CN105400155A - 一种不含卤素的塑胶地砖制品及其配方组成 - Google Patents

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Abstract

一种不含卤素的塑胶地砖,使用于成分中包括聚酯树脂及改性聚合物的特殊聚酯树脂组合物制成,其中改性聚合物占聚酯树脂组合物总重量3~25重量%;所述聚酯树脂组合物的成分中,另添加适当加工助剂、滑剂、增塑剂、填充剂及改性剂母粒,可以使用现有制作PVC胶布的设备压延成型聚酯胶布及进行迭层贴合,以制成特性为不含卤素、不含重金属及不含有机挥发物,且兼具高抗张强度、优良耐磨损性、耐烟蒂性及耐溶剂性的聚酯塑胶地砖。

Description

一种不含卤素的塑胶地砖制品及其配方组成
技术领域
本发明涉及一种聚酯塑胶地砖,尤其涉及一种不含卤素、不含重金属、不含有机挥发物的聚酯地砖,其具有耐磨损性、高抗张强度、耐烟蒂性、耐溶剂性等的优良物理性能、化学性能。
背景技术
长久使用的PVC塑胶地砖,因为含有卤素及重金属对环境不友善,不利回收,且回收焚化过程中会产生二噁英毒气危害人体健康,故逐渐被禁止使用。
另一种聚烯烃树脂地砖,例如PE或PP塑胶地砖,在焚化过程中不产生二噁英,虽解决了二噁英所带来的威胁,却有不易印刷、不易贴合、不易接着加工的缺点。而且,聚烯烃树脂具高流动特性,容易造成聚烯烃树脂迭层成品的厚度不均匀,且材质受到紫外线照射容易产生劣化。在聚烯烃树脂地砖的制造过程中,容易造成聚烯烃树脂的迭层成品厚度不均匀的加热贴合时变形,印刷图案及问题,且聚烯烃树脂地砖受到紫外线照射容易产生材质劣化。因此,在生产过程中,这种聚烯烃树脂地砖须再经过改性、电晕处理及表面处理等工艺,制造流程长,除成本增加之外,聚烯烃树脂原料的能源耗用量较高、地砖成品亦因耐候差而使用寿命较短造成资源耗用,对环境保护反而是负面问题增大。
至于PET聚酯树脂地砖方面,PET聚酯树脂的结晶度虽高,但结晶速率却小,导致成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,以及抗冲击性能差,长久以来被本领域的技术人员认为不适合以压延成型方式抽制成薄膜或基材等片状材料。
例如,美国专利US5998005或US6068910公开的PET聚酯树脂,在压延机高速生产下,会黏轮而不易成型,所述压延机设备在承受黏轮的高负载下,甚至会造成传动轴的折损。
另一篇美国专利US7438841虽揭示用于压延加工的聚酯组合物,但该聚酯组合物耐热性差,在高温下,其结晶逐渐分解而黏轮,严重地影响加工性,所制成的聚酯成品,不但机械强度降低,耐磨损性也不佳。
但是,即使发展到使用压延机生产薄膜或基材,由于在工艺中需要多段延伸,包括压纹段、冷却段、卷取段,其收缩率大,尺寸稳定性差,当多层不同收缩率的薄膜或基材热压贴合构成迭层结构地砖时,影响成品厚度以及外观的一致性。
更具体而言,PET聚酯树脂因为具高结晶特性,受热熔融后流动性高,不适合使用开放式的压延机加工,因此,要使用PET聚酯树脂制成片状材料时,通常是使用挤出机加工抽制成薄膜或基材,但是抽制而成的PET薄膜或基材,同样具高结晶特性,熔融后,仍受限于高温、高流动性的限制,并不适合使用现有技术常用的地砖压板机做迭层贴合。
此外,市售的PVC、聚烯烃树脂或PET聚酯树脂塑胶地砖,因为使用PVC、聚烯烃树脂或PET聚酯树脂制成,塑胶地砖的耐烟蒂性较差,香烟点燃平放在地砖表面,或香烟点燃后对地砖表面垂直捻熄,会造成这些地砖的表面留下痕迹,从而破坏地砖整体外观。
发明内容
为解决传统PVC塑胶地砖对环境不友善且影响人们健康的问题,本发明的主要目的在于提供一种不含卤素、不含重金属、不含有机挥发物的聚酯塑胶地砖,不但对环境友善,且不危害人体健康,可以取代传统PVC塑胶地砖。
本发明的另一主要目的在于提供一种经过改性的特殊聚酯树脂组合物,基于聚酯树脂组合物总重量,成分中包括占3~25重量%的聚酯树脂及占97~75重量%的改性聚合物,还包括另添加于成分中的加工助剂、滑剂、增塑剂、填充剂及改性剂母粒,不但适合使用现有制作PVC胶布的设备及制法来压延成型聚酯胶布及进行迭层贴合成聚酯塑胶地砖,且所制成的聚酯塑胶地砖为不含卤素、不含重金属及不含有机挥发物的单层或多层聚酯塑胶地砖,与PVC塑胶地砖相比,具备更优异的高抗张强度、更优良的耐磨损性、耐烟蒂性及耐溶剂性,适合用于取代传统PVC塑胶地砖。
附图说明
图1为本发明的填充剂使用不同粒径的球型碳酸钙A及B按7:1混合比例组成最密堆积与理论最密堆积的曲线图。
图2为本发明的聚酯塑胶地砖由二层迭层构成的说明图。
图3为本发明的聚酯塑胶地砖由三层迭层构成的说明图。
具体实施方式
本发明的聚酯塑胶地砖制备方法,包括使用特殊配方的聚酯树脂组合物,以及以压延或挤出成型制作塑胶地砖的各层迭层,尤其是可以沿用现有制作PVC胶布的设备,包括使用原本用于制作PVC胶布的压延机、挤出机,印刷机及地砖压板机等设备,来进行聚酯塑胶地砖的迭层贴合,进而制成各种不同规格的聚酯塑胶地砖。
而且,根据本发明的聚酯塑胶地砖制备方法,本发明进一步提供一种聚酯塑胶地砖,特性为不含卤素、不含重金属及不含有机挥发物,特别是一种具高抗张强度、又具优良耐磨损性、耐烟蒂性及耐溶剂性的聚酯塑胶地砖。
