一种压纹玻璃的制作方法及其制品的制作方法
一种压纹玻璃的制作方法及其制品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃技术领域，尤其是一种压纹玻璃的制作方法及其制品。
【背景技术】
[0002] 对于传统的压纹玻璃而言，其在玻璃上产生立体纹路的制造方法主要有如下所述 的三种方式： 其一，是将玻璃利用高温下软化，经模具压铸，慢慢冷却后成型，其成型的制造成本高， 品质$父为粗糖； 其二，是利用钻石颗粒撞击（喷砂）玻璃背面（因钻石硬度大于玻璃），使玻璃背面因 此产生凹凸的雕刻效果；但是因此种方式的制作，不仅使玻璃呈近不透明的雾面状，而且也 会令玻璃背面形成无数坑洞及表面粗糙的粉状玻璃物，影响被加工玻璃的品质度，造成业 者为了掩饰其粗糙状的外观瑕疵，常会在其表面上作第二次的加工处理，如色彩喷涂表面 材质处理，但因这样反而令被加工玻璃几近呈不透明状，而减低其效果及其表现范围，尤其 若要以镜面、或金、银、铜、铝、镍、铬等各式金属表现凹凸层次、阴影、反光等效果时，亦无法 达成； 其三，是利用氢氟酸（Hydrofluoric acid，简称HF)直接被覆在玻璃的背面，藉以侵蚀 破坏玻璃背面，而据此产生凹凸效果；但由于该氢氟酸为一具有强烈腐蚀性及挥发性的剧 毒液体，不仅容易造成环境的破坏、污染，使用者在使用时亦必须相当小心，否则极容易受 伤，尤其这种酸液在实际的使用上对玻璃的腐蚀效率差，而且不容易控制，同时加工亦相当 繁复，故这种蚀刻方式已不为使用者采用； 其四，是授权公告号为CN271456IY的中国专利，其公布了一种压纹玻璃，该压纹玻璃 是通过在玻璃上贴合一层具有凹凸纹路的合成黏合剂层。由于合成黏合剂层的强度较差， 长时间使用的情况下，其上的纹路容易出现变形现象；并且，合成黏合剂层在阳光照射下也 容易产生黄化现象；同时，也容易因合成黏合剂层与玻璃之间出现贴合不牢固而出现黏合 剂层自玻璃表面脱落或突起的现象。
[0003] 另外，传统的压纹玻璃，其上的纹路多为肉眼可见的纹路，主要是以装饰性为目 的，其装饰效果有限，且，不具有其他的功能性效果。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种压纹玻璃的制作方法及其制品，该制作方法易于操作、成本 较低、安全系数也高，且，通过该制作方法制得的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可 保持如新的优点。
[0005] -种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1) 准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃。
[0006] 本发明中所述的热塑性高分子材料属于非晶聚物，非晶聚物有三种力学状态，它 们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，热塑性高分子材料为刚性固体状，与玻璃相 似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围 后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态， 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态 即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温 度即是该热塑性高分子材料的玻璃转换温度。
[0007] 本发明通过在玻璃表面涂布热塑性高分子材料层，并通过在该热塑性高分子材料 层周围的温度高于其玻璃转换温度(此时，热塑性高分子材料层处于高弹态）时，对热塑性 高分子材料层进行压印，本发明的压纹玻璃制作方法克服了玻璃本身材质硬度所造成的加 工困难的缺陷，易于操作，成本较低，且，安全系数也高，同时，由于本发明可通过将经压印 后的热塑性高分子材料层的温度重新降低至低于其玻璃转换温度，就可实现热塑性高分子 材料层处于玻璃态，处于玻璃态的热塑性高分子材料层的结构和特性均与普通玻璃结构相 似，因此，本发明所制得的玻璃制品中热塑性高分子材料层具有良好的透光性、硬度和抗氧 化性能，即本发明所制得的玻璃制品具有良好的透光性、长时间使用仍可保持如新的优点。
[0008] 本发明的压纹玻璃的制作方法中所述的压纹图案也可叫做立体凸起纹路。
[0009] 现有的模仁，其底部带有的压纹图案沟槽一般都是方形沟槽，因此，所制得的压纹 玻璃上的压纹图案也都是方块图案。为了提高玻璃的装饰效果，本专利的压纹玻璃制作方 法可做如下改进：当步骤（1)中所述的模仁的底部带有的压纹图案沟槽为方形沟槽时，在 步骤（4)后继续进行步骤（5)，步骤（5)为：对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻， 蚀刻过程分为若干阶段，其中，蚀刻第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中的任一 数值；蚀刻最后一阶段的电浆电机功率控制在600~4000w中的任一数值，并且，整个蚀刻 过程中电浆电机功率保持持续增加或持续减少或恒定不变的单一变化趋势，制得具有由下 至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状的压纹图案的压纹玻璃。在直视玻璃时，对于光线穿 透与影像不会产生任何影响，但是，当倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发生色散的原 理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹，即制得的压纹玻璃为具方向性光色散效果的彩虹玻璃， 增进该压纹玻璃的实质效益。
[0010] 本发明的步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为(热塑性高分子材料的 玻璃转换温度数值+30) °C~（热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值+60) °C中的任一数 值时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印。此时，热塑性高分子材料处于高弹态，并 且，热塑性高分子材料层处于粘而不塌的状态，最适宜进行压印作业。
