专利名称：一种大尺幅精细花纹金属板及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种大尺幅精细花纹金属板及制备方法，尤其是基于多次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的制造设备制备大尺幅精细花纹装饰板。
背景技术：
大尺幅精细花纹装饰板尤其是大面积的金属平面(立体)浮雕或模压成型的，是现代装饰和家居、轻工用品产业的重要材料和生产支撑及技术保障，如通过模具生产各种装饰、复合地板(人造地板和各种人造装饰板)等材料的制造，包括制备具有压花的各种饰面板、吊顶板、单一地板，然而大面积的精细花纹装饰板始终是一个技术难点，重要的一点是金属平面的立体浮雕图案加工难以达到细节和纹路的逼真自然、工艺可控。模压浮雕板是现代装饰和家居、轻工用品产业的重要产品，通过模具生产各种装饰、复合地板(人造地板和各种人造板)等材料的制造，包括制备具有压花的各种饰面板、吊顶板、单一地板，然而大面积的精细花纹模压浮雕板始终是一个技术难点，重要的一点是金属平面的立体浮雕图案加工难以达到细节和纹路的逼真自然、工艺可控。理论上大尺幅精细花纹模压浮雕板可以采用大面积的金属平面(立体)浮雕或模压成型的。模压浮雕板如果是凹凸有致、不平程度可达到士2mm或深度达到4mm的立体感强的精细浮雕纹路板是我们美化生活的重要商品，典型的是各种装饰板。浮雕板板材可以是多层浸胶纸、木纤维板、玻璃板、树脂板、石膏板、橡塑板、塑料板及高分子材料等多种板材。但现有生产士2mm或深度达到4mm以上的立体感强的精细浮雕纹路板还是一种奢望，如电铸方法可以利用模型比较精细的金属成型，但精细花纹不能满足。鞋底模具形成的鞋底虽然凹凸的深度达到很好的范围，但其是采用金工或激光精雕细琢，加工成本高，而且尺寸的范围很有限，不以制备幅度达到上米级的产品。而采用大尺幅精细花纹金属板则可以加工制造模压浮雕板。CN200510123093基于腐蚀制作浮雕平面压板的方法，在金属基板上进行腐蚀制作浮雕，在表面上涂覆光敏，热敏或电敏涂料；用能量束对涂层曝光使之具有所要求的正性或负性图案或图像，然后以化学去除工艺将其去除，即在曝光后立即去除亦可在显影工艺后去除将产生腐蚀凹陷的区域；尤其是以腐蚀侵蚀或电解金属去除的方式，已被去除涂层的区域上形成凹陷。但总体上不能较深的花纹细节完美的腐蚀工艺——一旦腐蚀到0. 4mm以上的深度一一还不能称立体浮雕，也不能保证继续曝光腐蚀时的纹路细节的完善。CN94110703. 5异形陶板浮雕的模具制作方法及异形陶板浮雕的成型工艺，将石墨板或紫铜板切割成异形板，拼摆后将浮雕图案印制在异形板上，用刻刀将图案雕刻成浮雕， 将雕刻有浮雕的异形板及制作阳模的钢件接上脉冲直流电对钢件进行腐蚀、抛光、根据阳模制作与阳模相配套的阴模，将雕刻有浮雕的异形板及制作阳模的钢件接上脉冲直流电对钢件进行腐蚀，本质上仍是电化学方法，但浮雕图案进行雕刻的方法是难以控制的。CN200410155155.9 一种镀镍金属印刷模板及其制造方法，金属模板基片是表面被覆有镍镀层的金属模板基片，制造方法是依次有以下工艺步骤激光切割金属基片、研磨处理孔壁、表面除油、去毛刺、表面刷镀和烘干。模板表面及孔壁光滑，可以达到要求的精度及硬度，还可以满足各种厚度的要求，且起到表面修饰作用。制品精度为士0.005毫米， 孔壁粗糙度小于0. 003毫米，维氏硬度为400以上，表面耐力达到700牛顿/平方毫米，几何梯形的模板开口有利于印刷脱模，能够适应半导体及电子产品短小精薄化对金属印刷模板提出的更高要求。