专利名称：一种在人造木板上形成图案的方法
技术领域：
本发明涉及一种在由压碎的纤维素材料和热塑性树脂材料制得的人造木板表面上形成如木纹和类似图案的方法。
人造木板包括由磨碎如废弃的建筑材料或其它产品的废弃材料那样的木料、或类似谷壳、甘蔗渣、压碎木片材料或纸浆原材那样的压碎纤维素材料而获得的木屑(wood meal)。大量的人造木板被广泛地用在汽车、器械、生活用品以及类似方面。通过大量各种废弃的热塑性树脂材料和以上提及的压碎纤维素材料的混合、加热、揉搓以及模压而获得人造木板。因此，人造木板高效地回收和再利用各种废弃产品。迄今，人们已尝试开发基于象上述各类木屑的压碎纤维素材料的模压树脂产品，以提高其抗水或抗热性以及类似性能。考虑到地球环境保护的要求，保证木材资源，以及由于木材成本的增加和相对于木质产品直观的深潜在因素的要求，人们已经开发了这种人造木板。而且，通过在人造木板上形成具有天然木材特色的深木纹以提供木质外观，以满足提高作为回收产品的人造木板利用价值的发展要求。这样的木纹应具有这样一个表面，即其折射率随人造木板暴露面上的木屑错综复的地改变，光产生不规则反射且不会直接反射。根据这个要求本发明涉及在人造木板上形成图案的方法。
本发明适合于木材的所有使用方面。由本发明形成的图案能用在装饰板，像一般塑料产品形成的墙体材料，地板材料，各种装饰复合地板、砌块、装饰地板，由天然木材制得的装饰板，硬面板，或为家具，建筑材料，汽车，车辆和轮船所用有着30mm厚或更厚的构架的内层或外层装饰产品。
人造板一般通过混合、压碎纤维素材料和热塑性树脂，再进行揉搓，和通过挤压工序最后模压成板状。这样的人造木板有木质外观，因为它将压碎纤维素材料用作主要模压材料。但它还需要更接近天然木材。因而，人造木板表面的树脂表层通过砂磨被去掉，以便更有效地提供压碎纤维素材料的木质外观。
然而，一般的人造木板没有木纹外观，因而，就不能获得天然木料和木纹外观。通过在一般人造木板表面印制这样的木纹，这可能使它更接近于天然木料的表面。然而，所得到的木纹图案单调且不深，因而与天然木料相差甚远。
本发明已经解决了上述问题，本发明的目的是提供一种在人造木板上形成图案的方法，其通过在人造木板表面上形成一种接近天然木料木纹的图案，以提高木质外观效果。更特别地，本发明的目的是提供一种方法，其中按适当的混合比混合人造木板的压碎纤维素材料和热塑性树脂材料，这样能得到人造木板和木质外观，然后加热和揉搓所得到的材料，将它们用螺杆挤入压模中，以模压成人造木板，形成如木纹的图案，其中折射率随暴露在人造木板表面上的木屑错综复杂地改变以及光产生不规则反射且不会直接地反射。
为达到上述目的，根据本发明提供了的一种在人造木板11上形成图案的方法，它至少包括第一研磨步骤在通过混合20-65％重量比的压碎纤维素材料和35-80％重量比的热塑性树脂材料所形成的人造木板至少一面的整个表面上在一个方向形成许多弯曲条；在形成弯曲条15的表面涂布着色剂的步骤；第二研磨步骤，研磨除凹入的着色层以外的人造木板11上涂布着色剂表面层整个表面，从而形成的许多变曲条15，以形成图案(例如模糊木纹图案19)；以及在研磨过的表面印刷木纹图案21的步骤。
人造木板可以是薄人造木板11，它通过混合20-65％重量比的压碎纤维素材料和35-80％重量比的热塑性树脂材料而形成，并被切成0。2-50mm厚。
本发明另一种在人造木板11上形成图案的法，它至少包括在人造木板11至少一面的整个表面在一个方面形成许多弯曲条15的研磨步骤，从而去掉人造木板11的表皮层14，以暴露出压碎纤维素材料；在形成弯曲条15的表面印刷木纹图案步骤；在印刷表面涂覆透明油漆的步骤。
本发明另一种在人造木板11上形成图案的方法，它至少包括第一研磨步骤混合、加热和揉搓含水量为0.3％或更小重量比的其重量比为20-65％的压碎纤维素材料和重量比为35-80％的热塑性树脂材料，用螺杆将排出材料挤入压模中，以制造一挤压材料并慢慢冷却所说的挤压材料；施加对抗挤压力的控制力到挤压材料上，以提高挤压材料的密度，提供一人造木板11；在人造木板11至少一面的整个表面在一个方向形成许多弯曲条15，由此，去掉人造木板11的表皮层14，以暴露出压碎纤维素材料；在形成弯曲条15的表面涂布着色剂的步骤；第二研磨步骤，研磨除凹入的着色层外，涂布着色剂在其上的人造木板11整个表面；形成大量弯曲条18，从而构成模糊木纹图案19；以及在研磨过的表面印刷木纹图案的步骤。
人造木板11由下列步骤获得施加搅拌和冲击力到平均粒经为10目或更小的压碎纤维素材料上，摩擦地研磨和搅拌它们，以由基于所述搅拌和冲击力的剪切力产生剪切放热；由剪切放热将压碎纤维素材料的含水量降低至0.3％重量比，以粉碎和干碎纤维素材料，然后将重量比为20-65％，含水量为0.3％重量比或更小的压碎纤维材料与重量比为35-80％的热塑性树脂材料混合起来，并加热和揉搓它们；用螺杆从压模中挤出挤压材料，以形成一挤压成形材料，慢慢冷却它们，将对抗挤压力的控制力施加到挤压成形材料上，以提高挤压成形材料的密度。
人造木板11中的压碎纤维素材料最好是具有50-170μ的木屑。
优选地是在第一研磨步骤中，在人造木板11两面的整个表面按一个方向形成许多弯曲条15。
优选地是在第二研磨步骤中，模糊木纹图案19是这样形成的，即除凹入的着色层之外，在被涂有着色剂的人造木板11的整个表面以与在第一研磨步骤中形成弯曲条15相同的方向再形成弯曲条15。