[0011] 本发明的步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至(热塑性高分子材料 的玻璃转换温度数值-30) °C以下。此时，热塑性高分子材料处于稳定的玻璃态，保证玻璃 制品具有最佳的透光性、硬度和抗氧化性能。
[0012] 另外，本发明所述的模仁可以采用带有纳米级压纹图案沟槽的模仁。这样，制得的 压纹玻璃上的压纹图案为其横截面宽度小于肉眼可辨识的7微米（即微压纹玻璃）的压纹 图案，此时，与具有肉眼可见的压纹图案的压纹玻璃相比，微压纹玻璃的整体透光度和影像 清晰度均有所提高，并且，这样的技术方案，可在玻璃上做出隐藏图案，可应用于装饰玻璃。 若整面玻璃都做上图案，则整面玻璃都会产生光线色散彩虹纹，可以当作装饰，若我们把部 分区域做上图案，例如产品名称、折扣信息，我们可以看见一个由色散彩虹文显示的产品名 称、折扣信息，即当消费者在路上行走观看橱窗时，在还没有走到橱窗正面，就可以看到相 关信息，但是走到正面，可以清楚看到橱窗内的摆设，不会像传统张贴在橱窗上的贴纸，造 成路人观看橱窗内物品的干扰，此外，若利用此种玻璃在镀上银做成镜子，则只有站在正面 的使用者可以看到完整的镜相，而站在侧边的人看不见完整镜相，具有保密的效果。可进一 步增进该压纹玻璃的实质效益。
[0013] 本发明所述的模仁优选采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材，易于获得，成本较低。
[0014] 本发明所述的模仁优选采用电子束直接刻写技术来制得，其优点在于无需使用光 罩即可直接产生所需之图形，且加工分辨率高，其图形横截面宽度可达IOnm以下。
[0015] 同时，在具体实施过程中，最好在模仁表面镀上聚四氟乙烯类(简称"PTFE类"）的 薄膜，可使模仁有良好的抗黏特性。
[0016] -种压纹玻璃，其根据本发明所述的压纹玻璃制作方法制得，包括玻璃基板，玻璃 基板上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层，热塑性高分子材料层上表面形成立 体凸起纹路。
[0017] 本发明的压纹玻璃可进一步改进： 立体凸起纹路为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状。例如：半球型、炮弹型、圆 锥形、长条的三角柱形等。在直视玻璃时，对于光线穿透与影像不会产生任何影响，但是，当 倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发生色散的原理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹。在 具体实施过程中，立体凸起纹路的横截面宽度小于7微米，可在玻璃上做出隐藏图案，可应 用于装饰玻璃。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的带有压纹图案的压纹玻璃的侧视图； 图2为本发明的带有压纹图案的压纹玻璃的俯视图； 图3为实施例1所述的圆锥形压纹图案； 图4为实施例2所述的炮弹形压纹图案； 图5为实施例3所述的半球形压纹图案。
【具体实施方式】
[0019] 现详细阐述本发明的较佳实施方式： 实施例1 一种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1)准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁，其中，压纹图案沟槽为方形沟 槽； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃； (5) 对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程中电浆电机功率控 制在1200~3000w中的任一数值恒定不变，制得具有圆锥形压纹图案的压纹玻璃(结合图 1~3)； 其中，热塑性高分子材料选用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)，由于PMMA的玻璃转换温度为 105°C，此时，步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为115°C时，采用模仁对热塑性 高分子材料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至KKTC以下。
[0020] 本发明中所述的热塑性高分子材料属于非晶聚物，非晶聚物有三种力学状态，它 们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，热塑性高分子材料为刚性固体状，与玻璃相 似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围 后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态， 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态 即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温 度即是该热塑性高分子材料的玻璃转换温度。
[0021] 结合图1~3, 一种压纹玻璃，其根据实施例1所述的压纹玻璃制作方法制得，包括 玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层2,热塑性高分子 材料层2上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透 镜形状，具体为圆锥形。
