TWI759087B - 於金屬表面產生色彩圖案的方法 - Google Patents

於金屬表面產生色彩圖案的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI759087B
TWI759087B TW110103070A TW110103070A TWI759087B TW I759087 B TWI759087 B TW I759087B TW 110103070 A TW110103070 A TW 110103070A TW 110103070 A TW110103070 A TW 110103070A TW I759087 B TWI759087 B TW I759087B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
metal
colorless ink
ink
aqueous solution
layer
Prior art date
Application number
TW110103070A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202229652A (zh
Inventor
鍾震桂
郭沁柔
林瑋萱
Original Assignee
國立成功大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立成功大學 filed Critical 國立成功大學
Priority to TW110103070A priority Critical patent/TWI759087B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI759087B publication Critical patent/TWI759087B/zh
Publication of TW202229652A publication Critical patent/TW202229652A/zh

Links

Images

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Printing Methods (AREA)

Abstract

本發明係關於一種於金屬表面產生色彩圖案的方法，尤其是一種以無顏色墨水於金屬表面產生色彩圖案的方法，包含：將一金屬基板進行第一次陽極氧化處理，以在金屬基板表面形成第一陽極氧化層；在第一陽極氧化層上塗佈一無顏色墨水，以形成一無顏色墨水圖案罩幕；進行第二次陽極氧化處理，以於未覆蓋無顏色墨水圖案罩幕的部分形成一第二陽極氧化層；移除該無顏色墨水圖案罩幕；以及，於第一和第二陽極氧化層表面一起鍍置一金屬薄膜，以在金屬基板上獲得一色彩圖案。

