CN104511958B - 成形木质体及制造该木质体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明总的涉及一种成形木质体及制造该木质体的方法。具体地,一种成形木质体具有高度防刮擦、防水和抗风化特性、具有带天然精良木纹的装饰性设计表面以及高度美感和木质特性。该成形木质体包括其纤维细胞浸有固化状态的第一树脂材料并且具有装饰性设计表面(18)的表层部分(12)以及其纤维细胞浸有固化状态的第二树脂材料的基层部分(14),该表层部分和基层部分在流动成型方法中彼此一体形成,使得在流动成型方法中引起的表层部分(12)的纤维细胞的相对位置的变化量小于在流动成型方法中引起的基层部分(14)的纤维细胞的相对位置的变化量。
Description
技术领域
本发明总的涉及一种成形木质体及制造该木质体的方法,尤其涉及一种具有要求的三维形状的成形木质体以及允许该成形木质体便利制造的方法。
背景技术
已有由各种木材(方材)和竹子制成的、广泛使用的成形木质体,作为建筑地板、家具和设备的部件。进一步地,对于具有木质纹理或外表、跟上近来增长的、提高车辆品质的要求的机动车辆的内部配件已有不断增长的需要。为了满足不断增长的需求,成形木质体已经逐渐地被用作机动车辆内部配件的外侧板和面板。
另外,可获得各种成形木质体。例如,已知的成形木质体是通过挤压或者冲压木材或者竹子的颗粒物质或者碎片形式的木质材料和热塑性树脂材料的混合物制造的,或者通过使用刨切单板作为嵌件的嵌件注塑成型制造的,使得成形木质体包括作为表层部分的刨切单板和与该表层部分一体化的树脂材料的基层。通过上述挤压、冲压和嵌件注塑成型制造的这些成形木质体有利于更容易的制造。然而,根据资源保护和环境保护的观点,包括大量树脂材料的这些成形木质体不被认为是优选的,并且与真正的木材主体相比,就美感(aesthetic dignity)和纹理而言具有缺陷。通过使用刨切单板的嵌件注塑成型制造的成形木质体的木质特性在存在透明膜形式的涂层(顶部涂层)的情况下进一步劣化,该涂层用来盖住刨切单板以便改善刨切单板表层的防刮擦或者防裂纹、防水和抗风化特性。
考虑到如上所述的现有技术,日本专利No.4502848和日本专利No.4849609公开了一种使用所谓的“流动成型”方法制造的成形木质体以及制造这种成形木质体的方法。根据上面标识的公开文件中所公开的流动成型方法,木质材料容纳在形成于模具中的成形腔内,并被加热和冲压以向纤维细胞(纤维素)施加剪切力,纤维细胞是构成木质材料纤维结构的死细胞,因此改变纤维细胞的相对位置以使木质材料流动以便用木质材料填充成形腔,以及填充该成形腔的木质材料被压缩为符合该成形腔形状的形状,由此制造具有要求形状的成形木质体。在这种流动成型操作之前,进行预处理以切断木质材料纤维细胞之间的氢键。举例来说,这种预处理旨在将木质材料的含水量控制到希望值,或者使纤维细胞的壁结构浸有树脂材料,例如,因此,水分子和树脂材料分子吸附在通过氢键交联的纤维细胞的分子链之间,造成纤维细胞间的氢键被切断。
不同于通过使用现有技术中的木质材料和树脂材料制造的常规成形木质体,通过使用如上所述的流动成型方法制造的成形木质体根本不使用树脂材料,或者要求使用只是非常少量的树脂材料。因此,流动成型方法不仅具有关于资源和环境保护的优势,还具有呈现真正木材感的优势。进一步地,通过使用其纤维细胞浸有树脂材料的木质材料制造的成形木质体具有如下优势,其表面部分具有高度防刮擦、防水和抗风化特性,即使表面部分未被透明膜形式的涂层所覆盖。
然而,通过使用具有若干优势的流动成型方法制造的成形木质体具有如下缺陷。即,成形腔内全部木质材料的流动不期望地造成如下高风险,即成形木质体具有与天然的木头纹理极大不同的或者相对于天然的木头纹理变形或者美学上劣化的表面图案或图形。因而,通过使用常规的流动成型方法来制造成形木质体的技术极难获得在至少一部分表面上具有带有天然优良木纹的装饰性设计表面的成形木质体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利No.4502848
专利文献2:日本专利No.4849609
发明内容
技术问题
本发明是考虑到如上所述的背景技术做出的。因此,本发明的目的是提供一种成形木质体,其具有高度防刮擦、防水和抗风化特性,呈现出真正的木材感,并且具有带有天然精良木纹和高度的美感和木质特性的装饰性设计表面。本发明的另一个目的是提供一种有利地制造该成形木质体的方法。
解决方案
与成形木质体有关的上述目的可根据本发明的第一方面来实现,其提供一种成形木质体,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体是通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经过流动成型方法制造的,其特征在于,该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变纤维细胞的相对位置,用来允许木质材料流填充该成形腔,并且填充该成形腔的木质材料被压缩和成形,该成形木质体包括:具有装饰性设计表面的表层部分;和基层部分,其是除了表层部分之外的成形木质体的其余部分并与表层部分一体形成,以及,表层部分的纤维细胞浸有固化状态的第一树脂材料,而基层部分的纤维细胞浸有固化状态的第二树脂材料,表层部分和基层部分都以流动成型方法形成,使得在流动成型方法中引起的表层部分的纤维细胞的相对位置变化量小于在流动成型方法中引起的基层部分的纤维细胞的相对位置变化量。
与成形木质体有关的上述目的还可以根据本发明的第二方面来实现,其提供一种成形木质体,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体是通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经过流动成型方法制造的,其特征在于,该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变纤维细胞的相对位置,用来允许木质材料流填充该成形腔,并且填充该成形腔的木质材料被压缩和成形,该成形木质体包括:具有装饰性设计表面的表层部分;和基层部分,其是除了表层部分之外的成形木质体的其余部分并与表层部分一体形成,以及,表层部分的纤维细胞浸有固化状态的第一树脂材料,而基层部分的纤维细胞浸有固化状态的第二树脂材料,只有基层部分是以流动成型方法形成的。
与制造成形木质体的方法有关的上述目的可以根据本发明的第三方面来实现,其提供一种制造成形木质体的方法,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体是通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经过流动成型方法制造的,其特征在于,该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变纤维细胞的相对位置,用来允许木质材料流填充该成形腔,并且填充该成形腔的木质材料被压缩和成形,该方法包括:提供用来形成具有装饰性设计表面的表层部分的表层部分木质材料和用来形成除了表层部分之外的成形木质体其余部分的基层部分的基层部分木质材料作为木质材料的步骤;使表层部分木质材料的纤维细胞浸有第一树脂材料的步骤;使基层部分木质材料的纤维细胞浸有第二树脂材料的步骤;将已经浸有第一树脂材料的表层部分木质材料和已经浸有第二树脂材料的基层部分木质材料容纳在成形腔中以使表层部分木质材料和基层部分木质材料相互重叠的步骤;使容纳在成形腔中的表层部分木质材料中所包含的第一树脂材料固化以形成表层部分的步骤;和使容纳在成形腔内的基层部分木质材料经过流动成型方法的步骤,使得基层部分木质材料在表层部分木质材料和基层部分木质材料相互重叠的方向上受到压缩,同时基本上防止会导致装饰性设计表面面积增加的形成在成形腔中的表层部分的变形,包含在基层部分木质材料中的第二树脂材料随后被固化以与形成于成形腔中的表层部分一体形成基层部分。
措辞“基本上防止会导致装饰性设计表面面积增加的表层部分的变形”被解释为包括“完全防止会导致装饰性设计表面面积增加的表层部分的变形”和“允许足够小以防止装饰性设计表面的木纹变形或者塌陷的表层部分的变形量,并且防止表层部分的变形量大于上述上限”。
