專利名稱：合成層壓結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有合乎美學(xué)要求的表面外觀的合成層壓結(jié)構(gòu)以及制造這種合成層壓結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的合成層壓材料是復(fù)合材料，由任何一種不同類型的熱固性塑料制成，且可以包含印刷圖案。然而，這樣的層壓材料不能熱成型，而且通常是又硬又脆的。此外，某些在合成層壓結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)出有希望達(dá)到改善性能的材料，但又不能快速地與相鄰層粘合，造成不均勻?qū)訅夯蛟谑褂靡欢螘r間后或在滾花、裁切和熱成型工序中一加工就引起脫層，從而對所得產(chǎn)品的功能或美學(xué)特征產(chǎn)生有害的影響。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有合乎美學(xué)要求表面外觀的合成層壓結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有輕質(zhì)且耐久性好特點的合成層壓結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種具有天然建筑材料外觀特點的合成層壓結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種具有著色或印刷圖案的合成層壓結(jié)構(gòu)，在基本上不會損壞著色或印刷圖案且沒有明顯的分層的前提下，該層壓結(jié)構(gòu)可以被熱成型和模塑。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種合成層壓結(jié)構(gòu)和一種制造合成層壓結(jié)構(gòu)的方法。其中，迄今難于被層壓在一起的各材料層能被有效而均勻地層壓在一起，從而減少脫層，以提供一種具有改進(jìn)的功能和美學(xué)特性的產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能熱成型而無明顯脫層的合成層壓結(jié)構(gòu)，從而為洗臉間、浴室及柜臺面等應(yīng)用提供各種形狀的制品。
綜上所述，本發(fā)明提供一種合成層壓結(jié)構(gòu)，它包括(A)外層，包括一種基本上是透明的、固有粘度為約0.5～約1.2dl/g的共聚多酯；(B)印刷或著色的薄膜層，它具有正反表面，其中至少有一個表面是經(jīng)著色或印上圖案的；(C)底層，它與薄膜層相鄰配置，包括一種選自由聚氯乙烯和共聚多酯組成組中的聚合物；(D)層壓增強(qiáng)劑層，它包含一種夾在外層和薄膜層之間并能使兩者粘合的聚氨酯，其特征在于基本上不存在可見的空氣囊或不連續(xù)的粘合。
在優(yōu)選的實施方案中，此合成層壓結(jié)構(gòu)還包括一種硬表皮層，硬涂層選自紫外線固化或電子束固化的交聯(lián)的丙烯酸酯、真空固化或紫外線固化的聚氨酯、紫外線固化或電子束固化的含硅丙烯酸酯(silicon withacrylic)，以及熱固化的聚氨酯或塑料溶膠；它們布于外層上，使合成層壓結(jié)構(gòu)具有抗劃痕和抗凹陷性能。
本發(fā)明還指向一種制造合成層壓結(jié)構(gòu)的方法，其包括I.將包含聚氨酯的層壓增強(qiáng)劑以無規(guī)的或均勻的圖案形式分布在外層的第一表面和印刷或著色的薄膜層的第一表面之間。外層包含一種基本上透明、特性粘度為約0.5～約1.2dl/g的共聚多酯。因此，夾在外層和薄膜層之間的層壓增強(qiáng)劑層基本上是不連續(xù)層；II.將包含選自由共聚多酯和聚氯乙烯組成的組中的聚合物的底層放在相鄰薄膜層的第二表面上，這樣以致使外層和薄膜層及夾在其間的層壓增強(qiáng)劑與底層就處于疊置關(guān)系；和III.對被疊置的外層、薄膜層和底層施以足夠的熱和壓力，以便使層壓增強(qiáng)劑流動并被分布在外層和薄膜層之間，形成一層基本是連續(xù)的層而使外層和薄膜之間形成粘合，其特征是基本上不存在可見的空氣囊或不連續(xù)的粘合。
