一种具有3D纹理结构的板材、制备方法及应用与流程

本发明属于装饰板材，尤其涉及一种具有3d纹理结构的板材、制备方法及应用。

背景技术：

1、在装饰板材行业，在基材表面形成具有3d纹理效果的图案结构，目前主要是通过如下两种方式来实现。

2、第一，在平整的涂层上用打印堆积的方式来做成凸起的立体效果。

3、相关的现有技术，例如cn109653465a公开了一种3d效果pvc装饰板及其3d打印的生产方法，pvc装饰板包括pvc板基材，在pvc板基材上自下而上依次还有uv底漆层、uv白漆层、图案层、uv耐磨漆层、凹凸效果层、uv面漆层。所述uv白漆层有2层，所述uv耐磨漆层有3层，所述uv面漆层有2层。其中，凹凸效果层是在固化后的uv耐磨漆层上，通过平板喷墨打印机打印凹凸效果层，此时的凹凸效果层为uv透明漆，再根据图案层的图案，在特定图形位置堆叠喷漆；从而形成具有特定图案的凹凸效果层。

4、这种堆积出来的效果比较生硬，而且由于形成的木纹边缘呈钝角，从视觉和触觉两方面，都难以模仿到真实的木纹的效果。通过堆叠出来的凹凸效果层，用于地板上，脚感舒适度差。

5、第二，通过在平整的涂层上拉丝去除纹理对应部分，做出下凹的纹理效果。

6、相关的现有技术介绍如下。

7、cn112739463a公开产生表面结构的方法和设备，包括如下步骤：a)将树脂a施加到材料的表面上；b)当所述树脂a为液态或其部分固化时，将液体b施加到所述树脂a的至少一部分上；c)还分别使所述树脂a和所述液体b聚合；d)除去所述聚合的液体b，从而产生三维结构。

8、该专利申请中，公开使用下凹方式形成纹理的原理，并对作为压花液的液体b与树脂a的相关物理化学性质进行分析，以筛选出合适的液体b。但是对最终形成具有三维结构的产品性能上的要求，并没有做特别说明。

9、cn110773403a公开的一种表面拉丝效果的3d打印板材，该板材的结构自下而上依次是基层、uv底漆层、uv白漆层、uv过渡漆层、色彩图案层、uv耐磨漆、3d纹理层、uv面漆层。通过采用平板喷墨打印机在未固化的uv耐磨漆表面喷光油，光油的位置与色彩图案层的图案纹理位置对应；打印完成后，由打印机自带led烘干固化；此时，固化部分仅限于未被光油覆盖部分，而被光油覆盖部分的耐磨漆不固化；再采用木纹拉丝机针对3d纹理中没有固化的打印部位进行拉丝操作，即得到3d纹理层。

10、该专利申请中，在未固化的耐磨漆上打印光油，利用光油覆盖部分耐磨漆，使其在后续固化工艺中不被固化，从而可以被去除形成凹槽。由于光油遮挡区域的耐磨漆未固化部分的区域是规整的，以这种方式形成的凹槽，无论是从视觉效果上，还是触摸手感上，都与真实木纹的相差较大。而且，从该专利申请的图1来看，在形成的板材表面是呈平整的，并没有关注触摸的立体手感。

11、综上，虽然第二种方式相比第一种方式，所获得的三维纹理更接近真实木纹，优势更大。但是第二种方式目前仍然还处在初步阶段，仍然存在很多问题亟待解决，例如，耐磨层采用半固化或不固化的形式，在这些耐磨层上拉丝形成纹理层，破坏耐磨层结构，会消减板材的耐磨性能，甚至破坏图案层的图案；又例如所形成的3d结构立体效果差，纹理不够自然，尤其是清晰度较差。

技术实现思路

1、为了解决现有基材上形成3d纹理所存在的上述缺陷，本发明提供一种具有3d纹理结构的板材。

2、本发明提供的具有3d纹理结构的板材，通过对形成3d纹理的基底进行改进，在保证板材耐磨性能的前提下，具有更优的3d纹理的形成效果和视觉效果。

3、本发明采用的方案如下：

4、一种具有3d纹理结构的板材，自下而上至少包括基材、图案层、耐磨层以及面漆层；所述耐磨层包括厚度调节层和位于厚度调节层之上的纹理层，所述纹理层包括基底部分和立体部分，立体部分位于基底部分的上方，图案层包含若干连接或不连接的木纹形状的线条，立体部分包括若干连接或不连接的木纹形状的凹槽，至少部分的所述凹槽与所述线条在布置位置、长度或宽度中的一项或多项上相对应，至少部分面漆层的顶部低于立体部分上表面。

