TWI452175B - 工件表面的光致變色方法 - Google Patents

Description

工件表面的光致變色方法

本發明乃是關於一種工件表面的光致變色方法，特別是指以光線照射於工件的表面，利用光線破壞色層的分子，而使工件的表面產生不同顏色的方法。

現今攜帶式電子產品非常普及，例如手機、個人數位助理、電腦等。消費者愈來愈注重其外觀，因此各種電子產品的殼體通常具有光亮的表面，特別是金屬表面，通常加以多種手續，使其具有吸引人的平滑表面及光澤。

為著在殼體的表面上色，目前已知的技術有利用陽極處理在金屬表面形成氧化膜而產生顏色的方法。此種方式僅限於單一顏色，不易產生漸層色或是多色的變化。經陽極處理產生的氧化膜會因厚度不同而產生不同顏色，厚度決定於電解液濃度、電壓及電流強度、及電解時間…等許多因素，若要形成不同厚度的氧化膜或是改變染色方法於同一殼體上以產生不同顏色，實際上非常困難。

目前為了在同一鋁型工件加工成兩種顏色，在素材工件利用貼膜式進行兩次噴漆的方法，在第一次噴漆並經固化後，必須採用貼膜遮蓋一部分，噴塗另一部分，然後撕膜，以便獲得兩種顏色。然而，上述過程繁瑣費時，貼膜容易影響噴漆的品質，此外噴漆也會影響工件表面的金屬質感。

因此如何在殼體的表面產生不同顏色或漸層色，並且具有金屬光澤、及金屬觸感，是本發明想要解決的課題。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種工件表面的光致變色方法，在工件的表面產生不同顏色或漸層色，並且具有金屬光澤、及金屬觸感。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種工件表面的光致變色方法，包括下列的步驟：

(a)提供一工件；

(b)形成一色層於該工件的表面；

(c)置放具有該色層的該工件於一平台上；

(d)提供一光源，設於該工件的上方；及

(e)由該光源提供光線，照射於該工件的該表面達一預定的時間，使該色層產生顏色的變化。

本發明至少具有以下有益效果，本發明以光線照射在工件(殼體)的表面以產生不同顏色或漸層色，可以於金屬殼體維持其金屬光澤、及金屬觸感，不會破壞其表面的光滑。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

[第一實施方式]

請參考圖1，為本發明之工件表面的光致變色方法的第一實施方式的結構示意圖。本發明之工件表面的光致變色方法第一實施方式，包括至少下列主要的步驟：步驟(a)、提供一工件20；步驟(b)、形成一色層200於該工件20的表面，該色層200可以是單純一底色或包括至少一顏色；步驟(c)、置放具有該色層200的該工件20於一平台40上，本實施例為水平地置放該工件20；步驟(d)、提供一光源10，設於該工件20的上方；該光源10可以為紫外線、雷射或紅外線；步驟(e)、提供至少一遮蔽件，位於該光源10與該工件20之間；及步驟(f)、由該光源10提供光線，透過該至少一遮蔽件30照射於該工件20的該表面達一預定的時間。

上述工件20可以為金屬材質，並可作為電子產品的殼體。在提供工件的步驟(a)中，可以進一步包括清洗該工件20的步驟，例如脫脂(degreasing)，亦即清除工件表面的油脂或髒污；脫脂後，可進一步進行鹼洗(alkaline etching)，為著清除工件表面的天然氧化，並使工件露出純淨的金屬基體，利於陽極膜的生成並獲得較高品質的膜層。後續還可以化學拋光(chemical polishing)、化學蝕刻或稱梨地(chemical etching)、酸洗(surface adjust)。化學拋光是以化學方式提高表面平整度，增加金屬基體表面光澤，可得較光亮之表面；梨地是為著增加表面粗糙度以達到霧面或近似於噴砂之效果；酸洗是為著去除前處理後工件表面所殘留的矽灰，並去除前製程殘留的化學劑，最主要可增加工件表面的潔淨度以利陽極氧化製程。

在上述形成色層的步驟(b)中，以該工件20作為電子裝置的殼體，並且殼體為鋁質為例說明，其表面的色層200較佳可以是陽極氧化染色技術，包括了(b1)陽極處理、(b2)染色、以及(b3)封孔處理。

上述陽極處理，首先是將鋁質的該工件浸入電解液作為陽極。前述電解液可以是酸系電解液。舉例而言，電解液可以是硫酸溶液。陽極處理後，於工件20表面氧化而形成陽極氧化膜，陽極氧化膜是由大量垂直於金屬表面的六邊形晶胞組成，每個晶胞中心有一個膜孔，並具有極強的吸附力。陽極處理後，進行水洗以清潔工件20的表面。

