IPC分类号：
B44C1/18 | B44C3/02 | B44C3/04 | B44C5/04 | B44F9/02 | B27N5/00 | B41M5/00 | B41M7/00 | B29C64/10 | B33Y10/00
国民经济行业分类号：
C2438 | C2436 | C2435 | C2434 | C2433 | C2432 | C2431 | C3076 | C3075 | C2439
当前申请(专利权)人：
湖州市检验检测中心 | 湖州索菲洛木业科技有限公司
原始申请(专利权)人：
湖州衡鼎产品检测中心 | 湖州索菲洛木业科技有限公司
当前申请(专利权)人地址：
313009 浙江省湖州市南浔区南浔镇南林路398号 (浙江,湖州,南浔区)
工商统一社会信用代码：
91330503MA28C52L1H|91330503722762680J
工商注册地址：
湖州市南浔区南浔镇朝阳路666号南浔科技创业园一层124室|浙江省湖州市南浔区南浔镇南林路398号
工商成立日期：
2016-02-29|2000-07-19
发明人：
姜俊 | 吴忠其 | 杨旭 | 翁园园 | 吴丽虹 | 吴玉琪 | 冯燕飞
摘要：
本申请公开了一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，依次包括以下工序步骤：S1、型材表面、背面处理；S2、扫描一定厚度的目标材料切面，形成色彩图像信息和三维模型；S3、根据所述三维模型，在所述型材表面、背面层叠打印，以形成的上纹理结构层、下纹理结构层；S4、根据所述色彩图像信息，分别在所述上纹理结构层、下纹理结构层之上UV打印，以形成上纹理图案层、下纹理图案层。本申请的双面涂饰方法，可相对较为逼真地再现珍贵硬阔叶材的纹理结构，形成的3D涂饰层具有立体感；还可同时实现木质地板的表面、背面同时打印，提高了低等级型材的附加价值。
技术问题语段：
如何开发一种能够实现双面印刷、木材纹理逼真度高的木质地板涂饰方法？
技术功效语段：
本专利文本提出了一种在型材表面、背面形成目标材料切面的纹理结构，并打印形成上下纹理图案层的方法，从而使木材纹理更加细致，具有更为逼真的涂饰效果。同时，通过在纹理结构层上打印上纹理图案层，可以增强整体感，使表面和背面的3D涂饰层具有立体感。此外，通过使用白色UV油墨进行层叠打印，可以有效地保证纹理图案层对纹理结构层的着色效果，并且提高纹理结构层的厚度，使表面和背面的3D涂饰层更显逼真。同时，通过设置上纹理修整层，可以提高上纹理结构层的立体感，并解决印刷不重合度的问题。
权利要求：
1.一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，依次包括以下工序步骤：
S1、型材(800)表面、背面处理；
S2、扫描一定厚度的目标材料切面，形成色彩图像信息和三维模型；
S3、根据所述三维模型，在所述型材(800)表面、背面层叠打印，以形成上纹理结构层(101)、下纹理结构层(102)；
S4、根据所述色彩图像信息，分别在所述上纹理结构层(101)、所述下纹理结构层(102)之上UV打印，以形成上纹理图案层(201)、下纹理图案层(202)；
在步骤S3中，所述型材(800)竖直放置，并分别自所述型材(800)的两侧对其表面、背面进行层叠打印；
在步骤S4中，使用添加有耐磨原料的UV油墨进行UV打印，并分别自所述型材(800)的两侧对所述上纹理结构层(101)、所述下纹理结构层(102)进行UV打印；
在步骤S3中，包括以下子步骤：
S3-1、根据所述三维模型，在对所述型材的表面进行层叠打印时，仅打印第1分层至倒数第4分层或倒数第5分层，以形成上基础纹理结构层；
S3-2、根据所述三维模型，在所述上基础纹理结构层之上，使用透明或半透明UV油墨，层叠打印倒数第4分层或倒数第5分层至最后一分层，以形成上纹理修正层；
