專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物泡沫基材及其作為裝飾表面的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有合適的機(jī)械性能的一種泡沫聚合物組合物，在諸如層壓地板、桌面、柜臺(tái)面和壁板這樣的應(yīng)用中，該組合物用作裝飾表面的基材。
常規(guī)的層壓制品在本領(lǐng)域中是公知的。一般采用諸如蜜胺甲醛和酚醛樹(shù)脂這樣不同類(lèi)型的樹(shù)脂、通過(guò)相互疊壓裝飾層和一層或多層牛皮紙層來(lái)制造它們。然后將制成的裝飾層壓板粘合在一種通常由纖維板或碎料板制成的基材上。將這樣制造的產(chǎn)品稱(chēng)為高壓裝飾層壓板。另一方面，采用與高壓裝飾層壓板中所用類(lèi)型相同的樹(shù)脂、通過(guò)直接將一種具有或不具有覆蓋層的裝飾層疊壓到纖維板或碎料板基材上來(lái)制造低壓裝飾層壓板。然而，當(dāng)這類(lèi)以木材為主基材的應(yīng)用提供了用于諸如地板和柜臺(tái)面這樣的結(jié)構(gòu)用途的必要的剛性時(shí)，在濕氣存在的情況下這些以木材為主的基材過(guò)重并且易彎曲。
對(duì)于這些問(wèn)題來(lái)說(shuō)，一種可行的解決方案是采用聚合物的基材來(lái)制造層壓板。然而，聚合物材料往往是相當(dāng)昂貴的，特別是適于在層壓板應(yīng)用中使用的具有理想的剛性和性能特征的那些物質(zhì)。
泡沫聚合物是公知的并且將它們用于各種結(jié)構(gòu)的最終用途。Kirk Othmer的《化學(xué)技術(shù)百科全書(shū)》(第4版，11卷，John Wiley和Sons，紐約，pp.730-783(1997))以及由D.Klempner和K.C.Frisch編輯的《聚合物泡沫和發(fā)泡技術(shù)手冊(cè)》(Hanser出版社，紐約(1991)中描述了聚合物泡沫的制備和它們的常規(guī)用途，將上述兩文獻(xiàn)的內(nèi)容引入本文作為參考。
另一個(gè)存在的問(wèn)題是聚合物廢物的產(chǎn)生，如產(chǎn)生的殘?jiān)蛘咄ㄟ^(guò)廢棄應(yīng)用聚合物材料的各種商業(yè)產(chǎn)品諸如產(chǎn)品的外殼、支座和內(nèi)部零件而產(chǎn)生的物質(zhì)。這類(lèi)產(chǎn)品包括諸如電視機(jī)、立體聲裝置、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、打字機(jī)等這樣的物品。由于這些產(chǎn)品的特性和圍繞它們的技術(shù)的迅速進(jìn)步，這些類(lèi)型的產(chǎn)品正以漸增的頻率被取代。由此引發(fā)的一個(gè)問(wèn)題是如何以一種對(duì)環(huán)境安全的方式、以及以一種經(jīng)濟(jì)有效的方式處理這些設(shè)備的以聚合物為主的元件。
因此，有用的是得到一種克服上述以木材為主的基材缺陷的基材材料、而同時(shí)花費(fèi)最小的成本。此外，如果這樣一種基材是由聚合物材料制成的，那么這有助于得至一種由回收的聚合物中制成的產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有足夠剛性和機(jī)械性能的聚合物泡沫組合物，該組合物適于在結(jié)構(gòu)和裝飾用途、諸如層壓地板或裝飾層壓板中用作基材。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種具有上述性能、由回收的塑料制成的聚合物泡沫組合物。