人造木板11由混合作为热塑性树脂材料的聚丙烯或聚乙烯和作为压碎纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为30-65％重量比，较优选为40-65％重量比，最优选为50-55％重量比。
人造木板11由混合作为热塑性树脂材料的聚氯乙烯和作为压碎纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为20-65％重量比，更优选为30-52％重量比。
人造木板11由混合作为热塑性树脂材料的ABS，尼龙或聚碳酸酯和作为压碎纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为20-50％重量比，更优选为30-40％重量比。
人造木板11最好通过在压碎纤维素材料中混合20-30％重量比的氧化钛而获得，以提高其白度。最好获得象耐火树和桃花心红木那样的白木木质外观。
本发明的目的和优点从以下结合附图对实施例的详细描述将变得更明显，附图中相同数码代表相同构件。
图1显示了根据一实施例为在人造木板上形成图案方法的步骤；图2是本发明实施例的人造木板的垂直剖面图；图3(A)显示了图2中的人造木板经砂磨后的表面；图3(B)是沿图3(A)中箭头II-II的剖面图；图4显示了图3中人造木板的砂磨表面，它是如图3中相同位置处的垂直剖面图；图5(A)显示了经砂磨后图4中人造木板的着色表面，它图示了人造木板的表面；图5(B)是沿图5(A)中箭头IV-IV的剖面图；图6显示了其上印制木纹图案的人造木板砂磨表面，它图示了人造木板的表面；图7是用在本发明实施例中打磨器的示意图；图8显示了本发明的一个实施例，其显示粉碎和干燥压碎纤维素材料和制造人造木屑的生产线；其中图8(A)是平面图，图8(B)是正视图；图9显示了人造木板的生产线；其中，图9(A)是平面图，图9(B)是正视图；图10是用在本发明实施例中切片机和输送装置的透视图。现参照附图通过在人造木板表面上形成象木纹那样图案的例子来描述根据本发明在人造木板上形成图案的方法。人造木板通过如下方法制得混合压碎纤维素材料的木屑和热塑性树脂材料PVC(聚氯乙烯)，加热、揉搓并挤压它们，再通过螺杆挤入一压模内，慢慢地冷却模压材料。图1显示了根据本发明一实例为在人造木板上形成方法的步骤。每一步骤将以图1为根据在后面进行描述。
人造木板首先，图2显示了从压模的挤出的人造木板11的垂直剖面图。人造木板11厚2.5～50mm，宽900mm，长2700mm。人造木板的表面被覆盖有包括热塑树脂13的表皮层14。以便木屑12不会暴露在表面上。
本实施例的人造木板11由混合35～80％(重量)的作为热塑性树脂材料的PVC和20～65％(重量)作为压碎纤维素材料的木屑而制得。
作为人造木板模压坯料的主要压碎纤维素材料，它包括谷壳，甘蔗渣，压碎木片材料、纸浆原材和类似物。这样的材料被较细地粉碎至50-170μ的平均粒径。
本实施例中，除了PVC(聚氯乙烯)，下列材料作为热塑性树脂材料可单独地或组合地使用ABS，PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)，PC(聚碳酸酯)尼龙以及类似物。作为热塑性树脂材料，下列材料也可使用粉碎各种废弃合成树脂从其中去除树脂覆盖膜、同样地重整回收的热塑性树脂材料而获得的物质；由混合新热塑性树脂材料或回收热塑性树脂材料而获得的物质。关于人造木板11的加工步骤，在后面将作详细描述。
本发明也被用于厚度为2mm或更小的薄人造木板。薄或片材状人造木板广泛地用作一般板材，一纸墙材料，一投影板(装饰性单板)，为装饰的目的，它们能附在作为一般板材的普通多层木板表面。例如通过将厚度为50mm的人造木板切至0.2～2mm，而可获得薄人造木板。切后的薄人造木板有一切开表面，木屑被暴露在表面上。有好几种切片机。其中之一，刀片移动，另一种是人造板移动。而且，有一种水平式，其中移动方向是侧向的，垂直式中移动方向是垂直的。刀片以5°-30°的偏移角被安装，且角度能按被切的材料调整。在切割之前，通过加热人造木板，改善其切割性能。例如，当人造木板组成成分的热塑性树脂材料是PVC时，通过在沸腾水槽中将其加热至70℃，用上述切片机很容易将它切成0.2mm厚。切后的人造薄板被加热并被压成平板。
作为切片机的一个例子，现用图10所示切片机30切割人造木板进行描述。人造薄木板36经沸腾水槽(未示)加热后，用起重机(未示出)将其铺放在图10中被所示的切片机30右边的输送装置33的传送带34上。操作输送装置33，将人造木板36移至左边切片机30，以便将其切成薄人造木板3。切片机30有一固定刀片，人造木板36在从刀片切刃伸出的工作台面31上水平方向运动。人造木板36被安装在工作台面31之上沿垂直方向可移动的送料机构32的一辊子所夹紧。通过旋转装置转动辊子，人造木36在工作台面31上运行，并被刀片的切刃切成所希望的厚度。切开后的薄人造板37被送至刀片下面，从切片机30的下部出来至排出通道35，即将其往刀具下面送。这样它们从切片机下部出来，并到达了排出通道35。另一方面，人造木板36在图10的平面上在输送装置33上向左运动，然后以垂直于运动方向向右输送。另外，人造木板36以垂直于所述输送方向，即图10平面上向右方向被向右输送，然后返回到初始位置。作为原材料的人造木板36通过上述循环输送路径反复地传送，被切片机反复地切片。许多人造木板36被放置在输送装置上，并被连续地切割。切开后的薄人造木板37通过轧辊干燥机和类似的干燥设备被加热，此时，通过在多个轧辊之间压制，板的应力或变形被消除。这样的薄人造木板不仅可通过用上述切片机切割的方法获得，而且可通过对热塑性树脂材料和压碎纤维素材料的混合、加热和挤压，然后，通过例如轧辊压光机操作，挤压操作(T形模具操作，充气加压操作)，造型操作这样的另外模压操作而形成板状或薄片状。