5、目前，对于3d数码打印板材多处在理论研发阶段，市场上流通的3d数码打印板材还比较少，对已有的板材在视觉、触觉上与2d打印板材对比发现，3d数码打印板材的清晰度明显不足，图案模糊，而且触摸的立体感也比较弱。本发明的发明人对这些缺陷进行分析，以期能够解决。

6、现有技术中的3d数码打印板材，是在图案层之上未固化的耐磨层上形成立体结构，由于图案层并没有被保护，在拉丝过程中或者后期使用过程中，图案层极易被破坏，也即耐磨性能差，例如背景技术中提到的cn110773403a公开的3d打印板材，在被光油覆盖的未固化的耐磨层上形成拉丝凹槽，拉丝过程是否会破坏到图案层上的图案，取决于3d纹理的深度。如果需要更深的3d纹理，深度贯穿耐磨层的厚度，也仍然存在上述提到的图案层被破坏的问题。

7、另外，相比2d打印板材，3d打印板材由于需要形成3d纹理，在图案层之上通过耐磨层来形成3d纹理，再在其上涂覆面漆层等多层，导致所形成的板材的图案清晰度下降。

8、因此，如何平衡耐磨性能和图案清晰度，是目前3d数码打印板材所遇到的难题。

9、而面对上述难题，多数方案是对耐磨漆或者面漆的组成进行改进，使得形成的耐磨层以及面漆层，具有良好的耐磨性能及透明度。还有一部分解决方案是对形成图案层的2d油墨进行改进，使得图案层与基材层或底漆层之间的连接力增强。

10、本发明突破本领域的常规方法，克服增加涂层会降低图案清晰度的偏见，创造性地将耐磨层设置为厚度调节层和纹理层，厚度调节层是在纹理层涂布之前预先固化而形成，在厚度调节层中，并不形成凹槽结构，该厚度调节层，保护在形成凹槽的过程中图案层不被破坏，厚度调节层还提供优异的耐磨性能，保证板材的耐磨效果，以抵抗使用过程中的外力对板材的摩擦。

11、本发明中的纹理层作为3d纹理结构形成部分，在上面形成凹槽结构，形成纹理层的立体部分，但是在该纹理层上，凹槽并不贯穿，在立体部分的下方预留基底部分，基底部分上不形成凹槽。在将耐磨层设置为厚度调节层和纹理层后，必然存在连接强度的问题，而且实际使用也发现所形成的板材，在使用一段时间后，表面容易起膜、脱落。纹理层设置基底部分，凹槽底部与厚度调节层之间存在一定距离（基底部分的厚度），凹槽不会贯穿纹理层的厚度方向，保证厚度调节层与纹理层之间接触面的完整性，有利于保证厚度调节层与纹理层之间的连接强度。而且，如果没有基底部分的存在，在形成凹槽的过程中，厚度调节层极易被刮花，刮花部分会对图案的视觉效果以及清晰度产生影响，因此，相比没有基底部分的耐磨层，本发明所形成的3d纹理清晰度更好，视觉效果更佳。

12、而且，发明人发现，在涂布形成3d纹理的耐磨层之前，先在图案层上形成一层经过固化的厚度调节层，可以适当增加纹理层立体部分的厚度，而不影响图案清晰度，仍然能具有理想的清晰度。使用厚度更大的立体部分，可以实现更深纹路的3d纹理，即使在覆盖面漆层之后，也具有明显的凹凸感，触感更接近自然效果。例如，通常纹理层达到100g/m2左右，此时图案就显示比较模糊，清晰度不佳。在图案层上形成一层经过固化的厚度调节层后，纹理层部分可以达到150g/m2及以上，仍然具有较理想的清晰度。

13、本发明的纹理层，在不同厚度下，图案的清晰度会受影响，此时，可以通过调节厚度调节层的涂布厚度，从而调整清晰度。

14、在某些具体的实施方式中，所述凹槽的底部和/或内壁具有若干凸起。凸起可以是规则的，也可以是不规则的，凸起一方面有利于提高面漆的附着力，以提高板材的表面性能，另一方面，因为凸起的存在，使得板材的触摸手感更真实。

