厚固體表面層合製品及其製造方法

2023-10-22 15:27:02 1

專利名稱：厚固體表面層合製品及其製造方法
厚固體表面J^'J品及其制it^法
背景技術：
本發明涉及由填充聚"^樹脂或未填充聚^^樹脂製成的裝飾性固體表面
製品，尤其涉;Sjf度等於或大於約3cm的固體表麵製品。
由顆粒填^賴旨製成的裝飾性固體表麵製品早已眾辨周知，，常用於廚 房和浴室的表面。通常，這些材料由顆粒填^f脂製成，最平常的樹脂狄酯 和丙烯酸酯，而填料的範圍廣泛，並常常給產品以特別的視覺效果。
這些固體表面產品典型^^有^t^的夕NL^顏色，和貫穿該產品整個 厚度的圖案，賦予其預期的美學夕卜，脈用途。這些材料也是硬的、抗熱，抗汙、 ^^損及抗衝擊的，並且損壞時容易維修。
這些產品的常用顏料由小顆粒^i;M^^組成，經常是金屬氧化物，其為 並m的球形。有時還^^M^^料以;5m^和更大片的有色物質或"#*立"
以提^供不同的浮見覺效果。三水合氧化鋁(ATH)通常作為優選的填料，給產品提
M透明4沐白度，以及優異的阻燃性能。
4^頁域已知和^^ 了多種方法生產固體表面片材用於廚#浴室的臺面和
桌面。許多製造商研發和介紹了仮門自己品牌的固體表面物質，例如Du Pont (C0RIAN )和Formica Corporation (FOUNTAINHEA胸)。絕大多l^品的;^度 都是l/2" (1.25cn0。由於製造產品所涉及的禮^，似門射己^/>稱尺寸的片， 通過粘結劑連接到^、更便宜的J^材料上，比如中密度纖,、顆粒&、 華夫刨私仗，然後切割成預期的臺面形狀等。由於固體表面物質的薄性以及需 要更堅固的工作表面，將片材切割並粘結到狄的l^Ji則是必要的。因此， 固體表面片材的最終成型通常A^動密集型的。
臺面經常用在不同的位置，以4^供7jc平的工作空間。製造傳統的固體表面 臺面材料的方法提供相對薄型的片材，其厚度為I/2" (1.25cm)至約3/4" (1.90cm)。為了提供足夠厚度的成品臺面，傳a,固體表面片材切割成更小 的片，然後粘到固體表面片的i^p/或端部。該粘結的端部和/或*然後必 須經過打磨或拋光以除^f^可可見的粘結線。這些片粘結在-^生出更厚的邊糹料口/或端部，並it^粘結在固體表面材料下面的纖^lM^顆粒板，然後打J^'J 歧品。需J^刀割成小塊、安#將小塊粘結到固體表面片上，打J^拋組
些片都A^動密集型的，並增;^午多製造步驟，從而導!W於消費者來i錄終 產品#昂貴。
過去曾經嘗試過製造具有更;b^度的(即厚度大於約1.25" /3.0cm)固體 表面片材。例如Slocum，美國再出版專利號為27093的專利，教導了制名^^有 甲基丙烯酸甲酯聚，和作為催化劑使用的馬來酸的半it^酯的填料，在空氣 中以4&顯(即15-40X:)自動固化聚絲。但是這樣的產品具有很多樣泉， 包^^掛樹脂的不完全固化，固化物質內的絲氣^iL孔隙，表面夕卜觀的非 均一化，以;5L^品在制^^或在工作位置的切割後的彎曲。因此，本領域仍需 要提^-"種改進的固體表面材料，其厚度大於先前商業使用的材料，但是不具 有先前厚材料的不利特點。

發明內容
本發明說明了需要提^"種固體表面產品，WJr有3cm或更大的厚度，且 不彎曲，具有均一的表面夕卜觀，並大體上沒有絲^1^^孔隙。如iiJl用到的， 厚固體表面材料為具有3cm或更大公稱厚度的材料。
mm本發明的一個實施方式，提^-"^t具有3cm或更;UI"度的厚固體表面 材料，其包括重量百分比約25wt。/。至約95wt。/。的聚^;樹脂和約0到約70wtM的 糾。