与制造成形木质体的方法有关的上述目的还可以根据本发明的第四方面来实现,其提供一种制造成形木质体的方法,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体是通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经过流动成型方法制造的,其特征在于,该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变纤维细胞的相对位置,用来允许木质材料流填充该成形腔,并且填充该成形腔的木质材料被压缩和成形,该方法包括:提供用来形成具有装饰性设计表面的表层部分的表层部分木质材料和用来形成除了表层部分之外的成形木质体其余部分的基层部分的基层部分木质材料作为木质材料的步骤;使表层部分木质材料的纤维细胞浸有第一树脂材料并使第一树脂材料固化以形成表层部分的步骤;使基层部分木质材料的纤维细胞浸有第二树脂材料的步骤;将由表层部分木质材料形成的表层部分和已经浸有第二树脂材料的基层部分木质材料容纳在成形腔中,以使表层部分和基层部分木质材料相互重叠的步骤;和使容纳在成形腔内的基层部分木质材料经过流动成型方法的步骤,使得基层部分木质材料在表层部分木质材料和基层部分木质材料相互重叠的方向上受到压缩,包含在基层部分木质材料中的第二树脂材料随后被固化以与容纳于成形腔中的表层部分一体形成基层部分。
根据本发明的一个优选形式,第一树脂材料和第二树脂材料中的每一个都是相同种类的热固性树脂,基层部分木质材料在成形腔内经受流动成型方法同时基层部分木质材料在热固性树脂的固化点进行加热,而表层部分木质材料在高于热固性树脂的固化点的温度下在成形腔内加热固化,由此形成表层部分。
根据本发明的另一优选形式,第一树脂材料是热固性树脂,而第二树脂材料是具有比第一树脂材料固化点高的固化点的热固性树脂,基层部分木质材料在成形腔内经受流动成型方法同时基层部分木质材料在由热固性树脂组成的第二树脂材料的固化点进行加热,而表层部分木质材料在由热固性树脂组成的第二树脂材料的固化点在成形腔内加热固化,由此形成表层部分。
根据本发明的进一步优选形式,第一树脂材料和第二树脂材料中的每一个是相同种类的热塑性树脂。在本发明的这种形式中,由包含在表层部分木质材料中的第一树脂材料固化形成的表层部分容纳在成形腔内,而基层部分木质材料在成形腔内经受流动成型方法,同时基层部分木质材料在高于热塑性树脂熔点的温度进行加热,然后冷却基层部分木质材料以形成基层部分。在这种情况下,容纳在成形腔内的表层部分优选为在低于热塑性树脂熔点的温度下进行加热,同时基层部分木质材料经受流动成型方法。
根据本发明的又一优选形式,第一树脂材料是热塑性树脂而第二树脂材料是具有低于由热塑性树脂组成的第一树脂材料熔点的熔点的热塑性树脂。在本发明的这种形式中,由第一树脂材料固化形成的表层部分容纳在成形腔内,而基层部分木质材料在成形腔内经受流动成型方法,同时基层部分木质材料在低于由热塑性树脂组成的第一树脂材料熔点且高于由热塑性树脂组成的第二树脂材料熔点的温度下进行加热,然后冷却基层部分木质材料以形成基层部分。在这种情况下,容纳在成形腔内的表层部分优选为在与基层部分木质材料相同的温度下进行加热,同时基层部分木质材料经受流动成型方法。
根据本发明的又一优选形式,使表层部分木质材料单位体积内包含的第一树脂材料的量小于基层部分木质材料单位体积内包含的第二树脂材料的量。
根据本发明的又一个优选形式,基层部分木质材料通过使用成形模具经受流动成型方法,该成形模具具有成形腔并且设有被配置为基本上防止成形腔内表层部分木质材料变形的防止变形部分,该变形是由成形腔中木质材料上的冲压操作造成的并且会导致装饰性设计表面面积增加。于是基层部分由基层部分木质材料中包含的第二树脂材料固化形成。
根据本发明的进一步优选形式,表层部分木质材料采取板形式。
根据本发明的更进一步优选形式,基层部分木质材料采取层状体形式,该层状体是由在其厚度方向上相互重叠的多个板组成的。
根据本发明的更进一步的优选形式,在流动成型方法中,在容纳在成形腔内的表层部分木质材料或者表层部分上重叠的层状体的多个板之间的两个相邻板中与两个相邻板中的另一个相比更远离表层部分木质材料或者表层部分的一个板具有比两个相邻板中更靠近表层部分木质材料或者表层部分的另一个板更高程度的流动性。
本发明的有益效果
即,根据本发明第一方面的成形木质体如此配置以至于表层部分和基层部分都以流动成型方法形成,因此成形木质体具有高度的防刮擦、防水和抗风化特性,并且呈现出真正的木材感。进一步地,流动成型方法中造成的表层部分纤维细胞的相对位置变化量小于流动成型方法中造成的基层部分纤维细胞的相对位置变化量。因此,可以有效地防止表层部分的装饰性设计表面上的木纹变形或者塌陷的风险或者使其最小化,这种风险是在流动成型方法中表层部分变形期间产生的。因而,成形木质体有利地在装饰性设计表面上具有天然精良的木纹以及高度的美感和木质特性。
根据本发明第二方面的成形木质体如此配置以至于表层部分的纤维细胞浸有固化状态的第一树脂材料,而基层部分的纤维细胞浸有固化状态的第二树脂材料,因此包含在表层部分和基层部分内的第一和第二树脂材料的量都足够少,因而该成形木质体具有高度的防刮擦、防水和抗风化特性,并且呈现出真正的木材感。本成形木质体被进一步进行配置以至于只有基层部分是以流动成型方法形成的,而表层部分未以流动成型方法形成,因此表层部分的装饰性设计表面没有由于流动成型方法带来的其木纹的变形或者塌陷。因此,成形木质体有利地在装饰性设计表面上具有天然精良的木纹以及高度的美感和木质特性。
根据本发明第三方面的制造成形木质体的方法可以基本上防止浸有第一树脂材料的表层部分的装饰性设计表面的变形和随之的增加,这可能在浸有第二树脂材料的基层部分上进行的流动成型方法中产生的。因此,本方法基本上具有如上所述的与根据本发明第一和第二方面的成形木质体相同的优势和特征。
根据本发明第四方面的制造成形木质体的方法,其纤维细胞已经浸有第一树脂材料的表层部分未经受流动成型方法,只有其纤维细胞已经浸有第二树脂材料的基层部分经受流动成型方法。因此,本方法基本上具有如上所述的与根据本发明第二方面的成形木质体相同的优势和特征。
附图说明
图1是示意性横截面视图,图示出具有根据本发明一个实施例的结构的成形木质体;
图2是图1中箭头II方向上截取的视图;
图3是示意图,图示出用于制造图1中成形木质体的表层部分木质材料的实施例,图3(a)是示意性横截面视图而图3(b)是示意性俯视图;
图4是示意图,图示出用于制造图1中成形木质体的基层部分木质材料的实施例,图4(a)是示意性横截面视图而图4(b)是示意性俯视图;
图5是示意图,图示出制造图1中成形木质体的方法的步骤的实施例,其中图3所示的表层部分木质材料和图4所示的基层部分木质材料都浸有树脂材料;
图6是示意图,图示出在图5所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中已经浸有树脂材料的表层部分木质材料和基层部分木质材料被置于加热冲压设备的成形模具中;
图7是示意图,图示出在图6所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中在成形模具的闭合动作过程中,成形模具的上模与基层部分木质材料的上表面接触;
图8是示意图,图示出在图7所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中在成形模具的闭合动作过程中,通过加热冲压设备将表层部分木质材料压成表层部分;
图9是示意图,图示出在图8所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中基层部分木质材料通过加热冲压设备经受流动成型方法以在成形模具的闭合动作结束时形成基层部分;
图10是示意图,图示出用于制造图1中成形木质体的基层部分木质材料的另一个实施例,图10(a)是示意性横截面视图而图10(b)是示意性俯视图;
图11是示意图,图示出通过使用图3所示的表层部分木质材料和图10所示的基层部分木质材料制造成形木质体的方法的步骤的实施例,其中表层部分木质材料和基层部分木质材料都浸有树脂材料;
图12是示意图,图示出在图11所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中表层部分木质材料被置于表层部分成形加热冲压设备的表层部分成形模具中;
图13是示意图,图示出在图12所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中在表层部分成形模具的闭合动作过程中,通过加热冲压设备将表层部分木质材料压成表层部分;
图14是示意图,图示出在图13所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中通过加热冲压设备形成的基层部分木质材料和表层部分被置于加热冲压设备的成形模具内;和
图15是示意图,图示出在图14所示的步骤后实施的步骤的实施例,其中在成形模具的闭合动作过程中,使成形模具的上模与基层部分木质材料的上表面接触。
具体实施方式
为了进一步阐明本发明,将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
