CN101791609B - 一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法，依次包括混合配比工序、三辊涂布工序、高压电场极化工序、固化干燥工序，和纠偏、贴合、卷取工序；混合配比工序是在已经预配好的包覆有绝缘层的金属粉和高分子聚合物胶水的混合液中，加入固化剂后搅拌均匀制成涂布浆料；三辊涂布工序是通过三辊涂布装置将混合配比工序制备好的涂布浆料按照设定的上浆厚度均匀涂布于聚氯乙烯装饰片材的基材表面；固化干燥工序通过高温固化将涂布浆料固定粘接于与基材表面，并通过蒸发、干燥已涂布浆料的溶剂。本发明的方法，改良聚氯乙烯装饰片材的涂布工艺，优化涂布浆料的成份，并改善固化干燥工序，从而从整体上提高了聚氯乙烯装饰片材成品的外观性能，尤其是闪光性。
Description
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯(PVC)材料的加工制备技术领域，尤其涉及一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法。
背景技术
目前，在装饰片材的制备领域中，一种将装饰用的片材贴合在成型品表面上的方法受到广泛应用，与使用涂料的涂装相比，将装饰用的片材贴合在成型品表面有利于提高成型品的生产效率，降低产品的生产成本，降低挥发性有机物(VOC)，使产品更加环保，同时创造出更多款式的装饰用片材，增加层次美感和观赏性。而另一方面，伴随着人们生活水平的提高，市场上对对装饰片材可观赏性的要求越来越高，例如，许多设计方案常要求有高光闪银(或者表现出其他鲜亮的金属光泽)的效果，而这一类效果通过金属粉与聚氨基甲酸酯(PU)胶水均匀地涂布于片基材上实现的，其中，常见的高光闪银效果即是通过铝粉与PU胶水均匀地涂布于片基材上而实现。在高光闪银装饰片材的制备工艺中，由于铝粉和PU胶水混匀后的溶液是非牛顿流体，铝粉和胶水糊在涂布过程的剪切应力作用下浓度逐渐变稀，导致铝粉平行于基材平面高度取向、铝粉的反光角度范围窄，从而影响装饰片材的美观程度；另外，由于基材具有相当的凹凸起伏，流体实际的流平性不好，分子链缠结严重，且各辊的表面线速度存在差异，而现有技术中公开的方案中，由于涂布装置设计不合理，无法有效地解决这些问题，因此在局部和整体上涂布的厚度和均匀度存在很大的差异。
有鉴于此，提供一种新的聚氯乙烯装饰片材的制备方法，克服现有技术中存在的缺陷，是业界亟待解决的问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法，改良聚氯乙烯装饰片材的涂布工艺，优化涂布浆料的成份，并改善固化干燥工序，从而从整体上提高了聚氯乙烯装饰片材成品的外观性能，尤其是闪光性。
为了解决上述技术问题，本发明提供实施例提供的一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法，依次包括：混合配比工序、三辊涂布工序、直流高压电场极化工序、固化干燥工序、纠偏工序、贴合工序和卷取工序；所述混合配比工序是在已经预配好的金属粉和高分子聚合物胶水的混合液中，加入固化剂后搅拌均匀制成涂布浆料，所述金属粉外表面包覆有绝缘层；所述三辊涂布工序是通过三辊涂布装置将混合配比工序制备好的所述涂布浆料按照设定的上浆厚度均匀涂布于聚氯乙烯装饰片材的基材表面；所述固化干燥工序通过高温固化将涂布浆料固定粘接于与基材表面，并通过蒸发、干燥除去已涂布浆料的溶剂。
作为上述技术方案的改进，本发明的优选实施例提供的一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或者全部：
优选地，所述三辊涂布装置包括分别由各自的转轴带动且同向旋转的上背辊、涂布辊和计量辊，上背辊与涂布辊相接触并于二者之间形成膜传递间隙；涂布辊与计量辊相接触并于二者之间形成计量间隙，上背辊、涂布辊和计量辊呈“品字形”排布，基材由一传动轮经传递通过膜传递间隙，完成涂布后，然后由另一传动轮导出上背辊，所述计量辊处设置有一定厚刮刀，所述涂布辊外表面处还设置有一个逗号刮刀。
相应地，所述三辊涂布工序中，聚氯乙烯装饰片材的基材从上背辊上料，涂布浆料在计量辊经定厚刮刀定厚，通过所述计量间隙控制上浆的量，而后通过所述逗号刮刀进一步控制涂布浆液上浆的均匀度和厚度，再通过所述膜传递间隙保证涂布浆液全部转到基材上，涂布上浆。