在此实施例中，所述的厚人造木板将在后面描述。板同样由挤压方法获得，除了木屑已被暴露在薄人造木板的切割面上之外。
砂磨(1)；第一研磨步骤在此步骤中，人造木板11的表面被磨光。通过用类似40-60号的粗砂纸(砂布纸)沿人造木板11的纵向的方向进行砂磨。以便在人造木板11的整个表面上形成许多弯曲条15，如图3(A)所示。如图3(B)所示，弯曲条15凹入和凸出的高度较大，而深度、宽度和长度都不一样。表皮层14被去除，木屑12暴露在表面上。在砂磨时，最好是吹掉或吸去研磨粉末，以便粉末不保持在弯曲条15内。作为磨光机，有鼓式磨光机，宽砂带磨光机和类似设备，使用侧皮带磨光机是有效的。图7显示了这样宽皮带磨光机26的一个例子。宽皮带磨光机26包括一由旋转装置驱动在水平方向旋转的传送皮带27，和一置于传送皮带27之上通过另一旋转装置驱动的旋转环形砂纸28。砂纸28被设置成其最低面能朝着或远离传送皮带27的上表面移动。砂纸28和传送皮带27的上表面之间的距离按人造木板11的厚度进行调整。砂纸28的旋转方向与传送皮带的旋转方向相同，即被加工人造木板11的相对方向，以便被传送皮带27送人的人造木板11表面被有效地研磨。一般地，宽皮带磨光机具有6-30m/min的高速。
在砂磨步骤中，为了防止人造木板11由于残余内压力而翘曲，最好砂磨人造木板11的相对两面。
着色涂层(第一涂层)接着，例如清漆的水溶性着色溶剂通过滚筒或喷嘴被涂覆到人造木板的整个砂磨表面。作为涂层步骤，喷射涂层用于连续的或三维部分，静电涂层也用作一部分，幕涂布机，滚筒涂布机，底面涂布机或类似设备用于平面部分。然后，带着色涂层人造木板自然晾干。
图4显示了图3的人造木板11整个砂磨表面涂布着色剂的状况。着色剂渗人到弯曲条15凹人处的深度，形成一凹人的着色层17。着色剂不仅渗入暴露在人造木板11表面上的木屑12表面，而且渗入木屑12本身之中，着色剂散布开来。本实施例中采用黄色着色剂。被着色的木屑16在此称为“带色木屑”。因为着色剂渗入到木屑里，提高了着色剂的粘附力。
如果将木屑和热塑性树脂进行比较，可以说热塑性树脂的表面相对光滑，因而，着色剂的粘附力不好，但就木屑来说，其粘附力极好。
砂磨(2)；第二研磨步骤接下来，人造木板11的着色剂涂层表面又遭受研磨。利用图7中所示的上述宽皮带磨光机26，人造木板11的着色剂涂层表面除凹人的着色层17外，均用比第一研磨步骤(砂磨(1))中所用砂纸更粗的砂纸(如#100)，以与第一研磨步骤中砂磨方向相同的方向，即沿着色涂层表面的纵向遭到研磨，从而在人造木板的表面形成许多弯曲条18。如图5(B)所示，从人造木板11的垂面看，带色木屑16部分被去除。在砂磨时，最好吹掉或吸去研磨粉末，以便粉末不残留在弯曲条18和15内。没有被磨去和保留下来的带色木屑16和被留在弯曲条15的凹入处的凹入的着色层17(本实施例中为黄色)构成一类似木纹的图案，如图5(A)所示。在此图案中，模糊的木纹图案19(下文称为“模糊纹理图案”)表现出在明暗度上模糊由于着色剂渗入木屑并显露到表面，由于每个带色木屑16在不同部分被磨去而产生的每个带色木屑16的明暗度不同，以及凹入的着色层17保持在弯曲条15的凹入处内的协同作用，模糊的木纹图案19表现出更接近天然木料的纹理。在第二研磨步骤中，用砂纸研磨不平表面的突出部分而保留下来的凹入的着色层17所形成的图案，相应于天然木纹。
磨光机研磨方向与第一研磨步骤(即砂磨(1))中磨光机的研磨方向相同，不是相互垂直。而且，由于凹入的着色层17不遭受研磨，所以用在此步骤中的砂纸最好要比用在第一研磨步骤中的砂纸要粗，砂纸最好是#100，#120，150#等等。另外，通过使第一和第二研磨步骤中砂磨方向一致，能产生天然木料的真实感。然而，根据其用途，第二研磨步骤的砂磨方向也可以垂直于第一研磨步骤的砂磨方向，以便使作为图案的弯曲条1 8垂直于在第一研磨步骤中产生的弯曲条1 5。在这种情况下，必须要进行研磨，以便留下凹入的着色层17。
木纹印刷；印刷步骤接着，仅将类似木纹，直纹，横纹或诸如上的木纹图案21通过印模，曲面印刷直接地印刷到通过砂磨(2)步骤形成的模糊木纹图案19的表面上。被印制的木纹21可以是单色或多色，可以包括类似树干木纹，板纹和球形，还有抽象图案的各种天然木纹。结果，由于通过砂磨步骤(2)产生模糊木纹图案19和通过木纹印刷步骤产生的木纹图案21的明暗度，人造木板11的反射率是不同的。因而，板11被加工完毕，它没有反光和深木纹，与天然木料的木纹几乎一样。
模糊木纹图案21被印制在人造木板11表面的木屑上。因而，木纹图案21油墨的粘附力被增强。而且，油墨也进入到弯曲条18中，因而油墨的粘附力更进一步被增强。
