专利名称：视幻装饰玻璃及其制造方法
技术领域：
本发明是关于玻璃及其制造方法的发明，特别是一种关于视幻装饰玻璃及其制造方法的发明。
众所周知，玻璃的品种多种多样，制造方法也各异。常见的有用有槽垂直引上法等方法生产的平板玻璃，有用浮法生产的平板玻璃，有用压延法生产的压花玻璃、夹丝玻璃。在平板玻璃的基础上，又有普通的透明无色平板玻璃，有普通的茶色、灰色等彩色玻璃，有吸热玻璃(它是在生产平板玻璃时在原料中加入了某些具有吸热性能的着色剂或金属离子后产生兰色、灰色、茶色等色彩)，有具有单向透像特性的镀金属膜的热反射玻璃(在迎光面具有镜子的特性而不能透像)，等等。当然，还有其它各种玻璃。玻璃在建筑上是一种主要装修材料，它除透光、透视、隔音、隔热等功能外，还兼有艺术装饰作用，并还用来降低建筑物自重、改善环境等。目前世界上的一些大型建筑，如机场、宾馆、饭店、商场等都流行用这些装饰玻璃作为建筑幕墙，高雅壮观，色彩柔和。但是，目前所知的各种玻璃，都不具有色彩和图案对视觉产生变幻的效果。
本发明的目的是提出一种视幻装饰玻璃及其制造方法。它除具有普通玻璃耐腐蚀、耐水洗、隔热、隔音、透光的特点外，还具有随着观察方向的改变色彩和图案产生变幻的装饰效果。同时，这种视幻装饰玻璃又能采用切实可行的简便方法制造。
本发明的原理和制造方法都很简单。现在广泛采用的各种装饰玻璃，工业生产方法已非常成熟。而且，普通透明玻璃原料来源也很广泛。只要将平板状透明玻璃的一个表面做成柱面透镜光栅，在另一个表面上印刷并烧焙上各种色彩图案。控制厚度，使色彩图案落在柱面透镜光栅的焦平面上，就可以透过柱面透镜光栅看到各种色彩图案不断变幻。同时，只要仍旧留有很多没有色彩图案的区域，就能保证有足够的透光性，使之既能透光，又有玄妙的装饰效果。本发明的任务是这样完成的采用普通生产玻璃的压延法，用特定的模辊将透明玻璃熔体压延成平板状，压延时使其与特定模辊相接触的表面形成若干个连续凸起的半柱状曲面，这些半柱状曲面的曲率半径相等且轴线互相平行，构成柱面透镜光栅，与柱面透镜光栅相对的另一个表面是平整表面。针对不同设计的柱面透镜的曲率半径，透明玻璃必须控制在相应的厚度，使每一柱面透镜的焦点线落在平整表面上，这样，就使柱面透镜光栅的焦平面和平整表面相重合。柱面透镜的曲率半径愈小，基体透明玻璃愈薄。要保证有足够的机械强度，曲率半径的选取是很关键的。然后，用矿物颜料或化工颜料在一面已呈柱面透镜光栅的透明玻璃的另一平整平面上印刷上(例如用丝网印刷)色彩图案并焙烧、退火，使色彩图案和透明玻璃成一整体。于是，柱面透镜光栅的焦平面也就和色彩图案所在的平面重合。利用现有技术，这些都是很容易实现的。焙烧在透明玻璃平整表面上的色彩图案是互相平行的单一色彩的条形图案，未印刷色彩图案的区域称为无色彩区域，无色彩区域也是条形区域，并与色彩图案互相平行，无色彩区域的设计是为了使视幻装饰玻璃具有一定透光性。我们把相互毗邻的不同色彩的条形色彩图案和条形无色彩区域的组合称之为一个条形图案单元，若干个这样的条形图案单元平行地、重复地、连续排列下去，直到把整个表面复盖上。在一个条形图案单元内各个条形色彩图案的宽度之和小于或等于一个柱面透镜所垂直复盖的区域的宽度的二分之一，一个条形图案单元内至少有一条色彩图案。也就是说，在一个条形图案单元内至少有等于一个柱面透镜所垂直复盖的区域的宽度的二分之一的区域用于透过光线。条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线平行或相交成一个小于50°夹角。