阅读说明：本技术 一种基于3d打印技术的木质地板表面涂饰方法 (Wooden floor surface coating method based on 3D printing technology ) 是由 姜俊 吴忠其 吴丽虹 翁园园 吴玉琪 单志超 冯燕飞 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种基于3D打印技术的木质地板表面涂饰方法,依次包括以下工序步骤：S1、型材表面处理；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,在所述型材表面层叠打印,以形成的纹理结构层；S4、根据所述色彩图像信息,在所述纹理层之上UV打印,以形成纹理图案层；在步骤S4中,使用添加有耐磨原料的UV油墨进行UV打印。其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,且形成的3D涂饰层具有立体感。(The application discloses wooden floor surface coating method based on 3D printing technology includes the following process steps in proper order: s1, surface treatment of the profile; s2, scanning a target material section with a certain thickness to form color image information and a three-dimensional model; s3, according to the three-dimensional model, laminating and printing on the surface of the profile to form a texture structure layer; s4, according to the color image information, performing UV printing on the texture layer to form a texture pattern layer; in step S4, UV printing is performed using UV ink to which an abrasion resistant raw material is added. The texture structures of concave-convex, wire drawing, wood rays, pipe holes and the like of precious hard broad-leaved wood can be relatively vividly reproduced, and the formed 3D coating layer has stereoscopic impression.)

一种基于3D打印技术的木质地板表面涂饰方法

技术领域

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表面涂饰方法。

背景技术

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)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：

(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；

(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；

(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。

综上，亟需一种木材纹理逼真度高的木质地板表面涂饰方法。

发明内容

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表面涂饰方法，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，且形成的3D涂饰层具有立体感。

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表面涂饰方法，依次包括以下工序步骤：

S1、型材表面处理；

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，在所述型材表面层叠打印，以形成的纹理结构层；

S4、根据所述色彩图像信息，在所述纹理层之上UV打印，以形成纹理图案层；

在步骤S4中，使用添加有耐磨原料的UV油墨进行UV打印。

借由上述方法，通过先打印纹理结构层，以在型材表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，随后在纹理结构层之上打印纹理图案层，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，3D涂饰层具有立体感。

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。

作为优选，在步骤S2中，目标材料切面的扫描厚度为0.1～5mm。

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光固化以形成所述纹理结构层。

作为优选，所述纹理结构层的厚度为0.1～0.3mm，层叠打印的分层厚度为20～30μm。

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纹理结构层。

作为优选，所述纹理结构层的厚度为2～5mm，层叠打印的分层厚度为100～500μm。

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)。

作为优选，在步骤S3中，包括以下子步骤：

S3-1、根据所述三维模型，在所述型材的表面层叠打印第1分层至倒数第4分层或倒数第5分层，以形成基础纹理结构层；

S3-2、根据所述三维模型，在所述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2分层或倒数第3分层至最后一分层，以形成纹理修正层。

作为优选，所述纹理修正层中的分层厚度为20～30μm。

作为优选，在步骤S3中，根据所述三维模型的最后一分层，在未固化的纹理结构层之上层叠打印热膨胀微粒，随后对纹理结构层进行固化处理。

作为优选，在所述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。

作为优选，所述热膨胀微粒的粒径为10～20μm。

借由上述方法，通过先打印纹理结构层，以在型材表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，随后在纹理结构层之上打印纹理图案层，即对白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，3D涂饰层具有立体感。

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的同时，对型材的表面进行打底，以较为有效地保证纹理图案层对纹理结构层的着色效果。与此同时，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的厚度，使3D涂饰层更显逼真；而纹理结构层的厚度的提高，还可进一步丰富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。

更进一步地，通过纹理修整层的设置，从而能够较为有效地从视觉上修整纹理结构层与纹理图案层的印刷不重合度，并提高基础纹理结构层的立体感。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请实施例1的基于3D打印技术的木质地板的3D涂饰层的一种结构示意图；

图2是本申请实施例2的基于3D打印技术的木质地板的3D涂饰层的一种结构示意图；

图3是本申请实施例3的基于3D打印技术的木质地板的3D涂饰层的一种结构示意图；

在附图中：100-纹理结构层，110-基础纹理结构层，120-纹理修正层，200-纹理图案层，800-型材。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：参考图1所示，一种基于3D打印技术的木质地板表面涂饰方法，依次包括以下工序步骤：

S1、型材800表面处理；

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、根据三维模型，在型材800表面层叠打印，以形成的纹理结构层100；

S4、根据色彩图像信息，在纹理结构层100之上UV打印，以形成纹理图案层200。

通过上述方法，纹理结构层100及覆盖于其上的纹理图案层200共同形成了3D涂饰层。

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；其表面处理为利用砂光机在型材表面形成平整的打印面，例如采用180目到220目的精砂砂带。

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，目标材料为大红酸枝，目标材料切面为大红酸枝的弦切面。首先，采用二维扫描设备(例如CCD扫描器)对大红酸枝的弦切面进行扫描，从而获取并形成彩色图像信息；随后，采用三维扫描设备(例如三维激光扫描仪，精度10μm)扫描大红酸枝的切面表面至其以下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)对三维模型进行分层处理，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，纹理结构层100的厚度为0.2mm，每一个分层的厚度为25μm，共计8个分层；或，纹理结构层100的厚度为0.3mm，每一个分层的厚度为30μm，共计10个分层。

步骤S3中，将根据三维模型形成的分层文件层、使用白色UV油墨、通过3D打印机层叠打印至型材表面，并利用UV光固化以形成纹理结构层100，例如4灯UV紫外光灯(5kw/灯)。

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打印至纹理结构层100之上，并利用UV光固化以形成纹理图案层200，例如4灯UV紫外光灯(5kw/灯)。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200为喷墨涂层，其厚度相对较薄，为了进一步提高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)。

