基于印刷硬化纤维的制品以及制造该制品的方法

专利名称：基于印刷硬化纤维的制品以及制造该制品的方法
技术领域：
本发明总体上涉及在用于家具制造的压制木板的生产中天然 或再生木制品的热压的多层板，更具体地，涉及印刷的硬化的基于 纤维的产品及其制造工艺(方法)。
背景技术：
硬化的纤维素纤维非常适合用作木板的芯板和面板材料。硬化 纤维在所有的方向上均有极高的抗拉强度，以致薄的硬化纤维能用 于将木制薄板或单板牢固而适当地固定。另外，它的纤维素特性与 木材高度相容，因而能够消除面板的开裂和龟裂。
石更化纤维在厚度上可以乂人约0.25毫米至约0.80毫米不等，优 选用颜料着色以与面板的颜色匹配。这些硬化纤维还可以由约2至 约6个非常薄层的纤维素纸(cellular paper)层压而成。^!夸颜考牛方便地加入到打浆机的原料中(由此制得纸巻)，基于纤维的干重， 需要4吏用不超过约0.5%至约2%的颜泮牛。
用于制造硬化纤维的纸是由100%牛皮纸浆或亚硫酸盐浆在长
网造纸才几上连续地生成巻。基于纤维的干重，每个巻优选每平方码
含有约2.5至约4盎司的纤维。
将纸巻千燥至含水量为约2%至约4%,然后进行叠合，并在叠 合状态下被输送通过硬化罐，再通过净化罐，接着进行干燥。硬化 处理导致叠合层4皮此粘接，并且在干燥后它们不会剥离。净化罐将 石更^/ft学物质乂人薄纟反上洗涤下来。然后层压一反一皮依次处理以具有均 匀的厚度和光滑的表面。
硬化纤维网可以被缠绕到辊上或制成片状。在这一阶段，网可 以是干燥的，即含水量为约6%至7%。
图1为传统的带装饰面的基于五层天然木质单板的板材100的 立体图。板材100包括刨花板芯22,在刨花板芯的每个表面上组装 有芯板104,再在每个芯板104上组装有与木质单板面才反106、 108。 芯板104可以用或不用硬化纤维制造。面板的其中之一可以是，例 如，装饰性木质单板106,如图1所示，其含有装饰性木材紋理图 案。另一个面板108也可以为装饰性的，或〗叉〗又为普通木质单板。
然后，将该组合件在加热到约275。F的板之间压制，压力约为 每平方英寸约150石旁。当面4反106、 108厚度不超过约30毫米时， 几分钟之后，热进入组合件以固化芯板104上的粘合层。
过足够的时间之后，招t去压力并取出固化板材100。然后，可 以通过在端面上粘接装饰条或其它表面条将固化板材100的端面封 边(edge-band )。借助用于封边的标准月交粘剂如乙烯-醋酸乙烯酯和 聚酰胺热熔性胶粘剂，芯寺反条可以用于封边的用途。如果需要，冷固化胶粘剂如普通的脲-醛和聚乙酸乙烯酯胶粘剂也可用于这种用 途以及用于交向4非列。
图1中的板芯102被显示为与该板材同样大的单块板材，但是
板芯102可以由两块或更多块组合而成，优选才艮据需要粘接在一起
以制成需要的长度和宽度。尤其理想的方法是具有刨花板芯，在板
芯的四个边缘用1或1.5英寸宽的紧密木材条包绕，它被交向排列， 不需要封边。
尽管传统的带装饰面的基于五层天然木质单一反的板材制品在 4艮多方面优于天然木材制品，五层制品需要相当多的生产步骤并且
不能提供天然木材制品的外观。另外，传统的带装饰面的基于五层 天然木质单板的板材制品不能像天然木材制品那样进行加工(即染
色、磨砂、喷漆等)。
因此，本领域需要克服现有4支术中的问题的纤维素基制品。

发明内容
通过提供在硬化纤维的表面层上印有木材紋理图案的三层制 品，生产用于木材加工的人造单4反，本发明解决了现有冲支术的问题。 本发明的制品可以像天然木材制品那样进行加工(即染色、磨砂、
喷漆等)。