在步骤S3中，根据所述三维模型的最后一分层，在未固化的上纹理结构层之上层叠打印热膨胀微粒，随后对上纹理结构层进行固化处理。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，打印时，所述型材(800)的长边公榫部(810)竖直朝上设置，其长边母榫部(820)置于打印工作台(910)之上。
3.根据权利要求2所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，所述打印工作台(910)表面设置有与所述长边母榫部(820)相配合的固定公榫(911)，一龙门架(920)横跨于所述打印工作台(910)之上设置，所述龙门架(920)的顶梁(921)上设置有与所述固定公榫(911)相配合的固定母榫(922)，所述龙门架(920)的一对侧梁(923)上分别设置有表面打印单元(930)、背面打印单元(940)。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，所述龙门架(920)的高度可调；所述打印工作台(910)之上设置有多个固定公榫(911)，所述顶梁(921)上设置有与多个所述固定公榫(911)一一对应设置的固定母榫(922)。
5.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，所述耐磨原料为氧化铝粉末、氧化硅粉末、氧化铝黏状物、或氧化硅黏状物中的一种。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，在步骤S2中，目标材料切面的扫描厚度为0.1～5mm。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，在步骤S3中，使用白色UV油墨进行层叠打印，并利用UV光固化以形成所述上纹理结构层(101)、所述下纹理结构层(102)。
8.根据权利要求7所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，所述上纹理结构层(101)、所述下纹理结构层(102)的厚度均为0.1～0.3mm，层叠打印的分层厚度均为20～30μm。
9.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，在步骤S4中，利用UV光固化以形成所述上纹理图案层(201)、所述下纹理图案层(202)，且所述上纹理图案层(201)的固化度为70～80％，所述下纹理图案层(202)完全固化；并在步骤S4之后，进行以下步骤：
S5、于所述上纹理图案层(201)之上涂布耐磨层(300)；
S6、于所述耐磨层(300)之上涂布耐刮层(400)。
10.根据权利要求9所述的基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，其特征在于，在步骤S5中，通过淋涂以将耐磨油漆涂布于所述上纹理图案层(201)之上，且耐磨油漆的涂布量为100～120g/㎡；在步骤S6中，通过辊涂以将耐刮油漆涂布于所述耐磨层(300)之上，且耐刮油漆的涂布量为10～20g/㎡。
技术领域：
[0001]本申请涉及涂装技术领域，具体涉及一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法。
背景技术：
[0002]低等级型材(例如利用速生材、枝丫材等制作而成的胶合板、高密度纤维板、定向刨花板等，或直接由速生材制成的实木型材)的高附加值利用，一直是木材加工领域的研究课题。一种低等级型材的高附加值利用的解决方案，是通过3D印刷在低等级型材表面制作形成高等级木材(例如珍贵木材或A级硬阔叶材)的木材纹理。现有技术中，该种解决方案包括以下三种具体的实施方法：
