩绘图案需在封孔处理前加入一咬蚀处理步骤G，此步骤主要是以带有侵蚀性的化学药剂咬蚀金属工件表面皮膜层的氧化皮膜，然而多个膜孔若已被水性墨水填满，则较不易被侵蚀，未被填满的多个膜孔其氧化皮膜则较容易被侵蚀，随着咬蚀处理时间的进行，会使金属工件表面的厚度变得不均匀，再续行步骤B2的第二次化成处理和步骤D2的第二次喷墨彩绘处理就能够在金属表面产生立体效果的图案，而步骤G之咬蚀处理可用盐酸溶液、氢氟酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液或磷酸溶液来进行。
目前的金属彩绘业者无法在金属板上制作出具有自然纹路的立体彩绘图案，因为传统制法中只能以网版印刷的方式，做出凹凸高度一致的格式化图案，但采用本发明制作方法提出的咬蚀处理、二次化成处理与二次喷墨彩绘处理，可以使金属表面产生具有层次感的立体彩绘图案。
通过本发明的金属彩绘板制作方法可以得到具有独特花纹的一种金属彩绘板，金属彩绘板包含:一金属工件以及多个膜孔，至少一第一墨水填充至少一部分多个膜孔，至少一第二墨水填充至少一部分多个膜孔，并形成至少一高峰层、至少一中峰层、至少一低峰层或其组合；其中至少一高峰层具有至少一第一墨水，至少一中峰层具有至少一第二墨水，至少一低峰层不具有至少一第一墨水或至少一第二墨水。由于至少一高峰层、至少一中峰层、至少一低峰层或其组合所产生的高度落差，可以使金属表面产生具有层次的凹凸纹路，而形成一立体彩绘图案。
因此本发明的金属彩绘板制作方法可以用于平面彩绘图案与立体彩绘图案之制作方法，并以喷墨彩绘方式取代传统的染色、喷漆或烤漆等方式，故大大降低色料的使用量与制造过程中产生的污染物，如废水、废气，且施作人员无须佩戴面罩，同时也较能维护制造环境之整洁，其废弃的产品可熔后再利用，因此，本发明的制法技术改良符合最新潮流4R:减少使用(Reduce)、重复使用(Reuse)、循环使用(Recycle)和回收再用(Recovery)的环保精神。且产生的成品，其彩绘图案被包覆于金属氧化皮膜层中，因此可以耐天候，风吹、日晒、雨淋、抗酸蚀、耐刮防磨、质坚不易碎、抗静电、表面光滑好清洗与色彩细致逼真的特性，同时也能得到一具有凹凸立体纹路的金属彩绘板，而根据使用者需求其彩绘板表面可以有仿木纹、皮纹、石纹、陶磁砖等，自然立体纹路的视觉效果，因此不论是客制个人化的手机保护壳、名片等产品，或是应用在居家家具金属工件面板，都能达到令顾客满意之理想效果。
附图说明
图1为本发明的金属平面彩绘制作方法步骤流程图。
图2为本发明多个膜孔示意图。
图3为本发明的金属立体彩绘制作方法步骤流程图。
图4为本发明的金属立体彩绘制作方法咬蚀处理示意图。
图5为本发明的金属彩绘板制作方法实施例示意图。
表面处理 A
化成处理 B
第一次化成处理 B1
第二次化成处理 B2
色彩调整处理 C
喷墨彩绘处理 D
第一次喷墨彩绘处理 D1
第二次喷墨彩绘处理 D2
封孔处理 E
清洗处理 F
咬蚀处理 G
金属工件 1
皮膜层 2
氧化皮膜 3
多个膜孔 4
高峰层 5
中峰层 6
低峰层 7
第一墨水 8
第二墨水 9
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明的金属平面彩绘制作方法步骤流程图。本发明的金属彩绘板制作方法步骤包含：步骤A，表面处理；步骤B，化成处理；步骤C，色彩调整处理；步骤D，喷墨彩绘处理；步骤E，封孔处理；以及步骤F，清洗处理。如图1所示，将一金属工件如铝合金，依序进行步骤A的表面处理，如以研磨抛光机和磨砂机，使之金属工件表面光滑且带有发丝纹；进行步骤B之化成处理，如以阳极处理法，以重量百分浓度为15％～18％的硫酸溶液浸泡金属工件，控制电压在15伏特～20伏特，电流密度1A/dm2～2A/dm2，处理10分钟～30分钟，使金属工件表面长出约11μm～16μm厚的氧化皮膜层，请参考图2，图2为本发明的多个膜孔示意图，由本制法的化成处理所产生的金属彩绘板，其金属工件1表面的皮膜层2是由氧化皮膜3所构成，而使皮膜层2具有多个膜孔4，且多个膜孔4会垂直于金属工件1表面；请参考图1，进行步骤C之色彩调整处理，以计算机软件根据数码图案来源选定相对应的国际色彩协会文件档进行转换，如将三色光模式(RGB color model)的国际色彩协会文件档转成印刷四分色模式(CMYK color