本發(fā)明提供一種合成層壓結(jié)構(gòu)，它具有合乎美學(xué)要求的表面外觀和良好的耐久性，可被用作建筑材料。此層壓制品具有著色的或印刷的圖案，并且在基本上不會損壞著色或印刷圖案和沒有明顯的脫層的前提下能被熱成型和模塑。此層壓制品表面對光的反射，就著色或印刷薄膜層來說，給人以一種立體感和層次效應(yīng)。
附圖簡解本發(fā)明的上述特點和其它特點將在下面詳細(xì)說明中結(jié)合附圖作進(jìn)一步的敘述。其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的、基本上為平面的合成層壓結(jié)構(gòu)的部分剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方案、具有硬涂層的基本上為平面的合成層壓結(jié)構(gòu)的部分剖視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種合成層壓結(jié)構(gòu)和制造這種合成層壓結(jié)構(gòu)的方法。此層壓制品具有合乎美學(xué)要求的表面外觀，例如，象木材或石材那樣的天然建筑材料的外觀。更具體說，這種合成層壓結(jié)構(gòu)含有一層透明的共聚多酯外層；一層印刷或著色的薄膜層，此薄膜層有正反兩個表面，其中至少一個表面被著色或有印刷圖案；以及一層底層。一種以聚氨酯為基料的層壓增強(qiáng)劑被夾于外層和薄膜層之間，并優(yōu)選被夾于薄膜層和底層之間。此處所用的術(shù)語“外層”和“底層”指的是相對于薄膜層的各層所處的位置而言，而不一定必須意味外層和底層就是層壓結(jié)構(gòu)的最外面的層。因此，本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)可以在薄膜層和多層薄膜層之兩側(cè)還包含許多層。
外層包括一種透明的共聚多酯。此共聚多酯優(yōu)選是PETG共聚多酯。作為此處所定義的“PETG共聚多酯”指的是一種用2～99摩爾％的環(huán)己烷二甲醇重復(fù)單元改性的對苯二酸乙二醇酯。環(huán)己烷二甲醇可以是1，4-或是1，3-異構(gòu)體，也可以是順式或是反式的或是這些異構(gòu)體的混合物。共聚多酯可以是半結(jié)晶的或無定形的，優(yōu)選為無定形的。外層厚度優(yōu)選為約0.13～約12.7mm(0.005～約0.500英寸厚)。
此共聚多酯包含以100摩爾％的二羧酸和100摩爾％的二醇為基準(zhǔn)的由一種二羧酸和一種二醇形成的重復(fù)單元。二羧酸組分包含至少80摩爾％的對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞?。共聚多酯可任意選用除對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ネ獾母哌_(dá)20摩爾％的一種或幾種不同的二羧酸來改性，以使總二羧酸含量等于100摩爾％?？膳c對苯二甲酸一起使用的其他二羧酸的例子包括鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、1，4-、1，5-、2，6-和2，7-萘二甲酸、1，3-、1，4-環(huán)己烷二羧酸、環(huán)己烷二乙酸、氧聯(lián)苯甲酸、4，4-聯(lián)苯二羧酸、丁二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、辛二酸、庚二酸，以及1，12-十二雙酸。共聚多酯可由上面的二羧酸中的一種或幾種來制取。
當(dāng)然，采用與這些酸的相應(yīng)的酸酐、酯及?；纫啾话ㄔ凇岸人帷边@一術(shù)語中。
