專利名稱：用作外部層壓材料的可固化丙烯酸涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對層壓材料表面提供保護性丙烯酸涂層，更特別地，本發(fā)明涉及通過剝離片材(release sheet)對層壓材料表面提供所述的保護性丙烯酸涂層。
然而，由于在光譜中的紫外(UV)區(qū)域的輻射，裝飾層壓板容易褪色。具體地說，UV暴露可導(dǎo)致這種層壓板的裝飾性能隨時間而劣化。因此許多裝飾層壓板要么局限于室內(nèi)應(yīng)用以避免UV暴露，要么局限于打算在很短的使用期限內(nèi)應(yīng)用的產(chǎn)品。
已使用一些方法使層壓板適于抗UV褪色。例如，已使用丙烯酸乳液層來改善UV褪色。在此方法中，獨立地制造透明的丙烯酸涂層。將透明的丙烯酸涂層(一種熱塑性膜)放置在三聚氰胺裝飾層部分之上。組合的各層壓合在一起，形成層壓產(chǎn)品。透明的丙烯酸層提供褪色保護，并同時使得與三聚氰胺裝飾層有關(guān)的裝飾圖案可見。然而，與壓合有關(guān)的制造限制導(dǎo)致透明的丙烯酸層容易被破壞。具體地說，在這些應(yīng)用中使用的熱塑性層容易變形和損壞。若層壓板受到磨損，則刮擦可很快破壞層壓產(chǎn)品的美學(xué)性能。
改善UV褪色的另一方法是在三聚氰胺內(nèi)包括丙烯酸材料以形成復(fù)合乳液。丙烯酸材料是來自復(fù)合乳液中的一種促進層壓結(jié)構(gòu)的熱塑性材料。在這些產(chǎn)品中，裝飾層(如壓花牛皮紙)用三聚氰胺和丙烯酸乳液處理。被處理的裝飾層與基質(zhì)層和可能的其它層一起壓合，形成層壓產(chǎn)品。該方法確實降低了UV褪色，然而，由于丙烯酸材料的熱塑特性，該方法也產(chǎn)生了對損壞的敏感性。
在另一方法中，預(yù)制層壓板或壓制板用可固化的丙烯酸涂層涂布。丙烯酸涂層接受UV輻射或電子束，從而固化丙烯酸涂層。固化的丙烯酸涂層抗UV褪色，也抗刮擦。然而，固化的丙烯酸涂層僅僅促進有限的美學(xué)效果。首先，固化的丙烯酸方法僅僅允許純色。固化的丙烯酸涂層不允許平壓技術(shù)來提供表面涂飾。另外，涂層不透明，從而阻礙了圖案紙效果的使用。而且，該方法可包括實施固化設(shè)備的高昂費用。
以上大致概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢，目的是為了接下來本發(fā)明的詳細(xì)說明可被更好地理解。下文將描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢，這些形成了本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，所披露的概念和具體的實施方案可容易地作為改性或設(shè)計其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)而被使用，并用于完成與本發(fā)明相同的目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)意識到這種等價結(jié)構(gòu)并不脫離所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的精神和范圍。當(dāng)聯(lián)系附圖考慮時，以下說明將更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明特征的新特點，即其組織和操作方法，以及進一步的目的和優(yōu)勢。然而，明顯應(yīng)該理解的是，提供各個附圖僅用于闡述和說明的目的，而不是對本發(fā)明范圍的限制。
附圖的簡要說明為了更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)聯(lián)系附圖，參照下述說明，其中

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明布置的剝離片材；圖2描述了例示的預(yù)加工層壓組件；和圖3描述了本發(fā)明例示的連續(xù)壓輥裝置，以提供抗褪色和抗損壞涂層。
詳細(xì)說明圖1描述了根據(jù)本發(fā)明布置的剝離片材。剝離片材100使層壓敷層(layup)和壓制工藝用的涂層保持和穩(wěn)定。剝離片材100包括可固化的涂層101和剝離紙層102。剝離紙層102提供剝離元件(element)，使可固化的涂層101涂敷到層壓材料表面，并同時在固化后可除去剝離元件。不必由紙來構(gòu)成剝離紙層102，相反可使用本領(lǐng)域公知的任何材料來構(gòu)成剝離紙層102。適于用作剝離片材的材料包括聚氨酯、金屬箔和聚烯烴以及聚酯，如聚丙烯、聚丁烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。