雖然可以使用許多不同的熱固性聚#樹脂的任意一種，但是M的方式 為，聚^樹脂選自聚酯樹脂、聚丙烯酸樹脂及其:^^。另外，物質所用填
料的糹城也可擬艮寬範圍內變化。to的，^^自三水^5、碳酸鉤、石繊
鋇、氬氧碰、辨及其^^。
依據本發明的另一方面，提#-種制狄固體表面材料的方法，包括將約
25wt。/。至95wt。/。的聚^7樹脂和約0到約70wt。/。的填料i^形成混合物；將該混 *免鑄到敞開的模具中，厚度為大於或等於3cm; >1^^^制的濕^#真空， 除去其內的殘存空氣；固化該模製^^制，固體表面材料。
優選，施加的真空小於每平方英寸約3磅(psia) (2. 07xl0卞a)的斜壓 力，或大於約24英寸7錄的真空，脅約1至3^4中'絲，';a^在室溫下
先皿，然後再在約80x:至ioox:的溫度下固化約i到4個小時。由此，本發明的一錯點是提供具有3cm或狄的固體表面產品及其製造 方法。本發明的另一個特點是提供無孔的固體表面產品，其相比於賄技術的 產品，具有改善的尺寸穩定',由此產生的彎曲棒性。本發明的另一錯點是 提^""種具有相比於iW技術的產品大⑩少的氣泡或孔隙的固體表面產品。 另外，根悟以下列詳細的說明及附圖，本發明的她特點和優點顯而易見。


與附圖^閱讀時，下列本發明l體實施例的詳細"i兌明更易理解，其中相 同的結構標註為相同的附圖才封己，並且其中
圖1是用於本發明實際使用的*一實施例的,扭見剖面概圖； 圖2是圖l,的頂,圖3為本發明用於實際的真空室的一個實施例的示意倆敗圖； 圖4為方t^真空室內的模具的一個實施例的剖面,財見圖。 脅實施方式
用於本發明實施例的聚^/樹脂並不M限定，只要其育腿過固化形成固 體表面材料即可。伏選特別用於本發明實踐的自由基、熱固化^^脂為熱固性不
#聚酉旨樹脂和熱固性聚丙烯酸樹脂及其';^^物。術語樹脂或"漿"通常指聚 楊的未固化液棘態，其中所述聚楊與被的交聯##一同存在於驗中。
有用的不^^聚酯^t脂的實例為不#二;^^或不^^二^^^#二元 羧酸與二元醇的反應產物，比如分別為馬來酸、鄰苯二曱酸和一縮二丙二醇。 通常，苯乙烯作為聚酯樹脂的^交聯劑。有用的聚丙烯酸酯樹脂的實例包括 不同種類的傳統的丙烯酸官能團、丙烯酸官能團局部聚合物、用於共聚的乙烯 基牟本，除了丙烯酸官能團iNM/^^物。丙烯酸酯官能團舉昧，M為(曱 基)丙烯酸酯。^^l甲基丙烯酸曱酯^M^I作丙烯酸樹脂交聯劑。 用的熱固性聚*包括環|^寸脂、聚氨酯、丙烯酸聚氨酯(acrylo-urethane)， 三聚^^;SJi述;^^物。本發明的可洗^a合物中的液體可聚^a分的總量為 約25。/。至95wa，皿為約25W至45wt0/0。
典型的聚#樹脂是不脅聚酯樹脂，其為二元醇和不#二植酸的反 應產物或不雄和二;^酸和^it^二;^酸與二元醇的反應產物。二元醇可包括 一種或多種如下物質乙二醇、二甘醇、丙二醇、 一縮二丙二醇、新;i^i醇、 1，3-丙二醇、1， 2-丁二醇或1， 4-丁二醇。不#二;^^1^可以是一種或多種馬來酸、富馬^^M門的酸酐。#二狄酸可以是一種或多種鄰仁甲酸、間
苯二曱酸、對苯二甲酸、e^酸、丁二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、 及，門的酸酐。上述,並不認為是窮舉的，但^M門經常用於^M^域。^M頁
域技^A員熟知似門的制ii^法，並且市面上M售。最通常用於樹脂M的
