專利名稱：耐磨損疊層及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝飾板，并具體涉及用作裝飾板的耐磨損疊層。耐磨損疊層優(yōu)選為低壓疊層。該疊層優(yōu)選具有印刷的裝飾圖案，但可以具有單一顏色。另外，本發(fā)明涉及制造這種耐磨損疊層板的制造工藝。
背景技術(shù)：
裝飾板被用作生產(chǎn)廚房碗柜和浴箱、辦公家具、商場貨架和娛樂設(shè)施。多年來，通過將高壓疊層層壓到諸如膠合板或鋸末板等木板襯底上來制造裝飾家具元件。在家具組裝之前或之后出現(xiàn)膠縫疊層。在過去的二十五年中，低壓疊層已得到使用。在熱量和壓力下，通過將裝飾層直接層壓到襯底上來制造這種低壓疊層。
通常，在加熱和壓力作用下，對浸有人工熱固性樹脂的很多層紙進(jìn)行堆疊和硫化處理以制造高壓裝飾疊層。一般來說，這種組件由三到八個核心層構(gòu)成。該組件從基底向上包括(1)浸有酚醛樹脂的牛皮紙；(2)浸有密胺樹脂的裝潢或裝飾層；以及(3)為了印刷圖案而在疊層中設(shè)置的覆蓋層，它幾乎是透明的，并為裝飾層提供保護(hù)。
在Scher等人的美國專利US4,255,480和US32,152中進(jìn)行了某些改進(jìn)。例如，美國專利US4,255,480公開了一種裝飾疊層，該疊層具有沉積在裝飾層最上層的超薄保護(hù)涂層，以增強其耐磨損特性。該裝飾層上涂有由耐磨損硬礦石和粘合材料混合而成的超薄涂層。硬礦石具有20-50微米的顆粒大小。
Fucrst的美國專利US3,373,070和US3,373,071是所關(guān)心的背景專利。Fucrst技術(shù)首先用普通的密胺樹脂來浸潤裝飾層，然后通過采用2,000-60,000厘泊的粘性混合物來向浸潤板材的表面施加厚的涂層。
Power的美國專利US3,975,572中使用了丙烯酸樹脂-密胺/甲醛樹脂的合成物。類似于Fucrst專利，在飽和的裝飾層干燥后，將該合成物涂敷在已經(jīng)浸潤的裝飾層上。
Raghava的美國專利US4,322,468中使用了一種特殊的合成物涂層，其采用完全水解的聚乙烯醇改性處理的密胺-甲醛樹脂。
Ungar等人的美國專利US4,713,138中公開了一種方法，提供紙質(zhì)表面層，作為在耐磨損裝飾疊層的制造過程中的最上層。該工藝包括在大致一個步驟中使涂敷和浸潤生效的步驟。根據(jù)該專利，層疊板具有沉積在超薄層中的耐磨損合成物。
Park等人的US4,880,689；Lindgren等人的US4,940,503和US5,034,272；O’Dell等人的US5,266,384和US5,702,806；Albrinck等人的US5,288,540和US5,362,557和US5,456,694和US5,558,906；Ungar等人的US5,037,694和US5,093,183和US5,037,694中全都公開了裝飾疊層和/或制備該裝飾疊層的工藝。
這些專利中都沒有公開如下的裝飾性疊層具有平均顆粒大小約為9-12微米、顆粒密度為每平方米表面積約2-4克的耐磨損顆粒。而且，這些專利都沒有公開如下工藝同時(i)用耐磨損涂料來涂敷干燥的、部分充填的紙張的上表面或側(cè)面；以及(ii)用熱固性樹脂涂料來涂敷干燥的、部分浸潤的紙張的下表面或側(cè)面。因而，這些專利中都沒有描述上述低壓層疊板的有效的工藝和構(gòu)造。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制造高質(zhì)量的耐磨損疊層板的工藝。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種工藝，其中的疊層板優(yōu)選為低壓疊層板。