專利名稱：層壓板用合成樹脂膜及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高了抗擦傷性的層壓板用合成樹脂膜及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
合成樹脂膜用于制造層壓板。它最典型的用途是作為層壓板的表面材料。合成樹脂膜通常分為兩種。第一種是浸漬紙，又稱樹脂浸漬紙或飽和紙。另一種是精制箔(finished foil)，又稱裝飾箔。浸漬紙與精制箔的區(qū)別在于樹脂浸漬紙中的熱固性樹脂在層壓前最多只是部分固化，而用于精制箔中的熱固性樹脂則為全部固化。這意味著在層壓工藝中，浸漬紙不需要膠黏劑，而精制箔則需要。
合成樹脂膜的生產(chǎn)是采用現(xiàn)有技術(shù)中熟知的方法和工藝。通常，浸漬紙的生產(chǎn)通過用含有熱固性樹脂的液態(tài)組合物浸漬基材，將樹脂干燥，并在干燥的同時和/或在其后，對樹脂進(jìn)行部分固化以形成浸漬紙。通用的工業(yè)上的浸漬方法是把基材通過一個或多個包括含有熱固性樹脂的液體組合物的浴槽。然后，浸有樹脂的基材典型地通過暴露向一升高了溫度的干燥區(qū)，通常溫度約為60-90℃進(jìn)行干燥。在干燥的同時和/或在其后，通過加熱來部分聚合樹脂(部分固化)。部分固化所需的溫度因樹脂而不同，然而，典型的溫度介于約100-170℃。組合物和浸漬紙生產(chǎn)的更多細(xì)節(jié)可在例如歐洲專利說明書No.0186257和UK專利說明書1591954中發(fā)現(xiàn)。制造精制箔的方法在現(xiàn)有技術(shù)中也已廣泛知悉，這些方法和制造浸漬紙的方法大體相同，重要的區(qū)別是精制箔中的樹脂基本上完全固化，而不是部分固化。
合成樹脂膜主要用作制造層壓板的表面材料，此類膜典型用作含木材料的表面材料，非限制性地舉例，如，碎料板，中密度纖維板，復(fù)合板以及其他的木質(zhì)材料。合成樹脂膜尤其用于生產(chǎn)例如木器制造，家具，地板和汽車工業(yè)的裝飾層壓板。裝飾層壓板典型地采用已應(yīng)用了彩色、經(jīng)印刷等的基材生產(chǎn)的合成樹脂膜以提供賞心悅目的美觀質(zhì)量?；囊部梢允峭该鞯?，如在貼面中。
典型地，層壓板是指“低壓層壓板”或“高壓層壓板”。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的合成樹脂膜可用于低壓層壓板或高壓層壓板的生產(chǎn)。典型地，低壓層壓板的制造是通過把合成樹脂膜，典型為樹脂浸漬紙形式熱壓機(jī)層壓到諸如纖維板，尤其是中密度纖維板，碎料板，復(fù)合板等“底板”或“板材”上。這會在板材或底板的表面上產(chǎn)生一層堅硬的、交聯(lián)的熱固材料。將板材或底板與合成樹脂層壓的一個主要原因是提供一個既賞心悅目又經(jīng)久耐用的表面。因此，用于生產(chǎn)高壓和低壓層壓用合成樹脂膜的基材，典型地為彩色的，印刷的或有其它裝飾的。因為這些用途，“樹脂浸漬紙”有時被稱作“樹脂浸漬表面材料”。
常用于制造可在低壓和高壓下應(yīng)用的合成樹脂膜，尤其是樹脂浸漬紙的樹脂種類有蜜胺樹脂(包括，例如蜜胺甲醛樹脂)，脲樹脂(包括，例如脲甲醛樹脂)，和酚醛樹脂(包括苯酚甲醛樹脂)。當(dāng)用于制造浸漬紙的樹脂是蜜胺或脲樹脂時，把樹脂浸漬紙向底板進(jìn)行熱壓來制造低壓層壓板，通常在溫度介于約260°F(130℃)至約430°F(220℃)之間并在約200-430Psi(14-30千克/厘米2)的條件下進(jìn)行。