model)的国际色彩协会文件档，转换后以修图软件将一数码图案曝光量过高的区域进行曲线调整、色彩饱和度加深以盖过金属底色、调整色温与对比使图案整体色泽自然、最后调整亮度和锐利度，使数码图案的线条轮廓在计算机屏幕分辨率至少为800X600像素时也清晰，设定出墨量管理软件的各色墨水出墨参数；将金属工件放置于喷墨设备上，其喷孔直径可为0.1μm～0.5μm，所喷出的最小墨滴可达皮升(picoliter)等级，约为1PL～2PL，根据数码图案进行步骤D的喷墨彩绘处理，采用水性墨水，水性墨水可由4％～20％的染料、15％～30％的醚醇类化合物、1％～5％的酮类化合物、60％～75％的去离子水、0.1％～1％的添加剂和0.01％～0.1％的表面活性剂所组成，将墨水喷入多个膜孔之中；进行步骤E之封孔处理，设定蒸箱温度在85℃～100℃之间，蒸浴至少30分钟，使皮膜层的氧化皮膜微溶解，而产生的溶解物沉淀堵住多个膜孔；进行步骤F之清洗处理，以丁酮溶液擦拭其金属工件表面，以溶掉多余的残墨，即可在金属表面产生一色彩丰富鲜明的平面彩绘图案。
请参考图3，图3为本发明的金属立体彩绘制作方法步骤流程图。本发明的金属彩绘板制作方法步骤包含：步骤A，表面处理；步骤B1，第一次化成处理；步骤C，色彩调整处理；步骤D1，第一次喷墨彩绘处理；步骤G，咬蚀处理；步骤B2，第二次化成处理；步骤D2第二次喷墨彩绘处理；步骤E，封孔处理；以及步骤F，清洗处理。在本实施例中将一金属工件如铝合金，进行步骤A之表面处理，如以研磨抛光机和磨砂机，使金属工件表面光滑且带有发丝纹；步骤B1的第一次化成处理如以阳极处理法，以重量百分浓度为15％～18％的硫酸溶液浸泡金属工件，控制电压在15伏特～20伏特，电流密度1A/dm2～2A/dm2，处理10分钟～30分钟，使金属工件表面长出约11μm～16μm厚的氧化皮膜层，且皮膜层上会有垂直于金属工件表面的多个膜孔；进行步骤C之色彩调整处理，以计算机软件根据数码图案来源选定相对应的国际色彩协会文件档进行转换，如将三色光模式(RGB color model)的国际色彩协会文件档转成印刷四分色模式(CMYK color model)的国际色彩协会文件档，转换后以修图软件，将一数码图案曝光量过高的区域进行曲线调整、色彩饱和度加深以盖过金属底色、调整色温与对比使图案整体色泽自然、最后调整亮度和锐利度，使数码图案的线条轮廓在计算机屏幕分辨率至少为800X600像素时也清晰，设定出墨量管理软件的各色墨水出墨参数；步骤D1的第一次之喷墨彩绘处理，将金属工件放置于喷墨设备上，其为分色喷出式，不会预先将色料混合，其喷孔直径可为0.1μm～0.5μm，所喷出的最小墨滴可达皮升(picoliter)等级，约为1PL～2PL，根据数码图案进行步骤D1的喷墨彩绘处理，采用水性墨水进行喷绘，水性墨水可由4％～20％的染料、15％～30％的醚醇类化合物、1％～5％的酮类化合物、60％～75％的去离子水、0.1％～1％的添加剂和0.01％～0.1％的表面活性剂所组成，此时欲呈现出较深色彩的多个膜孔，会比呈现较浅色彩者的墨水含量多；请参考图4，图4为金属立体彩绘制作方法咬蚀处理示意图，经喷墨彩绘处理的金属工件1，表面的至少一部分多个膜孔4会具有较色深的至少一第一墨水8，而至少一部分多个膜孔4会具有较色浅的至少一第二墨水9，进行步骤G之咬蚀处理，如以90％的氢氧化钠溶液在90℃下侵蚀皮膜层2约30秒，被墨水覆盖住的部分会较慢被侵蚀，未被覆盖住的部分则侵蚀较快，由于含有至少一第一墨水8的部分多个膜孔4会比含有至少一第二墨水9的部分多个膜孔4侵蚀的慢，所以在咬蚀处理之中会使多个膜孔4产生高度落差，在经过一段时间后开始会侵蚀到金属工件1表面，咬蚀处理将进行至全部多个膜孔4都被侵蚀掉为止，此时金属工件1表面的高度会变得不均匀，且其不均匀的凹凸纹路是与数码图案一致；请参考图5，图5为本发明的金属彩绘板制作方法实施例示意图，步骤B2第二次之化成处理，将已具有凹凸纹路的金属工件1进行化成处理，如以阳极处理法，以重量百分浓度为15％～18％的硫酸溶液浸泡金属工件1，控制电压在15伏特～20伏特，电流密度1A/dm2～2A/dm2，处理10分钟～30分钟，使金属工件1表面长出约11μm～16μm高且垂直于金属工件1表面的多个膜孔4，此时形成的多个膜孔4会依据金属表面的纹路而有不同的高度；步骤D2第二次之喷墨彩绘处理，将有不同高度多个膜孔4的金属工件1放置于喷墨设备上，采用水性墨水进行喷绘，使多个膜孔4具