表面涂层(最终涂层)在此步骤中，类似亮漆或无光涂料那样的透明油漆被涂覆到人造木板上木纹图案的印刷表面上，再干燥成品。作为表面涂层，可以使用氨基醇酸树脂，亮漆，聚酯，聚氨酯或诸如此类。
根据本发明，在人造木板上形成图案的方法中，作为人造木板组成成分的压碎纤维素材料和热塑性树脂材料的混合比对砂磨加工的难易度和木质外观的真实感产生极大的影响，现将在下面描述这种关系。
当然塑性树脂是材料是聚丙烯或聚乙烯时，如果木屑含量为40％(重量)或以下时，不能进行砂磨。如果木屑含量为30％(重量)或以下时，着色剂就会被逸出，难于着色。因而，如果木屑含量为30％(重量)或以下时，即使实施木纹印刷，最终表面变得仅象塑料表面一样。
因此，木屑的含量应为30-65％(重量)，聚丙烯或聚乙烯应35-70％(重量)，木屑优选的含量应为40-65％(重量)，聚丙烯或聚乙烯应为35-60％(重量)，木屑最优选的含量应为50-55％(重量)，聚丙烯或聚乙烯应为45-50％(重量)。
当然塑性树脂材料是PVC时，涂料的着色特性极好，且也能进行砂磨。但如果木屑含量为20％(重量)或以下，最终表面变得象塑料表面一样。如木屑增加，砂磨变得更容易。如果木屑为30％(重量)，就能获得具有木质外观的真实感。
因此，木屑应为20-65％(重量)，PVC应为35-80％(重量)。木屑的优选含量为30-52％(重量)，PVC应为48-70％(重量)。
当热塑性树脂材料是ABS，尼龙或聚碳酸酯时，象在PVC一样涂料的着色特性极好。但木屑含量为20％(重量)或以下时，最终表面变得象塑料表面一样。
如果木屑含量增加，砂磨变得更容易，如果此含量为30％(重量)或以上，就能获得具有木质外观的真实感。
因而，木屑的优选含量为20-50％(重量)，上述每一种树脂材料的含量为50-80％(重量)。木屑特别优选含量为30-40％(重量)，上述每一种树脂材料为60-70％(重量)。
而且，如果是模压入造木板，可通过将20-30％(重量)的氧化钛混入压碎纤维素材料中，增加人造木板的白度，以提供一白色人造木板。例如10-15kg的氧化钛被混入50kg的木屑中。通过本发明形成图案的方法，在白人造木板上形成木纹，可获得类似日本柏树，桃花心木，柚木，玫瑰木等那样的白木木质外观。也可以改变着色剂和印刷木纹的颜色，以形成具有各种颜色的木纹图案。
在其它人造木板上形成图案的方法。
不同于上述实施例，人造木板形成图案的其它方法。
这里，在上述实施例中用过的相同步骤指定相同的名称，以便简化描述。
首先，在第一研磨步骤中，用#40-#60和类似的那样砂纸按一个方向在人造木板的整个表面磨出许多弯曲条15。结果，人造木板的表皮层被去除，木屑被暴露到表面上。与前述实施例一样，在木纹印刷步骤中，通过各种印刷方法，将木纹图案21印刷在形成有弯曲条15的表面上。木纹图案的油墨进入表面木屑中，油墨也进入到弯曲条15中。其使油墨渗出，以产生具有木质外观的木纹图案21。同前述实施例一样，在表面涂层中，诸如亮漆或消光剂那样的透明油漆被涂覆到人造木板的印刷表面，表面被干燥和精修。这些步骤使类似亮漆那样的油漆浸渍，由此增强了木质外观。
人造木板的制造方法。
现将通过人造木板的一个实例参照附图进行描述上述实施例中的人造木板的制造方法。通过粉碎和干燥压碎纤维素材料的木屑，接着凝胶、揉搓、挤压热塑性树脂材料PVC和木屑，冷却、粉碎和调整木纹以产生人造木屑，加热，揉搓和挤压它们，用螺杆将它们挤入压模内，这样，板就形成了。
木屑的原材料。
作为木屑的原材料，可以采用废弃的建筑材料或在锯木过程或木材加工过程中获得的刨花。这些废弃材料用公知的研磨机例如切削碎机粉碎成小碎片。
切削碎机包括带投入口的圆筒形切削碎机体，被粉碎的原材料从投入口被投入机体中；一在切削碎机体内通过旋转装置在水平方向上旋转的旋转刀片；一固定刀片相对于旋转刀片刃口的旋转轨迹，通过微小的间隙将其固定到切削碎机体上；诸如冲孔金属的一网格或筛网，仅边长约为3mm的小碎片能通过它，经由它木屑通过旋转刀片和固定刀片被粉碎成小碎片；一个排放通过筛网的木屑的排放口。一些切削碎机包括有水平旋转轴的旋转刀片和设置在旋转刀片下面的筛网，就象Holai公司生产的硬质破碎机的情况那样。
被切削碎机粉碎成小碎片的木屑形状是不确定的，这种木屑可能是边长等于或小于3mm的矩形，正方形或不确定的形状，或可能是具有1-3mm直径，约1-3mm长度的圆柱形。
粉碎——干燥木屑及制造人造木板的方法。
图8(A)和(B)显示了粉碎——干燥木屑以及人造木板生产线的例子。为制造人造木屑，在混合机80内粉碎和干燥上述被粉碎木屑的方法将在后面描述。序号80代表为粉碎和干燥木屑的流体混合，揉搓和挤压装置，在本实施例中，它被简便地称为“混合机”。混合机80包括带封闭上表面的圆筒形混合机体81，和一覆盖在封闭表面以打开和关闭封闭表面的上盖82。
一为供应干空气的空气供应管和为排放在混合机内由木料所产生的蒸气或气体的排出管84被连接到上盖82上，而且，一排放口设置在混合机体的底面附近，一汽缸以开或闭的方式覆盖在排放口上。序号86代表连接到排放口的排放管。设置在混合机体81底面中央部分的是刮除器和许多搅拌和冲击刀片，刮除器通过旋转装置如电机驱动在水平方向高速旋转。每个搅拌和冲击刀片是相对于旋转轴对称的两刀片型式。刮除器在混合机体81的底面轻微滑动地旋转，以使搅拌混合机体81内的原材料，使它们不是总停留在底面，而是向上循环。刮除器也搅拌已加工的原材料，以使原材料不是总停留在混合机体81的底面上。