通過(guò)多層裝飾組合物的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的這些和其它的目的，該組合物包括一種包括聚合物泡沫的基材，其中該聚合物泡沫通過(guò)發(fā)泡一種組合物來(lái)制備，該組合物包括(ⅰ)一種選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯醚與聚氯乙烯聚合物的一種或多種聚合物的樹(shù)脂基材和(ⅱ)一種填料，采用的發(fā)泡劑選自放熱發(fā)泡劑、吸熱發(fā)泡劑及其混合物；和一層或多層粘合于所述基材的至少一側(cè)表面的裝飾層；并且在各種應(yīng)用中這種多層裝飾組合物的使用傳統(tǒng)上受限于以碎料板或纖維板為主基材的裝飾層壓板，例如層壓地板和高壓裝飾層壓柜臺(tái)面、桌面等。
當(dāng)連同附圖考慮時(shí)，由于通過(guò)參考下列詳細(xì)地描述同樣的內(nèi)容變得更好理解，所以很容易獲得對(duì)本發(fā)明更全面的評(píng)價(jià)和許多其附帶優(yōu)點(diǎn)，其中附
圖1表示一種典型的層壓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)顯示了基材(1)、裝飾層壓層(2)和背襯層(3)。
本發(fā)明涉及一種具有足以在諸如層壓地板、高壓裝飾層壓柜臺(tái)面等層壓型產(chǎn)品中用作心板的結(jié)構(gòu)特性的聚合物泡沫基材以及具有該聚合物泡沫組合物作為心板的層壓型產(chǎn)品。
本發(fā)明的聚合物泡沫基材可由任何能夠發(fā)泡的聚合物制備，條件是所制備的泡沫具有為預(yù)計(jì)的最終用途所必須的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。特別地，具有一種與常規(guī)介質(zhì)或高密度纖維板或碎料板近似相同或者比其更好的壓縮變定的基材是優(yōu)選的(其中當(dāng)厚度下降作為抗壓應(yīng)力的函數(shù)時(shí)，壓縮變定依照ASTM F970來(lái)測(cè)定)。在2000磅/英寸2下，優(yōu)選這種厚度下降至多是0.01英寸，更優(yōu)選至多是0.005英寸，且最優(yōu)選至多是0.001英寸。此外，本發(fā)明的聚合物泡沫基材優(yōu)選具有7×10-5-0.1×10-5英寸/英寸/°F的線性熱膨脹系數(shù)(依照ASTM D-696)，更優(yōu)選2×10-5-0.5×10-5英寸/英寸/°F，最優(yōu)選1×10-5-0.6×10-5英寸/ⅰ英寸/°F。
優(yōu)選的情況是，該聚合物泡沫包括選自諸如阻燃ABS樹(shù)脂和玻璃填充ABS樹(shù)脂這樣的聚(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)(下文稱(chēng)作ABS)樹(shù)脂、聚碳酸酯、耐沖擊聚苯乙烯(HIPS)、聚苯乙烯、聚苯醚(PPO)和聚氯乙烯(PVC)的一種或多種聚合物。該聚合物可以是未曾使用的或回收的聚合物。優(yōu)選的情況是，該基材泡沫是用一種共混合的樹(shù)脂體系制成的，該體系包括、但不限于上面列出的一種或多種聚合物。此外，可以填充或不填充這些聚合物，不過(guò)，從一種耐沖擊強(qiáng)度和物理特性的觀點(diǎn)看，填充過(guò)的聚合物是最好的。在一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施方案中，由來(lái)自諸如計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、電視機(jī)、立體聲裝置等電器設(shè)備的再生塑料殼和零件來(lái)制備這種聚合物。該再生塑料是通過(guò)以下方式獲得從電器設(shè)備中基本上清除一切以鐵類(lèi)為主的金屬和其它非塑料零件，隨后將塑料造粒。在本發(fā)明的上下文內(nèi)，術(shù)語(yǔ)“基本上”指的是電器設(shè)備中以鐵類(lèi)為主的金屬和其它非塑料零件原始含量大于95％，優(yōu)選原始含量大于99％。再生塑料一般是上述優(yōu)選聚合物的兩種或多種的混合物，該混合物具有50％或更多、優(yōu)選75％或更多的ABS且含有或不含阻燃劑或玻璃填料。
