CN104760441A - 激光印花墙纸及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种激光印花墙纸及其加工方法，所述的激光印花墙纸包括基本墙纸和设置在基本墙纸上的涂层和涂层花纹，其特征在于所述的涂层为采用磁控溅射方法镀覆的金属涂层或金属氧化物涂层；所述的涂层花纹为采用平幅动态连续式激光实现的涂层花纹；所述的磁控溅射方法镀覆使用四个或者四个以上的金属靶位进行溅射，所述的金属靶材分别是：铜靶、钛靶、不锈钢靶、银靶；所述的镀覆涂层为单层或者多层。本发明利用磁控溅射镀覆金属或金属氧化物在墙纸表面，且进行激光印花，工艺简单、效率高、膜层均匀致密、附着性好，且其工艺具有快速施工，接缝完美，保证了图案清晰的特性，大大提高印花效率，同时也杜绝了现有技术的污染问题。

Description

激光印花墙纸及其加工方法

技术领域：

本发明涉及一种激光印花墙纸及其加工方法，它属于室内墙面装饰材料环保型无水印花金属着色技术领域，特别是在墙纸上采用磁控溅射卷绕镀覆金属或金属氧化物膜的时尚装饰墙纸激光印花技术。

背景技术：

墙纸是一种应用相当广泛的室内墙面装饰材料，以图案丰富、色彩多样、装饰效果高贵典雅、绿色环保而优越，越来越受人们的青睐。墙纸种类多，适应不同的空间或场所、不同的兴趣爱好以及不同的价格层次。依外观分类，墙纸表面的基本装饰工艺可分印花、压花和浮雕三种，三种工艺又可组合为印花压花墙纸、压花浮雕墙纸、印花浮雕墙纸。依照面层材料可分为以下几类：(1)树脂类墙纸：即面层由胶构成，防水性能优良；(2)纯纸类墙纸：以纸为基材，经印花后压花而成，自然舒适、透气性好，但时间久了可能会略显泛黄；(3)无纺布墙纸：以纯无纺布为基材，表面采用水性油墨印刷后涂上特殊材料，经特殊加工而成，吸音、不易变形；(4)织物类墙纸：织物面料经过加工，印制色彩花纹而形成的一种新型贴墙材料，以丝绸、麻、棉等编织物为原材料，其物理性状非常稳定，湿水后颜色变化也不大；(5)云母片类墙纸：这类产品高雅，具有光泽感，良好的电绝缘性，导电性弱，安全系数高，既美观又实用；(6)金银铝箔墙纸，如实用新型专利公开了一种金属化墙纸(专利号：CN91203830),是一种转移法生产的金属化墙纸,实用新型公开了一种多层次金属彩箔墙纸(专利号：CN201320245482.8)，具有金属光亮华丽效果。新型专利公开了一种多功能墙纸(专利号：CN200520105012),将抗静电墙纸与铝箔材料复合，具有抗静电、隔热、防潮、防电磁辐射等性能。其工艺比较复杂，成本高，价格昂贵，牢度不理想，容易出现起壳等弊病。目前国产墙纸还存在花色老旧、印花颜色不鲜艳、易起皱等问题。

激光技术随着计算机辅助设计与图形学及工业自动化学科交叉渗透，拓展了激光雕刻应用范围，激光科技和艺术想象力，与传统墙纸表面基本装饰工艺及印花设计有效结合，为激光雕花技术在室内墙面装饰墙纸的应用提供了新思路。为解决激光印花墙纸在色彩层次方面的局限性，再结合磁控溅射镀覆金属或金属氧化物，可以使其浮现出各种金属色彩及光泽，具有流光溢彩的时尚性和独特的功能性，包括抗静电、抗紫外、防辐射、防水、自清洁、抑菌等。