二醇組分包含98～1摩爾％的乙二醇和2～99摩爾％1，4-環(huán)己烷二甲醇和/或1，3-環(huán)己烷二甲醇的重復(fù)單元。環(huán)己烷二甲醇可以是順式或反式的異構(gòu)體或它們的混合物。此外，二醇組分可任意選用除乙二醇和環(huán)己烷二甲醇以外的高達(dá)20摩爾％的一種或幾種二醇來改性，以使總的二醇含量等于100摩爾％。此附加的二醇包括具有6～16個碳原子的環(huán)脂族二醇和具有3～16個碳原子的脂族二醇。可以與乙二醇和環(huán)己烷二醇一起使用的二醇例子包括二甘醇、三甘醇、丙烷-1，3-二醇、丁烷-1，4-二醇、戊烷-1，5-二醇、己烷-1，6-二醇、3-甲基戊烷二醇-(2，4)、2-甲基戊烷二醇-(1，4)、2，2，4-三甲基戊烷-二醇-(1，3)、2-乙基己烷-二醇-(1，3)、2，2-二乙基丙烷-二醇-(1，3)、己烷二醇-(1，3)、1，4-二-(羥基乙氧基)-苯、2，2-雙-(4-羥基環(huán)己基)-丙烷、2，4-二羥基-1，1，3，3-四甲基-環(huán)丁烷、2，2-雙-(3-羥基乙氧基苯基)-丙烷、以及2，2-雙-(4-羥基乙氧基苯基)-丙烷。共聚多酯可由一種或幾種上述二酯來制取。共聚多酯還可用聚乙二醇或聚丁二醇來改性以提高彈性體性能。
此共聚多酯的固有粘度為0.5～1.2dl/g，優(yōu)選的是0.6～0.9dl/g，指在25℃時用每100ml溶劑中含0.50g聚合物的測定值，而溶劑是由60wt.％苯酚和40wt.％四氯乙烷組成。特別優(yōu)選的共聚多酯是由對苯二甲酸單元、乙二醇單元和1，4-環(huán)己烷二甲醇單元所組成的重復(fù)單元制備的或這些重復(fù)單元衍生的。
共聚多酯也可采用本領(lǐng)域中眾所周知的慣用的縮聚方法來制取。這樣的方法包括二羧酸與二醇的直接縮合，或通過使用二羧酸二烷酯的酯交換。例如，在催化劑的存在下在高溫下對苯二甲酸二烷酯如對苯二酸二甲酯與二醇進(jìn)行酯交換。
印刷或著色的薄膜有正反兩個表面，其中一個表面上印有圖案和/或薄膜層含有著色劑。在本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)中，可采用一張以上的印刷或著色薄膜。采用多薄膜層能使印刷或著色薄膜層上的圖案或文字呈現(xiàn)出立體或“浮雕”的外觀。印刷或著色薄膜層中的每一層在其一個表面上通過層壓增強(qiáng)劑而與外層相連接的，以致能在不會有明顯變形的條件通過外層可以看到圖案與顏色。印刷或著色的薄膜層可包括任何合適的聚合物材料。該聚合物材料與用于構(gòu)成合成層壓結(jié)構(gòu)的外層和底層、油墨及其它材料應(yīng)是相容的。優(yōu)選的薄膜層包括聚氯乙烯(PVC)或共聚多酯。
薄膜層厚度優(yōu)選范圍是約0.025mm(0.001英寸)～約0.25mm(0.10英寸)；更優(yōu)選的是0.025mm(0.001英寸)～0.178mm(0.007英寸)；最優(yōu)選的是約0.025mm(0.001英寸)～0.125mm(0.0015英寸)。然而，用作薄膜層的聚合薄膜的薄或厚取決于設(shè)備的可用性；在設(shè)備適用的情況下，薄膜厚度僅受產(chǎn)品功能性的限制。
在一實施方案中，圖案和顏色系印在薄膜層的底面上。在這種情況下，被用來制取薄膜的聚合物應(yīng)是透明的。可采用任何圖案使薄膜形成具有合乎美學(xué)要求的表面外觀，如象一種天然建筑材料的圖案。此處所用的術(shù)語“建筑材料”意思是指一種具有適宜的強(qiáng)度、耐久性、抗沖擊性和剛性的材料，它可用作物件的結(jié)構(gòu)中，而此物件還可以由天然建筑材料如木材、石材來構(gòu)成的。
被印在薄膜層上的圖案可依據(jù)慣用的照相印刷工藝或由照相圖案產(chǎn)生的一個數(shù)字化數(shù)據(jù)庫來印制。圖案的數(shù)字化和存儲可通過在計算機(jī)領(lǐng)域中眾所周知的許多工藝中的任何方法如掃描來完成。