聚>^4勿徘的交聯劑是笨乙蹄，^i^i於本發明。可淺鑄^a楊的粘度 與聚合物的M量和牟本內的濃JL有關，而其可以以這種方式變化以控制M 組合物的流變。
本發明示例的另一聚^^樹脂狄(甲基丙烯酸甲酯)。作為一個可淺4^且
^4勿，絲型的作為聚^4勿溶^^聚# 1" ^解在甲基丙烯酸曱酉旨*
中。至於上述聚酯樹脂，製備這樣的聚*和其彩阡的方法是已知的也是^^ 技^/>知的，同樣市面上也jyf到。可淡禱漿^^且合物的粘度與聚，分子量 和牟水中的濃度有關，而其可以變化以控制^i且合物的流變。
其他用於流動可聚^^且分的可聚合聚丙烯酸單體為丙烯^u旨和曱基丙
烯^JJ旨，其中:^&官能團可為1 一 18碳原子的M,但to為1 一 4碳原子。 合適的丙烯酸單體為丙烯酸曱酯；丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙S旨；丙烯酸正丙 酯、丙烯酸異丙酯和曱基丙烯酸正丙酯和甲基丙烯酸異丙酯；丙烯酸正丁酯、 丙烯酸2-丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁S旨和曱基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯 酸2-丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、曱基丙烯酸叔丁酯；丙烯酸2-乙基己敘旨和曱 基丙烯酸2-乙基己敘旨；丙烯酸環己酯和甲基丙烯酸環己酯；丙烯酸co-羥絲 酯和曱基丙烯酸co-^U旨；丙烯酸N， N-二^Ji^J旨和甲基丙烯酸N， N-二^tJ^iJi旨；丙烯酸N-(叔丁基)絲乙敘旨和曱基丙烯酸N-(叔丁基) 絲乙基酯；苯乙烯；醋酸乙烯酯；丙烯腈；甲基丙烯腈；丙烯賺和甲基丙 烯,；丙烯酸蹄丙基S旨和甲基丙烯酸蹄丙基酯；二乙烯g;和二乙烯基甲 苯。上i^JI轉^M^窮舉的，但是通常vj^頁域顯。
當固體表面物質未^皮填充時， 一些實施例中M包^^阡。適合的痴陣包 脅三7jc^g、碳酸鈞、二氧微、碰鋇、氫氧^Sif石，其械為是窮 舉的例子，且並不旨在限制本發明的保護範圍。填料的量從約0至70wt。/。。優 選，加Ai且合物的填料的量為約50。/。至70wt0/0。
已知固體表面材料包括雞添加劑如顏料、染料、阻燃劑、M^劑、；姚 化劑、粘;1控制劑、固化劑、抗氡劑、加固劑，；M^域^^人員熟知的類似物。例如，具有不同或對比色的附加顏料也可加Ai且^7內。少量^f可或4^P 這些i^加劑的力口A/lt^皮考慮。
在固體表面材料的製造過程中，聚^7樹脂，優逸以，的形式/fi^與填
#^^認為有益的傳統助劑混合。約25%至95雙1%的聚*樹脂和約0%至 70wtQ/。的鎮料，皿約25%至45wt。/。的聚^7樹脂和約50%至70wt。/。的填料 ^/^在""^。本發明的一W逸實施例，約80。/。至90wtQ/。聚酯樹脂^H"，和約 10 %至2Owt %聚丙烯酸樹脂彩陣的混合物用於形成混合物的聚*成份，其中 聚酯樹脂^f主賦予最終固化產xS4刀性，丙烯酸樹脂;^主賦予最終固化產品乘lt。 可以^j H^f可適合的濕合方法，包^r^t性葉片混r^才;u捏合機、螺杆;^^機 或雙行星式;^^機。適合的固^^化劑^^口入;^^中，同時^^1與特定 聚^H勿及加工條件相匹配的催化劑類型和M。