参考图1的纵向横截面视图和图2的俯视图,图示出根据本发明一个实施例的成形木质体,为机动车辆内部配件10的形式。正如从图1和2明显可见的,机动车辆内部配件10(在下文中简单地称为"内部配件10")采取大体细长的矩形板形式,该矩形板具有相对大的厚度并且由相互一体形成的表层部分12和基层部分14组成。
更具体地描述,表层部分12是具有相对小的厚度并且盖住内部配件10的整个露出表面16的弯曲部分。表层部分12的整个露出表面16用作装饰性设计表面18。正如图2所示,装饰性设计表面18具有直的或者规律图案(或者交叉的或者不规则图案)的天然精良的木纹20。表层部分12是由胡桃或者具有简洁外观的任何其它高级木材(方木)形成的。
另一方面,基层部分14是相对厚的部分,其具有整个平的背面22并且是除了表层部分12之外的内部配件10的其余部分。在本实施例中,基层部分14是由贝壳杉木或者没表层部分12的木质材料那么昂贵的任何其它木材(方木)形成的。基层部分14设有一体成形的固定钩24,这些固定钩从背面22伸出并且由与基层部分14相同的木质材料形成。这些固定钩24中的每一个都具有包括挠性板状支撑部分和卡爪部分的已知结构,该卡爪部分与支撑部分一体形成以便从支撑部分的远端延伸。固定钩24被设置为利用单个冲压动作将内部配件10固定到机动车辆的预定部分上。
在根据本实施例的内部配件10中,表层部分12和基层部分14的木质材料的纤维细胞壁分别浸有热固性树脂材料形式的第一和第二树脂材料,例如酚醛树脂材料,并且第一和第二树脂材料是固化的,因此表层部分12的装饰性设计表面18具有足够高程度的防刮擦或者防裂、防水和抗风化特性,即使在没有盖住装饰性设计表面18的薄树脂膜形式的涂层的情况下。
进一步地,通过使用两种浸有酚醛树脂的木质材料的流动成型方法,内部配件10的表层部分12和基层部分14形成为要求形状。特别是,本内部配件10的表层部分12是以如下所述的具体方式通过流动成型方法形成的,以便防止在流动成型过程中表层部分12的纤维细胞的相对位置的明显变化。因此,表层部分12的装饰性设计表面18呈现天然木纹20。这里需要注意的是,酚醛树脂可由三聚氰胺树脂代替。
具有如上所述结构的内部配件10是通过将要描述的方法制造的。
即,最初提供形成要求内部配件10的相应表层部分12和基层部分14的木质材料26和木质材料28。
在本实施例中,表层部分木质材料26采取如图3(a)和3(b)所示的相对薄的细长的矩形平板形式,该平板是沿平行于纤维的延伸方向的方向从胡桃或者其它高级木材上切下来的。在厚度方向上彼此相对的表层部分木质材料26的这个板的两个主要表面中的一个具有比内部配件10的装饰性设计表面18的表面积小的表面积,优选为不少于装饰性设计表面18表面积的80%。即,希望的是,表层部分木质材料26的这个板的上述主要表面的表面积比内部配件10的装饰性设计表面18的表面积小预定量,但是前者的表面积可以等于或者大于后者的表面积。
另一方面,基层部分木质材料28采取如图4(a)和4(b)所示的矩形块形式,该矩形块是沿与纤维的延伸方向垂直的方向从没表层部分木质材料26那么昂贵的木材上切下来的。基层部分木质材料28的块具有大于表层部分木质材料26的薄板的厚度尺寸的高度尺寸,并且在高度方向上彼此相对的块的两个主要表面中的一个具有充分小于内部配件10的背面22的表面积的表面积。
接着,纤维细胞主要由纤维素组成的表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的纤维细胞壁通过使用如图5所示构成的树脂浸渍设备30浸有酚醛树脂。
如图5所示,树脂浸渍设备30具有压力容器32,该容器包括朝上敞开的容器主体34和盖元件36,盖元件是可移动的以启闭容器主体34的上部开口并且在关闭状态时气密关闭开口。压力容器32的容器主体34具有容纳合适量的酚醛树脂水溶液40的浸浴池38。
容器主体34配有排气管42和进气管44,因此排气管和进气管42、44都通向容器主体34的内部空间。排气管42配有真空泵46,同时进气管44连接到压缩机48,因此压力容器32通过真空泵46的操作排空以及通过压缩机48的操作进行加压。真空泵46和压缩机48是通过未示出的控制器进行控制的以调整压力容器32内的压力。
为了通过使用如上所述构成的树脂浸渍设备30使表层部分木质材料26和基层部分木质材料28浸有酚醛树脂,基层部分木质材料28和表层部分木质材料26最初浸于容纳在压力容器32的浸浴池38内的酚醛树脂水溶液40内,因此基层部分木质材料28和表层部分木质材料26相互重叠。图5中的附图标记50表示位于表层部分木质材料26上的配重,用来防止基层部分木质材料28和表层部分木质材料26向上流到酚醛树脂水溶液40的液面。
虽然容纳在浸浴池38内的酚醛树脂水溶液40内的酚醛树脂分子量不特别受到限制,但酚醛树脂的平均分子量优选很小,在大约200-500的范围内,因为小于200的酚醛树脂平均分子量过小,造成酚醛树脂固化不充分从而不能保持表层部分12和基层部分14的形状的效果,而大于500的酚醛树脂平均分子量过大,造成基层部分木质材料28和表层部分木质材料26的纤维细胞壁难以浸渍酚醛树脂和浸渍过少量酚醛树脂,从而基层和表层部分木质材料28和26的纤维细胞壁浸渍酚醛树脂不充分的效果。
虽然容纳在浸浴池38中的酚醛树脂水溶液40的浓度不特别受到限制,但此浓度优选在大约3-15%的范围内,因为酚醛树脂水溶液40的浓度小于3%将造成基层部分木质材料28和表层部分木质材料26的纤维细胞壁浸渍酚醛树脂的量不足,因此基层部分和表层部分木质材料28和26的纤维细胞壁浸渍酚醛树脂不充分的效果,而酚醛树脂水溶液的浓度大于15%将造成基层部分和表层部分木质材料28和26过大量浸渍酚醛树脂,因此要作为最终产品获得的内部配件10的重量增加过大的量。
在基层部分木质材料28和表层部分木质材料26浸入浸浴池38中的酚醛树脂水溶液40中后,压力容器32的容器主体34通过盖构件36气密关闭,操作真空泵46以将压力容器32排空到大约2.03×104Pa(0.2atm)的压力。在压力容器32内的压力保持在该值一分钟后,关闭真空泵46,使压力容器32内的压力恢复到大气压力。随后,操作压缩机48将压力容器32内的压力升高到大约7.09×105Pa(7atm)的值,并使压力容器32内的压力保持在该值60分钟。接着关闭压缩机48,将压力容器32内的压力恢复到大气压力。因此,基层部分和表层部分木质材料28和26的纤维细胞壁浸渍有酚醛树脂水溶液40。
作为如上所述基层部分和表层部分木质材料28和26浸有酚醛树脂水溶液40的结果,酚醛树脂的分子被吸附到利用氢键交联的基层部分和表层部分木质材料28和26的纤维细胞(纤维素)的分子链之间。即,本实施例被配置为实施如下步骤,用酚醛树脂水溶液40浸渍基层部分和表层部分木质材料28和26的纤维细胞壁以便同时切断基层部分和表层部分木质材料28和26的纤维细胞之间的氢键。
随后,基层部分和表层部分木质材料28和26从压力容器32中移出,留在大气中或者进行热风吹,因此基层部分和表层部分木质材料28和26是干燥的。
然后,基层部分和表层部分木质材料28和26经受流动成型方法,通过使用如图6-8所示的加热冲压设备52。
正如图6-8中明显可见的,用于本实施例的加热冲压设备52具有成形模具54。成形模具54包括下模56和位于下模56上方并与下模56相对设置的上模58,其间具有预定距离。
成形模具54的下模56可在竖直方向上通过移动设备移动预定距离,该移动设备包括液压缸或类似物并且具有在本领域内已知的结构。下模56具有在其上表面上开口的凹槽60。凹槽60具有大体细长的矩形形状,并由腔表面62进行限定,该腔表面是下模56的向下弯曲的细长矩形表面并与表层部分12(内部配件10的)的装饰性设计表面18相对应。
下模56具有嵌入其中的位于腔表面62附近的多个筒式加热器66。这些筒式加热器66是通过未示出的控制器控制其加热温度的,因此下模56的腔表面62在控制器的控制下通过筒式加热器66加热到预定温度。
在下模56的上表面上,设有四个防止变形部分64(其中三个图示于图6-8中)。这四个防止变形部分64是排列在环形金属板的圆周方向上的厚环形金属板的四个分部。该环形金属板具有小于凹槽66开口的细长的矩形中心孔。防止变形部分64位于下模56的上表面上,与下模56同轴并且可相对于下模56滑动,因此防止变形部分64径向位于凹槽60之外。这四个防止变形部分64连接到相应的液压缸(未示出),因此防止变形部分64在水平平面上沿各自的径向方向朝向以及远离下模56的中心轴线P移动。
因此,这四个防止变形部分64可通过液压缸活塞的前进运动朝向中心轴线P移动,而同时防止变形部分64在圆周方向上朝向彼此移动,结果彼此在圆周方向上毗邻接触(abutting contact),使得防止变形部分64相互配合以形成环,这样,环的内圆周位于预定前进位置,其相对于凹槽60的开口的周边径向向内间隔预定距离,正如图6中双点划线所示。确定由于液压缸的前进活塞运动造成的从凹槽60的开口的周边到由四个防止变形部分64构成的环的内圆周的前进位置的距离几乎等于表层部分木质材料26的厚度尺寸。
