CN1394899A - 用作外部层压材料的可固化丙烯酸涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及向层压材料表面提供保护性丙烯酸涂层。更特别地，本发明通过一种剥离片材向层压材料表面提供所述保护性丙烯酸涂层。剥离片材使得基本上呈固态的丙烯酸化合物可涂敷到层压组件的层压材料表面上。基本上呈固态的丙烯酸化合物在层压组件的加热和压力加工过程中可被固化。另外，固化的丙烯酸涂层保护层压材料表面，免遭褪色和损坏。

Description

用作外部层压材料的可固化丙烯酸涂层
技术领域
本发明涉及对层压材料表面提供保护性丙烯酸涂层，更特别地，本发明涉及通过剥离片材(release sheet)对层压材料表面提供所述的保护性丙烯酸涂层。
背景技术
目前与聚合物有关的层压材料在各种应用中被广泛使用。与聚合物有关的层压材料产品包括装饰层压板。通过加热和压力固结而制备的装饰层压板在工业上已生产了多年，且作为柜台和桌面、浴室和厨房工作面、墙板、隔板和门，在建筑和家具工业中已获得广泛的认可。这种装饰层压板可描述为含有许多可固结形成单元结构、起表面装饰作用的层压材料，所述表面装饰作用可如纯色一样简单，也可如压花仿木纹饰面一样复杂。
然而，由于在光谱中的紫外(UV)区域的辐射，装饰层压板容易褪色。具体地说，UV暴露可导致这种层压板的装饰性能随时间而劣化。因此许多装饰层压板要么局限于室内应用以避免UV暴露，要么局限于打算在很短的使用期限内应用的产品。
已使用一些方法使层压板适于抗UV褪色。例如，已使用丙烯酸乳液层来改善UV褪色。在此方法中，独立地制造透明的丙烯酸涂层。将透明的丙烯酸涂层(一种热塑性膜)放置在三聚氰胺装饰层部分之上。组合的各层压合在一起，形成层压产品。透明的丙烯酸层提供褪色保护，并同时使得与三聚氰胺装饰层有关的装饰图案可见。然而，与压合有关的制造限制导致透明的丙烯酸层容易被破坏。具体地说，在这些应用中使用的热塑性层容易变形和损坏。若层压板受到磨损，则刮擦可很快破坏层压产品的美学性能。
改善UV褪色的另一方法是在三聚氰胺内包括丙烯酸材料以形成复合乳液。丙烯酸材料是来自复合乳液中的一种促进层压结构的热塑性材料。在这些产品中，装饰层(如压花牛皮纸)用三聚氰胺和丙烯酸乳液处理。被处理的装饰层与基质层和可能的其它层一起压合，形成层压产品。该方法确实降低了UV褪色，然而，由于丙烯酸材料的热塑特性，该方法也产生了对损坏的敏感性。
在另一方法中，预制层压板或压制板用可固化的丙烯酸涂层涂布。丙烯酸涂层接受UV辐射或电子束，从而固化丙烯酸涂层。固化的丙烯酸涂层抗UV褪色，也抗刮擦。然而，固化的丙烯酸涂层仅仅促进有限的美学效果。首先，固化的丙烯酸方法仅仅允许纯色。固化的丙烯酸涂层不允许平压技术来提供表面涂饰。另外，涂层不透明，从而阻碍了图案纸效果的使用。而且，该方法可包括实施固化设备的高昂费用。
发明概述
本发明涉及一种对层压材料表面提供保护性丙烯酸涂层的装置和方法。更特别地，本发明涉及通过剥离片材对层压材料表面提供所述的保护性丙烯酸涂层。剥离片材使得基本上呈固态的丙烯酸化合物可应用于层压组件的层压材料表面。基本上呈固态的丙烯酸化合物可由丙烯酸单体和在使用润湿剂和热引发剂情况下具有可控粘度的低聚物组成。基本上呈固态的丙烯酸化合物在层压组件的加热和压力加工过程中可被固化。另外，固化的丙烯酸涂层保护层压材料表面，免遭褪色和损坏。
以上大致概述了本发明的特征和技术优势，目的是为了接下来本发明的详细说明可被更好地理解。下文将描述本发明的其它特征和优势，这些形成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解的是，所披露的概念和具体的实施方案可容易地作为改性或设计其它结构的基础而被使用，并用于完成与本发明相同的目的。本领域的技术人员也应当意识到这种等价结构并不脱离所附权利要求中提出的本发明的精神和范围。当联系附图考虑时，以下说明将更好地理解被认为是本发明特征的新特点，即其组织和操作方法，以及进一步的目的和优势。然而，明显应该理解的是，提供各个附图仅用于阐述和说明的目的，而不是对本发明范围的限制。
附图的简要说明
为了更全面地理解本发明，现联系附图，参照下述说明，其中
图1描述了根据本发明布置的剥离片材；