[0003](1)多次套色印刷，其利用现有涂装生产线，通过压痕滚筒、多个套色滚筒于型材表面印刷木材纹理，但是一套滚筒仅可印刷一种木材纹理，因此这种方法受限于滚筒版子的数量，可制作的木材纹理种类十分局限，产品铺装后同一木材纹理的重复率高；
[0004](2)喷墨打印，其于型材表面打印扫描到的图案层(UV图案层或油墨图案层)，该种方法虽然能够打印扫描到的任意一种木材纹理，但是受限于平面打印的方式，因此木材纹理缺乏立体感，印刷的木材纹理逼真度低；
[0005](3)逐层的喷墨打印，其首先于型材表面打印扫描到的图案层(UV图案层或油墨图案层)，再于图案层之上的特定位置喷涂透明或半透明UV或油墨形成纹理层，但是纹理层覆于图案层之上，因此这种方法制得的木材纹理的图案与纹理在视觉上形成分离，印刷的木材纹理逼真度低。
[0006]与此同时，上述三种具体的实施方法，均只能对木质地板的表面进行纹理涂饰，然而，木质地板作为一种产品，其背面也受消费者关注。综上，亟需一种木材纹理逼真度高、且能够实现双面印刷的木质地板涂饰方法。
发明内容：
[0007]本申请的技术目的在于，克服上述技术问题，从而提供一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，可相对较为逼真地再现珍贵硬阔叶材的凹凸、拉丝、木射线、管孔等纹理结构，形成的3D涂饰层具有立体感；与此同时，还可同时实现木质地板的表面、背面同时打印，型材表面、背面均具有高等级木材的木材纹理的产品，提高了低等级型材的附加价值。
[0008]为实现上述技术目的，本申请公开了一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，依次包括以下工序步骤：
[0009]S1、型材表面、背面处理；
[0010]S2、扫描一定厚度的目标材料切面，形成色彩图像信息和三维模型；
[0011]S3、根据所述三维模型，在所述型材表面、背面层叠打印，以形成上纹理结构层、下纹理结构层；
[0012]S4、根据所述色彩图像信息，分别在所述上纹理结构层、所述下纹理结构层之上UV打印，以形成上纹理图案层、下纹理图案层；
[0013]在步骤S3中，所述型材竖直放置，并分别自所述型材的两侧对其表面、背面进行层叠打印；
[0014]在步骤S4中，使用添加有耐磨原料的UV油墨进行UV打印，并分别自所述型材的两侧对所述上纹理结构层、所述下纹理结构层进行UV打印。
[0015]借由上述方法，打印处理时，通过将型材呈竖直(宽度方向)放置，可从型材的两侧同时对型材的表面、背面分别打印，同时在型材的表面、背面形成上纹理结构层、下纹理结构层，随后，再同时形成上纹理图案层、下纹理图案层，从而在型材的表面、背面同时形成3D涂饰层，将型材制作为表面、背面均具有高等级木材的木材纹理的产品，较为有效地提高了低等级型材的附加价值。
[0016]与此同时，通过先打印纹理结构层，以在型材表面、背面形成目标材料切面的包括木射线、管孔等在内的纹理结构，随后在上、下纹理结构层之上打印形成上纹理图案层、下纹理图案层，即对本色的纹理结构进行着色，从而使其所再现的木材纹理不仅仅局限于木材表面的凹凸、拉丝等纹理，还包括更为细致的木射线、管孔等结构，因此具有更为逼真的涂饰效果；并且纹理结构层、纹理图案层结合后的整体感更强，纹理图案层受到纹理结构层的映衬而更显逼真，使表面和背面的3D涂饰层具有立体感。
[0017]作为优选，打印时，所述型材的长边公榫部竖直朝上、长边母榫部置于打印工作台之上。
[0018]作为优选，所述打印工作台表面设置有与所述长边母榫部相配合的固定公榫，一龙门架横跨于所述打印工作台之上设置，所述龙门架的顶梁上设置有与所述固定公榫相配合的固定母榫，所述龙门架的一对侧梁上分别设置有表面打印单元、背面打印单元。
