CN1084786A - 一种用于制造高耐磨性面板的改进的方法和设备及由此制造的面板 - Google Patents

一种用于制造高耐磨性面板的改进的方法和设备及由此制造的面板 Download PDF

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Abstract

一种用热固性树脂浸渍的，含有一层耐磨微粒的 面板(230)的制造的方法。该制造方法包括一种用 一个旋转喷头(138)和多个喷枪(136)将上述微粒的 悬浮液喷涂到卷筒纸漏表面上的工序在第一次浸渍 之后，而且可以接着进行第二次树脂涂覆工序。

Description

本发明主要涉及浸渍过的层压材料，尤其是涉及一种将耐磨微粒涂覆到用于上述层压材料的面板上的一种方法和设备，及由此制造出的面板。
层压材料，例如用纸和浸渍的密胺-甲醛树脂及类似的制成的层压材料，通常用作柜台面、桌面、墙和类似的面材。这些层压材料一般是由多层浸渍过的卷筒纸组成，层压材料的面层总是具有最漂亮的外观设计和/或颜色。人们希望，上述面层具有耐磨性，使其不会因被磨损而使下面的不美观的牛皮纸层板露出来。
让外层具有耐磨性的一个方法是用涂覆或其他方法使面层涂上耐磨的微粒。这些微粒可以是一些坚硬的矿物质如刚玉或硅石。现有技术中公开过实现这一目的的几种方法。美国专利4，940，503（Lindgren等）公开了一种通过一个涂胶量控制辊将细小、干燥而坚硬的微粒直接涂到湿的浸渍过的卷筒纸上的方法。在另一已知技术中，耐磨微粒（如刚玉）用静电的方法涂到湿的浸渍过的卷筒纸上，然后使卷筒纸干燥。在美国专利4，263，081（Scher等）中公开的第三种已知技术中，耐磨微粒（如刚玉）用粘接剂如微晶纤维素涂到干燥的卷筒纸表面。然后将卷筒纸干燥，再用热固性树脂浸渍。这里引入作为参考的美国专利4，505，974（Hosler）公布了一种将涂覆用的矿物悬浮液喷涂到干的密胺甲醛树脂浸渍过的装饰面板上的方法。
现有技术中这些涂覆耐磨层的方法有许多缺点。当刚玉仅仅洒落下来或在静电作用下粘到湿的卷筒纸上时，刚玉就会出现令人不满意的不均匀分布。而且，仅仅是洒落到湿卷筒纸上的刚玉不能足够结实地粘到卷筒纸上。
当使用微晶纤维素作为粘合剂时，则不能满足对特殊视觉效果，如珠光或乳光效果的要求。微晶纤维素的高折射特性破坏了这种视觉效果。而且现有技术在生产过程中，由于在初始工序使用了石英砂，耐磨微粒的存在会增加卷筒纸滚子的磨损。因此，在工业上需要一种将耐磨微粒涂覆到卷筒纸表面的改进的方法和设备。
本发明的一个内容是，一种制造层压材料耐磨面板的方法，包括用热固性树脂浸渍卷筒纸的工序;在干燥卷筒纸之前，将含有耐磨材料的悬浮液喷涂到浸渍过的卷筒纸上;然后，烘干浸渍过的卷筒纸;并将卷筒纸切成预定长度的面板。
在优选的实施例中，喷涂耐磨材料悬浮液的步骤由位于浸渍过的卷筒纸上方的一个旋转喷头进行。接在旋转喷头上的预先选定数目的喷涂臂自旋转喷头辐射状向下伸出。每支喷涂臂的远端装有一支喷枪。每支喷枪接着一条压缩空气管路和一条悬浮液管路。卷筒纸从旋转喷头下经过时，旋转喷头转动并将耐磨微粒的悬浮液喷涂到卷筒纸表面。这样的喷涂较以前那些将干燥的微粒洒落到卷筒纸或静电粘附到卷筒纸的方法分布的更均匀。
本发明另一个内容是，在喷涂工序之后紧接着一个使卷筒纸部分地干燥的工序。然后在第一干燥工序之后的涂覆工序，将一层热固性树脂涂覆到部分干燥的卷筒纸上。然后，卷筒纸在第二干燥工序进一步干燥。干燥后的卷筒纸继而被裁成面板。
本发明生产出的面板由热固性树脂浸渍过的卷筒纸制成，上述热固性树脂可选自：密胺-甲醛，苯酚-甲醛，苯酚-脲-甲醛，密胺-脲-甲醛，脲-甲醛和聚酯树脂，树脂的重量百分比为30%-80%。干燥之前，耐磨微粒以1-40克/米2的密集度喷涂到卷筒纸的上表面。微粒的大小最好是以9微米为中心的高斯分布，可选自刚玉、硅石、碳化硅、氮化硼、钻石及上述几种微粒的混合物。使用上述尺寸的微粒可产生很好的耐磨性，而且不会破坏顶面外观设计中的珠光及乳光效果。