可固化的涂層101提供一種可固化的丙烯酸混合物或制劑，所述混合物或制劑對層壓結(jié)構(gòu)的裝飾層提供褪色保護并提供對顯著耐磨損和刮擦性。另外，可固化的涂層101不要求通過UV暴露或者通過電子束輻照來固化。相反，可固化的涂層101可通過熱加工來固化。具體地說，可固化的涂層101可通過與層壓結(jié)構(gòu)相關(guān)的加熱來固化。因此，與已知的涂層技術(shù)相比，可固化的涂層101提供了顯著的優(yōu)勢。具體地說，因為不需要額外的UV暴露或電子束輻照來達到抗褪色和抗損壞，對目標(biāo)層壓材料產(chǎn)品的加工被極大地削減。而且不需要與這些步驟相關(guān)的昂貴設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)理解的是，已知的可固化丙烯酸制劑不適宜本發(fā)明。具體地說，已知的可固化丙烯酸制劑具有相對低的粘度，從而顯示出顯著的流動性。在已知的層壓加工技術(shù)中使用的丙烯酸制劑不能保持在剝離紙上。因此這些丙烯酸制劑不適于使用剝離紙材料的敷層和壓制技術(shù)。因此在層壓制造工藝中，已知的丙烯酸制劑必須包含顯著昂貴的成本和復(fù)雜性。
通過實現(xiàn)可固化涂層101的丙烯酸制劑的粘度的精確平衡，本發(fā)明克服了已知的可固化丙烯酸制劑的材料局限性。具體地說，提供了一種丙烯酸制劑，其粘度足夠低，從而在加工后可從剝離紙102中剝離。粘度也足夠低，以便在與層壓結(jié)構(gòu)加工有關(guān)的層壓熱量和壓力下可流動。另外，進一步采用這種粘度以促進適當(dāng)?shù)慕宦?lián)，從而實現(xiàn)所需的抗刮擦性。然而，通過確保粘度不降低到低于最低極限值來采用丙烯酸制劑，以避免太脆，使得涂層在層壓結(jié)構(gòu)上固化后可進行有效處理。另外，保持粘度足夠高，使得可固化涂層101在剝離紙102之上作為基本均勻的層材被涂敷并保持。
可如下所述地提供滿足前述特征的丙烯酸制劑。通過在沒有溶劑的情況下，使用100％固態(tài)丙烯酸低聚物和單體開始配制可固化涂層101用的優(yōu)選丙烯酸制劑。優(yōu)選的實施方案使用Ebcryl284(用12％1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDODA)單體稀釋的脂族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯低聚物)。優(yōu)選的實施方案進一步使用額外用量的HDODA，以達到如上所討論的合適的粘度平衡。
對固態(tài)丙烯酸材料提供少量的熱引發(fā)劑(如過氧化二枯基)。在熱引發(fā)劑與所需的粘度要求一致的限度下，可使用其它的熱引發(fā)劑。另外，可涂敷很少量的潤濕劑如Surfonic N120(12摩爾的壬基酚乙氧基化物)，以促進對剝離紙102的涂敷。Surfonic N120也通常稱為nonoxynol-12。如前所述，形成可固化涂層101的帶有熱引發(fā)劑和潤濕劑的丙烯酸化合物應(yīng)當(dāng)具有足夠低的粘度，以便從剝離紙102中剝離并達到適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度，同時有足夠高的粘度，以便被保留在剝離紙102之上。
在優(yōu)選的實施方案中，可按各自的重量百分比范圍使用下述材料Ebercryl 28475-90％；己二醇二丙烯酸酯(HDODA)8％-20％；過氧化二枯基2％-7％；和Surfonic N120小于0.1％。Ebercryl 284和HDODA商購于UCB Radcure，Inc.，Louisville，Kentucky。過氧化二枯基商購于Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，Wisconsin。Surfonic N120商購于Huntsman Petrochemical Corporation，Houston，Texas。
圖2描述了例示的預(yù)加工層壓組件200。預(yù)加工層壓組件200描述了例示的層壓敷層布置。預(yù)加工的層壓材料包括剝離片材100、三聚氰胺樹脂浸漬的裝飾紙層201和酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202。三聚氰胺樹脂浸漬的裝飾紙層201向?qū)訅航Y(jié)構(gòu)提供了用于美學(xué)目的用的裝飾層?？墒褂么罅?約80-200g/m2令重)的纖維素紙構(gòu)成裝飾紙層201，其中纖維素紙用顏料填充并用三聚氰胺甲醛樹脂的水醇溶液浸漬。在用樹脂浸漬之前可向裝飾紙層201提供印刷的圖案，如純色或裝飾設(shè)計，如木紋、大理石紋或皮革紋理。
酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202充當(dāng)基質(zhì)層，向?qū)訅航Y(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)載體。特別地，酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202對最終的層壓結(jié)構(gòu)賦予一定程度的強度和剛度。可使用任何技術(shù)和/或材料構(gòu)成酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202。例如，通過用酚醛樹脂的水醇溶液浸漬夾心材料來構(gòu)成酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202。合適的夾心材料的例子包括約145-242g/m2令重牛皮紙的片材。浸漬的夾心材料可如此加工，使得酚醛樹脂轉(zhuǎn)化成熱固性狀態(tài)。