Description

於金屬表面產生色彩圖案的方法
本發明關於一種於金屬表面產生色彩圖案的方法，尤其是一種以無顏色墨水於金屬表面產生色彩圖案的方法，係結合數位印刷技術，在金屬表面形成不易褪色與剝落的圖案。
印刷技術廣泛應用於生活當中，包含在紙張上印製圖案、文字、條碼等等；隨著科技的衍進，目前也已可以在非紙張材質物品的表面印製圖案，例如應用數位印刷機在塑膠製品或是金屬物品的表面進行印刷；然而，金屬的表面張力(達因)較大，與UV-墨水一類的印刷墨水附著較差，印刷時會造成UV-墨水在金屬表面產生凝聚的現象，印製後的圖案也容易剝落，因此目前要在金屬上印製圖案，都需要使用金屬架橋劑以改變金屬的表面張力、提高UV-墨水與金屬表面的附著力；目前常見的架橋劑的成分包含氰胺樹脂、福馬林等高分子材料，其對環境具有危害且不易被分解。
另外，若想在金屬表面印刷有色的圖案，目前多是使用數位印表機將彩色的UV-墨水印製的金屬表面上，但是此類有顏色的墨水對金屬表面的附著性也會因為因添加了顏料等其他化學成份，相較於無顏色的墨水、有色墨水更不容易附著於金屬表面，也無法長時間將其色彩保留在金屬表面，且化學藥 劑亦有容易汙染環境的問題。因此，於金屬表面上印製圖案或色彩的技術仍亟需改進。
今，發明人有鑑於現有於金屬表面產生色彩圖案的方法於實際使用時仍有可改進之處，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明關於一種於金屬表面產生色彩圖案的方法，尤其是一種以無顏色墨水於金屬表面產生色彩圖案的方法，包含步驟一，將一金屬基板進行第一次陽極氧化處理，以於該金屬基板的表面形成產生一第一陽極氧化層；步驟二，於該金屬基板表面的該第一陽極氧化層上塗佈一無顏色墨水，以形成一無顏色墨水圖案罩幕；步驟三，進行第二次陽極氧化處理，以於未覆蓋無顏色墨水圖案罩幕的部分形成一第二陽極氧化層；步驟四，移除無顏色墨水圖案罩幕；以及步驟五，於該第一陽極氧化層和第二陽極氧化層表面一起鍍置一金屬薄膜，藉此，本發明之方法可在金屬表面上形成一不易褪色且不易剝落的色彩圖案。
於本發明之一實施例中，金屬基板為鋁金屬基板或是合金基板。
於本發明之一實施例中，第一次陽極氧化處理，係於25℃下以正負脈衝電壓技術進行，並以草酸水溶液、硫酸水溶液或是磷酸水溶液為電解液。
於本發明之一實施例中，第二次陽極氧化處理，係於25℃下以正負脈衝電壓技術進行，並以草酸水溶液、硫酸水溶液或是磷酸水溶液為電解液。
於本發明之一實施例中，金屬薄膜係以反射率不小於70%之金屬製成。
於本發明之一實施例中，金屬薄膜為鉑金屬。
於本發明之一實施例中，金屬薄膜之厚度介於6~15nm。
於本發明之一實施例中，無顏色墨水為紫外光硬化墨水。
於本發明之一實施例中，步驟二係使用一印刷機將該無顏色墨水塗佈於該金屬基板表面的該第一陽極氧化層上。
於本發明之一實施例中，印刷機為數位印刷機。
於本發明之一實施例中，步驟五係使用一鍍膜機於該第一和第二陽極氧化層上鍍製該金屬薄膜。
於本發明之一實施例中，於步驟五之後，再於金屬薄膜表面塗佈該無顏色墨水，以形成一無顏色墨水保護層。
藉此，本發明之於金屬表面上形成的圖案，不易褪色且不易剝落，且後續可在圖案上再塗佈一層無顏色墨水，以作為表面保護層，並具有抗沾黏、抗汙染與抗腐蝕的特性。
1:金屬基板
2:第一陽極氧化層
3:無顏色墨水罩幕
4:第二陽極氧化層
5:金屬薄膜
第一圖：本發明金屬表面使用無顏色墨水產生色彩圖案製備流程示意圖。
第二圖：本發明金屬表面無顏色墨水圖案剖面示意圖。
第三圖：陽極氧化處理影響無顏色墨水附著性試驗照片。
第四圖：不同顏色墨水於金屬表面附著性試驗照片。
第五圖：本發明於金屬表面使用無顏色墨水產生色彩圖案試驗照片。
第六圖：本發明使用之無顏色墨水保護效果試驗照片。
為令本發明之技術手段其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式。