將選好的圖案在薄膜上的印刷可以根據(jù)印刷領(lǐng)域中眾所周知的工藝，將一根或幾根印輥進(jìn)行雕刻，再用這樣的雕刻輥和合適的油墨將選好的雕刻圖案印在薄膜上來完成。此印刷法的分辨率應(yīng)在每線厘米為約30～59個點(每線英寸為75～150個點)，即每平方厘米約872～3488個點(每平方英寸為5625～22500個點。如何用這種印刷工藝過程將木紋圖案底印(bottom printing)在薄膜層底面上的一個實施方式包括用第一根印輥初次印上與最明顯、最寬的木紋線即粗木紋相符合的黑色或其它深色著色油墨的圖案；然后用第二根印輥和黑色或其它深色的著色油墨印上更窄、更小間隙的木紋線即細(xì)木紋；再用第三根印輥在薄膜上印上著色條紋，例如條紋的寬度為約3.8cm(1.5英寸)、間距為約3.8cm(1.5英寸)，選用棕色印刷，這些條紋起著木材內(nèi)部顏色變異的效果，而這些條紋的寬度、間距和顏色完全是可選擇的；第四根印輥是用來印刷一種比較單一的底色，此底色要與模仿的典型木材的顏色相符，呈明暗的棕色或其它顏色。此外，再通過輔助印輥使印刷或著色薄膜達(dá)到更好的圖案效果。在本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員對印刷一種選好的圖案，能估計出要采用多少根印輥和分幾個印刷步驟進(jìn)行。
這些步驟可逆向進(jìn)行。即印好單色后接著印條紋、細(xì)木紋和粗木紋，而后在印刷或著色薄膜的表面上印上面層圖案。一般，薄膜在印刷時會產(chǎn)生一些拉伸，因此，第二根印輥要比第一根印輥稍大一點，第三根又要比第二根稍大一點，而第四根又要比第三根稍大一點，這樣經(jīng)各印輥印刷的圖案就可處于正確的定位狀態(tài)。
印刷中所用的油墨優(yōu)選的是一種溶劑型油墨。這種油墨對生產(chǎn)耐久性的、抗脫層的合成層壓結(jié)構(gòu)來說是關(guān)鍵性的。在合成層壓結(jié)構(gòu)各層粘合在一起時，油墨層應(yīng)與任何相鄰層粘合，以及與制備印刷或著色薄膜層和底層(底印的)或外層(面印的)的聚合物相粘合。一種特別優(yōu)選的溶劑型油墨包括約20～70％的溶劑、約5～50％的顏料、醋酸乙烯酯聚合物和配方助劑，以及適用的是American Mirrex油墨。
薄膜層還可以在其制造時由于含有顏料或染料因而在其整個厚度上被著色。這種著色薄膜可未經(jīng)印刷而直接使，或者被用作在其上另外被印刷的圖案的底色，而此圖案可透過外層看見。
聚合物底層可以是透明的或是不透明的，因此，底層可包括不需要保持透明的混合物或回收樹脂，甚至還含有可進(jìn)一步提高或改進(jìn)成品合成層壓結(jié)構(gòu)性能的材料。然而，外層和底層優(yōu)選是熱相容的樹脂。此處所用的術(shù)語“熱相容”意指當(dāng)合成層壓結(jié)構(gòu)的各層在高溫高壓條件下粘合在一起時，各層都經(jīng)受大致相等的熱膨脹或熱收縮，以致使合成層壓結(jié)構(gòu)的表面基本上呈平面狀，并且當(dāng)熱成型產(chǎn)品時可使界面應(yīng)力減至最小。
底層應(yīng)顯示良好的抗沖擊性、強(qiáng)度以及與印刷或著色的薄膜的相容性。底層厚度優(yōu)選為約0.127～約24.1mm(0.005～約0.950英寸)。其厚度僅被功能性所限制。底層優(yōu)選的是由PETG共聚多酯制取的。用于制取底層的PETG共聚多酯可以是回收的PETG共聚多酯，因底層的良好光學(xué)性質(zhì)在許多應(yīng)用中也許是不很重要的。
選取的層壓增強(qiáng)劑應(yīng)具有流變性，使層壓增強(qiáng)劑通過線淋法或噴涂法或凹印輥的方式形成一層高起始粘度液體的不連續(xù)層。此液層干后形成粗糙表面結(jié)構(gòu)，手摸呈砂紙感。層壓增強(qiáng)劑在加熱加壓作用下是可伸展的而聚結(jié)成連續(xù)的增強(qiáng)薄膜或增強(qiáng)層，迫使空氣從相鄰層之間側(cè)面逸出。層壓增強(qiáng)劑起始時使外層與相鄰層分離，在此兩層之間它是以一種不連續(xù)的，預(yù)先定好的間距圖形的方式存在的，直到施以一定的熱和壓力而引起增強(qiáng)劑流動并基本形成均勻的連續(xù)層、將空氣機(jī)械地和逐步地從外層和相鄰層之間擠出為止，因此可將空氣囊的生成或界面的不連續(xù)性減至最小或消除。當(dāng)冷卻時，層壓增強(qiáng)劑就成為粘合劑。