15、在某些具体的实施方式中，至少部分所述凹槽的底部上凸起的数量超过侧壁上凸起的数量，和/或底部上凸起的面积大于侧壁上凸起的面积。

16、在某些具体的实施方式中，所述凸起占凹槽的内表面总面积的至少1%，或者至少5%，或者至少10%，或者至少15%，或者至少20%，或者至少25%，或者至少30%，或者至少35%，或者至少40%，或者至少45%，但一般不超过50%。

17、在某些具体的实施方式中，至少部分凹槽的侧壁与底部之间呈钝角连接。钝角连接的凹槽，触摸上去，更接近真实木纹的触感，舒适性也更好。

18、在某些具体的实施方式中，所述侧壁具有隆起和/或凹陷区域，丰富触摸手感。

19、在某些具体的实施方式中，所述凹槽的深度为0.03mm至0.20mm，更加优选为0.08mm至0.20mm。

20、在某些具体的实施方式中，至少部分所述凹槽包括中部的手感加深部、位于两端的视觉仿真部以及位于所述手感加深部和视觉仿真部之间的过渡部，至少部分所述视觉仿真部的宽度小于手感加深部的宽度。

21、在某些更加优选的实施方式中，至少部分所述凹槽的视觉仿真部的深度小于手感加深部的深度。

22、上述技术方案中，将凹槽划分为三部分，不同部位行使的主要功能不同，手感加深部提供更为明显的立体触感；视觉仿真部，配合手感加深部，提供更接近真实木纹的触感，视觉仿真部还能提升视觉效果，使得板材看上去更接近真实木纹；过渡部主要是起到前两部分的连接作用。各部分控制深度、宽度的不同，整体上实现板材的3d纹理效果，从视觉和触感上更接近真实木材纹理。

23、在某些具体的实施方式中，所述厚度调节层的厚度与所述纹理层的厚度可以相同，也可以不同。

24、在另一些优选的实施方式中，所述纹理层的厚度大于所述厚度调节层的厚度。根据两个部分的功能而决定两者的厚度，纹理层用于形成凹槽结构，需要更大的厚度来形成更深的凹槽，以实现更立体的3d效果。

25、耐磨层采用耐磨漆涂布而形成，耐磨漆的组成通常包括光敏树脂、光引发剂及其它助剂，其它助剂可以是固化剂、催化剂、交联剂、流平剂、抗氧化剂、消泡剂、无机填料、颜料、增塑剂等中的一种或多种的组合。

26、在某些具体的实施方式中，光敏树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、丙烯酸改性环氧树脂等树脂中的一种或多种的组合。

27、在某些具体的实施方式中，所述厚度调节层的材料与所述纹理层的材料可以相同，也可以不同。

28、在另一些实施方式中，所述厚度调节层的材料不同于所述纹理层的材料。所述厚度调节层和纹理层各自行使的主要功能不同，根据彼此的功能需求对材料进行选择，更有利于不同形式不同耐磨层的功能。

29、在某些具体的实施方式中，所述厚度调节层所使用的耐磨漆的涂布量为35 g/m2至55g/m2。

30、在某些具体的实施方式中，所述纹理层所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于150g/m2。

31、在某些具体的实施方式中，所述纹理层通过两次涂布形成，且涂布方向相反，第一次涂布所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于75g/m2，第二次涂布所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于75g/m2。

32、纹理层，往往需要更厚，来形成更深的凹槽，以凸显触摸的凹凸感，本发明的发明人经过测试后发现只有在纹理层所用的涂覆总量大于150g/m2及以上时其所形成的纹理才能够达到近似天然木质的手感。当一次性涂覆150g/m2以上，不仅加工难度会增大，而且辊涂不均匀，导致纹理层内部结构与厚度不均匀，从而影响整体的清晰度。该方案中，纹理层通过两次涂布而形成，而且辊涂方向相反，使得在实施第二次涂布时能够对未固化的第二层提供与其内部内应力相反的作用力，从而将纹理层原本存在内应力得以减弱或抵消，从而能够避免固化后的纹理层中部出现开裂，克服了内部开裂带来的清晰度差的缺陷。

33、所述基材可以是不同性质的板材材料，包括木材及木材的衍生产品，例如spc石塑板等。根据具体的应用选择基材的材料。

34、所述基材层的厚度可以根据具体应用而确定，例如在用于家具的装饰面板的情况下，其通常在5mm至25mm之间，而用于生产地板的厚度在2mm至6mm之间。

35、在某些具体的实施方式中，上述的板材还包括白膜，以任何方式形成与基材之上，例如采用pvc白膜，贴附于基材之上，用于调整基材的底色，以凸显后续图案层打印图案的清晰度。