[0022] 实施例2 一种压纹玻璃的制作方法，实施例2的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于： (5)对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程分为两个阶段，蚀刻 第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中任一数值，蚀刻第二阶段（即蚀刻最后一阶 段）的电浆电机功率为(蚀刻第一阶段的电浆电机功率数值+1000)?，制得具有炮弹形压纹 图案的压纹玻璃(结合图2、图4)。
[0023] 其中，热塑性高分子材料选用聚氯乙烯（PVC)，由于PVC的玻璃转换温度为82°C， 此时，步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为112°C时，采用模仁对热塑性高分子 材料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至52°C以下。
[0024] 结合图2、图4, 一种压纹玻璃，其根据实施例2所述的压纹玻璃制作方法制得，包 括玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层热塑性高分子材料层2,热塑性高分子材料层2 上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状， 具体为炮弹形。
[0025] 实施例3 一种压纹玻璃的制作方法，实施例3的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于： (5)对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程分为三个阶段，蚀刻 第一阶段的电浆电机功率分别控制在1200~3000w中的任一数值，蚀刻第二、三阶段的电浆 电机功率分别为蚀刻第一阶段电浆电机功率的3/4、蚀刻第一阶段电浆电机功率的1/2,制 得具有半球形压纹图案的压纹玻璃(结合图2、图5)。
[0026] 其中，热塑性高分子材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯共聚物（ABS)，由于ABS的玻璃转换温度为105°C，此时，步骤（2)中待热塑性高分子材 料层周围的温度为165°C时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印，步骤（3)中降低热 塑性高分子材料层周围的温度至75°C以下。
[0027] 结合图2、图5, 一种压纹玻璃，其根据实施例3所述的压纹玻璃制作方法制得，包 括玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层热塑性高分子材料层2,热塑性高分子材料层2 上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状， 具体为半球形。
[0028] 实施例4 一种压纹玻璃的制作方法，实施例4的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于：步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为145°C时，采用模仁对热塑性高分子材 料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至75°C以下。
[0029] 结合图1~3, 一种压纹玻璃，其根据实施例4所述的压纹玻璃制作方法制得，其结 构与实施例1的一种压纹玻璃的结构相同。
[0030] 实施例1~4的压纹玻璃制作方法克服了玻璃本身材质硬度所造成的加工困难的 缺陷，易于操作，成本较低，且，安全系数也高，同时，通过此压纹玻璃制作方法可在玻璃本 体上直接形成压纹纹路，形成的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。 并且，由于实施例1~4所制得的压纹玻璃均具有由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状 的立体凸起纹路，这些凸起纹路在光线色散作用下，可实现以下技术效果：在直视玻璃时， 对于光线穿透与影像不会产生任何影响，但是，当倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发 生色散的原理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹，即制得的压纹玻璃为具方向性光色散效果 的彩虹 玻璃，增进该压纹玻璃的实质效益。
[0031] 当然，本发明的压纹玻璃制作方法也可以不进行步骤（5)，此时，本发明的压纹玻 璃制作方法也具有克服了玻璃本身材质硬度所造成的加工困难的缺陷，易于操作，成本较 低，且，安全系数也高，同时，通过此压纹玻璃制作方法可在玻璃本体上直接形成压纹纹路， 形成的玻璃制品透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。但是，此时所制得的压纹玻璃 不一定具有彩虹纹的装饰效果。本发明的类凸透镜形状的压纹图案并不限于实施例1和4、 2、3中的具体形状，其也可以为金字塔形、条形的半三角柱形等。本发明的压纹玻璃制作方 法中所述的热塑性高分子材料选不限于实施例1和4、2、3中的具体材料，也可以是PC、PP、 PS、PE等其它的热塑性高分子材料。本发明的压纹玻璃制作方法中步骤（5)中的蚀刻过程 所包含的阶段数量也不限于实施例1和4、2、3中的具体阶段数，且，某一阶段所对应的离子 动能也不限于实施例1和4、2、3中的具体数值范围。只要本发明的蚀刻过程符合"蚀刻过 程分为若干阶段，其中，蚀刻第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w ;蚀刻最后一阶 段的电浆电机功率控制在600~4000w，整个蚀刻过程中电浆电机功率保持持续增加或持续 减少或恒定不变的单一变化趋势"的条件，就可以获得具有由下至上逐渐向中心聚拢的类 凸透镜形状的压纹图案的压纹玻璃。