[0019]作为优选，所述龙门架的高度可调；所述打印工作台之上设置有多个固定公榫，所述顶梁上设置有与多个固定公榫一一对应设置的固定母榫。
[0020]作为优选，所述耐磨原料为氧化铝粉末、氧化硅粉末、氧化铝黏状物、或氧化硅黏状物。
[0021]作为优选，在步骤S2中，目标材料切面的扫描厚度为0.1～5mm。
[0022]作为优选，在步骤S3中，使用白色UV油墨进行层叠打印，并利用UV光固化以形成所述上纹理结构层、所述下纹理结构层。
[0023]作为优选，所述上纹理结构层、所述下纹理结构层的厚度均为0.1～0.3mm，层叠打印的分层厚度均为20～30μm。
[0024]作为优选，在步骤S3中，使用原始素材进行层叠打印，所述原始素材为包括热固性树脂、粒径为20～50μm的木粉、耐磨粉末，并利用热固化以形成所述上纹理结构层、所述下纹理结构层。
[0025]作为优选，所述上纹理结构层、所述下纹理结构层的厚度均为2～5mm，层叠打印的分层厚度均为100～500μm。
[0026]作为优选，所述耐磨粉末为Al203粉末或SiO2粉末，且所述耐磨粉末的添加量与所述木粉的添加量之比为1:(2～4)。
[0027]作为优选，在步骤S3中，包括以下子步骤：
[0028]S3-1、根据所述三维模型，在对所述型材的表面进行层叠打印时，仅打印第1分层至倒数第4分层或倒数第5分层，以形成上基础纹理结构层；
[0029]S3-2、根据所述三维模型，在所述上基础纹理结构层之上，使用透明或半透明UV油墨，层叠打印倒数第4分层或倒数第5分层至最后一分层，以形成上纹理修正层。
[0030]作为优选，所述上纹理修正层中的分层厚度为20～30μm。
[0031]作为优选，在步骤S3中，根据所述三维模型的最后一分层，在未固化的上纹理结构层之上层叠打印热膨胀微粒，随后对上纹理结构层进行固化处理。
[0032]作为优选，在所述上纹理结构层固化冷却后，取出所述热膨胀微粒，随后再进行步骤S4。
[0033]作为优选，所述热膨胀微粒的粒径为10～20μm。
[0034]作为优选，在步骤S4中，利用UV光固化以形成所述上纹理图案层、所述下纹理图案层，且所述上纹理图案层的固化度为70～80％，所述下纹理图案层完全；并在步骤S4之后，进行以下步骤：
[0035]S5、于所述上纹理图案层之上涂布耐磨层；
[0036]S6、于所述耐磨层之上涂布耐刮层。
[0037]作为优选，在步骤S5中，通过淋涂以将耐磨油漆涂布于所述上纹理图案层之上，且耐磨油漆的涂布量为100～120g/㎡；在步骤S6中，通过辊涂以将耐刮油漆涂布于所述耐磨层之上，且耐刮油漆的涂布量为10～20g/㎡。
[0038]借由上述方法，打印处理时，通过将型材呈竖直放置，可从型材的两侧同时对型材的表面、背面分别打印，同时在型材的表面、背面形成上纹理结构层、下纹理结构层，随后，再同时形成上纹理图案层、下纹理图案层，从而在型材的表面、背面同时形成3D涂饰层，型材表面、背面均具有高等级木材的木材纹理的产品，提高了低等级型材的附加价值。
[0039]与此同时，通过先打印纹理结构层，以在型材表面、背面形成目标材料切面的包括木射线、管孔等在内的纹理结构，随后在纹理结构层(上、下)之上打印形成上纹理图案层、下纹理图案层，即对本色的纹理结构进行着色，从而使其所再现的木材纹理不仅仅局限于木材表面的凹凸、拉丝等纹理，还包括更为细致的木射线、管孔等结构，因此具有更为逼真的涂饰效果；并且纹理结构层(上、下)、纹理图案层(上、下)结合后的整体感更强，纹理图案层(上、下)受到纹理结构层(上、下)的映衬而更显逼真，使表面和背面的3D涂饰层具有立体感。
