CN119408253A - 一种具有3d纹理的木塑基复合材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有3D纹理的木塑基复合材料及其制备工艺，属于3D木塑材料制备技术领域，它解决了现有木塑复合材料功能性单一以及无法定制材料纹理等技术问题。本发明具有3D纹理的木塑基复合材料的结构由表至芯依次为功能化保护层、增材打印纹理层及木塑基材层，通过表面加热熔融及层间互压来实现层间复合。本制备工艺包括以下步骤：挤出制备木塑基材、定型、3D纹理打印、覆膜和成品处理。本发明通过挤出制备木塑基材、冷却定型、3D打印纹理、输送定位、同步放膜、松弛振荡膜、热风循环预热，多角度动态风压覆膜、冷风循环冷却、切膜热封、成品处理的流程制备复合材料，制备工艺效率高，能耗低，制备的复合材料结构效果好，满足多功能性需求，成品更稳定。

Description

一种具有3D纹理的木塑基复合材料及其制备工艺

技术领域

本发明属于3D木塑材料制备技术领域，具体涉及一种具有3D纹理的多功能化木塑基复合材料及其制备工艺。

背景技术

木塑复合材料作为一种绿色环保复合材料，主要利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性聚合物，与一定含量的木、竹、麻、棉、稻壳、麦秸、椰壳、油茶壳、花生壳等生物质纤维材料混合后，再经挤压、模压、注塑成型得到。木塑复合材料作为一种绿色环保复合材料，凭借其轻质高强、耐水防潮、耐腐防蛀、耐候抗蠕变等突出优点，逐渐得到广大消费者的认可。近年来，木塑产业呈现出高速发展态势，预计到2027年全球的木塑复合材料产值将突破125亿美元。然而，与传统的人造板产业相比，木塑复合材料的总产值仍不及其十分之一。造成此现象的主要原因在于木塑复合材料的应用领域狭窄，大多集中在户外地板、园林景观、护栏、栅栏板等低附加值领域，而室内装饰、家具等高附加值领域市场占有率非常低。

究其原因，一方面因为木塑复合材料产品的纹理质感单一，现有制备木塑复合材料的工艺技术通过色粉、色母调色后再压花工艺制出的简单纹理，不能满足室内装修行业消费者的个性定制化需求，而且这种工艺能耗高，制备效率低，材料压合效果差；另一方面因为现有木塑复合材料产品大多功能性单一，很难达到家具类行业要求的防滑、阻燃、抗静电、耐磨、耐热等多元化需求；再一个原因，是因为现有的复合在辊压过程中都是在平面上使用，常规的辊压或平面压会使3D纹理也受压变形，同时常规辊压或平压很难使膜层与复杂3D纹理表面形成有效的全局结合，而且始终会存在气泡或结合不紧的问题。因此，亟需开发一种新的技术，制备一种全新系列的木塑产品，使其具备复杂多彩的纹理及多元化性能，从而突破市场桎梏，创造巨大价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的，提供一种具有3D纹理的多功能化木塑基复合材料及其制备工艺，该发明要解决的技术问题是：如何实现通过挤出制备木塑基材、冷却定型木塑基材、3D打印纹理、输送定位木塑基板材，同步放膜、松弛振荡膜、热风循环预热、多角度动态风压覆膜、冷风循环冷却、切膜热封、定长切割以及码垛的工艺流程制备具有3D纹理的结构稳定的多功能化的木塑基复合材料。

本发明所采取的技术方案是：

一种具有3D纹理的木塑基复合材料，该复合材料的结构由表至芯依次为功能化保护层、增材打印纹理层、木塑基材层，所述功能化保护层、增材打印纹理层及木塑基材层之间通过层面加热熔融及及层间互压实现，其中，

所述功能化保护层为具有透明或半透明特性的多功能化塑料层，其中塑料基体的质量比不低于40%，离子聚合物的质量比为10%-25%；

所述增材打印纹理层由增材制备而成的具有复杂多色彩的3D 质感纹理层；

所述木塑基材层是由30～85质量份生物质纤维、15～65质量份塑料、6～15质量份易析出的界面相容剂、2～12质量份不易析出的界面相容剂、0.4～12质量份颜料及4～15质量份的加工助剂复合制备而成；易析出的界面相容剂在木塑基材熔融加工过程中析出，固定在表面直接与增材打印纹理层形成界面结合。

优选的，所述功能化保护层中，塑料基体为聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4环己烷二甲醇酯（PETG）、丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、丁二烯-苯乙烯共聚物（BS）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（MS）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、透明聚丙烯（PP）、透明聚氯乙烯（PVC）、透明聚酰胺（PA）、半透明聚乙烯（PE）、半透明PP、半透明PA及半透明聚乙烯缩丁醛（PVB）中的至少一种；

所述离子聚合物选自钠离子型聚合物（Surlyn 8920、8528、8320、8020、1601）、锌离子型聚合物（Surlyn 9721、9945、9910、9520、9320、9120）、锂钠离子型聚合物（Surlyn7940）中的至少一种。

在功能化保护层中，塑料基体和离子聚合物的选择是属于现有技术，对本发明木塑复合材料的分离性能没有影响。

优选的，所述功能化保护层还包括质量占比为0.5%-5%的纳米级金属氧化物、4%-15%的热塑性弹性体、0.1%-1%的紫外线吸收剂、0.2%-2%的润滑剂、0.1%-0.5%的抗氧剂、2%-10%的ZSM-5沸石，上述成分及具体材料的选择，可以加强木塑复合材料的强度，对木塑复合材料的分离性能没有影响；

所述热塑性弹性体为烯烃类弹性体、苯乙烯类弹性体、二烯类弹性体中的至少一种；所述纳米级金属氧化物为纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌中的至少一种，所述离子聚合物选自钠离子型聚合物（Surlyn 8920、8528、8320、8020、1601）、锌离子型聚合物（Surlyn 9721、9945、9910、9520、9320、9120）、锂钠离子型聚合物（Surlyn 7940）中的至少一种，所述抗氧剂为抗氧剂1010、168、1076、B225、B215、B900、HostanoxP-EPQ、PW-9225B、PS802FL、PS800中的至少一种，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类、二苯甲酮类、受阻胺类中的至少一种；所述ZSM-5沸石经四氧化三钴纳米改性处理；所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐中的至少一种。

所述增材打印纹理层由质量配比为70%-90%的增材显色主体和10%-30%的熔体质基材组成；

所述增材显色主体为颜料色粉、色母粉及显色单元基体中的至少一种；所述颜料色粉为炭黑、群青、铁红、钛白、铁黄中的至少一种；所述熔体质基材为聚乳酸（PLA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、离子聚合物、马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）、马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）及马来酸酐接枝EVA（EVA-MA）中的至少一种；

所述增材显色主体和熔体质基材先在混料机中混合均匀，随后通过线材机制样成线捆，最后置于3D打印机上使用。

在上述材料中，增材打印纹理层的各种成分都属于现有技术，对本发明的材料的界面间的分离性能没有影响。

优选的，所述木塑基材层选用的生物质纤维来源于木、竹、麻、棉、稻壳、麦秸、椰壳、油茶壳、甘蔗渣、花生壳中的至少一种；

所述木塑基材层使用的塑料为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4环己烷二甲醇酯（PETG）中的至少一种；

所述木塑基材层使用的加工助剂由质量占比7%～42%的润滑剂、质量占比1%～9%的热稳定剂及无机填料混合制备而成。

在上述材料中，加工助剂的目的是为了更好的让制备的材料能加工成型，因此，加工助剂对材料的性能没有影响。

优选的，所述易析出的界面相容剂为高熔融指数马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）、马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）及离子聚合物中的至少一种，其190℃/2.16kg的熔融指数为10～30g/10min；所述不易析出的界面相容剂为MAPE、MAPP、离子聚合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种，其中MAPE、MAPP、离子聚合物190℃/2.16kg的熔融指数为0.2～3.0 g/10min。