随着国内外真空技术的日新月异，磁控溅射技术已成为很多行业可持续发展之绿色环保技术。理论上可以应用于无纺布及织物基墙纸等柔性基材的改性与整理，尤其在装饰性效果和实用性上有着新的发展空间。但就现有技术来说，墙纸表面通过磁控溅射连续卷绕式镀覆的工业化应用还未见有报道，因为墙纸和现有利用磁控溅射方式进行镀覆的玻璃等硬质材料不同，首先它既不同硬质玻璃，也不同于柔韧性的单纯的织物，所以在进行磁控溅射时，对工艺设计和参数控制要求与上述的材料将完全不同，工艺设计参数和程序的确定，直接影响到磁控溅射技术获得多色彩装饰质量和效果，特别是墙纸在激光印花或磁控溅射镀覆加工过程易于变形，不易做复杂的后处理加工，故还需要根据基材的耐热及物理机械性能稳定等因素设计合理简易的耐腐蚀抗氧化镀覆层做保护。否则不但镀覆效果达不到预期，还会影响到墙纸原本的外观品质和物理机械性能。

由于上述原因，现有的激光印花与磁控溅射技术不能单独直接实现墙纸多色彩多层次的图案装饰效果，必须有配套新的工艺设计参数，才能在保证不改变墙纸原有外观品种及物理机械性能情况下，利用真空磁控溅射卷绕镀膜机和环保型平幅动态连续式振镜聚焦激光雕花机，实现墙纸表面多色彩金属色多层次图案之装饰效果。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种无污染，加工方便，且可以实现大规模生产，墙纸强度好、外观不变形且具有金属感、光泽感、色彩感、透视感等各类不同风格效果的一种激光印花墙纸及其加工方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种激光印花墙纸及其加工方法，其特征在于它包括如下的步骤：

A：首先，准备好金属靶材和工作气体；将靶材及仓体用吸尘器清理干净，靶材的壁厚≥2～3mm、冷却水流量50～100m³/h，水压≥0.2MPa、半开回流管的回流阀，然后打开电源和气源，采用JPL-650磁控溅射卷绕镀膜机进行镀覆，镀覆温度设置范围180～280℃，采用DC/磁控溅射沉积模式镀覆，设置4个或4个以上金属靶位，所述的金属靶位的金属靶材分别是：铜靶、钛靶、不锈钢靶、银靶，进行多靶位单质金属溅射或者多靶位多种金属溅射；其中铜靶、钛靶和不锈钢靶的磁控镀覆电流为：0.1～10A,银靶的磁控镀覆电流为：0.1～4A；所述的工作气体为氩气或氧气或氩气和氧气的混合气体，工作气体氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm；真空镀膜压强为8×10^-4Pa～8×10^-3Pa，镀膜工作压强为1×10^-1Pa～2×10^-1Pa；工作压力为：≥2×10^-1Pa；镀膜车速为0.1～15米/分钟，墙纸镀覆幅宽0.1～0.65米，采用同步离子源电流：0.03～0.5A；为保证墙纸镀膜牢度，相对稳定的等离子源电流强度越大，镀覆基材表面越易被活化和粗糙化，更有利于提高墙纸表面的镀覆牢度。

依据被镀覆基材的色彩设计要求，进行具体溅射靶位的运行设计，如果需要色彩复杂，就需要使用多靶位溅射，既同时运行两个以上的靶位进行溅射。如铜靶和钛靶同时进行溅射，则会产生铜钛合金溅射的效果；若不锈钢靶、钛靶和银靶同时进行溅射，则产生钛不锈钢银合金的溅射效果。因此采用四个靶位的多靶位组合溅射，可以完成多种合金溅射效果。如果需要镀覆金属氧化物，就需要使用混合工作气体，即运行时通有至少两路不同的工作气体。若氩气与氧气以1:2-5的混合比例，铜靶或不锈钢靶进行溅射，则会产生氧化铜或氧化不锈钢的溅射效果；若氩气与氧气以2-5:1的混合比例，钛靶进行溅射，则会产生氧化钛的溅射效果。也可以在线根据不同时间间隔变换镀覆车速或改变金属靶的磁控电流进行渐变色彩的镀覆。上述镀覆金属及金属氧化物膜还可以进行两层及两层以上的色层结构设计，即进行两层及两层以上的多层金属及金属氧化物的镀覆，从而获得丰富的金属色彩效果。如：古铜色、金黄色、浅橙红色、杏黄色、浅黄色、浅灰色、香槟黄色、浅墨绿色、灰蓝色、紫青色等色彩及色彩渐变效果。通常在线镀覆车速越慢，溅射靶的磁控电流越大，镀覆厚度就越厚，镀覆颜色也会深些。反之，在线镀覆车速越快，溅射靶的磁控电流越小，可以为零，镀覆厚度就越薄，镀覆颜色也会越浅。