这四个防止变形部分64可通过液压缸活塞的回缩运动远离中心轴线P移动,而同时防止变形部分64在圆周方向上远离彼此移动到预定缩回位置,该位置在开口向外与凹槽60的开口的周边间隔开,正如图6中实线所示。也就是说,四个防止变形部分64可通过各个液压缸的前进和缩回活塞运动在如上图示的前进和缩回位置之间在位于水平平面上的下模56的上表面上滑动。
另一方面,上模58包括:第一分模元件68,其与下模56的上表面的中心部分(腔表面62的中心部分)相对,其间具有预定的间隔距离;以及第二分模元件70和第三分模元件72,这些分模元件位于第一分模元件68的相应的左侧和右侧(如图6所见),即,位于凹槽60的纵向相对侧上,因此第一分模元件68插入到第二和第三分模元件70、72之间,并且第二和第三分模元件70、72在凹槽60的纵向方向上与第一分模元件68相对。
上模58的第一分模元件68固定在适当位置,并且具有起到第一承压面74作用的平的下表面。第一分模元件68具有嵌入其中的在第一承压面74附近的多个筒式加热器66。类似于嵌入在下模56内的筒式加热器66,第一分模元件68的筒式加热器66是通过未示出的控制器控制其加热温度的,因此第一承压面74在控制器的控制下通过筒式加热器66加热到预定温度。
第二分模元件70可通过液压缸或者未示出的任何其他已知的移动设备朝向以及远离第一分模元件68移动。第二分模元件70朝向第一分模元件68的移动使第一和第二分模元件68、70在其彼此相对的表面上相互毗邻接触。
第二分模元件70具有起到第二承压面76作用的平的下表面。当第二分模元件70和第一分模元件68保持在彼此毗邻接触时,如图7所示,这些分模元件70、68相互配合以在其彼此毗邻的表面之间限定出固定钩成形腔80。固定钩成形腔80朝下开口,并配置为与(内部配件10的)基层部分14的背面22一体形成上述的固定钩24。
第二分模元件70具有嵌入其中的在第二承压面76附近的筒式加热器66。类似于嵌入在下模56和第一分模元件68内的筒式加热器66,第二分模元件70的筒式加热器66是通过未示出的控制器控制其加热温度的,因此第二承压面76在控制器的控制下通过筒式加热器66加热到预定温度。
第三分模元件72具有与第二分模元件70相同的构造。即,第三分模元件72可朝向以及远离第一分模元件68移动,并且具有起到第三承压面78作用的下表面。当第三分模元件72和第一分模元件68保持在彼此毗邻接触时,如图7所示,这些分模元件72、68相互配合以在其彼此毗邻的表面之间限定出另一个固定钩成形腔80。该固定钩成形腔80朝下开口。进一步地,第三承压面78通过嵌入在第三分模元件72中的筒式加热器66加热到预定温度。
在如上所述构成的成形模具54中,上模58是由三个分模元件68、70和72形成的,这些分模元件由于第二和第三分模元件70和72朝向第一分模元件68移动而保持彼此毗邻接触。上模58和下模56通过下模56朝向上模58的向上运动闭合。在下模56的向上运动期间,四个防止变形部分64朝向彼此移动,因此由防止变形部分64构成的环的内圆周相对于凹槽60的开口周边径向向内间隔。因而,下模56的凹槽60被上模58的第一、第二和第三分模元件68、70和72的第一、第二和第三承压面74、76和78以及防止变形部分64的下表面盖住,因此具有与要求内部配件10的形状相对应的形状的成形腔84由凹槽60的腔表面62、第一、第二和第三承压面74、76和78以及四个防止变形部分64的下表面限定。该成形腔84与形成在第一分模元件68和第二以及第三分模元件70和72之间的固定钩成形腔80、80保持连通,如图9所示。
为了通过使用具有这样构成的成形模具54的加热冲压设备52进行关于表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的流动成型,表层部分木质材料26最初容纳在下模56的凹槽60内,基层部分木质材料28放在表层部分木质材料26上,同时上模58和下模56彼此竖直间隔,使四个防止变形部分64位于上述缩回位置,如图6所示。
表层部分木质材料26容纳在凹槽60内,因此表层部分木质材料26保持在基本水平延伸的姿势,并且表层部分木质材料26的周边在凹槽60开口附近与腔表面62的周边部分保持接合,因此凹槽60的开口被表层部分木质材料26盖住。基层部分木质材料28位于表层部分木质材料26上表面的中心部分。
在表层部分木质材料26和基层部分木质材料28如上所述相对于凹槽60定位之后或者之前,下模56的腔表面62通过嵌在下模56中的多个筒式加热器66加热到比包含在酚醛树脂水溶液40内的酚醛树脂的固化点高的温度,该酚醛树脂水溶液用来浸渍表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的纤维细胞壁,并且将腔表面62保持在该温度。同时,第一、第二和第三分模元件68、70和72的第一、第二和第三承压面74、76和78通过嵌在分模元件68、70和72内的筒式加热器66加热到酚醛树脂的固化点,并且将承压面74、76和78保持在该温度。更具体地描述,使腔表面62加热至并保持在大约180℃的温度,同时使第一、第二和第三承压面74、76和78加热至并保持在大约150℃的温度。虽然腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78的最佳加热温度受到用来浸渍木质材料26和28的树脂材料的固化点和熔点的影响,最佳温度总的在大约100-200℃的范围内选取。
然后,四个防止变形部分64被移至上述前进位置用以在圆周方向上彼此毗邻接触,因此由四个防止变形部分64构成的环的内圆周相对于凹槽60的开口周边径向向内间隔,如图7所示。同时,第二和第三分模元件70和72被移至与第一分模元件68毗邻接触,因此这三个分模元件68、70和72相互配合形成上模58。然后,下模56向上移动。
在表层部分木质材料26容纳在凹槽60内并且将基层部分木质材料28放在表层部分木质材料26上之后的上述运动期间,与腔表面62相对并位于腔表面62附近的表层部分木质材料26通过经由筒式加热器66加热的腔表面62加热,因此表层部分木质材料26整体变软,表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的纤维细胞壁已经浸渍的酚醛树脂在酚醛树脂的温度达到固化点之前一度变软。进一步地,下模56的向上运动使基层部分木质材料28的上表面与上模58的第一分模元件68的第一承压面74压力接触,因此基层部分木质材料28通过经由筒式加热器66加热的第一承压面74加热。
如图8所示,下模56从图7的位置进一步向上移动,因此表层部分木质材料26和基层部分木质材料28在木质材料26和28相互重叠的方向上通过第一、第二和第三承压面74,76和78进行冲压或压缩。
因为表层部分木质材料26和包含在表层部分木质材料26内的酚醛树脂全部已经变软,表层部分木质材料26经由基层部分木质材料28通过上模58压在腔表面62上,并且由此成形以便符合腔表面26的形状。这样成形的表层部分木质材料26被迅速加热到固化点,该材料的一个主要表面完全与被加热到高于酚醛树脂的固化点的温度的腔表面62保持接触,因此包含在表层部分木质材料26中的酚醛树脂被固化。因此,表层部分木质材料26被赋予与腔表面62的形状相对应的永久形状,由此形成表层部分12,使得与腔表面62接触的表层部分12的表面用作装饰性设计表面18。
应当注意的是,由于纤维细胞壁浸有酚醛树脂水溶液40,表层部分木质材料26的纤维细胞之间的氢键被切断,因此在表层部分木质材料26上进行的上述加热和冲压操作期间,表层部分木质材料26经受流动成型方法,直至包含在表层部分木质材料26中的酚醛树脂已被完全固化。即,在表层部分木质材料26上的加热和冲压操作期间,剪切力作用于纤维细胞上,直至酚醛树脂的交联完成,因此,纤维细胞的相对位置改变,表层部分木质材料26沿腔表面62流动,使得装饰性设计表面18增大。
然而,在由四个防止变形部分64构成的环的内圆周位于相对于凹槽60的开口周边径向向内定位的上述前进位置时,表层部分木质材料26经受上述流动成型方法。因此,沿腔表面62流动的表层部分木质材料26与防止变形部分64的内侧部分接触,使得可以有效地防止表层部分木质材料26从凹槽60内排出或者挤出。进一步地,表层部分木质材料26是由薄的矩形平板形成的,该平板是沿平行于纤维的延伸方向的方向从木材上切下来的,因此表层部分木质材料26的流动量在平行于纤维延伸方向的方向上有效减少。
因此,表层部分木质材料26在流动成型方法中的变形量被适当地限制,防止装饰性设计表面18的表面积超过内部配件10形式的最终产品的装饰性设计表面18的表面积的标称值。因此,在本实施例中,可以有效地防止表层部分木质材料26的过大变形量,以及因此防止赋予内部配件10的装饰性设计表面18的表层部分木质材料26的木纹的变形或塌陷。