本發明關於一種於金屬表面產生色彩圖案的方法，尤其是一種以無顏色墨水於金屬表面產生色彩圖案的方法，請一併參見第一圖，本發明之方法包含步驟一，將一金屬基板(1)，進行第一次陽極氧化處理，以於該金屬基板(1)的表面形成產生一第一陽極氧化層(2)；步驟二，於該金屬基板(1)表面的該第一陽極氧化層(2)上塗佈一無顏色墨水，以形成一無顏色墨水圖案罩幕(3)；步驟三，進行第二次陽極氧化處理，以於未覆蓋有該無顏色墨水圖案罩幕(3)的部分上形成一第二陽極氧化層(4)；步驟四，移除該無顏色墨水圖案罩幕(3)；以及步驟五，於該第一陽極氧化層(2)和第二陽極氧化層(4)表面鍍置一金屬薄膜(5)，以獲得如第二圖，於金屬基板(1)上形成了色彩圖案；其中金屬基板(1)可為鋁金屬或合金基板，第一次陽極氧化處理以及第二次陽極氧化處理所使用的電解液可為草酸水溶液、硫酸水溶液或是磷酸水溶液、並使用正負脈衝電壓技術進行，作用溫度介於5~30℃；又，鍍製的金屬薄膜(5)可為鉑金屬薄膜，且厚度介於6~15nm；此外，步驟二可使用印刷機，例如數位印刷機，將無顏色墨水塗佈於第一陽極氧化層(2)上。
此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。
實施例一
以下實施例中所使用的合金材料皆為國際編號為1050的鋁合金材料。取一大小為60*40mm2的鋁合金片，將其放置於去離子水中，再使用超音波震盪清潔其金屬表面，清潔後將其陰乾備用。
以清潔後的鋁合金片作為陽極，進行陽極氧化步驟；陽極氧化步驟在(25℃之環境進行，且以正負脈衝電壓製程技術實施陽極氧化步驟，所施加之正電壓值為40V，負電壓值為-2V，且正負脈衝波週期為2sec(1sec/1sec)；使用的電解液為0.3M的草酸水溶液，氧化時間為5分鐘；本實施例使用任意波型產生器(WF1944A,Taiwan)與功率放大器(Jiehan PPS-2150,Taiwan)產生電壓，且以鉑網為輔助電極、銅膠帶為工作電極。
陽極氧化步驟後的鋁合金片取出，清洗後乾燥，此時鋁合金片表面已經形成一陽極氧化層；接著使用一數位印刷機(Mimaki UJF-3042FX)，並以一無顏色墨水作為印刷墨水，在經過陽極氧化處理的鋁合金片表面印刷上一層無顏色墨水，且使無顏色墨水覆蓋於陽極氧化層上，作為圖案罩幕。本實施例使用的無顏色墨水為紫外光硬化墨水(UV-墨水)。同時，亦以數位印刷機在一沒有經過陽極氧化處理的鋁合金片表面印刷無顏色墨水，以作為對照。
請參見第三圖(A)，為無顏色墨水於沒有經過陽極氧化處理的鋁合金片表面上的分布情形，可觀察到無顏色墨水會在鋁合金片表面產生凝聚的現象，並無均勻分布；再請參見第三圖(B)，為無顏色墨水在經過陽極氧化處理的鋁合金表面的分布情形，可觀察到無顏色墨水可以均勻的分佈在經過陽極氧化處理的鋁合金片表面。
實施例二
取一大小為60*40mm2的鋁合金片，將其放置於去離子水中，再使用超音波震盪清潔其金屬表面，清潔後將其陰乾備用。以清潔後的鋁合金片作為陽極，進行陽極氧化步驟；陽極氧化步驟在(25℃之環境進行，且以正負脈衝電壓製程技術實施陽極氧化步驟，所施加之正電壓值為40V，負電壓值為-2V，且正負脈衝波週期為2sec(1sec/1sec)；使用的電解液為0.3M的草酸水溶液，氧化時間為80秒；本實施例使用任意波型產生器(WF1944A,Taiwan)與功率放大器(Jiehan PPS-2150,Taiwan)產生電壓，且以鉑網為輔助電極、銅膠帶為工作電極。
接著使用數位印刷機(Mimaki UJF-3042FX)，印刷不同顏色(CMYKW)的墨水，以及無顏色墨水於經過陽極氧化處理的鋁合金片表面，接著再對不同顏色墨水與金屬表面進行第二次陽極氧化處理，以觀察各種墨水的附著效果。
請參見第四圖，使用青色(cyan)、黃色(yellow)、洋紅色(magenta)、黑色(black)以及白色(white)之有色墨水印刷的組別，於第二次陽極氧化處理後，附著於鋁合金片表面的有色墨水層都會有明顯剝落的現象；但使用無顏色墨水(no color)印刷的組別，於第二次陽極氧化處理後，無顏色墨水仍可以完整附著於鋁合金片上，沒有剝落的現象。
實施例三