染色是將氧化過的鋁質的工件浸入染料溶液中，染料分子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中，同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。

封孔處理，例如蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔，為著將染料固定在膜孔中，同進增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。

封孔後，工件20進一步可以進行除灰(desmut)，以清除工件表面之殘留封孔液，以及去除表面雜質；吹風(air)，將多餘水分吹乾，避免在烘乾後工件表面留下水痕；烘乾(dry)，以使工件表面保持乾燥。

在步驟(d)中，也可以視需要，提供光源10在該工件20的側邊，以照射工件20的側邊。

在步驟(e)中，該遮蔽件30可以是具有不同遮蔽程度的遮蔽處，進而遮蔽不同程度的光線抵達工件20，例如較疏鬆的遮蔽處301或者較緊密的遮蔽處302，在實際應用上，遮蔽件可以為一網版、濾光片或者玻璃片。若於網版上可藉由形成不同疏密的網目而形成不同疏密程度的遮蔽處。或者，在濾光片或玻璃片的表面鍍上不同疏密的金屬薄膜，而形成不同疏密程度的遮蔽處。上述遮蔽件較佳是以可耐熱的材料製成，以承受步驟(f)所產生的熱。

本發明藉由光線的照射，使工件20的色層200產生顏色的變化。其利用的原理在於，當以特別波長的光線透過該遮蔽件30照射於該工件20的該表面達一預定的時間，累積至一定的光能量，光線會破壞色層200的分子，使顏色變淡。光線可以是紫外線、紅外線或雷射光，例如近程(near，300～400 nm)、中程(middle，280～315 nm)或遠程(far，100～280 nm)紫外線，其中紫外線波長愈短，能量強度愈強，需要的時間就愈短。紫外線光源通常為燈管或發光二極體(UV LED)，燈管適合於大面積照射用途，發光二極體適合於小面積局部照射用途；雷射光源通常是照射範圍較小，適合局部照射用途。再藉由具有不同疏密的遮蔽處的遮蔽件30，造成不同遮蔽的程度，因而可以在工件20的表面上可形成漸層的效果，如較淡的顏色201及較深的顏色202。

本實施例中，上述累積的光能量只需要達到肉眼可觀察到的褪色即可，舉例說明之，以波長365nm，能量為125mW/cm^2的紫光線光源，以鋁作為基材的工件，距離28公分，分別照射5、10、15、20分鐘，即可使陽極處理後的色層產生足夠目視的顏色的變化。上述顏色的變化，在具更大能量的光源，或更短的波長，或更短的距離，都可以再縮短變色的時間。本發明的褪色條件，以波長254nm實驗，當累積光能量達到96000毫焦耳(mJ)即可產生變色的效果。當配合具有不同遮蔽程度(例如漸層)的遮蔽件30，工件的表面即可形成漸層的效果。

此外，本實施例中，進一步還可以包括一不透光的遮罩304，以該遮罩304局部覆蓋於該工件20的表面。遮罩304本身可以具有圖案，如圖1中所示的“A”，可應用於電子產品的商標圖案。在光線照射完成後，移除該遮罩304。上述遮罩304可以是不透光的物體，例如膠帶、可剝膠、或遮蔽模型件以置放於工件20上。可剝膠特點在於成本低廉，操作簡單，無殘留痕跡。一種方式是，以可剝膠(Peelable Mask)經由印刷的方式形成遮罩304於工件20上，並且可印刷成一圖形(pattern)。可剝膠常應用於印刷電路板要保護的部份，是一種呈液狀的保護性油墨。印刷可剝膠後，可進行烘乾的步驟，以使可剝膠形成膜狀。遮蔽模型件可以是以耐光線照射的材料製成，以重覆使用，例如是一金屬製成之標誌(logo)。

上述遮罩304可以單獨使用，被遮罩304遮住的地方，未經光線破壞，呈現色層200的原色，並依遮罩304的形狀而形成圖案，例如圖式中的A，而未被遮住的地方即可以使工件20產生另外較淡的顏色。上述遮罩304也可以配合使用遮蔽件30一起使用，而同時具有全面漸層色效果及產生圖案的局部效果。

[第二實施方式]