，Whv^^勿從^^室分配並洗鑄到適合的敞開模內，所ii^的尺寸加工為 具有預期的M、 ^!;sj^度的固^^表面物質片材。圖i所示的M實施例中， 模具10的基敗12支撐一個平滑平面15，如一個大的窗格玻璃或拋i^r屬片。
該玻璃的典型尺寸為寬至60英寸(152cm)，長至160英寸(406cm)。模具10 包^i壁14、 16和端壁18和20。伏^E^具有至少一個可移動的邊壁16和至少一 個可移動的端壁18。 ii^L^供了肯&皮洗鑄的固體表面材料片材的尺寸的靈活性。 邊壁和端壁的高度大於典型的固體表面材料的洗鑄厚度。這些壁可以由^r屬或 塑辨，j成，當澆4^i^錄中時，這些壁設計為流^M脂;^^b的擋板。 的！^壁Ji^it合的fL^劑以幫助固化後固體表面材料脫除。
如圖1所示，條10可被安^Ji用於移動^r的裝置，Mi於^it 24上 的4^it才賺22。鑄造才嫌22連接在包括多頓整螺論28的框26上。調整螺在 用於在免鄉固^M脂';^^/時，將^*##在一付坦的7&平方向。
如圖2最^出，邊壁16和端壁18是可移動的，以調整洗4^且#的長 度和狄。例如，不同狄的塊體30可用來卡緊可移動的邊壁和端壁JJt合的 位置。替換地，可^^^^M^置，如夾子或螺栓(未示出)以按需調節和 卡緊可移動的邊壁和端壁。
圖3圖示了一個用於本發明實際的^dt的真空室32。雖然僅示例了一種形 式的真空室，顯而易JWS域技術人員也可^^1，形式的真空室。室32由合 適的材^H(^鵬成，包樹強肋34。該室可絲M門38,其墊有墊圏，從而當門關閉時具有氣密性。該室32連接有真空源，比3遞過真空管42連接的真 空泵40。室32還連接通氣閥44以控制室內的真^變，還連接真空表46，以允 許,者監^L^調節所需的真空水平。如所示，該室32ii^—可^L^璃48, 其能使^ft者M^到模製樹脂組合^^內的各向異,輛粒的取向iif呈。
圖4最好的示出，絲洗^^^^^b 50的才錄10， ^tA能完全輛模 具的真空室32中。附圖所示的示例設備中，；^可^JL撐在4iitJi^，洗鑄 才AJi，從而其可以方^U4it^滾出室32。 一ja^l0敘室32中，就4M 真空泵40通錄空管42 口真空。錄室內的壓力減少，,或^4在液體 聚^4勿樹脂漿料內的空^>揮發物質(比如*)就會"沸騰"或從洗##料 中脫除，其如圖4中的垂直箭頭(虛線)所示。""^:而言，脅的真狄小於 約3psia壓力。真空 0約1到約3分鐘，其一^A^f吏^f可M或溶解的單 M空^A洗鑄物質中脫除。
不是樹脂進^^前對在^^皿內卡A噴的樹脂組楊進行真空除氣，而是 通過^^真空室對 內的洗錚液^#脂^^行脫，除氣的一大優點，正 如J賄技術所教導的，是狄了5Wt程中樹脂的再充氣，並且目前的除^t 程被^L^更有效率和更有效果，對比薄膜蒸發過程，至少約50倍的液^f^T脂表 面面積>^#^空氣^中。因此，最終的洗^^固化固體表面產品包括比使 用 方法生產的片材大體上更少的氣泡孔隙。
^X夠時間的除^it考I^，通過停#隔離真空泵40和打開閥門44解除 真空，然後通過打開門38和使鵬10踏空室32轉出使;^ 10 4空室32 移開。在室溫糾下經過一段時間，使洗^l"脂50形^^並硬化，絲型的
時間為約30 M至約3小時。一:a^脂大體上完全固^^固定，固體表面材料
片材購莫，》h "後固化"爐(未示出)中，以完成(^#固化3±^呈。