对于易析出的界面相容剂和不易析出的界面相容剂，其成分中均含有马来酸酐接枝聚乙烯MAPE、马来酸酐接枝聚丙烯MAPP及离子聚合物，但其熔融指数并不同，属于不同熔融指数的同种类物质，易析出界面相容剂的熔融指数大，容易析出；不易析出的界面相容剂的熔融指数相对较小，不易析出；木塑基体中的不易析出界面相容剂是木粉和塑料的界面相容剂，其作用是改性增强界面，从而改善木粉/塑料界面，增强木塑性能。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、EBS中的至少一种；所述热稳定剂为抗氧剂1010、168、1076、B225、B215、B900、HostanoxP-EPQ、PW-9225B、PS802FL、PS800中的至少一种；所述无机填料为钙粉、镁粉、硫酸钡、建筑骨料粉末中的至少一种。

优选的，为提升增材打印纹理层与木塑基材层及功能化保护层的层间结合强度，对增材打印纹理层的增材颜料色粉、色母粉及显色单元基体进行增容改性，增容改性方法为共混、接枝、刻蚀、浸渍及表面涂布修饰中的至少一种，该技术方案属于现有技术。

优选的，所述功能化保护层厚度为0.2-1.5mm；所述增材打印纹理层的厚度为0.1-1.2mm。

本发明的另一个目的，是提供具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，具体步骤如下：

步骤一、木塑基材挤出：将木塑基材层的各原料按质量份比例进行混合，充分搅拌均匀，送入挤出机中进行挤出，得到木塑基材；

步骤二、定型：将基材通过定型模进行初级冷却至80-90℃，定型；

步骤三、3D纹理打印：将增材线捆提前1-2h放入3D打印机中，将初级冷却定型后的基材表面用高温等离子体加热至125-140℃，随后进行3D纹理打印，形成增材打印纹理层，形成木塑基板材，打印完成后，使用红外加热器对木塑基板材进行加热软化，使表面熔融，随后送入覆膜机中；

步骤四、覆膜：将表面熔融的木塑基复合板材利用导向辊依次放入覆膜设备中，在增材打印纹理层表面进行风压覆膜，形成功能化保护层，随后使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，冷却定型；

步骤五、成品处理：将得到的木塑基复合材料定长切割、码垛。

在本发明的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺中，所述步骤四中的覆膜设备，包括U型机架以及U型机架内侧设有两个输送机，两个输送机之间形成切膜避让口，U型机架两侧均设有对称设置的侧导向机构，侧导向机构位于后侧的输送机的上方，U型机架上端从后往前依次设有放膜机构、牵引振荡机构、可调热风机构、冷风机构和热封刀机构，热封刀机构位于切膜避让口的正上方，U型机架的内侧下方设有冷却箱、多通气阀、加热箱和两个高压风机，其中一个高压风机、冷却箱以及冷风机构之间两两通过气管连接，形成冷风循环，另外一个高压风机、加热箱、多通气阀和可调热风机构之间通过气管依次连接，另外一个高压风机与可调热风机构之间通过气管连接，形成热风循环。

采用以上结构，工作人员调试好覆膜设备，将D纹理的信息参数设定好，将热封刀机构加热；

将表面熔融状态的木塑基板材依次放在后侧的输送机上，两个侧导向机构运动对木塑基板材进行定位，随后后侧的输送机将木塑基板材向前侧输送，工作人员将功能化保护层从放膜机构上拉出，并使功能化保护层经过牵引振荡机构，在木塑基板材运动至牵引振荡机构下方后将功能化保护层覆在木塑基板材的前端，随后启动牵引振荡机构，牵引振荡机构牵引功能化保护层，牵引振荡机构牵引功能化保护层的速度与后侧的输送机输送木塑基板材的速度相等，木塑基板材和功能化保护层经过可调热风机构下方，可调热风机构向下运动，可调热风机构的后侧底部与功能化保护层接触，并使功能化保护层更贴近木塑基板材，另外一个高压风机启动，将抽吸的风送入加热箱，经加热箱加热，输送至多通气阀，通过多通气阀输送至可调热风机构，可调热风机构对功能化保护层进行预热，使功能化保护层软化，另外一个高压风机将预热后的热空气抽吸走，并输送至加热箱加热，形成热风循环，随后牵引振荡机构使软化的功能化保护层振荡，使软化的功能化保护层均匀变形从而对木塑基板材上的D纹理形成均匀包覆，并在振幅运动中与增材打印纹理层形成初粘，另外一个高压风机启动，将抽吸的风送入加热箱，经加热箱加热，输送至多通气阀，通过多通气阀输送至可调热风机构，可调热风机构通过风压使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，覆膜后，另外一个高压风机将可调热风机构内的热空气抽吸走输送至加热箱内，随后可调热风机构辊压，使功能化保护层与增材打印纹理层紧密贴合，并将边缘的多余功能化保护层压覆在木塑基板材的侧部，形成木塑基复合材料，随后木塑基复合材料进入冷风机构下方，冷风机构向下运动其中一个高压风机抽吸空气输送至冷却箱内，经冷却箱降温后输送至冷风机构内，冷风机构对木塑基复合材料进行冷却，进行定型，冷却后，其中一个高压风机将冷风机构内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱内，形成冷风循环，随后木塑基复合材料经过热封刀机构下方，热封刀机构向下运动，将覆在木塑基复合材料前端的功能化保护层加热并包袱在木塑基复合材料的前端，随后继续输送至前侧的输送机上，并继续输送出去，重复上述动作，依次对进入覆膜设备的木塑基板材进行处理；

相邻两个木塑基复合材料端部之间的功能化保护层，在经过热封刀机构下方时，热封刀机构向下运动，将功能化保护层切开，并继续向下进入切膜避让口内，热封刀机构将切开的功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部。

所述U型机架上设有两个对称设置的U型限位架，U型限位架位于后侧的输送机的上方，侧导向机构包括电动推杆一，电动推杆一固定在U型机架的外侧，电动推杆一的伸缩端可拆卸地设有导向轮杆，导向轮杆位于后侧的输送机的上方，导向轮杆上转动设有若干导向轮，放膜机构包括两个对称设置的安装板，两个安装板固定在U型机架上端，且位于两个U型限位架的后侧，两个安装板之间转动设有放模卷和导向辊，导向辊位于放模卷的后侧下方，两个安装板之间固定有横梁，横梁的下端面设有若干视觉摄像头。

采用以上结构，U型限位架用于安装并限位牵引振荡机构，两个电动推杆一伸缩端带动对应位置的导向轮杆运动，两个导向轮杆带动对应位置的若干导向轮运动，两个导向轮杆及对应位置的若干导向轮运动配合限位木塑基板材，若干导向轮用于对木塑基板材进行导向；

将功能化保护层从放模卷拉出，经过导向辊进入牵引振荡机构，若干视觉摄像头用于监控木塑基板材进入后侧的输送机时间，并将信息上传，便于控制可调热风机构和热封刀机构运动。

所述牵引振荡机构包括振动架、牵引辊一、牵引辊二、两个驱动电机和两个轴承座，振动架滑动设置在两个U型限位架内，振动架的两侧底端与对应位置的U型限位架之间设有若干弹簧杆，振动架的上端固定有振动电机，牵引辊一位于牵引辊二的正上方，牵引辊一与牵引辊二之间相隔一段距离，其中一个驱动电机和其中一个轴承座分别可移动的设置在振动架的左右两侧，另外一个驱动电机和另外一个轴承座分别固定在振动架的左右两侧，牵引辊一的一端固定在其中一个轴承座内圈，牵引辊一的另一端与其中一个驱动电机的输出轴固定连接，牵引辊二的一端固定在另外一个轴承座内圈，牵引辊二的另一端与另外一个驱动电机的输出轴固定连接，牵引辊一和牵引辊二转动方向相反。

采用以上结构，工作人员根据功能化保护层的规格尺寸，调整其中一个驱动电机和其中一个轴承座的位置，从而调整牵引辊一和牵引辊二的间距，工作人员使功能化保护层经过牵引辊一和牵引辊二中间位置，牵引辊一和牵引辊二分别抵触在功能化保护层的上下端面上；