图2描述了例示的预加工层压组件；和
图3描述了本发明例示的连续压辊装置，以提供抗褪色和抗损坏涂层。
详细说明
图1描述了根据本发明布置的剥离片材。剥离片材100使层压敷层(layup)和压制工艺用的涂层保持和稳定。剥离片材100包括可固化的涂层101和剥离纸层102。剥离纸层102提供剥离元件(element)，使可固化的涂层101涂敷到层压材料表面，并同时在固化后可除去剥离元件。不必由纸来构成剥离纸层102，相反可使用本领域公知的任何材料来构成剥离纸层102。适于用作剥离片材的材料包括聚氨酯、金属箔和聚烯烃以及聚酯，如聚丙烯、聚丁烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
可固化的涂层101提供一种可固化的丙烯酸混合物或制剂，所述混合物或制剂对层压结构的装饰层提供褪色保护并提供对显著耐磨损和刮擦性。另外，可固化的涂层101不要求通过UV暴露或者通过电子束辐照来固化。相反，可固化的涂层101可通过热加工来固化。具体地说，可固化的涂层101可通过与层压结构相关的加热来固化。因此，与已知的涂层技术相比，可固化的涂层101提供了显著的优势。具体地说，因为不需要额外的UV暴露或电子束辐照来达到抗褪色和抗损坏，对目标层压材料产品的加工被极大地削减。而且不需要与这些步骤相关的昂贵设备。
应当理解的是，已知的可固化丙烯酸制剂不适宜本发明。具体地说，已知的可固化丙烯酸制剂具有相对低的粘度，从而显示出显著的流动性。在已知的层压加工技术中使用的丙烯酸制剂不能保持在剥离纸上。因此这些丙烯酸制剂不适于使用剥离纸材料的敷层和压制技术。因此在层压制造工艺中，已知的丙烯酸制剂必须包含显著昂贵的成本和复杂性。
通过实现可固化涂层101的丙烯酸制剂的粘度的精确平衡，本发明克服了已知的可固化丙烯酸制剂的材料局限性。具体地说，提供了一种丙烯酸制剂，其粘度足够低，从而在加工后可从剥离纸102中剥离。粘度也足够低，以便在与层压结构加工有关的层压热量和压力下可流动。另外，进一步采用这种粘度以促进适当的交联，从而实现所需的抗刮擦性。然而，通过确保粘度不降低到低于最低极限值来采用丙烯酸制剂，以避免太脆，使得涂层在层压结构上固化后可进行有效处理。另外，保持粘度足够高，使得可固化涂层101在剥离纸102之上作为基本均匀的层材被涂敷并保持。
可如下所述地提供满足前述特征的丙烯酸制剂。通过在没有溶剂的情况下，使用100％固态丙烯酸低聚物和单体开始配制可固化涂层101用的优选丙烯酸制剂。优选的实施方案使用Ebcryl284(用12％1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDODA)单体稀释的脂族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯低聚物)。优选的实施方案进一步使用额外用量的HDODA，以达到如上所讨论的合适的粘度平衡。
对固态丙烯酸材料提供少量的热引发剂(如过氧化二枯基)。在热引发剂与所需的粘度要求一致的限度下，可使用其它的热引发剂。另外，可涂敷很少量的润湿剂如Surfonic N120(12摩尔的壬基酚乙氧基化物)，以促进对剥离纸102的涂敷。Surfonic N120也通常称为nonoxynol-12。如前所述，形成可固化涂层101的带有热引发剂和润湿剂的丙烯酸化合物应当具有足够低的粘度，以便从剥离纸102中剥离并达到适当的交联度，同时有足够高的粘度，以便被保留在剥离纸102之上。
在优选的实施方案中，可按各自的重量百分比范围使用下述材料：Ebercryl 284：75-90％；己二醇二丙烯酸酯(HDODA)：8％-20％；过氧化二枯基：2％-7％；和Surfonic N120：小于0.1％。Ebercryl 284和HDODA商购于UCB Radcure，Inc.，Louisville，Kentucky。过氧化二枯基商购于Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin。Surfonic N120商购于Huntsman Petrochemical Corporation，Houston，Texas。