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種工藝，用于制造印刷的裝飾性疊層板或單色的疊層板。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種工藝，由于該工藝需要的處理少，因此成本不昂貴。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種工藝，在浸有樹脂的網(wǎng)的上、下表面同時涂敷。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種板，其中不在干燥狀態(tài)下施加顆粒。
本發(fā)明的這些和其它目的是通過提供具有耐磨損表面的疊層板而實現(xiàn)的。該耐磨損疊層板包括單個的、用熱固性樹脂浸潤的網(wǎng)，其具有第一表面和第二表面；耐磨損頂部涂層，它在熱固性樹脂充填網(wǎng)的第一表面上；熱固性樹脂底部涂層，它在熱固性樹脂充填網(wǎng)上與第一表面相對的第二表面上；和襯底，其中，所述襯底熱接合到被涂敷的熱固性樹脂浸潤網(wǎng)上；并且樹脂浸潤的底部或平衡層在與底部涂層相對的所述襯底的表面上熱熔合到所述襯底上。
上述具有耐磨損表面的疊層板是由以下工藝制造的，包括(a)用熱固性樹脂部分浸潤紙層或網(wǎng)，其中所述部分浸潤的進(jìn)行使用了完全飽和所需樹脂總量的約40％-60％；(b)將部分浸潤的網(wǎng)干燥到揮發(fā)物含量約占10％-15％，優(yōu)選約為11％-13％；(c)用耐磨損的熱固性樹脂涂料來涂敷干燥的、部分浸潤的網(wǎng)的上表面或側(cè)面；(d)同時用熱固性樹脂涂料來涂敷干燥的、部分浸潤的網(wǎng)的下表面或側(cè)面；(e)將涂敷的網(wǎng)熱熔合到襯底上；以及(f)同時將樹脂充填的底層熱熔合到襯底的另外一側(cè)，以產(chǎn)生平整的疊層板。樹脂充填的底層可以按照上述步驟(a)-(d)制作，或不使用耐磨損涂料。
在同時涂敷上表面和下表面的過程中，通過測量施加在網(wǎng)的各個表面上的樹脂和耐磨損樹脂涂料的量來控制所使用的涂敷樹脂量。
按照本發(fā)明制造的疊層板的耐磨損和抗劃傷性都有所提高。
圖1是本發(fā)明的疊層板的側(cè)剖視圖；圖2是用于說明本發(fā)明的樹脂合成物的表1；圖3是用于說明本發(fā)明的磨料礦物分布的表2；和圖4是用于本發(fā)明頂部涂層的表3。
具體實施例方式
參見附圖，特別是圖1，本發(fā)明提供的疊層板由參考標(biāo)號10表示。疊層板10包括單獨的網(wǎng)20；在網(wǎng)的一個表面上的頂部涂層30；在網(wǎng)的另一個表面上的底部涂層40；熱熔合在底部涂層上的襯底50；以及底部或平衡層60，其熱熔合在襯底上與底部涂層40相對的面上。頂部涂層30和底部涂層40是浸潤網(wǎng)20的熱固性樹脂。
襯底50可以由木材、復(fù)合材料、中密度纖維板、高密度板、鋸末板或任何其它的木板制造。優(yōu)選的，襯底50由鋸末板制造。
適合于制造樹脂浸潤網(wǎng)的網(wǎng)20是纖維材料，其內(nèi)的孔足夠大，以便浸潤樹脂通過。優(yōu)選的，網(wǎng)20衍生自纖維素和/或改性的纖維素。網(wǎng)20優(yōu)選為單獨的紙層或網(wǎng)。
用于浸潤網(wǎng)20的樹脂為熱固性的或熱硬化的樹脂，衍生自氨基樹脂和可選的多元醇。氨基樹脂可以是單體、低聚物、聚合體或它們的混合物。氨基樹脂可以由氨基化合物和醛(例如甲醛和乙二醛)反應(yīng)得到。