为达成上述目的,在本发明的聚酯塑胶地砖的工艺中,对适用于制作所述聚酯塑胶地砖的聚酯树脂组合物,需要进行以下各种方面的改进,不但要改进聚酯树脂组合物的加工性和物理性质,更要改进聚酯树脂组合物的刚性、耐热性、耐烟蒂污染性和耐候性。
1、树脂方面
本发明的聚酯树脂组合物,于成分配方中,包括使用聚酯树脂及改性聚合物,根据树脂总重量,也就是,本发明聚酯树脂及改性聚合物总用量为100重量份(PHR,partsperhundredsofresin,每百份树脂含量),其中改性聚合物占树脂总重量的3~25重量%,其他聚酯树脂占树脂总重量的97~75重量%。
而且,所述聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚聚酯(简称PET)、对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯均聚聚酯(简称PCT)或1,4-环己烷二甲醇改性共聚酯(以下简称CHDM改性共聚酯)中的一种或二种以上的组合。
其中,所述CHDM改性共聚酯包括二元酸改性PCT共聚酯(简称PCTA)、二元醇改性PCT共聚酯(简称PCTG)或CHDM改性PET共聚酯(简称PETG)。
所述PCTA为对苯二甲酸(简称TPA)、1,4-环己烷二甲醇(简称CHDM)及间苯二甲酸(简称IPA)的共聚酯。所述PETG与所述PCTG均为对苯二甲酸(TPA)、CHDM及乙二醇(简称EG)的共聚酯,主要区别在于二元醇的添加含量不同,PETG是EG的添加量超过50%,而PCTG是CHDM的添加量超过50%。
上列各种醇化共聚酯,即PCTA、PCTG或PETG共聚酯,具有优良物理特性、耐化学性和透明度,其特性粘度(IV)为0.76至0.85分升/克(dL/g),熔点Tm为135~145℃,玻璃化转变温度Tg为70~80℃,适合在温度140~190℃范围下使用压延机、单双轴挤出机、捏合机、轧轮机等设备加工,在工艺中的原料加工、加热过程、或在成品使用后的废弃回收、焚烧过程,都不产生二噁英气体,也不会造酿成浓黑烟害、对地球环境、人体无伤害性。
2、改善聚酯树脂组合物的韧性及加工流动性
为改进聚酯树脂组合物的各项物理性能,本发明的聚酯树脂组合物中,需添加与聚酯树脂相容性极佳的改性聚合物。也就是,本发明的聚酯树脂组合物,包括使用聚酯树脂及改性聚合物,
添加所述改性聚合物的目的,一方面是得以调整聚酯塑胶粒的高温加工熔融黏度及改善流动性,当使用于压延机或押出机进行压延或挤出加工时,熔融态聚酯塑胶可以避免沾粘到辊轮的轮面上;另一方面则是促进聚酯树脂组合物得以提高物理韧性及改善撕裂强度。
本发明的聚酯树脂组合物,除了配方中选用前面所述CHDM改性共聚酯之外,配方中使用的改性聚合物,可再添加其它橡胶或弹性体,包括:添加及选用顺丁橡胶(简称BR)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(简称TPU)、丁苯橡胶(由苯乙烯和丁二烯聚合而成,简称SBR)、乙烯/丙烯弹性体(又称乙丙橡胶)、聚烯烃弹性体(简称POE)、聚酯橡胶(又称热塑性聚酯弹性体,简称TPEE)、三元乙丙橡胶(又称乙烯/丙烯/二烯三元共聚物,简称EPDM)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物弹性体(简称MBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(简称SBS)、或苯乙烯乙烯/丁烯苯乙烯橡胶(简称SEBS)等橡胶或弹性体。
3、调整聚酯树脂分子间高温加工结合力
本发明的聚酯树脂组合物中,借添加加工助剂来调整聚酯树脂分子间高温加工结合力。加工助剂的使用量为0.3~6重量份,包括芳香族羧酸盐混合并用丙酸酯和/或亚磷酸酯。
在聚酯树脂组合物中添加芳香族羧酸盐的目的,在于促进聚酯树脂的分子间结合力及形成紧密结合材质,在高温压延加工下可以避免分子断链,因为具有优良耐磨损性及抗张强度,更适用于作为地砖的材质使用。
所述芳香族羧酸盐可选自苯甲酸钾、苯甲酸钠或苯甲酸镁中的一种以上,其用量为0.2~5重量份。加工助剂选择并用丙酸酯及亚磷酸酯的目的,在于提升聚酯树脂耐热性,推迟聚酯树脂发生高温裂解及改善由聚酯制成的薄膜基材的着色。所述丙酸酯与所述亚磷酸酯混合使用时,用量为0.1~1重量份,视高低温变色程度调整用量,且丙酸酯:亚磷酸酯的混合重量比为0.2~0.4:1,优选为0.25:1。丙酸酯可采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯等,亚磷酸酯可采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯等。
4、改善聚酯树脂的胶布机积料(bank)流动性,避免黏轮及气斑产生
本发明的聚酯树脂组合物中,添加滑剂时,要选用与聚酯塑胶粒相容性极佳的滑剂,才能以压延机来生产透明、不透明及不同软度的片状材料,仍维持高成品机械强度。而且,本发明的聚酯树脂组合物,借混掺滑剂的特殊配方,已改良热压贴合的性能,以压延机制成片状材料时,可以二层、三层或多层的组合方式,以热压板贴合机贴合成各种不同厚度的塑胶地砖。