木塑基板材运动至牵引辊二下方后，其中一个驱动电机的输出轴带动牵引辊一正向转动，另外一个驱动电机的输出轴带动牵引辊二反向转动，配合牵引功能化保护层，牵引功能化保护层与后侧的输送机输送木塑基板材的速度相等；

木塑基板材运动至可调热风机构下方后，振动电机带动振动架振荡运动，振动架带动牵引辊一和牵引辊二振荡运动，从而带动功能化保护层振荡运动。

所述可调热风机构包括支撑架一、两个活动板组件和热风箱，支撑架一固定在U型机架的上端，支撑架一的上端固定有若干电动推杆二，热风箱固定在若干电动推杆二的伸缩端上，热风箱的外部前侧转动设有压辊，压辊的外圈为弹性材质制成，压辊的外圈低于热风箱的下端面，压辊的外圈设有两个可移动的压环，热风箱的后侧下端转动设有滑动辊，热风箱的上端后侧设有抽风罩一，抽风罩一与另外一个高压风机的进风口之间通过气管连接，热风箱的内部设有挡风板，挡风板底部的高度高于前侧热风箱底部，挡风板位于若干电动推杆二的正下方，挡风板将热风箱内部分为位于前侧的风压区和位于后侧的预热区，挡风板的两端均开设有滑动槽，活动板组件包括活动板，活动板的侧部设有滑动板，两个活动板组件的滑动板分别滑动设置在对应的滑动槽内部，活动板的上端面设有拨动杆，拨动杆伸出热风箱的上端面，拨动杆的上端两侧均设有紧定板，紧定板上均开设有紧定螺孔，紧定螺孔内均螺接有紧定螺杆，紧定螺杆抵触在热风箱上端面上，热风箱上端面开设有若干排插入口和若干排螺孔，若干排插入口分为两部分，且分别位于挡风板的前后两侧，插入口内均可拆卸地设有高压风枪组件，高压风枪组件包括固定座和高压风枪，固定座固定座上设有松不脱螺丝，松不脱螺丝与螺孔螺接将固定座固定在热风箱上端面上，固定座上开设有走管通孔，走管通孔与插入口相连通，固定座的上端固定有提拉块，固定座下端面固定有电动推杆三，电动推杆三伸入对应位置的插入口内部，电动推杆三的伸缩端上固定有电动旋转座，电动旋转座的端部设有连接座，高压风枪转动设置在连接座的端部内侧，高压风枪与多通气阀之间通过穿过走管通孔的气管连接，高压风枪的端部设有双轴微型电机，双轴微型电机的输出轴与连接座固定连接。

采用以上结构，工作人员根据功能化保护层的规格调整两个活动板组件和压环的位置以及高压风枪组件的数量，木塑基板材和功能化保护层进入滑动辊下方时，若干电动推杆二的伸缩端带动热风箱向下运动，滑动辊与功能化保护层接触，并使功能化保护层与木塑基板材接近，随后木塑基板材和功能化保护层进入预热区，另外一个高压风机从抽风罩一抽吸空气，输送至加热箱内，经过加热箱内加热后通过多通气阀输送至若干高压风枪组件，经若干高压风枪组件吹出，预热区内的若干高压风枪组件吹出热风对功能化保护层进行预热，热风从预热区前侧向后侧运动，最终从热风箱上端后侧的抽风罩一抽吸走，并输送至加热箱内，形成热风循环，风压区的若干高压风枪组件根据若干视觉摄像头上传的信息和D纹理信息，吹出多角度的高压热风，实时动态调整出风的高度和角度，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，功能化保护层受热均匀，避免褶皱和气泡产生，覆膜后的热风从挡风板的底部进入预热区，并最终被抽吸走，减少热量损失，覆膜后，压辊辊压，使功能化保护层与增材打印纹理层紧密贴合，在辊压的同时，压环将边缘的多余功能化保护层压覆热封在木塑基板材的侧部；

工作人员根据功能化保护层的规格调整两个活动板的位置，调整其中一个活动板的位置时，转动两个紧定螺杆，使两个紧定螺杆不再抵触热风箱的上端面，随后工作人员拨动拨动杆，使滑动板在滑动槽内部滑动，从而调整活动板的位置，调整好后，转动两个紧定螺杆，使两个紧定螺杆抵触热风箱的上端面，重复上述动作调整另外一个活动板的位置；

工作人员根据功能化保护层的规格调整高压风枪的数量，调整时，转动松不脱螺丝，接触螺接，工作人员通过提拉块将提拉，从插入口内取出高压风枪；

高压风枪吹高压热风时，电动推杆三的伸缩端带动电动旋转座和高压风枪实时动态调整，使吹出的风压一致，电动旋转座带动高压风枪转动，双轴微型电机的输出轴转动，反作用使得高压风枪运动，从而实现高压风枪吹出多角度的高压热风，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，避免褶皱和气泡产生。

所述冷风机构包括支撑架二和冷风箱，支撑架二固定在U型机架上端，支撑架二上端固定有若干电动推杆四，冷风箱固定在若干电动推杆四的伸缩端上，冷风箱的内部前侧设有冷吹风管，冷吹风管与冷却箱之间通过气管连接，冷风箱的上端后侧设有抽风罩二，抽风罩二与其中一个高压风机的进风口之间通过气管连接。

采用以上结构，木塑基复合材料经过冷风箱下方时，若干电动推杆四的伸缩端带动冷风箱向下运动，使冷风箱与木塑基复合材料的间隔减小，随后其中一个高压风机启动，抽吸空气输送至冷却箱内，经冷却箱降温后输送至冷风箱内，对木塑基复合材料进行冷却，进行定型，冷却后，其中一个高压风机通过抽风罩二将冷风箱内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱内，形成冷风循环。

所述热封刀机构包括支撑架三和热封刀，支撑架三固定在U型机架上端，支撑架三上端固定有若干电动推杆五，热封刀固定在若干电动推杆五的伸缩端上，热封刀的内部设有若干电加热管，热封刀的位于切膜避让口的正上方。

采用以上结构，若干电加热管对热封刀进行加热，根据若干视觉摄像头的信息，木塑基复合材料经过热封刀下方时，若干电动推杆五的伸缩端带动热封刀向下运动，将覆在木塑基复合材料前端的功能化保护层加热并包袱在木塑基复合材料的前端，随后继续输送至前侧的输送机上，并继续输送出去；

热封刀热封的位置与两个相邻的木塑基复合材料端部之间距离相等，两个相邻的木塑基复合材料端部之间的功能化保护层在经过热封刀下方时，若干电动推杆五的伸缩端带动热封刀向下运动，将功能化保护层切开，并继续向下进入切膜避让口内，在向下运动的过程中，热封刀将切开的两部分功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部，随后立即回到初始位置，随后继续输送至前侧的输送机上，并继续输送出去。

该工艺的流程为一次成型工艺A：依序进行木塑基材挤出、基材的初级冷却定型、基材表面3D纹理的打印、功能化保护层的覆膜、木塑基复合材料的冷却定型、定长切割、码垛。

上述制备工艺不局限于一次成型工艺A，还可以使用如下工艺：

一次成型工艺B：依序进行木塑基材挤出、基材的初级冷却定型、功能化保护层表面3D纹理的打印和覆膜，将得到的木塑基复合材料冷却定型、定长切割、码垛；或

分段成型工艺A：第一阶段依序进行木塑基材挤出、基材的冷却定型、定长切割、基材码垛；第二阶段依序进行基材表面3D纹理打印或功能化保护层表面3D纹理打印、覆膜、木塑基复合材料冷却定型、码垛；或

分段成型工艺B：第一阶段依序进行木塑基材挤出、基材的初级冷却定型、基材表面3D纹理打印、具有3D纹理的木塑基材冷却定型、定长切割、基材码垛；第二阶段依序进行功能化保护层覆膜、木塑基复合材料冷却定型、码垛。

采用上述制备工艺，也可以得到本发明的3D纹理木塑基复合材料。

1、本发明的3D纹理木塑基复合材料，结构稳定，具备多功能性，满足多元化使用需求。

2、本发明的复合材料制备工艺，能耗低，压合效果好，制备效率高。

3、本发明制备工艺中采用的覆膜设备，可依次进行定位输送、同步放膜、松弛振荡膜、对膜进行热风循环预热、多角度稳定风压覆膜、冷风循环冷却材料以及切膜热封等工作，通过松弛震荡和风压覆膜方式解决3D纹理层表面覆膜问题，也解决了3D纹理的凸点在表层膜包覆时因局部受拉变形过大而出现的发白痕迹的问题。