36、在某些具体的实施方式中，上述的板材还包括底漆层，涂覆于白膜之上，为后续涂层提供良好的附着力。

37、在某些具体的实施方式中，上述的板材还包括色漆层，位于所述底漆层与所述图案层之间。

38、在某些具体的实施方式中，色漆层是在固化的底漆上面辊或喷涂色漆后经过固化而形成，色漆的颜色根据打印花纹的需求而定，一般为白色，也可以根据打印图案的需求选择其它颜色。此层一方面纠正基材的底色，另一方面还可以调节基材待打印面的极性，提高图案层的附着力。

39、所述底漆层、图案层、色漆层、耐磨层的固化可以是光固化、热固化或者电子束固化，光固化例如uv灯、汞灯、led灯、钾灯等。尤其是使用led灯进行固化，光污染小。

40、在某些具体的实施方式中，所述图案层是在底漆层上使用多色油墨数码打印机打印花纹后光固化而成，可以打印各种花纹例如木纹、石纹或个性化定制花纹。

41、所述图案层的固化可以是光固化、热固化或者电子束固化，光固化例如uv灯、汞灯、led灯、钾灯等。尤其是使用led灯进行固化，光污染小。

42、在某些具体的实施方式中，所述图案层和纹理层采用数码打印形成，数码打印墨水可以是uv墨水、弱溶剂墨水、水性墨水或油性墨水等。

43、所述面漆层是在耐磨层之上涂布面漆经过固化而形成。

44、所述面漆层可以是一层或多层，主要赋予板材亮光和哑光效果，改善板材表面的光泽度。面漆层还还可以赋予板材一些其它功能，例如抗污、防霉、防菌、防水、防火、防裂、防滑、负离子、除醛、耐磨功能。

45、本发明还提供了上述具有3d纹理结构的板材的制备方法，包括如下步骤：

46、s1.在基材上涂布色漆，固化，形成色漆层；

47、s2.在色漆层上打印木纹图案，形成图案层；

48、s3.在图案层上涂布耐磨漆，固化，形成耐磨层的厚度调节层；

49、s4.在耐磨层的厚度调节层上涂布耐磨漆，不进行固化，形成纹理层；

50、s6.在纹理层的至少一部分的表面施加压花液；

51、s7.对纹理层进行固化，除去未固化或未完全固化部分，从而在纹理层上形成凹槽；

52、s8.在s7所得表面上涂布面漆，固化，形成面漆层，即得具有3d纹理结构的板材。

53、上述制备方法中，创造性的步骤在于步骤s3和s7。

54、本发明的s3在形成耐磨层时，先涂布、固化形成厚度调节层，也即，在涂布纹理层之前，厚度调节层经过固化工序进行固化。

55、通过这种方法所形成的板材，至少具有如下的优势：

56、保护图案层：厚度调节层在形成凹槽之前已经固化，厚度调节层并不形成凹槽结构，该厚度调节层，保护在形成凹槽的过程中图案层不被破坏。

57、具有更优异的耐磨性能：厚度调节层是完整的一层，可以提供优异的耐磨性能，保证板材的耐磨效果，以抵抗使用过程中外力对板材的摩擦。

58、提供更高的清晰度：这也是该方法制得板材的一个预料之外的效果，在额外增加了一层（厚度调节层）之后，相比没有厚度调节层的耐磨层，本发明所形成的3d纹理清晰度更好，视觉效果更佳。分析原因，可能是：现有技术中，直接在图案层上涂布形成纹理层，纹理层在固化的过程中，用于耐磨漆固化的能量通常从纹理层的上方输入，上方的耐磨漆会先固化，而位于下方的耐磨漆则会后固化。由于耐磨漆在固化的过程中往往会伴随一定的体积收缩，从而产生一定的内应力，这些内应力会向下叠加，从而在树脂液的最底部达到一个最大值，若此时耐磨漆直接与图案层相接触，一旦最大内应力大于图案层与其下一层之间的粘结力，则会导致图案层与板材表面之间发生滑移，进而导致位于底部的图案层与凹槽难以相对应，出现视觉上的模糊，清晰度大幅度降低。而本发明中，先在图案层之上形成厚度较小的厚度调节层，其固化后产生的内应力较弱，不会对图案层产生过大的作用力，从而保证图案层木纹位置的准确性。另一方面，现有技术中，直接在图案层上涂布形成纹理层，由于图案层上的木纹图案是不连续的，耐磨漆涂布于不连续的木纹图案上，由于木纹图案的影响，耐磨漆在固化时收缩的一致性受影响，导致纹理层固化后，内部收缩不均一，出现细纹痕迹，从而导致清晰度下降。而本发明的厚度纹理层表面光滑，纹理层的耐磨漆在该表面上固化时，收缩性一致，纹理层内部不会出现细纹痕迹，清晰度佳。