取一大小為60*40mm2的各種鋁金屬片，包含國際編號為1500的鋁合金片、市售鋁膠帶以及低純度鋁片，放置於去離子水中，再使用超音波震盪清潔其金屬表面，清潔後將其陰乾備用。以清潔後的各種鋁金屬片作為陽極，分別進行第一次陽極氧化步驟；第一次陽極氧化步驟在25℃之環境進行，且以正負脈衝電壓製程技術實施陽極氧化步驟，所施加之正電壓值為40V，負電壓值 為-2V，且正負脈衝波週期為2sec(1sec/1sec)；使用的電解液為0.3M的草酸水溶液，氧化時間為60秒，以於金屬片表面產生藍色的色彩；本實施例使用任意波型產生器(WF1944A,Taiwan)與功率放大器(Jiehan PPS-2150,Taiwan)產生電壓，且以鉑網為輔助電極、銅膠帶為工作電極。
接著，以數位印刷機(Mimaki UJF-3042FX)，將無顏色墨水圖案印刷於上述經過陽極氧化處理的鋁金屬片的表面，以於經過陽極氧或處理的鋁金屬片表面形成一無顏色墨水圖案罩幕。
將上述的鋁金屬片作為陽極，進行第二次陽極氧化處理，以在沒有被無顏色墨水圖案罩幕遮蔽的位置，形成第二陽極氧化層；第二次陽極氧化步驟在25℃之環境進行，且以正負脈衝電壓製程技術實施陽極氧化步驟，所施加之正電壓值為40V，負電壓值為-2V，且正負脈衝波週期為2sec(1sec/1sec)；使用的電解液為0.3M的草酸水溶液，氧化時間為160秒，預計於金屬片表面產生綠色的色彩；本實施例使用任意波型產生器(WF1944A,Taiwan)與功率放大器(Jiehan PPS-2150,Taiwan)產生電壓，且以鉑網為輔助電極、銅膠帶為工作電極。
最後，將經過第二次陽極氧化處理後的鋁金屬片取出，清潔並乾燥後，再移除無顏色墨水圖案罩幕，最後使用鍍膜機於鋁金屬片的表面，鍍製一厚度為6~15nm的鉑金屬薄膜，以增加鋁金屬面表面色彩的飽和度。
所製得的產品請參見第五圖，使用上述方法確實可以在鋁金屬片表面形成清晰的圖案。
實施例四
取一大小為60*40mm2、國際編號為1050的鋁合金片，將其放置於去離子水中，再使用超音波震盪清潔其金屬表面，清潔後將其陰乾備用。以清 潔後的鋁合金片作為陽極，進行陽極氧化步驟；陽極氧化步驟在25℃之環境進行，且以正負脈衝電壓製程技術實施陽極氧化步驟，所施加之正電壓值為40V，負電壓值為-2V，且正負脈衝波週期為2sec(1sec/1sec)；使用的電解液為0.3M的草酸水溶液，氧化時間為210秒；本實施例使用任意波型產生器(WF1944A,Taiwan)與功率放大器(Jiehan PPS-2150,Taiwan)產生電壓，且以鉑網為輔助電極、銅膠帶為工作電極。
將經過陽極氧化處理後的鋁合金片取出，清潔並乾燥後，在使用鍍膜機於鋁合金片的表面，鍍製一厚度為6~15nm的鉑金屬薄膜，以增加鋁金屬表面色彩飽和度。
接著在使用數位印刷機，於(Mimaki UJF-3042FX)上述鍍製金屬薄膜後的鋁合金片表面印刷一層無顏色墨水，並將獲得的產物進行抗汙與抗沾黏的檢測。
請參見第六圖(A)，為並無印刷無顏色墨水、具有色彩的鋁合金片表面，可明顯觀察到其表面所留下的指紋痕跡；第六圖(B)則是印刷有無顏色墨水、具有色彩的鋁合金片表面，可以觀察到觸摸此鋁合金片之後，並不會在其表面留下明顯的指紋或是痕跡、表示印刷的無顏色墨水層亦可作為保護層。
綜上，本發明於金屬表面產生色彩圖案的方法，先以第一次短時間的陽極氧化處理，使鋁金屬表面產生陽極氧化鋁(AAO)層，以提高無顏色墨水的附著效果，且過程中並不需要使用對環境有害的架橋劑等物質；之後再以數位印刷的方式，將無顏色墨水的圖案印刷到經過陽極氧化處理的鋁金屬表面，其可作為陽極氧化鋁層的遮罩；接著再進行第二次陽極氧化處理與薄金屬的塗覆，使金屬表面顯示出具有不褪色、高飽和度與高解析度的色彩圖案；因本發 明所形成的圖案，其色彩不是以墨水呈現，也會減少色彩墨水添加化學藥劑對環境的汙染；此外本發明能夠在金屬表面形成清晰且不會剝落的圖案，且製得的圖案在上可進一步覆蓋一無顏色墨水層作為保護層，以達到抗油汙、抗沾黏與抗腐蝕的效果。
上所述，本發明於金屬表面產生色彩圖案的方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；其；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
1:金屬基板
2:第一陽極氧化層
3:無顏色墨水罩幕
4:第二陽極氧化層
5:金屬薄膜