[0032] 另外，本发明所述的模仁可以采用带有纳米级压纹图案沟槽的模仁。这样，制得的 压纹玻璃上的压纹图案为小于肉眼可辨识的7微米（即微压纹玻璃)，此时，与具有肉眼可见 的压纹图案的压纹玻璃相比，微压纹玻璃的整体透光度和影像清晰度均有所提高。为了体 现此技术效果，现截取本申请人在试验过程中的部分试验数据，具体如下表1 : 表1
并且，压纹玻璃上的压纹图案为小于肉眼可辨识的7微米时，可在玻璃上做出隐藏图 案，可应用于装饰玻璃。若整面玻璃都做上图案，则整面玻璃都会产生光线色散彩虹纹，可 以当作装饰，若我们把部分区域做上图案，例如产品名称、折扣信息，我们可以看见一个由 色散彩虹文显示的产品名称、折扣信息，即当消费者在路上行走观看橱窗时，在还没有走到 橱窗正面，就可以看到相关信息，但是走到正面，可以清楚看到橱窗内的摆设，不会像传统 张贴在橱窗上的贴纸，造成路人观看橱窗内物品的干扰，此外，若利用此种玻璃在镀上银做 成镜子，则只有站在正面的使用者可以看到完整的镜相，而站在侧边的人看不见完整镜相， 具有保密的效果。可进一步增进该压纹玻璃的实质效益。
[0033] 本发明所述的模仁优选采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材，其易于获得，成本较 低。当然，模仁也可以使用蓝宝石晶圆、电铸镍板等。
[0034] 本发明所述的模仁优选采用电子束直接刻写技术来形成纳米图案沟槽，其优点在 于无需使用光罩即可直接产生所需之图形，且加工分辨率高，更可达IOnm以下。当然，模仁 上的纳米图案沟槽也可以通过X光微影或者离子光微影技术等方式来制作。
[0035] 同时，在具体实施过程中，最好在模仁表面镀上聚四氟乙烯类(简称"PTFE类"） 的薄膜，可使模仁有良好的抗黏特性。当然，模仁的表面也可以镀聚偏二氟聚乙烯（简称 "PVDF"）的薄膜，但是，此薄膜层的抗黏效果较PTFE略差。
[0036] 本发明的压纹玻璃所述的立体凸起纹路3的横截面宽度均小于7微米，可在玻璃 上做出隐藏图案，可应用于装饰玻璃。
【主权项】
1. 一种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1) 准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃。2. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：当步骤（1)中所述的 模仁的底部带有的压纹图案沟槽为方形沟槽时，在步骤（4)后继续进行步骤（5)，步骤（5) 为：对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，蚀刻过程分为若干阶段，其中，蚀刻第 一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中的任一数值；蚀刻最后一阶段的电浆电机功 率控制在600~4000w中的任一数值，并且，整个蚀刻过程中电浆电机功率保持持续增加或 持续减少或恒定不变的单一变化趋势，制得具有由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状 的压纹图案的压纹玻璃。3. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于： 步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为(热塑性高分子材料的玻璃转换温度 数值+30) °C~（热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值+60) °C中的任一数值时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印。4. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：步骤（3)中降低热塑 性高分子材料层周围的温度至(热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值-30) °C以下。5. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁采用带 有纳米级压纹图案沟槽的模仁；所述的模仁采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材。6. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁采用电 子束直接刻写技术来制得。7. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁表面镀 有聚四氟乙烯类薄膜。8. -种压纹玻璃，其根据权利要求1~7中任意一项所述的一种压纹玻璃的制作方法制 得，其包括玻璃基板，玻璃基板上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层，热塑性高 分子材料层上表面形成立体凸起纹路。9. 根据权利要求8所述的一种压纹玻璃，其特征在于：所述的立体凸起纹路为由下至 上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状。10. 根据权利要求9所述的一种压纹玻璃，其特征在于：所述的立体凸起纹路的横截面 宽度小于7微米。
【专利摘要】本发明提供一种压纹玻璃的制作方法及其制品，其制作方法包括以下步骤：在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加热，待热塑性高分子材料层的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印；待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度；移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补的压纹图案，得到压纹玻璃。本发明的制作方法易于操作、成本较低、安全系数也高，且，通过该制作方法制得的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。
【IPC分类】B44C1/24, B44C1/20, B44C5/04
【公开号】CN104890426
【申请号】CN201510365469
【发明人】林杰
【申请人】福建省诺希科技园发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃技术领域，尤其是一种压纹玻璃的制作方法及其制品。
【背景技术】
[0002] 对于传统的压纹玻璃而言，其在玻璃上产生立体纹路的制造方法主要有如下所述 的三种方式： 其一，是将玻璃利用高温下软化，经模具压铸，慢慢冷却后成型，其成型的制造成本高， 品质$父为粗糖； 其二，是利用钻石颗粒撞击（喷砂）玻璃背面（因钻石硬度大于玻璃），使玻璃背面因 此产生凹凸的雕刻效果；但是因此种方式的制作，不仅使玻璃呈近不透明的雾面状，而且也 会令玻璃背面形成无数坑洞及表面粗糙的粉状玻璃物，影响被加工玻璃的品质度，造成业 者为了掩饰其粗糙状的外观瑕疵，常会在其表面上作第二次的加工处理，如色彩喷涂表面 材质处理，但因这样反而令被加工玻璃几近呈不透明状，而减低其效果及其表现范围，尤其 若要以镜面、或金、银、铜、铝、镍、铬等各式金属表现凹凸层次、阴影、反光等效果时，亦无法 达成； 其三，是利用氢氟酸（Hydrofluoric acid，简称HF)直接被覆在玻璃的背面，藉以侵蚀 破坏玻璃背面，而据此产生凹凸效果；但由于该氢氟酸为一具有强烈腐蚀性及挥发性的剧 毒液体，不仅容易造成环境的破坏、污染，使用者在使用时亦必须相当小心，否则极容易受 伤，尤其这种酸液在实际的使用上对玻璃的腐蚀效率差，而且不容易控制，同时加工亦相当 繁复，故这种蚀刻方式已不为使用者采用； 其四，是授权公告号为CN271456IY的中国专利，其公布了一种压纹玻璃，该压纹玻璃 是通过在玻璃上贴合一层具有凹凸纹路的合成黏合剂层。由于合成黏合剂层的强度较差， 长时间使用的情况下，其上的纹路容易出现变形现象；并且，合成黏合剂层在阳光照射下也 容易产生黄化现象；同时，也容易因合成黏合剂层与玻璃之间出现贴合不牢固而出现黏合 剂层自玻璃表面脱落或突起的现象。
[0003] 另外，传统的压纹玻璃，其上的纹路多为肉眼可见的纹路，主要是以装饰性为目 的，其装饰效果有限，且，不具有其他的功能性效果。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种压纹玻璃的制作方法及其制品，该制作方法易于操作、成本 较低、安全系数也高，且，通过该制作方法制得的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可 保持如新的优点。
[0005] -种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1) 准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃。
[0006] 本发明中所述的热塑性高分子材料属于非晶聚物，非晶聚物有三种力学状态，它 们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，热塑性高分子材料为刚性固体状，与玻璃相 似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围 后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态， 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态 即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温 度即是该热塑性高分子材料的玻璃转换温度。
[0007] 本发明通过在玻璃表面涂布热塑性高分子材料层，并通过在该热塑性高分子材料 层周围的温度高于其玻璃转换温度(此时，热塑性高分子材料层处于高弹态）时，对热塑性 高分子材料层进行压印，本发明的压纹玻璃制作方法克服了玻璃本身材质硬度所造成的加 工困难的缺陷，易于操作，成本较低，且，安全系数也高，同时，由于本发明可通过将经压印 后的热塑性高分子材料层的温度重新降低至低于其玻璃转换温度，就可实现热塑性高分子 材料层处于玻璃态，处于玻璃态的热塑性高分子材料层的结构和特性均与普通玻璃结构相 似，因此，本发明所制得的玻璃制品中热塑性高分子材料层具有良好的透光性、硬度和抗氧 化性能，即本发明所制得的玻璃制品具有良好的透光性、长时间使用仍可保持如新的优点。
[0008] 本发明的压纹玻璃的制作方法中所述的压纹图案也可叫做立体凸起纹路。
[0009] 现有的模仁，其底部带有的压纹图案沟槽一般都是方形沟槽，因此，所制得的压纹 玻璃上的压纹图案也都是方块图案。为了提高玻璃的装饰效果，本专利的压纹玻璃制作方 法可做如下改进：当步骤（1)中所述的模仁的底部带有的压纹图案沟槽为方形沟槽时，在 步骤（4)后继续进行步骤（5)，步骤（5)为：对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻， 蚀刻过程分为若干阶段，其中，蚀刻第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中的任一 数值；蚀刻最后一阶段的电浆电机功率控制在600~4000w中的任一数值，并且，整个蚀刻 过程中电浆电机功率保持持续增加或持续减少或恒定不变的单一变化趋势，制得具有由下 至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状的压纹图案的压纹玻璃。在直视玻璃时，对于光线穿 透与影像不会产生任何影响，但是，当倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发生色散的原 理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹，即制得的压纹玻璃为具方向性光色散效果的彩虹玻璃， 增进该压纹玻璃的实质效益。
[0010] 本发明的步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为(热塑性高分子材料的 玻璃转换温度数值+30) °C~（热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值+60) °C中的任一数 值时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印。此时，热塑性高分子材料处于高弹态，并 且，热塑性高分子材料层处于粘而不塌的状态，最适宜进行压印作业。
[0011] 本发明的步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至(热塑性高分子材料 的玻璃转换温度数值-30) °C以下。此时，热塑性高分子材料处于稳定的玻璃态，保证玻璃 制品具有最佳的透光性、硬度和抗氧化性能。
[0012] 另外，本发明所述的模仁可以采用带有纳米级压纹图案沟槽的模仁。这样，制得的 压纹玻璃上的压纹图案为其横截面宽度小于肉眼可辨识的7微米（即微压纹玻璃）的压纹 图案，此时，与具有肉眼可见的压纹图案的压纹玻璃相比，微压纹玻璃的整体透光度和影像 清晰度均有所提高，并且，这样的技术方案，可在玻璃上做出隐藏图案，可应用于装饰玻璃。 若整面玻璃都做上图案，则整面玻璃都会产生光线色散彩虹纹，可以当作装饰，若我们把部 分区域做上图案，例如产品名称、折扣信息，我们可以看见一个由色散彩虹文显示的产品名 称、折扣信息，即当消费者在路上行走观看橱窗时，在还没有走到橱窗正面，就可以看到相 关信息，但是走到正面，可以清楚看到橱窗内的摆设，不会像传统张贴在橱窗上的贴纸，造 成路人观看橱窗内物品的干扰，此外，若利用此种玻璃在镀上银做成镜子，则只有站在正面 的使用者可以看到完整的镜相，而站在侧边的人看不见完整镜相，具有保密的效果。可进一 步增进该压纹玻璃的实质效益。
[0013] 本发明所述的模仁优选采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材，易于获得，成本较低。
[0014] 本发明所述的模仁优选采用电子束直接刻写技术来制得，其优点在于无需使用光 罩即可直接产生所需之图形，且加工分辨率高，其图形横截面宽度可达IOnm以下。
[0015] 同时，在具体实施过程中，最好在模仁表面镀上聚四氟乙烯类(简称"PTFE类"）的 薄膜，可使模仁有良好的抗黏特性。
[0016] -种压纹玻璃，其根据本发明所述的压纹玻璃制作方法制得，包括玻璃基板，玻璃 基板上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层，热塑性高分子材料层上表面形成立 体凸起纹路。
[0017] 本发明的压纹玻璃可进一步改进： 立体凸起纹路为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状。例如：半球型、炮弹型、圆 锥形、长条的三角柱形等。在直视玻璃时，对于光线穿透与影像不会产生任何影响，但是，当 倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发生色散的原理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹。在 具体实施过程中，立体凸起纹路的横截面宽度小于7微米，可在玻璃上做出隐藏图案，可应 用于装饰玻璃。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的带有压纹图案的压纹玻璃的侧视图； 图2为本发明的带有压纹图案的压纹玻璃的俯视图； 图3为实施例1所述的圆锥形压纹图案； 图4为实施例2所述的炮弹形压纹图案； 图5为实施例3所述的半球形压纹图案。
【具体实施方式】
[0019] 现详细阐述本发明的较佳实施方式： 实施例1 一种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1)准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁，其中，压纹图案沟槽为方形沟 槽； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃； (5) 对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程中电浆电机功率控 制在1200~3000w中的任一数值恒定不变，制得具有圆锥形压纹图案的压纹玻璃(结合图 1~3)； 其中，热塑性高分子材料选用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)，由于PMMA的玻璃转换温度为 105°C，此时，步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为115°C时，采用模仁对热塑性 高分子材料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至KKTC以下。
[0020] 本发明中所述的热塑性高分子材料属于非晶聚物，非晶聚物有三种力学状态，它 们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，热塑性高分子材料为刚性固体状，与玻璃相 似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围 后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态， 温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态 即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温 度即是该热塑性高分子材料的玻璃转换温度。
[0021] 结合图1~3, 一种压纹玻璃，其根据实施例1所述的压纹玻璃制作方法制得，包括 玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层2,热塑性高分子 材料层2上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透 镜形状，具体为圆锥形。