所述滑剂选自C20以上脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇或石蜡油中的一种或二种以上的组合,优选为使用C28至C32脂肪酸或脂肪酸酯,一般用量为0.1~5重量份,优选用量为0.15~0.35重量份,可避免吐出(bleeding)及提高印刷坚牢度。
5、添加特殊增塑剂调整聚酯树脂的柔软度
聚酯树脂硬度强,需添加相容性佳增塑剂调整柔软度,以利后段压合地砖;特别是,本发明不选用酜酸系增塑剂,且增塑剂的成分中,限定不含可挥发性物质成分,室内使用时,不会释出对人体有害的化学成分。
为此,本发明的聚酯树脂组合物中,增塑剂限于选自磷酸酯类系、苯三酸酯类、二苯甲酸酯类、聚酯类或脂肪族二酸酯类增塑剂中的一种或二种以上的组合,但优选为选自相容性最佳的二苯甲酸二乙二酯或二苯甲酸二丙基二酯(dipropyleneglycoldibenzoate),添加量可高达30重量份,而不移出增塑剂,一般用量为0.1~50重量份。
6、添加适量、不同粒径组合的填充剂调整聚酯树脂制成地砖的机械强
利用Horsfield模型与Andrensen方程式,提高填充剂添加量,透过资选不同粒径的填充剂互相搭配掺混成具加工高流动性的组合,有助于调整使用聚酯树脂制成地砖的中层、底层的硬度,进而提升面层的耐磨耗性,并可提高不燃性。所述填充剂可选自滑石粉、碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝、云母粉、石灰石或硅石粉中的一种或二种以上的组合,其粒径为0.01~100μm,对聚酯塑胶组合物的物性最佳。
图1为球型碳酸钙A/B=7/1可复合组成最密堆积,与理论最密堆积曲线接近,该理论最密堆积曲线系利用Andrensen方程式U(d)=100(d/d1)1/3得知,其中,U(d)为平均粒径小于d的累计粒径分布,d1灵系统中最大粒径;本发明资选其中碳酸钙A(平均粒径D50=17μm),碳酸钙B(平均粒径D50=3μm)为不同粒径填充剂,可提高添加量而不影响地砖物理性质,其用量为0~600重量份,各层用量视地砖功能要求而调整。本发明的多层贴合地砖的面层,为求良好透明度,不加填充剂,而中层及底层的填充剂添加量,为0.1~600重量份。本发明的只具有单层结构的单层地砖,填充剂添加量为0.1~600重量份,以确保耐磨耗性,同时提高不燃性。
7、导入改性剂母粒改善聚酯树脂的耐烟蒂性
本发明为改善聚酯树脂的耐烟蒂性,于组合物成分中导入改性剂母粒,其用量为0.02~33重量份。所述改性剂由偶合剂0.01~5.0重量份、引发剂0.01~3.0重量份及耐燃剂0~25重量份共同组成,同时具备偶合、引发及耐燃三种功能。
为发挥耐烟蒂性相乘效能,提高分散性,先将具备偶合、引发及耐燃三种功能的原料进行混合、研磨后制成改性剂母粒后,再加入到上述聚酯树脂的成分中;其中偶合剂及引发剂并用之目的在于聚酯树脂组合物于进行混合及胶化加工的期间,所导入的偶合剂的官能基会接枝到无机粉体的表面,对无机粉体的表面进行改性处理,而且在引发剂的作用下,经过表面改性的无机粉体会与聚酯树脂分子链间形成化学共价接枝结合,以提高聚酯树脂内部的无机粉体的结合性及聚酯树脂分子间之架桥,且促成本发明的聚酯树脂组合物除了具有高阻燃及低发烟特性外,所制成的聚酯树脂产品还具耐烟蒂性性能。
添加耐燃剂的目的,在于确保地砖不续燃、并且低发烟量。所述耐燃剂可选自磷系耐燃剂、氮系耐燃剂、金属氢氧化物或非卤素阻燃剂中的一种或二种以上的组合。
所述磷系耐燃剂包括磷酸酯类耐燃剂、磷酸氨类耐燃剂或芳香族磷酸化合物;所述金属氢氧化物包括氢氧化镁、氢氧化铝;或非卤素阻燃剂硼酸锌中的一种或二种以上的组合,其中,氢氧化铝与硼酸锌以2:1至4:1重量比并用,兼具填充剂与耐燃效果,可发挥低发烟量的相乘效果,且不含重金属。
如图2或图3所示,本发明的聚酯塑胶地砖10,是使用上述聚酯树脂组合物制得,总厚度介于0.6~5.0mm,得选用由单层聚酯胶布经辊压花纹及表面涂布处理而构成单层厚地砖;或选用由二层或三层聚酯胶布共同贴合而构成具二层或三层结构的聚酯塑胶地砖10;或选用由更多层聚酯胶布共同迭置贴合成具多层结构的聚酯塑胶地砖10。
例如,具二层结构的聚酯塑胶地砖10,是由一片面层胶布D1及一片底层胶布D3共同贴合而成;具三层结构的聚酯塑胶地砖10,是由一片面层胶布D1、一片中层胶布D2及一片底层胶布D3共同迭置贴合而成。
所述面层胶布D1或所述中层胶布D2的厚度,介于0.08~0.7mm;所述底层胶布D3的厚度,介于0.3~3.0mm。包括所述面层胶布D1、所述中层胶布D2或所述底层胶布D3的各层聚酯胶布,可以制成有色、无色或可透视的聚酯胶布。各层聚酯胶布的厚度,得视最终聚酯塑胶地砖的厚度及贴合层数而调整。
更具体而言,本发明的聚酯塑胶地砖10,可制成具有多种样式的单层厚地砖、具二层或三层结构的聚酯塑胶地砖10或具多层结构的聚酯塑胶地砖10,且视市场供需,所述聚酯塑胶地砖10居于最上层的所述面层胶布D1可制成面层压花表面或不压花表面;本发明的聚酯塑胶地砖10的各层聚酯胶布,可使用不同聚酯材质制成,再经贴合成聚酯塑胶地砖。
