專利名稱：：耐刮擦多層結構的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及適用于建筑和廣告應用的耐刮擦多層結構。更具體地講，本發(fā)明涉及例如板形式的多層結構，所述多層結構具有表現出改善的耐刮擦性的防護表面。
背景技術：
：復合板可用于多種應用中，例如用作建筑物的覆層以及在廣告活動中用作可視顯示屏。此類復合板的表面必須為耐刮擦以及耐磨的，具有優(yōu)異的光學特性，并通常具有裝飾功能。如果用于室外應用，復合板還必須耐各種風化條件，例如極端溫度、濕度、暴露于紫外線和其他類型的輻射。為實現一定的耐刮擦性，現有技術的復合板包括涂覆有防護材料的金屬箔(通常為鋁箔)，該防護材料由例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或基于丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂或聚酯的其他涂層制成。此類復合板表現出抗刮性，其將受益于^f皮改善，尤其是用于室外應用中時。此外，這些類型的防護材料通常為不可印刷的，并通常只能用單色染料著色，這就限制了在此類復合板的外表面上的設計可能性。另外，用于制造包含上述防護材料的復合板的方法涉及至少兩步工藝首先使用防護材料連續(xù)涂布軋制金屬箔，然后將其層壓到其他層上從而形成最終的復合板。所用防護材料的高成本以及制造方法的復雜性使得生產這些復合板不適宜。因此，存在對表現出更高耐刮擦性、高耐磨性以及可以合理成本制造的多層結構的需求。發(fā)明概述已令人驚奇地發(fā)現，上述問題可通過用于建筑和廣告應用中的耐刮擦性多層結構來克服，該多層結構包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，該重量百分比按聚合物層的總重量計。如果與現有技術的復合板相比，本發(fā)明的多層結構顯示出改善的耐刮擦性、等同的或更高的耐磨性，并且可以更低的成本制造。此外，本發(fā)明的多層結構顯示出在聚合物層和金屬箔之間的高度粘合性、高度光學透明性，并且可通過單步制造工藝制備。發(fā)明詳述根據本發(fā)明的多層結構的金屬層可為適用于建筑和廣告應用中的多層結構的任何金屬，并且所述金屬可選自例如鋁、不銹鋼、銅、鋼以及它們的合金。通常使用鋁，這是因為其重量輕，具有耐腐蝕性和耐久性。金屬層的厚度范圍優(yōu)選地在100和500pm之間。優(yōu)選地，本發(fā)明的聚合物層包含離聚物的量為至少30重量％，甚至更優(yōu)選至少40重量％，該重量百分比按所述聚合物層的總重量計。離聚物為除聚合物的有機主鏈之外還含有金屬離子的熱塑性樹脂。離聚物為烯烴例如乙烯與部分中和(從10到99.9%)的oc，p-不飽和C3-Cs羧酸，例如丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或馬來酸單乙酯(M細E)的離子共聚物。中和劑為堿金屬如鋰、鈉或鉀或過渡金屬如錳或鋅。這種獨特結構賦予離聚物交聯(lián)聚合物特性的固態(tài)性質，以及非交聯(lián)熱塑性聚合物特性的可熔融加工性質。離聚物及其制備方法在例如美國專利3264272中有所描迷。適用于本發(fā)明的離聚物可以商標Surlyn⑧從E.LduPontdeNemoursandCompany,Wilmington,Delaware商購獲得。用于本發(fā)明的多層結構的聚合物層中的離聚物優(yōu)選地包含約5至約30重量％的丙烯酸、甲基丙烯酸和/或馬來酸單乙酯，該重量百分比按所述離聚物的總重量計。本發(fā)明的聚合物層的厚度范圍優(yōu)選地介于10和600pm之間。由于離聚物酸性官能團的部分中和，通?？色@得聚合物層對于金屬層的足夠粘附。然而，如果粘附性不足，可在金屬層和聚合物層之間添加一個或多個粘合劑層。適用于粘合劑層的粘合劑材料為例如酸共聚樹脂或其他粘合劑樹脂，這些材料可以商標Nucrel和Bynel從E.I.duPontdeNemoursandCompany,Wilmington,Delaware商購獲得。根據本發(fā)明的另一個實施方案，用于聚合物層的聚合材料還可包含一種或多種聚酰胺、聚酯和聚丙烯，以增加使用時例如用于室外應用時聚合物層本身的熱穩(wěn)定性。優(yōu)選地，聚合材料包含聚酰胺，并且更優(yōu)選地，聚合材料由40重量％的離聚物和60重量％的聚酰胺組成。適用于本發(fā)明的多層結構的聚合物層的聚酰胺的實例為尼龍6、尼龍66、尼龍6/66、尼龍ll或尼龍12，并且在美國專利5859137中有所描述。