[0022] 实施例2 一种压纹玻璃的制作方法，实施例2的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于： (5)对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程分为两个阶段，蚀刻 第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中任一数值，蚀刻第二阶段（即蚀刻最后一阶 段）的电浆电机功率为(蚀刻第一阶段的电浆电机功率数值+1000)?，制得具有炮弹形压纹 图案的压纹玻璃(结合图2、图4)。
[0023] 其中，热塑性高分子材料选用聚氯乙烯（PVC)，由于PVC的玻璃转换温度为82°C， 此时，步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为112°C时，采用模仁对热塑性高分子 材料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至52°C以下。
[0024] 结合图2、图4, 一种压纹玻璃，其根据实施例2所述的压纹玻璃制作方法制得，包 括玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层热塑性高分子材料层2,热塑性高分子材料层2 上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状， 具体为炮弹形。
[0025] 实施例3 一种压纹玻璃的制作方法，实施例3的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于： (5)对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，整个蚀刻过程分为三个阶段，蚀刻 第一阶段的电浆电机功率分别控制在1200~3000w中的任一数值，蚀刻第二、三阶段的电浆 电机功率分别为蚀刻第一阶段电浆电机功率的3/4、蚀刻第一阶段电浆电机功率的1/2,制 得具有半球形压纹图案的压纹玻璃(结合图2、图5)。
[0026] 其中，热塑性高分子材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯共聚物（ABS)，由于ABS的玻璃转换温度为105°C，此时，步骤（2)中待热塑性高分子材 料层周围的温度为165°C时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印，步骤（3)中降低热 塑性高分子材料层周围的温度至75°C以下。
[0027] 结合图2、图5, 一种压纹玻璃，其根据实施例3所述的压纹玻璃制作方法制得，包 括玻璃基板1，玻璃基板1上表面设置有一层热塑性高分子材料层2,热塑性高分子材料层2 上表面设有立体凸起纹路3,立体凸起纹路3为由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状， 具体为半球形。
[0028] 实施例4 一种压纹玻璃的制作方法，实施例4的压纹玻璃的制作方法与实施例1的不同之处在 于：步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为145°C时，采用模仁对热塑性高分子材 料层进行压印，步骤（3)中降低热塑性高分子材料层周围的温度至75°C以下。
[0029] 结合图1~3, 一种压纹玻璃，其根据实施例4所述的压纹玻璃制作方法制得，其结 构与实施例1的一种压纹玻璃的结构相同。
[0030] 实施例1~4的压纹玻璃制作方法克服了玻璃本身材质硬度所造成的加工困难的 缺陷，易于操作，成本较低，且，安全系数也高，同时，通过此压纹玻璃制作方法可在玻璃本 体上直接形成压纹纹路，形成的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。 并且，由于实施例1~4所制得的压纹玻璃均具有由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状 的立体凸起纹路，这些凸起纹路在光线色散作用下，可实现以下技术效果：在直视玻璃时， 对于光线穿透与影像不会产生任何影响，但是，当倾斜一定角度后，根据光线透过凸透镜发 生色散的原理，即可见在玻璃表面出现彩虹纹，即制得的压纹玻璃为具方向性光色散效果 的彩虹 玻璃，增进该压纹玻璃的实质效益。
[0031] 当然，本发明的压纹玻璃制作方法也可以不进行步骤（5)，此时，本发明的压纹玻 璃制作方法也具有克服了玻璃本身材质硬度所造成的加工困难的缺陷，易于操作，成本较 低，且，安全系数也高，同时，通过此压纹玻璃制作方法可在玻璃本体上直接形成压纹纹路， 形成的玻璃制品透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。但是，此时所制得的压纹玻璃 不一定具有彩虹纹的装饰效果。本发明的类凸透镜形状的压纹图案并不限于实施例1和4、 2、3中的具体形状，其也可以为金字塔形、条形的半三角柱形等。本发明的压纹玻璃制作方 法中所述的热塑性高分子材料选不限于实施例1和4、2、3中的具体材料，也可以是PC、PP、 PS、PE等其它的热塑性高分子材料。本发明的压纹玻璃制作方法中步骤（5)中的蚀刻过程 所包含的阶段数量也不限于实施例1和4、2、3中的具体阶段数，且，某一阶段所对应的离子 动能也不限于实施例1和4、2、3中的具体数值范围。只要本发明的蚀刻过程符合"蚀刻过 程分为若干阶段，其中，蚀刻第一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w ;蚀刻最后一阶 段的电浆电机功率控制在600~4000w，整个蚀刻过程中电浆电机功率保持持续增加或持续 减少或恒定不变的单一变化趋势"的条件，就可以获得具有由下至上逐渐向中心聚拢的类 凸透镜形状的压纹图案的压纹玻璃。
[0032] 另外，本发明所述的模仁可以采用带有纳米级压纹图案沟槽的模仁。这样，制得的 压纹玻璃上的压纹图案为小于肉眼可辨识的7微米（即微压纹玻璃)，此时，与具有肉眼可见 的压纹图案的压纹玻璃相比，微压纹玻璃的整体透光度和影像清晰度均有所提高。为了体 现此技术效果，现截取本申请人在试验过程中的部分试验数据，具体如下表1 : 表1