可采用諸如放熱發(fā)泡劑、吸熱發(fā)泡劑或二者聯(lián)用這樣的任何常規(guī)的發(fā)泡劑使用于制備本發(fā)明聚合物泡沫的聚合物發(fā)泡，條件是可以調(diào)節(jié)泡沫的孔度以提供預(yù)定的最終用途中所需的結(jié)構(gòu)和機(jī)械特性。在本領(lǐng)域中泡沫聚合物的制備方法是公知的并且進(jìn)行過(guò)描述，例如，在上述Kirk Othmer的《化學(xué)技術(shù)百科全書(shū)》和《聚合物泡沫和發(fā)泡技術(shù)手冊(cè)》中所述。
優(yōu)選的放熱發(fā)泡劑包括偶氮二碳酰胺發(fā)泡劑。在制備泡沫中放熱發(fā)泡劑易于提供一種比吸熱發(fā)泡劑更大的孔度。優(yōu)選的吸熱發(fā)泡劑是碳酸鈣(或碳酸氫鈣)和一種羧酸混合物。泡沫制備領(lǐng)域中適合的羧酸是公知的并且它們能夠有助于引發(fā)由碳酸鈣或碳酸氫鈣形成CO2。這類(lèi)羧酸包括、但不限于酸類(lèi)、諸如檸檬酸。在高承載的最終用途、諸如層壓地板中，由于過(guò)大的孔度，所以?xún)H使用一種放熱發(fā)泡劑往往形成一種具有不足以對(duì)抗壓縮的阻力的泡沫，而單獨(dú)使用吸熱發(fā)泡劑需要較大量的發(fā)泡劑(于是提高了材料和加工成本)，不具備產(chǎn)生足夠的密度減小的能力以將泡沫總重量減小至適于操作性能的所需水平。因此，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，發(fā)泡劑是一種放熱發(fā)泡劑和一種吸熱發(fā)泡劑的混合物。特別地，最優(yōu)選的發(fā)泡劑是偶氮二碳酰胺發(fā)泡劑和CaCO3(或碳酸氫鈣)/羧酸的混合物。所需發(fā)泡劑的量和吸熱/放熱發(fā)泡劑的比例由聚合物泡沫制備領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員測(cè)定并且取決于所需的最終泡沫特性。優(yōu)選的情況是，按聚合物重量計(jì)，所用發(fā)泡劑的量可達(dá)到聚合物的3％，更優(yōu)選1-2％。
為了獲得產(chǎn)生的泡沫的所需物理特性，可以將本發(fā)明的聚合物單獨(dú)使用或與一種或多種填料聯(lián)用。優(yōu)選的情況是，該填料可以是一種或多種常規(guī)填料，更優(yōu)選選自碳酸鈣、滑石、硅石、玻璃纖維、氧化鋁和硅灰石的一種或多種填料。這些填料還包括經(jīng)表面處理的填料。最優(yōu)選的情況是，填料是經(jīng)表面處理的碳酸鈣、作為來(lái)自Dalton,GA的Franklin Industrial Minerals的DF30T市售可得。樹(shù)脂填料的比例范圍是100∶0-30∶70，優(yōu)選90∶10-50∶50，更優(yōu)選75∶25-65∶35。
在一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施方案中，將再生聚合物與經(jīng)表面處理的碳酸鈣(DF30T)填料按70∶30的樹(shù)脂CaCO3的比例進(jìn)行配料。配成的單獨(dú)一個(gè)類(lèi)型的顆粒就是發(fā)泡劑?？梢詫⑦@種單一類(lèi)型的顆粒由占再生聚合物大多數(shù)的同一樹(shù)脂制備、或用存在于再生聚合物混合物中的一種不同的樹(shù)脂制備。然后，將含顆粒的發(fā)泡劑按足以引起發(fā)泡劑至約1.5％含量(以總的混合物為基準(zhǔn))的量加入再生聚合物/填料混合物中。直接擠出和吹塑產(chǎn)生的混合物。另一方面，在擠壓機(jī)中將發(fā)泡劑本身(以未顆?；男问?直接加入再生聚合物/填料混合物。使聚合物發(fā)泡至一種密度減小的水平以滿(mǎn)足預(yù)定最終用途的需要。至于非承重用途，可使該聚合物起泡至直到75-80％的密度減小水平。對(duì)于非承重用途、諸如柜臺(tái)面和地板用途來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使該聚合物發(fā)泡至達(dá)到約50％的密度減小水平，更優(yōu)選25-35％密度減小水平，并且最優(yōu)選30％的密度減小水平。本發(fā)明中使用的密度減小水平是泡沫產(chǎn)品密度低于非泡沫聚合物密度的百分率。