另一方面，高壓層壓板習(xí)慣上通過在加熱加壓下對多層(至少為二層)的浸漬紙，織物和或其他的芯材料進(jìn)行堆積和固化來制造。典型地，堆積組合件包括好幾層(至少為2，但更為典型地為3至8)浸漬紙。所有這些層，裝飾層除外，在正常情況下，雖非必須如此，都是牛皮紙基材浸漬酚醛樹脂(包括苯酚甲醛樹脂)或蜜胺樹脂的樹脂浸漬紙。如果裝飾層置于其他層的頂部，那么它通常是由彩色的，印刷的或有其它裝飾的紙質(zhì)基材浸漬樹脂形成的浸漬紙。為了能看到裝飾層，可將透明或半透明的貼面置于裝飾層上。形成高壓層壓板的堆積組合件通常在約230°F(110℃)至約340°F(170℃)之間并在約800Psi(56千克/厘米2)至1600Psi(112千克/厘米2)的條件下進(jìn)行固化。關(guān)于層壓板，尤其是裝飾性高壓層壓板制造的更多信息可在例如上述的歐洲專利說明書No.0186257和UK專利說明書1591954中發(fā)現(xiàn)。
已知合成樹脂膜的一些性能可以通過在用來浸漬基材的液態(tài)的熱固性樹脂中使用某些添加劑來改進(jìn)。例如，可以添加丙烯酸類化合物來使浸漬紙更具柔性。此外，可以添加氧化鋁(Al2O3)到樹脂中來提高浸漬紙的抗磨性(EP0186257)。然而，提高合成樹脂膜的抗擦傷性的這一需求的技術(shù)方案仍在研究探索之中。
令人奇怪的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在熱固性樹脂中使用低分布型(profile)添加劑，尤其是陶瓷微球體或低顆粒度的(粉末的)聚乙烯，能顯著地改善由此得到的合成樹脂膜的抗擦傷性。無需增加額外層數(shù)或不影響層壓板的裝飾性外觀，就能夠獲得提高的抗擦傷性。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及層壓板用合成樹脂膜的生產(chǎn)方法，該合成樹脂膜含有用熱固性樹脂組合物浸漬的基材，該方法包括(a)用一含有熱固性樹脂和低分布型添加劑的熱固性樹脂組合物浸漬基材，和(b)干燥(a)中浸漬過的基材。另外，在干燥的同時和/或在其之后，浸漬過的基材被至少部分固化。
優(yōu)選的低分布型添加劑是陶瓷微球體。
本發(fā)明還涉及含有低分布型添加劑和液態(tài)熱固性樹脂的熱固性樹脂組合物的制備方法。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及含有被干燥且至少部分固化的熱固性樹脂和低分布型添加劑浸漬的基材的合成樹脂膜。
還有，本發(fā)明涉及含有上述種類合成樹脂膜的層壓板。
發(fā)明詳述在一個實施方案中，本發(fā)明是一個生產(chǎn)合成樹脂膜的方法，該方法通過用含有未固化熱固性樹脂和低分布型添加劑的熱固性樹脂組合物浸漬一基材，然后干燥浸漬過的基材來實現(xiàn)。在另一實施方案中，當(dāng)浸漬完成后，在干燥過程中和/或其后對未固化的熱固性樹脂進(jìn)行至少部分地固化。本發(fā)明也包括由此得到的合成樹脂膜。已發(fā)現(xiàn)本文述及的低分布型添加劑的使用能顯著地和令人吃驚地提高由此得到的合成樹脂膜的抗擦傷性。