優(yōu)選地，聚酰胺為尼龍-6，例如Ultramid⑧B3,其可從BASF商購獲得。本發(fā)明的多層結構可通過單步工藝制備，所述單步工藝可包括將聚合材料層壓或擠壓涂布到金屬層上。如果在如上所述的聚合物層和金屬層之間需要一個或多個粘合劑層，則多層結構可通過單步工藝制造，所述單步工藝包括將粘合劑層和聚合材料復合擠壓涂布到金屬層上。作為另外一種選擇，包括一個或多個粘合劑層的本發(fā)明的多層結構可通過兩步工藝制造，所述兩步工藝包括首先將聚合材料和粘合劑材料共擠出，然后使用諸如液壓機之類的設備將由此獲得的雙層薄膜施加到金屬層上。根據本發(fā)明的另一個實施方案，耐刮擦多層結構還可包括設置在金屬層和聚合物層之間的可印刷和/或可著色層。可印刷和/或可著色層可為聚合物薄膜、紙張、板、織造織物、非織造織物以及它們的組合。優(yōu)選地，可印刷和/或可著色層的厚度范圍介于10和20(Vm之間。包括可印刷和/或可著色層的多層結構可通過常規(guī)方法制造，例如先將聚合材料擠壓涂布到可印刷和/或可著色層上，然后再將由此獲得的雙層薄板層壓到金屬層上。如有必要，可在可印刷和/或可著色層與聚合物層之間和/或在可印刷和/或可著色層與金屬層之間添加粘合劑層。本發(fā)明還涉及用于建筑和廣告應用中的耐刮擦復合板，該復合板包括芯層以及緊鄰芯層的如上所述的第一多層結構。這種第一多層結構以其金屬層側面對芯層。對于用于建筑應用中的板，芯層可由法律可能要求的阻燃劑6或其他功能性材料制成，并且可為單層或多層結構。此類復合板可通過常規(guī)方法制造，例如(a)首先將聚合材料擠壓涂布到金屬層上(或者，如果需要一個以上的粘合劑層，則將聚合材料和粘合劑材料共擠壓涂布到金屬層上)，然后再將由此獲得的雙層復合材料與芯層層壓，(b)首先將芯層擠壓涂布到金屬層上，然后再擠出聚合材料。根據另一個實施方案，耐刮擦復合板還包括附加的金屬層，該金屬層鄰近芯層設置，位于第一多層結構的相對側上。如有必要，可在芯層和附加的金屬層之間施加常規(guī)的粘合劑層。附加的金屬層賦予板結構本身以強度、硬度和高剛度，同時基本上不會增加其總重。此類板可通過以下方法制造，例如(a)首先將芯層和兩個金屬層層壓，然后再將聚合材料擠壓涂布到金屬層上，或者(b)首先將聚合材料擠壓涂布到金屬層上，然后再層壓芯層與金屬層。在復合板雙面必須均具有耐刮擦性的情況下，其可包括如上所述的第二多層結構，該第二多層結構鄰近芯層設置并且位于第一多層結構的相對側上。第二多層結構以其金屬層側面對芯層，以獲得"雙面，，耐刮擦板結構。此類結構可通過例如上述的常規(guī)工序制造。將在下面的實施例中進一步描述本發(fā)明。實施例使用下列材料來制備根據本發(fā)明的耐刮擦多層結構SurlynA:包含乙烯和15重量％的MAA(甲基丙烯酸)的共聚物，其中58%的可用羧酸部分由鋅陽離子中和；尼龍-6:UltramidB3(得自BASF);SurlynB:包含乙烯、11重量％的MAA和6重量％的MAME(馬來酸單乙酯)的共聚物，其中60%的可用羧酸部分由鋅陽離子中和；聚酰胺/Surlyn(PA/Surlyn)共混物由59.25重量％的UltramidB3、40重量％的SurlynB和O.75重量％的硬脂酸鋅組成的組合物。Nucrel:乙烯和9重量％的MAA的共聚物。實施例1(El)首先通過共擠出離聚物SurlynA和共聚物Nucrel來制備雙層聚合物薄板。然后在液壓機中將這些薄膜于150C下壓制到250pm厚的鋁箔樣本上。樣本的最終結構構成150x50x0.75mm的壓緊多層結構，該多層結構具有300pm厚的SurlynA層、200,厚的Nucrel層和250pm厚的鋁層。然后使用Eirichsen測試儀根據IS01518測量多層結構的耐刮擦性，其中將0.1至2kg的重量施加到在聚合物表面上拉動的針上。該設備以牛頓為單位來測量在其作用下在表面上形成可視刮痕的重量。結果示于表l中。多層結構的耐磨性根據ISO5470-1980進行測量，其中兩個磨頭在樣本表面旋轉并形成直徑為114mm的圓。這兩個磨頭施加2.45N的垂直且恒定的壓力。磨頭由碳化鎢制成，并且在測試期間其以介于6.10和7.33弧度/秒之間的速度旋轉200次。所得結果示出了樣本測試之前和之后的重量差值(材料損耗)。在任何情況下均勿使磨頭接觸金屬層，使得六個樣本在表2中的測試結果可直接進行比較，而不用考慮其聚合物層的厚度。結果示于表2中。實施例2(E2)使用PA/Surlyn共混物作為聚合物層的聚合材料重復實施例1。樣本的最終結構為150x50x0.65咖的壓緊多層結構，所述壓緊多層結構具有300pm厚的PA/Surlyn㊣層、lOO(nm厚的Nucrel層和250(im厚的鋁層。結果示于表l和表2中。