使用裝飾預浸膠片的纖維加固塑料裝飾板及其製造方法

2023-06-08 14:54:11

專利名稱：使用裝飾預浸膠片的纖維加固塑料裝飾板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及具裝飾外觀的FRP(Fiber Reinforced Plastics，纖維加固塑料)板，及其製造方法。具體說來，本發明涉及採用一種以有裝飾形狀或花紋的裝飾薄片為基礎的裝飾預浸膠片，將其疊壓於普通的FRP板上，賦予表面裝飾效果的FRP板。此外，本發明涉及製造FRP裝飾板的方法，該方法通過將裝飾預浸膠片與模壓膠料板(Sheet molding compound，其後稱之為「SMC」)，在模壓時，整體模壓而有效地提供FRP裝飾板。
FRP是纖維加固的塑料組合材料，因其極好的機械性能，塑料抗腐蝕性，及極好模塑性之優點，而廣泛用作建築或功能性材料。因而，對產品的裝飾性需求極大提高，尤其是廣泛用於建築領域作內外表面材料的FRP板更是如此。
但是，作為模壓FRP板原料的SMC，是樹脂組合物，模壓時屬不穩定性流動物，很難與顏料相容，因此該模壓料在表現顏色和圖形方面受到限制。這樣，為表達色彩和花紋，只好對現有產物進行刷漆或轉印處理。然而，由於此種產品色彩和花紋很不均勻，並且因為需附加處理而提高生產成本，使得該分法的利用受到限制。為了提供各種色彩和圖案得到理想表達的FRP裝飾板，以及不存在上述問題的製造該裝飾板的簡單方法，正如上面所介紹的，本發明人曾公開過題為「使用預浸膠片的FRP裝飾板，及其製造方法」的韓國專利申請No·94-25797。根據該前述發明的FRP板，其結構為以表現一定圖案和色彩的裝飾薄片為基礎的裝飾預浸膠片，疊壓於普通FRP板上，並且該發明的方法包括將表達色彩和圖案的裝飾薄片，用不飽和聚酯(Unsatuated polyester，UPE)樹脂組合物浸漬，製成裝飾預浸膠片；用薄膜覆蓋所得的裝飾預浸膠片兩側，並使其陳化；除去預浸膠片兩側之薄膜；模壓時，將所述裝飾預浸膠片置於模具上部，將其與SMC整體模壓諸步驟。
但是上述發明中，存在FRP板表面暴露、加工中容易出現刮痕，並且模壓步驟經常出現裝飾片變形和斷裂，使產品產生缺陷等問題。同時，該方法在加工中也出現問題，包括用薄膜覆蓋裝飾預浸膠片，除去薄膜等複雜步驟，還需很長時間完成這些過程；為避免產品缺陷必需嚴格控制模壓條件；因為模壓步驟僅用裝飾預浸膠片和SMC在模壓裝置中重複，這樣外來雜質很容易摻入，而往往生產出低劣產品。
本發明人對這些問題中裝飾薄片變形和斷裂的問題進行過分析，其結果發現，該產品問題是由於壓力模製法中，施加於模具中的模壓壓力造成的剪切應力引起的。換言之，產品變形和斷裂的主要原因是剪切應力可能引起SMC中的液體原料和固體原料無規流動，這樣裝飾預浸膠片的基礎物質，例如紙、織物，或無紡織物等承受不了剪切應力所產生的此種流動。一種替代的解決辦法是增加該裝飾預浸膠片基礎物質的厚度，以克服SMC的此種剪切力。但是這種解決辦法並不可取，因為它引起裝飾薄片印刷精度降低、由此損害產物裝飾效果的另一問題。
本發明的目的是提供一種所希望的色彩和圖案能可變化地表達的FRP裝飾板，其中，由模壓時變形、斷裂、或外來雜質摻入所引起的劣質產品不存在，並且因為其表面受到防護，因而運輸或加工時刮痕也很少出現。
本發明的另一目的是提供製造FRP裝飾板的方法，該方法通過適當分散或阻滯加壓模製所用模具中的模壓壓力引起的剪切應力，使裝飾預浸膠片的基礎物質不變形或斷裂，而避免出現劣質產物，同時該方法包括製備裝飾預浸膠片的簡化步驟，由此降低總的生產成本。
根據本發明，為達到上述目的，將以帶有色彩或圖案的成型裝飾薄片為基礎的裝飾預浸膠片與至少一部份有下述特徵的SMC層疊壓在一起，其中所述特徵是於裝飾預浸膠片層和SMC層之間，以插入方式疊壓進玻璃纖維墊(glass mat)，由此提供FRP裝飾板。