本发明的聚酯树脂组合物,适用于制作上述各层聚酯胶布D1、D2及D3,且所述聚酯树脂组合物的配方包含以下主要成份:
(a)树脂,100重量份,包括PET聚酯、PCT聚酯、CHDM改性共聚酯及改性聚合物,基于树脂总重量,其中改性聚合物占3~25重量%;
(b)加工助剂,0.3~6重量份;其为丙酸酯及亚磷酸酯的混合物,或芳香族羧酸盐,或它们的组合;优选为使用0.2~5重量份芳香族羧酸盐及0.1~1重量份丙酸酯与亚磷酸酯的混合物;
(c)滑剂,0.1~5重量份;
(d)增塑剂,0.1~50重量份;
(e)填充剂,0~600重量份;优选为使用0.1~500重量份;及
(f)改性剂母粒,0.02~33重量份。
本发明的聚酯树脂组合物配方中,除了使用上列主要成份之外,可视需要进一步加入色料0~10重量份,以调整各层聚酯胶布D1、D2及D3的色泽。
本发明的聚酯塑胶地砖制造方法,是使用上述聚酯树脂组合物的配方制成,且包括下列步骤:
1)将用于制成上述各层聚酯胶布D1、D2及D3的聚酯树脂组合物配方,包括配方成分中的树脂、加工助剂、滑剂、聚酯增塑剂、填充剂、改性剂母粒及色料,以混合机混合均匀后,引入密炼机机或捏合机或单双轴挤出机进行均匀混炼;
2)经由辊轮机充分混炼胶化后,将均匀的混合料,经挤出机或压延机,生产呈热熔状态且厚度介于0.08~0.7mm的面层胶布D1或中层胶布D2,或生产呈热熔状态且厚度介于0.3~3.0mm的底层胶布D3;或生产只具有单层结构且厚度介于0.3~3.0mm的单层厚地砖;
3)将步骤2)生产的面层胶布D1、中层胶布D2或底层胶布D3或单层厚地砖分别引入冷却轮组冷却定型,在制作具二层或以上结构的聚酯塑胶地砖10时,经冷却定型的面层胶布D1、中层胶布D2或底层胶布D3,再经卷取机卷取制成聚酯塑胶地砖的各层迭层使用的聚酯胶布;在制作单层厚地砖时,经冷却定型的聚酯胶布可以直接裁切成各种尺寸的单层地砖成品;
4)将步骤3)制成的面层胶布D1或/及中层胶布D2与步骤3)制成的底层胶布D3共同迭成二层、三层或多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备将迭合的二层、三层或多层迭层结构制成总厚度介于0.6~5.0mm的聚酯塑胶地砖。
例如,如图3所示,具三层结构的聚酯塑胶地砖10的制造方法,是先将面层胶布D1、中层胶布D2备妥,与挤出机出料的底层胶布D3堆栈成三层结构后,再经热辊压成型机或贴合设备,热压贴合成具三层结构的聚酯塑胶地砖10。
本发明的聚酯树脂组合物配方中,为使原料分散均匀,将粉体原料,耐燃剂、偶合剂及引发剂预先混合、研磨或胶化制成改性剂母粒后,再与聚酯树脂及其它助剂混合及胶化,以制得用于生产本发明的各层聚酯胶布的聚酯树脂组合物配方,具备更加优异的机械性能,从而再使用这种聚酯树脂组合物制成本发明的聚酯塑胶地砖。
在步骤(1)的聚酯树脂组合物配方中,所述面层胶布D1、所述中层胶布D2或所述底层胶布D3是使用低结晶型聚酯材料或聚酯塑胶粒,加工性质接近聚氯乙烯(PVC),且具备易加工、易贴合及易印刷的特性。
在步骤(1)的聚酯树脂组合物配方中,聚酯增塑剂的使用量为0.1~50重量份,且选自磷酸酯类、苯三酸酯类、二苯甲酸酯类、聚酯类或脂肪族二酸酯类增塑剂中的一种或二种以上的组合,优选增塑剂为使用二苯甲酸二乙二酯或二苯甲酸二聚丙二醇酯(dipropyleneglycoldibenzoate),除相容性最佳外,且填加量可高达30重量份而不析出增塑剂。
在步骤(1)的聚酯树脂组合物配方中,使用填充剂的目的,在于增加聚酯塑胶地砖的机械强度及耐磨耗性,以及提高聚酯塑胶地砖的不燃性。所述填充剂可选自滑石粉、碳酸钙、云母粉、石灰石、硅石粉、氢氧化镁或氢氧化铝等金属氢氧化物中的一种或二种以上的组合,平均粒径为0.01~100微米(μm),利用Horsfield模型资选不同粒径的填充剂粒子互相搭配掺混成加工高流动性组合,提高填充剂添加量,对聚酯塑胶组合物的物化性最佳。
本发明的聚酯树脂组合物配方中,填充剂是以Horsfield模型资选最佳填充率达到最密堆积的最佳添加量,其试验方法是将不同粒径的填充剂进行掺混,再利用粉体工程的Horsfield理想填充数学模型取得填充剂的最密堆积模型和实际最密堆积曲线,如图1,由曲线得知最适当粒径,这些粒径的填充剂组成最佳填充率,而具有最佳加工流动性。
所述改性剂母粒是由耐燃剂、引发剂与偶合剂混合研磨而成,引发剂与偶合剂混合可以提高PET树脂内部的无机粉体及耐燃剂的结合性,亦即藉引发剂使PET树脂、无机粉体、耐燃剂原料间形成紧密结合,可以提高聚酯塑胶地砖的机械物理性质,包括耐磨损性、抗张强度、耐烟蒂性等。
在步骤(1)的聚酯树脂组合物配方中,可进一步选用偶合剂对无机粉体填充剂的表面进行改性处理。
所述偶合剂包括硅烷偶合剂或钛酸酯偶合剂,其可以单独使用或混合并用。其中,所述硅烷偶合剂选自二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或二甲基二甲氧基硅烷中的一种或二种以上的组合。
所述钛酸酯偶合剂选自钛酸异丙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四辛酯中的一种或二种以上的组合。