随后,下模56被进一步向上移动至成形腔84形成在下模56和上模58之间的位置,如图9所示。因而,在木质材料26和28相互重叠的方向上,经由表层部分木质材料26在上模58(第一、第二和第三分模元件68、70和72)的第一、第二和第三承压面74、76和78和下模56的腔表面62之间大体上用大约200t的力冲压基层部分木质材料28。这样冲压的基层部分木质材料28通过经由筒式加热器66加热的第一、第二和第三承压面74、76和78加热,并且在上述加热冲压操作期间经受流动成型方法。
也就是说,加热冲压操作在已经浸有酚醛树脂水溶液40以切断氢键的基层部分木质材料28上进行,因此剪切力作用于基层部分木质材料28的纤维细胞上,并且纤维细胞的相对位置改变。因而,基层部分木质材料28在形成于上模58和下模56之间的成形腔84内流动,因此成形腔84和固定钩成形腔80、80填充基层部分木质材料28。应当注意的是,在流动成型方法中,一般利用足够允许基层部分木质材料28具有不小于1.3的比重的力冲压基层部分木质材料28。
不同于在表层部分木质材料26上进行的流动成型方法,流动成型方法在基层部分木质材料28上进行,不通过防止变形部分64限制木质材料28的流动。进一步地,基层部分木质材料28是矩形块,该块是沿垂直于纤维的延伸方向的方向从木材上切下来的,因此基层部分木质材料28在垂直于纤维延伸方向的方向上流动。因此,在本实施例中,与基层部分木质材料是沿平行于纤维的延伸方向的方向从木材上切下来的情况相比,基层部分木质材料28可更加平稳地更大量流动。
因此,在流动成型方法中基层部分木质材料28更自由地在成形腔84内流动,因而在流动成型方法中基层部分木质材料28的流动量大于表层部分木质材料26的流动量,使得基层部分木质材料28的纤维细胞由于流动成型带来的相对位置的改变量充分大于表层部分木质材料26的纤维细胞由于流动成型带来的相对位置的改变量。根据上述描述可以理解的是,根据本实施例,内部配件10的表层部分12是由在流动成型方法中流动的一部分木质材料形成的,这部分具有最小的流动量并且给出装饰性设计表面18。
填充成形腔84和固定钩成形腔80的基层部分木质材料28继续经受压紧力,因此将基层部分木质材料28压实。这样压实的基层部分木质材料28通过第一、第二和第三承压面74、76和78以及腔表面62加热到酚醛树脂的固化点。在这方面,应当注意的是,例如通过上模58和下模56使基层部分木质材料28和表层部分木质材料26持续受压大约60秒。
因此,基层部分木质材料28被赋予(成形为具有)与除了形成表层部分12那部分之外的一部分成形腔84相对应的永久形状,由此最终形成基层部分14。同时,固定钩24、24与基层部分14一体形成,因此固定钩24、24从背面22伸出。进一步地,表层部分12和基层部分14是在成形腔84内彼此一体形成的,以获得内部配件10。人们认为,由于将包含在表层部分12(表层部分木质材料26)中的酚醛树脂和包含在基层部分14(基层部分木质材料28)中的酚醛树脂彼此结合或者在有表层部分12(表层部分木质材料26)和基层部分14(基层部分木质材料28)的纤维细胞之间存在的木质素参与的情况下,表层部分12和基层部分14结合为一件式主体。
然后,上模58和下模56彼此间隔,并将由表层部分12和基层部分14组成的一件式主体从上模58和下模56中移出。这样,制成具有如图1所示结构的内部配件10。
根据上述描述应当理解的是,根据本实施例的内部配件10的表层部分12和基层部分14是由于浸渍纤维细胞的酚醛树脂的固化而形成的。因此,内部配件10有利地具有高度防刮擦、防水和抗风化特性,而无需使内部配件10的露出表面16和背面22涂有由透明树脂形成的涂层。另外,内部配件10有利地避免了由于其用水状成分浸泡造成的几何变形。进一步地,在没有任何盖住露出表面16和背面22的树脂材料涂层的情况下,内部配件10被有效地给予真正的木材外观和木材感。此外,使用了尽可能少量的酚醛树脂的内部配件10不会引起资源保护和环境保护的恶化。
另外,根据包括均由流动成型方法形成的表层部分12和基层部分14的本内部配件10,在流动成型过程中表层部分12的纤维细胞的相对位置的变化量充分小于在流动成型过程中基层部分14的纤维细胞的相对位置的变化量。因此,可以在流动成型过程中使表层部分12的装饰性设计表面18的变形量最小,以及在表层部分12的流动成型过程中有效地防止或者最小化装饰性设计表面18的纹理变形或者塌陷。因此,当前内部配件10被赋予包含天然精良木纹的装饰性设计表面18,并且有利地呈现出明显增加的美感和木质特性。
本实施例使用高级胡桃作为用来形成具有装饰性设计表面18的表层部分12的表层部分木质材料26,但是使用没有胡桃那么昂贵的贝壳杉木作为基层部分木质材料28。因此,可以有效地降低内部配件10的整体材料成本,同时保证装饰性设计表面18的高级外观。
进一步地,制造成形木质体的方法允许在工业上有利地制造具有上述良好特性的内部配件10,通过使表层部分木质材料26和基层部分木质材料28经受通过使用加热冲压设备52进行的常规运行的加热冲压操作,通过简单地使四个防止变形部分64位于前进位置,以及在控制器的控制下,将通过嵌入在上模58中的筒式加热器66加热的第一、第二和第三承压面74、76和78的温度和通过嵌入在下模56中的筒式加热器66加热的腔表面62的温度调节到不同温度值。
顺便一提,具有如图1所示结构的内部配件10可通过不同于上述方法的备选方法来制造。将描述备选方法。
最初,提供具有如图3所示结构的表层部分木质材料26。
进一步地,提供分别具有细长矩形平板形式的多个基层部分木质材料86,该平板是沿垂直于纤维的延伸方向的方向从没表层部分木质材料26昂贵的木材上切下来的,如图10(a)和10(b)所示。每个基层部分木质材料86都具有大于表层部分木质材料26的厚度,并且在厚度方向上彼此相对的基层部分木质材料86的两个主要表面中的一个具有比表层部分木质材料26更小的面积。在这个实施例中,提供三个基层部分木质材料86。
接着,表层部分木质材料26和基层部分木质材料86的纤维细胞壁通过使用如图11所示的树脂浸渍设备30浸有酚醛树脂水溶液40。与图5中所用的相同的附图标记用于图11中以标识不会过多描述的树脂浸渍设备30的元件和部分。
在这个实施例中通过使用树脂浸渍设备30使表层部分木质材料26和基层部分木质材料86浸有酚醛树脂水溶液40的步骤与在前描述的浸渍表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的步骤相同。即,将表层部分木质材料26和多个基层部分木质材料86浸于位于树脂浸渍设备30的压力容器32中的浸浴池38中的酚醛树脂水溶液40内,并且压力容器32内的压力最初降低然后升高到根据先前实施例所述的压力值。
每个基层部分木质材料86都采取具有比表层部分木质材料26更大厚度的平板形式,因此,与基层部分木质材料86采取具有比上述平板厚度大的高度的矩形块形式的情形相比,每个基层部分木质材料86都能更加充分浸有酚醛树脂水溶液40,甚至在其厚度或者高度方向上的中心部分。
在浸渍步骤之后,表层部分木质材料26和基层部分木质材料86从压力容器32中移出并进行干燥。
随后,表层部分木质材料26通过使用如图12和13所示的表层部分成形加热冲压设备88经受加热冲压操作,以形成表层部分12。
即,表层部分成形加热冲压设备88具有表层部分成形模具90,该模具包括固定在适当位置的下模92和位于下模92上方并与其相对使两者之间具有预定距离的上模94,如图12所示。
表层部分成形模具90的下模92具有向上开口的腔成形凹槽96。该腔成形凹槽96具有大体细长的矩形形状和下模腔表面98,该下模腔表面为与(内部配件10的)表层部分12的装饰性设计表面18相对应的向下弯曲的细长矩形表面的形式。
进一步地,下模92具有嵌入其中在下模腔表面98附近的多个筒式加热器66。这些筒式加热器66是通过未示出的控制器控制其加热温度的,因此下模腔表面98通过其温度是由控制器控制的筒式加热器66加热到预定温度。
另一方面,上模94能够通过移动设备竖直移动预定距离,该移动设备包括液压缸或类似物并且具有本领域内已知的结构。进一步地,上模94具有从其下表面向下伸出的一体形成的腔成形突出100,并且该腔成形突出100具有采取向下弯曲的表面形式的上模腔表面102,该弯曲表面与装饰性设计表面18相对的表层部分12的表面相对应,即,与结合到基层部分14的表层部分12的表面相对应。
上模94具有嵌入其中在上模腔表面102附近的多个筒式加热器66。类似于嵌在下模92内的多个筒式加热器66,嵌在上模94中的筒式加热器66是通过未示出的控制器控制其加热温度的,因此上模腔表面102通过其温度是由控制器控制的筒式加热器66加热到预定温度。
表层部分成形模具90通过上模94朝向下模92的向下运动闭合,使上模94的腔成形突出100装配到下模92的腔成形凹槽96内,如图13所示,因此具有与表层部分12的形状相对应的形状的成形腔104形成在下模92和上模94之间,即由下模腔表面98和上模腔表面102限定。