在許多應(yīng)用中層壓增強(qiáng)劑可省去必須使用真空來除去殘存在合成層壓結(jié)構(gòu)相鄰層之間的空氣的需要。然而，要指出的是大幅面如3×3m的合成層壓結(jié)構(gòu)要除去殘存在相鄰層之間的空氣，還是需要藉真空幫助的。截留空氣是不希望有的，因為它會使合成層壓結(jié)構(gòu)的外表變形，并且妨礙層與層之間連續(xù)粘合的形成。在層壓時，此層壓增強(qiáng)劑與相鄰層形成一種相互貫通的網(wǎng)狀物。
優(yōu)選的層壓增強(qiáng)劑是透明的水基聚氨酯，于23℃時為液體，由Hauthaway大批供應(yīng)，品種牌號為HD 2001。層壓增強(qiáng)劑的混合物也可用于同樣的合成層壓結(jié)構(gòu)中。層壓增強(qiáng)劑可施于合成層壓結(jié)構(gòu)的任何的層與層之間。
采用層壓增強(qiáng)劑是本發(fā)明的一個特征，開始時，層壓增強(qiáng)劑是以一種無規(guī)的或均勻的圖形被涂敷的，以使分布在層與層之間的層壓增強(qiáng)劑沿寬度或X方向和沿長度或Y方向(優(yōu)選是沿X和Y兩個方向)基本上是不連續(xù)的。在此層壓增強(qiáng)劑層中的不連續(xù)的間距都比較小。以此種方式，敷施層壓增強(qiáng)劑的方法包括將噴涂液體狀的增強(qiáng)劑，例如從一種交叉分布的上有許多間隔小孔的滴管中以滴狀或線狀將層壓增強(qiáng)劑噴射出或滴下。層壓增強(qiáng)劑最好是在將薄膜層置于外層上面之前，先讓其干燥。由于層壓增強(qiáng)劑層夾在外層和薄膜層之間，通過層壓增強(qiáng)劑層的不連續(xù)點形成的充滿空氣的細(xì)小間隙而將薄膜層支起并與外層分開。
因外層與薄膜層相比通常顯得更重要而且堅硬些，所以最好是將層壓增強(qiáng)劑敷施到外層，然后讓層壓增強(qiáng)劑冷卻后再放上薄膜層。但是，將層壓增強(qiáng)劑敷施于到薄膜層是屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。
然而，層壓增強(qiáng)劑優(yōu)選以同上述敷施到所提供的外層那樣方式被涂施到底層，在某些情況中足以將層壓增強(qiáng)劑敷施到底層以作為連續(xù)層在初始就被沉積于底層和薄膜層之間，例如在層與層之間的非均勻粘著并不損害合成層壓結(jié)構(gòu)的可見性與功能性的場合。在某些情況中在薄膜層和底層之間可完全省掉層壓增強(qiáng)劑，這取決于組成薄膜層和底層的材料性質(zhì)是否僅靠熱壓就可達(dá)到充分的粘合。
合成層壓結(jié)構(gòu)優(yōu)選還包括透明堅硬、抗劃痕或耐磨的涂料或被層壓在外層頂表面上的層。此涂料或?qū)舆€可提高層壓結(jié)構(gòu)的耐化學(xué)藥品性和提供一種抗涂寫的表面。例如，PETG共聚多酯對某些用途并沒有所希望的那樣的硬或抗劃痕性。因此，在外表面可能會受到刻劃處覆以硬表皮層是有益的。這種硬表皮層可以是一種包括在薄膜面上有硬涂層的雙層薄膜。優(yōu)選的硬表皮層選自紫外線固化或電子束固化的交聯(lián)型丙烯酸酯、真空固化或紫外線固化的聚氨酯、紫外線固化或電子束固化的含硅丙烯酸酯或熱固化的聚氨酯或塑料溶膠。一層聚氨酯層可覆在外表面上以構(gòu)成耐磨層?；蛘?，將雙軸取向的對苯二酸甲乙二醇酯例如由Du PontChemical Company大量供應(yīng)的MYLAR、或聚四氟乙烯例如由Du PontChemical Company大量供應(yīng)的TEDLAR層壓在外層表面上作為硬表皮層。
本發(fā)明的制造合成層壓結(jié)構(gòu)的方法優(yōu)選至少包括兩個步驟。第一步驟包括將如上所述的層壓增強(qiáng)劑以無規(guī)的或均勻的圖案形式敷施在外層的第一表面和印刷或著色的薄膜層的第一表面之間，以致使基本上不連續(xù)的層壓增強(qiáng)劑層至少被夾在外層的第一表面和薄膜層的第一表面之間。