优选地，所述三辊涂布工序中，机速快慢涂胶量控制在2.2-3.2g/m2之间，涂布辊的不锈钢跳动度控制在0.02mm之内。
优选地，所述逗号刮刀和涂布辊相接触位置处的线速度方向与刮刀形成115～145度的夹角。
相对于涂布机自带的定厚刮刀来说，逗号刮刀有更高的技术标准，改造后的三辊涂布装置的优点在于：
1、使计量辊上压力值更加精确。在涂布过程时，经过定厚刮刀后的涂布量虽然能够达到一般的均匀值，但因为实际生产情况的不同，涂布厚度需进行再定厚刮压，但如果定厚刮刀作用在计量辊上的压力太小，甚至刮刀对计量辊压不紧或刀面上有机械杂质时，将会使得涂布不均匀而且涂布量变大，而安装了逗号刮刀后就可以克服此缺陷。
2、逗号刮刀和涂布辊相接触位置处的线速度方向与刮刀形成115～145度的夹角，一般来说，杂物混入涂料后刮刀刃易磨损，受损后的刮刀不准确，因此包括定厚刮刀和逗号刮刀的双刮刀使得涂布的精确度更加准确。
3、涂布平整度更好。由于双刮刀设计，使浆料的涂布效果受基材表面状态的影响小。
4、涂布性更好。由于采用了设置有双刮刀的三辊涂布装置，克服了一般涂布过程中对涂料柔软和流动性的过高要求，而且可进行高固含量涂布和高速涂布。
整体而言，改造后三辊涂布装置总体上的好处在于：基材从上背辊上料时，通过计量间隙和定厚刮刀控制上浆的量，同时逗号刮刀进一步控制上浆的厚度和均匀度，最后通过膜传递间隙保证涂布液全部转到基材上，这样的由涂布辊主控的涂布过程，将运转时的各辊的表面线速差减到最少，同时减少单一刮刀上浆不均的问题，通过双刮刀和两辊轮的间隙控制上浆量，使得涂布浆料的厚度，特别是金属颗粒的分散均匀度均达到最佳，从而使精密度更好。
优选地，所述金属粉为包覆有绝缘层的铝粉，所述铝粉颗粒的平均粒径为40～70微米；所述绝缘层为SiO2制成的绝缘介质或者金属化合物形成的绝缘表面层。
优选地，所述固化剂为芳香族叔胺，所述高分子聚合物胶水为聚氨基甲酸酯胶水。
优选地，所述固化干燥工序在多节自循环式烘道内完成，所述多节自循环式烘道包括由蒸发区、熟化区和溶剂排除区组成的干燥部分；蒸发区开始控制温度在40～60℃，后缓慢上升到80～90℃；聚氯乙烯装饰片材进入熟化区后保温数分钟后缓慢降温；而后在溶剂排除区，维持温度在40～50℃。
其中，铝粉实质为一种经过特殊加工工艺和表面处理的铝粉颜料，由于铝粉为电导体，在电场内，铝粉颗粒表面为等电势，为使铝粉颗粒能在直流电场内被极化，必须选用具有外包覆绝缘电介质的铝粉，绝缘电介质能够在高压产生极化现象，带动铝粉沿电场方向取向，同时为达到高度反射的效果。由于铝粉和胶水为非牛顿流体，在剪切应力下浓度会逐渐变稀，为此在配方中加入固化剂，固化剂采用芳香族叔胺，芳香族类固化剂分子都含有稳定的苯环结构，胺基与苯环直接相连后反应形成直链高分子的A阶段，提高了粘度，减少剪切变稀的影响，进入烘箱升温阶段后，固化剂的存在缩短了固化时间，工艺性良好，使闪光性较好。
优选地，所述三辊涂布工序之前还需要对聚氯乙烯装饰片材的基材表面进行电晕处理。通过电晕处理使塑料表层分子氧化产生羰基化合物、过氧化合物，增加表面粗糙度，改善塑料表面的润湿性和附着性，基材带着强烈的附着力进入主体三辊涂布装置。
优选地，直流高压电场极化工序中采用直流高压电场实现，所述直流高压电场的场强方向垂直于基材平面方向。从原理上讲，高压电场极化即是在高压直流流产生的电场作用下，物质内部都有正电荷和负电荷，通常情况下绝缘电介质的正、负电荷处于相对平衡状态，物质呈现电中性，当 外加电压后，也就是外加电场后，正、负电荷受电场力的作用，其相对位置发生变化，尽管内部正、负电荷仍相互抵消，但随着正、负电荷相对位置的变化，电介质表面出现电荷，产生绝缘电介质的极化现象。而在本发明中，在没有加高压电场前，因为在涂布辊和上背辊的压力下取向平行于基材平面，但在加了高压电场后，外包覆绝缘电介质粒子被极化，沿着电场线的方向旋转，因为胶水的存在，导致粉颗粒并不能完全取向于电场线的方向(垂直于基材平面方向)，在宏观上表现出闪光的范围更广，提升了闪银的层次感效果。
附图说明
图1为本发明聚氯乙烯装饰片材的制备方法的流程图；
图2为本发明聚氯乙烯装饰片材的制备方法中采用的三辊涂布装置的结构示意图。
具体实施方式
以下参考附图及优选实施例进一步详细描述本发明的特点及优点。以下实施方式仅是示例性的，本领域技术人员可在此基础上作出显而易见的修改，这些修改也被包括在本发明的范围内。