为了通过使用具有如上所述构成的表层部分成形模具90的表层部分成形加热冲压设备88形成表层部分12,其纤维细胞壁已经浸有酚醛树脂水溶液40的表层部分木质材料26最初容纳在下模92的腔成形凹槽96内,同时使由下模92和上模94组成的表层部分成形模具90保持在其打开状态,如图12所示。这时,表层部分木质材料26置于腔成形凹槽96内使得表层部分木质材料26的周边与位于腔成形凹槽96的开口附近的下模腔表面98的周边部分保持接合,因此腔成形凹槽96的开口被表层部分木质材料26盖住。
在表层部分木质材料26容纳在腔成形凹槽96内之时或在这之前,下模92的下模腔表面98和上模94的上模腔表面102通过嵌入到下模92和上模94内的多个筒式加热器66加热到表层部分木质材料26已浸有的酚醛树脂水溶液40内包含的酚醛树脂的软化点。然后将下模腔表面98和上模腔表面102保持在软化点。因此,容纳在腔成形凹槽96内的表层部分木质材料26通过加热后的下模腔表面98和上模腔表面102进行加热,因此表层部分木质材料26整体软化,而同时表层部分木质材料26中的酚醛树脂水溶液40内包含的酚醛树脂在其低于固化点的软化点软化。在本实施例中,下模腔表面98和上模腔表面102被加热到大约150℃的温度或者略低于150℃的温度。
然后,向下移动上模94直至腔成形突出100装配到下模92的腔成形凹槽96内,如图13所示,因此这样形成在下模92和上模94之间的成形腔104填充容纳在腔成形凹槽96内的表层部分木质材料26。因而,表层部分木质材料26经受加热冲压操作,使得表层部分木质材料26被赋予与成形腔104相对应的形状。然后,通过下模腔表面98和上模腔表面102使表层部分木质材料26加热到酚醛树脂的固化点(例如大约150℃),因此包含在表层部分木质材料26内的酚醛树脂被固化以允许表层部分木质材料26保持与成形腔104相对应的形状,由此形成表层部分12,因此位于下模腔表面98一侧的表层部分12的表面用作装饰性设计表面18。
接下来,预期的内部配件10通过使用如上所述形成的表层部分12、其纤维细胞壁已经浸有酚醛树脂水溶液40的多个基层部分木质材料86和与根据在前实施例所述的加热冲压设备52在构造上基本相同的如图14所示的加热冲压设备106制造。设在加热冲压设备106内的成形模具108与设在加热冲压设备52内的成形模具54在结构上相同,除了省略了多个防止变形部分64和用于移动防止变形部分64的移动机构。因此,如图6-9中所用的相同的附图标记用于图14中来标识与加热冲压设备52的成形模具54的对应元件和部分相同的加热冲压设备106的成形模具108的元件和部分。成形模具108的那些元件和部分将不再过多描述。
为了通过使用加热冲压设备106制造内部配件10,表层部分12和多个基层部分木质材料86容纳在下模56的凹槽60内,同时成形模具108处于其打开状态,使上模58和下模56彼此间隔,如图14所示。
这时,表层部分12设置成使得整个装饰性设计表面18与凹槽60的腔表面62保持接触,同时采用平板形式的多个基层部分木质材料86在厚度方向上相互重叠,使其相对于与装饰性设计表面18相对的表层部分12的表面留有预定间隔。
在表层部分12和多个基层部分木质材料86容纳在凹槽60内之时或者在此之前,下模56的腔表面62和上模58的第一、第二和第三分模元件68、70和72的承压面74、76和78通过嵌在下模56和上模58内的多个筒式加热器66加热至酚醛树脂的固化点并保持在该点。更具体地描述,腔表面62和承压面68、70和72被加热至大约150℃的温度并保持在该温度。
然后,下模56向上移动直至放置在表层部分12上的多个相互重叠的基层部分木质材料86中最上方一个的上表面与第一、第二和第三分模元件68、70和72的第一、第二和第三承压面74、76和78相接触,如图15所示,以及下模56向上移动进一步距离,因此在表层部分12和多个基层部分木质材料86相互重叠的方向上,多个基层部分木质材料86通过第一、第二和第三承压面74、76和78进行冲压。在多个基层部分木质材料86的这种冲压状态下,木质材料86通过经由筒式加热器66加热的第一、第二和第三承压面74、76和78以及下模56的腔表面62进行加热。因此,多个基层部分木质材料86在如上所述进行的加热冲压操作期间经受流动成型方法。
即,浸有水质酚醛树脂溶液40以切断氢键的多个基层部分木质材料86经受加热冲压操作,因此在加热冲压操作过程中剪切力作用于每个基层部分木质材料86的纤维细胞上,使纤维细胞的相对位置发生变化。因此,每个基层部分木质材料86都经受流动成型方法以使其在形成于上模58和下模56之间的成形腔84内流动。
就在多个基层部分木质材料86上进行的冲压操作而言,应当注意到的是,每个基层部分木质材料86都是沿垂直于纤维延伸方向的方向从木材上切下来的平板,并且均在纤维延伸方向上受到冲压。进一步地,每个基层部分木质材料86都是具有比矩形块形式的基层部分木质材料28的厚度小的厚度的平板,因此每个基层部分木质材料86都浸有酚醛树脂水溶液40,甚至在厚度方向上的中心部分更加充分。因此,与沿纤维延伸方向从木材上切下来的基层部分木质材料或者采取矩形块形式的基层部分木质材料28的纤维细胞相比,由于其上进行的加热冲压操作,每个基层部分木质材料86的纤维细胞的相对位置可以更平稳迅速地变化更大量。
因而,允许每个基层部分木质材料86在成形腔84内更平稳快速地流过足够大的量,因此,成形腔84和通向成形腔84的固定钩成形腔80可由基层部分木质材料86完全填充。另外,每个基层部分木质材料86在成形腔84内的平滑流动可以有效减少要求施加到基层部分木质材料86上使得成形腔84和固定钩成形腔80由基层部分木质材料86填充的压紧力。
在多个基层部分木质材料86上进行的流动成型操作期间,其上放置基层部分木质材料86并容纳在成形腔84内的表层部分12经受与基层部分木质材料86上进行的加热冲压操作类似的加热冲压操作。然而,由于表层部分12浸有的为热固性树脂的酚醛树脂已经被固化,在成形腔84内加热冲压操作期间就表层部分12而言不进行流动成型方法,因此装饰性设计表面18不会出现造成其面积增大的变形。因此,由于在成形腔84内在表层部分12上进行的加热冲压操作,可完全防止表层部分12的装饰性设计表面18木纹20的变形或塌陷。
填充成形腔84和固定钩成形腔80的基层部分木质材料86通过下模56和上模58冲压或压实并保持在其间预定时长。这样压实的基层部分木质材料86通过第一、第二和第三承压面74、76和78以及腔表面62加热到酚醛树脂的固化点。
因此,基层部分木质材料86被赋予(形成为具有)与除了容纳表层部分12那部分之外的一部分成形腔84相对应的永久形状,由此最终形成基层部分14。同时,固定钩24、24与基层部分14一体形成,因此固定钩24、24从背面22延伸。进一步地,表层部分12和基层部分14在成形腔84内相互之间一体形成。
然后,使下模56远离上模58向下移动,相互之间一体形成的表层部分12和基层部分14从下模和上模56和58中移出,由此最终获得具有如图1所示结构的内部配件10。
根据上述描述可以理解的是,根据本实施例的方法允许有利地制造具有如上出色特性的内部配件10。
特别是,本方法使用均为相当薄的平板形式的基层部分木质材料86,该基层部分木质材料甚至在其厚度方向上的中心部分都充分浸有酚醛树脂,能够有效地减少要求施加到基层部分木质材料86上使得在流动成型方法中成形腔84由基层部分木质材料86填充的压紧力。因此,可减少经由基层部分木质材料86施加到连同基层部分木质材料86一起容纳在成形腔84内的表层部分12上的压紧力。因而,高度有效地防止表层部分12在流动成型方法中经由基层部分木质材料86对其施加的压紧力带来的刮擦或损坏。
进一步地,使用均为相当薄的板形式的甚至在其厚度方向上的中心部分都能够充分浸有酚醛树脂的多个基层部分木质材料86的本方法允许基层部分木质材料86在流动成型方法中更迅速地填充成形腔84,因此为了制造要求内部配件10所需的周期可明显缩短,由此可以有效地改进内部配件10的产率。
虽然本发明的实施例已经仅仅出于示例目的如上所述,应当理解的是,本发明不限于图示实施例的细节。
同一种酚醛树脂被用作表层部分木质材料26和基层部分木质材料28的纤维细胞壁所浸渍的热固性树脂,在第一实施例中,表层部分木质材料26和基层部分木质材料28同时在成形腔84内经受流动成型方法,同样在第二实施例中,已经成形的表层部分12和多个基层部分木质材料86容纳在成形腔84内,并且只有基层部分木质材料86经受流动成型方法。然而,不同种类的酚醛树脂都可用作表层部分木质材料26所浸渍的热固性树脂以及用作基层部分木质材料28、86所浸渍的热固性树脂。