第二步驟包括對外層、薄膜層和底層進(jìn)行熱壓，使層壓增強(qiáng)劑層在外層和薄膜層之間流動和展開，形成基本上是連續(xù)的一層，使外層和薄膜層形成有效的粘合，其特征在于基本上不存在可見的空氣囊或不連續(xù)的粘合。
可任選的是，在熱壓之前，將第二層壓增強(qiáng)劑層配置在底層的第一表面和印刷或著色的薄膜的第二表面之間，這樣層壓增強(qiáng)劑層就被夾在底層和薄膜層之間。
層壓是在不會導(dǎo)致分解、變形或其它不希望有的作用的前提下在足以使合成層壓結(jié)構(gòu)的各層變粘并相互粘合的溫度和壓力下進(jìn)行的。
在此層壓方法中，優(yōu)選的金屬板是鋼板或鋁板。用以均衡壓力的壓力墊優(yōu)選是可壓縮的織物墊。另一塊金屬板優(yōu)選是柔性鋁板，其厚度為20～140密耳；它們以平行加壓方向依次排列在外層的外表面或硬表皮層(如果存在的話)上?？椢飰|優(yōu)選是由銅、有機(jī)硅樹脂、NOMEX(NOMEX是一種芳族聚酰胺纖維或織物，由Du Pont de Nemours，E.I.& Company大量供應(yīng)制成的或者是由銅和/或有機(jī)硅樹脂和/或NOMEX復(fù)合制成的。
更優(yōu)選的是，將模型紙(cast paper)或壓花紙置于金屬板和外層的外表面或硬表皮層之間，使層壓結(jié)構(gòu)形成網(wǎng)紋和/或防止包含PETG共聚多酯或硬表皮層的外層與金屬板相粘連。模型紙和壓花紙的例子包括提供高光澤的專利品，提供緞面裝飾面、消光飾面、粉飾飾面、鴕鳥圖案、爬行動物圖案、巖屑錐狀圖案、黃玉圖案、網(wǎng)格圖案的patina，以及提供皮革狀外觀的patina。一種特別優(yōu)選的模型紙是由S.D.Warren大量供應(yīng)的ULTRACAST。在某些情況中不要求有硬表皮層，因為牢固的網(wǎng)紋狀表面也不會顯出劃痕。
在一種實施方案中，在沒有壓機(jī)時用相疊加的各層的重量來代替并同時加熱也可使層壓結(jié)構(gòu)的層與層之間形成有效的粘合。為了明顯地減小壓力，可采用真空以除去被夾留合成層壓結(jié)構(gòu)相鄰層之間的空氣。
層壓方法包括熱壓粘合和冷壓粘合。熱壓粘合是在溫度為約250～約340°F、優(yōu)選270～295°F，壓力為70～110磅/英寸2、優(yōu)選為90～100磅/英寸2，熱壓周期時間為約1～約15分鐘，優(yōu)選為2～13分鐘。在熱壓粘合中，由于排列好的合成層壓材料會被擠出，所以溫度超過340°F、壓力超過110磅/英寸2是不希望的。熱壓粘合之后接著是冷壓粘合。在層壓結(jié)構(gòu)冷卻時，其中合成層壓結(jié)構(gòu)在溫度約70～約340°F、優(yōu)選為100～130°F，壓力為約13～500磅/英寸2，優(yōu)選100～300磅/英寸2，更優(yōu)選為約250磅/英寸2下被固化。
層壓可采用按下面寬度的合理間隔排列的各別的比較短的貼面材料薄片或長條薄片來進(jìn)行。此貼面材料優(yōu)選的是在固定壓機(jī)中層壓，但是也可采用連續(xù)流延這類設(shè)備中層壓。這類流延設(shè)備在塑料工業(yè)中用來生產(chǎn)層壓網(wǎng)狀材料、如象一種采用上下連續(xù)環(huán)帶的機(jī)器。至少此環(huán)帶之一通常是加熱的。層壓結(jié)構(gòu)被送入兩環(huán)帶之間的間隙中，隨環(huán)帶的移動同時受熱和受壓。
只要合成層壓結(jié)構(gòu)經(jīng)熱成型后一冷卻，它就成型成為各種各樣有用的制品。制品實例包括柜臺面、桌面、櫥柜門、游戲板(game boards)、青少年用品、玩具、淋浴間隔板、熱浴盆、粉筆板(chalk boards)、內(nèi)外門牌，以及包括洗滌盆、肥皂盆及防濺擋板在內(nèi)的無縫梳妝臺面。