如图1所示，本发明提供实施例提供的一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法，依次包括：混合配比工序、三辊涂布工序、直流高压电场极化工序、固化干燥工序、纠偏工序、贴合工序和卷取工序，另外在混合配比工序前还需要对配方中各组分的用量进行称量，而聚氯乙烯装饰片材的基材在涂布前则还需要经过电晕处理，如果聚氯乙烯装饰片材的基材在初始状态下是卷曲的状态存放于物料架时，则还需要通过放卷工序将基材通过牵引滑轮架设到三辊涂布装置。下面具体介绍本实施例聚氯乙烯装饰片材的制备方法的详细步骤：
步骤一S101，放卷。此步骤存在于聚氯乙烯装饰片材的基材在初始状 态下是卷曲的状态存放于物料架时的情况，本实施例中设置有放卷装置一进行上料，在此不做赘述。
步骤二S102，电晕处理。从放卷装置一上料的聚氯乙烯装饰片材的基材经过电晕装置，在电晕处理装置的电极上施加高频高压电产生辉光放电，电子冲击树脂表面产生极性基团，树脂表面分子的化学键能断裂而降解，同时产生臭氧氧化剂，使塑料表层分子氧化产生羰基化合物、过氧化合物，从而增加表面粗糙度，改善塑料表面的润湿性和附着性，基材带着强烈的附着力进入主体三辊涂布机。
步骤三S103，计量。在平行于步骤一S101和步骤二S102的过程中，需要计量后续生产过程中涂布浆料各组分的用量，并及时准确地供应相应物料。
步骤四S104，混合配比工序。本步骤是金属粉和高分子聚合物胶水制成混合液，并向该混合液加入固化剂后搅拌均匀制成涂布浆料，其中，金属粉外表面包覆有绝缘层。
在本发明实施例中，金属粉优选采用包覆有绝缘层的铝粉，铝粉颗粒的平均粒径为40～70微米；绝缘层为SiO2制成的绝缘介质。铝粉实质为一种经过特殊加工工艺和表面处理的铝粉颜料，由于铝粉为电导体，在电场内，铝原子表面为等电势，为使铝粉能在直流电场内被极化，必须选用具有外包覆绝缘电介质的铝粉，绝缘电介质能够在高压产生极化现象，带动铝粉沿电场方向取向，同时为达到高度反射的效果。由于铝粉和胶水为非牛顿流体，在剪切应力下浓度会逐渐变稀，为此在配方中加入固化剂，固化剂采用芳香族叔胺，芳香族类固化剂分子都含有稳定的苯环结构，胺基与苯环直接相连后反应形成直链高分子的A阶段，提高了粘度，减少剪切变稀的影响，进入烘箱升温阶段后，固化剂的存在缩短了固化时间，工艺性良好，使闪光性较好。另外，本实施例中高分子聚合物胶水优选聚氨基甲酸酯(PU)胶水。
当然在本发明的其他实施例中，也可以选用其他材质的金属粉作为铝 粉的替代物，而金属粉表面包覆的绝缘层也可以多种多样，例如可以是金属形成的绝缘金属化合物。当然金属粉材质和金属粉表面绝缘层材质的选择应当在有利于或者不影响成品的闪光特性为前提。同样对于固化剂和高分子聚合物胶水材质的选择也不限于本实施例中所列出的成分，但是应当以能够解决本发明技术问题为准。
步骤五S105，三辊涂布工序。简言之，三辊涂布工序是就通过三辊涂布装置将混合配比工序制备好的涂布浆料按照设定的上浆厚度均匀涂布于聚氯乙烯装饰片材的基材表面。
如图2所示，本发明采用的三辊涂布装置包括分别由各自的转轴带动且同向旋转的上背辊1、涂布辊2和计量辊3，上背辊1与涂布辊2相接触并于二者之间形成膜传递间隙12；涂布辊2与计量辊3相接触并于二者之间形成计量间隙23，上背辊1、涂布辊2和计量辊3呈“品字形”排布，基材由一传动轮经传递通过膜传递间隙12，完成涂布后，然后由另一传动轮导出上背辊1，计量辊3处设置有一定厚刮刀30，涂布辊2外表面处还设置有一个逗号刮刀20。在三辊涂布工序中，聚氯乙烯装饰片材的基材从上背辊上料，涂布浆料在计量辊经定厚刮刀30定厚，通过计量间隙23控制上浆的量，而后通过逗号刮刀20进一步控制涂布浆液上浆的均匀度和厚度，再通过膜传递间隙12保证涂布浆液全部转到基材上，涂布上浆。而现有技术中，涂布过程涂布浆料经过定厚刮刀后的涂布量虽然能够达到一般的均匀值，但因为实际生产情况的不同，涂布厚度需进行再定厚刮压，但如果定厚刮刀作用在计量辊上的压力太小，甚至刮刀对计量辊压不紧或刀面上有机械杂质时，将会使得涂布不均匀而且涂布量变大，而本实施例的方案中则通过对三辊涂布装置的改进，在涂布辊上安装逗号刮刀克服了现有技术中存在的缺陷。
本发明实施例中，逗号刮刀20和涂布辊2相接触位置处的线速度方向与刮刀形成115～145度的夹角。一般来说，杂物混入涂料后刮刀刃易磨损，受损后的刮刀不准确，因此包括定厚刮刀和逗号刮刀的双刮刀使得涂布的 精确度更加准确。另外，本实施例中技术方案采用双刮刀设计，使浆料的涂布效果受基材表面状态的影响小，而且克服了一般涂布过程中对涂料柔软和流动性的过高要求，可进行高固含量涂布和高速涂布。
