新的工程木纤维制品基材及通过激光加工形成基材的方法技术

激光用来形成表示载体件表面上的图案的信息，其中载体件由压缩的木纤维制品基材制成。图案可以是木纹。增加激光范围，以便能够同时激光加工更多的材料。根据一种具体实施例，以一种并不降低激光加工分辨率的方式来增加所述范围。

【技术实现步骤摘要】
优先权本申请要求2005年11月16日提交的美国临时申请第60/737，127号、2006年2月13日提交的第60/772,483号、2006年3月31日提交的第60/744,081号、2006年4月18日提交的第60/745,023号、以及2006年5月26日提交的美国实用专利申请第11/420,543号的优先权，其全部内容作为参考结合于此。
技术介绍
具有各种各样的不同铺面材料(surfacing material)的工程木纤维制品(engineered wood fiber product)在商业和住宅工作台面(countertop)、浴室固定设备、商店固定设备、商业陈列展柜、地板和壁板、家具以及许多其它建筑材料内部构件方面具有广泛的应用。典型的工程木纤维制品基材可以由MDF(中密度纤维板)、刨花板(particle board)、或由木纤维制品(其可以包括木碎片、锯屑、或任何其它木质部件)制成的制品以及各种树脂来形成。MDF是常见的木纤维制品材料，其包括约92％的木纤维制品以及8％的树脂。刨花板由木纤维制品和锯屑组成。这样的制品也用于家具、搁板、工作台面基材等。铺面材料可以覆盖木纤维制品基材的表面。铺面材料可以包括层压材料(laminate)、胶合板(veneer)、金属薄片、丙烯酸树脂、顶部覆盖纸、蜜胺(三聚氰胺)和热熔融蜜胺以及其它材料，如一些类型的涂料或油漆。这些铺面材料可以覆盖基材表面，从而将工程木制品转变成最终成品如书架、桌子或厨房工作台面。层压材料是合成材料，其通常由若干层多张牛皮纸、装饰纸以及蜜胺或可塑型涂料制成。当然，有许多其它构造和材料用于层压材料的生产。例如，用于地板的层压材料通常由若干层制成。顶部耐磨层是用透明蜜胺树脂浸渍的纤维素纸。在此层下面是装饰层——一种印在纸上并用树脂强化的图片或图案。板芯通常是耐久的纤维板型木纤维制品。其它这样的制品主要由木纤维制品和循环木纤维制品以及回收制品组成，用树脂和/或胶粘剂来将木纤维制品结合在一起。具有不同图形和图案的成品可以用来，例如，模拟花岗岩或木头纹理结构。制造者可以利用带有印有图案的装饰纸的层压材料来获得这些效果。与单色印刷纸以及其它铺面材料相比，这可以提供更有意义的效果。这种类型的精加工的一个目的是提供更有吸引力的设计表面以便与花岗岩以及木材竞争，此外还提供显著降低的价格。花岗岩工作台面可以花费$70-$100/平方英尺，而层压材料工作台面通常花费$5-$20/平方英尺。然而，在图案化层压材料中固有的基本问题是，图案或图形确实像是“画上去的”。典型的材料看上去不像层压材料表面或纹理的一部分。用户经常的反应是，这样的图案化层压材料看起来便宜并显得粗劣。没有人会愚蠢到相信纸图案化的木纹层压材料真正是木材或纸图案化的花岗岩层压材料真正是花岗岩。更便宜的材料甚至会具有更差的质量。顶部涂布纸(top coatedpaper)，例如，可以产生相对较差质量的表面图像。蜜胺铺面材料经常需要将蜜胺胶合到木质复合板的顶部和底部，以保证满意的结构完整性。胶合板可产生有吸引力的木纹外观，但会引起成品成本的显著增加。目前的设计方案限制了层压材料在住宅和商业市场方面的应用和市场份额。
技术实现思路