图2描述了例示的预加工层压组件200。预加工层压组件200描述了例示的层压敷层布置。预加工的层压材料包括剥离片材100、三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸层201和酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202。三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸层201向层压结构提供了用于美学目的用的装饰层。可使用大量(约80-200g/m2令重)的纤维素纸构成装饰纸层201，其中纤维素纸用颜料填充并用三聚氰胺甲醛树脂的水醇溶液浸渍。在用树脂浸渍之前可向装饰纸层201提供印刷的图案，如纯色或装饰设计，如木纹、大理石纹或皮革纹理。
酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202充当基质层，向层压结构提供结构载体。特别地，酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202对最终的层压结构赋予一定程度的强度和刚度。可使用任何技术和/或材料构成酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202。例如，通过用酚醛树脂的水醇溶液浸渍夹心材料来构成酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202。合适的夹心材料的例子包括约145-242g/m2令重牛皮纸的片材。浸渍的夹心材料可如此加工，使得酚醛树脂转化成热固性状态。
另外，如此布置剥离片材100，使得可固化涂层101紧邻接三聚氰胺装饰纸层201。剥离片材100以这一方式布置，结果使用三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸层201受到保护，免遭褪色和损坏。
在各层以这一布置方式组装后，可将预加工的层压组件200放置在钢片之间，并同时在约5.516×106-1.103×107帕斯卡范围内热压一段时间，足以使层压材料固结和树脂固化(通常约25分钟到1小时)。加工步骤的温度优选保持在126.7℃到165.6℃之间。通过与钢片连接的机械或水压机施加压力。另外，通过钢片的电阻或感应热来施加热量。或者通过独立的加热设备通过传导加热钢片。
加工导致纸片中的树脂流动、固化和固结成单元层压物质。另外，高温使热引发剂产生作用，从而导致丙烯酸低聚物和单体固化。在形成单元层压结构之后，将剥离纸层102剥离，得到用于单元层压结构的抗褪色和抗损坏的丙烯酸阻挡层。
应当理解的是，通过逐步重复图2中描述的各层的布置，一次可形成多于一层的层压结构。通过除去剥离纸层使由各层形成的各层压结构分开。另外，视所需，可随后将各层压结构粘接到增强载体结构(如胶合硬质板、石棉板和/或刨花板等)上。
进一步应当理解的是，本发明并不局限于使用此处所描述的层压结构的应用上。可用任何层压材料或适宜于层压材料压制和热加工用的任何构型来使用本发明。
或者，可使用连续的压辊装置构造层压结构。图3描述了本发明例示的连续压辊装置，以提供抗褪色和抗损坏涂层。应当理解的是，为了辅助读者理解装置的各元件，装置300没有按比例画出。装置300包括辊301、302和303。辊301提供剥离片材100的连续片材。辊302提供用三聚氰胺树脂浸渍的装饰纸层201的连续片材。另外，辊303提供用酚醛树脂浸渍的牛皮纸层202的连续片材。通过装置300将各片材展开，从而向压制带(press band)304提供材料输入。压制带304提供所要求的压力和热量以形成带有所需的固化丙烯酸涂层的单元层压结构。在压力和加热加工之后，从单元层压结构中除去剥离纸层102，并将其缠绕到辊305上。接着将固化的丙烯酸涂布的层压材料缠绕到辊306上。
尽管已详细地描述了本发明及其优势，应当理解的是，此处可作出各种变化、取代和改变，而没有脱离所附权利要求所定义的本发明的精神和范围。另外，本发明的范围并不局限于说明书中所公开的具体实施方案的工艺、仪器、制造、物质的组成、设备、方法和步骤。作为本领域的普通技术人员容易从本发明的披露中理解到，根据本发明可使用目前存在的或者随后开发的与相应的实施方案行使基本相同功能或者达到基本相同结果的工艺、仪器、制造、物质的组成、设备、方法或步骤。因此，所附的权利要求拟将这些工艺、仪器、制造、物质的组成、设备、方法或步骤包括在其范围之内。

