專利名稱：?jiǎn)螌颖”诮饘俚厍騼x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的金屬地球儀，可以作為教具，也可以觀賞。
背景技術(shù)：
當(dāng)今人們使用的地球儀，按其球殼的材質(zhì)和表面圖形來分，有塑殼貼印刷紙面、塑殼貼印刷塑面、在球殼上貼金屬畫面、貝殼和彩石粘結(jié)磨光后局部網(wǎng)印圖文、木質(zhì)雕刻和整塊石料雕刻等。按其旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來分，一般為繞著固定在底座上的，并與鉛垂線呈23°26傾斜的球軸旋轉(zhuǎn)的，也有制作成雙軸萬向旋轉(zhuǎn)的。按其用途來分，絕大部分供室內(nèi)教學(xué)、辦公或家庭使用，少數(shù)為擺放在廳堂類公共場(chǎng)所供人們使用和觀賞。其規(guī)格大小，直徑范圍在110-2500mm。河北省有一家生產(chǎn)直徑為800mm的塑殼貼印刷紙面，木架萬向旋轉(zhuǎn)的；蘇州育龍科教設(shè)備有限公司曾制造直徑為1000mm、1200mm、1600mm、2500mm的塑殼貼印刷紙面，金屬架定軸旋轉(zhuǎn)的；青島天工銅苑有限公司生產(chǎn)的金屬地球儀是將圖形印刷并蝕刻在平面的銅板上，然后將銅板壓制成球缺面，再將球缺面裁剪成球面二角形(“橘瓣皮”形)，最后逐片將其貼在球殼上；濟(jì)南焱焱石材藝術(shù)發(fā)展中心在2000年曾選用一塊重23噸的大理石刻制出一具球直徑為1600mm，僅球體就重達(dá)6噸的定軸旋轉(zhuǎn)地球儀，置于濟(jì)南舜耕山莊露天供人游人觀賞。此外，人們所見到的沒有圖文內(nèi)容或只有經(jīng)緯線骨架的地球儀模型那就是室內(nèi)外雕塑了。
上述產(chǎn)品中，總的來說，有實(shí)心和空心的層狀結(jié)構(gòu)兩種，球殼外貼印刷紙面或塑面者成本低，使用輕便，但是壽命短；貝殼或彩石粘結(jié)磨光后局部網(wǎng)印者，外形精美，但所印內(nèi)容及制造尺寸受限；先印刷再成形的金屬貼片式由于壓制過程中難免圖形拉伸時(shí)的畸變，造成貼片后“橘瓣皮”之間的接縫上的圖形錯(cuò)位；手工木質(zhì)雕刻者圖形難以精密。大部分地球儀都只能在室內(nèi)擺放而不能置于露天，石雕者雖可供室外觀展，但是小型的圖文難以雕刻，其圖文的精密程度受限，而且制造、運(yùn)輸、安裝的費(fèi)用也高的驚人。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單層薄壁金屬地球儀，重量輕，成本低，能夠快速、精確地制作，耐風(fēng)候，壽命長(zhǎng)。
本實(shí)用新型所述的單層薄壁金屬地球儀，球殼外表面上有地圖圖文，其技術(shù)要點(diǎn)是地球儀球殼為單層薄壁金屬球殼，球殼外表面上的地圖圖文由腐蝕凹陷構(gòu)成。
根據(jù)地圖的“四色定理”，在腐蝕凹陷上進(jìn)行不同的著色處理，使腐蝕凹陷上附著色層，區(qū)域界限分明，方便查看。
本實(shí)用新型金屬地球儀的制備方法是將設(shè)計(jì)好的圖文附到金屬球表面上，依次按下列步驟進(jìn)行(1)根據(jù)球表面大小制作有對(duì)應(yīng)圖案的球面二角形圖，并打印到透明、吸濕后可延伸的曝光膜片上；(2)在球表面上全面涂敷感光耐腐蝕油墨；(3)在無紫外線的環(huán)境中，對(duì)油墨進(jìn)行加熱固化；(4)在地球儀烘干后的油墨層上用黑墨水或刻刀劃出經(jīng)緯線；(5)在無紫外線的環(huán)境中，將曝光膜片貼敷到球表面的相應(yīng)位置；(6)對(duì)貼敷曝光膜片的油墨進(jìn)行曝光處理；(7)對(duì)曝光處理后的油墨進(jìn)行顯影處理，清除未感光的油墨，露出金屬球表面基底；(8)對(duì)露出的金屬球表面基底進(jìn)行腐蝕處理形成凹陷，構(gòu)成圖案；(9)清除金屬球表面的曝光油墨，經(jīng)后整理得產(chǎn)品。
