專利名稱：單層薄壁金屬地球儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的金屬地球儀，可以作為教具，也可以觀賞。
背景技術(shù)：
當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、辦公或家庭使用，少數(shù)為擺放在廳堂類公共場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6噸的定軸旋轉(zhuǎn)地球儀，置于濟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的畸變，造成貼片后“橘瓣皮”之間的接縫上的圖形錯位；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、運輸、安裝的費用也高的驚人。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡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，耐風候，壽命長。
本實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。
本實用新型金屬地球儀的制備方法是將設(shè)計好的圖文附到金屬球表面上，依次按下列步驟進行(1)根據(jù)球表面大小制作有對應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，對油墨進行加熱固化；(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位置；(6)對貼敷曝光膜片的油墨進行曝光處理；(7)對曝光處理后的油墨進行顯影處理，清除未感光的油墨，露出金屬球表面基底；(8)對露出的金屬球表面基底進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應圖案的球面二角形圖并打印，可以采用微機操作，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的球表面位置上，實現(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)定的濕潤狀態(tài)，使曝光膜片不會因自身的干燥而收縮“蠕動”導致圖象模糊，也不會因自身干燥而與油墨層的粘結(jié)力過大導致收縮時將已固化的油墨層拉裂，濕潤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酸等腐蝕液進行腐蝕處理，優(yōu)選快速的電化學處理法，采用電解處理法，利用在球表面噴灑電解水液的同時實施連電方式完成球表面的電解腐蝕，腐蝕均勻精致。
曝光可以在整個球表面的周圍設(shè)置全方位的曝光燈，實施球表面整體同時曝光，當?shù)厍騼x較大時，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)簡單，操作方便的方法是設(shè)置與地球儀的球面二角形對應的球面二角形曝光光源窗口，旋轉(zhuǎn)球體對球表面實施曝光。通過設(shè)定曝光時間，只需確定球體的轉(zhuǎn)動時間即可，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)受任何的風雨日曬，壽命長。
由該制備方法制得的本實用新型產(chǎn)品規(guī)整，圖文與打印的一樣清晰、精致、準確。
本實用新型中，可以根據(jù)常識要求和其它要求進行相應的操作和調(diào)整，如油墨的涂敷厚度可以多試驗幾次確定，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?？稍鲈O(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，本實用新型單層薄壁金屬地球儀單層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，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，耐風候，壽命長，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3米，乃至5米多的不銹鋼地球儀置于露天廣場中，雄偉壯觀。


圖1、本實用新型一實施例結(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。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
本實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)計好的圖文附到金屬球表面上，依次按下列步驟進行(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算，應用微機制圖，以經(jīng)線為界，作出總面積與球殼面積相等的若干個球面二角形，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油墨進行加熱固化，根據(jù)購置油墨的使用要求，控制溫度為80度，保溫時間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、密實地貼敷于球殼表面的相應位置上，漲緊拉伸展平，實現(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應置于球面二角形曝光光源窗口處，旋轉(zhuǎn)球殼，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)曝光。
(8)對已經(jīng)曝光的油墨進行顯影處理，用濃度為1％的碳酸鈉水溶液的顯影劑進行沖洗顯影，時間為2分鐘左右。
(9)對通過顯影顯現(xiàn)出來的金屬光澤的圖形進行整體電化學加工，向球殼表面噴灑氯化鈉電解溶液，對球體連電，如球殼和噴頭可分別接電源的正、負極，完成電解腐蝕，圖形被加工的深度應滿足著色要求。此時，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”對球殼圖形上的各相鄰區(qū)域進行著色，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。本實用新型單層薄壁金屬地球儀單層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，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，耐風候，壽命長，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3米乃至5米多的不銹鋼地球儀置于露天廣場中，雄偉壯觀。
文檔編號G09B27/00GK2687767SQ20042003943
公開日2005年3月23日 申請日期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 申請人:趙文賢