(1)每个搅拌和冲击刀片及刮除器都以920rpm的高速旋转。上盖82被打开，从这个开口，包括8.35％(重量)的水和2kg氧化钛的23kg木屑被投入混合机体81，它们被搅拌15分钟。由于基于以920rpm的高速旋转的搅拌和冲击刀片的剪切力很大，混合机80内的木屑通过此剪切力被摩擦地磨碎。而且，在搅拌和冲击刀具和木屑之间或木屑之间由于摩擦而引起的摩擦热量(它被称为“剪切热”)增加。因而，混合机80内的温度上升，这样，提高了在木屑内从木料中产生的类似蒸气或气体的汽化程度。而且，木屑在混合机80内被磨得很细，提高了干燥效率。另外，由于木屑被干燥，更方便粉碎。结果，在极短的时间内，大量的木屑能被粉碎和干燥。
由混合机体81内木屑所产生的大量蒸气和气体被包括在通过空气供应管83从干空气供应源提供到混合机体81内的干空气中，它们从排放管84被排出，以及通过鼓风机被吸入收集器中。
搅拌和冲击刀片的优选搅拌速度在900-980rpm的范围内，更优选地是在900-950rpm的范围内。这是因为如果速度太快，木屑会由于搅拌和冲击刀片的离心力飞起来，因而混合效率低；另一方面，如果速度太慢，由搅拌和冲击刀片的剪切力所产生的剪切热量小，因而干燥效率低。
用上述方法得到的粉碎和干燥木屑含水量为0.16％(重量)，它们被磨圆，大致更接近木粒料的形状。木屑的表面较光滑，并有较高密度。用这种方法得到的木屑根本不会结块，相对于液体溶液，分散特征极好。
(2)接下来，热塑性树脂材料，即12kg的聚氯乙烯和12kg的废弃农用薄膜被投入混合机80。热塑性树脂材料和含水量为0.16％(重量)的干木屑被凝胶化、揉搓和挤压8分钟20秒。
在此方法中，所获得的被凝胶化材料是一约有着10-100直径的“揉搓的材料”。形成的揉搓的材料具有热塑性树脂材料粘附在每个粉末的整个表面。由于木屑被热塑性树脂材料所包围，每个木屑能保持低含水量，而不受外部环境的影响。
除了热塑性树脂之外，象脲，碳化钙，氧化钛，颜料那样的添加剂也能投入混合机80内。
碳酸钙能稳定由挤压机成类似设备挤压出的人造木板的尺寸，能降低由于温度变化而引起的膨胀和收缩，防止挤压加工的模压产品变形。还有，碳酸钙本身也便宜。
另外，氧化钛在液体溶液中的流动性和分散性极好，就通过挤压机或类似设备挤压出的人造木板而言，它能明显地降低由于温度变化而引起的膨胀和收缩。
另外，由氨，苯酚，密胺组成的脲，和类似的，它充当从木料中产生气体的中和剂。
此外，如果热塑性树脂材料和木屑在挤压机或混合机80内被揉搓，由于每个木屑的整个周围都被热塑性树脂材料所覆盖，如果它们一但被揉搓到一起，木屑内的水分就被热塑性树脂材料封闭起来。因而，即使它们随后又被干燥，木屑的含水量不会降低。因此，在热塑性树脂和木屑被揉搓之前，最好降低木屑的含水量。特别地，如在生产人造木板的例中所示，在对抗被挤压材料挤压力的控制力被施加到压模内的材料上时，如果木屑的含水量为1％(重量)或以上时，由于被挤压材料受到高度挤压，水分就会到达压模的熔融部分，因而，压模内温度降低，捏塑体不能被挤出。由此，最好将木屑的含水量定在1％(重量)或以下的范围，更优选的是在0.3％(重量)或以下的范围。
(3)接下来，电机以低速旋转，排放口由汽缸85打开，以便刮去混合机体81内的“揉搓的材料”，使其通过排放管供应到下一工序。
(4)当揉搓的材料变成具有约100-150mm大小的块状物时，如果需要，通过研磨机51将它们大致研磨至30mm或以下的粒径。
(5)通过鼓风机53将粗磨后的揉搓过材料送至旋风分离器54，在那儿它被分成粉尘和揉搓过材料。分出来的粉尘被送到收集器，而揉搓过材料被送至安装在旋风分离器54下的冷却混合机100。
(6)揉搓过的材料被充分冷却和粒化，以形成“粒状人造木屑”。
(7)“粒状人造木屑”被切削碎机120的调整装置调整成为“人造木屑”。
(8)人造木屑的保存人造木屑被鼓风机53吸入旋风分离器54，它被分成粉尘和人造木屑。粉尘被送到收集器，人造木屑被送到安装在旋风分离器54下的料斗干燥器55中，人造木屑通过料斗干燥器55内的加热器保持干燥，并被保存起来。
在上述生产过程中，主要步骤是木屑在混合机80内的粉碎和干燥步骤，混合机80是粉碎和干燥装置，也是流体混合和揉搓装置；木屑和热塑性树脂材料的凝胶化和揉搓步骤；通过诸如切削碎机的调整装置所进行的粒状人造木屑的粒化步骤。如果需要，其它步骤可加入或省略。
人造木板的制造方法。
用上述人造木屑通过挤模压成形以制造人造木板的方法将在下面描述。
图9(A)和(B)表示了人造木板生产线的一个例子。用于保存入造木屑的储罐56被设置在挤压机的上部。人造木屑通过设置在储罐56下部的螺杆被传送到挤压机70的料斗，使挤压机70内的挤压机70及螺杆71旋转的电机74被设置在基础板77的上表面，所说的电机可在水平方向旋转。因而，很容易安装和卸下被固定在挤压机70端部的例如挤压模，螺杆和类似构件，也可把挤压模安装到成形模40上。
人造木屑从储罐56被投入挤压机70的料斗73中，在挤压机中被加热和揉搓，然后，从挤压模42排放到成形模40，从而形成人造板。通过制动装置60施加一个与人造板挤压方向相反的控制力，以形成人造木板。制动装置60不是必要的，即使不用制动装置60，也能形成人造木板。