通过下文的详细描述，本发明的其它应用领域爿寻变纟寻显而易 见。然而，应该理解，这些详细的描述和表明本发明优选实施方式 的具体实施例^又^又是通过例举方式给出的，因为通过这些详细的描
述，对于本领域的技术人员来说在本发明精神和范围内的各种修正 和更改将变得显而易见。应当理解，无"i仑是上文的一关义性描述和还 是下文的详细描述均仅仅是例举性和说明性的，不对被声明的本发 明造成限制。


通过下文给出的详述和附图将更加全面的理解本发明，所才是供
的附图仅^叉是说明性的，因而不是对本发明的限制，其中
图1是传统的带装饰面的基于五层天然木质单板的板材的分解 透视图2是才艮据本发明的三层制品的分解透一见图，具有可以l象天然 木材制品那样进行加工(即染色、磨砂、喷漆等)的印刷的硬化纤 维层；以及
图3是示意性的侧视图，示出了将在层的表面上预印图案，以 ^_转变成用于图2中所示的三层^1材的石更^:纤维制品。
具体实施例方式
下面本发明的详述参照附图。不同图中的相同的附图标记表示 相同或相似的元件。另外，下面的详述不限制本发明。作为代替， 本发明的范围是通过所附权利要求书及其等同替换进行限定的。
本发明总体上涉及具有预印的硬化纤维层的三层板制品，在图 2中总的以附图标号IO表示。制品10包括刨花板芯12,在刨花板 芯12的每个表面上组装有带图案的硬化纤维薄板或层14、 16。在 硬化纤维薄板之一例如14上可以带有预印的装饰性木材紋理图案 18。另一个硬化纤维薄板16也可以是装饰性的(即具有预印的木 材紋理图案20)，或者但J又是普通的石更化纤维板，这耳又决于制品IO 的用途。预印图案18、 20可以是任何希望的图案，例如，任何类 型木材的木材紋理等，这耳又决于制品10的用途。石更化纤维薄纟反14、 16可以在面向一反芯12的面上i殳置〗专统的粘 合层。然后可以将板芯12和硬化纤维薄板14、 16在加热到约275 。F的板之间压制，压力为每平方英寸约150磅。几分钟之后，热进 入组件内以固化硬化纤维薄板14、 16上的粘合层。
过了足够的时间之后，撤去压力并取出固化产品10。然后，可 以通过粘接装饰条或其它表面条(face strip)将固化产品100的端 面封边。借助用于封边的标准胶粘剂如乙烯-醋酸乙烯酯和聚酰胺热 熔性胶粘剂，以与制备硬化纤维薄板14、 16相同方式制备的条材 料可以用于这种用途。如果需要，冷固化月交粘剂如普通的脲-醛和聚 乙酸乙烯酯月交粘剂也可用于这种用途。
图2所示的板芯12为与板材同样大的单块板材，但是板芯12 可以由两块或更多块组装而成，优选根据需要粘接在一起以制成希 望的长度和宽度。特别理想的方法是具有刨花板芯12，〗旦是板芯 12也可以由其它材料制备，例如中密度纤维板、层压胶合板等。
形成;更^b纤维薄纟反14、 16的工艺可以与上文所述的传统工艺 相同，除了在硬化纤维工艺之前在硬化纤维薄板14、 16的顶部或 顶层预印上图案18、 20。另外，硬化纤维薄板14、 16的顶层不需 要月交粘剂，因为薄〗反14、 16不是芯才反，而是制品10的顶层。
形成本发明石更化纤维薄板14、 16的工艺大致示于图3中，附 图标记为30。硬化纤维形成工艺30将纤维素纸材料转变为具有物 理和化学性能不寻常结合的独特的层压制品。将纤维素纸转变为具 有才是高的强度和耐久性的材料。
硬化纤维为纤维素纸层板的层压制品。原材料为百分之百的木 纤维素，然后生产成膨月长的(upsized )》菱渍力口工纟氏(saturating grade paper )。木纤维素为高a-纸浆。不像现有硬化纤维形成工艺，本发明的工艺30在预印工艺36中在纤维素纸层的顶部薄々反32上预印 图案18、 20。多个净果的(没有预印图案)纤维素纸层34也可以^是 供夕合石更化纤维形成工艺30以达到不同的厚度。