現(xiàn)參考附圖，圖1表示一種基本上為平面的合成層壓結(jié)構(gòu)4的部分剖視圖。必須指出的是附圖實質(zhì)上是圖解性的，并沒有按比例繪制。合成層壓結(jié)構(gòu)4包括四層透明外層12，印刷或著色薄膜層16，夾在外層12和薄膜層16之間的層壓增強(qiáng)劑層14，及底層18。外層12和底層18構(gòu)成作為合成建筑材料用的合成層壓結(jié)構(gòu)所必需的強(qiáng)度、耐化學(xué)藥品性、抗沖擊性、抗劃痕性以及其它性能。而薄膜層16則印以圖案或被著色。
再參考附圖，圖2表示一種基本上為平面的合成層壓結(jié)構(gòu)8的部分剖視圖。此合成層壓結(jié)構(gòu)8包括六層硬涂層20，透明的外層22，印刷或著色的薄膜層26，夾在外層22和薄膜層26之間的層壓增強(qiáng)劑層24，底層28，以及夾在底層28和薄膜層26之間的層壓增強(qiáng)劑層30。硬涂層20和底層28構(gòu)成作為合成建筑材料用的合成層壓結(jié)構(gòu)所必需的強(qiáng)度、耐化學(xué)藥品性、抗沖擊性、抗劃痕性以及其它性能。而薄膜層26則印以圖案或被著色。
盡管對本發(fā)明通過參考其實施方案作了詳細(xì)的敘述，當(dāng)然對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說，可以作出變化和改進(jìn)。本發(fā)明僅受下列權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種合成層壓結(jié)構(gòu)包括(A)外層，包括一種基本上是透明的、固有粘度為約0.5～約1.2dl/g的共聚多酯；(B)印刷或著色的薄膜層，它具有正反表面，其中至少有一個表面是經(jīng)著色或印上圖案的；(C)底層，它與薄膜層相鄰配置，包括一種選自由聚氯乙烯和共聚多酯組成組中的聚合物；(D)層壓增強(qiáng)劑層，它包含一種夾在外層和薄膜層之間并能使兩者粘合的聚氨酯，其特征在于基本上不存在可見的空氣囊或不連續(xù)的粘合。
2.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中共聚多酯包括(1)二羧酸組分，包括至少80摩爾％的對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿嵋叶减サ闹貜?fù)單元；和(2)二元醇組分，包括98～1摩爾％的乙二醇和2～99摩爾％的環(huán)己烷二甲醇的重復(fù)單元，以100摩爾％的二羧酸和100摩爾％的二醇計。
3.權(quán)利要求2的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中共聚多酯的二醇組分包括67～75摩爾％的乙二醇和33～25摩爾％的1，4-環(huán)己烷二甲醇的重復(fù)單元。
4.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中層壓增強(qiáng)劑層被配置在所說的外層和所說的印刷或著色的薄膜層之間以及在所說的底層和所說的印刷或著色的薄膜層之間。
5.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中印刷或著色的薄膜層上的圖案是用溶劑型油墨印刷的。
6.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中印刷或著色的薄膜層系由選自聚氯乙烯和共聚多酯組成的組中的聚合物制造的。
7.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中外層的厚度為約0.127～約12.7mm。
8.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中印刷或著色的薄膜層的厚度為約0.025～約0.254mm。
9.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中底層的厚度為約0.127～約24.1mm。