4、本发明通过后侧的输送机与两个侧导向机构配合，稳定输送并定位木塑基板材，便于覆膜。通过放膜机构与牵引振荡机构配合，牵引功能化保护层，使功能化保护层与木塑基板材同步移动，减少功能化保护层拉伸，便于覆膜，通过牵引振荡机构振荡软化的功能化保护层，使软化的功能化保护层均匀变形，减少覆膜的白痕，提高覆膜质量。

5、本发明通过可调热风机构与另外一个高压风机、加热箱和多通气阀配合，形成热风循环，减少热量损失，对功能化保护层进行均匀预热，使功能化保护层软化，覆膜效果更好，并通过可调热风机构实时动态调整出风的高度和角度，保持风压一致，稳定压合，避免气泡和褶皱，成品更稳定。

6、本发明通过冷风机构与其中一个高压风机和冷却箱配合，对木塑基复合材料进行冷却定型，并形成冷风循环，减少能量损耗，降低成本。通过热封刀机构和两个输送机配合，热封刀切开功能化保护层并进入切膜避让口内，并将切开的两部分功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部，避免功能化保护层从木塑基复合材料端部剥离，保证成品质量。

附图说明

图1为3D纹理的木塑基复合材料的产品外形图；

图2为3D纹理的木塑基复合材料的结构图；

图3为本发明中实施例1-8和对比例1-2的界面结合稳定性测试结果表；

图4是本发明3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺流程图。

图5是本发明中覆膜设备的立体结构示意图

图6是本发明中覆膜设备的后视结构示意图。

图7是本发明中输送机、放膜机构和侧导向机构的立体结构示意图。

图8是本发明中可调热风机构俯视的立体结构示意图。

图9是本发明中可调热风机构仰视的立体结构示意图。

图10是本发明中高压风枪组件的立体结构示意图。

图11是本发明中活动板组件的立体结构示意图。

图12是本发明中冷风机构的立体结构示意图。

图13是本发明中热封刀机构的立体结构示意图。

图14是本发明中牵引振荡机构的立体结构示意图。

图中，A、功能化保护层；B、增材打印纹理层；C、木塑基材层；1、输送机；2、热封刀机构；3、冷风机构；4、放膜机构；5、牵引振荡机构；6、可调热风机构；7、冷却箱；8、多通气阀；9、加热箱；10、高压风机；11、U型限位架；12、安装板；13、横梁；14、电动推杆一；15、导向轮杆；16、电动推杆二；17、高压风枪组件；18、支撑架一；19、活动板组件；20、抽风罩一；21、插入口；22、紧定螺杆；23、热风箱；24、挡风板；25、固定座；26、电动推杆三；27、高压风枪；28、电动旋转座；29、走管通孔；30、提拉块；31、滑动板；32、紧定板2；33、拨动杆；34、冷风箱；35、冷吹风管；36、抽风罩二；37、热封刀；38、电加热管；39、牵引辊一；40、振动架；41、振动电机；42、轴承座；43、驱动电机；44、放模卷；45、牵引辊二；46、支撑架二；47、电动推杆四；48、电动推杆五；49、支撑架三；50、活动板；51、压环；52、压辊。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明做进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

对比例1

制备的具有3D纹理的木塑基复合材料，样品外型尺寸如图1和图2所示，功能化保护层厚度为0.8mm，增材打印纹理层的平均厚度约为0.3mm，木塑基材层为120mm×10mm（宽×厚）矩形材。

其中，功能化保护层使用未改性的纯HDPE，型号为Hostalen ACP 6031D；

增材打印纹理层中色粉质量占比为85%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占比为15%，呈黑胡桃特征纹理；

木塑基材层中5000S型号HDPE质量占比25%，杨木粉质量占比60%，190℃/2.16kg的熔融指数为0.65 g/10min的MAPE质量占比6%，炭黑质量占比1%，加工助剂质量占比8%；加工助剂体系中钙粉质量占比80%，PE蜡质量占比15%，抗氧剂1010质量占比5%。

实施例1

功能化保护层，中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例2

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比88%，锌离子型聚合物Surlyn 9721质量占12%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例3

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

增材打印纹理层中色粉质量占比为85%，Hostalen ACP 6031D型号型号HDPE塑料质量占比为15%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例4

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

增材打印纹理层中色粉质量占比为60%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占比为40%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例5

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

增材打印纹理层中色粉质量占比为95%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占比为5%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例6

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

木塑基材层中190℃/2.16kg的熔融指数为0.65 g/10min的MAPE质量占比降到4%，190℃/2.16kg的熔融指数为12 g/10min的MAPE质量占比增加2%。

其它均与对比例1保持一致。

实施例7

功能化保护层中Hostalen ACP 6031D型号HDPE塑料质量占比80%，钠离子型聚合物Surlyn 1601质量占20%。

木塑基材层中190℃/2.16kg的熔融指数为0.65 g/10min的MAPE质量占比降到2%，190℃/2.16kg的熔融指数为12 g/10min的MAPE质量占比增加4%。

其它均与对比例1保持一致。

对比例2

功能化保护层中T30型号PP塑料质量占比70%，锂钠离子型聚合物Surlyn 7940质量占比12%，纳米二氧化钛质量占比5%，I08DT-A01型号苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体质量占比8%，Tinuvin326型号紫外线吸收剂质量占比1%，PE蜡的质量占比0.5%，抗氧剂1010质量占比0.5%，ZSM-5沸石质量占比3%。

增材打印纹理层中实体显色单元质量占比为85%，190℃/2.16kg的熔融指数为0.35 g/10min的MAPP质量占比为15%，呈柚木特征纹理。

木塑基材层中T30型号PP塑料质量占比20%，毛竹粉质量占比55%，190℃/2.16kg的熔融指数为0.35 g/10min的MAPP质量占比6%，190℃/2.16kg的熔融指数为20 g/10min的MAPP质量占比5%，铁红质量占比2%，加工助剂质量占比12%；加工助剂体系中钙粉质量占比70%，硬脂酸质量占比25%，抗氧剂1010质量占比5%。

实施例8

木塑基材层中将190℃/2.16kg的熔融指数为20 g/10min的MAPP替换成190℃/2.16kg的熔融指数为45 g/10min的MAPP，其它均与对比例2保持一致。

性能测试

为更好的说明本发明，下面对各实施例得到的木塑基复合材料进行性能测试，采用行业内的标准测试方法对产品进行界面结合稳定性测试，同时结合对比例进行比较。

界面结合稳定性测试：参照GB/T 17657对具有3D纹理的木塑基复合材料进行100℃水煮试验。具体试验方法如下：

（1）分别沿共挤出复合材料的长度方向截取5块100mm的样品，置于100℃热水中浸泡4h，取出样品置于25±2℃的去离子水中冷却15min；

（2）随后再将样品置于63℃的烘箱中干燥20h，完成一个循环后分别观察功能化保护层/增材打印纹理层和增材打印纹理层/木塑基材层的界面剥离情况；

（3）反复循环实验，直到功能化保护层/增材打印纹理层和增材打印纹理层/木塑基材层界面均出现剥离破裂，分别记录功能化保护层/增材打印纹理层和增材打印纹理层/木塑基材层界面剥离时经历的循环试验次数。

在上述实施例中，实施例4中由于增材打印纹理层的熔体流动性过大，导致打印在基材上的3D纹理坍塌，从而未能制备出具有3D纹理的木塑基复合材料；实施例5中由于色粉的填充过多，导致熔体质基材不能形成连续相线条，从而未能制备出增材线捆。其它不同实施例和对比例的界面结合稳定性测试结果如图3所示。