可將本發(fā)明的泡沫聚合物產(chǎn)品用作適合各種廣泛最終用途的基材。特別地，在層壓產(chǎn)品、諸如耐磨層壓地板和和高壓裝飾層壓板(例如用于廚房的柜臺(tái)面和桌面)中，可將本發(fā)明的泡沫產(chǎn)品用作纖維板或碎料板基材的替代品。其它的用途包括作為用于固體表面單層板(通常稱(chēng)作1/8″的固體表面加工材料，一般是包含各種填料的聚丙烯酸，諸如Wilsonart International,Inc.銷(xiāo)售的SSV產(chǎn)品)和固體表面層壓產(chǎn)品(＜100密耳厚度的固體表面加工產(chǎn)品)的基材，也替代了纖維板。在這種應(yīng)用中，將發(fā)泡的聚合物組合物單獨(dú)擠出、然后與固體表面單層板或?qū)訅喊暹M(jìn)行粘合，或者，就固體表面層壓板(如美國(guó)申請(qǐng)08/899,118所公開(kāi)的內(nèi)容，將其引入本文作為參考)而言，將本發(fā)明的聚合物泡沫組合物與固體表面層壓板一起共擠壓以形成一種多層共擠壓的產(chǎn)品。其它的用途包括作為用于各種裝飾層、高壓或者低壓層壓板、以及非層壓裝飾涂布層的基材。這些不同產(chǎn)品中所用層壓層的制造在本領(lǐng)域中是公知的。
借助于實(shí)例描述本發(fā)明泡沫組合物作為一種用于層壓地板的基材的用途。然而，由于本領(lǐng)域熟煉技術(shù)人員不難認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的泡沫組合物在許多不同的最終用途內(nèi)中廣泛范圍的適用性，所以不應(yīng)將這看作將本發(fā)明限制在層壓地板的應(yīng)用上。
附圖1表示了一種典型的層壓產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)顯示了基材(1)、裝飾層壓層(2)和背襯層(3)。
在制造一種層壓產(chǎn)品的過(guò)程中，通常采用在上面已印好預(yù)定圖案的裝飾紙層來(lái)制造裝飾表面。就地板而言，盡管任何圖案都可以，但是圖案常常是木紋加工的。將這種裝飾層浸漬蜜胺甲醛樹(shù)脂并且疊壓在一張或多張牛皮紙上，已經(jīng)將該牛皮紙浸漬了酚醛樹(shù)脂。在成品中露出的裝飾層表面通常通過(guò)粘合一覆蓋層來(lái)制造，特征在于將薄紙頁(yè)用同樣類(lèi)型的蜜胺甲醛樹(shù)脂進(jìn)行了浸漬。優(yōu)選的情況是，對(duì)于地板應(yīng)用來(lái)說(shuō)，為了在成品上提供抗磨性和防滑表面，在覆蓋層中也包括填料。適合的填料包括氧化鋁、碳酸鈣、磨碎的玻璃纖維、毛玻璃纖維等。
一旦制成了裝飾層，就可以采用常規(guī)的粘合劑將其粘合在本發(fā)明聚合物泡沫芯部組合物上，這些粘合劑是諸如聚乙酸乙烯酯/聚氨酯粘合劑、聚氯丁二烯壓合式粘合劑、1組份聚氨酯粘合劑、2組份聚氨酯粘合劑、和其它以溶劑為主的粘合體系。從粘合劑和成本兩個(gè)觀點(diǎn)一起考慮，最優(yōu)選的是聚乙酸乙烯酯/聚氨酯粘合劑。
含有本發(fā)明的聚合物泡沫組合物的地板剖面底部是一種用于高壓裝飾層壓板和常用層壓地板中的常規(guī)后板。該后板是通過(guò)疊壓一頁(yè)或多頁(yè)浸漬有蜜胺甲醛樹(shù)脂的牛皮紙制造的。也采用如上所述的常規(guī)粘合劑將所得的層壓板粘合在聚合物泡沫組合物的下側(cè)。