所述引发剂选自过氧化物(peroxide)引发剂、偶氮化合物(azocompound)引发剂或氧化/还原体系(redoxsystem)引发剂中的一种或二种以上的组合。
其中,所述过氧化物引发剂,选自过氧化苯甲酰(dibenzoylperoxide;BPO)、二(2,4-二氯苯甲酰)过氧化物(bis(2,4-dichlorobenzoyl)peroxide;DCBP)、过氧化特戊酸特丁酯(BPP)、过氧化二碳酸二环己酯(DCPD)、过硫酸钾(KSP)或过硫酸铵(ASP)中的一种或二种以上的组合。
所述偶氮化合物引发剂,选自偶氮二异庚腈(Azobisisoheptonitrile;ABVN)或偶氮二异丁腈(2,2’-azo-bis-isobutyronitrile;AIBN)中的一种或二种以上的组合。
所述氧化/还原体系引发剂的氧化剂部份,包括过氧化氢、过硫酸盐、氢过氧化物、二酰基过氧化物或二烷基过氧化物等;所述氧化/还原体系引发剂的还原剂部份,包括草酸、葡萄糖、叔胺、环烷酸盐、硫醇或有机金属化合物中的一种或二种以上的组合。
根据研究和实验,本发明的聚酯树脂组合物配方中使用硅烷偶合剂配合氧化/还原体系引发剂时,本发明所制得的聚酯塑胶地砖,具最佳耐烟蒂性效果,当香烟点燃后且平放在本发明的聚酯塑胶地砖表面上,该聚酯塑胶地砖表面留下的烟熏痕迹最为轻淡。
本发明的聚酯树脂组合物配方中,是使用滑剂来改善胶布机的积料(bank)流动性,可以避免黏轮及气斑产生。所述滑剂选自C20以上脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇或石蜡油中的一种或二种以上的组合,优选为使用C28至C32脂肪酸或脂肪酸酯,一般用量为0.1~5重量份,优选用量为0.15~0.35重量份,可避免造成吐出(bleeding),从而提升印刷坚牢度。
本发明的聚酯树脂组合物配方中,是使用加工助剂来提升聚酯树脂组合物的物性,包括提升其耐磨损性、抗张强度及耐热性。所述加工助剂为丙酸酯及亚磷酸酯的混合物,或芳香族羧酸盐或它们的组合。所述芳香族羧酸盐可选自苯甲酸钾、苯甲酸钠或苯甲酸镁中的一种或二种以上的组合。所述丙酸酯与所述亚磷酸酯混合使用时,所述丙酸酯与所述亚磷酸酯的混合重量比为丙酸酯:亚磷酸酯=0.2~0.4:1,优选为丙酸酯:亚磷酸酯=0.25:1。
在步骤(1)的聚酯树脂组合物配方中,视产品的色相需求添加色料。所述色料选自有机系色料或无机系色料中的一种或二种以上的组合。
使用本发明的聚酯树脂组合物制成的各层聚酯胶布D1、D2及D3,可为有色或无色可透视的聚酯胶布,其透视程度,视贴合需要调整填充剂用量。
本发明的聚酯塑胶地砖的表面,或所述面层胶布D1的表面,可制成光滑表面、粗糙表面、压(花)纹图案表面,或因塑胶材料受热加工而形成的流动纹路表面;其中,所述面层胶布D1或所述中层胶布D2除了可以制成有色或可透视的胶布外,所述中层胶布D2可为印刷图案表面、素色或可透视的表面。
本发明的聚酯塑胶地砖,为了改进聚酯塑胶地砖的阻燃性和自熄性,在制作各层聚酯胶布D1、D2及D3的聚酯树脂组合物配方中,可添加非卤素耐燃剂,所制得的耐燃级聚酯塑胶地砖,具有低烟难燃效果。当接触火源时,所述耐燃级聚酯塑胶地砖将借助耐燃剂使燃烧速度减缓,且仅产生淡白烟;当离开火源时,所述耐燃级聚酯塑胶地砖有离火自熄效果,安全性优于传统易燃木质地板及现有技术的PVC地砖,尤其,PVC地砖接触火源时会产生浓黑烟,影响逃生视线。所以,本发明的耐燃级聚酯塑胶地砖,可以兼顾环保性与使用安全性。
本发明的聚酯塑胶地砖比惯用的PVC塑胶地砖更不受溶剂膨润、侵蚀,整体而言,本发明的聚酯塑胶地砖的耐磨损性及抗张强度等物理性能,均优于市场惯用的PVC塑胶地砖,尤其是耐磨损的重量损失减少10%~40%。
本发明的聚酯塑胶地砖与PVC塑胶地砖的加工性相当接近,物性则更佳,用途上可以用来取代PVC塑胶地砖。本发明的聚酯塑胶地砖的制造方法,可以直接采用制作聚氯乙烯(PVC)地砖的传统工艺,具加工工艺简单、设备成本低廉及产速快的优点。
以下藉实施例及比较例进一步说明本发明的内容,但本发明的范围并不受限于实施例。
【实施例与比较例】
下列实施例的聚酯树脂组合物配方,包含成分(a)~(j):
(a)树脂100重量份,包括聚酯树脂及改性聚合物,其中改性聚合物占总树脂总重量3~25重量%;
其中,聚酯树脂包括PET、PCT、及CHDM改性共聚酯;所述CHDM改性共聚酯选自PCTA、PETG或PCTG,且PETG的固有黏度(IV)为0.76分升/克(dL/g),熔点Tm为140℃,玻璃化转变温度(Tg)为75℃;
所述改性聚合物采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)及三元乙丙橡胶(EPDM)两种。
(b)加工助剂,0.3~6重量份,其中加工助剂采用芳香族羧酸盐与丙酸酯及亚磷酸酯;丙酸酯采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,亚磷酸酯采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯;
(c)滑剂,0.1~5重量份;其中,滑剂采用C28至C32脂肪酸酯;