但不能保证制备大尺幅精细花纹金属浮雕板制备。现有技术无法制备大于1米5的宽幅及长度在2米以上的金属立体浮雕板，一个重要原因是进行重复腐蚀之对菲林片的对准要求太高，也易受温度变化的影响。即使现有用大面积的菲林片的方式制备浮雕板时，但不能菲林片的重复使用(如张紧固定等)，也不能保证其精准位置的对准，同时也不能不受到温度或其它环境的变化给对准位置造成的困难，更是难以做到腐蚀到一定深度时仍给保证花纹的精确度，因此现有技术面临着突破。CN201010173977. 5公开了一种复合地板，它包括第一密度板(1)、多层实木复合板(3)、第二密度板0)，第一密度板(1)、多层实木复合板(3)、第二密度板( 依次层间通过粘结剂粘结热压合成整体。第一密度板(1)的上部设置有装饰饰面层(5)，装饰饰面层( 表面设置有三氧化二铝耐磨层(6)。多层实木复合板(3)的相邻实木单片层板的木纹纵横向交错，层间通过粘结剂粘结热压合成整体。第二密度板( 的下底面设置有平衡纸(7)。本发明材质稳定、不易涨缩变形；地板表面硬度高、耐磨度高；花式品种多，装饰效果丰富多彩；生产速度快，造价成本低，利于推广；既能满足人们的使用需求，又能保护森林资源，保护环境。然而其装饰饰面层的最经济的成型方式是面层装饰化，未见有立体精细浮雕产品。
发明内容
本发明的目的是提出一种大尺幅精细花纹金属板及制备方法，尤其是基于多次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的方法。所述金属板可是金属浮雕模板，也是一种保证立体浮雕的层次的纹路细节完善和立体感强的浮雕平面压板的制作方法，相同或不同图案还可以进行重复或叠加进行加工，具有浮雕画图案清晰、立体感强、立体浮雕图案加工细节和纹路的逼真自然，多次加工的重复性好，而且成本低，生产条件亦可与现有工艺兼容并且容易控制。本发明的技术解决方案是，大尺幅精细花纹金属板，精细花纹金属板的幅度达到米级，尤其是具有的宽度大于150cm，长度大于100cm，最大可以达到32平方米，且具有腐蚀到0. 4mm以上的深度，采用本发明方法制备，花纹精度在IOOODpi以上。花纹精度可以达到600Dpi以上甚至达到MOODpi (约0. 01mm)，即由此尺寸的点、线宽以及在此尺度下形成的面级花纹，即使在HOODpi精度1. 5视力在离开0. 5米距离时已经看不清纹理，都可以按设计要求在凹凸不平的面上有所表现。金属板凹凸不平程度可达到0. 4mm至2mm的立体感强的浮雕纹路，金属板的花纹精度达到 1200-2400Dpi。金属板凹凸不平程度可达到0. 5mm至4mm的立体感强的浮雕纹路，金属板的花纹精度达到900-1800Dpi。金属板凹凸不平程度可达到0. 6mm至4mm的立体感强的浮雕纹路，金属板的花纹精度达到800-1400Dpi。金属板凹凸不平程度可达到0. 7mm至5mm的立体感强的浮雕纹路，金属板的花纹精度 600-1000Dpi。以上金属板的幅度大于150cm* 100cm，最大可以达到32平方米(400cm* 800cm)。大尺幅精细花纹金属板制备方法，基于N次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的方法，在金属基板上进行腐蚀制作浮雕，在金属基板表面上涂覆光敏涂层；用激光束对涂层曝光使之具有所要求的正性或负性图案或图像，然后以化学去除工艺去除曝光后不保留的涂层，即在曝光后立即去除涂层露出产生腐蚀凹陷的区域；然后以腐蚀侵蚀或电解金属侵蚀的方式，在已被去除涂层的区域上形成凹陷。