在具体实现时，为了保证涂布质量，三辊涂布工序中，机速快慢涂胶量控制在2.2-3.2g/m2之间，涂布辊的不锈钢跳动度控制在0.02mm之内。相应地，本实施例中，逗号刮刀的技术参数如下：
(1)刃口直线度：≤0.002mm；
(2)硬度：大于HRC65；
(3)光洁度：Ra0.05。
当然在本发明的其他实施例中，相应的技术参数和工作参数也可以进行适当的调整，以能够解决本发明的技术问题，并保证成品质量为准。
本发明实施例中三辊涂布装置作为整体表现出的有益效果在于：基材从上背辊上料时，通过计量间隙和定厚刮刀控制上浆的量，同时逗号刮刀进一步控制上浆的厚度和均匀度，最后通过膜传递间隙保证涂布液全部转到基材上，这样的由涂布辊主控的涂布过程，将运转时的各辊的表面线速差减到最少，同时减少单一刮刀上浆不均的问题，通过双刮刀和两辊轮的间隙控制上浆量，使得涂布浆料的厚度，特别是金属颗粒的分散均匀度均达到最佳，从而使精密度更好。
步骤六S106，直流高压电场极化工序。直流高压电场极化工序中采用直流高压电场实现，直流高压电场的场强方向垂直于基材平面方向。从原理上讲，高压电场极化即是在高压直流流产生的电场作用下，物质内部都有正电荷和负电荷，通常情况下绝缘电介质的正、负电荷处于相对平衡状态，物质呈现电中性，当外加电压后，也就是外加电场后，正、负电荷受电场力的作用，其相对位置发生变化，尽管内部正、负电荷仍相互抵消，但随着正、负电荷相对位置的变化，电介质表面出现电荷，产生绝缘电介质的极化现象。而在本发明中，在没有加高压电场前，因为在涂布辊和上 背辊的压力下取向平行于基材平面，但在加了高压电场后，外包覆绝缘电介质粒子被极化，沿着电场线的方向旋转，因为胶水的存在，导致铝粉颗粒并不能完全取向于电场线的方向(垂直于基材平面方向)，在宏观上表现出闪光的范围更广，提升了闪银的层次感效果。本实施例中，高压电场是一个在110KV直流高压下产生的电场。
步骤七S107，固化干燥工序。本实施例中，固化干燥工序在多节自循环式烘道内完成，多节自循环式烘道包括由蒸发区、熟化区和溶剂排除区组成的干燥部分；蒸发区开始控制温度在40～60℃，后缓慢上升到80～90℃；聚氯乙烯装饰片材进入熟化区后保温数分钟后缓慢降温；而后在溶剂排除区，维持温度在40～50℃。
步骤八S108，纠偏、贴合及卷曲工序。将固化干燥好的聚氯乙烯装饰片材传送纠偏装置确保成品的边缘整齐，于贴合机上复合塑化程度较好的聚氯乙烯装饰片材，冷却收卷。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚氯乙烯装饰片材的制备方法，其特征在于依次包括：混合配比工序、三辊涂布工序、直流高压电场极化工序、固化干燥工序、纠偏工序、贴合工序和卷取工序；
所述混合配比工序是在已经预配好的金属粉和高分子聚合物胶水的混合液中，加入固化剂后搅拌均匀制成涂布浆料，所述金属粉外表面包覆有绝缘层；
所述三辊涂布工序是通过三辊涂布装置将混合配比工序制备好的所述涂布浆料按照设定的上浆厚度均匀涂布于聚氯乙烯装饰片材的基材表面；
所述固化干燥工序通过高温固化将涂布浆料固定粘接于与基材表面，并通过蒸发、干燥除去已涂布浆料的溶剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述三辊涂布装置包括分别由各自的转轴带动且同向旋转的上背辊、涂布辊和计量辊，上背辊与涂布辊相接触并于二者之间形成膜传递间隙；涂布辊与计量辊相接触并于二者之间形成计量间隙，上背辊、涂布辊和计量辊呈“品字形”排布，基材由一传动轮经传递通过膜传递间隙，完成涂布后，然后由另一传动轮导出上背辊，所述计量辊处设置有一定厚刮刀，所述涂布辊外表面处还设置有一个逗号刮刀。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述三辊涂布工序中，聚氯乙烯装饰片材的基材从上背辊上料，涂布浆料在计量辊经定厚刮刀定厚，通过所述计量间隙控制上浆的量，而后通过所述逗号刮刀进一步控制涂布浆液上浆的均匀度和厚度，再通过所述膜传递间隙保证涂布浆液全部转到基材上，涂布上浆。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述三辊涂布工序中，机速快慢涂胶量控制在2.2-3.2g/m2之间，涂布辊的不锈钢跳动度控制在0.02mm之内。