氨基化合物優(yōu)選的從下面的組中選擇三聚氰胺；由N-取代三聚氰胺，如N-甲基三聚氰胺、N-N’二甲基三聚氰胺和N，N’，N”三甲基三聚氰胺；胍胺的衍生物，如2，4-二氨基-6苯基均三嗪和乙酰胍胺；亞乙基脲；二羥亞乙基脲；脲；諸如烴基取代脲等取代的脲；取代的胍；以及前述氨基化合物的任意混合物?？梢韵嘈?，所述氨基化合物可為胍胺衍生物諸如環(huán)己基-碳羧胍胺，glycoluryl，取代的脲諸如縮二脲，二縮三脲，或胍。
優(yōu)選的，氨基樹脂由三聚氰胺或脲與甲醛反應(yīng)得到，而且可以進(jìn)一步使用帶有1至4個碳原子的醇進(jìn)行部分地或完全地醚化處理。因而，優(yōu)選的氨基樹脂可以是完全醚化的、部分醚化的、或未醚化的氨基樹脂，選自三聚氰胺甲醛樹脂、脲甲醛樹脂、以及它們的混合物。
適合與各種不同類型的網(wǎng)，特別是與紙張一起使用的優(yōu)選的熱固性樹脂為三聚氰胺。當(dāng)使用三聚氰胺甲醛氨基樹脂時，該樹脂是通過將甲醛與三聚氰胺按照約1∶1.2(三聚氰胺/甲醛)到約1∶1.25的比例化合得到的。
用于與三聚氰胺樹脂一起使用的多元醇為反應(yīng)化合物，例如具有至少兩個羥基或可轉(zhuǎn)換為羥基的基團(tuán)的多功能化合物。優(yōu)選的多元醇從下面的組中選擇聚醚多醇、多元醇、以及它們的混合物。
該樹脂合成物還可以包括硅烷。但是，硅烷并不是優(yōu)選的。用作頂部涂層的合成物可以包括少量的添加劑，例如表面活性劑，以便制造均勻的合成物和/或固體潤滑劑以提供抗劃傷性。
耐磨損頂部涂層或涂層30是一種包含耐磨損硬礦石微粒的樹脂。這些微粒分布在氨基樹脂混合物中并被添加到網(wǎng)中，但不是以干的形式。微粒的數(shù)量足以提供耐磨損層，但不妨礙透明度。
耐磨損顆粒從下面的組中選擇氧化鋁、硅石、或它們的混合物。優(yōu)選的，耐磨損顆粒的平均顆粒尺寸為約9-12微米。一種適合的耐磨損顆粒的例子是約9-12微米大小的氧化鋁顆粒的混合物。在實踐中，把經(jīng)過計量的包含顆粒的分散物質(zhì)加入到用作頂部涂層30的樹脂中，以在網(wǎng)20的表面上產(chǎn)生每平方米約2-4克的顆粒。本發(fā)明的耐磨損的頂部涂層30不是超薄層。
術(shù)語“耐磨損涂料”在此表示在熱固性樹脂中包含耐磨損顆粒的合成物或涂料。耐磨損涂料30用作網(wǎng)20的一個表面上薄層，并如上所述具有每平方米表面積約2-4克的顆粒密度。疊層板10還具有大小約為10-50個光澤計讀數(shù)單位的不光滑拋光層。光澤計讀數(shù)優(yōu)選為約15-25個單位。
用作底部涂層40的樹脂優(yōu)選與頂部涂層30所使用的樹脂相同。但不同于頂部涂層30，底部涂層40中不具有任何耐磨損顆粒。在底部涂層40中使用非氨基樹脂的樹脂體系也是可行的，但這種用法不是優(yōu)選的。
底部涂層40提供了網(wǎng)20和襯底50之間的界面，在熱熔合步驟中，充填的網(wǎng)和襯底通過該界面熱接合在一起。
在平衡層60的底部由于網(wǎng)20相同的材料制造。平衡層60也用頂部涂層合底部涂層浸潤。底層60的頂部涂層可以包括一種或多種類型的耐腐蝕顆粒。值得一提的是，底部涂層60可以與網(wǎng)20具有相同的或不同的顏色。
本發(fā)明的工藝包括用熱固性樹脂部分地浸潤網(wǎng)20(例如紙層)。進(jìn)行部分浸潤時只加入完全飽和所需樹脂量的40％-60％。在部分浸潤步驟之后，在氣墊干燥爐中對浸潤的網(wǎng)20進(jìn)行干燥，以降低揮發(fā)成分的含量并獲得揮發(fā)含量約為10％-15％的充填紙，優(yōu)選為11％-13％。最終混合物的粘性應(yīng)當(dāng)足夠低，以至于在涂敷網(wǎng)20后幾乎立即發(fā)生飽和。然后，對部分浸潤網(wǎng)20的頂部或暴露側(cè)涂敷成耐磨損頂部涂層30。頂部涂層是通過在網(wǎng)20的一個表面(即頂部表面)上沉積一層耐磨損頂部涂層30而獲得的。同時，用熱固性樹脂來涂敷網(wǎng)20的另一個表面或底部表面，以產(chǎn)生底部涂層40。進(jìn)行同時涂敷時，最好在施用之前或之后測量在網(wǎng)20上施加的樹脂和耐磨損涂料的數(shù)量。