B、将已经磁控溅射镀覆膜的墙纸平幅放置在平幅动态连续式激光雕花机的卷布架上；加工环境温度22℃-26℃，湿度60％-80％；门幅为：≤1.8m；雕花车速为：0.01-5.4m/min；设置激光雕花的图案：首先在计算机中设计好需要激光刻蚀的图案，以Photoshop软件处理图片后导出BMP格式的8位灰度图；并将BMP格式图案自动另存为.OTB文件；在平幅动态连续式激光雕花机上设置工艺参数：激光速度V设置为：1000-1500m/min；激光垂直方向间距Y为：0.45-0.60mm；白度W为：0-100％；黑度B为：0-100％；门幅为：≤1.8m；运行平幅动态连续式激光雕花机进行连续式雕花；

其中：R＝0-100％，L＝0-100％，P＝0-100％，C＝0-100％，Q＝0-100％。

所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的各个溅射靶的电流总和≤40A；所述的工作气体为氩气，氩气的流量为60～320Sccm。

所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的工作气体为氩气和氧气的混合气体，所述的氩气和氧气扥混合比例为：1:2～5，氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm，工作气体压力为≥2×10^-1Pa。

所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的工作气体为氩气和氧气的混合气体，所述的氩气和氧气扥混合比例为：2～5:1，氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm，工作气体压力为≥2×10^-1Pa。

一种激光印花墙纸，它包括基本墙纸和设置在基本墙纸上的涂层和涂层花纹，所述的涂层为采用磁控溅射方法镀覆的金属涂层；所述的涂层花纹为采用平幅动态连续式激光实现的涂层花纹。

所述的涂层为单金属靶实现的单金属涂层或多金属靶实现的复合金属涂层。

所述的基本墙纸为无纺布或纺织物及其它柔性基材墙纸。

本发明采用了真空磁控溅射卷绕镀膜技术结合平幅动态连续式激光雕花机印花工艺，加工过程不会产生三废排放问题。本发明解决现有金属化墙纸中存在的问题。首先利用磁控溅射技术在墙纸表面镀覆不同金属或金属氧化物组分的薄膜，对织物进行金属化处理，因其镀覆涂层厚度仅为15～300纳米之间，故不改变墙纸原有的特征，提供了一种装饰效果好，具有丰富清晰图案金属化墙纸的制造方法，在赋予墙纸金属光泽同时增加墙纸新的功能，如抗菌、抗静电、防辐射、自清洁等。磁控溅射镀膜工艺简单、效率高、膜层均匀致密、附着性好、绿色环保，易于实现大规模的工业化生产。

在磁控溅射镀覆金属或金属氧化物墙纸表面，进行激光印花，使用者可根据自己的兴趣、爱好，选择自己喜欢的风景山水、卡通、人物等艺术墙纸和古画，只需要提供相关图片，通过电脑绘图软件设计图像，经过激光工艺在金属涂层墙纸表面进行印花，具有快速施工，接缝完美，图案清晰的特性，大大提高印花效率，且绿色环保。