本發(fā)明工藝中，用于制造浸漬紙的基材，雖然通常是紙，可以是任何一種可浸漬基材，非限制的舉例，如織造或非織造的織物。如果以裝飾為目的，正常地，該基材應(yīng)為印刷的，彩色的或有其它裝飾的紙，該紙的基準(zhǔn)重量為約20至約250克，更典型地為約70至130克。精制箔的典型基準(zhǔn)重量為約30至90克/米2。打算用于高壓層壓板下層的浸漬紙最典型地應(yīng)為牛皮紙基材且其基準(zhǔn)重量為約30至約260克/米2。
原則上，任何未固化的熱固性樹脂或熱固性樹脂的混合物，均能用于根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)合成樹脂膜的熱固性樹脂組合物。如今，最常用的樹脂是蜜胺-甲醛，脲-甲醛，苯酚-甲醛，丙烯酸類和聚酯類樹脂。此類樹脂施用于基材時，典型地以水溶型或溶劑型溶液的形式，溶液中的樹脂濃度為約40-60重量％，優(yōu)選在約45至約55重量％。基材的樹脂浸漬可通過多種施加樹脂組合物的技術(shù)實施，例如，浸浴法、輥涂法、刮刀法、氣刀法、線包柱法、計量輥軋法、刮片法等等。樹脂組合物可以一個或多個階段施加，在施加階段之間可以進(jìn)行干燥和/或部分固化。
樹脂組合物中的“低分布型添加劑”是惰性的，基本上是球狀顆粒，顆粒尺寸在約5至約60微米范圍內(nèi)，最優(yōu)選范圍在約10至約50微米。這些顆粒典型地為陶瓷或熱塑性聚合物，例如聚乙烯。這些顆粒通常被稱作微球體或粉末。商業(yè)上能夠得到的低分布型添加劑，非限制地舉例如Zeelan Industries，Inc.，St.Paul，MN生產(chǎn)的叫做Zeeospheres的陶瓷微球體和可從Baker Petrolite PolymerDivision得到的Po1ywax_牌的聚乙烯粉末(分子量為400-3000)。使用含有這些低分布型添加劑的未固化樹脂組合物來生產(chǎn)合成樹脂膜能令人吃驚地提供意外改進(jìn)的抗擦傷性。低分布型添加劑所含的數(shù)量應(yīng)能提供所需的抗擦傷性，通常為約2.5牛頓或更高，優(yōu)選為約3.0牛頓或更高，最優(yōu)選為約3.5牛頓或更高。為了產(chǎn)生所需的抗擦傷性，低分布型添加劑應(yīng)典型地以至少約為0.5克/米2的數(shù)量存在于最終的合成樹脂膜中，優(yōu)選為至少約2克/米2，更優(yōu)選為至少約5克/米2，最優(yōu)選為至少約6克/米2。
本發(fā)明通過以下的非限制性實施例進(jìn)一步地揭示和描述。所有的百分比，除非另外指出，均為重量百分比。
陶瓷微球體作為低分布型添加劑的樣品的制備與測試報告的實施例中的樹脂浸漬紙通過下述的方法制備1.根據(jù)下面的配方制備的有50重量％的蜜胺甲醛樹脂的未固化的熱固性樹脂組合物84％的蜜胺甲醛樹脂水性組合物(固體含量59％)33％Aricel 100(產(chǎn)自Borden Chemicals的催化劑)10％水3％Hypersal XT 793(產(chǎn)自Hoechst的潤濕劑)4.6％陶瓷微球體水性淤漿(見下)在未固化熱固性樹脂組合物中含有低分布型添加劑的實施例中，低分布型添加劑以先行制成有67％固體的淤漿形式加入。通過把下述物質(zhì)加入高速混合器來制備該淤漿80千克Zeeospheres W610陶瓷微球體5千克Acumer9300(產(chǎn)自Rohm&Haas的分散劑)35千克水然后，在另一高速混合器中制備上述的未固化熱固性樹脂組合物(不含低分布型添加劑)。緩慢加入低分布型添加劑淤漿以形成混合良好的組合物。含有低分布型添加劑的實施例在表1中示出。表1實施例中的低分布型添加劑是Zeelan Industries，Inc.，St.Paul，MN生產(chǎn)的ZeeospheresW610的陶瓷微球體。