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。

进一步地，通过先打印纹理结构层100，以在型材表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100之上打印纹理图案层200，即对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表面涂饰方法：

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；

相较于喷墨打印与逐层的喷墨打印，3D涂层具有立体感，纹理图案层200在对纹理结构层100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100的木射线、管孔等结构内，从而纹理结构层100、纹理图案层200结合后的整体感更强，且纹理图案层200受到纹理结构层100的映衬而更显逼真。

实施例2：实施例2与实施例1的区别在于，在步骤S3中，使用原始素材进行层叠打印，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纹理结构层100。

在本实施例中，以原始素材进行层叠打印，其原材料主要为木粉，可使纹理结构层100更具木质材料感，同时可较为有效地提高纹理结构层100的厚度，使3D涂饰层更显逼真；而纹理结构层100的厚度的提高，还可进一步丰富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，参考图2所示，以使涂饰后的低等级型材具有厚皮(2mm以上)珍贵硬阔叶材的仿古处理效果。

优选地，木粉为经过高温热处理的木材粉末，例如将速生杨木板材在160℃的环境下热处理3小时，随后制成粒径为20～50μm的木粉，或将桦木板材在140℃的环境下热处理2.5小时，随后制成粒径为20～50μm的木粉；热固性树脂可以为酚醛树脂；耐磨粉末为Al₂0₃粉末或SiO₂粉末，且耐磨粉末的添加量与木粉的添加量之比为1:(2～4)，在本实施例中，耐磨粉末的添加量与木粉的添加量之比为1:3。

经过高温热处理的木材，相对易于制取微粒径、且粒径均匀的木粉颗粒；同时，经过高温热处理的木粉颗粒能够相对较好地分散于液态热固性树脂中，并具有相对较好的流动性，避免原始素材在3D打印设备中粘结，利于从3D打印设备中挤出原始素材。进一步地，耐磨粉末的添加，不仅可提高纹理结构层100的耐磨性能、使其具有相对较好的表面硬度，还可以改善热处理木粉的润湿性，使木粉在液态热固性树脂中相对充分地分散、润湿，从而可相对有效地提高纹理结构层100与型材800之间的胶合强度。

在本实施例中，纹理结构层100的厚度为2mm，每一个分层的厚度为100μm，共计20个分层。在其他一些实施例中，纹理结构层100的厚度为3mm，每一个分层的厚度为200μm，共计15个分层；或，纹理结构层100的厚度为4mm，每一个分层的厚度为500μm，共计8个分层；或纹理结构层100的厚度为4.8mm，每一个分层的厚度为400μm，共计12个分层。

实施例3：实施例3与实施例1、实施例2的区别在于，参考图3所示，在步骤S3中，包括以下子步骤：

S3-1、根据三维模型，在型材800表面层叠打印第1分层至倒数第2分层或倒数第3分层(自远离切面表面的分层向切面表面的分层计算)，以形成基础纹理结构层110；

S3-2、根据三维模型，在基础纹理结构层110之上，使用透明或半透明UV油墨，层叠打印倒数第2分层或倒数第3分层至最后一分层，以形成纹理修正层120。

优选地，纹理修正层120中的分层厚度为20～30μm。例如当采用白色UV油墨打印分层结构时，纹理结构层100的厚度为0.3mm，每一个分层的厚度为30μm，共计10个分层，步骤S3-1中，在型材800之上打印第1至第7个分层，紫外光固化后形成基础纹理层110；步骤S3-2中，使用透明UV油墨，在基础纹理层110之上打印第8至第10个分层，紫外光固化后形成纹理修正层120。又如，当采用白色UV油墨打印分层结构时，纹理结构层100的厚度为0.3mm，第1至第8个分层的厚度为30μm，第9至第11分层的厚度为20μm，共计11个分层，步骤S3-1中，在型材800之上打印第1至第8个分层，紫外光固化后形成基础纹理层110；再使用半透明UV油墨，在基础纹理层110之上打印第9至第11个分层，紫外光固化后形成纹理修正层120。再如，采用原始素材打印分层结构时，纹理结构层100的厚度为2.05mm，第1至第20个分层的厚度为100μm，第21至第22分层的厚度为25μm，共计22个分层，步骤S3-1中，在型材800之上打印第1至第20个分层，热固化后形成基础纹理层110；再使用半透明UV油墨，在基础纹理层110之上打印第21至第22个分层，紫外光固化后形成纹理修正层120。

在本实施例中，通过纹理修整层120的设置，从而能够较为有效地从视觉上修正纹理结构层100与纹理图案层200的印刷不重合度，并提高基础纹理结构层110的立体感。

实施例4：实施例4与实施例1、实施例2、实施例3的区别在于，在步骤S3中，根据三维模型的最后一分层，在未固化的纹理结构层100之上层叠打印热膨胀微粒，随后对纹理结构层100进行固化处理；并在纹理结构层100固化冷却后，取出热膨胀微粒，随后再进行步骤S4。优选地，热膨胀微粒的粒径为10～20μm。

在本实施例中，通过根据三维模型的最后一分层，在未固化的纹理结构层100之上层叠打印热膨胀微粒，以使热膨胀微粒嵌入木射线、管孔等孔状结构中，并在紫外光固化或热固化时，利用固化热使热膨胀颗粒膨胀，从而起到修正通过UV油墨或原始素材打印形成的木射线、管孔等孔状结构；最后再在冷却过程中，热膨胀颗粒回复尺寸后，通过翻转板材等方式取出其中的热膨胀颗粒。通过上述方案，能够较为有效地的避免因层叠印刷时，各层中UV油墨或原始素材的流动性，不一致导致木射线、管孔等孔状结构的形状与实际扫描所得的三维模型不一致的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。