請參考圖2，為本發明之工件表面的光致變色方法的第二實施方式的結構示意圖。

此實施例與前述的差異在於進一步提供一對位於該工件20側邊的遮蔽件30a、30b，以及一對側邊的光源10a、10b位於該對遮蔽件30a、30b的外側，藉此即可使工件20的側邊也形成漸層色的效果。此處所指的遮蔽件，如同上面所述的，可以是網版、濾光片或者玻璃片。為著固定側邊的遮蔽件30a、30b及頂部的遮蔽件30，本實施例可進一步提供一框架型的固定件32，使遮蔽件30、30a、30b可拆卸式固定於該固定件32上。

相較於圖1，本實施例在工件20的表面產生全面範圍之漸層變色的效果。

[第三實施方式]

請參考圖3，為本發明之工件表面的光致變色方法的第三實施方式的結構示意圖。本第三實施例包括的步驟如下：

(a)提供一工件20；

(b)形成一色層於該工件20的表面；

(c)置放具有該色層的該工件20於一支撐架50上；此實施例中為斜放該工件20，該支撐架50形成一傾斜面而允許工件20呈斜放狀態，支撐架50可以呈三角形或L形，而形成可供置放工件20的傾斜面。

(d)提供一光源10，設於該工件20的上方；

(e)由該光源10提供光線，照射於該工件20的該表面達一預定的時間。

本實施例與前述實施例的差異在於，不需遮蔽件，而使工件20呈斜向擺設，直接照射於該工件20的該表面達一預定的時間。然而由於傾斜擺放工件20，工件20的表面與光源10具有不同的距離，如圖式之較短的第一距離D1、及較長的第二距離D2。藉由不同距離，照射於工件20上的光線的強度即產生強弱的區別，在較短的第一距離D1處接受較強的光線能量而產生淡色201的效果，而在較長的第二距離D2處接受較弱的光線能量而產生深色202的效果。

本實施例的優點在於更節省成本，不需要遮蔽件即可使工件20的不同位置接受不同的光線能量，而使工件20的表面得以產生漸層色的效果。

當然本實施例也可以進一步包括提供一遮罩(未圖示)，並且以該遮罩局部覆蓋於該工件的該表面。

若工件20的側邊也需要變色，也可以於工件20的側邊提供光源。

[第四實施方式]

請參考圖4，為本發明之工件表面的光致變色方法的第四實施方式的示意圖。本實施例相較於上述實施例，提供一可調整角度的支撐架50’，其包括一承載板51及一樞接於承載板51的底板52，在承載板51形成可置放工件20的傾斜面。本實施例以一鉸鏈裝置54連接於承載板51及底板52，使承載板51與底板52之間的夾角θ可以調整，承載板51與底板52之間必要時可以設置一支撐件。

本實施例另一特點在於進一步包括一旋轉台60位於支撐架50’的下方，旋轉台60可相對於平台40旋轉，以使工件20得以旋轉。配合旋轉台60，本實施例的承載板51還可以進一步設有一對夾持件512以夾持於工件20的兩側，以避免工件20在旋轉中搖動。

[第五實施方式]

請參閱圖5，為本發明之工件表面的光致變色方法的第五實施方式的示意圖。此實施例顯示本發明可固定工件20而移動光源10d的作法，利用移動光源10d也可在工件20的表面形成不同的照射程度而產生顏色改變的效果。光源10d可以外加一罩體12以限制光線的照射範圍。特別說明的是，圖中光源10d與工件20的距離僅為示意說明，實際上可以是更貼近工件20。

此實施例中，可進一步設置一對軌道34，使光源10d沿著軌道34移動。當然可以設置動力機構以供移動光源10d，例如馬達等，也可以利用電腦控制其移動的情形。例如光源10d的移動速度V可以在一些地方較慢地移動以加長照射的時間，使光致變色的程度較大；光源10d也可移動較快速以減少照射的時間，而減少光致變色的程度。

本發明亦可針對光源進行調整控制以改變其輸出的能量，例如可以調整光源的電流、光的頻率、脈衝寬度、照射時間…等以調整光線的輸出能量，以控制變色的程度。

[第六實施方式]

請參閱圖6，為本發明之工件表面的光致變色方法的第六實施方式的示意圖。此實施例提供一的遮蔽層30e設在工件20的表面或上方係可全面地遮蔽工件20，遮蔽層30e設有局部鏤空部305，如圖式中的文字ic。遮蔽層30e可以是一可遮光的板體，如金屬板或其他板體等，而可供重覆使用；也可以是如上述的可剝膠。本實施例利用一局部性的光源10e，例如可以是雷射、紅外線或紫外線發光二極體，僅照射鏤空部305。此實施例說明本發明在某些應用的條件下可應用局部的光源，而不需要全面性的照射。該光源10e、遮蔽層30e與工件20三者之間的距離視需要的條件而可以調整。