當(dāng)熱固性樹脂為三聚氰胺甲醛樹脂時，在爐子中將得到的濕紙或網(wǎng)20在約80℃-180℃的爐溫下干燥。進(jìn)行這種部分干燥以進(jìn)一步地去除某些揮發(fā)成分，和對樹脂進(jìn)行部分推進(jìn)(advance)和固化。
經(jīng)涂敷的網(wǎng)20然后被熱熔合到襯底50上，底部涂層40的施加壓力為每平方英寸約250-450磅，溫度為約150-200℃。采用與制造網(wǎng)20的相同工藝來制造底層或平衡層60，只是用于底部涂層60的頂部涂層的樹脂中可以不具有任何磨料顆粒。底部涂層60的頂部涂層被熱熔合到襯底50與網(wǎng)20相對的表面，以產(chǎn)生本發(fā)明的耐磨損疊層板10。
本發(fā)明的疊層板10用于提供這樣的物件，其具有耐磨損表面以經(jīng)受惡劣的使用條件，而不顯示出磨損或劣化的明顯跡象。
三聚氰胺甲醛樹脂(在本發(fā)明中也稱為三聚氰胺樹脂)是一種用于生產(chǎn)低壓疊層的常規(guī)的三聚氰胺甲醛樹脂。該樹脂由三聚氰胺晶體、甲醛溶液、乙二醇、糖和水制成。乙二醇是一種增塑劑，而糖被用作補充劑。所有這些成分被盛放在一個罐中。在大氣回流和經(jīng)調(diào)節(jié)的堿性pH值環(huán)境下進(jìn)行聚合。在反應(yīng)的末尾，在冷卻過程中加入剩余的添加劑。冷卻后，可以調(diào)整樹脂的pH值以便保存。
圖2中的表1是飽和階段的樹脂組合物和底部涂層。它包括三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、二醇(優(yōu)選為乙二醇)、和至少一種催化劑。所使用的催化劑包括以下的一種或多種用胺組塊(block)或不成塊的對甲苯磺酸溶液(PTSA)；用胺組塊的甲烷磺酸鹽；和磷酸酯。
圖3中的表2提出了在磨料礦物分布中的成分以及每種成分的含量。在表2中的成分在具有高剪切攪拌機的容器中混合，直到形成穩(wěn)定的分布。
如圖3中表2所指出的，存在一定量的丙二醇、三聚氰胺甲醛樹脂和水。另外，添加劑包括濕潤劑、去沫劑、第一分散劑、第二分散劑、懸浮劑和天然的纖維素纖維。其余的添加劑可以包括潤滑劑和螯合劑。
濕潤劑降低表面張力。優(yōu)選的濕潤劑為石油餾份中的烷基酚酯。
去沫劑用于防止在剪切過程中形成泡沫。優(yōu)選的去沫劑為非硅氧烷。
第一分散劑用于防止分散的顆粒絮結(jié)。第一分散劑優(yōu)選為丙烯酸聚合物的銨鹽。第二分散劑為觸變劑。第二分散劑優(yōu)選為低分子量的聚羧酸的烷醇銨鹽。
懸浮劑防止磨料顆粒的硬結(jié)塊?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的、可以實現(xiàn)該功能的懸浮劑。
使用NaOH 4N主要是為了獲得中性的pH值。中性的纖維素纖維優(yōu)選具有約15-25微米的纖維長度。
圖4的表3中示出了本發(fā)明的頂部涂層30。頂部涂層30具有三聚氰胺甲醛樹脂；表1中顆粒分布；一種脫模劑；和至少一種催化劑，例如表1所示的催化劑。
脫模劑用于防止疊層板粘連在制造用的板上。脫模劑可以是任何一種不影響疊層材料的常規(guī)脫模劑。