根據本發明的裝飾FRP板，模壓時下部SMC層產生的剪切應力，由玻璃纖維墊層適當分散或阻滯，這樣上部的裝飾預浸膠片層不致變形或斷裂。因此幾乎不完全產生劣質產品。
此外，為適當地保持表面，以免模壓過程中裝飾預浸膠片擴脹或收縮，並防止運輸或加工期間產生刮痕，可以將一種模壓或加工之後很容易除去的抗熱薄膜層疊壓在裝飾預浸膠片上。
根據本發明，為達到另一目的，即提供製造FRP裝飾板的方法，包括將作為基礎材料的裝飾薄片用不飽和聚酯(UPE)樹脂組合物浸漬，製備裝飾預浸膠片層；將玻璃纖維墊鋪在至少一部分充在模具中的SMC層上，形成玻璃墊層將裝飾預浸膠片層和其上附有玻璃纖維墊層的SMC層一起模壓成型。並且，在製備裝飾預浸膠片層之後，形成玻璃纖維墊層之前，可進行一附加步驟在裝飾預浸膠片層表面上，疊壓抗熱性薄膜，形成抗熱簿膜層。
根據本發明，省去了用薄膜覆蓋裝飾預浸膠片兩側、陳化，模壓時除去該薄膜，這些對於本發明以前的方法來說很重要，但卻很複雜的步驟，從而使該過程得以簡化。而且，SMC層上形成玻璃纖維墊層，可適當分散和阻滯模壓期間來自下部SMC模壓層的剪切應力，防止裝飾預浸膠片層中裝飾薄片的變形或斷裂。此外，抗熱性薄膜不僅可以避免模壓時受熱受壓後裝飾預浸膠片層的擴脹和收縮，而且也杜絕了反覆模壓步驟引起外來雜質的摻入，同時還給最終產品表面形成了保護膜。附圖簡要說明

圖1是根據本發明優選實施方案的裝飾FRP(纖維加固塑料)板的剖視圖。
圖2是製造裝飾預浸膠片層(本發明FRP裝飾板的一部分)的設備結構簡圖。
以下，結合圖和實施例，下面對本發明進行詳細介紹。
圖1是根據優選實施方案的FRP裝飾板剖視圖。
參考圖1，玻璃纖維墊層(3)以插入方式疊壓於裝飾預浸膠片層(1)(表達裝飾效果)和SMC層(2)(構成該板主體)之間，而抗熱性薄膜層(4)疊壓於裝飾預浸膠片層(1)之上。
上述實施方案中，SMC層(2)幾乎與普通模壓法所制常規FRP板相同，而表達所需色彩和圖案的裝飾預浸膠片層(1)之結構這樣形成根據普通浸漬方法，用UPE樹脂組合物(1b)浸漬紙，無紡布或紡織布製成的裝飾薄片(1a)。
若用作裝飾預浸膠片層(1)基礎物的裝飾薄片(1a)由紙製成，紙的主要成份是纖維素，其單位重量是30-500g/m2，優選80-120g/m2。若該裝飾薄片(1a)由無紡布或紡織布製成，那麼其原料可以選自聚酯，聚乙烯，聚丙烯或尼龍類，而其單位重量為50-500g/m2，優選100-300g/m2。考慮製備預浸膠片容易性，以及模壓期間SMC固化熱產生的、及SMC流產生的形變諸因素，則聚酯屬最優選物。
上述形成玻璃纖維墊層(3)的玻璃纖維墊選自截斷的絞合線墊、延展玻璃絲墊，玻璃布和紡織玻璃布等，其單位重量為50-1000g/m2。假如單位重量太高，會產生氣泡，而若太低，又可引起裝飾薄片變形或斷裂。因此單位重量100-450g/m2最為優選。
上述形成抗熱薄膜片(4)的薄膜，可用具高抗熱性之膜，例如聚酯、尼龍、聚醯胺、聚乙烯醇(PVA)等，該膜層(4)厚度為12-200μm。假如膜層太厚，將由於模壓期間模壓壓力分散而損害其光滑面，而若太薄，則模壓之後該膜裂成碎片，很難撕下。因此厚度約16-35μm最優選。
根據本發明的FRP裝飾板中，模壓加工時源自下部SMC層(2)的剪切應力，由玻璃纖維墊層(3)適當分散或阻滯，這樣上部的裝飾預浸膠片層(1)，特別是裝飾薄片(1a)不會變形或斷裂，由此幾乎不會產生劣質產品。而且，玻璃纖維墊層(3)有加固產品強度和粘合裝飾預浸膠片層(1)的效果。