即,具有比表层部分木质材料26浸有的热固性树脂更高的固化点的热固性树脂可用于基层部分木质材料28、86。在这种情况下,根据上述第一实施例中的方法,将下模56的腔表面62和上模58的第一、第二和第三承压面74、76和78的加热温度确定为用于基层部分木质材料28、86的热固性树脂的固化点,因此表层部分12可由于包含在表层部分木质材料26内的热固性树脂的固化形成,而基层部分木质材料28、86在成形腔84内保持流体状态。即,像根据第一实施例的方法中的那样获得内部配件10,不将腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78加热到各个不同温度。因此,当前变形实施例允许通过使用如下设备制造要求的内部配件10,该设备在结构上更为简单、更为低廉并且不具有用来将腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78的温度控制到各个不同温度的设备。
可替换地,热塑性树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈)可被用于表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86。然而,在这种情况下,需要进行处理,例如使表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86的纤维细胞的纤维素乙酰化的已知处理,以在这些木质材料26、28、86浸有热塑性树脂之前切断这些木质材料26、28、86的纤维细胞之间的氢键。
表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86通过使用如图5所示的树脂浸渍设备30浸有热塑性树脂,例如,通过开始使木质材料26、28、86的纤维细胞壁浸有热塑性树脂的预聚物或者单体,然后使预聚物或单体聚合。表层部分12由表层部分木质材料26中这样包含的热塑性树脂固化形成。
为了获得要求的内部配件10,如上所述形成的表层部分12和纤维细胞壁已经浸有处于固化状态的热塑性树脂的基层部分木质材料28或材料86容纳在成形模具54的成形腔84内。然后,表层部分12和基层部分木质材料28、86经受加热冲压操作,因此包含在基层部分木质材料28、86内的热塑性树脂一度转化为熔化状态以允许基层部分木质材料28、86经受流动成型操作。这时,表层部分12也经受加热冲压操作,因此包含在表层部分12内的热塑性树脂一度转化为熔化或者软化状态。然而,使用具有如图6所示的防止变形部分64的成形模具54可防止表层部分12的变形,这会引起装饰性设计表面18的增加。随后,基层部分木质材料28、86被冷却以再次固化包含在其中的热塑性树脂,因此,基层部分14与表层部分12一体形成,由此获得要求的内部配件10。
表层部分木质材料26的纤维细胞壁所浸有的热塑性树脂以及基层部分木质材料28、86的纤维细胞壁所浸有的热塑性树脂可以是同一种类或者各自不同的种类。
当同种热塑性树脂用于表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86时,成形模具54、108的腔表面62优选为被加热到低于热塑性树脂熔点的温度,同时第一、第二和第三承压面74、76和78优选为被加热到高于热塑性树脂熔点的温度,因此基层部分木质材料28、86经受流动成型操作。因此,基层部分木质材料28、86的流动成型可有利地进行,没有会引起装饰性设计表面18增加的表层部分12变形的风险。在这种情况下,优选使用未配有防止变形部分64的成形模具108。
在不同种类的热塑性树脂被分别用于表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86时,具有比用于基层部分木质材料28、86的热塑性树脂熔点高的熔点的热塑性树脂优选为用于表层部分木质材料26。进一步地,成形模具54、108的腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78优选为被加热到低于用于表层部分木质材料26的热塑性树脂熔点且高于用于基层部分木质材料28、86的热塑性树脂熔点的温度,因此基层部分木质材料28、86经受流动成型操作。因此,基层部分木质材料28、86的流动成型可有利地进行,没有会引起装饰性设计表面18增加的表层部分12变形的风险。在这种情况下,也优选使用未配有防止变形部分64的成形模具108。
在上述第一实施例中,其中表层部分木质材料26和基层部分木质材料28在一个成形腔84内经受流动成型操作,基层部分木质材料28采取单个矩形块形式。然而,该基层部分木质材料28可由多个板形式的基层部分木质材料28代替。
在多个板形式的基层部分木质材料28、86用在上述第一和第二实施例时,在容纳于成形腔84内的多个基层部分木质材料28、86之间的两个相邻基层部分木质材料28、86中的一个,即比两个相邻基层部分木质材料28、86中的另一个更远离表层部分木质材料26或表层部分12的一个基层部分木质材料28、86(以下称为上部基层部分木质材料28、86)优选在流动成型方法中具有比更靠近表层部分木质材料26或者表层部分12的另一基层部分木质材料28、86(以下称为下部基层部分木质材料28、86)更高程度的流动性。在这种情况下,可以在基层部分木质材料28、86上的流动成型操作中使表层部分木质材料26或表层部分12上的流动成型压力的影响最小,以有利地防止由于流动成型压力的影响带来的表层部分木质材料26或表层部分12的损坏。
为了在流动成型方法中给上部基层部分木质材料28、86赋予比下部基层部分木质材料28、86更高的流动性,使上部基层部分木质材料28、86的单位体积内包含的树脂量大于下部基层部分木质材料28、86的单位体积内包含的树脂量。也可通过如下方法使上部基层部分木质材料28、86赋予更高的流动性,即使上部基层部分木质材料28、86浸有具有比下部基层部分木质材料28、86内包含的热固性树脂的固化点高的固化点的热固性树脂,或者使上部基层部分木质材料28、86浸有比下部基层部分木质材料28、86中包含的热塑性树脂的熔点低的熔点的热塑性树脂。
上部和下部基层部分木质材料28、86可通过使用如图5所示的树脂浸渍设备30在各自不同的条件下彼此无关地浸有单位体积上各自不同数量的树脂,例如通过使压力容器32内的压力降低以及升高至各个不同压力值进行浸渍操作或者进行持续各个不同时间段的浸渍操作。可替换地,下部基层部分木质材料28、86可由硬木或者阔叶林木材获得,而上部基层部分木质材料28、86可由其纤维细胞壁比硬木木材更容易浸渍树脂的针叶木材获得。
表层部分木质材料26和基层部分木质材料28、86从木材上切下来的方向不限于参考图示实施例所描述的。表层部分木质材料26可沿垂直于纤维的延伸方向的方向从木材上切下来,并且基层部分木质材料28、86可在平行于纤维延伸方向的方向上从木材上切下来。
在相互重叠并且容纳在成形腔84中的多个基层部分木质材料86上进行流动成型操作时,如图示第二实施例中那样,一个或多个基层部分木质材料86沿垂直于纤维延伸方向的方向从木材上切下来,而另一个或一些基层部分木质材料86沿平行于纤维延伸方向的方向从木材上切下来,因此单个基层部分木质材料86在流动成型方法中具有不同程度的流动性。
在图示的第一实施例中,表层部分木质材料26和基层部分木质材料28经受流动成型操作,通过使用具有防止变形部分64的成形模具54,以及通过将成形模具54的腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78加热到各个不同温度。然而,成形模具54不必具有防止变形部分64,如果可以通过控制腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78的加热温度防止表层部分木质材料26的变形以及装饰性设计表面18的面积的随之增大的话。
提供作为用于加热腔表面62以及第一、第二和第三承压面74、76和78的装置的筒式加热器66可由本领域中已知的任何其它加热装置代替。
进一步地,用来形成表层部分和基层部分的木质材料可以是代替木材的竹子。
基层部分木质材料的形式不限于图示实施例中所用的矩形块或者平板。例如,基层部分木质材料可以采取通过破碎、切割或者切削要求的木材或竹子获得的各种形式。不管基层部分木质材料的特定形式,基层部分木质材料的纤维细胞壁都浸有树脂。
虽然根据本发明所用的表层部分木质材料26的纤维细胞要求浸有树脂材料,纤维细胞壁不必浸有树脂材料。例如,树脂材料仅仅容纳在形成于纤维细胞内的小孔内。例如,这种修改应用在已经由表层部分木质材料26形成的表层部分12和基层部分木质材料86容纳在成形腔84内,且基层部分木质材料86经受流动成型操作的情况中。
可以省略一体形成以从基层部分14的背面22延伸的固定钩24。在固定钩24形成以便从基层部分14的背面22延伸出时,固定钩24可通过压制浸有与用于基层部分木质材料28、86相同种类的树脂的木质材料块或者这种树脂的块与基层部分14的背面22一体形成,以形成固定钩24。