附图说明：

图1为本发明实施例1江山如画组图雕花花型.BMP文件

图2为本发明实施例1江山如画组图激光雕花灰度调整二次曲线

图3为本发明实施例1江山如画组图激光印花墙纸效果图

图4为本发明实施例2腰果花组图雕花花型.BMP文件

图5为本发明实施例2腰果花组图激光雕花灰度调整二次曲线

图6为本发明实施例2腰果花组图激光印花墙纸效果图

图7为本发明实施例3祥云组图雕花花型.BMP文件

图8为本发明实施例3祥云组图激光雕花灰度调整二次曲线

图9为本发明实施例3祥云激光印花墙纸效果图

具体实施方式：

本发明的具体操作工艺流程如下：

磁控溅射镀覆金属或金属氧化物的工艺流程

第一：准备

准备铜靶、钛靶、不锈钢靶和银靶作为本发明的靶材，然后清洁所有靶，靶壁厚≥2～3mm；冷却水流量：50～10m³/h，水压≥0.2MPa；半开冷却塔回流阀，保证水管畅通，开电和气；预热：开维持泵约2～3分钟后，开扩散泵约2小时后加热到250℃左右

第二：采用JPL-650磁控溅射卷绕镀膜机进行镀覆；卸准备被溅射墙纸卷，上墙纸卷，进溅射仓；

第三：抽真空

粗抽真空：扩散泵加垫到250℃，深冷制冷温度≤-120℃启动旋片泵，拉开粗抽阀，并开启真空计电源，真空压强达70Pa后，开罗茨泵继续粗抽。

精抽真空：真空压强达4Pa后，开前置阀，达3Pa后关闭粗抽阀，开精抽阀。达到预定真空镀膜压强,可向真空室充入工作气体，工作压强稳定后，启动主辊使收卷、放卷及水冷辊低速运转。

第四：磁控溅射镀膜

逐个打开靶电源炼靶约3～5分钟，电压稳定辉光无火花方可微调增大电流，适当加速，调到所需的工作电流后，依据设计要求，确定单靶位溅射或者多靶位溅射，即可进行磁控溅射镀膜。

第五：停机

关磁控电源，减速让速度回零，关闭真空测量计；关工作气体和主机电源；关精抽和前置阀，关罗茨泵，约60秒后关粗抽泵，按深冷柜除霜，冷热水机组加热到40℃；除霜后，充气听声音至听不到出仓，卸布卷后进仓，关增加泵和扩散泵；过2小时后，关闭维持泵，关总电源，关气和关水。

激光印花的工艺流程：

激光器参数表

平幅动态连续式激光雕花机的操作过程：

开机顺序为：开总电源→开设备开关(计算机自动开启并打开XM软件)→等待充气→蓝色指示灯亮→充气完毕→蓝色指示灯灭→按绿色按钮→开激光(绿色指示灯亮即可使用激光)。

平幅动态连续式激光雕花机花型图案计算机辅助设计软件系统：

BMP为位图格式，以Photoshop软件处理图片后导出8位灰度图。在此软件中.BMP自动另存为.OTB文件，图2为BMP格式操作界面。使用.BMP格式时，激光速度最高为2400m/min。这部分设计为现有技术的应用，在本发明中是利用计算机辅助设计软件系统来完成花型图案的设计。

实施例是针对三种不同基色织物类墙纸的加工。

实施例采用JPL-650磁控溅射卷绕镀膜机，使用上述的具体操作工艺流程。

实施例将综合利用四个不同的金属靶：铜靶、钛钯、不锈钢靶和银靶，在真空磁控溅射连续式卷绕镀膜机上，根据工艺设计,在氩气或氩气与氧气的混合工作气体条件下、以一定的工作真空度和卷绕车速进行真空磁控溅射镀覆，具体工艺参数选择见表1和表2。