预印工艺36可以包括多种印刷技术。例如，预印工艺36可以 包括4仑转凹版印刷，4仑转凹版印刷为在4各钢滚筒(chrome etch drum roll)上使用持久性耐光染料和颜料的连续印刷工艺。图案18、 20 可以蚀刻在滚筒上，并转印到纤维素纸层32上。通过硬化纤维形 成工艺30,纤维素纸层32的印刷表面的耐久性显著提高。当这个 预印工艺用于生产石更化纤维14、 16时，生成可以进4亍磨砂-、染色、 油〉漆、喷纟黍等的制品。
另一个示范性的预印工艺36可以包括喷墨数字印刷，优选从 数字图形文件中并以宽的格式，使用"档案级，，油墨、染料和颜料 (进入纤维素纸层32内)。这样就产生通过纤维素纸层32厚度的 印刷图案。当将这种预印工艺用于生产石更4匕纤维14、 16时，生成 可以进行磨砂、、染色、油漆、喷漆等的产品。
可选择地，尽管不是优选，可以在硬化纤维形成工艺30之后 对硬化纤维14、 16进行图案装饰，而不是在石更化纤维形成工艺30 之前预印纤维素纸层32。这样的后印刷工艺优选包括用涂料或染料 着色剂丝网印刷硬化纤维14、 16的顶部表面。与喷墨印刷工艺相
似，丝网印刷工艺可以7使用凄t字图形文fK
用在喷墨印刷工艺或丝网印刷工艺中的数字图形文件包括能 够存储在传统计算设备中的数字文件。数字文件的实例包括具有 TIF、 BMP、 JPG、 GIF、 PCX、 PNG、 LZW、 DCX、 FPX等文件格 式的数字文件。数字文件将包括以数字^f各式将图案存储在计算设备 上的软件代码。不同的凄t字文件和这些图案可以容易地以传统方式 从计算设备找到，并且用于本发明的印刷工艺36。另外，任何类型的木材都可以扫描并数字化以产生针对任何类型木材的数字图形 文件。
计算机设备包括互连处理器的总线、只读存储器(ROM)、主 存储器、存储设备、输入设备、输出设备、通信接口。总线是一种 网络布局或电路布置，其中所有设备直接相连到一根线上，并且所 有的信号通过每个设备。每个设备都有唯一的标识并且能够识别那 些专门给它的信号。处理器包括响应并处理计算设备的基本指令的 逻辑电路。ROM包括存储处理器使用的指令和日期的静态存储器。
计算机存储是将数据以电磁形式保存以供计算机处理器存取。 主存储器，可以是RAM或其它类型动态存储器，组成计算设备的 主存储器。计算设备的辅助存储器可以包括储存设备，如硬盘、磁 带(tape)、磁盘、Zip驱动器、RAID系统、全息照相存储器、光 学存4诸器、CD-ROM、磁带(magnetic tape )、以及其它外部i殳备和 它们相应的驱动器。
输入设备可以包括一建盘、鼠标、指示设备、声音设备(例如麦 克风等)、生物统计设备或者提供输入到计算设备的任何其它设备。 输出设备可以包括显示器、打印机、声音设备(例如扬声器等)或 者提供输出到计算设备的其它设备。通信接口可以包括网络接线、 调制解调器、或者用于和其它计算机系统或设备通信的其它设备。
在硬化纤维形成工艺30中，纤维素纸层32、 34用浓氯化锌溶
液浸透。氯化锌是在工艺中不消耗的催化剂。然后浸泡过的纤维素 纸层32、 34粘接在一起。通过一系列的水淋洗罐，将氯化锌从粘 接的纤维素纸层或网中除掉，直到粘接的纤维素纸层被用水置换氯 化锌至0.05%的纯度。然后通过回收工艺可以将氯化锌全部回收。然后，粘接的网(在纯化工艺之后，现在是浸透了水)被千燥 至含水量为约5%至约8%。就是在这个干燥步骤期间产生硬化工艺