另外，如此布置剝離片材100，使得可固化涂層101緊鄰接三聚氰胺裝飾紙層201。剝離片材100以這一方式布置，結(jié)果使用三聚氰胺樹脂浸漬的裝飾紙層201受到保護，免遭褪色和損壞。
在各層以這一布置方式組裝后，可將預(yù)加工的層壓組件200放置在鋼片之間，并同時在約5.516×106-1.103×107帕斯卡范圍內(nèi)熱壓一段時間，足以使層壓材料固結(jié)和樹脂固化(通常約25分鐘到1小時)。加工步驟的溫度優(yōu)選保持在126.7℃到165.6℃之間。通過與鋼片連接的機械或水壓機施加壓力。另外，通過鋼片的電阻或感應(yīng)熱來施加熱量。或者通過獨立的加熱設(shè)備通過傳導(dǎo)加熱鋼片。
加工導(dǎo)致紙片中的樹脂流動、固化和固結(jié)成單元層壓物質(zhì)。另外，高溫使熱引發(fā)劑產(chǎn)生作用，從而導(dǎo)致丙烯酸低聚物和單體固化。在形成單元層壓結(jié)構(gòu)之后，將剝離紙層102剝離，得到用于單元層壓結(jié)構(gòu)的抗褪色和抗損壞的丙烯酸阻擋層。
應(yīng)當(dāng)理解的是，通過逐步重復(fù)圖2中描述的各層的布置，一次可形成多于一層的層壓結(jié)構(gòu)。通過除去剝離紙層使由各層形成的各層壓結(jié)構(gòu)分開。另外，視所需，可隨后將各層壓結(jié)構(gòu)粘接到增強載體結(jié)構(gòu)(如膠合硬質(zhì)板、石棉板和/或刨花板等)上。
進一步應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于使用此處所描述的層壓結(jié)構(gòu)的應(yīng)用上?？捎萌魏螌訅翰牧匣蜻m宜于層壓材料壓制和熱加工用的任何構(gòu)型來使用本發(fā)明。
或者，可使用連續(xù)的壓輥裝置構(gòu)造層壓結(jié)構(gòu)。圖3描述了本發(fā)明例示的連續(xù)壓輥裝置，以提供抗褪色和抗損壞涂層。應(yīng)當(dāng)理解的是，為了輔助讀者理解裝置的各元件，裝置300沒有按比例畫出。裝置300包括輥301、302和303。輥301提供剝離片材100的連續(xù)片材。輥302提供用三聚氰胺樹脂浸漬的裝飾紙層201的連續(xù)片材。另外，輥303提供用酚醛樹脂浸漬的牛皮紙層202的連續(xù)片材。通過裝置300將各片材展開，從而向壓制帶(press band)304提供材料輸入。壓制帶304提供所要求的壓力和熱量以形成帶有所需的固化丙烯酸涂層的單元層壓結(jié)構(gòu)。在壓力和加熱加工之后，從單元層壓結(jié)構(gòu)中除去剝離紙層102，并將其纏繞到輥305上。接著將固化的丙烯酸涂布的層壓材料纏繞到輥306上。
盡管已詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)理解的是，此處可作出各種變化、取代和改變，而沒有脫離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。另外，本發(fā)明的范圍并不局限于說明書中所公開的具體實施方案的工藝、儀器、制造、物質(zhì)的組成、設(shè)備、方法和步驟。作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易從本發(fā)明的披露中理解到，根據(jù)本發(fā)明可使用目前存在的或者隨后開發(fā)的與相應(yīng)的實施方案行使基本相同功能或者達到基本相同結(jié)果的工藝、儀器、制造、物質(zhì)的組成、設(shè)備、方法或步驟。因此，所附的權(quán)利要求擬將這些工藝、儀器、制造、物質(zhì)的組成、設(shè)備、方法或步驟包括在其范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種向?qū)訅翰牧媳砻嫣峁┛雇噬涂箵p壞特征的產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一種剝離元件；和涂敷到所述剝離元件的一個表面上的一種基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物，所述基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物的粘度足以使其保留在所述剝離元件上作為基本上均勻的層材和其粘度足夠低，以促進熱加工而引起的交聯(lián)，從而提供所述的抗褪色和抗損壞特征。
2.一種向?qū)訅翰牧媳砻嫣峁┩繉拥漠a(chǎn)品，該產(chǎn)品包括適用于將基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物涂敷到層壓材料表面的一種剝離元件，從而使所述的層壓材料表面提供有抗褪色和抗損壞的涂層；和所述基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物包括丙烯酸單體、固態(tài)丙烯酸低聚物、熱引發(fā)劑和潤濕劑。