表1 磁控溅射卷绕镀覆墙纸基本信息

表2 磁控溅射卷绕镀覆基本工艺参数

经过上述加工以后的墙纸颜色有铁灰色、彩紫灰、香槟色、金黄色等金属色效果。

实施例1：1#江山如画组图激光印花墙纸加工流程：

A：将1#磁控镀覆金属膜墙纸卷正面朝上平幅放置在激光雕花机上；

B：设置调整激光雕花机上的图案

I.图案设计：

①图案纹理具有较精细的山水画透视效果；

②图案线条区域有黑、白、灰可调整性，似有渐变透视感；

③因考虑到激光印花容易引降强大，故图案的雕花面积尽量小。

基于以上图案设计思路获得如图1所示江山如画组图雕花花型.BMP文件，并获得对应该图案的激光雕花灰度调整二次曲线，如图2所示。

C：在平幅动态连续式激光雕花机上设置工艺参数：

在保证雕花图案清晰渐变效果最佳和较高生产速度的同时，让墙纸平均降强控制在30％以内。

基于以上生产工艺参数设置思路获得如图1和图2所示1#经过镀覆墙纸激光雕花生产工艺：即，激光速度V为1400m/min,激光垂直方向间距Y为0.45mm，白度W为10，黑度B为90，刻蚀效果R＝100、L＝0、P＝10、C＝0、Q＝0，车速为0.92m,印花幅宽为0.53/0.50m。

D：运行平幅动态连续式激光雕花机，开始连续式雕花。效果见图3。所述的刻蚀效果的R、L、P、C、Q等术语在已经公开的第201410004302.6号中国专利申请中已经公开过。

实施例2：2#腰果花组图激光印花墙纸加工流程：

A：将2#磁控镀覆金属膜墙纸卷正面朝上平幅放置在激光雕花机上；

B：设置调整激光雕花机上的图案

I.图案设计：

①图案纹理具有较精细图案花卉轮廓四方连续效果；

②图案线条区域有黑、白、灰可调整性，似有渐变层次感；

③因考虑到激光印花容易引降强大，故图案的雕花面积尽量小。

基于以上图案设计思路获得如图4所示腰果花组图雕花花型.BMP文件，并获得对应该图案的激光雕花灰度调整二次曲线，如图5所示。

C：在平幅动态连续式激光雕花机上设置工艺参数：

在保证雕花图案清晰渐变效果最佳和较高生产速度的同时，让墙纸平均降强控制在30％以内。

基于以上生产工艺参数设置思路获得如图4和图5所示2#经过镀覆墙纸激光雕花生产工艺：即，激光速度V为1400m/min,激光垂直方向间距Y为0.5mm，白度W为75，黑度B为25，刻蚀效果R＝100、L＝0、P＝5、C＝0、Q＝0，车速为1.02m,印花幅宽为0.53/0.241m。

D：运行平幅动态连续式激光雕花机，开始连续式雕花。效果见图6。

实施例3：3#祥云组图激光印花墙纸加工流程：

A：将3#磁控镀覆金属膜墙纸卷正面朝上平幅放置在激光雕花机上；

B：设置调整激光雕花机上的图案

I.图案设计：

①图案纹理具有较精细祥云轮廓四方连续效果；

②图案线条区域有黑、白、灰可调整性，似有渐变层次感；

③因考虑到激光印花容易引降强大，故图案的雕花面积尽量小。

基于以上图案设计思路获得如图7所示祥云组图雕花花型.BMP文件，并获得对应该图案的激光雕花灰度调整二次曲线，如图8所示。

C：在平幅动态连续式激光雕花机上设置工艺参数：

在保证雕花图案清晰渐变效果最佳和较高生产速度的同时，让墙纸平均降强控制在30％以内。

基于以上生产工艺参数设置思路获得如图7和图8所示3#经过镀覆墙纸激光雕花生产工艺：即，激光速度V为1500m/min,激光垂直方向间距Y为0.5mm，白度W为10，黑度B为100，刻蚀效果R＝100、L＝0、P＝5、C＝0、Q＝0，车速为1.08m,印花幅宽及单元高度为0.53/0.108m。