其中根據(jù)球表面大小制作有對(duì)應(yīng)圖案的球面二角形圖并打印，可以采用微機(jī)操作，已為成熟的技術(shù)，不再詳述。透明、吸濕后可延伸的曝光膜片可以保證透光曝光性能和能夠在球表面上延伸。曝光膜片可以通過透明吸濕粘結(jié)劑貼敷到球表面上，不同圖案的曝光膜片依次貼敷到相應(yīng)的球表面位置上，實(shí)現(xiàn)平面圖形向球面圖形的轉(zhuǎn)化。優(yōu)選的透明吸濕粘結(jié)劑由透明膠水和甘油勾兌調(diào)制而成，組成簡(jiǎn)單，成本低，使用性能好，既保證了曝光膜片與油墨層間的粘結(jié)力，又保證貼敷在球表面上的曝光膜片始終處于穩(wěn)定的濕潤(rùn)狀態(tài)，使曝光膜片不會(huì)因自身的干燥而收縮“蠕動(dòng)”導(dǎo)致圖象模糊，也不會(huì)因自身干燥而與油墨層的粘結(jié)力過大導(dǎo)致收縮時(shí)將已固化的油墨層拉裂，濕潤(rùn)的曝光膜片確保曝光后很容易地從球表面上剝離。
金屬球表面基底的腐蝕處理可以采用通常的強(qiáng)酸等腐蝕液進(jìn)行腐蝕處理，優(yōu)選快速的電化學(xué)處理法，采用電解處理法，利用在球表面噴灑電解水液的同時(shí)實(shí)施連電方式完成球表面的電解腐蝕，腐蝕均勻精致。
曝光可以在整個(gè)球表面的周圍設(shè)置全方位的曝光燈，實(shí)施球表面整體同時(shí)曝光，當(dāng)?shù)厍騼x較大時(shí)，就需要配置較大的燈光設(shè)置，結(jié)構(gòu)龐大，占用空間大，成本高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的方法是設(shè)置與地球儀的球面二角形對(duì)應(yīng)的球面二角形曝光光源窗口，旋轉(zhuǎn)球體對(duì)球表面實(shí)施曝光。通過設(shè)定曝光時(shí)間，只需確定球體的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間即可，旋轉(zhuǎn)的球體，其角速度是相同的，因此保證了一致性曝光。
一般地，金屬球殼的厚度與外直徑之比為0.5/1000至3/1000為宜。金屬地球儀可以是不銹鋼、銅、低碳鋼等各種適宜的金屬材質(zhì)，既可以置于室內(nèi)，也可以置于室外，可以耐任何氣候，能夠經(jīng)受任何的風(fēng)雨日曬，壽命長(zhǎng)。
由該制備方法制得的本實(shí)用新型產(chǎn)品規(guī)整，圖文與打印的一樣清晰、精致、準(zhǔn)確。
本實(shí)用新型中，可以根據(jù)常識(shí)要求和其它要求進(jìn)行相應(yīng)的操作和調(diào)整，如油墨的涂敷厚度可以多試驗(yàn)幾次確定，一般控制在0.03-0.05mm；油墨的加熱固化根據(jù)油墨的要求確定加熱溫度和保溫時(shí)間，加熱方式球殼直徑小于1600mm者可以在爐內(nèi)加熱，直徑更大者可以采用將蒸汽通入球殼內(nèi)腔中加熱的方法；顯影后，可以用碳酸鈉等弱堿溶液顯影劑清掉未感光的油墨；感光后的油墨用氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液清理；在地球儀烘干后的油墨層上可以用黑墨水或刻刀劃出經(jīng)緯線；產(chǎn)品的后整理包括凈化處理、著色處理和表面防腐處理等等。可增設(shè)支承架，將制品置于支承架上，將地球儀置于地球儀支承架上，可以是定軸旋轉(zhuǎn)，也可以將地球儀安裝在旋轉(zhuǎn)框上，使地球儀球殼全方位旋轉(zhuǎn)，方便觀看使用。
可以看出，本實(shí)用新型單層薄壁金屬地球儀單層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，成本低，能夠快速、精確地制作，適宜制作成大小尺寸的各種規(guī)格產(chǎn)品，耐風(fēng)候，壽命長(zhǎng)，既可置于室內(nèi)，也可置于室外，金屬材質(zhì)還大大增加了裝飾性能，直徑達(dá)3米，乃至5米多的不銹鋼地球儀置于露天廣場(chǎng)中，雄偉壯觀。


圖1、本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、單層薄壁金屬球殼2、腐蝕凹陷圖文3、色層4、旋轉(zhuǎn)定軸5、底座。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