的独特性能。由于收缩的结果，粘接的网的密度提高2至3倍，通 常地，收缩是在纟从向收缩10%, 一黄向收缩20%,厚度收缩30%。成 品，即印刷石更^b纤维14、 16，为百分之百的纤维素，可以是薄才反、 巻等形式，这取决于印刷硬化纤维14、 16的用途。
印刷硬化纤维14、 16具有比天然硬木更高的密度和更好的物 理强度性能。硬化纤维14、 16不含胶粘剂、树脂、胶料或粘合剂。 本发明提供了在石更化纤维工艺之前对浸透的纤维素纸层32的图案 印刷，它将印刷图案引入独特的耐磨表面，同时保持多孔表面以接 收通常用于天然木制品中的着色剂和保护涂层。
用于形成本发明的三层制品的工艺与传统的五层工艺相比需 要更少的加工步骤，降低了生产成本。本发明的含三层硬化纤维的 制品10,与传统五层制品比4交具有4艮多其它优点。本发明的制品 10不需要交向排列以防止龟裂或开裂，并且与木质单4反相比在所有 的方向均具有突出的物理强度。可以将本发明的石更化纤维14、 16 加工成4英尺宽，这样可以消除在板材接合处的接缝，在大块板材 (达4英尺宽，任意长)上具有统一的图案，并且可以才艮据封边要 求切成巻。本发明的硬化纤维14、 16可以进行磨砂，可以像天然 木材那样接收着色剂、清漆、胶粘剂和油漆。本发明的纤维素纸层 32、 34可以具有基色以消除边线。具有约0.25毫米至约0.4毫米厚 度的硬化纤维14、 16具有柔韧性，能根据造型应用而做成曲线板 和折板。厚度约0.4毫米至约0.8毫米的硬化纤维14、 16可根据造 型应用使用热或蒸汽进行才莫制。将本发明的硬化纤维14、 16可以 切割用于装饰性镶嵌，或者进行机械或化学压紋或刻紋。数字图形 文件能够扫描和印刷任何稀有和奇异的木材图案。本发明的硬化纤 维14、 16可以为了高光泽整理而一皮磨砂、。本发明的石更化纤维14、 16为建筑设计者提供无数的图案，例如能够印刷到硬化纤维14、16上的任何图案，硬化纤维14、 16的颜色可以》f正、调整和控制。
石更4匕纤维14、 16为百分之百的纤维素，不含"交粘剂、；容剂、或毒 气的外)参。因此，石更化纤维14、 16的废津牛处理和木材相同。最后， 硬化纤维14、 16的木纤维原料为可再生供应源，防止对某些树种 的危害。
本领域的那些#支术人员应该明了 ，可以在不背离本发明的范围 和4青神的情况下对本发明的含三层石更化纤维板和含三层硬化纤维 板的结构进行各种》l"改和变化，其实施例前面已经纟是供。
对于本领域的技术人员来说，通过参考本文4皮露的本发明的详 细描述和实施例，本发明的其它实施方式将变得显而易见。应当4巴 这些详细描述和实施例看作仅仅是示范性的，本发明的真正范围和 精神由所附权利要求表明。
权利要求
1.一种基于纤维素的制品，所述制品包含板芯；以及至少一个硬化纤维层，设置在所述板芯的至少一个表面上，在所述硬化纤维层的上面具有预印的装饰性图案。
2. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述板芯包括 刨花板、中密度纤维板、或层压胶合板其中之一。
3. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述预印的装 饰性图案为木材紋理图案。
4. 冲艮据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤维 层宽度小于或等于4英尺。
5. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤维 层设置在所述板芯的顶部表面、底部表面、和边缘表面，并且 在每个设置在所述纟反芯的顶部表面和边纟彖表面的所述石更化纤 维层上具有预印装饰性图案。