图3中界面A代表功能化保护层/增材打印纹理层界面，界面B代表增材打印纹理层/木塑基材层界面，数字结果代表界面剥离时经历的上述水煮循环试验次数。

从上述对比例和实施例的水煮循环试验次数结果对比可以看出：

（1）从实施例1、实施例2和对比例1的功能化保护层/增材打印纹理层界面结合稳定性测试结果可以看出，在功能化保护层中加入界面相容剂可大幅提升功能化保护层/增材打印纹理层界面结合性能，且界面结合稳定性随着功能化保护层中的界面相容剂质量占比升高而提升，说明界面相容剂可改善功能化保护层的初粘性，初粘性对覆膜类产品的界面结合稳定性至关重要。

（2）从实施例1、实施例3和对比例1的功能化保护层/增材打印纹理层界面结合稳定性测试结果可以看出，当增材打印纹理层选用具有界面相容剂作用的熔体质基材时，可在一定程度上改善功能化保护层/增材打印纹理层界面结合稳定性，但改善效果不太明显。

（3）从实施例6、实施例7和对比例1的增材打印纹理层/木塑基材层界面结合稳定性测试结果可以看出，木塑基材层中的易析出界面相容剂附着在木塑表面可大幅提升增材打印纹理层/木塑基材层界面结合性能，且界面结合稳定性随着易析出界面相容剂质量占比升高而提升，说明相比于功能化保护层，增材打印纹理层更难与常规的木塑基材形成有效的界面结合。

（4）从实施例1、实施例2、实施例3、从实施例6、实施例7、对比例1、对比例2的功能化保护层/增材打印纹理层和增材打印纹理层/木塑基材层界面结合稳定性测试结果可以看出，功能化表层中加入的各种功能化改性成分不会降低具有3D纹理的木塑基复合材料的界面结合稳定性，反而，由于改性成分提升了功能化保护层的理化性能，使具有3D纹理的木塑基复合材料有了更优的结构稳定性，功能化保护层/增材打印纹理层和增材打印纹理层/木塑基材层界面结合性能同时获得提升。

（5）从实施例8和对比例2的界面结合稳定性测试结果可以看出，分子量小、熔体强度低、熔融指数过大的界面相容剂附着在木塑表面会降低增材打印纹理层/木塑基材层界面结合性能，使具有3D纹理的木塑基复合材料整体结构稳定性下降。

为了解决本发明木塑材料的打印问题，本发明还提供了具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺：

步骤一、木塑基材挤出：将木塑基材层的各原料按质量份比例进行混合，充分搅拌均匀，送入挤出机中进行挤出，得到木塑基材；

步骤二、定型：将基材通过定型模进行初级冷却至80-90℃，定型；

步骤三、3D纹理打印：将增材线捆提前1-2h放入3D打印机中，将初级冷却定型后的基材表面用高温等离子体加热至125-140℃，随后进行3D纹理打印，形成增材打印纹理层，形成木塑基板材，打印完成后，使用红外加热器对木塑基板材进行加热软化，使表面熔融，随后送入覆膜机中；

步骤四、覆膜：将表面熔融的木塑基复合板材利用导向辊依次放入覆膜设备中，在增材打印纹理层表面进行风压覆膜，形成功能化保护层，随后使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，冷却定型；

步骤五、成品处理：将得到的木塑基复合材料定长切割、码垛。

在上述的步骤四中，覆膜设备包括U型机架，U型机架内侧设有两个输送机1，两个输送机1之间形成切膜避让口，U型机架两侧均设有对称设置的侧导向机构，侧导向机构位于后侧的输送机1的上方，U型机架上端从后往前依次设有放膜机构4、牵引振荡机构5、可调热风机构6、冷风机构3和热封刀机构2，热封刀机构2位于切膜避让口的正上方，U型机架的内侧下方设有冷却箱7、多通气阀8、加热箱9和两个高压风机10，其中一个高压风机10、冷却箱7以及冷风机构3之间两两通过气管连接，形成冷风循环，另外一个高压风机10、加热箱9、多通气阀8和可调热风机构6之间通过气管依次连接，另外一个高压风机10与可调热风机构6之间通过气管连接，形成热风循环。

工作人员调试好覆膜设备，将3D纹理的信息参数设定好，将热封刀机构2加热；将表面熔融状态的木塑基板材依次放在后侧的输送机1上，两个侧导向机构运动对木塑基板材进行定位，随后后侧的输送机1将木塑基板材向前侧输送，工作人员将功能化保护层从放膜机构4上拉出，并使功能化保护层经过牵引振荡机构5，在木塑基板材运动至牵引振荡机构5下方后将功能化保护层覆在木塑基板材的前端，随后启动牵引振荡机构5，牵引振荡机构5牵引功能化保护层，牵引振荡机构5牵引功能化保护层的速度与后侧的输送机1输送木塑基板材的速度相等，木塑基板材和功能化保护层经过可调热风机构6下方，可调热风机构6向下运动，可调热风机构6的后侧底部与功能化保护层接触，并使功能化保护层更贴近木塑基板材，另外一个高压风机10启动，将抽吸的风送入加热箱9，经加热箱9加热，输送至多通气阀8，通过多通气阀8输送至可调热风机构6，可调热风机构6对功能化保护层进行预热，使功能化保护层软化，另外一个高压风机10将预热后的热空气抽吸走，并输送至加热箱9加热，形成热风循环，随后牵引振荡机构5使软化的功能化保护层振荡，使软化的功能化保护层均匀变形从而对木塑基板材上的3D纹理形成均匀包覆，并在振幅运动中与增材打印纹理层形成初粘，另外一个高压风机10启动，将抽吸的风送入加热箱9，经加热箱9加热，输送至多通气阀8，通过多通气阀8输送至可调热风机构6，可调热风机构6通过风压使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，覆膜后，另外一个高压风机10将可调热风机构6内的热空气抽吸走输送至加热箱9内，随后可调热风机构6辊压，使功能化保护层与增材打印纹理层紧密贴合，并将边缘的多余功能化保护层压覆在木塑基板材的侧部，形成木塑基复合材料，随后木塑基复合材料进入冷风机构3下方，冷风机构3向下运动其中一个高压风机10抽吸空气输送至冷却箱7内，经冷却箱7降温后输送至冷风机构3内，冷风机构3对木塑基复合材料进行冷却，进行定型，冷却后，其中一个高压风机10将冷风机构3内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱7内，形成冷风循环，随后木塑基复合材料经过热封刀机构2下方，热封刀机构2向下运动，将覆在木塑基复合材料前端的功能化保护层加热并包袱在木塑基复合材料的前端，随后继续输送至前侧的输送机1上，并继续输送出去，重复上述动作，依次对进入覆膜设备的木塑基板材进行处理；

相邻两个木塑基复合材料端部之间的功能化保护层，在经过热封刀机构2下方时，热封刀机构2向下运动，将功能化保护层切开，并继续向下进入切膜避让口内，热封刀机构2将切开的功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部。

U型机架上设有两个对称设置的U型限位架11，U型限位架11位于后侧的输送机1的上方，侧导向机构包括电动推杆一14，电动推杆一14固定在U型机架的外侧，电动推杆一14的伸缩端可拆卸地设有导向轮杆15，导向轮杆15位于后侧的输送机1的上方，导向轮杆15上转动设有若干导向轮，放膜机构4包括两个对称设置的安装板12，两个安装板12固定在U型机架上端，且位于两个U型限位架11的后侧，两个安装板12之间转动设有放模卷44和导向辊，导向辊位于放模卷44的后侧下方，两个安装板12之间固定有横梁13，横梁13的下端面设有若干视觉摄像头。

U型限位架11用于安装并限位牵引振荡机构5，两个电动推杆一14伸缩端带动对应位置的导向轮杆15运动，两个导向轮杆15带动对应位置的若干导向轮运动，两个导向轮杆15及对应位置的若干导向轮运动配合限位木塑基板材，若干导向轮用于对木塑基板材进行导向；

将功能化保护层从放模卷44拉出，经过导向辊进入牵引振荡机构5，若干视觉摄像头用于监控木塑基板材进入后侧的输送机1时间，并将信息上传，便于控制可调热风机构6和热封刀机构2运动。