顯然，根據(jù)上面講授的內(nèi)容可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行另外的修改和變動(dòng)。因此，可以理解的是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)除本文所特別說(shuō)明以外可以實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一種多層裝飾組合物，包括一種包含聚合物泡沫的基材，其中采用一種發(fā)泡劑、通過(guò)發(fā)泡一種組合物來(lái)制備該聚合物泡沫，所述的組合物包括(ⅰ)選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯醚與聚氯乙烯聚合物組的一種或多種聚合物的一種樹(shù)脂基體和(ⅱ)一種填料，采用的發(fā)泡劑選自放熱發(fā)泡劑、吸熱發(fā)泡劑及其混合物；和一層或多層粘合于所述基材的至少一側(cè)表面的裝飾層。
2．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的樹(shù)脂基體包括至少一種選自阻燃劑ABS聚合物和玻璃填充ABS聚合物的聚合物。
3．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的樹(shù)脂基體包括至少一種選自高沖擊聚苯乙烯(HIPS)的聚合物。
4．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的樹(shù)脂基體是使用一種方法、通過(guò)回收電器設(shè)備而得到的，所述的方法包括從電器設(shè)備中基本上清除一切非塑料零件并且將剩余的塑料造粒。
5．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的裝飾層包括一種浸漬了蜜胺甲醛樹(shù)脂的裝飾紙。
6．權(quán)利要求5的多層裝飾組合物，進(jìn)一步包括一種在所述裝飾紙上的浸漬了所述樹(shù)脂的覆蓋層。
7．權(quán)利要求5的多層裝飾組合物，在位于所述的裝飾紙和所述的基材之間進(jìn)一步包含一層或多層浸漬了酚醛樹(shù)脂的牛皮紙。
8．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的基材在所述基材相對(duì)兩側(cè)的每一側(cè)面上具有一層裝飾層。
9．權(quán)利要求1的多層裝飾組合物，其中所述的裝飾層是通過(guò)將所述的裝飾層與所述的基材進(jìn)行共擠壓而制造的。
10．權(quán)利要求9的多層裝飾組合物，其中所述的裝飾層是一種固體表面加工的單層板或一種固體表面加工的層壓板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在裝飾組合物中用作基材的聚合物泡沫組合物,在基材上該裝飾組合物具有至少一層裝飾層,其中該基材是采用一種或多種發(fā)泡劑、通過(guò)發(fā)泡一種由(i)一種或多種聚合物的樹(shù)脂基體和(ii)填料構(gòu)成的組合物制備的,所述的一種或多種聚合物選自丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)聚合物、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯醚和聚氯乙烯聚合物(優(yōu)選得自回收塑料)。在諸如層壓地板、固體表面層壓板、柜臺(tái)面等各種以層壓板為主的裝飾產(chǎn)品的制備中,所得的泡沫組合物具有足以替代纖維板或碎料板用途的物理和機(jī)械性能。
文檔編號(hào)C08L9/00GK1229025SQ9812264
公開(kāi)日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者M·因格拉姆, M·克雷赤, R·馬福蒂, T·奧里瑟, J·貢扎勒斯 申請(qǐng)人:普里馬克Rwp控股公司