在它们平行时，要求一个条形图案单元的宽度等于一个柱面透镜垂直复盖区域的宽度并与之一一对齐。也就是说，一个条形图案单元恰好完全被一个柱面透镜所复盖。这样，在与柱面透镜光栅垂直的方向上改变观察方向时，会出现色彩图案的迅速变幻。简单说，就是一种“变色”效果。例如一幢摩天大楼，用这种视幻装饰玻璃做幕墙后，从一个角度看是金色，换一个角度看是银色，再换一个角度看它又呈现无色透明状。观察角度改变愈快，色彩图案变幻也愈快。在条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线平行时，还有一种情况，就是当一个条形图案单元的宽度小于或大于一个柱面透镜垂直复盖的区域而与之在宽度方向上错位，且所有条形图案单元与各自对应的柱面透镜的垂直复盖区域上错位部分宽度的累计之和小于或等于一个柱面透镜垂直复盖的区域的宽度时，根据柱面透镜的光学的一般原理，也不难理解在与柱面透镜光栅垂直方向上改变观察方向时，会出现色彩图案“顺序移动变幻”的装饰效果。例如，假设条形图案的排列顺序是红-黄-兰-透明无色，在某方向能同时观察到这三种色彩和透明无色(前述“变色”效果是在某方向只能观察到同一种色彩或同是透明无色)，但它们呈现在柱面透镜光栅上的位置不同。随着观察方向的连续改变(在与柱面透镜光栅垂直的方向上)，观察到的排列顺序会变成透明无色-红-黄-兰;再变成兰-透明无色-红-黄;再变成黄-兰-透明无色-红;再变成红-黄-兰-透明无色;这样周而复始，色彩(及透明无色)在柱面透镜光栅上依次向前或向后(沿观察方向的改变方向)推进，这就是“色彩顺序移动变幻”的装饰效果。当条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线相交成一小于50°夹角时，则会随着与柱面透镜光栅垂直方向上观察方向的改变出现色彩图案的“位置移动”，或说成是一种“色彩滚纹”装饰效果。当夹角大于50°时，“色彩滚纹”效果趋于不明显。在理论上，当夹角为90°时，则不会产生“位置移动”。产生“色彩滚纹”效果时，色彩不会发生变幻，但色彩图彩(及透明无色图案)会发生位置的移动，夹角愈小，移动愈大。总之，本发明产生的装饰效果会因色彩图案的设计不同而变幻无穷。视幻透明装饰玻璃除主要用作各种装饰玻璃幕墙外，还可用作大型广告灯箱，也可用作室内装饰隔断，如屏风等。
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1是柱面透镜光栅(a)和条形图案单元排列(b)示意2是“变色”示意图。
图3[(a)，(b)，(c)，(d)]是“色彩顺序移动变幻”示意图。
图4[(a)，(b)，(c)]是“色彩滚纹”示意图。
图5是制造工艺流程示意方框图。
图1(a)是柱面透镜光栅示意图，1是透明玻璃基体，2是轴线7互相平行的、连续凸起的、曲率半径相等的柱面透镜，6是与柱面透镜光栅相对的另一个平整表面。图1(b)是条形图案单元示意图，透明玻璃基体1的一个表面呈柱面透镜2构成的柱面透镜光栅，与之相对的平整表面6上有条形色彩图案3和4以及条形无色彩区域5，3、4和5互相平行，3、4、和5组成一个条形图案单元E，这样的条形图案单元E平行地、重复地、连续排列下去，直到把整个表面复盖上。在一个条形图案单元E内各个条形色彩图案的宽度之和(即图中色彩图案3和4的宽度之和)小于或等于一个柱面透镜垂直复盖的区域的宽度F的二分之一，也就是说条形无色彩区域5的宽度等于或大于F的二分之一，这是为了保证具有足够的透光性。由柱面透镜2构成的柱面透镜光栅的焦平面和平整表面6重合。
图2是“变色”示意图，透明玻璃基体1的一个表面呈柱面透镜2构成的柱面透镜光栅，平整表面6上焙烧上条形色彩图案3和4，同时还有条形无色彩区域5，3、4和5都和柱面透镜轴线7平行，一个条形图案单元E的宽度(即3、4和5的宽度之和)等于一个柱面透镜垂直复盖区域的宽度F并与之一一对齐。这时，当观察视线8的方向改变到观察视线9的方向时，观察视线8通过柱面透镜2后落在条形色彩图案3上的会聚点P点改变到观察视线9通过柱面透镜2后落在条形色彩图案4上的会聚点q点。也就是说，视线8看到一片色彩3，但视线9却看到一片色彩4，同理，当观察视线9的方向改变到观察视线23的方向时，会聚点q点改变到观察视线23通过柱面透镜2后落在条形无色彩区域5上的会聚点S点。也就是说，视线23看到的是一片透明无色彩的区域。原因是在与柱面透镜光栅垂直的方向上改变了观察方向。
图3[(a)、(b)、(c)、(d)]是“色彩顺序移动变幻”示意图，图3(a)中，1是透明玻璃基体，柱面透镜光栅由若干个柱面透镜2构成，平整表面6上被由条形色彩图案A、B、C和条形无色彩区域D组成的条形图案单元E复盖，但一个条形图案单元E的宽度小于一个柱面透镜垂直复盖的区域的宽度F而与之在宽度方向上错位(E的宽度大于F的情况也类似)，且所有条形图案单元与各自对应的柱面透镜的垂直复盖区域上错位部分宽度的累计之和等于一个条形图案单元E的宽度(在4个柱面透镜垂直复盖的区域上复盖了的5个条形图案单元)。这样，观察视线10经柱面透镜光栅上不同位置的柱面透镜会聚后，会聚点(P1，P2，P3，P4)分别落在不同的条形图案上，P1落在A上，P2落在B上，P3落在C上，P4落在D上。观察视线10看到的就是A-B-C-D。根据同样的原理，在图3(b)中从观察视线10改变到观察视线11后，观察视线11看到的是B-C-D-A。同理，在图3(c)中观察视线12看到的是C-D-A-B。在图3(d)中观察视线13看到的是D-A-B-C。这样周而复始，色彩(及透明无色)在柱面透镜光栅上依次向前或向后(沿着观察方向的改变方向)推进，这就是“色彩顺序移动变幻”。所有条形图案单元E与各自对应的柱面透镜2的垂直复盖区域上错位部分宽度的累计之和小于一个条形图案单元E的宽度的情况也类似，同样会产生“色彩顺序移动变幻”效果。
图4[(a)，(b)，(c)]是“色彩滚纹”示意图。为简化起见，取一个柱面透镜来说明问题。在图4(a)中，图(1)、图(2)、图(3)和图(4)分别表示观察视线(或入射光线)束14、15、16和17透过柱面透镜后会聚在色彩图案3上的P1、P2、P3和P4的情况。2是柱面透镜，6是平整表面，观察视线束是沿着与柱面透镜2垂直的方向上不断改变方向的，即从14→15→16→17，观察视线束的会聚点线21落在色彩图案3上，落点是P1、P2、P3和P4。也就是说，都能看到色彩图案3。在图4(b)中，图(1)、图(2)、图(3)和图(4)分别表示观察视线束从14→15→16→17时，观察视线束会聚点线21与条形色彩图案3相交的情况。在图4(b)中可以看出，P1、P2、P3和P4实际上表示了观察视线束会聚点线21与条形色彩图案3相交的一段线段(因为条形色彩图案3是有一定宽度的)。