本发明有若干技术上的优势。对普通的层压材料生产设备中只须加入悬浮液喷涂工序就可使用本发明的方法。这样就可利用现有设备。用喷涂方式涂覆耐磨材料使工作过程被高度控制，而且该控制与初始浸渍工序无关。在耐磨微粒涂覆之前与浸渍过的卷筒纸接触的滚子不受易使其产生磨损的上述微粒的任何磨损。本发明的方法和设备也不须使用特殊纸。
如果结合附图并按下面详细说明，本发明的其他方面和优点将是明显的。图中相同部件的标号是一样的。
图1是耐磨面板的生产过程的示意图，图中示出了生产过程的连续步骤。
图2是图1中所示初始过程的详图。
图3是本发明旋转喷头的正面示意图。
图4是本发明中悬浮液喷枪的剖视图。
参见图1，图中示出了包括完成不同工艺步骤的许多工位的连续生产耐磨表层的设备。在100处，连续的卷筒纸进入生产工序。后边的耐磨材料的涂覆对纸没有什么特殊要求。纸通常印上适于作为层压材料面板的装饰性的图案。卷筒纸在各工位之间的输送是用标准的输纸装置实现的（图中仅简略示出）。
在工位101，卷筒纸进行第一浸渍过程。浸渍采用常规方式。
浸渍过程可以在盛有密胺-甲醛，苯酚-甲醛，苯酚-脲-甲醛，密胺-脲-甲醛，脲-甲醛或聚酯树脂的容器中进行，树脂的重量含量为30%至80%，最好在40%至60%之间。在工位101的第一浸渍过程最好由盛装粘度在20至100厘泊间的树脂的浴槽和压榨辊103组成的浸透-压榨法完成。
浸渍过的卷筒纸102下一步经过工位104，它包括一个封闭的仓室106。卷筒纸102在输送皮带107或类似的装置的作用下展平（见图2和图3）。在仓室106中，用压缩空气将细小硬颗粒悬浮液喷到卷筒纸102的表面上。悬浮液是由耐磨颗粒、水和/或适当的溶剂或粘合剂及分散/悬浮剂经连续搅拌形成的。分散/悬浮剂可以是聚丙烯酸或类似物质。分散剂防止砂粒沉降，使其在悬浮液中分散开来。悬浮液含耐磨颗粒重量百分比为5至40%范围。悬浮液的最终粘度范围在5-80秒N0.4福特粘度杯（10-200厘泊），最好在10-30秒之间（15-100厘泊）。卷筒纸102表面被均匀地喷涂到1-40克/平方米的重量，最好在2-20克/平方米。耐磨颗粒可以是下面几种材料的一种，如刚玉、硅石、碳化硅、氮化硼、钻石或上述任何材料的混合物。
颗粒大小对制成的层压材料表面的影响表现在颗粒越大，耐磨性越好。颗粒大小在1-100微米之间，最好是2-50微米之间最合适。在优选的实施例中，使用围绕9微米呈高斯分布的颗粒。
本发明的一个优点是，因为颗粒的悬浮液直接喷涂到湿的被浸渍的卷筒纸102上，所以不须使用微晶纤维素或其他粘合剂。但是，如要使用粘合剂，可选用与喷涂到工位101处的浸渍树脂相容的任何一种粘合剂。对密胺-甲醛树脂，粘合剂选用改良酪素、丙烯酸化合物、聚乙烯醇等，粘合剂与细砂的重量为1∶5至1∶15。
如制成的表层的设计上要求一种珠光或乳光效果，颗粒尺寸就应足够大，以致不会损害该效果。已经发现，围绕9微米呈高斯分布的颗粒不会影响制成的表层的视觉效果。如欲使表层达到珠光效果，就不能用微晶纤维素，因为其高折射的特性会影响其视觉效果。耐磨颗粒在卷筒纸102上的涂层厚度在1-8微米之间。
工序的第一步在图2中详细示出。连续的卷筒纸112自卷筒110引出，经滚子114从光电管116与光源118之间穿过。光电管116与光源配合工作，即当卷筒纸尾端到达时，光电管116被触发。光电管116用继电器或类似装置（未画出），与安装在悬浮液喷头108上的各个喷枪上许多阀门中的各个控制阀相联，具体细节详述于后。然后，卷筒纸112在滚子120、122、124、126、128和130的引导下，从盛有密胺-甲醛树脂或其他浸渍用树脂的容器或液槽132中经过。卷筒纸112通过压榨辊103完成浸渍过程后，浸渍后的卷筒纸102进入喷涂室106。