後固化-*^溫度約80 -約100'C^Ht進行約1到約4小時，^決於固 ^^表面材料的尺寸、厚度和組成。M，通過在固化^^^h上方熱空氣的再循環 完成後固化爐的加熱。歸"^t過以大約^鍾1F。 ( 0. 5匸)的iMJ^f氐 再循環的爐內空氣的溫度實J皿步^HP。出爐前，免鑄固化固體表面片材M 先轉到至少115F。 (46匸)。相比於賄技術中的固體表面片材產品，受控 制的逐步轉或退火結果導致最終固化片材大體上減小的內應力，其大幅提高 了尺寸的穩定性，並減少了片材彎曲的可能性。所制的固體表面片材l^經過打磨、拋^W組
顯然，在此使用的術語象"M"、"通常"、"典型"並不用於限制本發明 要求的保護範圍或暗示某些特M本發明的結構和功負^i關鍵的、必需的或甚
至重要的。而是，這些術"i^5l用於明確^^發明的特定實施例中可以或不可以
使用的替換的或另外的特徵。
為了描錄定x^發明，顯然，在》WM的術語"大體上"4化由4封可數
量上的t嫩關係、值、計量或^4示不確定性的內^^^L。在jH^^l的術語 "大體上，，還^4了數量上的表示可以在-HS^的參考變化的禾IJL，而不引起 ^i義時i^^功能的變4匕。
^t本發明進4辯細描iiA參考具體實施方式
進行了說明後，顯而易見， 4射^能的修#變化均不脫離後附權利要求P艮定的本發明的保護範圍。更具 體地，雖然本發明&k/^開的一些方面是tt的或更有利的，但應考慮本發明 不必卩艮於這些>^發明的M方面。
權利要求
1. 一種具有3cm或更大厚度的固體表面材料，包括約25wt％至95wt％的聚合物樹脂和約0wt％至70wt％的填料，其中在澆鑄後、固化前，所述固體表面材料已被除氣和脫氣，以減少所述固體表面材料內的孔隙和殘存氣泡。
2. 如權矛J^^1的固體表面材料，其中所述聚^b樹脂佔固體表面材料重 量的約25wt。/。到約45wt。/。和所述i^佔固體表面材料重量的約50wt。/。到約 70wt%。
3. 如;K^要求1的固體表面材料，其中所述聚M樹脂選自fJ旨樹脂、聚 丙烯酸酯樹脂、環舉樹脂、聚氨酯、丙烯^^氨酯、三聚^^^Ji述物質的混 ^;。
4. :NWJ要求3的固體表面材料，其中所述聚^b樹脂含有約80wt %至約 90wt %的聚酯和約1 Owt %至約20wt %的聚丙蹄酸酯。
5. 如權矛虔求3的固體表面材料，其中所述聚楊樹脂含有不#魁旨樹 脂，其選自二元醇和不#二; ^^的^產物，二元醇和不*二;^^1 #二;^酸的#產物。
6. :H5l利要求5的固體表面材料，其中所i^i元醇選自乙4、 二甘醇、 丙二醇、 一縮二丙二醇、新yX"^醇、1， 3-丙二醇、1， 2-丁二醇或1， 4-丁二醇及
7. 如;l5U'j^求5的固體表面材料，其中所述不#二>^ 逸自馬員、 富馬酸、馬來酸酐及富馬酸酐。
8. 如權利要求5的固體表面材料，其中所述^^二iU^^自鄰笨二甲酸、 間苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸、丁二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二 酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸酐、對苯二甲酸酐、己二酸酐、丁二酸酐、庚 二酸酐、辛二酸酐、壬二酸酐、癸二酸酐及其:^^。