也就是说，随着观察视线束的方向的改变，所能看到的色彩图案3的一部分(P1、P2、P3和P4处)在柱面透镜上的位置也在改变。图4(b)中5表示与条形色彩图案3平行的条形无色彩区域，可以看出，观察视线束会聚点线21同样与5有相交的部分，这说明，透过柱面透镜也能看到透明无色图案，且透明无色图案在柱面透镜上的位置也在同步改变。图中6是平整表面，条形色彩图案3与柱面透镜轴线7的夹角20小于50°。在图4(c)中，图(1)、图(2)、图(3)和图(4)表示透过柱面透镜2看到的实际色彩图案18，色彩图案18的色彩和色彩图案3的色彩相同。显而易见，18离开柱面透镜一个端面19的距离是逐渐变化的，夹角20愈小，变化愈快。图中柱面透镜2上空白部分22表示看到的无色透明部分，可见，它们的位置也在随之同步改变。这就是所说的“位置移动”，或是“色彩滚纹”装饰效果。图4中三组图(a)、(b)、(c)从上到下是一一对应的。图(a)的(1)、(2)、(3)和(4)表示只看一个柱面透镜(剖面)时，因观察视线方向改变，观察视线束的会聚点线在条形色彩图案上移动的有关情况。图(b)的(1)、(2)、(3)和(4)表示与图(a)中(1)、(2)、(3)和(4)上下一一对应时，观察视线束会聚在柱面透镜所垂直复盖的区域内平整表面上条形色彩图案3和条形无色彩区域5上实际位置变化的有关情况。图C的(1)、(2)、(3)和(4)表示与上面两组图一一对应时，透过柱面透镜看到的色彩图案和无色透明图案在柱面透镜上实际位置变化的有关情况。
图5是制造工艺流程示意方框图。工艺流程为透明玻璃液的熔炼[1]→热压成形[2](采用特定模辊压制出一面呈柱面透镜光栅，一面是平整表面的平板状透明玻璃)→退火[3]→裁片[4]→用丝印工艺印刷色彩图案[5](同时留有若干保证透光性的条形无色彩区域)→高温焙烧[6]→退火[7]，最后是成品[8]。
可见，视幻装饰玻璃，不仅具有异乎寻常的装饰效果，制造方法也非常简便。
实施例1(参照附图2及其说明)视幻装饰玻璃系采用普通透明玻璃熔体用特定模辊压延而成。折射率1.65，厚度7mm，尺寸为2000mm×2000mm，柱面透镜2曲率半径都是2.8mm，每个柱面透镜所垂直复盖的区域的宽度F为5mm。在平整表面6上用丝网印刷工艺在条形色彩图案3和4的位置分别印刷上茶色和白色条形矿物颜料或化工颜料图案，宽度均为1mm，条形无色彩区域5的宽度为3mm，即条形图案单元E的宽度也为5mm。然后经焙烧、退火，即为成品。当从观察视线8的方向观察柱面透镜光栅时，看到的是一片茶色。改变到从观察视线9的方向观察柱面透镜光栅时，看到的是一片白色。当观察方向改变到观察视线23的方向时，看到的是一片无色透明，这就是“变色”效果。
实施例2(参照附图3及其说明)视幻装饰玻璃系采用普通透明玻璃熔体用特定模辊压延而成。折射率1.65，厚度8mm，尺寸为1800mm×1800mm，柱面透镜2的曲率半径都是3.2mm，每个柱面透镜所垂直复盖的区域的宽度F为6mm，条形图案单元E的宽度为5.9mm。在条形图案单元E内，条形色彩图案A、B、C处分别用丝网印刷工艺印上红色、白色、兰色矿物颜料或化工颜料图案，这三种条形色彩图案的宽度均为0.8mm，其余为不印色彩图案的条形无色彩区域。然后经焙烧、退火，即为成品。按照这种结构制造的视幻装饰玻璃，可以产生红、白、兰和无色透明四种色彩图案的装饰效果实施例3(参照附图4及其说明)视幻装饰玻璃系采用普通透明玻璃熔体用特定模辊压延而成。