有立体彩绘图案，此时含有第一墨水8的至少一部分多个膜孔4产生高峰层5结构，含有至少一第二墨水9的至少一部分多个膜孔4产生中峰层6结构，而未被墨水填充者则产生低峰层7结构，通过至少一高峰层5、至少一中峰层6、至少一低峰层7或其组合的高度差，使金属工件1的厚度不一，而具有凹凸纹路的立体图案；步骤E之封孔处理，设定蒸箱温度在以85℃～100℃之间，蒸浴金属工件1至少30分钟，使多个膜孔4的的氧化皮膜3微溶解，而产生多个溶解物沉淀堵住多个膜孔4；以及最后进行步骤F之清洗处理，以丁酮溶液擦拭其金属工件1表面，以溶掉多余的残墨，即可在金属表面产生一色彩丰富鲜明的立体彩绘图案。
本发明的金属彩绘板制作方法，以喷墨彩绘取代传统染色或喷漆方式，使制造过程变得更简便，对环境也较友善，对施作人员也较有保障，而完善的色彩调整和喷墨彩绘处理，能够让成品呈现出的图案细致逼真，再结合咬蚀处理的步骤，则可以创作出以金属本身氧化皮膜作为立体纹路的仿真触感，此制作方法可以使金属工件保有原本的耐磨、质轻等特性，且产生的平面或立体彩绘图案金属彩绘板，其成品图案也较不易褪色或脱落，因此本发明之揭示可谓为金属彩绘业者之福音。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种金属彩绘板制作方法，其特征在于包含下列步骤：
A.表面处理，将一金属工件进行表面处理；
B1.第一次化成处理，将该金属工件进行化成处理，使其表面形成一皮膜层，该皮膜层上具有多个膜孔；
C.色彩调整处理，将一数码图案进行色彩调整处理；
D1.第一次喷墨彩绘处理，将一水性墨水以喷墨设备将该数码图案彩绘在该金属工件表面的该皮膜层上，使该多个膜孔被该水性墨水填满，而具有平面彩绘图案；
G.咬蚀处理，将该金属工件表面进行咬蚀处理，使该多个膜孔产生高度落差，进而使该金属工件的厚度不均；
B2.第二次化成处理，将该金属工件进行二次化成处理，使其表面具有多个膜孔；
D2.第二次喷墨彩绘处理，以喷墨设备将该数码图案二次彩绘在该金属工件表面，使该多个膜孔被该水性墨水填满，而具有立体彩绘图案；
E.封孔处理，将该多个膜孔进行封孔处理；以及
F.清洗处理，清洗该金属工件表面，洗去该多个膜孔周围残留的墨水；
其中，该第一次化成处理及该第二次化成处理包含一阳极处理法，该阳极处理以重量百分浓度为15％-18％的硫酸溶液浸泡该金属工件，控制电压在15伏特-20伏特，电流密度1A/dm2-2A/dm2，处理10分-30分；该金属工件表面长出12μm-16μm高，且垂直于该金属工件表面的该多个膜孔，该多个膜孔依据该金属工件表面的纹路有不同的高度。
2.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤A之表面处理包含研磨加工、抛光加工、砂面加工、镜面加工、发丝纹加工或乱纹加工。
3.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤A之该金属工件之材质包含钢铁、铁、铝、镁、锌、钛、铜、镍、锰、铍、钽或其合金。
4.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤C之色彩调整处理包含色彩描述文件转换、图像调整和出墨量管理。
5.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤D1和D2之该水性墨水包含染料、醚醇类化合物、酮类化合物、水、和表面活性剂。
6.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤G之咬蚀处理包含以盐酸溶液、氢氟酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、硫酸钠溶液或磷酸溶液浸蚀该皮膜层的处理。
7.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤E之封孔处理包含以热水、铬酸盐溶液、醋酸盐溶液或硼酸溶液浸泡该金属工件，或以水蒸气热蒸该金属工件进行封孔。
8.如权利要求1所述的金属彩绘板制作方法，其特征在于：所述步骤F之清洗处理包含以香蕉水或丁酮，浸泡或擦拭该金属工件，以除去该多个膜孔周围残留的墨水。
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