(d)增塑剂,0.1~50重量份,采用二苯甲酸二丙基二酯;
(e)填充剂,0~600重量份,其中,填充剂包括碳酸钙及氢氧化铝,各层地砖加入不同平均粒径,分别为3,17,18,80μm碳酸钙,及平均粒径1μm氢氧化铝,不同粒径组合,比较加工流动性及物性;
(f)改性剂母粒:包括偶合剂,0.01~5.0重量份,其中,偶合剂采用苯基三甲氧基硅烷或钛酸异丙酯;引发剂,0.01~3.0重量份,其中,引发剂采用二苯甲酰过氧化物(BPO)、二烷基过氧化物或环烷酸盐;耐燃剂,0~25重量份,采用硼酸锌;
(i)色料,0~10重量份。
以下实施例与比较例制得的(聚酯)塑胶地砖,是依照以下评估方法,测试各项物性:
1.耐磨损性
依据ASTM-F510测试标准,均使用C17砂轮测量重量损失。
2.抗张强度
依据ASTM-D412测试标准。
3.耐溶剂性
其测试方法是以脱酯棉棒含浸下面溶剂后,在塑胶地砖表面上往返擦拭20回。溶剂为甲苯或去渍油(AdhesiveCleaner),去渍油成份:戊烷、正庚烷、正己烷混合物。
塑胶地砖的耐溶剂性优劣程度,分别以符号“○”、“○-”、“△”、“△-”分成四级,符号定义如下:
符号“○”表示塑胶地砖表面不受溶剂膨润、侵蚀而变雾;
符号“○-”表示塑胶地砖表面不受溶剂膨润、但稍微受侵蚀而变雾;
符号“△”表示塑胶地砖表面受溶剂侵蚀留下变雾痕迹;
符号“△-”表示塑胶地砖表面受溶剂侵蚀变雾且痕迹更深。
4.耐烟蒂性A
香烟点燃平放在地砖表面3分钟,再观察表面留下痕迹。
耐烟蒂性B
香烟点燃后对地砖表面垂直捻熄,再观察表面痕迹。
塑胶地砖的耐烟蒂性,以表面留下痕迹的程度,分别以符号“○”、“○-”、“△”、“△-”分成四级,符号定义如下:
“X”表面凹陷;
“△-”焦褐色痕迹;
“△”焦黄痕迹;
“○-”轻微痕迹;
“○”不明显痕迹。
5.加工流动性综合比较
指试验辊轮间的轮温控制在140~190℃,轮间隙5mm,加工5分钟,比较积料的流动性,结果分成:
“○”(最优)>“○-”(优)>“△”(差)>“△-”(最差)。
【实施例1】
依表1的特定配方,分别制成厚度0.3mm面层胶布、厚度0.08mm中层胶布及厚度1.7mm底层胶布。各层胶布依厚度需要调整,其制法为:
1)依表1的特定配方,预先制配改性剂母粒(含偶合剂、引发剂、耐燃剂),然后将聚酯塑胶粒、酯类滑剂、增塑剂、填充剂及色料等原物料用混合机混合均匀后,引入密炼机均匀混炼,料温控制在145±10℃;
2)经辊轮机胶化后,以压延加工将充分混炼均匀的混合料制成厚度0.3mm的热熔胶布,随即进入引出压花段,使胶布表面产生花纹并做初步冷却硬化成型;
3)经过引出、压花阶段后,将胶布引入冷却轮组充分冷却定型,经过卷取后,即制得各种不同厚度的各层聚酯胶布;
4)将制成的面层胶布、中层胶布及底层胶布共同迭成包含三层或以上的多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为2.0mm的聚酯塑胶地砖。
测试制得的多层聚酯塑胶地砖的物理性能,其结果如表2所示。
【实施例2】
同实施例1的制法,选取表1的特定配方分别制成厚度0.7mm面层胶布、厚度0.08mm中层胶布及厚度2.3mm底层胶布。将制成的面层胶布、中层胶布及底层胶布共同迭成包含三层或以上的多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的聚酯塑胶地砖。
测试制得的多层聚酯塑胶地砖的物性,其结果如表2所示。
【实施例3】
同实施例1的制法,选取表1的特定配方为原物料,但原物料用混合机混合均匀后,引入捏合机均匀混炼,料温控制在145±10℃;先经第一辊轮机胶化,再经第二辊轮机调厚,以1次成型制成厚度3.08mm塑胶胶布,然后以热压成型机压纹、烘箱稳定形状,制成厚度为3.0mm的单层聚酯塑胶地砖。
测试制得的单层聚酯塑胶地砖的物性,其结果如表2所示。
【实施例4】
同实施例1的制法,选取表3的特定配方分别制成厚度0.3mm面层胶布及厚度2.7mm底层胶布。将制成的面层胶布及底层胶布共同迭成二层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的聚酯耐燃级塑胶地砖。
测试制得的耐燃级二层聚酯塑胶地砖的物性,其结果如表4所示。
【实施例5】
同实施例1的制法,选取表3的特定配方分别制成厚度0.3mm面层胶布及厚度2.7mm底层胶布。将制成的面层胶布及底层胶布共同迭成二层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的聚酯耐燃级塑胶地砖。
测试制得的耐燃级二层聚酯塑胶地砖的物性,其结果如表4所示。
【比较例1】
同实施例1的制法,选取表1的特定配方分别制成厚度0.5mm面层胶布、厚度0.08mm中层胶布及厚度2.0mm底层胶布。将制成的面层胶布、中层胶布及底层胶布共同迭成包含三层或以上的多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为2.5mm的多层PVC塑胶地砖。
测试制得的多层PVC塑胶地砖的物性,其结果如表2所示。
【比较例2】