5.如权利要求2-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述逗号刮刀和涂布辊相接触位置处的线速度方向与刮刀形成115～145度的夹角。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述金属粉为包覆有绝缘层的铝粉，所述铝粉颗粒的平均粒径为40～70微米；所述绝缘层为SiO2制成的绝缘介质或者金属化合物形成的绝缘表面层。
7.如权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述固化剂为芳香族类固化剂，所述高分子聚合物胶水为聚氨基甲酸酯胶水。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述固化干燥工序在多节自循环式烘道内完成，所述多节自循环式烘道包括由蒸发区、熟化区和溶剂排除区组成的干燥部分；蒸发区开始控制温度在40～60℃，后缓慢上升到80～90℃；聚氯乙烯装饰片材进入熟化区后保温数分钟后缓慢降温；而后在溶剂排除区，维持温度在40～50℃。
9.如权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述三辊涂布工序之前还需要对聚氯乙烯装饰片材的基材表面进行电晕处理。
10.如权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：直流高压电场极化工序中采用直流高压电场实现，所述直流高压电场的场强方向垂直于基材平面方向。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: GUANGDONG TIAN AN NEW MATERIAL CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: TIANAN PLASTIC CO., LTD., FOSHAN CITY |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 528061 Guangdong Province, Foshan city Chancheng District Nanzhuang Jili Industrial Park Xinyuan Road No. 30 Patentee after: Guangdong Tianan New Material Co., Ltd. Address before: 528061 Guangdong Province, Foshan city Chancheng District Nanzhuang Jili Industrial Park Xinyuan Road No. 30 Patentee before: Foshan Tianan Plastic Co., Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation method of polyvinyl chloride decorative sheet Effective date of registration: 20131114 Granted publication date: 20111207 Pledgee: China Merchants Bank, Limited by Share Ltd, Foshan Chengnan Branch Pledgor: Guangdong Tianan New Material Co., Ltd. Registration number: 2013990000846 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150629 Granted publication date: 20111207 Pledgee: China Merchants Bank, Limited by Share Ltd, Foshan Chengnan Branch Pledgor: Guangdong Tianan New Material Co., Ltd. Registration number: 2013990000846 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |