CN1492809A - 装饰层压制品组件及其生产方法 - Google Patents

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特里·P·德里斯
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F・奥布赖恩
凯文·F·奥布赖恩
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Abstract

一种装饰层压制品组件，具有一个装饰层压制品顶层组件。此顶层组件以下述的叠置关系顺序包括：一个装饰层；和一个包括PETG的芯层。优选的是，顶层组件在装饰层顶部还包括一个抗磨损覆盖层，并且芯层的PETG是一层的形式。通过采用抗水粘结剂将所述顶层组件贴到所述抗水基质材料上。本发明的装饰层压制品组件能够用于各种目的，包括地板的应用。当本发明用于地板时，优选覆盖层包括抗磨损的品质以及抗水基质材料包括PVC或者水泥纤维板。

Description

装饰层压制品组件及其生产方法
技术领域
本发明一般地涉及装饰的层压制品组件及其生产方法，并且具体是涉及具有加强的抗潮湿性和尺寸稳定性的装饰的层压制品组件，这些质量在重复地或者长期地暴露于潮湿或者水的地板应用中特别有用。
背景技术
装饰层压制品在商业和住宅应用中用作表面材料已经有许多年，在这些应用中较好的使人愉快的美学效果和所期望的功效(例如的抗磨损，抗热和抗污性，可清洁性和成本)是首选的。历史上典型的应用包括但不限定于家具、厨房台面、桌面、商店固定设备、浴室梳妆台面、柜子、墙壁嵌板、办公室隔断墙等。
近来，装饰层压制品的应用已经扩大到包括其作为地板材料，代替更昂贵的实木、石料或者陶瓷砖、不太清洁的粗糙的地毯，以及不太美观的不吸引人的乙烯基砖或者油毡样的产品。但是，如下面所详细讨论的，由于其固有的亲水特性，现有的装饰层压制品不特别适合于重复地或者长期地暴露于潮湿或者水的地板的应用。因此这样的现有的层压制品主要限定于具有干燥条件的住宅的应用。因此，如下面进一步讨论的，需要一种装饰层压制品，其能够用于重复地或者长期地暴露于潮湿或者水的地板的地方，从而克服现有装饰层压制品存在的缺点。
通常，装饰层压制品能够大致分成两大类，即高压装饰层压制品(HPDL)和低压装饰层压制品(LPDL)。根据工业主管团体国家电子制造联合会(NEMA)公布的标准LD 3-1995所限定的，高压装饰层压制品其制造或者“层压”是在加热和大于750psig的特定压力下进行的。相反地，低压装饰层压制品典型的是其制造是在大约300psig的特定压力下进行的，以避免其基质材料的过度受压。高压和低压装饰层压制品之间的另一主要区别是前者一般相对的薄，典型地包括一个装饰表面和一个酚醛树脂浸渍的牛皮纸芯层，并且在制造时不是自支持(selfsupporting)的。因此它们通常由一种适合的粘结剂或者胶结合到一种刚性的基质材料，例如刨花板或者中密度纤维板(MDF)，作为最终产品的最终制造的一个分离的步骤。相反，低压装饰层压制品典型地包括一个类似形式的装饰表面，没有在其制造过程中的一个单一层压或者“压力”操作中结合到一种基质材料，例如刨花板或者MDF的该支持芯层。
高压和低压装饰层压制品过去都已经由加热的平台液压压力机制造。除一些较新型的压力设备，高压层压制品典型地在多开口压力机(其通常是蒸汽或者高压热水加热的，以及水冷却的)中的压力“包”或者“书(book)”中压成多层，采取30至60分钟的热循环以及130℃到150℃的最高温度。另一方面，低压装饰层压制品典型地在单一开口压力机(其通常是热力(thermoil)或者电加热的)中压成单层或者“板”，具有30至60秒钟的绝热放热的“短循环”，以及180℃到220℃的压力加热压盘的温度。用于制造装饰层压制品的连续层压或者“双带”压力机把上面区别弄得有些模糊，它们的“循环”时间和温度与用于低压装饰层压制品的相似。在这样的过程中，压力是中等的典型的是在300-800psig，而连续层压本身相对地薄，不直接与基质材料结合，并且因此传统的高压装饰层压制品需要第二加工步骤。上面描述的过程和产品的不同以及更细微的过程的差别是本领域技术人员知道的。
高压装饰层压制品一般包括一个装饰层，其或者是单色的或者是一个印刷图案，在其上面可选择地放置一个透明的覆盖层，典型地采用协同一个印刷纸以保护印刷的油墨线并且加强抗磨损性，虽然覆盖层能够用于改进单色的抗磨损。一个单色的纸典型的包括α纤维素纸，包含各种颜料、填料和不透明剂，一般的基本重量是每3000平方英尺令为50-120磅。类似地，印刷基础纸也是有颜色的并且在不同的情况下充填α纤维素纸，通常轻轻地轧光并且比单色纸密度大以改善可印刷性，并且基本重量较低，大约是每令为40-75磅，采用一种或多种油墨在其表面上进行照相凹版或者其它方式的印刷。相反，覆盖层纸典型地包括高纯α纤维素纤维，没有任何颜料或者填料，虽然它们能够选择稍稍着色或者“带色彩”，并且通常比不透明的装饰纸的基本重量轻，其基本重量的范围是每令为10-40磅。
对于高磨损的应用(例如地板)，时常需要具有更高的抗磨损顶层。因此，覆盖层纸可以包含硬的磨料矿物质颗粒例如二氧化硅(硅石)，并且优选是氧化铝(矾土)，在造纸过程中包括在纸的配料中。可选择地，在最终层压步骤之前，在下面描述的“处理”过程中，磨料颗粒能够涂在覆盖层或者装饰纸的表面上。而且，磨料颗粒能够加入到用来浸渍覆盖层或者装饰层的树脂中，使得磨料颗粒沉积于其上，并且在较小的范围内，在这样的层中散开。如本领域已知的，如果磨料颗粒沉积在装饰层上，则可以不需要一个单独的覆盖层。
典型地，这些覆盖和装饰印刷和单色的表面纸用蜜胺甲醛热固性树脂处理或者被浸渍，其是蜜胺和甲醛浓缩聚合反应的产品，能够共同反应或者加入各种改良剂，包括可塑剂、流动促进剂、催化剂、表面活性剂、释放剂、或其它材料，以在处理过程中和最终压力固化以后改善某种所需的特性，这是本领域技术人员明白的。当蜜胺甲醛树脂制备及添加剂加入时，本领域技术人员知道，其它的多官能的氨基和醛的化合物能够被用于制备基本树脂，并且其它的热固聚合体例如聚酯或者丙烯酸树脂可以用作某些场合的表面树脂。
可选择地，一种未处理的装饰纸能够与处理的覆盖层一起使用，使得在层压的热和压力联合过程中覆盖层包含足够的树脂流入并且贡献给相邻的装饰层，从而产生不同两层之间充足的层间结合，以及装饰层与芯层的结合。用于处理这些各种表面纸的设备是有市售的，是本领域技术人员知道的。纸通常处理成有最佳性能的控制的预定的树脂含量和挥发物的含量，这是本领域技术人员明白的，对于覆盖层、单色的和印刷的(除非采用未处理的)纸，典型的树脂含量范围分别是64-80％、45-55％和35-45％，挥发物含量都在大约5-10％之间。低压方法采用的覆盖层和装饰表面纸通常采取较高的树脂含量和催化剂浓缩(和/或较强的催化剂)，以补偿低压和由此产生的较差的树脂流动，以及压力操作期间的短的热固循环。
高压装饰层压制品的表面纸(即覆盖层和装饰层)在压力操作期间同时与芯层结合。传统的高压装饰层压制品的芯层典型地包括多个饱和级的牛皮纸“填料”层，其已经由酚醛树脂处理或者浸渍，并且同时在层压过程中熔合和结合在一起，形成牢固的多层结合的合成物或者层压制品。酚醛树脂是苯酚和甲醛浓缩聚合反应的产品。本领域技术人员明白，各种改良剂例如可塑剂、稀释剂和流动促进剂能够与酚醛树脂起反应或者添加到其中，其它的酚的和醛的化合物能够被用于制备基本树脂，并且其它的热固树脂例如环氧树脂或者聚酯可以使用。但是酚醛树脂一般在传统的高压装饰层压制品中优选，采用饱和级的牛皮纸，一般的基本重量是每令70-150磅，虽然其它材料例如挂面纸板牛皮纸、天然织物，或者纺织或者非纺织的玻璃、碳或者聚合纤维布或者网可以用作芯层，或者它们自身构成或者与牛皮纸结合。在任何情况下，这些芯层或者用与“原来的”填料树脂(以及如果使用的相邻的表面树脂)化学相容的树脂处理，或者如果使用未处理的，则必须从相邻的填料层得到充足的树脂并且确保适当的层间结合。填料树脂制备方法，以及填料处理设备和方法也是本领域技术人员公知的。对于传统的低压过程，典型的是不使用芯层，并且装饰表面部件直接与基质材料结合，而不是与中间的芯层结合。
在HPDL层压或者压力操作期间，各种表面和填料层或者层压制品在热和压力下熔化结合在一起固化，成为一个牢固的一体的层压体，虽然在化合物的厚度中不对称。如前面提到的，典型地此过程是在多开口的平台液压压力机中的基本上固定的开槽的板之间完成，在一个施加的压力下能够加热并且继而冷却。
典型的是在这样一种压力机中，背对背成对的排序的层压组件(带有下面描述的分离装置)，各包括多个填料层以及一个或者多个表面层，以叠置的关系叠置在刚性的压力板或者“抛光板”之间，将表面邻近压力板。如本领域已知的，这样的压力板典型地由可热处理的马氏体的不锈钢合金例如AISI 410形成，并且能够具有多种表面光洁度，在压力操作过程中直接给予层压表面，或者它们能够与位于层压表面部件与压力板之间的不粘的斑纹/释放层一起使用，在压力期间，将一种选定的光洁度给予层压表面(后来被撕掉并且扔掉)。
典型的是，几对层压组件或者“成对物”插入在几个压力板之间，由托盘支承，形成压力包或者“书”。在压力板之间的层压制品对通常借助于不粘的材料相互分离，例如蜡或者硅涂层的纸，或者双轴定向的聚丙烯(BOPP)，它们是有市售的。可选择地，相互接触的一个或两个层压制品相对的填料层的最背面涂有释放材料例如蜡或者脂肪酸盐。然后，这样构造的各压力包借助于其托盘被插入到多开口高压平台压力机的两个加热/冷却板之间的开口或者“间隙”。压力板直接由蒸汽加热或者由通常在一闭环系统中的高压热水加热，并且由水冷却。
一旦压力加载，并且一个或者多个包包含层压组件和压力板，一个典型的压力循环必须伴有关闭压力机，以产生大约1000-1500psig的特定的压力，将包加热到预定值大约为130-150℃，保持该处置温度，达到一个预定的时间，然后将包冷却到或者接近室温，最后在从压力机中在其托盘上卸载之前消除压力。本领域技术人员能够理解全部压力操作，并且会认识到为了实现所需的层压制品的特性(树脂配方设计和此过程中采用的纸)，精心控制层压制品的处置温度及处置的程度是必须的。
当压力操作完成以后，从压力机中取出压力包，继而从压力包组合中取出压力板，以便于重新使用，并且最终的层压成对物分离成单一的层压板。在分离操作中，这些板必须修整成所需的尺寸，背侧撒沙从而在接下来的与基质材料结合的过程中改善附着。对于连续的层压过程，修整和撒沙操作以及如果需要时的包裹通常在加热和压力压实并且在转动的双带之间处置以后直接进行。相反，对于传统的低压压力操作，通常取下未压的表面纸边“余料”是唯一所需的完成步骤。
如上面说明的，建筑业和设计业近来的发展是在地板应用上增长的普遍接受采用装饰层压制品。这样的地板产品模拟石头或者陶瓷砖、或者木板，被普遍生产，或者将上面详细描述的其表面有抗磨损覆盖层的传统的高压装饰层压制品粘合到一个中密度纤维板(MDF)或者特级的高密度纤维板(HDF)基质材料。可选择地，地板的化合物材料直接被压，采用一个步骤的低压过程，采用磨料覆盖层保护装饰表面层，并且采用MDF或者HDF作为基质材料。由于普遍采用的地板产品的舌件和沟槽或者一体的“咬合锁件”边缘的处理的连接系统的精确的机加工的需要，采用纤维板基质材料代替刨花板或者其它粗糙的便宜的基质材料。
但是甚至是较昂贵的HPDL覆盖的地板产品，以及采用最佳等级的“抗潮湿”HDF基质材料(其中板含有较高的树脂含量，采用抗潮湿较好的树脂)，并且甚至用蜡和其它“防水剂”封闭，当其暴露于重复或长时间接触潮湿或者水时，严重的应用限制和问题继续存在于这些最广泛使用的地板产品。这些缺陷是由于其固有的吸水的，事实上是收湿的特点，因为这样的产品大部分包括纤维素木纤维。这些缺陷是由造纸和纤维板制造过程中固有的非同构的定向的这些纤维造成的。
确实，甚至是最佳的抗潮湿HDF等级，对于每1％的平衡水分含量的增加，将沿着其机器方向(“MD”)和横向于机器方向(“CD”)膨胀平均大约0.075％。当由工厂生产和由地板制造者使用时，HDF在其原始状态，具有平均的水分含量为大约6％。对于没有潮湿的底层地板例如柳安木胶合板，在低相对湿度“RH”(～10％RH)和高环境温度的最佳条件下，地板HDF基质材料水分含量增加约7％(增加1％)。在另一极端，同样种类的底层地板和在高湿度(～90％RH)以及低环境温度的条件下，HDF基质材料水分含量增加约9％(增加3％)。典型的是，更温和的温度和湿度条件下将导致地板HDF基质材料水分含量增加约8％(增加2％)。地板的HDF基质材料水分含量的增加的实际结果，以及其总尺寸的最终增加在下面的表中总结。下面示出的膨胀数字是在MD和CD方向膨胀变化的平均值。
                                          表I
                                           随房间尺寸的膨胀
底层地板    相对湿度  温度  水分含量   增加   10英尺    20英尺    30英尺
HDF         --        6％   --         --     --        --        --
(来自工厂)
HDF         低        高    7％         1％   0.09″    0.18″    0.27″
HDF         中        中    8％         2％   0.18″    0.36″    0.54″
HDF         高        低    9％         3％   0.27″    0.54″    0.81″
另一方面，一种用作覆层的传统的高压装饰层压制品(即层压覆盖层、装饰层和芯层)在低湿度条件下会失去水分并且在MD和CD方向缩小，在高湿度条件下会吸收水分并且在MD和CD方向长大。NEMA规范LD3-3.11对于VGS级的层压制品(标称厚度为0.028英寸“垂直等级标准”)的尺寸变化，典型地用于包覆HDF的地板的场合，在机器方向是0.7％最大，并且在横向于机器的方向是1.2％最大，就总尺寸从低湿度条件(在70℃小于10％相对湿度)到高湿度条件(在40℃小于90％相对湿度)的变化。假设在平均的50％相对湿度的环境条件下(试验方法的中点)，层压制品在高湿度条件下能够在机器方向增长0.35％，在横向于机器的方向增长0.60％，由下面的表II表示。
                                     表II
                                       随房间尺寸的膨胀
相对湿度  方向    ％变化    10英尺     20英尺     30英尺
10％      MD      -0.35     -0.42″    -0.84″    -1.26″
10％      CD      -0.60     -0.72″    -1.44″    -2.16″
50％      MD      0         --         --         --
50％      CD      0         --         --         --
90％      MD      +0.35     +0.42″    +0.84″    +1.26″
90％      CD      +0.60     +0.72″    +1.44″    +2.16″
高压装饰层压制品的相对差的抗潮湿性主要与酚醛(“酚的”)树脂浸渍的芯层相关，部分因为它包括大多数的层压制品的体积并且其与表面部件相比通常具有较大的纤维素纤维与树脂的比，并且部分因为“现代的”水溶剂化物的(water-solvated)酚醛树脂系统的更吸水的特性。简单地充分地增加芯层的酚醛树脂含量以显著地改善抗潮湿性是不实际的，因为这将导致增加树脂的流动并且在压力过程中流出，以及可能树脂流入到制品的表面。转变成更不易被水沾湿的有机溶剂基的改良的酚醛树脂被禁止，因为环境的考虑，并且两种选择由于它们的成本增加而排除。
因此，总的地板组件的尺寸变化将被大量的HDF基质材料有力地控制，在高湿和潮湿的特别是湿的条件下，地板的HPDL包覆层的较大的变化会翘曲凸起和弯曲单个的地板砖或者板材，从底层地板上升起。
考虑到公认的现今最流行使用的高压和低压装饰层压制品/HDF基的地板产品的缺陷，它们在“小房间”中表现得相当好，低湿度、水分和水环境(通常指的“住宅场合”)，在那里如果不控制，单个地板块的复合尺寸变化对于整个安装的效果能够忽略。甚至于对于这样的安装，地板制造者以及安装者推荐最小每20英尺包含(需要升高的)膨胀接头，以避免地板由于吸收水分而翘起，虽然这样的膨胀接头在美学上没有吸引力并且在物理上是插入的。因此，一般不推荐湿的区域的安装例如浴室。
地板的防湿一般地试图推荐采用在底层地板与新地板之间放置衬垫，其典型地包括泡沫材料夹在聚合体薄膜之间。这些所谓的“浮动地板”安装只有助于控制从下面的地板吸收水分的比率，而不是总的平衡量，并且产生流出的水不能从上面经过接头排出的缺点(因此渗入到周边的HDF基质材料，其能够在那些区域引起严重的隆起)。而且，当走在上面时，这样的安装在整个地板上产生中空的声音，松软的感觉。但是，浮动的地板安装的一个重要的优点是，泡沫的插入起吸振的作用，并且大大改善抗冲击效果；如果没有衬垫，将装饰层压制品直接安装在硬的刚性的底层地板上其自身抗冲击性很差。
当这样的传统的装饰层压制品包覆HDF地板安装在混凝土上(这是典型的商业应用)时，现有的装饰层压制品的缺点恶化。这样的现有的装饰层压制品在商业上的应用已经大大地避免，因为其前面提到的对潮湿和水的敏感。确实，新浇注并凝固的混凝土地板典型地产生每1000平方英尺每天大约14磅水(14磅/1000平方英尺/天)，并且接触这样的地面的HDF将达到平衡水分含量大约18％。甚至于一个旧的充分凝固的混凝土地面在“干”的场所将继续以大约3磅/1000平方英尺/天的平均比率传递水，并且导致HDF水分含量大约是14％。HDF中的水分含量大于大约12％时，不仅是尺寸改变，而是事实上物理膨胀和纤维板自身降级，以及霉菌损坏。而且，在一个高水的台子上，例如在南佛罗里达，典型的房子建在水泥板上，没有地下室，甚至是旧的混凝土也以与新混凝土类似的比率传递水分，存在对HDF基础的地板同样有害的效果。因此，这些“湿的区域”住宅和商业地板的应用已经不考虑乙烯基的合成物的砖以及类似的产品。它们由于其本性，具有先决条件的抗潮湿性和尺寸稳定性，它们很软并且容易由于重物或者结实的物体而凹陷，并且装饰设计受到严重地限制到抽象的石头样的图案等。
美国专利6,093,473(“Min”)提出一种HPDL包覆的地板组件，采用抗潮湿的聚合的基质材料(特别是PVC)，与传统的高压装饰层压制品一起包括典型的酚醛树脂浸渍的牛皮纸基的芯层，其只提出传统的HPDL包覆的地板组件存在的部分问题(即只提出与HDF基质材料相关的问题)。
一种蜜胺甲醛(“蜜胺”)表面树脂，当充分凝固时，具有固有的良好的抗潮湿性，这可以由这样的物品用作模注蜜胺餐具来证明。因此，保留蜜胺树脂在改进的地板产品的表面是理想的，因为其抗潮湿性以及其它优越的特性例如其颜色和透明、硬度、抗热和香烟、光稳定性和抗褪色性、可清洁性和光学兼容性，带有加强磨料和抗潮湿所需的氧化铝包含物。但是，不能简单地采用蜜胺树脂在层压制品的芯层以及表面，因为它们与纤维素、非聚合材料最相容(它们使抗潮湿性降级)，并且蜜胺树脂固有地脆弱，进而使得最终的层压制品发生压力脆裂和抗冲击，这将影响其机加工性。
而且，当采用不饱和的可交联的聚酯“层压”树脂浸渍的纺织或者非纺织玻璃、碳或者聚合物纤维布或者网是本领域公知的，能够改善层压芯层的抗潮湿性和挠性，这种芯层具有几个缺点。这样的缺点是相对高的成本、难于由传统的HPDL填料处理设备进行处理、严重的环境问题，芯层仍然包括不连续的水分阻挡层，以及这样的聚酯与所需的必不可少的蜜胺表面树脂不相容，由自由基凝结而不是浓缩聚合。后面的问题能够采取技术手段避免，采用美国专利6,159,331(“Chou”)教导的成键介质或者“连接层”，其具有不饱和的聚酯和蜜胺树脂凝结功能，这样的材料难于合成并且昂贵，并且因此如果可能最好避免。
因此，需要一种抗潮湿的尺寸稳定的装饰层压制品组件，并且特别是一种装饰层压制品覆层，其能够用于重复或者长期暴露于潮湿或者水的地方。
而且，薄的传统的装饰层压制品覆层其带有酚醛树脂浸渍的牛皮纸芯层，由于其非常脆并且易于脆裂。在Min地板组件中，这样一种层压制品与PVC材料(这相对软而且易于变形)结合，抗冲击性很差。确实，根据Min生产的产品的球冲击试验导致基质材料的瞬间凹陷以及层压制品覆层的同时四周的破碎。因此，进一步需要一种坚韧的更抗冲击的装饰层压制品覆层。
因此，综上，需要一种具有改进的抗潮湿性和尺寸稳定性以及改进的坚韧的抗冲击和耐久的装饰层压地板组件，其将提供给建筑师和消费者多种设计选择。这样一种装饰层压制品迄今还没有。
发明内容
前面提到的需要由一种具有装饰层压顶层组件的装饰层压制品组件实现。其顶层组件以下行的叠置关系包括：一个装饰层和一个包括PETG的芯层。优选的是，顶层组件在装饰层顶部还包括一个抗磨的覆盖层，并且芯层的PETG是一个薄片的形式。顶层组件由抗水粘结剂固定到一个抗水的基质材料。本发明的装饰层压组件能够用于各种目的，包括地板。当本发明用于地板时，优先覆盖层包括抗磨品质以及抗水基质材料包括PVC或者水泥纤维板。
附图说明
图1是传统的高压装饰层压制品部件的局部的横剖分解立面图。
图2是根据本发明的高压装饰层压制品部件的局部的横剖分解立面图。
图2A是根据本发明另一实施例的高压装饰层压制品部件的局部的横剖分解立面图。
图3是根据本发明的装饰层压地板组件的局部的横剖分解立面图。
具体实施方式
本发明能够以各种形式实施，以附图表示并且在下面进行描述的一个优选的实施例应当理解为该公开是本发明的示例，不意于将本发明限定为该示出的特定的实施例。
图1表示一个传统的高压装饰层压制品10，其以下行的叠置关系包括：一个蜜胺树脂浸渍的加磨料的(abrasive-loaded)覆盖层12，一个蜜胺树脂浸渍的(或者可选择为一种未处理的)装饰印刷层14，或者一层或者多层酚醛树脂浸渍的饱和级的牛皮纸芯层16结合在一起，并且由上面描述的高压压力方法压实成为整体的装饰层压制品10。
参见图2，示出了本发明的高压装饰层压制品覆层20的组成，其以下行的叠置关系包括：一个蜜胺树脂浸渍的加磨料的(abrasive-loaded)覆盖层22，一个蜜胺树脂浸渍的(或者可选择为一种未处理的)装饰印刷层24，和包括至少一层聚对苯二甲酸乙二醇酯二醇(polyethylene terephthalate glyeol)(“PETG”)的芯层26。应当理解，芯层26还可以包括多个PETG层。而且，虽然PETG层是优选的，但是其它形式(即以一种纤维形式)的PETG能够用于本发明。
PETG是一种新的(new class)热塑性聚合材料，近来依斯特曼化学公司对其进行了开发，其能够被挤压成连续的薄膜或者薄片。Eckart等人的美国专利5,643,666描述了PETG共聚物的化学成分是由过氧化环己酮复制单元改性的聚乙烯对苯二甲酸酯聚酯(polyethyleneterephthalate polyesters)，过氧化环己酮或者是顺式或者是反式，1，3或者1，4异构体(或者其混合物)。主要的二羧酸单体是对苯二酸或者对邻苯二甲酸二甲酯，主要的二醇单体是乙二醇和过氧化环己酮，虽然较少量的其它二羧酸(或其酯)和二醇也能够包括在配方中。Eckart等人的PETG是玻璃状的透明度并且适合于装饰玻璃窗。在室温下，PETG层特别坚韧而且有弹性，类似于聚碳酸酯材料，但是在压力和升高的温度下，与用于传统的HPDL制造相似，它们会软化，熔化并且流动。相反，对于传统的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，对苯二酸或者对邻苯二甲酸二甲酯与ethylene glycol的熔化聚合反应产品具有大约260-270℃的熔化温度，因此不能用于本发明。虽然PETG可以得到能够用于本发明的各种等级和厚度，但是优选采用Eastar的PETG共聚多酯6763，其可以从依斯特曼化学公司得到。
如原先预料的，PETG存在的问题是或者PETG是一种直链(linear)的饱和的聚酯，其自身会与酚醛树脂浸渍的表面材料均匀的结合(即，酚醛树脂处理的覆盖层和装饰印刷或者单色纸，或者更像一个BOPP隔离层(其既不粘在蜜胺树脂上也不粘在酚醛树脂上)。另外，在后一种情况下，怀疑是否一种成键剂或者由Chou(美国专利6,159,331)公开的该种连接层虽然是不饱和的，可能在两种不同的聚合物之间的连接是有用的。
但是，意外的是，在将PETG薄膜压在传统的其上有覆盖层以及装饰印刷或者单色纸的HPDL蜜胺树脂上与之结合之后，PETG薄膜有非常好的结合强度，通过7天50℃水浸泡试验以及旧的国家电子制造联合会(NEMA)真实的香烟阻力试验(LD1-2.04 1971)证实，没有任何PETG芯层装饰层压制品老起泡或者其它分层现象。还发现，PETG薄膜与“生的”，未处理的装饰印刷层(在有很厚的树脂覆盖层下)结合得很好，与蜜胺树脂处理的印刷层的结果相似。为了最好的抗潮湿效果，优选采用处理过的印刷层。本领域技术人员应当明白，任何类似于PETG的其它材料能够用作芯层26。例如，其它的PET聚酯二醇改性剂(即不是过氧化环己酮)也能够产生一种新的(new class)PETG共聚多酯，具有与现有的PETG相似的特性，其也可以用于本发明。
应当明白，除了芯层26只包括一层或者多层PETG以外，芯层26还能够包括一层织物或者非织物的玻璃、碳或者聚合纤维布或者网夹在两层或者多层PETG之间的层27，如图2A所示。在这样的构造中，织物或者非织物的玻璃、碳或者聚合纤维布或者网将基本上由PETG层密封，因此使密封的层抗水。此夹层结构给予芯层26以附加的结构特性。
关于覆盖层22，虽然优选覆盖层22是抗磨损的，但是应当注意，覆盖层可以包括一简单覆盖层，而不加强抗磨损性能。而且，如上面所描述的，磨料颗粒能够覆盖在或者分散在装饰层24。在这样的构造中，覆盖层在本发明中不需要。
参见图3，层22、24、26结合在一起，由稍作改进的压力方法压实成为整体的装饰层压制品20，采用一个比通常用来制造传统高压装饰层压制品较低的温度和压力，控制PETG层的熔化和流动是有利的，在下面的示例中详细描述。但是应当注意，本发明主要针对我具有改进的特性的装饰层压组件，其采用高压装饰层压制品作为优选的表面材料，在一个分离的两个步骤的过程中结合到一适合的基质材料上，本领域技术人员还应当明白，本发明的制品还能够采用低压装饰层压或者连续层压方法。另外，应当明白，任何层压表面磨光可以与本发明结合，当本发明用于地板时相对低的光泽，稍稍的以至适当深度的表面磨光是优选的。
图3还表示本发明的装饰层压组件，整体由30表示，其中以下行的叠置关系包括：蜜胺树脂/纸表面和本发明的PETG芯层高压装饰层压制品覆层20，它们采用适合的抗潮湿粘结剂32与一适合的抗潮湿基质材料34结合。优选的是，抗潮湿基质材料或者是填料的PVC层或者是水泥(cement)纤维板。但是本领域技术人员会明白，任何抗潮湿的基质材料能够用作本发明中的基质材料34。应当明白，“抗潮湿基质材料”作为一个术语在此使用是指该材料尺寸稳定，并且不由于重复地或者长期地暴露于和吸收潮湿或者水而明显长大或者膨胀。不是指基质材料必须不能渗透水和不让进入水。而且，虽然抗潮湿基质材料被优选用于本发明，但是，装饰层压制品覆层20能够组装有其它基质材料，例如HDF、MDF、刨花板等，只是警告，由于前面提到的问题，这样的其它基质材料的一种组件不适于湿或者潮湿的条件。
最优选的是，基质材料34能够用传统的工具(即锯、刳刨、制榫机等)进行加工，并且相对低廉。例如包括各种新的或者再生的聚合物或者无机的合成物都能够用来实现所需的结果。
如上面提到的，两种基质材料被认为是本发明有用的和优选的，因为其相关的机械性能。即，这两种材料是一种填料的聚氯乙烯(PVC)合成物和一种无机的纤维加强的水泥纤维板(IRCB)，在工业上通常指水泥纤维板。
PVC复合板典型的是过多充填无机材料例如细颗粒的滑石(硅酸镁)和/或碳酸钙。其相对软，并且当走在其上时具有好的机械和吸声特性。因此，它是用于本发明的潮湿的住宅场合例如地下室以及浴室，以及办公室等的轻中负荷的商业地板的理想的基质材料。
相反，水泥纤维板非常硬并且不可压缩，并且因此适于在本发明的重负荷商业地板场合中使用作为基质材料(即，重物地放置在地板上(并且只是定期地移动)或者在地板上滚动，或者永久变形成为问题例如百货商场的沉重的展示箱的底座和饭店的大堂)。由于后者致癌的原因，在工业上水泥纤维板现在已经代替了粘结石棉板(CAB)。水泥纤维板由矿物纤维组成，以波特兰水泥作为粘结剂，生产出各种级别，有或者没有小量的部分水解的聚乙烯醇/多乙酸乙烯酯，或者丙烯酸橡胶作为改良剂以加强其内部结合强度。
在得到装饰层压地板之前，防火的高压装饰层压制品带有一种另外的传统的酚醛树脂浸渍的牛皮纸芯层(典型的是NEMA防火级的HGF和VGF)，在历史上已经与粘结石棉板结合，并且随后与水泥纤维板结合。这样的结合典型地与Indspec(Koppers)penacolite G1149A/G1131B或者G1124A/G1124B两部分，酚醛树脂/雷琐酚醛树脂基的粘结剂，以生产符合美国海岸卫队(Coast Guard)以及I级或者A级标准(分别是ASTM E84或者UL723隧道试验)耐火级的板组件。此产品特别用作防水壁以及其它严格的潜艇的场合。意想不到的是，已经发现本发明的装饰层压制品带有蜜胺树脂浸渍的表面和PETG芯层不易燃，并且产生很少的烟，建议用Penacolite粘结剂与水泥纤维板结合时，本发明的装饰层压地板组件在严格防火的场合特别有用(即，主要城市的公寓建筑走廊)。这样的组件还可以用于墙壁和天花板。
至于粘结剂层32，可以采用任何防潮防水的并且对PETG(以及基质材料)具有亲和力的粘结剂系统。优选在施加粘结剂时，粘结剂层32也形成一个连续的薄膜，并且当固化和凝固时是刚性的。许多这样的粘结剂系统符合这些特性。如上面提到的，Penacolite酚醛/雷琐酚醛树脂基粘结剂是有用的，特别是与水泥纤维板协力用于重负荷的商业和防火级的场合。另一种粘结剂系统是Daubert化学公司的DaubondDC-8855A/DC-8855B，其已经有利地用于将本发明的装饰层压制品的PETG芯层结合到都是填充了的PVC和水泥纤维板基质材料，这是一种两部分的(two-part)环氧改良的聚氨酯，其具有能够用于冷压操作的优点。此粘结剂展示了非常好的防水和粘结强度，甚至当装饰层压制品的PETG的后面是不撒砂的时，但需在压力期间以BOPP用作分离层，从而在PETG后面没有释放剂的污染，该释放剂会干扰结合。相反，不推荐的粘结剂和“胶”的示例包括人造橡胶的、氯丁橡胶基的“接触”粘结剂、聚醋酸乙烯(PVAc)乳液、聚乙烯醇(PVA)、尿素甲醛(UF)、干酪素或者其它动物基的胶，由于其不好的防潮湿、机械强度或者抑制真菌的特性。
在下面的示例中详细描述本发明的一个优选的实施例，应当明白，本发明的范围不由该优选的实施例限定。下面的具体实例是说明本发明的更多的方面和独特的优点，其它的特征和实施方式对于本领域技术人员将变得更明显。该示例只是为了说明，不构成对本发明的范围的限定。
实例
蜜胺甲醛树脂是由通常的方法制备的，类似于本领域公知的方法，采用甲醛/蜜胺克分子比为1.4/1，以蜜胺和甲醛固体为基础与7％的双氰胺在92℃的50％水溶液中进行反应。下列树脂混合物(blend)与此可塑的蜜胺树脂一起制备，所有的份数都是重量份数：
69.0份的蜜胺树脂
4.6份的聚乙二醇600MW(Union Carbide Carbowax 600)
5.7份的聚氰胺树脂385部分甲基化的蜜胺树脂(CyTec工业)
20.5份的水
0.1份的Mold Wiz INT-1E-11S释放剂(Axel塑料)
0.1份苏铁类4040 p-甲苯磺酸催化剂溶液(CyTec工业)
共100份
本领域技术人员应当明白，其它多作用的氨基的和醛式的化合物能够用来制备基础树脂，并且其它的热固聚合物例如聚酯或者丙烯酸树脂可以用作某些场合的表面树脂。但是，本发明优选蜜胺甲醛树脂。
Mead公司的光亮的加磨料的(abrasive-loaded)覆盖层(编码85062)每令的基本重量是34磅，用上述的树脂混合物(blend)处理成树脂含量约为64-66％，挥发物含量约为6-8％。磨料覆盖层的大小带有足够直径的氧化铝颗粒，产生一个12,000转的Taber磨料级别(NEMA抗磨损试验方法LD3-3.13 1995)。树脂含量被限定为处理过的纸的重量与纸的起始重量之间的差值除以处理过的纸的重量并用百分比表示，挥发物含量被限定为处理过的纸的重量与干透了的处理过纸的重量之间的差值除以处理过的纸的重量并用百分比表示。
类似的，一种印刷的装饰纸，每令的基本重量是65磅，用同样的树脂混合物(blend)处理成树脂含量约为39-41％，挥发物含量约为6-8％。印刷纸的顶表面具有照相凹版印刷的图案模拟彩色的陶瓷砖，由水泥浆线围绕成跳棋盘的格式，砖大约11-5/8平方英寸，大约3/8的英寸宽的水泥线在幅的长度方向，1英寸宽的水泥线在幅的宽度方向，1/2英寸宽的水泥浆线沿着标称4英尺宽的幅的两边(需要较宽的横幅和边水泥浆线，以容纳锯的切口和辅助的修理损耗)。
然后一个压力包在托盘上以下行的叠置关系由下列材料组装：6层未处理的牛皮纸“缓冲垫“，一个酚醛斑纹的板，一层BOPP薄膜，一层Ivex公司的LC-53斑纹(texturing)/释放纸(涂层侧向上)，一层处理过的覆盖层，一层处理过的印刷层(印刷侧向下)，一张0.020英寸厚的PETG(其保护薄膜从底侧取下并且保持在顶侧)，一层BOPP薄膜，一张0.020英寸厚的PETG(其保护薄膜从顶侧取下并且保持在底侧)，一层处理过的印刷层(印刷侧向上)，一层处理过的覆盖层，一层LC-53斑纹(texturing)/释放纸(涂层侧向下)，一层BOPP薄膜，另一个酚醛斑纹的板，因此完成一个层压成对物的构造。该构造以相同的顺序继续直到完成压力包，顶部带有6层未处理的牛皮纸，包含4个酚醛斑纹板，3个层压对夹在其间。PETG纸采用的等级是依斯特曼化学公司Eastar的PETG共聚多酯6763。
这样组装的压力包然后被装入高压平台压力机，其关闭加压到约1100psig表压。然后这样构形的压力包约20分钟后加热到125℃-127℃之间，并且保持该温度25-30分钟，然后约20分钟后快速冷却到接近室温，然后释放压力，压力机打开，取出压力包。虽然本领域技术人员应当承认，其它形式的较新一代的设备能够用来生产高压(以及低压)装饰层压制品，例如连续的双带压力机，单一的或者限制开口的“短循环“的平台压力机，或者绝热”放热平台压力机，传统的多开口的压力机仍然是本领域使用最多的，并且最适于本发明。
应当强调，压力包的在所采用的PETG等级和提到的优选的压力机压力下的顶端温度是严格的，低于约125℃时PETG不完全地软化和流动，高于127℃时其熔化并且从压力机中挤压过量。采用其它的PETG等级可能需要不同的温度和压力条件以得到最佳的结果。酚醛斑纹板随后顺序地取出，层压的成对物恢复原状，并且然后分离成单一的层压板。保护膜从层压板的后面撕去，然后修整其边缘，没有任何背部的砂纸打磨。最终得到的层压板约为1/32英寸厚。
板组件然后通过将这样制备的本发明的PETG芯板结合到3/32英寸厚的填料的PVC层而制备，采用前面提到的Daubond DC-8855粘结剂系统，涂布率为大约0.03磅/平方英尺，然后在低压平台液压压力机中压制备的组件，其被堆叠成面朝上，并且插入BOPP薄膜，顶部和底部有6层未加工的牛皮纸缓冲。通过冷压板组件实现结合，大约40psig表压大约12小时。最终压成的装饰层压板组件的厚度是大约1/8英寸。
本发明的改进的层压组件由上面详细描述的方法制备，然后横向粗切通过1英寸宽的水泥浆线的中心，然后标称为1英尺×4英尺砖“板材”(各包含四个方砖)被修整边缘，留下3/16英寸宽的周边水泥浆线，乙烯基基质材料带有5度的身后的切割，以确保整齐的对齐连接。最后，这样制备的砖板材被安装在水泥试验地面上，以评价“真实的世界”长期磨损、损坏和潮湿效果，采用Macklanburg-Duncan MD919乙烯基地板粘结剂，适于用在木制基础以及混凝土底层地板，采用前面描述的方式，用抹子涂布，涂布率为150平方英尺/加仑。最后的地板安装包括方砖，由3/8英寸宽的水泥浆线围绕在12英寸的中心。
根据本发明制造的上述装饰层压组件的地板的样品与另外的选定的地板产品的比较抗冲击试验进行的结果如表III所示，它们都与混凝土砖相结合，并且根据NEMA LD3-3.8 1995球抗冲击试验方法进行试验，除了用混凝土板替换3/4英寸厚，45磅/立方英尺介质密度刨花板基质材料：
                            表III
                                          抗冲击(英寸)
0.8mm低压蜜胺/HDF地板(1)                         ＜20
传统的酚醛/牛皮纸芯层HPDL覆盖的填料PVC(2)        ＜20
PETG芯层HPDL覆盖的填料PVC(3)                     20-40
PETG芯层HPDL覆盖的填料PVC(4)                     40-60
注意：(1)福米卡地板，通常安装作为浮隔地板。
(2)LG Prime高压层压地板，LG Chem的产品，附属于LuckyGoldstar LG Group(南韩)，根据美国专利6,093,473生产。
(3)根据本发明生产，如上面的示例所描述的，除了其表面元件只由双氰胺改良的蜜胺树脂处理。
(4)根据本发明生产，如上面的示例所描述的，其表面元件由蜜胺树脂，Cymel 385，PEG600混合物(blend)处理，作为上面示例的优选
实施例。
本发明的优选实施例采用一种高压装饰层压方法，采用一种高压的多开口的平台液压压力机来生产PETG芯层的装饰层压板，应当承认其它层压方法可以应用于本发明。特别是，本发明的PETG芯层装饰层压部件能够用低压短循环压力方法生产，如果也设置一种适合的分离材料例如BOPP薄膜以及托盘。而且预想，装饰层压组件可以由这样一种方法在单一操作中生产，根据基质材料的选择预先准备适合的粘结剂。另外，一个连续的双带压力方法可以用于生产装饰层压部件以张的形式或者以卷轴的形式，其中连续的幅的斑纹释放纸，表面材料，连续的PETG薄膜和一种适合的分离材料例如BOPP被送入到压力机中，以连续层压件存在的制品由冷却辊快速冷却，然后进行边缘修整和可选择的覆盖。而且预想，整个装饰层压组件可以由单一步骤的连续的方法生产，其中选定的基质材料被涂上适合的粘结剂，并且不连续的板沿着连续的斑纹释放纸、表面材料幅和装饰层压部件的PETG薄膜送入到压力机中(没有BOPP分离)。
另外，作为本发明的另一实施例，依赖于所采用的基质材料的性质和特性以及其厚度，这样生产的地板砖和板材能够设置有舌件和沟槽，或者其它的整体的边缘处理，或者制备成接受一种分离的机械锁定装置，作为连接系统。另外，应当承认，本发明的实施例主要用于地板场合，并且特别是潮湿区域或者防火的地板场合，这样生产的物品还用于更一般的地板场合，以及其它的装饰层压板组件使用的适合的场合。
为了说明和描述，前面描述了对本发明优选实施例的描述，并且不意于详尽地或者限定本发明到所公开的精确的形式。选择的描述是用来最好地解释本发明的原理，及其应用，以使得本领域技术人员最好地使用本发明的各种实施例，和各种改变，以适合于其具体的使用。本发明的范围不由说明书限定，而是由下面的权利要求限定。

Claims (52)

1.一种装饰层压制品，其以下述的叠置关系顺序包括：
一个装饰层；和
一个包括PETG的芯层。
2.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是高压装饰层压制品。
3.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是低压装饰层压制品。
4.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是一种连续的层压制品。
5.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述PETG是至少一张PETG。
6.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述芯层还包括至少一层织物的或者非织物的层，由包括玻璃、碳或者聚合纤维的组中选出的材料形成。
7.如权利要求6的装饰层压制品，其中所述至少一层是夹在两张PETG之间的。
8.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品在所述装饰层的顶部还包括一个覆盖层。
9.如权利要求8的装饰层压制品，其中所述覆盖层包括磨料颗粒。
10.如权利要求9的装饰层压制品，其中所述磨料颗粒包括氧化铝。
11.如权利要求8的装饰层压制品，其中所述覆盖层被浸渍有蜜胺甲醛树脂。
12.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层被浸渍有蜜胺甲醛树脂。
13.如权利要求1的装饰层压制品，其中所述装饰层包括一个印刷的图案。
14.一种装饰层压制品，其以下述的叠置关系顺序包括：
一个抗磨损层；
一个装饰层；和
一个包括至少一张PETG的芯层。
15.如权利要求14的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是高压装饰层压制品。
16.如权利要求14的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是低压装饰层压制品。
17.如权利要求14的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是一种连续的层压制品。
18.如权利要求14的装饰层压制品，其中所述抗磨损层是所述装饰层顶部的一个覆盖层，所述覆盖层包括磨料颗粒。
19.如权利要求18的装饰层压制品，其中所述磨料颗粒包括氧化铝。
20.一种装饰层压制品组件，其以下述的叠置关系顺序包括：
(a)一个装饰层压制品顶层组件，其以下述的叠置关系顺序包括：
(i)一个装饰层；
(ii)一个包括PETG的芯层；和
(b)一个贴到所述装饰层压制品顶层组件上的基质材料。
21.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是高压装饰层压制品。
22.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是低压装饰层压制品。
23.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是一种连续的层压制品。
24.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述PETG是至少一张PETG。
25.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述芯层还包括至少一层织物的或者非织物的层，由包括玻璃、碳或者聚合纤维的组中选出的材料形成。
26.如权利要求25的装饰层压制品，其中所述至少一层是夹在两张PETG之间的。
27.如权利要求20的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品在所述装饰层的顶部还包括一个覆盖层。
28.如权利要求27的装饰层压制品，其中所述覆盖层包括磨料颗粒。
29.如权利要求20的装饰层压制品组件，其中所述基质材料是抗水的。
30.如权利要求29的装饰层压制品组件，其中所述抗水的基质材料包括聚氯乙烯。
31.如权利要求29的装饰层压制品组件，其中所述抗水的基质材料包括纤维加强的水泥板。
32.如权利要求20的装饰层压制品组件，其中所述基质材料由抗水的粘结剂贴在所述顶层组件上。
33.一种装饰层压制品组件，其以下述的叠置关系顺序包括：
(c)一个高压装饰层压制品顶层组件，其以下述的叠置关系顺序包括：
(i)一个抗磨损层；
(ii)一个装饰层；和
(iii)一个包括PETG的芯层；
(d)一个抗水的粘结剂层；
(e)抗水基质材料，其中所述抗水粘结剂层将所述顶层组件结合到所述抗水基质材料上。
34.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是高压装饰层压制品。
35.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是低压装饰层压制品。
36.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述装饰层压制品是一种连续的层压制品。
37.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述PETG是至少一张PETG。
38.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述抗磨损层是所述装饰层顶部的一个覆盖层，所述覆盖层包括磨料颗粒。
39.如权利要求33的装饰层压制品组件，其中所述抗水的基质材料包括聚氯乙烯。
40.如权利要求33的装饰层压制品组件，其中所述抗水的基质材料包括纤维加强的水泥板。
41.如权利要求33的装饰层压制品，其中所述芯层还包括至少一层织物的或者非织物的层，由从包括玻璃、碳或者聚合纤维的组中选出的材料形成。
42.如权利要求41的装饰层压制品，其中所述至少一层是夹在两张PETG之间的。
43.一种生产装饰层压制品的方法，包括：
(f)以下面叠置关系的顺序组装一个抗磨损层、一个装饰层、和一个包括PETG的芯层；和
(g)使所述组件承受热和压力，从而层压所述组件。
44.如权利要求43的方法，其中所述抗磨损层是一个覆盖层，所述覆盖层包括磨料颗粒。
45.如权利要求43的方法，其中所述PETG的厚度是0.020英寸。
46.如权利要求43的方法，其中所述压力是1000到1200psig。
47.如权利要求46的方法，其中所述温度是125℃到127℃。
48.如权利要求47的方法，其中所述热和压力保持25-30分钟。
49.如权利要求43的方法，还包括在承受热和压力层压步骤之后，将所述覆盖层、装饰层和芯层与抗水基质材料结合。
50.如权利要求49的方法，其中所述抗水基质材料包括PVC。
51.如权利要求49的方法，其中所述抗水基质材料包括纤维加强的水泥板。
52.如权利要求49的方法，其中所述PETG是至少一张PETG。
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