2. 400升上述制備好的熱固性樹脂組合物置于Babcock涂布機(jī)的第一浴槽中，該Babcock涂布機(jī)裝有一卷1.5寬的裝飾紙(每個實施例中的基準(zhǔn)重量示于表1中)，且走紙速度為23米/分鐘。如此處理過的紙在80℃空氣中干燥。
3.根據(jù)下述配方制備第二種有55重量％蜜胺-甲醛樹脂的未固化熱固性樹脂組合物90％蜜胺-甲醛樹脂水性組合物(固體含量59％)0.4％Aricel 100(產(chǎn)自Borden Chemicals的催化劑)3.5％水4.3％陶瓷微球體水性淤漿(固體含量67％)0.8％Additiol VXT3750(產(chǎn)自Hoechst的脫模劑)在第二種未固化熱固性樹脂組合物含有低分布型添加劑的實施例中，低分布型添加劑按與上述步驟1中描述的相同工藝添加到熱固性樹脂組合物中。含有低分布型添加劑的實施例示于表1中。所用的低分布型添加劑如上述的步驟1中所描述。在表1中，“有添加劑”的實施例在第一和第二種未固化熱固性樹脂組合物中都含有陶瓷微球體。
5.第二種未固化熱固性樹脂通過輥子施加到已經(jīng)處理過一次的基材。然后，已處理過的裝飾性樹脂浸漬紙被傳給一臺有多種溫度區(qū)的爐子150℃，140℃和155℃。樣品通過爐子的速度為22-24米/秒。最終的揮發(fā)物含量為約4.8％至約5.4％，合成樹脂膜中的最終樹脂含量為約56％至60％。
6.由此得到的合成樹脂膜(在本案例中為樹脂浸漬紙)，接下來通過使用一臺Teledyne Taber擦傷測試機(jī)(Scratch Tester)來測試其抗擦傷性。首先，用Burkle壓力機(jī)把樹脂浸漬紙層壓至一張5.5-6.0毫米厚的中密度纖維板上。通過在45巴和195℃操作壓力機(jī)30秒實現(xiàn)層壓。裁下一塊10厘米×10厘米的層壓板樣品。在樣品中心鉆一個孔。把樣品安裝在Scratch Tester上。Scratch Tester利用一個增重的鉆石指針在樣品表面作圓形拖動。首先用5牛頓力，然后降低該力，(通常以0.5牛頓為增量)，直到鉆石指針在樣品上劃出一個連續(xù)的圓。擦傷測試結(jié)果以牛頓為單位報告于表1。希望的抗擦傷性為2.5牛頓或更高，優(yōu)選在約3.0牛頓或更高，更優(yōu)選在約3.5牛頓或更高。
表1抗擦傷性測試結(jié)果陶瓷微球體
如上測試結(jié)果所示，根據(jù)本發(fā)明，低分布型添加劑的使用令人吃驚且出人意料的提高了樹脂浸漬紙的抗擦傷性。
聚乙烯粉末作為低分布型添加劑的樣品的制備和測試報告的實施例中的樹脂浸漬紙由下述方法制備。
1.根據(jù)下面的配方制備有50重量％蜜胺甲醛樹脂的未固化熱固性樹脂組合物73.37％蜜胺甲醛樹脂水性組合物(固體含量59％)0.33％Aricel 100(產(chǎn)自Borden Chemicals的催化劑)10％水1.3％Hypersal XT793(產(chǎn)自Hoechst的潤濕劑)15％聚乙烯粉末(Polywax_，Baker Petrolite PolymerDivision)各種成分在實驗室混合器中混和。在未固化熱固性樹脂組合物中含有低分布型添加劑(聚乙烯粉末)的實施例中，低分布型添加劑直接分散到未固化的熱固性樹脂組合物中。在最終的未固化熱固性樹脂組合物中，低分布型添加劑占樹脂液態(tài)成分的15重量％。含有低分布型添加劑的實施例示于表2中。