并且，压纹玻璃上的压纹图案为小于肉眼可辨识的7微米时，可在玻璃上做出隐藏图 案，可应用于装饰玻璃。若整面玻璃都做上图案，则整面玻璃都会产生光线色散彩虹纹，可 以当作装饰，若我们把部分区域做上图案，例如产品名称、折扣信息，我们可以看见一个由 色散彩虹文显示的产品名称、折扣信息，即当消费者在路上行走观看橱窗时，在还没有走到 橱窗正面，就可以看到相关信息，但是走到正面，可以清楚看到橱窗内的摆设，不会像传统 张贴在橱窗上的贴纸，造成路人观看橱窗内物品的干扰，此外，若利用此种玻璃在镀上银做 成镜子，则只有站在正面的使用者可以看到完整的镜相，而站在侧边的人看不见完整镜相， 具有保密的效果。可进一步增进该压纹玻璃的实质效益。
[0033] 本发明所述的模仁优选采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材，其易于获得，成本较 低。当然，模仁也可以使用蓝宝石晶圆、电铸镍板等。
[0034] 本发明所述的模仁优选采用电子束直接刻写技术来形成纳米图案沟槽，其优点在 于无需使用光罩即可直接产生所需之图形，且加工分辨率高，更可达IOnm以下。当然，模仁 上的纳米图案沟槽也可以通过X光微影或者离子光微影技术等方式来制作。
[0035] 同时，在具体实施过程中，最好在模仁表面镀上聚四氟乙烯类(简称"PTFE类"） 的薄膜，可使模仁有良好的抗黏特性。当然，模仁的表面也可以镀聚偏二氟聚乙烯（简称 "PVDF"）的薄膜，但是，此薄膜层的抗黏效果较PTFE略差。
[0036] 本发明的压纹玻璃所述的立体凸起纹路3的横截面宽度均小于7微米，可在玻璃 上做出隐藏图案，可应用于装饰玻璃。
【主权项】
1. 一种压纹玻璃的制作方法，包括以下步骤： (1) 准备好玻璃基板和底部带有压纹图案沟槽的模仁； (2) 在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加 热，待热塑性高分子材料层周围的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印； (3) 待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层 周围的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度； (4) 然后，移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补 的压纹图案，得到压纹玻璃。2. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：当步骤（1)中所述的 模仁的底部带有的压纹图案沟槽为方形沟槽时，在步骤（4)后继续进行步骤（5)，步骤（5) 为：对压印后的热塑性高分子材料层进行电浆蚀刻，蚀刻过程分为若干阶段，其中，蚀刻第 一阶段的电浆电机功率控制在1200~3000w中的任一数值；蚀刻最后一阶段的电浆电机功 率控制在600~4000w中的任一数值，并且，整个蚀刻过程中电浆电机功率保持持续增加或 持续减少或恒定不变的单一变化趋势，制得具有由下至上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状 的压纹图案的压纹玻璃。3. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于： 步骤（2)中待热塑性高分子材料层周围的温度为(热塑性高分子材料的玻璃转换温度 数值+30) °C~（热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值+60) °C中的任一数值时，采用模 仁对热塑性高分子材料层进行压印。4. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：步骤（3)中降低热塑 性高分子材料层周围的温度至(热塑性高分子材料的玻璃转换温度数值-30) °C以下。5. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁采用带 有纳米级压纹图案沟槽的模仁；所述的模仁采用硅晶圆或不锈钢滚轮作为基材。6. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁采用电 子束直接刻写技术来制得。7. 根据权利要求1所述的一种压纹玻璃的制作方法，其特征在于：所述的模仁表面镀 有聚四氟乙烯类薄膜。8. -种压纹玻璃，其根据权利要求1~7中任意一项所述的一种压纹玻璃的制作方法制 得，其包括玻璃基板，玻璃基板上表面设置有一层玻璃态的热塑性高分子材料层，热塑性高 分子材料层上表面形成立体凸起纹路。9. 根据权利要求8所述的一种压纹玻璃，其特征在于：所述的立体凸起纹路为由下至 上逐渐向中心聚拢的类凸透镜形状。10. 根据权利要求9所述的一种压纹玻璃，其特征在于：所述的立体凸起纹路的横截面 宽度小于7微米。
【专利摘要】本发明提供一种压纹玻璃的制作方法及其制品，其制作方法包括以下步骤：在玻璃基板表面涂布一层热塑性高分子材料层，并对热塑性高分子材料层进行加热，待热塑性高分子材料层的温度高于热塑性高分子材料的玻璃转换温度时，采用模仁对热塑性高分子材料层进行压印；待模仁底部的压纹图案压入热塑性高分子材料层内后，降低热塑性高分子材料层的温度至低于热塑性高分子材料的玻璃转换温度；移开模仁，热塑性高分子材料层上即可形成与模仁底部的压纹图案沟槽互补的压纹图案，得到压纹玻璃。本发明的制作方法易于操作、成本较低、安全系数也高，且，通过该制作方法制得的玻璃制品具有透光性好、长时间使用仍可保持如新的优点。
【IPC分类】B44C1/24, B44C1/20, B44C5/04
【公开号】CN104890426
【申请号】CN201510365469
【发明人】林杰
【申请人】福建省诺希科技园发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
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