同实施例1的制法,选取表1的特定配方分别制成厚度0.7mm面层胶布、厚度0.08mm中层胶布及厚度2.3mm底层胶布。将制成的面层胶布、中层胶布及底层胶布共同迭成包含三层或以上的多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的多层聚酯塑胶地砖。
测试制得的多层聚酯塑胶地砖的物性,其结果如表2所示。
【比较例3】
同实施例1的制法,选取表3的特定配方分别制成厚度0.3mm面层胶布及厚度2.7mm底层胶布。将制成的面层胶布及底层胶布共同迭成二层或多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的耐燃级二层PVC塑胶地砖。
测试制得的耐燃级二层PVC塑胶地砖的物性,其结果如表4所示。
【比较例4】
依表3的配方制成聚酯胶布,提高改性聚合物用量、改变增塑剂为苯二甲酸辛酯,如实施例1制法分别制成厚度0.3mm面层胶布及厚度2.7mm底层胶布。将制成的面层胶布及底层胶布共同迭成二层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的耐燃级二层聚酯塑胶地砖。
测试制得的耐燃级二层聚酯塑胶地砖的物性,结果如表4所示。
【比较例5】
依表3的配方制聚酯胶布,提高改性聚合物用量、不加引发剂及偶合剂,如实施例1制法分别制成厚度0.3mm面层胶布及厚度2.7mm底层胶布。将制成的面层胶布及底层胶布共同迭成二层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成厚度为3.0mm的耐燃级二层聚酯塑胶地砖。
测试制得的耐燃级二层聚酯塑胶地砖,结果如表4所示。
【结果说明】
1、根据表2的测试结果,比较实施例2及比较例2制得的聚酯塑胶地砖,实施例2于表1的聚酯树脂组合物配方中,藉添加偶联剂及引发剂,可促进所制成的聚酯塑胶地砖具有优异的耐烟蒂性,经过耐烟蒂性测试,其残留痕迹最轻。
2、实施例2于表1的聚酯树脂组合物配方中,进一步添加耐燃剂,根据表2的测试结果,实施例2制得的聚酯塑胶地砖,具备低烟难燃效果、以及离火自熄效果;接触火源时,可以有效减缓燃烧速度,仅产生淡白烟,当离开火源时,着火点源随即自熄。
3、比较例1制得的PVC塑胶地砖,虽具耐燃、离火自熄效果,但接触火源时会产生浓浓黑烟,影响逃生视线,仍有火灾逃生安全性的顾虑。
4、实施例1及实施例2于表1的聚酯树脂组合物配方中,藉添加改性聚合物TPU或EPDM,可促进所制成的聚酯塑胶地砖具有高抗张强度及优异的耐磨损性,根据表2的测试结果,实施例1及实施例2制得的聚酯塑胶地砖的耐磨损性,优于比较例2的聚酯塑胶地砖,甚至优于比较例1的PVC塑胶地砖,重量损失减少10%~40%,且抗张强度也优于不加改性聚合物的PVC塑胶地砖。
5、根据表2的测试结果,实施例1、实施例2及实施例3于表1的聚酯树脂组合物配方中,经添加改性聚合物、加工助剂后,甚至再添加适当比例抗氧化剂后,所制得的聚酯塑胶地砖,成品胶化良好,无裂解现象,外观变色性良好,不但确保成品价值,并且大幅提升聚酯塑胶地砖的耐溶剂性、耐磨损性及抗张强度,不但优于比较例2制得的聚酯塑胶地砖,甚至优于比较例1制得的PVC塑胶地砖。
6、根据表2及表4的测试结果,实施例2及实施例5分别于表1及表3的聚酯树脂组合物配方中,藉添加硅烷偶合剂配合氧化/还原体系引发剂,可促进所制成的聚酯塑胶地砖具有最优异的耐烟蒂性,经过耐烟蒂性测试,将香烟点燃平放或垂直在地砖表面后,其残留痕迹最轻。
7、根据表4的测试结果,比较例4及比较例5于表3的聚酯树脂组合物的配方中,添加超量使用改性聚合物达30重量份,却造成所制成的聚酯塑胶地砖无法发挥抗氧化效果,且其外观变色更大,耐磨损性亦不佳。
8、实施例1至实施例3分别于表1的聚酯树脂组合物配方中,为添加高填加量的填充剂,按照图1(接近理论最密堆积曲线)的堆积曲线,依据Horsfield模型资选不同填充剂互相搭配形成紧密组合,经掺混添加经过资选的两种不同粒径的碳酸钙后,所调制的聚酯树脂组合物配方,在经过辊轮加工的过程中,其积料流动性极佳,相对于比较例1及比较例2于制作底层的积料流动性相当不佳。
根据表2的测试结果得知:聚酯树脂组合物的积料加工流动性愈佳,对所制得的聚酯塑胶布的物性影响愈大,当积料加工流动性愈佳,制得的聚酯塑胶布显现出愈光滑表面,更佳耐磨损性及抗张强度。
9、综前所述,本发明的聚酯塑胶地砖,在物性及加工性均优于PVC塑胶地砖。在高填充剂用量下,本发明的聚酯塑胶地砖可以取代PVC塑胶地砖。
表1
说明:表1配方用量单位:重量份(每100重量份树脂加入其他材料之重量份),其中树脂包括:聚酯胶粒、改性聚合物、PVC树脂。
注:1.PA代表二苯甲酸二聚丙二醇酯;
2.PB代表邻苯二甲酸二辛酯(DOP);
3.MA代表苯基三甲氧基硅烷;
4.MB代表钛酸异丙酯;
5.MC代表二苯甲酰过氧化物(BPO);
6.MD代表二烷基过氧化物/环烷酸盐。
表2
说明:1.耐溶剂性符号意义如下:
a.符号“○”表示地砖表面不受溶剂膨润、侵蚀而变雾。
b.符号“○-”表示地砖表面不受溶剂膨润但稍微变雾。
c.符号“△”表示地砖表面受溶剂侵蚀留下变雾痕迹。
d.符号“△-”表示地砖表面受溶剂侵蚀变雾且痕迹更深。