牵引振荡机构5包括振动架40、牵引辊一39、牵引辊二45、两个驱动电机43和两个轴承座42，振动架40滑动设置在两个U型限位架11内，振动架40的两侧底端与对应位置的U型限位架11之间设有若干弹簧杆，振动架40的上端固定有振动电机41，牵引辊一39位于牵引辊二45的正上方，牵引辊一39与牵引辊二45之间相隔一段距离，其中一个驱动电机43和其中一个轴承座42分别可移动的设置在振动架40的左右两侧，另外一个驱动电机43和另外一个轴承座42分别固定在振动架40的左右两侧，牵引辊一39的一端固定在其中一个轴承座42内圈，牵引辊一39的另一端与其中一个驱动电机43的输出轴固定连接，牵引辊二45的一端固定在另外一个轴承座42内圈，牵引辊二45的另一端与另外一个驱动电机43的输出轴固定连接，牵引辊一39和牵引辊二45转动方向相反。

工作人员根据功能化保护层的规格尺寸，调整其中一个驱动电机43和其中一个轴承座42的位置，从而调整牵引辊一39和牵引辊二45的间距，工作人员使功能化保护层经过牵引辊一39和牵引辊二45中间位置，牵引辊一39和牵引辊二45分别抵触在功能化保护层的上下端面上；

木塑基板材运动至牵引辊二45下方后，其中一个驱动电机43的输出轴带动牵引辊一39正向转动，另外一个驱动电机43的输出轴带动牵引辊二45反向转动，配合牵引功能化保护层，牵引功能化保护层与后侧的输送机1输送木塑基板材的速度相等；

木塑基板材运动至可调热风机构6下方后，振动电机41带动振动架40振荡运动，振动架40带动牵引辊一39和牵引辊二45振荡运动，从而带动功能化保护层振荡运动。

可调热风机构6包括支撑架一18、两个活动板组件19和热风箱23，支撑架一18固定在U型机架的上端，支撑架一18的上端固定有若干电动推杆二16，热风箱23固定在若干电动推杆二16的伸缩端上，热风箱23的外部前侧转动设有压辊52，压辊52的外圈为弹性材质制成，压辊52的外圈低于热风箱23的下端面，压辊52的外圈设有两个可移动的压环51，热风箱23的后侧下端转动设有滑动辊，热风箱23的上端后侧设有抽风罩一20，抽风罩一20与另外一个高压风机10的进风口之间通过气管连接，热风箱23的内部设有挡风板24，挡风板24底部的高度高于前侧热风箱23底部，挡风板24位于若干电动推杆二16的正下方，挡风板24将热风箱23内部分为位于前侧的风压区和位于后侧的预热区，挡风板24的两端均开设有滑动槽，活动板组件19包括活动板50，活动板50的侧部设有滑动板31，两个活动板组件19的滑动板31分别滑动设置在对应的滑动槽内部，活动板50的上端面设有拨动杆33，拨动杆33伸出热风箱23的上端面，拨动杆33的上端两侧均设有紧定板32，紧定板32上均开设有紧定螺孔，紧定螺孔内均螺接有紧定螺杆22，紧定螺杆22抵触在热风箱23上端面上，热风箱23上端面开设有若干排插入口21和若干排螺孔，若干排插入口21分为两部分，且分别位于挡风板24的前后两侧，插入口21内均可拆卸地设有高压风枪组件17，高压风枪组件17包括固定座25和高压风枪27，固定座25固定座25上设有松不脱螺丝，松不脱螺丝与螺孔螺接将固定座25固定在热风箱23上端面上，固定座25上开设有走管通孔29，走管通孔29与插入口21相连通，固定座25的上端固定有提拉块30，固定座25下端面固定有电动推杆三26，电动推杆三26伸入对应位置的插入口21内部，电动推杆三26的伸缩端上固定有电动旋转座28，电动旋转座28的端部设有连接座，高压风枪27转动设置在连接座的端部内侧，高压风枪27与多通气阀8之间通过穿过走管通孔29的气管连接，高压风枪27的端部设有双轴微型电机，双轴微型电机的输出轴与连接座固定连接。

工作人员根据功能化保护层的规格调整两个活动板组件19和压环51的位置以及高压风枪组件17的数量，木塑基板材和功能化保护层进入滑动辊下方时，若干电动推杆二16的伸缩端带动热风箱23向下运动，滑动辊与功能化保护层接触，并使功能化保护层与木塑基板材接近，随后木塑基板材和功能化保护层进入预热区，另外一个高压风机10从抽风罩一20抽吸空气，输送至加热箱9内，经过加热箱9内加热后通过多通气阀8输送至若干高压风枪组件17，经若干高压风枪组件17吹出，预热区内的若干高压风枪组件17吹出热风对功能化保护层进行预热，热风从预热区前侧向后侧运动，最终从热风箱23上端后侧的抽风罩一20抽吸走，并输送至加热箱9内，形成热风循环，风压区的若干高压风枪组件17根据若干视觉摄像头上传的信息和3D纹理信息，吹出多角度的高压热风，实时动态调整出风的高度和角度，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，功能化保护层受热均匀，避免褶皱和气泡产生，覆膜后的热风从挡风板24的底部进入预热区，并最终被抽吸走，减少热量损失，覆膜后，压辊52辊压，使功能化保护层与增材打印纹理层紧密贴合，在辊压的同时，压环51将边缘的多余功能化保护层压覆热封在木塑基板材的侧部；

工作人员根据功能化保护层的规格调整两个活动板50的位置，调整其中一个活动板50的位置时，转动两个紧定螺杆22，使两个紧定螺杆22不再抵触热风箱23的上端面，随后工作人员拨动拨动杆33，使滑动板31在滑动槽内部滑动，从而调整活动板50的位置，调整好后，转动两个紧定螺杆22，使两个紧定螺杆22抵触热风箱23的上端面，重复上述动作调整另外一个活动板50的位置；

工作人员根据功能化保护层的规格调整高压风枪27的数量，调整时，转动松不脱螺丝，接触螺接，工作人员通过提拉块30将提拉，从插入口21内取出高压风枪27；

高压风枪27吹高压热风时，电动推杆三26的伸缩端带动电动旋转座28和高压风枪27实时动态调整，使吹出的风压一致，电动旋转座28带动高压风枪27转动，双轴微型电机的输出轴转动，反作用使得高压风枪27运动，从而实现高压风枪27吹出多角度的高压热风，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，避免褶皱和气泡产生。

冷风机构3包括支撑架二46和冷风箱34，支撑架二46固定在U型机架上端，支撑架二46上端固定有若干电动推杆四47，冷风箱34固定在若干电动推杆四47的伸缩端上，冷风箱34的内部前侧设有冷吹风管35，冷吹风管35与冷却箱7之间通过气管连接，冷风箱34的上端后侧设有抽风罩二36，抽风罩二36与其中一个高压风机10的进风口之间通过气管连接。

木塑基复合材料经过冷风箱34下方时，若干电动推杆四47的伸缩端带动冷风箱34向下运动，使冷风箱34与木塑基复合材料的间隔减小，随后其中一个高压风机10启动，抽吸空气输送至冷却箱7内，经冷却箱7降温后输送至冷风箱34内，对木塑基复合材料进行冷却，进行定型，冷却后，其中一个高压风机10通过抽风罩二36将冷风箱34内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱7内，形成冷风循环。

热封刀机构2包括支撑架三49和热封刀37，支撑架三49固定在U型机架上端，支撑架三49上端固定有若干电动推杆五48，热封刀37固定在若干电动推杆五48的伸缩端上，热封刀37的内部设有若干电加热管38，热封刀37的位于切膜避让口的正上方。

若干电加热管38对热封刀37进行加热，根据若干视觉摄像头的信息，木塑基复合材料经过热封刀37下方时，若干电动推杆五48的伸缩端带动热封刀37向下运动，将覆在木塑基复合材料前端的功能化保护层加热并包袱在木塑基复合材料的前端，随后继续输送至前侧的输送机1上，并继续输送出去；