即,在通过根据上述第二实施例的方法制造内部配件10时,例如通过以图14和15所示的方式使用成形模具108,浸有与用于基层部分木质材料86相同种类树脂的上述木质材料块或者上述的那种树脂块放在多个基层部分木质材料86的最上方的那个上,位于与形成在上模58中的固定钩成形腔80相对应的位置。这些块被加热并在上模58和最上方基层部分木质材料86之间进行冲压,同时表层部分12和多个基层部分木质材料86被加热并通过上模58和下模56在其间进行冲压,因此用来形成固定钩的木质材料或者树脂流动以填充固定钩成形腔80。然后,包含在用于固定钩的木质材料或者树脂内的树脂连同包含在基层部分木质材料86内的树脂一起固化。因此,固定钩24是一体成形的以便从基层部分14的背面22延伸。
成形模具108的上模58可具有树脂流动通道,熔融树脂通过该通道流入固定钩成形腔80,并且提供已知的注射装置以将熔融树脂注射到树脂流动通道内以用熔融树脂填充固定钩成形腔80,同时要求的内部配件10通过根据图示的第一或第二实施例的方法由上模58和下模56在其间形成,因此固定钩24与基层部分14的背面22一体形成。可替换地,所制造的内部配件10可经受基体上注塑成型(outsert molding operation)以与基层部分14的背面22一体形成固定钩24。
基层部分14可通过根据图示若干实施例的方法设有除了固定钩24之外的一体形成的元件或部分,例如缓冲材料。
进一步地,本发明的原理一样适用于除了机动车辆内部配件之外的成形木质体以及制造该木质体的方法。
可以理解的是,本发明可具体体现为未在此描述的各种变化、修改和改进,这些是本领域普通技术人员所能想到的,而未脱离本发明的本质和范围。
附图标记术语表
10:机动车辆内部配件 12:表层部分
14:基层部分 18:装饰性设计表面
26:表层部分木质材料
28、86:基层部分木质材料
30:树脂浸渍设备 54、108:成形模具
64:防止变形部分 84、104:成形腔
88:表层部分成形模具
Claims (9)
1.一种成形木质体,具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经受流动成型方法制造,其中该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变所述纤维细胞的相对位置,用来允许所述木质材料流填充所述成形腔,并且填充所述成形腔的所述木质材料被压缩和成形,所述成形木质体包括:
表层部分,其具有所述装饰性设计表面;和
基层部分,其为除了所述表层部分之外的成形木质体的其余部分并与所述表层部分一体形成,
并且其中,构成所述表层部分的木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有处于固化状态的第一树脂材料,而构成所述基层部分的木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有处于固化状态的第二树脂材料,所述第一树脂材料和第二树脂材料的平均分子量在200-500的范围内,所述表层部分和所述基层部分以所述流动成型方法形成,使得在所述流动成型方法中引起的所述表层部分纤维细胞的相对位置的变化量小于在所述流动成型方法中引起的所述基层部分纤维细胞的相对位置的变化量。
2.一种成形木质体,具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,该成形木质体通过使纤维细胞间的氢键被切断的木质材料经受流动成型方法制造,其中,木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变所述纤维细胞的相对位置,用来允许所述木质材料流填充所述成形腔,并且填充所述成形腔的所述木质材料被压缩和成形,所述成形木质体包括:
表层部分,其具有所述装饰性设计表面;和
基层部分,其为除了所述表层部分之外的成形木质体的其余部分并与所述表层部分一体形成,
以及其中,构成所述表层部分的木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有处于固化状态的第一树脂材料,而构成所述基层部分的木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有处于固化状态的第二树脂材料,所述第一树脂材料和第二树脂材料的平均分子量在200-500的范围内,且只有所述基层部分以所述流动成型方法形成。
3.一种通过使纤维细胞间的氢键已被切断的木质材料经受流动成型方法制造成形木质体的方法,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,其中,木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变所述纤维细胞的相对位置,用来允许所述木质材料流填充所述成形腔,并且填充所述成形腔的所述木质材料被压缩和成形,所述制造成形木质体的方法包括:
提供用来形成具有所述装饰性设计表面的表层部分的表层部分木质材料和用来形成除了表层部分之外的成形木质体其余部分的基层部分的基层部分木质材料作为所述木质材料的步骤;
使所述表层部分木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有第一树脂材料的步骤;
使所述基层部分木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有第二树脂材料的步骤;
将已经浸有所述第一树脂材料的所述表层部分木质材料和已经浸有所述第二树脂材料的所述基层部分木质材料容纳在所述成形腔中以使所述表层部分木质材料和所述基层部分木质材料相互重叠的步骤;
使容纳在所述成形腔中的所述表层部分木质材料中所包含的所述第一树脂材料固化以形成所述表层部分的步骤;和
使容纳在所述成形腔中的所述基层部分木质材料经受所述流动成型方法的步骤,使得所述基层部分木质材料在所述表层部分木质材料和所述基层部分木质材料相互重叠的方向上受到压缩,同时基本上防止会导致所述装饰性设计表面面积增加的形成在所述成形腔内的所述表层部分的变形,包含在所述基层部分木质材料中的所述第二树脂材料随后被固化以与形成于所述成形腔内的所述表层部分一体形成所述基层部分。
4.一种通过使纤维细胞间的氢键已被切断的木质材料经受流动成型方法制造成形木质体的方法,该成形木质体具有至少一部分用作装饰性设计表面的表面和非装饰性背面,其中,该木质材料被加热并被压入到成形腔内以向纤维细胞施加剪切力来改变所述纤维细胞的相对位置,用来允许所述木质材料流填充所述成形腔,并且填充所述成形腔的所述木质材料被压缩和成形,所述制造成形木质体的方法包括:
提供用来形成具有所述装饰性设计表面的表层部分的表层部分木质材料和用来形成除了表层部分之外的成形木质体其余部分的基层部分的基层部分木质材料作为所述木质材料的步骤;
使所述表层部分木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有第一树脂材料并使所述第一树脂材料固化以形成所述表层部分的步骤;
使所述基层部分木质材料的纤维细胞的细胞壁浸有第二树脂材料的步骤;
将由所述表层部分木质材料形成的所述表层部分和已经浸有所述第二树脂材料的所述基层部分木质材料容纳在所述成形腔中以使所述表层部分和所述基层部分木质材料相互重叠的步骤;和
使容纳在所述成形腔内的所述基层部分木质材料经受所述流动成型方法的步骤,使得所述基层部分木质材料在所述表层部分和所述基层部分木质材料相互重叠的方向上受到压缩,包含在所述基层部分木质材料内的所述第二树脂材料随后被固化以与容纳于所述成形腔内的所述表层部分一体形成所述基层部分。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其中,所述表层部分木质材料采用板的形式。
6.根据权利要求3或4所述的方法,其中,所述基层部分木质材料采用层状体形式,该层状体由在其厚度方向上相互重叠的多个板组成。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,在容纳于成形腔内的表层部分木质材料或表层部分上重叠的层状体的多个板之间的两个相邻板中的、与两个相邻板中的另一个相比更远离表层部分木质材料或表层部分的一个板,在流动成型方法中,具有比两个相邻板中更靠近表层部分木质材料或表层部分的另一个板更高程度的流动性。
8.根据权利要求1或2所述的成形木质体,其中,所述基层部分设有一体成形的固定钩,该固定钩从所述背面伸出并通过流动成型方法由与基层部分相同的木质材料形成。
9.根据权利要求3或4所述的方法,其中,所述表层部分木质材料和基层部分木质材料在浸渍步骤后被干燥。
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