2.一塊8英寸×10英寸的裝飾紙，其基準(zhǔn)重量示于表2中，置于盛有步驟1中的樹脂組合物的浴槽中，直至樹脂組合物已經(jīng)滲透該紙片，由紙顏色變深所表示。如此處理過的紙片在爐中于130℃的溫度干燥約40-50秒鐘。
3.已經(jīng)過步驟1處理過的一片裝飾紙用輥涂布上述步驟1中制備的樹脂組合物，來產(chǎn)生第二層樹脂涂層。把處理后的紙置于爐中，于130℃的溫度放置約120-130秒，完成由此獲得的合成樹脂膜。
4.由此獲得的合成樹脂膜(在此案例中為樹脂浸漬紙)，接下來對其進(jìn)行抗擦傷性測試，方法如上所述。結(jié)果報告于表2中。
表2抗擦傷性測試結(jié)果聚乙烯粉末
如上面的測試結(jié)果所示，根據(jù)本發(fā)明，低分布型添加劑的使用令人吃驚且出人意料的提高了樹脂浸漬紙的抗擦傷性。
權(quán)利要求
1.層壓板用合成樹脂膜的生產(chǎn)方法，該合成樹脂膜含有一個浸漬有一種熱固性樹脂的基材，該方法包括(a)用含有未固化熱固性樹脂和低分布型添加劑的熱固性樹脂組合物浸漬基材，和(b)干燥(a)中浸漬過的基材。
2.權(quán)利要求1中的方法，進(jìn)一步包括對浸漬基材中的未固化熱固性樹脂進(jìn)行至少部分固化。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該低分布型添加劑包括陶瓷微球體。
4.權(quán)利要求1的方法，其中該低分布型添加劑包括熱塑性聚合物粉末。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該低分布型添加劑包括聚乙烯粉末。
6.權(quán)利要求1的方法，其中該未固化熱固性樹脂從蜜胺-甲醛，脲-甲醛，苯酚-甲醛樹脂及它們的混合物中選擇。
7.權(quán)利要求1的方法，其中基材是紙。
8.權(quán)利要求1的方法，其中低分布型添加劑的含量應(yīng)足夠提供該合成樹脂膜至少大約2.5牛頓的抗擦傷性。
9.層壓板用合成樹脂膜，根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)。
10.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括(c)用含有第二種未固化熱固性樹脂和低分布型添加劑的第二種熱固性樹脂組合物對(B)中的基材進(jìn)行浸漬，和(d)干燥(c)中浸漬過的基材。
11.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括對浸漬過的基材中的第二種未固化熱固性樹脂至少進(jìn)行部分固化。
12.權(quán)利要求10的方法，其中該未固化熱固性樹脂和該第二種未固化樹脂是相同的。
13.權(quán)利要求10的方法，其中該低分布型添加劑包括陶瓷微球體。
14.權(quán)利要求10的方法，其中該低分布型添加劑包括聚合物粉末。
15.權(quán)利要求10的方法，其中該低分布型添加劑包括聚乙烯粉末。
16.權(quán)利要求10的方法，其中該未固化熱固性樹脂和該第二種未固化熱固性樹脂獨立從蜜胺-甲醛，脲-甲醛，苯酚-甲醛樹脂及它們的混合物中選擇。
17.權(quán)利要求10的方法，其中基材為紙。
18.權(quán)利要求10的方法，其中低分布型添加劑的含量應(yīng)足夠提供該合成樹脂膜至少大約2.5牛頓的抗擦傷性