[0040]进一步地，以白色UV油墨进行层叠打印，可在在制作纹理结构层(上、下)的同时，对型材的表面、背面进行打底，以较为有效地保证纹理图案层(上、下)对纹理结构层(上、下)的着色效果。另一个方面，如以原始素材进行层叠打印，则可较为有效地提高纹理结构层(上、下)的厚度，使表面和背面的3D涂饰层更显逼真；特别地，上纹理结构层的厚度的提高，还可丰富表面的3D涂饰层的处理工艺，例如可复制、打印大圆弧倒角的仿古处理工艺，以使涂饰后的低等级型材具有厚皮珍贵硬阔叶材的仿古处理效果。
[0041]更进一步地，通过上纹理修整层的设置，从而能够较为有效地从视觉上修整上纹理结构层与上纹理图案层的印刷不重合度，并提高上基础纹理结构层的立体感。
具体实施方式：
[0049]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0050]实施例1：参考图1所示，一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法，依次包括以下工序步骤：
[0051]S1、型材800表面、背面处理；
[0052]S2、扫描一定厚度的目标材料切面，形成色彩图像信息和三维模型；
[0053]S3、根据三维模型，在型材800表面、背面层叠打印，以形成上纹理结构层101、下纹理结构层102；
[0054]S4、根据色彩图像信息，分别在上纹理结构层101、下纹理结构层102之上UV打印，以形成上纹理图案层201、下纹理图案层202。
[0055]通过上述方法，上纹理结构层101及覆盖于其上的上纹理图案层201共同形成了型材的表面的3D涂饰层，下纹理结构层102及覆盖于其上的下纹理图案层202共同形成了型材的背面的3D涂饰层。
[0056]具体来说，步骤S1中，所述的型材800可以是多层胶合板、三层胶合板、高密度纤维板、定向刨花板等，也可以是由速生材经过或不经过改性处理制作的实木型材。其表面、背面处理为利用砂光机在型材表面、背面分别形成平整的打印面，例如采用180目到220目的精砂砂带，并对材料表面、背面可能存在的节子、虫眼等进行修补，例如采用木灰、腻子、树脂等材料。为了避免企口结构的加工制作对打印形成的3D涂饰层造成损坏，在进行打印处理前，先在型材800的四周侧制作长边公榫810、长边母榫820、短边公榫、短边母榫，榫形可以为平扣企口或锁扣企口。优选地，在制作而成的企口结构处喷涂防潮材料，例如封边油漆、防潮油、防吐油、或酒精灯。
[0057]步骤S2中，所述的目标材料切面为待打印于型材800之上的何种木材的何种切面，本实施例中，目标材料为弦切大红酸枝坯料(厚度20mm)。首先，采用二维扫描设备(例如CCD扫描器)对弦切大红酸枝坯料的表面、背面进行扫描，从而获取并形成用于制作上纹理图案层201、下纹理图案层202的两套彩色图像信息。随后，采用三维扫描设备(例如三维激光扫描仪，精度10μm)扫描弦切大红酸枝坯料的表面至其以下0.1～0.3mm的厚度层，在本实施例中为0.2mm，从而获取表层0.2mm厚度上的、用于制作上纹理结构层101的三维模型；扫描弦切大红酸枝坯料的背面至其以上0.1～0.3mm的厚度层，在本实施例中为0.2mm，从而获取背层0.2mm厚度上的、用于制作下纹理结构层102的三维模型；三维模型记载包括凹凸、拉丝、木射线、管孔等木材的纹理结构。最后，采用三维软件(例如PRO-E)对两套三维模型分别进行分层处理，形成可被3D打印设备(例如3D打印机)识别的分层文件，在本实施例中，每一个分层的厚度为20μm，共计5个分层。在其他一些实施例中，上纹理结构层101的厚度为0.2mm、每一个分层的厚度为25μm、共计8个分层，下纹理结构层102的厚度为0.2mm、每一个分层的厚度为25μm、共计8个分层；或，上纹理结构层101的厚度为0.3mm、每一个分层的厚度为30μm、共计10个分层，下纹理结构层102的厚度为0.3mm、每一个分层的厚度为30μm、共计10个分层。
[0058]表面打印单元930、背面打印单元940均包括3D打印机、UV喷墨打印机、UV紫外光灯、纵向进给结构、横向进给结构、升降结构。步骤S3中，将根据两套三维模型形成的分层文件层、使用白色UV油墨、通过3D打印机分别层叠打印至型材表面、背面。打印时，型材800竖直放置，表面打印单元930、背面打印单元940分别自型材800的两侧对其表面、背面进行层叠打印。打印完成后，利用UV紫外光灯(例如4灯、5kw/灯)固化以形成上纹理结构层101、下纹理结构层102。
[0059]在步骤S4中，使用添加有耐磨原料的UV油墨进行UV打印，并分别自型材800的两侧对其上纹理结构层101、下纹理结构层102进行UV打印。
[0060]步骤S4中，使用添加有耐磨原料的UV油墨、通过UV喷墨打印机UV打印至上纹理结构层101、下纹理结构层102之上，并利用UV紫外光灯(例如4灯、5kw/灯)固化以形成上纹理图案层201、下纹理图案层202。添加的耐磨原料为氧化铝粉末、氧化硅粉末、氧化铝黏状物、或氧化硅黏状物中的一种。通过耐磨原料的添加，能够较为有效地提高3D涂饰层的表面硬度与耐磨性。本领域普通技术人员可以通过所需要的最终成品的耐磨指标，以确定耐磨原料的添加量。由于纹理图案层201,202为喷墨涂层，其厚度相对较薄，为了进一步提高表面、背面3D涂饰层的表面硬度与耐磨性，还可在步骤S3中的白色UV油墨中添加耐磨原料，其添加的耐磨原料优选为氧化铝黏状物或氧化硅黏状物(粘度5～6mPa·s)。
[0061]在本实施例中，基于3D打印技术基于可精准再现珍贵木材的纹理，替代原有的珍贵硬阔叶材单板贴面装饰，在提高低等级型材的附加价值的同时，减少珍贵硬阔叶材的消耗；与此同时，基于3D打印技术的生产线可替代现有的UV涂饰生产线，从而有效缩短加工生产线，提高生产效率、降低能耗、减少有害物质的挥发。
[0062]进一步地，通过先打印纹理结构层101,102，以在型材800的表面、背面形成目标材料切面的包括木射线、管孔等在内的纹理结构，随后在纹理结构层101,102之上打印纹理图案层201,202，即对本色(白色)的纹理结构进行着色，从而使本申请的一种基于3D打印技术的木质地板双面涂饰方法：
[0063]能够在型材800的表面、背面同时形成3D涂饰层，型材800的表面、背面均具有高等级木材的木材纹理的产品，提高了低等级型材的附加价值；
[0064]同时，相较于多次套色印刷，所再现的木材纹理不仅仅局限于木材表面的凹凸、拉丝等纹理，还包括更为细致的木射线、管孔等结构，因此具有更为逼真的涂饰效果，并且可扫描任意一种木材的任意一个切面，可制作任意一种木材纹理种类，在库存允许的情况下，能够最大程度避免同一木材纹理的重复率；
[0065]相较于喷墨打印与逐层的喷墨打印，表面、背面的3D涂层具有立体感，纹理图案层201,202在对纹理结构层101,102进行着色时，其木射线、管孔等图案处对应喷涂的油墨会渗入纹理结构层101,102的木射线、管孔等结构内，从而纹理结构层101,102、纹理图案层201,202结合后的整体感更强，且纹理图案层201,202受到纹理结构层101,102的映衬而更显逼真。
[0066]参考图2所示，打印时，型材800的长边公榫部810竖直朝上、长边母榫部820置于打印工作台910之上。打印工作台910可以是现有技术中任意一种具有平面操作面的工作台；一龙门架920横跨于打印工作台910之上设置，龙门架920可以是现有技术中任意一种可升降的龙门结构，包括顶梁921和一对侧梁923。
[0067]打印工作台910表面焊接或螺接安装有与长边母榫部820相配合的固定公榫911，在本实施例中，型材800的长边公榫部810、长边母榫部820为平扣企口结构，因此，固定公榫911为平扣企口结构的条状突起，优选为金属条、或具