實施例3(E3)以相同的組分重復實施例1。樣本的最終結構為150x50xo.45mm的壓緊多層結構，所述壓緊多層結構具有150pm厚的SurlynA層、50pm厚的Nucrel層和250pm厚的鋁層。結果示于表1和表2中。出于比較目的，測量下列三個常規(guī)復合板的耐刮擦性和耐磨性可從HermannGutmannWerkeAG商購獲得的涂覆有聚偏二氟乙烯(PVDF)的鋁箔(Cl)，可從Etem商購獲得的涂覆有聚酯的鋁箔(C2)，可從EuramaxInternational,Inc.商購獲得的涂覆有丙烯酸酯的鋁箔(C3)。8表l:根據IS01518測量的本發(fā)明實施例和常規(guī)對羊本的耐刮擦性。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2:根據IS05470-1980測量的本發(fā)明實施例和常規(guī)樣本的耐磨性。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1所示，本發(fā)明的樣本(E1-E3)僅在向其表面施加20N的力后才顯示出可見刮痕。作為比較，5N(Cl和C2)或10N(C3)的作用力即足以在常規(guī)樣本表面上形成可見刮痕。因此，本發(fā)明的樣本表現出比常規(guī)樣本更高的耐刮擦性。此外，減小本發(fā)明樣本(Cl和C3)包含Surlyn⑧和Nucrel⑧的聚合物層的厚度不會導致耐刮擦性的降低。此外，表2示出本發(fā)明的樣本(El-E3)表現出等同于(或高于)常規(guī)樣本(C1-C3)的耐磨性。權利要求1.一種用于建筑和廣告應用中的耐刮擦多層結構，所述多層結構包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，所述重量百分比按所述聚合物層的總重量計。2.根據權利要求1所述的多層結構，其中所述聚合材料包含至少40重量％的離聚物。3.根據權利要求1或2所述的多層結構，其中所述離聚物為乙烯與不飽和C廣Cs羧酸的共聚物。4.根據權利要求3所述的多層結構，其中所述離聚物包含5至30重量％的丙烯酸、曱基丙烯酸和/或馬來酸單乙酯，所述重量百分比按所述離聚物的總重量計。5.根據前述任一項權利要求所述的多層結構，其中所述聚合材料還包含一種或多種聚酰胺、聚酯和聚丙烯。6.根據權利要求5所述的多層結構，其中所述聚合材料包含聚酰胺。7.根據權利要求6所述的多層結構，其中所述聚合材料由40重量％的離聚物和60重量％的聚酰胺組成。8.根據前述任一項權利要求所述的多層結構，其中所述聚合物層的厚度介于10和600nm之間。9.根據前述任一項權利要求所述的多層結構，所述多層結構包括設置在所述金屬層和所述聚合物層之間的一個或多個粘合劑層。10.根據前述任一項權利要求所述的多層結構，其中所述金屬層的厚度介于100和500pm之間。11.根據前述任一項權利要求所述的多層結構，所述多層結構還包括設置在所述金屬層和所述聚合物層之間的可印刷和/或可著色層。12.根據權利要求11所述的多層結構，其中所述可印刷和/或可著色層為聚合物薄膜、紙張、板、織造織物、非織造織物以及它們的組合。13.根據權利要求11或12所述的多層結構，其中所述可印刷和/或可著色層的厚度介于10和200^i之間。14.一種用于建筑和廣告應用中的耐刮擦復合板，所述復合板包括芯層和緊鄰所述芯層的由權利要求1至13任一項的多層結構組成的第一多層結構，所述多層結構以其金屬層側面對所述芯層。15.根據權利要求14所述的復合板，所述復合板還包括鄰近所述芯層設置的附加金屬層，所迷附加金屬層位于所述第一多層結構的相對側上。16.根據權利要求14所述的復合板，所述復合板包括權利要求1至13任一項的多層結構的笫二多層結構，所述第二多層結構鄰近所述芯層設置并且位于所述第一多層結構的相對側上，所述第二多層結構以其金屬層側面對所述芯層。全文摘要本發(fā)明涉及用于建筑和廣告應用中的耐刮擦多層結構，所述多層結構包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，所述重量百分比按所述聚合物層的總重量計。與現有技術的復合板相比，本發(fā)明的多層結構顯示出改善的耐刮擦性、等同或更高的耐磨性，并且能夠以更低的成本制造。此外，本發(fā)明的多層結構顯示出在所述聚合物層和所述金屬箔之間的高度粘合性、高度光學透明性，并且可通過單步制造工藝制備。文檔編號B32B27/00GK101522411SQ200780038407公開日2009年9月2日申請日期2007年10月16日優(yōu)先權日2006年10月16日發(fā)明者L·P·羅蘭申請人:納幕爾杜邦公司