所述激光束是紫外激光束或其它可见或红外光束(也可采用其它激光)，曝光使之具有所要求的正性或负性图案；图像是采用点、线或面元构建的，由激光束对光敏涂层上曝光形成点、线或面元构建的图案或图像。N为2至16 为常用，更多的是N为3-8，2次也可以。金属基板光敏涂层在图案或图像是由激光束直接曝光形成的，即直接控制激光束通断的时间对光敏涂层进行曝光。并不需要控制激光束的颜色或灰度明暗。较好的方法是DMD微镜的部件进行线扫描，将每帧的图案或图像存储在计算机内，由计算机控制DMD微镜的激光部件在金属基板光敏涂层上扫描；扫描的方式是可以是点激光源，也可以是一排点阵构成的线激光源，更可以是M排线激光源构成的面激光源；金属基板光敏涂层上图案或图像是由激光束直接曝光形成的，即直接控制激光束通断的时间对光敏涂层进行曝光。激光射向金属基板光敏涂层的角度近乎垂直为好。也可以采用多次扫描曝光方式曝光，而使图案或图像更加清晰，而使图案或图像的纹路或花纹清晰度更好，制版的效果更好。也可以通过现有DMD微镜器件(亦由图像存储于电脑)以快速开关速度与双脉冲宽度调制在金属板光敏涂层上形成一种精确的灰度图像或图案。以上激光曝光时也可以进行图案或图像对光敏层进行刷新的方式多次曝光，而使图案或图像的纹路或花纹更加清晰，而使图案或图像的清晰度更好，即制版的效果更好，通过增强对比度，描绘边界线以及分离对比度而将图像中花纹路细节显示。为使金属板立体图案的制备，本发明图案或图像由几何图形的尺寸和密度精确分布构成，几何图形为块、线或点，并覆盖在金属的表面进行腐蚀凹陷深度的控制；并通过控制几何图形块、线或点的尺寸和密度分布来控制金属表面的腐蚀深度，从而形成具有在截面上有弧度或曲线的浮雕。即几何图形的密度分布较密时，腐蚀凹陷的深度较浅，控制几何图形的尺寸较细或几何图形的密度分布较稀疏时，即腐蚀凹陷深度较深。本发明能精确控制块、线、点的分布，从而有效控制浮雕的立体效果。为了保证深度的腐蚀而构成立体浮雕，本发明的方法重复上魔窟金属基板光敏涂层、曝光、化学去除工艺将其去除涂层、腐蚀侵蚀或电解金属去除的方式，在已被去除涂层的区域上形成凹凸图案的过程，即在已经形成凹凸图案的基板上进行重复的依图腐蚀的过程，N次曝光的位置精确，从而保证了图案的精准。本发明通过N (3至16常见)次金属基板光敏涂层进行腐蚀。由于每次化学腐蚀的深度会受到限制，否则会将无法精确控制块、线、点的分布深度，本发明在已经化学腐蚀一次达到一定深度(一次腐蚀的深度一般不超过0. 2mm才可保证图案的精细)的金属板上，再次涂光敏胶并激光曝光图案或图像在模板上，以激光器曝光或以DMD微镜器件以快速开关速度与双脉冲宽度调制的一种精确的图案或图像重复多次，就可以将腐蚀深度到0. 4mm以上的深度甚至到数毫米，甚至可以达到IOmm以上，可以在任意大面积幅度上的金属板上制造，构成真正的立体浮雕。金属板尤其是可以是模板等工作母板，也可以是一般装饰板，如电梯装饰板等。块、线或点的几何图形中，块基本单元也没有特别的限定，可以是圆、椭圆、三角形、四边形、多边形、星形，曲线和直线封闭构成的几何图形等。几何图形基本单元构成图案，几何图形的尺寸、形状、大小或几何图形的密度没有特别的限定，几何图形通过如点状网格、各种线状、如点状线、虚线、点划线，或由这些线构成的网格来形成图案，网格可以全覆盖或部分覆盖，几何图形也可以是以点阵的形式如上述覆盖。作为保护性的涂料覆盖，上述几何图形和密度覆盖率(覆盖区比空白区)从10-80%。