10.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，還包括置于外層表面上的硬表皮層。
11.權(quán)利要求10的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中硬表皮層為雙層薄膜。
12.權(quán)利要求10的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中硬表皮層選自紫外線固化或電子束固化的交聯(lián)的丙烯酸酯，真空固化或紫外線固化的聚氨酯，紫外線固化或電子束固化的含硅丙烯酸酯，熱固化的聚氨酯或塑料溶膠，以及它們的混合物。
13.權(quán)利要求1的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中印刷或著色的薄膜層具有天然建筑材料的圖案。
14.權(quán)利要求13的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中天然建筑材料為木材。
15.權(quán)利要求13的合成層壓結(jié)構(gòu)，其中天然建筑材料為石材。
16.一種制造合成層壓結(jié)構(gòu)的方法包括I.將包含聚氨酯的層壓增強(qiáng)劑以無規(guī)的或均勻的圖案形式分布在外層的第一表面和印刷或著色的薄膜層的第一表面之間，結(jié)果形成夾在外層第一表面和薄膜層第一表面之間的基本上不連續(xù)的層壓增強(qiáng)劑層，外層包括一種基本上透明的、固有粘度為約0.5～約1.2dl/g的共聚多酯；II.將包含一種選自由共聚多酯和聚氯乙烯組成組中的聚合物的底層配置在相鄰薄膜層的第二表面上，這樣以致使外層和薄膜層及夾在其間的層壓增強(qiáng)劑與底層就處于疊置關(guān)系；和III.對被疊置的外層、薄膜層和底層施以足夠的熱和壓力，以便引起層壓增強(qiáng)劑流動并被分布在外層和薄膜層之間，形成基本上是連續(xù)的層而在外層和薄膜層之間形成粘合，其特征在于基本上不存在可見的空氣囊和不連續(xù)的粘合。
17.權(quán)利要求16的方法，其中層壓增強(qiáng)劑是采用噴涂法被分布的。
18.權(quán)利要求16的方法，其中層壓增強(qiáng)劑是采用濺涂法被分布的。
19.權(quán)利要求16的方法還包括處在底層和薄膜層第二表面之間的層壓增強(qiáng)劑。
20.權(quán)利要求16的方法，其中步驟(III)是經(jīng)熱壓粘合后接著經(jīng)冷壓粘合而進(jìn)行的，其中熱壓粘合是在溫度為約250～約340°F和壓力為約70～約110磅/英寸2下進(jìn)行的；而冷壓粘合是在溫度為約70～約340°F和壓力為約13～約500磅/英寸2下進(jìn)行的。
21.權(quán)利要求20的方法，其中熱壓粘合是在270～295°F和壓力為90～100磅/英寸2下進(jìn)行的；冷壓粘合是在溫度為100～130°F和壓力為100～300磅/英寸2下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及合成層壓結(jié)構(gòu)及制造此合成層壓結(jié)構(gòu)的方法。特別是,這種合成層壓結(jié)構(gòu)包含有外層、印刷或著色的薄膜層、底層及層壓增強(qiáng)劑層。外層包括一種基本上透明的共聚多酯;印刷或著色層有正反表面,其中至少一表面是經(jīng)著色的或其上印有圖案的;層壓增強(qiáng)劑層包括一種分布在外層與薄膜層之間的聚氨酯,此層壓增強(qiáng)劑層在外層和薄膜層之間形成粘合,其特征在于基本上不存在可見的空氣囊或不連續(xù)的粘合。
文檔編號B29K67/00GK1209094SQ96180040
公開日1999年2月24日 申請日期1996年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月20日
發(fā)明者M·D·艾卡特, R·L·古德森 申請人:伊斯曼化學(xué)公司