6. 根据权利要求5所述的基于纤维素的制品，其中在设置在所述 板芯的底部表面的所述硬化纤维层上具有预印的装饰性图案。
7. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤维 层可以磨砂，并且接受着色剂、清漆、胶粘剂、和油漆。
8. 根据权利要求1所迷的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤维 层通过胶粘剂连接到板芯。
9. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述石更化纤维 层与所述^^反芯的4仑廓 一 致。
10. 根据^又利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述石更化纤维 层的预印装饰性图案通过使用喷墨印刷形成。
11. 根据权利要求IO所述的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤 维层的预印装饰性图案被存储成数字图形文件。
12. 根据权利要求1所述的基于纤维素的制品，其中所述硬化纤维 层的预印装饰性图案通过使用轮转凹版印刷形成。
13. 上面具有预印装饰性图案的硬化纤维的制造方法，包括在多张纤维素纸层上预印装饰性图案；以及将预印的纤维素纸层和多张净果的纤维素纸层进行硬化纤 维形成处理，以形成具有预印装饰性图案的石更化纤维。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中预印步骤包括喷墨印刷所 述装饰性图案。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述装饰性图案以数字图 形文件存储。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中预印步骤包括轮转凹版印 刷所述装饰性图案。
17. —种用于制造基于纤维素制品的方法，包4舌提供板芯；以及在所述板芯的至少 一 个表面上提供至少一个硬化纤维 层，在所述硬化纤维层上具有预印装饰性图案。
18. 根据权利要求17所述的基于纤维素制品的制造方法，还包括在所述板芯的顶部表面、底部表面和边缘表面设置硬化 纤维层，其中，在每个设置在所述板芯的顶部表面和边缘表面 的所述硬化纤维层上具有预印装饰性图案。
19. 根据权利要求18所述的基于纤维素的制品的制造方法，其中 在设置在所述板芯的底部表面的所述硬化纤维层上具有预印 装饰性图案。
20. 根据权利要求17所述的基于纤维素的制品的制造方法，还包 括用胶粘剂将所述硬化纤维层连4妄到板芯上。
21. 根据权利要求17所述的基于纤维素的制品的制造方法，其中， 所述硬化纤维层的预印装饰性图案使用喷墨印刷形成。
22. 根据权利要求17所述的基于纤维素的制品的制造方法，其中 所述硬化纤维层的预印装饰性图案使用轮转凹版印刷形成。
全文摘要
三层制品，包括刨花板芯，在刨花板芯的每个表面上组装有带图案的硬化纤维薄板或层。在硬化纤维薄板之一上可以提供预印的装饰性图案。另一个硬化纤维薄板也可以是装饰性的，或者仅仅是硬化纤维平板。该制品可以用于木材加工应用，可以像天然木材制品那样进行加工(即染色、磨砂、喷漆等)。不像现有的硬化纤维工艺，该制造硬化纤维薄板的工艺在预印工艺中将图案预印在纤维素纸层的顶部薄板上。
文档编号D02G3/00GK101287806SQ200480037705
公开日2008年10月15日 申请日期2004年11月2日 优先权日2003年12月18日
发明者沃森·F·布朗 申请人:Nvf公司