59、该厚度调节层的另一个作用在于，可以通过调节它的厚度，来改善板材的清晰度。纹理层作为3d纹理结构形成部分，在上面形成凹槽结构，不会影响板材的耐磨性能，而且，相比没有厚度调节层的耐磨层，本发明所形成的3d纹理清晰度更好，视觉效果更佳。

60、实现更深纹路的3d纹理：这种方式，还可以适当增加纹理层的厚度，而不影响图案清晰度，仍然能具有理想的清晰度。使用厚度更大的纹理层，可以实现更深纹路的3d纹理，即使在覆盖面漆层之后，也具有明显的凹凸感，触感更接近自然效果。

61、本发明的s7在形成纹理层的凹槽时，预留基底部分，基底部分的形成是基于纹理层的厚度与凹槽的深度差，预留基底部分，至少具有如下的优势：

62、增强纹理层与厚度调节层之间的连接力：纹理层设置基底部分，凹槽底部与厚度调节层之间存在一定距离（基底部分的厚度），凹槽不会贯穿纹理层的厚度方向，保证厚度调节层与纹理层之间接触面的完整性，有利于保证厚度调节层与纹理层之间的连接强度。

63、提高清晰度：如果没有基底部分的存在，在形成凹槽的过程中，厚度调节层极易被刮花，刮花部分会对图案的视觉效果以及清晰度产生影响，因此，相比没有基底部分的耐磨层，本发明所形成的3d纹理清晰度更好，视觉效果更佳。

64、上述方法形成的纹理层，上部分具有凹槽，为立体部分，在立体部分的下方预留基底部分，基底部分上没有形成凹槽。立体部分与基体部分呈一体连接，隶属于纹理层的不同部分。

65、在某些具体的实施方式中，所述厚度调节层所使用的耐磨漆的涂布量为35 g/m2至55g/m2。

66、在某些具体的实施方式中，所述纹理层所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于150g/m2。

67、在某些具体的实施方式中，所述纹理层的基底部分和立体部分通过两次涂布形成，所述基底部分所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于75g/m2，所述立体部分所使用的耐磨漆的涂布量大于或等于75g/m2。

68、在某些具体的实施方式中，形成基底部分的涂布方向与形成立体部分的涂布方向相反。

69、在某些具体的实施方式中，步骤s5中，使用钢刷去除未固化或者未完全固化部分。使用钢刷去除，容易形成更细腻的拉丝纹理，所形成的凹槽具有更接近自然木材纹理的形态。

70、本发明，采用特定的制备方法，形成特定的具有3d纹理结构的板材，该板材所呈现的图案，具有优异的清晰度，所呈现的3d纹理，具有更优异的立体感和触摸手感。

71、本发明还提供上述板材或者上述制备方法所获得板材的应用，具体在地板、墙板或者吊顶板上的应用。

72、综上，本发明具有如下的优点：

73、1. 本发明将耐磨层设置为厚度调节层和纹理层，在厚度调节层中并不形成凹槽结构，该厚度调节层，保护在形成凹槽的过程中图案层不被破坏，厚度调节层还提供优异的耐磨性能，保证板材的耐磨效果，以抵抗使用过程中的外力对板材的摩擦。纹理层作为3d纹理结构形成部分，在上面形成凹槽结构，不会影响板材的耐磨性能，而且，相比没有厚度调节层的耐磨层，本发明所形成的3d纹理清晰度更好，视觉效果更佳。

74、2.本发明中的厚度调节层，还可以用于调节板材清晰度，根据纹理层的厚度、凹槽深度的不同，改变厚度调节层的厚度，可以调节板材清晰度。

75、3.本发明使用具有厚度调节层的耐磨层，可以适当增加纹理层的厚度，而不影响图案清晰度，仍然能具有理想的清晰度。使用厚度更大的纹理层，可以实现更深纹路的3d纹理，即使在覆盖面漆层之后，也具有明显的凹凸感，触感更接近自然效果。

76、4.本发明还可以借助凹槽，来增加层之间连接力，保证板材整体性能。