19.層壓板用合成樹脂膜，根據(jù)權(quán)利要求10的方法生產(chǎn)。
20.層壓板用合成樹脂膜，含有一用至少部分固化的熱固性樹脂和低分布型添加劑浸漬過的基材。
21.權(quán)利要求20的合成樹脂膜，其中基材是紙。
22.權(quán)利要求20的浸漬紙，其中熱固性樹脂從蜜胺-甲醛，脲-甲醛，苯酚-甲醛樹脂及它們的混合物中選擇。
23.權(quán)利要求20的合成樹脂膜，其中低分布型添加劑是陶瓷微球體。
24.權(quán)利要求20的合成樹脂膜，其中低分布型添加劑是熱塑性聚合物粉末。
25.權(quán)利要求20的合成樹脂膜，其中低分布型添加劑是聚乙烯粉末。
26.權(quán)利要求20的合成樹脂膜，其中低分布型添加劑的含量應(yīng)足夠提供該合成樹脂膜至少大約2.5牛頓的抗擦傷性。
27.一種生產(chǎn)層壓板的工藝，該工藝包括組裝多層合成樹脂膜，在這些層當(dāng)中至少有一層是根據(jù)權(quán)利要求9的方法生產(chǎn)的合成樹脂膜，并且使上述組裝件經(jīng)受足夠的熱與壓力使所述各層固化，以生產(chǎn)層壓板。
28.權(quán)利要求27的工藝，其中實現(xiàn)固化的必要加熱溫度為約230-340°F，且實現(xiàn)固化的必要壓力為約800-1600Psi。
29.用權(quán)利要求27中的工藝制造的層壓板。
30.一種制造層壓板的工藝，該工藝包括組裝多層合成樹脂膜，這些層中最上的一層是權(quán)利要求10中的合成樹脂膜，使該組裝件經(jīng)受足夠的熱與壓力來使所述各層固化，以生產(chǎn)層壓板。
31.權(quán)利要求30的工藝，其中實現(xiàn)固化的必要加熱溫度為約230-340°F，和實現(xiàn)固化的必要壓力為約800-1600Psi。
32.用權(quán)利要求30的工藝生產(chǎn)的層壓板。
33.一種層壓板，含有與一基材層壓的權(quán)利要求9中的合成樹脂膜。
34.權(quán)利要求33的層壓板，其中該基材包括木材。
35.權(quán)利要求33的層壓板，其中該基材從碎料板、中密度纖維板和復(fù)合板中選擇。
36.一種層壓板，含有與一基材層壓的權(quán)利要求10的合成樹脂膜。
37.權(quán)利要求36的層壓板，其中該基材包括木材。
38.權(quán)利要求36的層壓板，其中該基材從碎料板、中密度纖維板和復(fù)合板中選擇。
39.權(quán)利要求27的工藝，其中實現(xiàn)固化的必要加熱溫度是約260-430°F，和實現(xiàn)固化的必要壓力是約200-430Psi。
40.權(quán)利要求30的工藝，其中實現(xiàn)固化的必要加熱溫度是約260-430°F，和實現(xiàn)固化的必要壓力是約200-430Psi。
全文摘要
公開了一種層壓板用合成樹脂膜的生產(chǎn)方法。該方法包括用含有未固化熱固性樹脂和低分布型添加劑的熱固性樹脂組合物浸漬基材并干燥,和對浸漬過的基材選擇性地進(jìn)行部分固化。低分布型添加劑典型地為惰性球狀顆?；蚍勰１景l(fā)明的方法生產(chǎn)的合成樹脂膜有改進(jìn)抗擦傷性。
文檔編號B32B37/00GK1336851SQ00802938
公開日2002年2月20日 申請日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者A·X·劉, R·圭瓦瑙－馬吉斯 申請人:阿克佐諾貝爾公司