9. ^M'j^求3的固體表面材料，其中所述聚楊樹脂包減丙烯酸酯， 所述聚丙烯酸酯為-^t或多種選自如下轉的^產物丙烯酸曱酯；丙烯酸 乙酯和甲基丙烯酸乙酯；丙烯^iL丙酯、丙烯酸異丙酯和曱基丙烯B丙酯和 曱基丙烯酸異丙酯；丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔 丁酯和甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、曱基丙烯酸叔丁酯；丙烯酸2-乙基己敘旨和甲基丙烯酸2-乙基己敘旨；丙烯酸環己酯和 甲基丙烯酸環己酯；丙烯酸co-羥^J旨和曱基丙烯酸co-^iJ旨；丙烯酸N，N-二^tJ^iJ旨和曱基丙烯酸N， N-二^tJi^J旨；丙烯酸N-(叔丁基) 絲乙JJ旨和曱基丙烯酸N-(叔丁基)絲乙敘旨；苯乙烯；醋酸乙烯酯；丙 烯腈；甲基丙烯腈；丙烯^ta^甲基丙烯St^;丙烯,丙基酯和甲基丙烯酸 烯丙JJ旨；二乙烯^和二乙烯基曱笨。
10. 如權矛決求l的固體表面材料，其中所述*姊息自三水合鋁、碳酸鉀、 石繊鋇、氫氧碰、滑石及其';^^。
11. 如權利要求1的固體表面材料，進一步包^"種或多種選自如下的助 劑顏料、染料、阻燃劑、^C^劑、；j(t^化劑、粘度控制劑、固化劑、^!^劑
12. —種制M固體表面材料的方法，包，成約25wt。/。至約95wt。/o的聚 ^4勿樹脂和約Owt。/。至約70wt。/。的鎮料的混合物，洗鑄所^^^物至敞開的模 具中形成3cm或更大的厚度，^^制';^^#真空以釋放其中的,氣# 揮發物質，固化所i^莫制';^^以制，固體表面材料。
13. 如權利要求12所述的方法，其中施加的真空小於每平方英寸約3磅 (psia) (2. 07xl0卞a)的^J"壓力，；^約1到3^4中。
14. 如權矛J^"求12所述的方法，其中所ii^^在室溫下^^凝，然後在 約80。C至約100'C的溫度下固化約1到約4個小時。
15. 如W，]^求14所述的方法，其中該固化的固體表面材料扭過以約每 ^4中1F0 (0. 5'C )狄斷顯直至所it^料到絲115F° (46"C )而固^f^冷 卻。
16. i^M'漆求12所述的方法，其中所述聚^;樹脂佔固體表面材料重量 的約25wt。/。至約45wt。/。和所述:^^)"佔固體表面材料重量的約50wt。/。到約70wt%。
17. 如;M'決求12所迷的方法，其中所述聚，樹脂選自聚酯樹脂、聚丙 烯酸酯樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、丙烯i^:氨酯、三聚IL^SJi述物質的混合物。
18. :ft^U'漆求16所述的方法，其中所述聚，樹脂含有約80wt。/。至約 90wt %的聚酯和約10wt %至約20wt %的聚丙烯細旨。
19.如權矛JJ^求12所述的方法，其中所述^^自三水^S、碳酸鉀、硫 酸鋇、氬氧艦、滑石及其^^。
全文摘要
一種具有3cm或更大厚度的固體表面產品，其實質上沒有彎曲，具有均一的表面外觀，並大體上沒有殘存氣泡或孔隙。該固體表面物質包括重量百分比為約25至95wt％的聚合物樹脂和0到約70wt％填料。一種製造該固體表面物質的方法，包括製備約25至95wt％的聚合物樹脂和0至約70wt％填料構成的混合物；將該混合物注入一個敞開的模具內，厚度為3cm或更大；對該模製混合物上施加真空除去其中的殘存空氣；和固化該模製混合物以製成厚的固體表面物質。
文檔編號C08L61/00GK101434754SQ20081017788
公開日2009年5月20日 申請日期2008年4月30日 優先權日2007年5月1日
發明者D·P·賴克溫, L·R·埃爾邦 申請人:迪樂公司