Claims (16)

1.一种向层压材料表面提供抗褪色和抗损坏特征的产品，该产品包括：
一种剥离元件；和
涂敷到所述剥离元件的一个表面上的一种基本上呈固态的丙烯酸组合物，所述基本上呈固态的丙烯酸组合物的粘度足以使其保留在所述剥离元件上作为基本上均匀的层材和其粘度足够低，以促进热加工而引起的交联，从而提供所述的抗褪色和抗损坏特征。
2.一种向层压材料表面提供涂层的产品，该产品包括：
适用于将基本上呈固态的丙烯酸组合物涂敷到层压材料表面的一种剥离元件，从而使所述的层压材料表面提供有抗褪色和抗损坏的涂层；和
所述基本上呈固态的丙烯酸组合物包括丙烯酸单体、固态丙烯酸低聚物、热引发剂和润湿剂。
3.权利要求1或2的产品，其中剥离元件包括选自金属箔、聚氨酯、聚烯烃和聚酯中的一种物质。
4.一种产生抗损坏和抗褪色的层压结构用的装置，该装置包括：
一种包括基质层(202)、装饰层(201)和剥离片材层(101)的层压材料敷层布置(200)；
对所述的层压材料敷层布置(200)施加热量的设备；和
对所述的层压材料敷层布置(200)施加压力的设备；
其中所述施加热量用的设备和施加压力用的设备用于对所述的层压材料敷层布置(200)进行层压固结；
所述剥离片材层(100)包括放置在所述装饰纸层(201)上的基本上呈固态的丙烯酸组合物，其中所述基本上呈固态的丙烯酸组合物包括丙烯酸单体、固态丙烯酸低聚物、热引发剂和润湿剂，和其中在通过施加热量用的设备施加热量之后，所述的固态丙烯酸组合物向所述的装饰纸层(201)上提供固化的涂层。
5.权利要求4的装置，其中所述施加热量用的设备和所述施加压力用的设备结合在压机传送带装置中。
6.权利要求4或5的装置，其中所述装饰层包括三聚氰胺树脂浸渍的和颜料填充的纤维素纸。
7.权利要求4、5或6任一项的装置，其中所述基质层包括酚醛树脂浸渍的牛皮纸。
8.前述任一项权利要求的产品或装置，其中基本上呈固态的丙烯酸组合物基本上由下列物质组成：
75％-90％重量的低聚物物质；
8％-20％重量的单体物质；
2％-7％重量的过氧化二枯基；和
小于0.1％重量的nonoxynol-12。
9.权利要求2-7任一项或者依赖于权利要求1的权利要求8中的产品或装置，其中各低聚物物质是氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯。
10.权利要求2-7任一项或者依赖于权利要求1的权利要求8中的产品或装置，其中各单体物质是己二醇二丙烯酸酯。
11.前述任一项权利要求的产品或装置，其中所述基本上呈固态的丙烯酸组合物在热加工过程中，在约126.7℃到165.6℃的温度范围之间交联。
12.一种对层压产品施加抗褪色和抗损坏特征的方法，包括：
提供一种低聚物和单体的组合物，所述低聚物和单体的组合物的粘度足以使其保留在剥离片材上作为基本上均匀的层材和其粘度足够低，以促进交联；
向所述的剥离片材(100)上涂敷所述的低聚物和单体的组合物；
用紧邻接所述装饰层(201)的所述低聚物和单体的组合物组装包括所述剥离片材(100)和装饰层(201)在内的层压组件；和
对所述层压组件施加热加工和压力，同时引起所述低聚物和单体的组合物交联和引起所述层压组件固化。
13.权利要求12的方法，其中所述低聚物和单体的组合物中的单体是己二醇二丙烯酸酯。
14.权利要求12或13的方法，其中所述低聚物和单体的组合物中的低聚物是氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯。
15.权利要求12-14任一项的方法，其中所述施加热加工和压力的步骤在约126.7到165.6℃的温度范围内加热所述的层压组件。
16.权利要求12-15任一项的方法，其中所述低聚物和单体的组合物基本上由下列物质组成：
75％-90％重量的低聚物物质；
8％-20％重量的单体物质；
2％-7％重量的过氧化二枯基；和
小于0.1％重量的nonoxynol-12。
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