热封刀37热封的位置与两个相邻的木塑基复合材料端部之间距离相等，两个相邻的木塑基复合材料端部之间的功能化保护层在经过热封刀37下方时，若干电动推杆五48的伸缩端带动热封刀37向下运动，将功能化保护层切开，并继续向下进入切膜避让口内，在向下运动的过程中，热封刀37将切开的两部分功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部，随后立即回到初始位置，随后继续输送至前侧的输送机1上，并继续输送出去。

上述覆膜设备的工作原理如下：

将表面熔融的木塑基复合板材依次放入覆膜设备中，工作人员根据功能化保护层的规格调整其中一个驱动电机43、其中一个轴承座42、两个活动板50压环51的位置以及高压风枪27的数量，将3D纹理的信息参数设定好，将热封刀机构2加热。

将表面熔融状态的木塑基板材依次放在后侧的输送机1上，若干视觉摄像头监控木塑基板材进入后侧的输送机1时间，并将信息上传，两个侧导向机构运动对木塑基板材进行定位，随后后侧的输送机1将木塑基板材向前侧输送，工作人员将功能化保护层从放膜机构4上拉出，即将功能化保护层从放模卷44拉出，经过导向辊导向，并使功能化保护层经过牵引辊一39和牵引辊二45中间位置，在木塑基板材运动至牵引辊二45下方后将功能化保护层覆在木塑基板材的前端，随后启动牵引振荡机构5，牵引振荡机构5牵引功能化保护层，即木塑基板材运动至牵引辊二45下方后，其中一个驱动电机43的输出轴带动牵引辊一39正向转动，另外一个驱动电机43的输出轴带动牵引辊二45反向转动，配合牵引功能化保护层，牵引振荡机构5牵引功能化保护层的速度与后侧的输送机1输送木塑基板材的速度相等，木塑基板材和功能化保护层经过滑动辊下方，若干电动推杆二16的伸缩端带动热风箱23向下运动，滑动辊与功能化保护层接触，并使功能化保护层与木塑基板材接近，同时振动电机41带动振动架40振荡运动，振动架40带动牵引辊一39和牵引辊二45振荡运动，从而带动功能化保护层振荡运动，随后木塑基板材和功能化保护层进入预热区，另外一个高压风机10从抽风罩一20抽吸空气，输送至加热箱9内，经过加热箱9内加热后通过多通气阀8输送至若干高压风枪组件17，经若干高压风枪组件17吹出，即电动推杆三26的伸缩端带动电动旋转座28和高压风枪27实时动态调整高度，使吹出的风压一致，电动旋转座28带动高压风枪27转动，双轴微型电机的输出轴转动，反作用使得高压风枪27运动，从而实现高压风枪27吹出多角度的高压热风，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合。

预热区内的若干高压风枪组件17吹出热风对功能化保护层进行预热，热风从预热区前侧向后侧运动，最终从热风箱23上端后侧的抽风罩一20抽吸走，并输送至加热箱9内，形成热风循环，风压区的若干高压风枪组件17根据若干视觉摄像头上传的信息和3D纹理信息，吹出多角度的高压热风，使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，避免褶皱和气泡产生，覆膜后的热风从挡风板24的底部进入预热区，并最终被抽吸走，减少热量损失，覆膜后，压辊52辊压，使功能化保护层与增材打印纹理层紧密贴合，在辊压的同时，压环51将边缘的多余功能化保护层压覆热封在木塑基板材的侧部，形成木塑基复合材料，随后木塑基复合材料经过冷风箱34下方，若干电动推杆四47的伸缩端带动冷风箱34向下运动，使冷风箱34与木塑基复合材料的间隔减小，随后其中一个高压风机10启动，抽吸空气输送至冷却箱7内，经冷却箱7降温后输送至冷风箱34内，对木塑基复合材料进行冷却，进行定型。

冷却后，其中一个高压风机10通过抽风罩二36将冷风箱34内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱7内，形成冷风循环，其中一个高压风机10抽吸空气输送至冷却箱7内，经冷却箱7降温后输送至冷风机构3内，冷风机构3对木塑基复合材料进行冷却，进行定型，冷却后，其中一个高压风机10将冷风机构3内的空气抽吸走，随后输送至冷却箱7内，形成冷风循环，根据若干视觉摄像头的信息，木塑基复合材料经过热封刀37下方时，若干电动推杆五48的伸缩端带动热封刀37向下运动，将覆在木塑基复合材料前端的功能化保护层加热并包袱在木塑基复合材料的前端，随后继续输送至前侧的输送机1上，并继续输送出去。

热封刀37热封的位置与两个相邻的木塑基复合材料端部之间距离相等，两个相邻的木塑基复合材料端部之间的功能化保护层在经过热封刀37下方时，若干电动推杆五48的伸缩端带动热封刀37向下运动，将功能化保护层切开，并继续向下进入切膜避让口内，在向下运动的过程中，热封刀37将切开的两部分功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部，随后立即回到初始位置，随后继续输送至前侧的输送机1上，并继续输送出去。

本申请采用的覆膜设备，可依次进行定位输送、同步放膜、松弛振荡膜、对膜进行热风循环预热、多角度稳定风压覆膜、冷风循环冷却材料以及切膜热封等工作。通过后侧的输送机1与两个侧导向机构配合，稳定输送并定位木塑基板材，便于覆膜；通过放膜机构4与牵引振荡机构5配合，牵引功能化保护层，使功能化保护层与木塑基板材同步移动，减少功能化保护层拉伸，便于覆膜，通过牵引振荡机构5振荡软化的功能化保护层，使软化的功能化保护层均匀变形，减少覆膜的白痕，提高覆膜质量；通过可调热风机构6与另外一个高压风机10、加热箱9和多通气阀8配合，形成热风循环，减少热量损失，对功能化保护层进行均匀预热，使功能化保护层软化，覆膜效果更好，并通过可调热风机构6实时动态调整出风的高度和角度，保持风压一致，稳定压合，避免气泡和褶皱，成品更稳定；通过冷风机构3与其中一个高压风机10和冷却箱7配合，对木塑基复合材料进行冷却定型，并形成冷风循环，减少能量损耗，降低成本；通过热封刀机构2和两个输送机1配合，热封刀37切开功能化保护层并进入切膜避让口内，并将切开的两部分功能化保护层热封在两个木塑基复合材料对应位置的端部，避免功能化保护层从木塑基复合材料端部剥离，保证成品质量。

以上是对本发明所作的进一步详细说明，不可视为对本发明的具体实施的局限。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的简单推演或替换，都在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种具有3D纹理的木塑基复合材料，其特征在于，该复合材料的结构由表至芯依次为功能化保护层、增材打印纹理层、木塑基材层，所述功能化保护层、增材打印纹理层及木塑基材层之间通过层面加热熔融及层间互压实现，其中，

所述功能化保护层为具有透明或半透明特性的多功能化塑料层，所述功能化保护层中塑料基体的质量比不低于40%，离子聚合物的质量比为10%-25%；

所述增材打印纹理层由增材制备而成的具有复杂多色彩的3D 质感纹理层；

所述木塑基材层是由30～85质量份生物质纤维、15～65质量份塑料、2～15质量份易析出的界面相容剂、1～12质量份不易析出的界面相容剂、0.4～12质量份颜料及4～15质量份的加工助剂复合制备而成；易析出的界面相容剂在木塑基材熔融加工过程中析出，固定在表面直接与增材打印纹理层形成界面结合。

2.根据权利要求1所述的具有3D纹理的木塑基复合材料，其特征在于，所述功能化保护层还包括质量占比为0.5%-5%的纳米级金属氧化物、4%-15%的热塑性弹性体、0.1%-1%的紫外线吸收剂、0.2%-2%的润滑剂、0.1%-0.5%的抗氧剂、2%-10%的ZSM-5沸石。

3.根据权利要求1所述的具有3D纹理的木塑基复合材料，其特征在于，所述增材打印纹理层由质量配比为70%-90%的增材显色主体和10%-30%的熔体质基材组成，所述增材显色主体和熔体质基材先在混料机中混合均匀，随后通过线材机制样成线捆，最后置于3D打印机上使用。

4.根据权利要求1所述的具有3D纹理的木塑基复合材料，其特征在于，所述木塑基材层使用的加工助剂由质量占比7%～42%的润滑剂、质量占比1%～9%的热稳定剂及无机填料混合制备而成。