以序号108整体标出的一种新颖的旋转喷头包括一组序号为134的喷涂臂，每只喷涂臂与一喷枪136相连。喷涂臂134联接着喷头138，喷头138围绕其以虚线标出的轴线140转动。旋转喷头138可由电动机144和传动皮带142组成的传动机构带动。电动机144有一个与装置10的电动机（未示出）相配的变速器，上述电动机可调节卷筒纸112的速度，使喷头138的转速和装置10中的输纸速度同步。
旋转喷头108及附件详见图3。图3示出了两个喷涂臂134而不是象图2中那样有3个喷涂臂134。喷涂臂的数量可根据使用要求确定。喷涂臂134从轴线140径向布置并沿喷头138的圆周呈一定角度，最好是均匀布置。
每支喷涂臂134上有一段直接固定于喷头138的臂段146，臂段146的末端接着调节套148。第二臂段150有一个套在调节套148中的第一近端和固定在喷头架固定器151上的第二远端。调节套148上装有可调节地固定臂段150的紧固件，如一个或多个螺钉154或类似的。喷头架152固定到固定器151中。固定器151同样是可调节地固定方式，包括一个或多个螺钉或类似的。喷枪136与被喷涂的卷筒纸158间的距离可通过固定器151调节。
每个喷头架152至少装有一个喷枪136。通过用套筒148调节臂段150与第一臂段148的相对位置，可调节喷枪136与轴线140间的径向距离。径向的喷涂臂可根据准备喷涂的浸渍过的卷筒纸158的不同宽度进行调节，例如其范围可在1240-1700毫米之间。
每支喷枪136通过与其相连的空气管路160引入压缩空气和通过相应的悬浮液管162引入悬浮液。空气管路160和悬浮液162管路最好其内径至少在5毫米。
气管160中的空气是来自压缩机164的压缩空气，压力在2-10千克/厘米2之间，为了使从喷枪喷出的悬浮液具有合适的喷涂压力，这一工作压力最好在2-3千克/厘米2。可以使用悬浮液泵166将悬浮液加压后输向管路162。已发现，适合于喷枪136工作的悬浮液供给压力范围为1.5-4千克/厘米2，最好在1.5-2千克/厘米2。
每支喷枪136的喷出呈圆锥状的雾168，它喷涂到浸渍过的卷筒纸158的表面上。最好用一根管路170将压缩空气引到喷头138，在喷头138处管路170分成多路160。同样，一根管路172将加压的悬浮液自悬浮液泵引到旋转喷头138，在喷头138处分成与喷枪数目相同的多条悬浮液管路162。
图4是一支喷枪136的剖面图。喷枪136的枪体174有一个在喷枪轴线178上的中心孔176。中心孔176有一锥形的下喷口180。中心孔176中装有一根针阀182，它有一个适合座落在喷口180锥面上的平截头圆锥端面184。细长针阀182延伸到喷枪136比较薄的侧壁188的顶部186。侧壁188构成一个下腔190和一个上腔192。弹簧194在与针阀182固定为一体的突缘196及喷枪顶盖198之间产生力的作用。顶盖198上有一个中心孔200，当针阀182处于向上或开启位置时，针阀182的顶端202可在中心孔200中滑动。
突缘196紧密地贴在顶部186的侧壁188上滑动。密封垫或环204允许针阀182与其同轴上下滑动，但将下腔190与中心孔176密封地隔开。
气管160分为由遥控阀208调节的第一路206和另外的第二路212。管段210将遥控阀208与下腔190连接起来。当阀208打开时，压缩空气自管路160进入下腔190，推动针阀突缘188向上沿弹簧194产生的位移的相反方向运动。针阀182向上的作用将使截头锥面184自喷口180的锥面向上抬起，使有锥度的喷口180打开。另一支独立的气路212将气管160与环形喷口214连通。从环形喷口214喷出的气流，使悬浮液产生向下的喷射力。