本发明的机理如下通过光敏涂层的光固化及仍以腐蚀溶液对金属板进行腐蚀具有最经济的成本，且加工精度保证，但以光敏涂层覆盖以几何图形的尺寸和密度分布时网格点阵覆盖时，被覆盖区域的金属表面仍由在未覆盖格点间隙向金属板的深度腐蚀，同时又向涂料覆盖格点的侧面进行腐蚀，此时腐蚀的速率与未有图案覆盖保护的区域是不相同的，在格点周围侧部的腐蚀，其腐蚀速度与腐蚀液的交互和流动性能有关，点越密，腐蚀液的补充和流动性变缓，腐蚀深度越浅，根据已有的控制腐蚀液的深度和腐蚀时间的经验，就能控制不同深度的腐蚀面出现，但深度一般不能过0. 5mm以上，并没有很好的方式重复加式，保证图案的准确度。用本发明方法，图案可以完全准确再次曝光重复腐蚀，用相同的图案叠加，直到达到所需的要求。金属模板可以大幅度的扫描制备，可以精确的重复曝光并腐蚀，制备精确的立体图案。本发明的有益效果是大尺幅精细花纹金属板制备方法，尤其是基于多次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的方法，可以大面积的制备大尺幅精细花纹金属板，尤其是工艺条件与现有工艺兼容且容易掌控。成本低，应用广泛如各种工艺品浮雕画图的大量复制， 即用于印模和压模的各种模具、模板，也用于各种装饰材料的制作，如制作具有压花的各种饰面板、吊顶板、地板等等。通过重复曝光腐蚀仍能得到良好的图案精度，可以达到2丝左右(0. 02mm)。大尺幅精细花纹金属板的宽度可以达到1米5以上的宽幅及长度在2米以上 (甚至可以不限长度，可进行连续扫描)。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
如下用光敏胶工艺制备各种浮雕金属板特别是铬、镍或其与钢的合金制成的基板的工艺方法，如下步骤a)在金属基板表面上涂覆光敏涂料；典型的通过透明的胶片作为图案或图像模板b)用用激光束对涂层曝光光束对涂层曝光，使之具有所要求正性或负性图像，曝光后立即去除未固化区光敏胶，C)再用三氯化铁或硫酸等化学物质进行腐蚀。在经固化的如网格格点区域，不同格点密度处的腐蚀反应速率有所变化，覆盖密度小，腐蚀深度深。重复上述过程，直到达到额定的立体深度。激光束是紫外激光束，采用点状、线状或面状激光束对光敏涂层上图案或图像进行曝光。用光敏胶工艺制备各种浮雕金属板特别是铬、镍或其合金制成的基板的工艺方法，如下步骤a)在金属基板表面上涂覆光敏涂料；b)点激光源，也可以是一排点阵构成的线激光源，更可以是M排线激光源构成的面激光源，亦由图像存储于电脑对光源进行控制曝光成像；金属基板光敏涂层上图案或图像是由激光束直接曝光形成的，即直接控制激光束通断的时间对光敏涂层进行曝光。并不需要控制激光束的颜色或灰度明暗。激光射向金属基板光敏涂层的角度近乎垂直为好；也可以通过现有DMD微镜器件DMD微镜器件以快速开关速度与双脉冲宽度调制的一种精确的图案或图像进行曝光，图案或图像由几何图形的尺寸和密度精确分布构成，几何图形为块、线或点，并覆盖在金属的表面进行腐蚀凹陷深度的控制；c)再用三氯化铁或硫酸、盐酸等化学物质进行腐蚀。通过DMD微镜器件以快速开关速度与双脉冲宽度调制的一种精确的图像颜色和灰度复制在光敏涂层上曝光所需要的图案或图像，图像可以随着窗口的刷新而更加清晰，通过增强对比度，描绘边界线以及分离单个颜色而将图像中。DMD微镜器件(或单元部件)以快速开关速度调制的图案或图像由几何图形的尺寸和密度精确分布构成，也可以多次曝光形成，几何图形为块、线或点，并覆盖在金属的表面进行腐蚀凹陷深度的控制；并通过控制几何图形块、线或点的尺寸和密度分布来控制金属表面的腐蚀深度，从而形成具有在截面上有弧度或曲线的浮雕。