2.耐烟蒂性表面痕迹等级:“X”表面凹陷,“△-”焦褐色痕迹,“△”焦黄痕迹,“○-”轻微痕迹,“○”不明显痕迹。
3.加工积料流动性综合比较:○>○->△>△-。
表3
说明:表3配方用量单位:重量份(每100重量份树脂加入其他材料之重量份),其中树脂包括:聚酯胶粒、改性聚合物、PVC树脂。
注:1.PA代表二苯甲酸二聚丙二醇酯;
2.PB代表邻苯二甲酸二辛酯(DOP);
3.MA代表苯基三甲氧基硅烷;
4.MB代表钛酸异丙酯;
5.MC代表二苯甲酰过氧化物(BPO);
6.MD代表二烷基过氧化物/环烷酸盐。
表4
说明:1.耐溶剂性符号意义如下:
a.符号“○”表示地砖表面不受溶剂膨润、侵蚀而变雾。
b.符号“○-”表示地砖表面不受溶剂膨润但稍微变雾。
c.符号“△”表示地砖表面受溶剂侵蚀留下变雾痕迹。
d.符号“△-”表示地砖表面受溶剂侵蚀变雾且痕迹更深。
2.耐烟蒂性表面痕迹等级:“X”表面凹陷,“△-”焦褐色痕迹,“△”焦黄痕迹,“○-”轻微痕迹,“○”不明显痕迹。
3.加工积料流动性综合比较:○>○->△>△-。

Claims (10)

1.一种用于制造不含卤素聚酯胶布的聚酯树脂组合物,其特征在于,包含以下成分:
(a)树脂100重量份,基于树脂总重量,包括聚酯树脂97~75重量%及改性聚合物3~25重量%;
其中,所述聚酯树脂选自PET聚酯、PCT聚酯或CHDM改性共聚酯中的一种或二种以上的组合;
所述改性聚合物选自顺丁橡胶、TPU、SBR、乙丙橡胶、POE、TPEE、EPDM、MBS、SBS或SEBS中的一种或二种以上的组合;
(b)加工助剂,0.3~6重量份;其为丙酸酯及亚磷酸酯的混合物或芳香族羧酸盐,或者它们的组合;
(c)滑剂,0.1~6重量份;选自C20以上脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇或石蜡油中的一种或二种以上的组合;
(d)增塑剂,0.1~50重量份;选自磷酸酯、苯三酸酯、二苯甲酸酯、聚酯或脂肪族二酸酯增塑剂中的一种或二种以上的组合;
(e)填充剂,0~600重量份;平均粒径为0.01~100微米,且选自滑石粉、碳酸钙、云母粉、石灰石、硅石粉、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种以上;
(f)改性剂母粒,0.02~33重量份;包含偶合剂0.01~5.0重量份、引发剂0.01~3.0重量份及耐燃剂0~25重量份。
2.根据权利要求1所述的聚酯树脂组合物,其中,所述CHDM改性共聚酯选自PCTA、PCTG或PETG中的一种或二种以上的组合。
3.根据权利要求1或2所述的聚酯树脂组合物,其中,所述加工助剂包含0.2~5重量份芳香族羧酸盐及0.1~1重量份丙酸酯与亚磷酸酯的混合物;所述芳香族羧酸盐选自苯甲酸钾、苯甲酸钠或苯甲酸镁中的一种以上,且所述丙酸酯:所述亚磷酸酯的重量混合比为0.25:1。
4.根据权利要求1或2所述的聚酯树脂组合物,其中,所述滑剂选自C28至C32脂肪酸或脂肪酸酯,且用量为0.15~0.35重量份。
5.根据权利要求1或2所述的聚酯树脂组合物,其中,所述改性剂母粒的偶合剂选自硅烷偶合剂或钛酸酯偶合剂或两者的组合;所述硅烷偶合剂选自二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷中的一种或二种以上的组合;所述钛酸酯偶合剂选自钛酸异丙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四辛酯中的一种或二种以上的组合。
6.根据权利要求5所述的聚酯树脂组合物,其中,所述改性剂母粒的引发剂,选自氧化/还原体系引发剂,该氧化/还原体系引发剂的氧化剂部份选自过氧化氢、过硫酸盐、氢过氧化物、过氧化二烷基或过氧化二酰基中的一种或二种以上的组合;该氧化/还原体系引发剂的还原剂部分选自醇、胺、草酸、葡萄糖、叔胺、环烷酸盐、硫醇或有机金属中的一种或二种以上的组合。
7.根据权利要求5所述的聚酯树脂组合物,其中,所述改性剂母粒的耐燃剂选自磷酸酯耐燃剂、磷酸氨耐燃剂或氮耐燃剂或非卤素阻燃剂中的一种或二种以上的组合。
8.一种不含卤素塑胶地砖的制造方法,包括:
(1)将权利要求1所述的聚酯树脂组合物引入密炼机、捏合机或单双轴挤出机进行均匀混炼;
(2)经由辊轮机充分混炼胶化后,将均匀的混合料,经挤出机或压延机,生产各种厚度面层、中层、底层胶布,或只具有单层结构且厚度为0.3~3.0mm的地砖;
(3)将胶布或只具有单层结构的地砖引入冷却轮组冷却定型,再经卷取机卷取制成各层的聚酯胶布,而只具有单层结构的地砖可直接裁切成各种尺寸成品;
(4)将制成的所述面层胶布和/或所述中层胶布与所述底层胶布共同迭成二层、三层或多层迭层结构,再以热压成型机或贴合设备制成总厚度介于0.6~5.0mm的聚酯塑胶地砖。
9.一种不含卤素的聚酯塑胶地砖,由单层聚酯胶布或多层聚酯胶布构成,且每层聚酯胶布由权利要求1所述的聚酯树脂组合物所制成。
10.根据权利要求9所述的聚酯塑胶地砖,其中,所述单层聚酯胶布或多层聚酯胶布的最上层表面为压花表面。
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