悬浮液由悬浮液管路162供入，进入中心孔176后从喷口180喷出。当气管160停止供气或遥控阀208被关闭时，弹簧194使针阀182压紧到喷口180的锥面上，使悬浮液停止从管路162喷出。
遥控阀208最好由光电管116控制（图2）。当光电管116探测到卷筒纸末端经过时，它会关闭各个遥控阀208，从而切断每个喷枪136的悬浮液喷射。对喷枪内部进行维修时，可将顶盖198取下。
再看图1，当卷筒纸158被喷涂上一层坚硬的微粒以后，卷筒纸158将进入第一干燥箱工位216。卷筒纸158在干燥箱216部分干燥后，最好再进入涂覆工位218，在那里将第二密胺或其他热固性树脂涂覆到卷筒纸表面。涂覆最好用滚子来完成涂覆如图示的滚子220。工位218上所用的密胺或其他热固性树脂的粘度范围可在30-300厘泊。
如果需要附加的涂料可使卷筒纸表面具备各种特性。在这一工位，可以与第二树脂一起将其他添加剂如较细的耐磨微粒，珠光颜料或其他的涂料涂覆到卷筒纸上。
经过滚子涂覆过程后，形成的卷筒纸222进入干燥箱224进行第二干燥过程。干燥后的卷筒纸226再经裁切工序228，卷筒纸226被裁成所需长度的面板230。这些面板可用于层材料的生产，以制造出用作台面、墙板、隔板或其类似用途的层压板。面板230可能要承受层压过程的压力和温度，通常是使用较高的压力例如，根据所选用的树脂，压制温度可在120-160℃范围内，压力可在70-126千克/厘米2。
本发明有若干技术上的优势。对普通的生产工艺中只须加入图中104所示的改进的喷涂工序就可实现本发明的生产过程。耐磨材料的喷涂方式很直接，很好控制，而且喷涂过程与工序101进行的初始的浸透一压榨的浸渍过程相互独立。压榨辊103不受耐磨微粒对其产生的磨损，因为耐磨微粒的悬浮液是在第一浸渍过程中卷筒纸上的多余树脂被榨去后才喷涂到卷筒纸表面的。这样，生产设备的故障率得以降低。使用寿命得以延长。本发明不须使用为满足耐磨性要求的特殊用纸。因为采用了上述喷涂方式，所以不需粘合剂，如微晶纤维素。由于省去了产生高折射的粘合剂，面板可以形成包括珠光或乳光特性在内的各种不同的视觉效果。
最后生产出的面板230源于在浸渍一压榨工序101用第一种树脂进行第一浸渍过的卷筒纸。然后，在工序104将一层耐磨微粒喷涂到卷筒纸上。在优选的实施例中，卷筒纸用第二种热固性树脂完成涂覆，第二种树脂可与工序101中所用的树脂相同，也可不同。这样就可把附加涂料，如磨碎的耐磨微粒及类似材料，涂覆到面板上。
总之，本文详述了将耐磨微粒的悬浮液喷涂到浸渍过的卷筒纸上的一种新的方法和装置，以及以此方法生产出的新式面板。然而，本发明不限于本发明的特别实施例，而是限定在权利要求书的精神和范围内。

Claims (18)

1、将耐磨微料材料涂覆到用于制作层压材料面板的卷筒纸上的设备，包括：
一个具有一轴线的旋转喷头，与上述旋转喷头相配套的使上述旋转喷头绕上述轴线旋转的动力装置；
在上述旋转喷头下并与其相隔一定间距的输送装置，用以使卷筒纸从其下方输送过的；
多个喷涂臂，上述喷涂臂的第一端固定于上述旋转喷头，且互相隔开，上述喷涂臂的第二端的位置远离上述旋转喷头轴线；
在每支喷涂臂上，喷枪装在上述第二端，每支喷枪可将空气压缩的悬浮液喷到上述卷筒纸上；
在每支喷枪上，压缩空气管路有一个与上述喷枪连接将压缩空气导入的第一端和一个远离上述第二端而与压缩空气气源联接的第二端；
在每支喷枪上，一根悬浮液管路有一个与上述喷枪连接将悬浮液引入的第一端，和一个远离上述第一端而与耐磨微粒悬浮液液源连接的第二端，上述旋转喷头绕其轴线旋转，同时上述喷枪向上述卷筒纸喷涂悬浮液，使上述微粒均匀地分布到上述卷筒纸上。
2、如权利要求1的设备，其中上述每一支喷涂臂都包括一个径向调节装置，用来调节上述旋转喷头的上述轴线与各个喷枪之间的径向距离。
3、如权利要求1的设备，其中每一支喷涂臂都包括用于调节固定于喷涂臂上的喷枪相对于上述卷筒纸竖直位置的装置。