折射率1.65，厚度为7mm，尺寸为2000mm×2000mm，柱面透镜2的曲率半径为2.8mm。在平整表面6上，用丝网印刷工艺，在与柱面透镜2轴线7构成3°夹角的方向印刷浅兰色矿物颜料或化工颜料互相平行的条形色彩图案3，每一条浅兰色条形色彩图案3的两边是条形无色透明区域5，条形浅兰色图案宽2mm，条形无色彩透明区域宽3mm。图4只表示了实施例3的一个柱面透镜时的情况，所以图4(b)只表示了一个柱面透镜所垂直复盖的区域内平整表面上条形色彩的情况，但可从其推想到实施例3平整表面上条形色彩图案的全貌。即浅兰色条形色彩图案3和条形无色透明区域5在与柱面透镜2的轴线7相交成3°夹角的方向上平行地、重复地、连续排列下去，直到把视幻装饰玻璃整个平整表面复盖上。然后，经焙烧、退火，即为成品。按照这样结构制造的视幻装饰玻璃，将会产生浅兰色色彩图案和无色透明图案在柱面透镜光栅上位置移动的所谓的“色彩滚纹”装饰效果。
权利要求
1.一种视幻装饰玻璃，呈平板状，基体由透明玻璃构成，其特征在于透明玻璃的一个平整表面上有色彩图案和无色彩区域，而与之相对的另一表面呈若干个连续凸起的半柱状曲面，这些半柱状曲面的曲率半径相等且轴线互相平行，构成柱面透镜光栅，柱面透镜光栅的焦平面和色彩图案所在的平面重合。
2.根据权利要求1所述的视幻装饰玻璃，其特征在于所述的色彩图案是互相平行的单一色彩的条形图案，无色彩区域是与色彩图案互相平行的条形区域，条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线平行或相交成一小于50°夹角，相互毗邻的不同色彩的条形色彩图案和条形无色彩区域组成一个条形图案单元，若干个条形图案单元平行地、重复地、连续排列，一个条形图案单元内条形色彩图案的宽度之和小于或等于一个柱面透镜垂直复盖区域宽度的二分之一，一个条形图案单元内至少有一条色彩图案。
3.根据权利要求2所述的视幻装饰玻璃，其特征在于当条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线平行时，一个条形图案单元的宽度等于一个柱面透镜垂直复盖区域的宽度并与之一一对齐，且一个条形图案单元内至少有一条色彩图案;或者一个条形图案单元的宽度小于或大于一个柱面透镜垂直复盖的区域而与之在宽度方向上产生错位，所有条形图案单元与各自对应的柱面透镜的垂直复盖区域错位部分宽度的累计之和小于或等于一个柱面透镜垂直复盖的区域的宽度。
4.一种视幻装饰玻璃的制造方法，采用普通压延法，其特征在于用特定模辊将透明玻璃熔体压延成平板状并同时使其一个表面呈柱面透镜光栅，使其另一表面呈平整表面，用矿物颜料或化工颜料在一面已呈柱面透镜光栅的透明玻璃的平整表面上印刷上色彩图案后焙烧、退火。
全文摘要
本发明涉及一种玻璃及其制造方法。它是将平板状透明玻璃的一个表面用压延法做成柱面透镜光栅，在另一个表面上焙烧上各种色彩图案，并仍旧留有很多没有色彩图案的区域。当条形色彩图案和条形无色彩区域与柱面透镜轴线平行或相交成一小于50°夹角时，能分别产生出“变色”、“色彩顺序移动变幻”和“色彩滚纹”的装饰效果，并同时具有透光性。视幻装饰玻璃特别适用于各种装饰玻璃幕墙、广告灯箱和屏风等。
文档编号C03B13/08GK1069954SQ9110814
公开日1993年3月17日 申请日期1991年8月28日 优先权日1991年8月28日
发明者周惠忠, 方蔚宁 申请人:周惠忠, 方蔚宁