D：运行平幅动态连续式激光雕花机，开始连续式雕花。效果见图9。

1#、2#、3#激光印花墙纸经过干湿摩擦牢度的测试，与常规墙纸镀覆相比，会有些影响，见表3数据显示。

表3 激光印花磁控溅射镀膜墙纸干湿摩擦牢度的测试

Claims (7)

1.一种激光印花墙纸的加工方法，其特征在于它包括如下的步骤：

A：首先，准备好金属靶材和工作气体；将靶材及仓体用吸尘器清理干净，靶材的壁厚≥2～3mm、冷却水流量50～100m³/h，水压≥0.2MPa、半开回流管的回流阀，然后打开电源和气源，采用JPL-650磁控溅射卷绕镀膜机进行镀覆，镀覆温度设置范围180～280℃，采用DC/磁控溅射沉积模式镀覆，设置4个或4个以上的金属靶位，所述金属靶位的金属靶材分别是：铜靶、钛靶、不锈钢靶、银靶，进行多靶位单质金属溅射或者多靶位多种金属溅射；其中铜靶、钛靶和不锈钢靶的磁控镀覆电流为：0.1～10A,银靶的磁控镀覆电流为：0.1～4A；所述的工作气体为氩气或氧气或氩气和氧气的混合气体，工作气体氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm；真空镀膜压强为8×10^-4Pa～8×10^-3Pa，镀膜工作压强为1×10^-1Pa～2×10^-1Pa；工作压力为：≥2×10^-1Pa；镀膜车速为0.1～15米/分钟，墙纸镀覆幅宽0.1～0.65米，采用同步离子源电流：0.03～0.5A。

B、将已经磁控溅射镀覆膜的墙纸平幅放置在平幅动态连续式激光雕花机的卷布架上；加工环境温度22℃-26℃，湿度60％-80％；门幅为：≤1.8m；雕花车速为：0.01-5.4m/min；设置激光雕花的图案：首先在计算机中设计好需要激光刻蚀的图案，以Photoshop软件处理图片后导出BMP格式的8位灰度图；并将BMP格式图案自动另存为.OTB文件；在平幅动态连续式激光雕花机上设置工艺参数：激光速度V设置为：1000-1500m/min；激光垂直方向间距Y为：0.45-0.60mm；白度W为：0-100％；黑度B为：0-100％；门幅为：≤1.8m；运行平幅动态连续式激光雕花机进行连续式雕花；

其中：R＝0-100％，L＝0-100％，P＝0-100％，C＝0-100％，Q＝0-100％。

2.如权利要求1中所述的激光印花墙纸的加工方法，其特征在于所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的各个溅射靶的电流总和≤40A；所述的工作气体为氩气，氩气的流量为60～320Sccm。

3.如权利要求1中所述的激光印花墙纸的加工方法，其特征在于所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的工作气体为氩气和氧气的混合气体，所述的氩气和氧气扥混合比例为：1:2～5，氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm，工作气体压力为≥2×10^-1Pa。

4.如权利要求1中所述的激光印花墙纸的加工方法，其特征在于所述的镀膜车速为0.1～15米/分钟，所述的工作气体为氩气和氧气的混合气体，所述的氩气和氧气扥混合比例为：2～5:1，氩气流量为60～320Sccm，氧气流量为30～200Sccm，工作气体压力为≥2×10^-1Pa。

5.一种激光印花墙纸，它包括基本墙纸和设置在基本墙纸上的涂层和涂层花纹，其特征在于所述的涂层为采用磁控溅射方法镀覆的金属涂层或金属氧化物涂层；所述的涂层花纹为采用平幅动态连续式激光实现的涂层花纹。

6.如权利要求5中所述的激光印花墙纸，其特征在于所述的涂层为单金属靶实现的单层或多层的单金属涂层或多金属靶实现的复合金属涂层。

7.如权利要求5或6中所述的激光印花墙纸，其特征在于所述的基本墙纸为无纺布或纺织物及其它柔性基材墙纸。