是以，透過本發明工件表面的光致變色方法，具有至少下述之特點及功能。本發明以光線照射在工件(殼體)的表面以產生不同顏色或漸層色，可以於金屬殼體維持其金屬光澤、及金屬觸感，不會破壞其表面的光滑。本發明的製造時間短，適合大量生產。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

10、10a、10b、10d、10e．．．光源

12．．．罩體

20．．．工件

200．．．色層

201、202．．．顏色

30、30a、30b．．．遮蔽件

30e‧‧‧遮蔽層

305‧‧‧鏤空部

32‧‧‧固定件

34‧‧‧軌道

301、302‧‧‧遮蔽處

304‧‧‧遮罩

40‧‧‧平台

50、50’‧‧‧支撐架

512‧‧‧夾持件

52‧‧‧底板

54‧‧‧鉸鏈裝置

60‧‧‧旋轉台

D1、D2‧‧‧距離

圖1為本發明之工件表面的光致變色方法的第一實施方式的結構示意圖。

圖2為本發明之工件表面的光致變色方法的第二實施方式的結構示意圖。

圖3為本發明之工件表面的光致變色方法的第三實施方式的結構示意圖。

圖4為本發明之工件表面的光致變色方法的第四實施方式的結構示意圖。

圖5為本發明之工件表面的光致變色方法的第五實施方式的示意圖。

圖6為本發明之工件表面的光致變色方法的第六實施方式的示意圖。

10．．．光源

20．．．工件

200．．．色層

201、202．．．顏色

30．．．遮蔽件

301、302．．．網目

304．．．遮罩

40．．．平台

Claims (16)

1. 一種工件表面的光致變色方法，包括下列的步驟：(a)提供一工件；(b)藉由陽極氧化染色方式，形成一色層於該工件的表面；(c)置放具有該色層的該工件於一平台上；(d)提供一光源，設於該工件的上方；及(e)由該光源提供光線，照射於該工件的該表面達一預定的時間，使該色層之顏色受該光線照射被破壞，而產生顏色的變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，其中形成該色層的步驟包括：(b1)陽極處理，將該工件浸入電解液作為陽極以形成陽極氧化膜；(b2)染色，將氧化過的該工件浸入染料溶液中，使染料進入上述氧化膜的膜孔中；以及(b3)封孔處理，將上述染料固定在上述膜孔中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，其中該光源為紫外線、雷射或紅外線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，其中步驟(c)為平坦地置放具有該色層的該工件於一平台上，使該工件的表面與該光源之間具有相同的距離，並且進一步提供一遮蔽件，該遮蔽件形成不同遮蔽程度的遮蔽處。
5. 如申請專利範圍第4項所述之工件表面的光致變色方法，其中該遮蔽件為一網版、濾光片或玻璃片。
6. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方 法，進一步提供一不透光的遮罩，並且以該遮罩局部覆蓋於該工件的該表面，在該光源照射完成後移除該遮罩。
7. 如申請專利範圍第6項所述之工件表面的光致變色方法，其中該遮罩為一膠帶、一可剝膠、或一遮蔽模型件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，其中步驟(c)為傾斜地置放具有該色層的該工件，使該工件的表面與光源之間產生不同的距離。
9. 如申請專利範圍第8項所述之工件表面的光致變色方法，其中進一步包括提供一支撐架置於該平台上，該支撐架具有一傾斜面以供斜放該工件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之工件表面的光致變色方法，其中該支撐架包括一承載板及一樞接於承載板的底板，其中該傾斜面形成於該承載板上，並且使該承載板與該底板之間的夾角可以調整。
11. 如申請專利範圍第9項所述之工件表面的光致變色方法，進一步包括提供一旋轉台以承載該支撐架並旋轉該工件。
12. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，進一步提供一對位於該工件側邊的遮蔽件，以及一對光源位於該對遮蔽件的外側。
13. 如申請專利範圍第12項所述之工件表面的光致變色方法，進一步提供一框架型的固定件，使該些遮蔽件可拆卸式固定於該固定件。
14. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方 法，進一步包括固定該工件而移動該光源，使該光源在該工件的表面形成不同的照射程度。
15. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，進一步包括提供一遮蔽層係可全面地遮蔽該工件，該遮蔽層設有一局部鏤空部，該光源照射該鏤空部。
16. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面的光致變色方法，進一步包括調整光源的電流、光的頻率、脈衝寬度及照射時間以調整光線的輸出能量，以控制變色的程度。