下面的具體例子用于說明本發(fā)明的工藝。例1通過浸入到含有圖2的表1中組合物的飽和池中，將連續(xù)的紙網(wǎng)20浸潤到完全飽和所需全部樹脂的約40％-60％。存在于該組合物中的三聚氰胺甲醛樹脂是通過本發(fā)明的優(yōu)選的三聚氰胺成分混合得到的。在飽和后，多余的樹脂在飽和池端部的一對包膠夾輥之間被榨出。紙網(wǎng)隨后在氣墊干燥爐中被干燥至揮發(fā)物含量約為10％-15％。樹脂達(dá)到一定的膠稠度(gel consistency)，以至于在隨后的涂敷階段所施加的樹脂不能與在飽和階段施加的樹脂完全混合。通過在高剪切攪拌機中對圖3中表2內(nèi)的成分進(jìn)行混合，來制備具有耐磨損顆粒的穩(wěn)定分布。它可以單獨制備并儲存到使用，也可以在此時制備。然后通過混合耐磨損顆粒分布、三聚氰胺甲醛樹脂、脫模劑和表3中的催化劑，來制備具有三聚氰胺甲醛樹脂和耐磨損顆粒的耐磨損頂部涂層30。然后將測定數(shù)量的耐磨損頂部涂層30施加到紙網(wǎng)20的頂面上。
同時，將表1中的具有三聚氰胺甲醛樹脂的飽和合成物作為底部涂層40以一定數(shù)量施加到紙網(wǎng)20的底面上，足以防止紙卷曲并實現(xiàn)與襯底50的強裂熱熔合。經(jīng)過處理的網(wǎng)20然后被干燥至希望的揮發(fā)物含量程度，并儲存用于隨后的疊層。在約150-200度的溫度和每平方英寸約250-450磅的壓力下，經(jīng)處理的網(wǎng)20在平的或連續(xù)的雙層皮帶沖壓機中被熱熔合到鋸末板50上。底層60被同時熱熔合到襯底50上，以制造根據(jù)本發(fā)明的疊層板。
對于印刷的裝飾性疊層板，由該技術(shù)制造的裝飾表面的初始磨損點(IP)達(dá)到由NEMA LID3-1995耐磨損方法測定的100-250個循環(huán)。通過使用本發(fā)明的工藝制備的裝飾性表面的耐磨損值超過400個循環(huán)。
本發(fā)明優(yōu)選用于制造印刷的裝飾性疊層板。但是，本發(fā)明也可以提供單色的疊層板。
盡管本發(fā)明的方法/工藝主要涉及低壓層疊，但是也可以用于高壓疊層。該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改，并且本發(fā)明并不限于在說明書中所描述和解釋的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種具有耐磨損表面的疊層板，其特征在于，它包括單個的網(wǎng)，其具有第一表面和第二表面，所述單個的網(wǎng)中浸有熱固性樹脂；耐磨損頂部涂層，它位于所述網(wǎng)的第一表面上，所述頂部涂層中的許多耐磨損顆粒中具有熱固性樹脂，其中在所述頂部涂層中的耐磨損顆粒的密度約為每平方米2-4克；由熱固性樹脂構(gòu)成的底部涂層，所述底部涂層浸潤在所述網(wǎng)的第二表面中；襯底，它被熱熔合到所述網(wǎng)的所述底部涂層上；和底層，它被熱熔合到所述襯底的與所述網(wǎng)的所述底部涂層相對的第二表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的疊層板，其特征在于，每個耐磨損顆粒的大小約為9-12微米。
3.如權(quán)利要求1所述的疊層板，其特征在于，襯底為鋸末板。
4.如權(quán)利要求1所述的疊層板，其特征在于，熱固性樹脂衍生自氨基樹脂；和可選的，具有至少兩個羥基的多元醇。
5.如權(quán)利要求4所述的疊層板，其特征在于，氨基樹脂為醚化的和非醚化的氨基樹脂，從下面的組中選擇三聚氰胺甲醛樹脂、脲甲醛樹脂、以及它們的混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的疊層板，其特征在于，多元醇從下面的組中選擇聚醚多醇、多元醇、以及它們的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的疊層板，其特征在于，耐磨損頂部涂層包括耐磨損顆粒，后者從下面的組中選擇氧化鋁、硅石、以及它們的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的疊層板，其特征在于，用樹脂浸潤的網(wǎng)包括紙。