本實(shí)用新型所述的單層薄壁金屬地球儀，地球儀球殼為單層薄壁金屬球殼1，球殼外表面上有腐蝕凹陷圖文2，圖文2上附著有色層3，金屬球殼1支承在底座5上，由定軸4支承旋轉(zhuǎn)。
制備方法將設(shè)計(jì)好的圖文附到金屬球表面上，依次按下列步驟進(jìn)行(1)地球儀球面圖樣的制作確定3mm厚不銹鋼球殼的直徑為3140mm后，通過球面幾何與球面二角形的基本公式計(jì)算，應(yīng)用微機(jī)制圖，以經(jīng)線為界，作出總面積與球殼面積相等的若干個(gè)球面二角形，再將這些具有示意圖樣和文字的球面二角形以黑白圖形文件“鏡象”翻版，再輸出打印到均勻、柔軟、吸水、透明且被涂抹粘結(jié)劑后可以按任意比例均勻延伸的硫酸紙上形成曝光膜片。
(2)在球殼設(shè)定的地球儀南、北極點(diǎn)的位置上，沿法線方向，分別焊接與球殼內(nèi)腔相通的空心軸，并使其架設(shè)在球殼萬向轉(zhuǎn)向架上。
(3)在球殼的外表面上，全面噴涂厚度為0.04mm的購(gòu)置的由由杭州科旺特種油墨廠生產(chǎn)的LPR-800感光耐腐蝕油墨。
(4)在無紫外線的環(huán)境中，向球殼空腔中通入蒸汽對(duì)油墨進(jìn)行加熱固化，根據(jù)購(gòu)置油墨的使用要求，控制溫度為80度，保溫時(shí)間45分鐘，使油墨形成一定硬度的“油墨膜”牢固地附著在球殼表面上。
(5)在無紫外線的環(huán)境中，在烘干后的油墨膜上，用刻刀劃出地球經(jīng)緯線。
(6)在無紫外線的環(huán)境中，將曝光膜片用透明膠水和甘油以1.5∶1的重量比配制成的粘結(jié)劑逐片均勻、密實(shí)地貼敷于球殼表面的相應(yīng)位置上，漲緊拉伸展平，實(shí)現(xiàn)平面圖形向球面圖形的轉(zhuǎn)化。
(7)將貼敷好曝光膜片的球殼球表面對(duì)應(yīng)置于球面二角形曝光光源窗口處，旋轉(zhuǎn)球殼，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)曝光。
(8)對(duì)已經(jīng)曝光的油墨進(jìn)行顯影處理，用濃度為1％的碳酸鈉水溶液的顯影劑進(jìn)行沖洗顯影，時(shí)間為2分鐘左右。
(9)對(duì)通過顯影顯現(xiàn)出來的金屬光澤的圖形進(jìn)行整體電化學(xué)加工，向球殼表面噴灑氯化鈉電解溶液，對(duì)球體連電，如球殼和噴頭可分別接電源的正、負(fù)極，完成電解腐蝕，圖形被加工的深度應(yīng)滿足著色要求。此時(shí)，世界地圖的圖形即成為永久性的圖形留在球殼表面上。
(10)用濃度為4％的氫氧化鈉水溶液浸泡，除去球殼上被曝光已經(jīng)無用的油墨層。
(11)后處理按照地圖的“四色定理”對(duì)球殼圖形上的各相鄰區(qū)域進(jìn)行著色，最后經(jīng)過清洗和防腐處理得金屬地球儀成品。
權(quán)利要求1.一種單層薄壁金屬地球儀，球殼外表面上有地圖圖文，其特征在于地球儀球殼為單層薄壁金屬球殼，球殼外表面上的地圖圖文由腐蝕凹陷構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬地球儀，其特征在于腐蝕凹陷上附著有色層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單層薄壁金屬地球儀，球殼外表面上有地圖圖文，其地球儀球殼為單層薄壁金屬球殼，球殼外表面上的地圖圖文由腐蝕凹陷構(gòu)成。本實(shí)用新型單層薄壁金屬地球儀單層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，成本低，能夠快速、精確地制作，適宜制作成大小尺寸的各種規(guī)格產(chǎn)品，耐風(fēng)候，壽命長(zhǎng)，既可置于室內(nèi)，也可置于室外，金屬材質(zhì)還大大增加了裝飾性能，可以作為教具，也可以觀賞，直徑達(dá)3米乃至5米多的不銹鋼地球儀置于露天廣場(chǎng)中，雄偉壯觀。
文檔編號(hào)G09B27/00GK2687767SQ20042003943
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者趙文賢 申請(qǐng)人:趙文賢