本专利技术的一个方面描述了利用激光直接在工程木纤维制品基材上刻画图形、标志以及图案。示例性材料可以包括MDF、刨花板、以及其它木纤维制品。在本文中描述的具体实施例构想了由木纤维制品形成的基材的使用。术语木纤维制品在本文用来指任何木质件(piece of wood)，如木块、木浆、锯屑、或任何其它木纤维制品，其借助胶粘剂或一些其它类似的物质被压缩并保持在一起。基材可以具有由基材材料制成的表面，如对于未涂布的MDF的情况，或在其表面上可以具有某种类型的涂料。一种具体实施例使用激光束来接触工程木纤维制品材料的表面，以改变材料的物理和/或化学和/或表面性能，从而刻画图形、标志或图案。激光束可以以许多方式与表面相互作用以改变表面性能，包括光吸收、光子散射以及撞击。例如，强激光束可以燃烧表面。通过激光束的撞击可以从表面烧蚀某些表面颗粒。当激光加工的图案是木纹图案时，这种从表面除去某些表面颗粒使制品看上去更像真正的木质件，其具有由木纹引起的某些表面变化。在一种具体实施例中，对使用的图像增加深度或纹理可以增强刻画的图像的真实感。具体实施例描述了如何用一种或多种激光在特定功率级、速度以及其它控制参数下对一个或多个表面进行处理，以实现比传统方法具有低得多的成本以及更高的质量的一些效果，或甚至可能用其它技术做不到的一些效果。附图说明图1是在工程木纤维制品上形成图形的激光方法的一种具体实施例的示意图，其根据一种具体实施例用来加工长度为2-12英尺的这种部件。图2是在工程木纤维制品上形成图形的激光方法的另一种具体实施例的示意图，其中利用两个激光器来加工部件的6英尺区段。图3是在工程木纤维制品上形成图形的激光方法的另一种具体实施例的示意图，其中使用具有分束器的激光器，每个激光束加工部件的6英尺区段。图4是在工程木纤维制品上形成图形的激光方法的另一种具体实施例的示意图，其中使用一个或两个激光器从而在连续激光加工过程中进行“运行中印制(print-on-the-fly)”。图5是在工程木纤维制品上形成图形的激光方法的另一种具体实施例的示意图，其中使用一个或多个具有不同透镜位置的激光器，而透镜是紧紧跟随反射镜来定位的。具体实施例方式本专利技术人已注意到，有关直接在木纤维制品表面以及工程木纤维制品上激光刻画(scribing)图形图像和图案，在
没有任何教导。本专利技术人相信，这是由于在需要激光加工的部件尺寸、为获得图形质量所需要的分辨率、以及需要特别高的激光功率之间存在矛盾。要加工的部件越大，则激光束尺寸越大，分辨率越差，并且需要更大的激光功率，以便在木纤维制品上蚀刻图案。一种具体实施例描述了使用激光以便在木纤维制品例如具有较大尺寸(例如宽度或长度为24-96英寸)的中密度木纤维制品(MDF)上形成木纹图案。可以使用光学部件，其可以与激光加工的照野(field size)成比例地增加激光束的尺寸。然而，这些光学部件会降低分辨率或图像质量。例如，与用装有光学部件的激光器对60英寸见方床(bed)进行的激光蚀刻相比，用装有光学部件的激光器对8平方英寸床进行的激光蚀刻将具有精细得多的分辨率和细节。激光器离材料越远，激光束尺寸则越大。因此，为了利用这种装置来激光蚀刻例如在一个方向上为60英寸的MDF制品，则需要60英寸见方的激光照野以及相应更大的激光束直径。甚至需要更大的照野以及相应更大的激光束直径以激光蚀刻制品，如更大的MDF或层压材料制品。随着激光束直径增加，图形的分辨率和图形细节的精度降低，并且在MDF上蚀刻图案所需要的激光功率会较大，即1000-2500瓦。因此，本专利技术人注意到，当利用这种实施方式来加工相当大尺寸的材料时，难以获得细节激光蚀刻。本申请描述了1)对影响EDPUT(单位时间能量密度)的激光器操作参数进行控制，以便在所有尺寸的工程木纤维制品上激光加工图形、图案以及标志，以及2)加工宽度或长度为4英尺至12英尺的工程木纤维制品的新方法。EDPUT，或单位时间能量密度，是一种参数，该参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：确定单位面积和单位时间由激光所要施加的能量的量，所述单位面积和单位时间的能量的量会改变木纤维制品基材材料的外观，而不会在所述木纤维制品基材材料的表面上烧焦或熔化或产生不希望的缺陷；获得待雕刻在所述木纤维制品基材材料上的图案；以及根据所述确定的能量的量以及所述图案，产生输出以控制激光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：达里尔J科斯廷，小达里尔J科斯廷，
申请(专利权)人：达里尔J科斯廷，小达里尔J科斯廷，
类型：发明
国别省市：US[美国]