一般地，挤压机70是螺杆式，它存在好几种结构型式，如单轴挤压机，多轴挤压机，改良型或组合型。如图9(A)和(B)所示，螺杆71由电机74通过一齿轮减速器72驱动，以在一圆筒内旋转。从料斗73出来的人造木屑被安装在圆筒内的带式加热器加热，沿螺杆71的通道向前移动，并在木屑被均匀分散在热塑性树脂材料的情况下连续地被熔化和揉搓。挤压材料从螺杆和挤压模42中被挤出。
挤压模呈细长矩形，有50mm宽，12mm高，以便形成一粗的前端面。挤压模42的后端面上有一圆形进料口，其直径为50mm，以进料口开始有一流动通道，以便朝前端面实现分段变形。在流动通道内挤压材料的流动状态不混乱，但极好。而且，由于喷射口大，能排出大量的挤压材料，其密度也能被提高。因而也不会象一般模具那样，在混合有具有大流动阻力的木屑的挤压材料中不会产生阻塞。
成形模40有与挤压模相似的被称为T形模的形状，它包括一连到挤压模42上的进口和成形腔，它将从进口导入的挤压材料形成具有大的宽度和预定厚度的板。成形腔配设有熔融部分，有一加热器围绕其外周边。加热器从成型腔的进口附近朝挤压材料的挤出方向大约延伸至成形腔的五分之一的长度处。成形腔的另一部分是缓慢冷却部分，其中设置有冷却管，其中有例如水或油的冷却液体流动。缓慢冷却部分从熔融部分的边界朝挤压材料的挤出方向一直延伸到成形模出口。成形腔通过在其相对侧边装有上、下两金属板的金属定位架构成一方形截面。
设置成形腔使其高度随一个或两个上下两金属板的更换而变化。根据本实施例，成形腔具有长方形截面，它宽为900mm，高为12mm。
成形腔的熔融部分这样形成的，即在成形模40的横向相对端成曲线形，并沿它的纵向延伸到成型腔的相对端，以便形成被称为衣架型的形状。
熔融部分可成形为直管形，而不是衣架型。然而，因为衣架型有优良的挤压材料流动性能，故后者更优选。
厚度为0.25mm，由氟树脂制得的薄片被固定到成形腔的上、下内壁面，或上、下、左、右四个内壁面上，代替薄片的是氟树脂可直接涂敷在上、下、左、右四个内壁面上。
挤压材料从成形模40的进口导入，并在成形腔的横向流动。当挤压材料在成型腔的熔融部分挤压时，由于成形腔熔融部分的宽度突然增大，在熔融部分内流动的材料能保持较好的揉搓状态，且在木屑被均匀分散的情况下被挤出。被挤出的材料被导入成形腔的缓慢冷却部分，然后被慢慢冷却，形成厚度为12mm的硬人造木板，最后，被其后的挤出材料推出来。
氟树脂具有大约300℃的耐热性和低摩擦系数的光滑表面，与金属相比，它有热传导系数低的特性。因此，挤压材料中的木在没有大阻力的情况下流动。当其被缓慢冷却后，其可从成形模出口被平滑地挤出而形成人造板43。通过制动装置60将与挤压方向相反的对抗力施加到人造板43上，以便限制人造板43的挤压力。
设置在制动装置60上可垂直移动的是被支持在支架上，并以其为枢轴的三个固定夹送辊61a；通过人造板43，在压力下与每个固定夹送辊相接触的三个自由夹送辊61b。制动装置60的操作是靠一齿轮传送装置和与上述齿轮传动装置相啮合的其它齿轮传送装置，上述齿轮装置具有分别安装固定夹送辊61a到其上的传送轴。动力制动装置的输入轴被连接到三个固定夹送辊61a中的一个上。动力制动装置被称为电磁制动装置，其中摩擦扭矩通过电动能作很精细的调节。
因此，人造木板43通过三个自由夹送辊61b压向固定夹送辊61a，以便通过动力制动装置控制固定夹送辊61a之一传动轴的旋转。相同的旋转一控制力通过动力制动装置的摩擦扭矩施加于三个固定夹送辊61a上，制动装置可通过许多齿轮连接到固定夹送辊61a上以进行操作。
因此，动力制动装置的摩擦扭矩变成了对抗人造木板43挤压力的一个可控力，它能使在成形模40的导入腔12内的挤压材料达到高密度和均匀的状况，以及木屑之间的粘结性能也得到提高，且能防止气泡，空穴等的产生。有着高粘结性能的均匀挤压材料在挤压材料挤压力的作用下，对抗制动装置60的控制力而向前运动，并在成形腔中被冷却。这样，能获得更均匀有着高密度性能的人造木板43。当使固定夹送辊61a和自由夹送辊61b旋转以对抗动力制动装置的控制力时，人造木板就面前移动。
在这之后，作为一个成品，人造木板43被切削机，如切断机，剪床，锯床或诸如此类的机器切成所希望的长度。如果人造板43较薄，用类似切断机那样的切削机，如果人造板较厚如12mm厚，就用类似剪床、锯床机那样的切削机。
表1制造人造木板的例子剂压机直径65mm，单轴型挤压机间隙0.2mm(螺杆71和圆筒之间)成形模40宽度900mm，高度12mm(横向垂直截面)。成形模的长度600mm(成形腔的进口和成形模出口之间)排出量80kg/hour人造木屑树脂PVC混合比49％(重量)废弃农用薄膜24.5％(重量)
+新坚硬的PVC24.5％(重量)木屑混合比50％(重量)粒径约0.1mm含水量0.4％(重量)稳定剂氧化钛生产能力约1.8m/次人造板43作为成品的人造木板宽度为900mm，高度为12mm，以2700mm长度将它切断，以提供一具有26.4kg重量的人造木板。由于成形模40的高度设定为2-50mm，所以，人造木板具有2-50mm厚。