3.權(quán)利要求1或2的產(chǎn)品，其中剝離元件包括選自金屬箔、聚氨酯、聚烯烴和聚酯中的一種物質(zhì)。
4.一種產(chǎn)生抗損壞和抗褪色的層壓結(jié)構(gòu)用的裝置，該裝置包括一種包括基質(zhì)層(202)、裝飾層(201)和剝離片材層(101)的層壓材料敷層布置(200)；對所述的層壓材料敷層布置(200)施加熱量的設(shè)備；和對所述的層壓材料敷層布置(200)施加壓力的設(shè)備；其中所述施加熱量用的設(shè)備和施加壓力用的設(shè)備用于對所述的層壓材料敷層布置(200)進行層壓固結(jié)；所述剝離片材層(100)包括放置在所述裝飾紙層(201)上的基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物，其中所述基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物包括丙烯酸單體、固態(tài)丙烯酸低聚物、熱引發(fā)劑和潤濕劑，和其中在通過施加熱量用的設(shè)備施加熱量之后，所述的固態(tài)丙烯酸組合物向所述的裝飾紙層(201)上提供固化的涂層。
5.權(quán)利要求4的裝置，其中所述施加熱量用的設(shè)備和所述施加壓力用的設(shè)備結(jié)合在壓機傳送帶裝置中。
6.權(quán)利要求4或5的裝置，其中所述裝飾層包括三聚氰胺樹脂浸漬的和顏料填充的纖維素紙。
7.權(quán)利要求4、5或6任一項的裝置，其中所述基質(zhì)層包括酚醛樹脂浸漬的牛皮紙。
8.前述任一項權(quán)利要求的產(chǎn)品或裝置，其中基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物基本上由下列物質(zhì)組成75％-90％重量的低聚物物質(zhì)；8％-20％重量的單體物質(zhì)；2％-7％重量的過氧化二枯基；和小于0.1％重量的nonoxynol-12。
9.權(quán)利要求2-7任一項或者依賴于權(quán)利要求1的權(quán)利要求8中的產(chǎn)品或裝置，其中各低聚物物質(zhì)是氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯。
10.權(quán)利要求2-7任一項或者依賴于權(quán)利要求1的權(quán)利要求8中的產(chǎn)品或裝置，其中各單體物質(zhì)是己二醇二丙烯酸酯。
11.前述任一項權(quán)利要求的產(chǎn)品或裝置，其中所述基本上呈固態(tài)的丙烯酸組合物在熱加工過程中，在約126.7℃到165.6℃的溫度范圍之間交聯(lián)。
12.一種對層壓產(chǎn)品施加抗褪色和抗損壞特征的方法，包括提供一種低聚物和單體的組合物，所述低聚物和單體的組合物的粘度足以使其保留在剝離片材上作為基本上均勻的層材和其粘度足夠低，以促進交聯(lián)；向所述的剝離片材(100)上涂敷所述的低聚物和單體的組合物；用緊鄰接所述裝飾層(201)的所述低聚物和單體的組合物組裝包括所述剝離片材(100)和裝飾層(201)在內(nèi)的層壓組件；和對所述層壓組件施加熱加工和壓力，同時引起所述低聚物和單體的組合物交聯(lián)和引起所述層壓組件固化。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述低聚物和單體的組合物中的單體是己二醇二丙烯酸酯。
14.權(quán)利要求12或13的方法，其中所述低聚物和單體的組合物中的低聚物是氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯。
15.權(quán)利要求12-14任一項的方法，其中所述施加熱加工和壓力的步驟在約126.7到165.6℃的溫度范圍內(nèi)加熱所述的層壓組件。
16.權(quán)利要求12-15任一項的方法，其中所述低聚物和單體的組合物基本上由下列物質(zhì)組成75％-90％重量的低聚物物質(zhì)；8％-20％重量的單體物質(zhì)；2％-7％重量的過氧化二枯基；和小于0.1％重量的nonoxynol-12。
全文摘要
本發(fā)明涉及向?qū)訅翰牧媳砻嫣峁┍Ｗo性丙烯酸涂層。更特別地，本發(fā)明通過一種剝離片材向?qū)訅翰牧媳砻嫣峁┧霰Ｗo性丙烯酸涂層。剝離片材使得基本上呈固態(tài)的丙烯酸化合物可涂敷到層壓組件的層壓材料表面上?；旧铣使虘B(tài)的丙烯酸化合物在層壓組件的加熱和壓力加工過程中可被固化。另外，固化的丙烯酸涂層保護層壓材料表面，免遭褪色和損壞。
文檔編號D21H27/18GK1394899SQ02140340
公開日2003年2月5日 申請日期2002年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者E·W·肯道, J·S·沃克爾 申請人:普雷馬克Rwp控股公司