即几何图形的密度分布较密时，腐蚀凹陷的深度较浅，控制几何图形的尺寸较细或几何图形的密度分布较稀疏时，即腐蚀凹陷深度较深。本发明能精确控制块、线、点的分布，从而有效控制浮雕的立体效果，N 次过程可以保证浮雕的深度。由于每次化学腐蚀的深度会受到限制，否则会将无法精确控制块、线、点的分布深度，本发明在已经化学腐蚀一次达到一定深度的金属板上以激光器曝光或以DMD微镜器件以快速开关速度与双脉冲宽度调制的曝光图案或图像，重复腐蚀，就可以将腐蚀深度到数毫米，甚至可以达到5mm以上，可以在大面积的金属板上制造立体浮雕，构成真正的立体浮雕。基板表面用敏感性涂料进行涂层的涂覆工艺此处无需赘述涂层被曝光固化而使得它在后续的化学和/或物理去除工艺中变成不溶性的。也可以采用热敏或电敏涂料，工艺类同上述。如用网格线和点状阵列的密度来决定浮雕腐蚀的深浅，可以用其它纹路的网格， 原理是同样的由构成图案的密度来控制浮雕的深浅。通过设定若干常用密度的网格线和点状阵列、各种不同的密度网格线或点状阵用于不同弧度、坡度的区域，各种线状、如点状线、虚线、点划线，或由这些线构成的网格均可。 网格可以全覆盖或部分覆盖所要求的图案，也可以是以点阵的形式如上述覆盖。用以产生不同深度效果。控制腐蚀液的深度和时间，每次腐蚀的深度不超过0. 4mm,通过N次过程获得上述立体浮雕板。相同或相异的图案可以重复进行加工，以得到所要求的浮雕平面压板。即经过光敏、热敏或电敏涂料复盖、曝光、腐蚀，直到腐蚀出所需的浮雕。每次腐蚀的深度不超过 0. 5mm，尤其是0. 2mm，可以保证每次的图案的纹路细节的准确。其中，以下指标是容易形成的，模压浮雕板也可以形成凹凸不平程度可达到5mm 至6mm的立体感强的浮雕纹路，浮雕板的花纹精度达到600-700Dpi。浮雕板凹凸不平程度可达到3mm至5mm的立体感强的浮雕纹路，浮雕板的花纹精度达到750_1040Dpi。浮雕板凹凸不平程度可达到Imm至2mm的立体感强的浮雕纹路，浮雕板的花纹精度达到800-1200Dpi 以上。浮雕板凹凸不平程度可达到0. 7mm至Imm的立体感强的浮雕纹路，浮雕板的花纹精度850-1400Dpi。0. 4mm至0. 7mm的立体感强的浮雕纹路，浮雕板的花纹精度900_M00Dpi。
浮雕板板材可以是多层浸胶纸、木纤维板、玻璃板、树脂板、石膏板、橡塑板、塑料板及高分子材料等多种板材。也可以是家具板、各种装饰隔板(用于车辆和机船使用)、隔墙板等。利用制备的大尺幅精细花纹金属板可以制备各种浮雕板板材可以是多层浸胶纸、木纤维板、玻璃板、树脂板、石膏板、橡塑板、塑料板及高分子材料等多种板材。也可以是家具板、各种装饰隔板(用于车辆和机船使用)、隔墙板等。
权利要求
1.大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是基于N次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的方法，在金属基板上进行腐蚀制作浮雕，每次腐蚀的流程在金属基板表面上涂覆光敏涂层；用激光束对涂层曝光使之具有所要求的正性或负性图案或图像，然后以化学去除工艺去除曝光后不保留的涂层，即去除不保留的涂层露出产生腐蚀凹陷的区域；然后以腐蚀侵蚀或电解金属侵蚀的方式，在已被去除涂层的区域上形成凹陷。
2.由权利要求1所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是所述激光束是紫外激光束或其它可见或红外光束，图像是采用点、线或面元构建的，由激光束对光敏涂层上曝光形成点、线或面元构建的图案或图像。