制造其它人造木板的例子在前述的实施例中，通过混合机80凝胶化和揉搓所得到的人造木屑被投入挤压机，通过成形模压制成人造木板。制造人造木板的另一实例将在下面描述。原材料压碎成小碎片后所得到的木屑经粉碎和干燥处理，以得到含水量在1.3％(重量)或以下的干木屑。然后，混合机80的电机在低速下旋转，将热塑性树脂投入混合机80内。接着，代替凝胶化和揉搓材料的是热塑性树脂材料和干燥木屑用搅拌和冲击刃片在低速下均匀混合。然后，操作汽缸85以打开排放口。在低速下，由刮削器将混合机体81内的干木屑和热塑性树脂材料的混合物以低速下刮削到排放管86。排出材料被连续地供应到下一工序的挤压机的料斗中，以通过成形模压制成人造木板。
如果上述材料在另一地方用公知的搅拌和冲击设备搅拌，混合，木屑会立即吸收在大气中的水蒸气，含水量就会增加。因此，最好马上将位于混合机80内被干燥至含水量小于0.3％(重量)或以下的干粉料供应到挤压机，并进行处理。特别地，如上所述，如果通过压模中挤压材料施加对抗挤出力的控制力，挤压材料就会达到一压紧状态。因此，如果木屑的含水量是1％(重量)或更高，水份就会从压模的熔触部分出来，而降低压模温度。由于这个原区，挤压材料在某些情况下可能不能被挤出，因此要当心。但是，如果不对压模内挤压材料施加控制力，这种当心就不必要了。如果位于混合机80中经凝胶化和揉搓，含水量低的干木屑所得的人造木屑和热塑性树脂材料一旦被揉搓起来，每个木屑的整个周围都被热塑性树脂材料所覆盖。因而，这样的木屑完全与外面隔绝。因而，在前述实施例中，为了一直保持人造木屑的干度，以及通过施加控制力到压模的挤压材料上以模压人造木板。可通过储罐或类似物加热人造木屑。然而，当生产人造木屑时，在木屑同热塑性树脂材料凝胶化和揉搓之前，木屑最好被干燥至1％(重)或以下的低含水量，更优选为0.5％(重量)，最优选为0.3％以下。
当本发明按以上描述方式那样安排时，就能获得下列效果(1)木屑有一点儿被暴露在表面上，它几乎与天然木料的木纹一样，通过这样的木屑，折射率被错综复杂地改变，由下列因素协同作用形成了没有反光、有着深模糊彩色明暗度的图案和弯曲条通过去掉人造木板表皮层，例如木屑的压碎纤维素材料被暴露到表面上，用着色剂浸渍被暴露的木屑且其被弄模糊；在第二研磨步骤人造木板在不同位置被磨削，不同的着色木屑被保留下来，这将提供各种明暗色彩；以及在弯曲条凹入处残留凹入的着色层。
(2)此外，通过用着色木屑在其中弄模糊明暗度和印刷在图案上的木纹图案形成深色的图案组合，能获得几乎与天然木料相同水平的木纹图案的产品。
(3)此外，由于着色剂渗入暴露在人造木板表面的木屑，着色剂的粘附性能极好。另外，印刷油墨被印到人造木板表面的木屑上，因此，不仅油墨的粘附性能极好，而且油墨能渗入弯曲条中，这更增强了油墨的粘附性能。因此，能获得不易剥落的木纹图案。而印刷在例如一般胶合板的人造装饰板表面上的木纹图案容易被剥落。
(4)还有，人造木板的表皮层被去掉，压碎纤维素材料被露出。因而，如果木纹图案被印刷在带弯曲条的表面，印刷油墨能渗入表面的木屑中，也能深深地渗入弯曲条中，油墨变得模糊，以形成有真实感的木纹图案。另外，由于在印刷表面涂布透明油漆，油漆渗入表面的木屑中，这提高了木纹外观的真实感。
(5)根据本发明，在人造木板上形成图案的方法也能用到板状，薄片状或薄板状人造木板上。因而，本发明提供了一种在人造木板上形成图案的方法，它能广泛地用在薄板材料，墙纸或投影板上，有着高等级感觉和木质外观，没有一般墙体材料(横墙)所看到的不相配感觉。
因而，随后的最宽范围权利要求不是针对某一特定结构的机器，所述最宽范围的权利要求而是在于保护此重要发明的核心成实质。显然，本发明是新的和有用的。而且，作为总体考虑，考虑到现有技术，本发明的方法对本领域的普通技术人员来说，是非显而易见的。
而且，鉴于本发明的创新特征，显然，它是首创发明。因此，根据最低限度，为了保护本发明的核心，其后的权利要求有资格要求作很宽的解释。
因而，可以看出，以上所陈述的目的和那些以前描述中可明显得出的目的都能有效地达到，由于在不脱离本发明范围的情况下，可对上述结构作某些改变。这意味着被包含在前面描述或被显示在附图中的所有内容应被解释为说明性的而不是限制性的。也应该理解，下列权利要求在于覆盖在此被描述的发明的一般和特定的特征。根据所表达的文字，本发明范围的所有陈述均落在其内。
有关附图序号的说明11人造木板12木屑13热塑性树脂14表皮层15弯曲条16带色木屑17着色剂18弯曲条19模糊(浓漆)木纹图案21木纹图案26宽皮带磨光机27传送皮带28砂纸30切片机31工作台面32送料机构33输送装置34传送带35排出通道36人造木板(条板)37薄人造木板40成形模42挤压模43人造板51研磨机52旋风分离器53鼓风机54旋风分离器55料斗干燥机56储罐60制动装置61a固定夹送辊61b自由夹送辊70螺杆73料斗74电机80混合机(粉碎、干燥装置和流体混合和揉搓装置)81混合机体82上盖83空气供应管84排放管85汽缸86排放管100冷却混合机(冷却粒化装置)120切削碎机
权利要求
1.一种在人造木板上形成图案的方法，至少包括第一研磨步骤，在通过混合20～65％重量比的压碎纤维素材料和35-80％重量比的热塑性树脂材料所形成的人造木板至少一面的整个表面上，在一个方向形成许多弯曲条；在形成所述弯曲条的表面涂布着色剂的步骤；第二研磨步骤，研磨除凹入着色层外的所述人造木板着色剂涂层整个表面，从而形成许多所述弯曲条，以形成图案，以及在所述研磨过的表面印刷木纹图案的步骤。