9.一種用于制造具有耐磨損表面的疊層板的工藝，包括用熱固性樹脂部分浸潤紙層，其中所述部分浸潤中使用了完全飽和所需樹脂總量的約40％-60％；將部分浸潤的紙干燥到揮發(fā)物含量約占10％-15％；用耐磨損的涂料來涂敷部分浸潤的紙的頂面；同時用熱固性樹脂涂料來涂敷部分浸潤的紙的底面，其中通過測量涂敷在紙上的樹脂和耐磨損涂料的量來進(jìn)行頂面和底面涂敷；將涂敷的紙熱熔合到襯底上；以及同時將底層熱熔合到襯底的與涂敷的紙相對的表面上，以制造疊層板。
10.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，紙是一種網(wǎng)。
11.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，熱固性樹脂包括氨基樹脂；和可選的，具有至少兩個羥基的多元醇。
12.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，耐磨損頂部涂層包括耐磨損顆粒，后者從下面的組中選擇氧化鋁、硅石、以及它們的混合物。
13.如權(quán)利要求12所述的工藝，其特征在于，每個耐磨損顆粒的大小約為9-12微米。
14.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，疊層板所具有的耐磨損顆粒為每平方米表面積約2-4克。
15.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，在熱熔合步驟中施加每平方英寸約250-450磅的壓力。
16.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，在熱熔合步驟中具有約150-200℃的熱熔合溫度。
17.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，襯底為鋸末板。
18.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，襯底的材料從下面的組中選擇木材、復(fù)合材料、中密度纖維板、高密度板、鋸末板、以及它們的混合物。
19.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，部分浸潤的紙被干燥到揮發(fā)物含量約為11％-13％。
20.一種由權(quán)利要求9所述工藝制作的疊層板。
全文摘要
提供了一種具有耐磨損表面的疊層板。該疊層板包括:浸有熱固性樹脂的網(wǎng);底部涂層和耐磨損頂部涂層;襯底;和被熱熔合到襯底的與第一表面相對的第二表面上的底層。網(wǎng)被熱熔合到襯底的一個表面,底層被同時熱熔合到襯底的相反表面。還提供了一種用于制作耐磨損疊層板的工藝。該工藝包括以下步驟:用熱固性樹脂部分浸漬紙層或網(wǎng);將其干燥;用耐磨損的涂料來涂敷部分浸漬的紙層或網(wǎng)的頂部;同時用熱固性樹脂組合物來涂敷紙層或網(wǎng)的底面;將紙層或網(wǎng)熱熔合到襯底的第一表面和底層上,以制造疊層板。
文檔編號B32B27/42GK1336869SQ00802725
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者福阿德·托卡姆·卡拉姆 申請人:帕諾拉姆工業(yè)國際公司