3.由权利要求1或2所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是金属基板光敏涂层上图案或图像是由激光束直接曝光形成的，即直接控制激光束通断的时间对光敏涂层进行曝光。
4.由权利要求1或2所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是控制腐蚀液的深度和时间，每次腐蚀的深度不超过0. 4mm,通过N次过程获得上述立体浮雕板，N为2至 16。
5.由权利要求1或2所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是将每帧的图案或图像存储在计算机内，由计算机控制激光部件在金属基板光敏涂层上扫描；扫描的方式是采用点激光源、一排点阵构成的线激光源或者M排线激光源构成的面激光源进行扫描； 金属基板光敏涂层上图案或图像是由激光束直接曝光形成的。
6.由权利要求3或4所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是激光射向金属基板光敏涂层的角度近垂直，N为3-8。
7.由权利要求3、5或6所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是通过现有 DMD微镜器件通过由图像存储于电脑控制，以快速开关速度与双脉冲宽度调制在金属板光敏涂层上形成图像或图案。
8.由权利要求3、5或7所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法，其特征是图案或图像由几何图形的尺寸和密度精确分布构成，几何图形为块、线或点，并覆盖在金属的表面进行腐蚀凹陷深度的控制；并通过控制几何图形块、线或点的尺寸和密度分布来控制金属表面的腐蚀深度，形成具有在截面上有弧度或曲线的浮雕；即几何图形的密度分布较密时，腐蚀凹陷的深度较浅，控制几何图形的尺寸较细或几何图形的密度分布较稀疏时，即腐蚀凹陷深度较深。
9.由权利要求1至8之一所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法制备得到的大尺幅精细花纹金属板，其特征是具有的尺寸幅度达到米级，且具有腐蚀到大于等于0. 4mm深度的浮雕；花纹精度达到600-M00Dpi，即由此尺寸的点、线宽以及在此尺度下形成的面级花纹，幅度大于150cm* 100cm。
10.由权利要求9所述的大尺幅精细花纹金属板制备方法制备得到的大尺幅精细花纹金属板，其特征是金属板凹凸不平程度达到0. 5mm至4mm的立体感强的浮雕纹路，金属板的花纹精度达到900-1800Dpi，幅度32平方米以内。
全文摘要
大尺幅精细花纹金属板制备方法，基于N次腐蚀制作大面积的金属平面浮雕的方法，在金属基板上进行腐蚀制作浮雕，每次腐蚀的流程在金属基板表面上涂覆光敏涂层；用激光束对涂层曝光使之具有所要求的正性或负性图案或图像,然后以化学去除工艺去除曝光后不保留的涂层，即去除不保留的涂层露出产生腐蚀凹陷的区域；然后以腐蚀侵蚀或电解金属侵蚀的方式，在已被去除涂层的区域上形成凹陷。本发明得到大尺幅精细花纹金属板，具有的宽度大于150cm，长度大于150cm，且具有腐蚀到大于等于0.4mm深度的浮雕。
文档编号B44C1/22GK102555639SQ20121001187
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者王敬达 申请人:王敬达