2.根据权利要求1所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于所述的人造木板是薄木板，它通过混合20-65％重量比的压碎纤维素材料和35-80％重量比的热塑性树脂材料而形成，并被切成0.2-50mm厚。
3.一种在人造木板上形成图案的方法，至少包括研磨步骤，在通过混合20-65％重量比的压碎纤维素材料和35-80％重量比的热塑性树脂材料所形成的人造木板至少一面的整个表面，在一个方向形成许多弯曲条，从而去掉人造木板的表皮层，以暴露出压碎纤维素材料；在形成所述弯曲条的表面印刷木纹图案的步骤；在所述印刷表面涂敷透明油漆的步骤。
4.一种在人造木板上形成图案的方法，至少包括第一研磨步骤混合，加热和揉搓含水量为0.3％或更小的重量比的其重量比为20-65％的压碎纤维素材料和重量比为35-80％的热塑性树脂材料，用螺杆将排出材料挤入压模中，以制造一挤压材料并慢慢冷却它们，施加对抗挤压力的控制力到挤压材料上，以提高挤压材料的密度，提供一人造木板；在人造木板至少一面的整个表面上，在一个方向形成许多弯曲条，由此，去掉了人造木板的表皮层，以暴露出压碎纤维素材料；在形成所述弯曲条的表面涂布着色剂的步骤；第二研磨步骤；研磨除凹入的着色层以外，着色剂被涂布在其上的所述人造木板整个表面，形成大量所述弯曲条，从而构成图案；以及在所述研磨过的表面印刷木纹图案的步骤。
5.根据权利要求4所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于所述的人造木板由下列步骤获得施加搅拌和冲击力到具有平均粒径为10目或更小的压碎纤维素材料上，磨擦地研磨和搅拌它们，以由基于所述搅拌和冲击力的剪切力产生剪切放热；由所述剪切放热将所述压碎纤维素材料的含水量降低至重量比为0.3％或更小，以粉碎和干燥所述压碎纤维素材料，然后将重量比为20-65％含水量03.％重量比或更小的压碎纤维素材料与重量比为35-80％的热塑性树脂材料混合，并加热和揉搓它们；用螺杆从压模中挤出挤压材料，以形成一挤压成形材料，慢慢冷却它们，将对抗挤压力的控制力施加到挤压成形材料上，以提高所述挤压成形材料的密度。
6.根据权利要求1至5中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于所述人造木板中的所述压碎纤维素材料是具有50-170u粒度的木屑。
7.根据权利要求1至6中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于在所述第一研磨步骤中，在所述人造木板两面的整个表面按一个方向形成许多弯曲条。
8.根据权利要求1至7中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特在于在所述第二研磨步骤中，所述图案是这样形成的，即除凹入的着色层之外，在被涂有着色剂的所述人造木板的整个表面以与在所述第一研磨步骤中形成的弯曲条相同的方向再形成许多弯曲条。
9.根据权利要求1至8中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于所述人造木板由混合作为热塑性树脂材料的聚丙烯或聚乙烯和作为压碎纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为30-65％重量比，较优选为40-65％重量比，最优选为50-55％重量比。
10.根据权利要求1至8中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于；所述人造木板由混合作为热塑性树脂材料的聚氯乙烯和作为压碎纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为20-65％重量比，更优选为30-52％重量比。
11.根据权利要求1至8所述的任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特在于所述人造木板由混合作为热塑性树脂材料的ABS，尼龙或聚碳酸酯和作为压纤维素材料的木屑而获得，其中木屑的混合比率为20-50％重量比，更优选为30-40％重量比。
12.根据权利要求1至11中任一所述的一种在人造木板上形成图案的方法，其特征在于所述人造木板通过在压碎纤维素材料中混合20-30％重量比的氧化钛而获得，以提高其白度。
全文摘要
一种在人造木板表面形成接近天然木料的木纹等图案的方法，人造木板通过混合重量比为35-80％的热塑性树脂材料和重量比为20-65％的木屑而制成。通过第一研磨步骤，在人造木板至少一面的整个表面按一个方向形成许多弯曲条。通过着色剂涂层步骤，第二研磨步骤，由此形成一有木质外观的图案。通过木纹印刷步骤，一木纹图案被印刷到研磨过的表面上。借助这些步骤，由于图案和木纹图案的协同作用，形成了具有木质外观的图案。
文档编号E04F13/18GK1167691SQ9710057
公开日1997年12月17日 申请日期1997年2月4日 优先权日1996年2月9日
发明者西堀贞夫 申请人:艾因工程技术股份有限公司