5.根据权利要求1所述的具有3D纹理的木塑基复合材料，其特征在于，所述易析出的界面相容剂为高熔融指数马来酸酐接枝聚乙烯MAPE、马来酸酐接枝聚丙烯MAPP及离子聚合物中的至少一种，其190℃/2.16kg的熔融指数为10～30g/10min；所述不易析出的界面相容剂为MAPE、MAPP、离子聚合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种，其中MAPE、MAPP、离子聚合物190℃/2.16kg的熔融指数为0.2～3.0 g/10min。

6.如权利要求1-5任一项所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，具体制备工艺步骤如下：

步骤一、木塑基材挤出：将木塑基材层的各原料按质量份比例进行混合，充分搅拌均匀，送入挤出机中进行挤出，得到木塑基材；

步骤二、定型：将基材通过定型模进行初级冷却至80-90℃，定型；

步骤三、3D纹理打印：将增材线捆提前1-2h放入3D打印机中，将初级冷却定型后的基材表面用高温等离子体加热至125-140℃，随后进行3D纹理打印，形成增材打印纹理层，形成木塑基板材，打印完成后，使用红外加热器对木塑基板材进行加热软化，使表面熔融，随后送入覆膜机中；

步骤四、覆膜：将表面熔融的木塑基复合板材利用导向辊依次放入覆膜设备中，在增材打印纹理层表面进行风压覆膜，形成功能化保护层，随后使功能化保护层与增材打印纹理层的界面复合，冷却定型；

步骤五、成品处理：将得到的木塑基复合材料定长切割、码垛。

7.根据权利要求6所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤四中的覆膜设备，包括U型机架以及U型机架内侧设有两个输送机（1），两个输送机（1）之间形成切膜避让口，U型机架两侧均设有对称设置的侧导向机构，侧导向机构位于后侧的输送机（1）的上方，U型机架上端从后往前依次设有放膜机构（4）、牵引振荡机构（5）、可调热风机构（6）、冷风机构（3）和热封刀机构（2），热封刀机构（2）位于切膜避让口的正上方，U型机架的内侧下方设有冷却箱（7）、多通气阀（8）、加热箱（9）和两个高压风机（10），其中一个高压风机（10）、冷却箱（7）以及冷风机构（3）之间两两通过气管连接，形成冷风循环，另外一个高压风机（10）、加热箱（9）、多通气阀（8）和可调热风机构（6）之间通过气管依次连接，另外一个高压风机（10）与可调热风机构（6）之间通过气管连接，形成热风循环。

8.根据权利要求7所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述U型机架上设有两个对称设置的U型限位架（11），U型限位架（11）位于后侧的输送机（1）的上方，侧导向机构包括电动推杆一（14），电动推杆一（14）固定在U型机架的外侧，电动推杆一（14）的伸缩端可拆卸地设有导向轮杆（15），导向轮杆（15）位于后侧的输送机（1）的上方，导向轮杆（15）上转动设有若干导向轮，放膜机构（4）包括两个对称设置的安装板（12），两个安装板（12）固定在U型机架上端，且位于两个U型限位架（11）的后侧，两个安装板（12）之间转动设有放模卷（44）和导向辊，导向辊位于放模卷（44）的后侧下方，两个安装板（12）之间固定有横梁（13），横梁（13）的下端面设有若干视觉摄像头。

9.根据权利要求8所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述牵引振荡机构（5）包括振动架（40）、牵引辊一（39）、牵引辊二（45）、两个驱动电机（43）和两个轴承座（42），振动架（40）滑动设置在两个U型限位架（11）内，振动架（40）的两侧底端与对应位置的U型限位架（11）之间设有若干弹簧杆，振动架（40）的上端固定有振动电机（41），牵引辊一（39）位于牵引辊二（45）的正上方，牵引辊一（39）与牵引辊二（45）之间相隔一段距离，其中一个驱动电机（43）和其中一个轴承座（42）分别可移动的设置在振动架（40）的左右两侧，另外一个驱动电机（43）和另外一个轴承座（42）分别固定在振动架（40）的左右两侧，牵引辊一（39）的一端固定在其中一个轴承座（42）内圈，牵引辊一（39）的另一端与其中一个驱动电机（43）的输出轴固定连接，牵引辊二（45）的一端固定在另外一个轴承座（42）内圈，牵引辊二（45）的另一端与另外一个驱动电机（43）的输出轴固定连接，牵引辊一（39）和牵引辊二（45）转动方向相反。

10.根据权利要求9所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述可调热风机构（6）包括支撑架一（18）、两个活动板组件（19）和热风箱（23），支撑架一（18）固定在U型机架的上端，支撑架一（18）的上端固定有若干电动推杆二（16），热风箱（23）固定在若干电动推杆二（16）的伸缩端上，热风箱（23）的外部前侧转动设有压辊（52），压辊（52）的外圈为弹性材质制成，压辊（52）的外圈低于热风箱（23）的下端面，压辊（52）的外圈设有两个可移动的压环（51），热风箱（23）的后侧下端转动设有滑动辊，热风箱（23）的上端后侧设有抽风罩一（20），抽风罩一（20）与另外一个高压风机（10）的进风口之间通过气管连接，热风箱（23）的内部设有挡风板（24），挡风板（24）底部的高度高于前侧热风箱（23）底部，挡风板（24）位于若干电动推杆二（16）的正下方，挡风板（24）将热风箱（23）内部分为位于前侧的风压区和位于后侧的预热区，挡风板（24）的两端均开设有滑动槽，活动板组件（19）包括活动板（50），活动板（50）的侧部设有滑动板（31），两个活动板组件（19）的滑动板（31）分别滑动设置在对应的滑动槽内部，活动板（50）的上端面设有拨动杆（33），拨动杆（33）伸出热风箱（23）的上端面，拨动杆（33）的上端两侧均设有紧定板（32），紧定板（32）上均开设有紧定螺孔，紧定螺孔内均螺接有紧定螺杆（22），紧定螺杆（22）抵触在热风箱（23）上端面上，热风箱（23）上端面开设有若干排插入口（21）和若干排螺孔，若干排插入口（21）分为两部分，且分别位于挡风板（24）的前后两侧，插入口（21）内均可拆卸地设有高压风枪组件（17），高压风枪组件（17）包括固定座（25）和高压风枪（27），固定座（25）固定座（25）上设有松不脱螺丝，松不脱螺丝与螺孔螺接将固定座（25）固定在热风箱（23）上端面上，固定座（25）上开设有走管通孔（29），走管通孔（29）与插入口（21）相连通，固定座（25）的上端固定有提拉块（30），固定座（25）下端面固定有电动推杆三（26），电动推杆三（26）伸入对应位置的插入口（21）内部，电动推杆三（26）的伸缩端上固定有电动旋转座（28），电动旋转座（28）的端部设有连接座，高压风枪（27）转动设置在连接座的端部内侧，高压风枪（27）与多通气阀（8）之间通过穿过走管通孔（29）的气管连接，高压风枪（27）的端部设有双轴微型电机，双轴微型电机的输出轴与连接座固定连接。

11.根据权利要求10所述的具有3D纹理的木塑基复合材料的制备工艺，其特征在于，所述冷风机构（3）包括支撑架二（46）和冷风箱（34），支撑架二（46）固定在U型机架上端，支撑架二（46）上端固定有若干电动推杆四（47），冷风箱（34）固定在若干电动推杆四（47）的伸缩端上，冷风箱（34）的内部前侧设有冷吹风管（35），冷吹风管（35）与冷却箱（7）之间通过气管连接，冷风箱（34）的上端后侧设有抽风罩二（36），抽风罩二（36）与其中一个高压风机（10）的进风口之间通过气管连接；

所述热封刀机构（2）包括支撑架三（49）和热封刀（37），支撑架三（49）固定在U型机架上端，支撑架三（49）上端固定有若干电动推杆五（48），热封刀（37）固定在若干电动推杆五（48）的伸缩端上，热封刀（37）的内部设有若干电加热管（38），热封刀（37）的位于切膜避让口的正上方。