Claims (9)

  1. 一種於金屬表面產生色彩圖案的方法，係包含：步驟一：將一金屬基板進行第一次陽極氧化處理，以於該金屬基板的表面形成一第一陽極氧化層；步驟二：於該金屬基板表面的該第一陽極氧化層上以印刷機塗佈一無顏色墨水，以形成一無顏色墨水圖案罩幕；步驟三：進行第二次陽極氧化處理，以於該金屬基板上沒有覆蓋無顏色墨水圖案罩幕處形成一第二陽極氧化層；步驟四：移除該無顏色墨水圖案罩幕；以及步驟五：於該第一陽極氧化層和該第二陽極氧化層表面以一鍍膜機一起鍍製一金屬薄膜。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該金屬基板為鋁金屬基板或是合金基板。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第一次陽極氧化處理，係於5~30℃下以正負脈衝電壓技術進行，並以一草酸水溶液、一硫酸水溶液或是一磷酸水溶液作為電解液。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該第二次陽極氧化處理，係於5~30℃下以正負脈衝電壓技術進行，並以一草酸水溶液、一硫酸水溶液或是一磷酸水溶液作為電解液。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該金屬薄膜係以反射率不小於70%之金屬製成。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該金屬薄膜之厚度介於6~15nm。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該無顏色墨水為紫外光硬化墨水。
  8. 如請求項1所述之方法，於該步驟五之後，再於該金屬薄膜表面塗佈該無顏色墨水，以形成一無顏色墨水保護層。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該印刷機為數位印刷機。
TW110103070A 2021-01-27 2021-01-27 於金屬表面產生色彩圖案的方法 TWI759087B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110103070A TWI759087B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 於金屬表面產生色彩圖案的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110103070A TWI759087B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 於金屬表面產生色彩圖案的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI759087B true TWI759087B (zh) 2022-03-21
TW202229652A TW202229652A (zh) 2022-08-01

Family

ID=81710818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110103070A TWI759087B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 於金屬表面產生色彩圖案的方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI759087B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105970270A (zh) * 2016-05-13 2016-09-28 兴科电子(东莞)有限公司 一种在铝质金属手机壳上加工两种铝阳极氧化颜色的工艺
TW201704047A (zh) * 2015-07-17 2017-02-01 國立成功大學 無染劑一次性陽極氧化鋁形成之擬真圖案的製作方法及具有該擬真圖案之基板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201704047A (zh) * 2015-07-17 2017-02-01 國立成功大學 無染劑一次性陽極氧化鋁形成之擬真圖案的製作方法及具有該擬真圖案之基板
CN105970270A (zh) * 2016-05-13 2016-09-28 兴科电子(东莞)有限公司 一种在铝质金属手机壳上加工两种铝阳极氧化颜色的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
TW202229652A (zh) 2022-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10781528B2 (en) Colored metal films and methods of manufacturing thereof
TWI535895B (zh) 金屬基體表面處理方法
US20140061054A1 (en) Anodizing color drawing method
CN101619477A (zh) 一种多色氧化膜的制备方法
CN101665971A (zh) 一种表面具有多色氧化膜的材料及其制备方法
JPS60432B2 (ja) 部分着色金属化粧板
JP3100633B2 (ja) 着色パターンを示すアノード膜を製造するための方法及びその膜を組み入れた構造
CH617460A5 (zh)
US20180230617A1 (en) Aluminum panels
JPS595678B2 (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金の模様着色法
TWI759087B (zh) 於金屬表面產生色彩圖案的方法
JPH05506317A (ja) 潜在的な特徴を組み込んだ色変装置を製造するための方法及びその方法により製造される装置
CN109109482A (zh) 一种冷烫印刷的方法
TWI553164B (zh) Surface treatment of aluminum products
US11866838B2 (en) Method for creating colorful pattern on metal surface
JPH11236697A (ja) アルミニウム材の着色方法、模様付け着色体及びその製造方法
KR100975315B1 (ko) 조리용기 및 그의 제조방법
TWI547388B (zh) Surface treatment of aluminum-containing products and their products with grain lines method
US20190276946A1 (en) Method of producing high resolution multicolored line art images via anodization of refractory metals
US9498947B2 (en) Method for creating tamper-evident labels
CN103628109A (zh) 阳极处理彩绘方法
KR101816687B1 (ko) 입체감이 부여된 알루미늄기반의 인쇄미디어 및 그 제조방법
JPH10330994A (ja) アルミニウム材の模様付け着色体及びその製造方法
JP2004082643A (ja) アルミニウム又はその合金からなる装飾部材及びその製造方法
CN113481563B (zh) 铝合金上色处理工艺