4、制造用作浸渍的层压材料耐磨面板的设备，包括：
连续的卷筒纸供纸源;
一个浸渍工位，位于上述供纸源之后，可接受上述卷筒纸并用热固性树脂浸渍上述卷筒纸;
一个喷涂工位，位于上述浸渍工位之后，可接受上述卷筒纸，上述喷涂工位包括将耐磨微粒悬浮液喷涂到上述浸渍过的卷筒纸上的装置;
至少一个烘干工位，位于上述喷涂工位之后，至少可使上述喷涂、浸渍过的卷筒纸部分干燥;和
一个裁切工位，位于上述烘干工位之后，可将上述卷筒纸裁成面板。
5、如权利要求4的设备，其中上述喷涂工位还包括：一个用以支承卷筒纸并使其水平输送的运输机，上述喷涂装置包括一个与上述卷筒纸相隔一定距离的旋转喷头，且其旋转轴线与上述卷筒纸成一定的角度，上述喷头的多个喷枪自上述轴线径向辐射状分布，并且彼此以一定角度分布，一个与上述每支喷枪连接的耐磨微粒悬浮液液源，一个与上述每支喷枪连接的压缩空气气源，上述喷枪可绕上述轴线转动，同时将上述悬浮液喷涂到上述卷筒纸上，使上述微粒在上述卷筒纸上形成均匀分布。
6、如权利要求4的设备，其中上述至少一个烘干工位包括一个使喷涂、浸渍过的卷筒纸部分干燥的干燥箱，设备还包括：
一个涂覆工位，位于上述至少一个烘干工位之后，可给上述部分干燥的、喷涂、浸渍过的卷筒纸涂覆一层热固性树脂;和
一个第二烘干工位，位于上述涂覆工位之后和上述裁切工位之前，用以完成对卷筒纸的干燥。
7、一种用于热固性树脂浸渍过的层压材料的面板，包括：
用热固性树脂浸渍过的卷筒纸，上述热固性树脂可选自：密胺-甲醛、苯酚-甲醛、苯酚-脲-甲醛、密胺-脲-甲醛、脲-甲醛和聚酯树脂，上述热固性树脂的重量百分比为30%-80%，上述卷筒纸有一个上表面;和
在上述热固性树脂烘干之前，在上述上表面喷涂一层密集度为1-40克/米2的耐磨微粒，上述微粒的尺寸符合以9微米为中心的高斯分布，上述微粒选自刚玉、硅石、碳化硅、氮化硼、钻石及上述微粒的混合物。
8、如权利要求7的面板，其中加入上述悬浮液中的粒子中没有起粘合剂作用的成份。
9、如权利要求8的面板，其中上述悬浮液含有一定量的粘合剂，相对于上述微粒的重量比在1∶5至1∶15。
10、如权利要求7的面板，其中上述面板具有珠光或乳光视觉效果。
11、如权利要求7的面板，还具有一层涂覆在上述耐磨微粒层之上的热固性树脂。
12、一种制造用于层压材料耐磨面板的方法，包括下述工序：
准备一卷筒纸;
用热固性树脂浸渍卷筒纸;
烘干浸渍过的卷筒纸之前，用含有耐磨材料的悬浮液喷涂浸渍过的卷筒纸;
烘干浸渍过的卷筒纸;和
将卷筒纸裁成预定长度的面板。
13、如权利要求12的方法，其中喷涂浸渍过的卷筒纸的工序还包括：
在浸渍过的卷筒纸上方有一个旋转喷头;
在旋转喷头处接上预定数目的喷涂臂，每个喷涂臂从旋转喷头呈辐射状向下伸出;
在每支喷涂臂远离旋转喷头的一端装上一支喷枪;
给每支喷枪在喷枪与压缩气源、喷枪与悬浮液液源之间连接上压缩空气管路和悬浮液管路;
当喷涂浸渍过的卷筒纸时，使旋转喷头转动，从而在卷筒纸上形成均匀的耐磨材料的涂覆层。
14、如权利要求13的方法，还包括根据卷筒纸宽度调节喷枪与旋转喷头轴线间径向距离的步骤。
15、如权利要求13的方法，还包括调节每支喷枪与卷筒纸之间距离的步骤。
16、如权利要求12的方法，还包括通过第一条管路向至少一个喷枪提供一个加压悬浮液源的步骤;
通过第二条管路向喷枪提供压缩空气的步骤;
在喷枪中将压缩空气与悬浮液混合的步骤;和
用压缩空气将悬浮液喷涂到卷筒纸上的步骤。
17、如权利要求12的方法，还包括下述步骤：
在上述喷涂工序之后，使浸渍过的卷筒纸部分干燥;
在上述部分干燥工序之后，使卷筒纸再进行热固性树脂的涂覆;和
完成对浸渍过的卷筒纸的干燥。
18、如权利要求12的方法，还包括配制实质上不含粘合剂的悬浮液的步骤。
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