此外，因為抗熱性薄膜層(4)疊壓於裝飾預浸膠片層(1)之上，可適當保護表面，這樣在模壓過程中，裝飾預浸膠片層(1)不會擴脹或收縮，運輸或產品加工時不會產生刮痕。加工之後、該抗熱膜層(4)可以很容易從板上除去。
根據本發明的製造FRP裝飾板的方法，包括下述步驟將作為基礎物的裝飾薄片(1a)，用不飽和聚酯(UPE)樹脂組合物(1b)浸漬製備裝飾預浸膠片層(1)；將玻璃纖維墊放在充填於模具中的至少部份SMC層(2)之上，形成玻璃纖維墊層(3)；將裝飾預浸膠片層(1)和其上附有玻璃墊層(3)的SMC層(2)一起模壓。並且，在製備預浸膠片層(1)之後，形成玻璃纖維層(3)之前，進行一附加步驟，即在裝飾預浸膠片層(1)表面上疊壓抗熱性膜，形成抗熱性薄膜層(4)。
製備裝飾預浸膠片層(1)步驟中，作為裝飾預浸膠片層(1)基礎物的裝飾薄片(1a)，由紙、無紡布或紡織布上形成所需色彩和圖案而製備成。
UPE樹脂組合物的成份和含量示於表1(以UPE樹脂重為100份計)。
表1 UPE樹脂組合物的成份和含量成份 含量(重量份數)UPE樹脂100收縮抑制劑 0-100固化劑 0.3-5脫模劑 0-10增稠劑 0-5作為UPE樹脂，不僅可以使用鄰苯二酸、對苯二酸、間苯二酸、雙酚型樹脂，也可以使用其它結構的苯二酸型樹脂。最優選使用對苯二酸和間苯二酸型樹脂。
作為收縮抑制劑，可用聚苯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯共聚物等等，最優選只用聚苯乙烯，或不加收縮抑制劑。其含量可以為0-100份(以樹脂為100份計)，優選0-50份。
作為固化劑，可用常用的有機過氧化物。考慮模壓裝飾預浸膠片層(1)和SMC層(2)一般需高溫條件，則優選高溫使用的固化劑。其例子包括過氧化苯甲酸叔丁酯，過氧化異丙基碳酸叔丁酯、過氧化-2-7基己酸叔丁酯[tert-butylperoxy-2-ethyl hexanoate]，和1，1-二叔丁基過氧化-3，3，5-三甲基環己烷。其中最優選過氧化苯甲酸叔丁酯。固化劑含量為0.3-5份(以樹脂為100份計)，優選0.7-2份。
作為脫模劑，可用硬脂酸鋅或硬脂酸鈣、更優選硬脂酸鋅。脫膜劑含量為0-10份(以樹脂為100份計)，優選4-6份。
作為增稠劑，可用氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈣等等。其中，最優選氧化鎂。增稠劑量，考慮浸漬浴體積，浸漬速度，通過裝飾薄片UPE樹脂組合物的轉移程度等因素來確定。一般是0-20份(以樹脂為100份計)，優選0.5-10份。
有關用UPE樹脂組合物(1b)浸漬裝飾薄片(1a)的方法，可使用常規塗覆技術，例如凹槽輥塗布(gravure coating)，逆塗布(reverse coating)，刮刀塗布、點塗布(comma coating)，刮條塗布(bar coating)等等。例如，可以根據篩孔尺寸來控制浸漬量的凹槽輥塗布，適宜於在此應用。UPE樹脂組合物(1b)的浸漬量，可以是10-100份重量(相對於100份重量裝飾薄片(1a)來說)。如果UPE樹脂組合物(1b)含量太多，那麼以壓力模製時，UPE樹脂組合物(1b)將出現流動現象，而由於裝飾板的凸緣，而使該UPE樹脂組合物在此處聚集。如果含量太低，則UPE樹脂組合物(1b)的表面層不可能充分形成，致使該裝飾板的物理性能，例如抗刮痕，抗磨損或防水性等等受到損害。因此優選含量是30-80份重量(以裝飾薄片為100份重量計)。
形成抗熱薄膜層(4)的步驟，是將抗熱薄膜疊壓於用UPE樹脂組合物(1b)浸漬的裝飾薄片(1a)所製備的裝飾預浸膠片層(1)表面的過程。藉助此步驟，可省去用薄膜覆蓋裝飾預浸膠片兩側，陳化，除去薄膜等本發明人提供的現有技術中屬基本的，但很複雜的步驟，使過程變得簡單。
同時，抗熱薄膜層也可防止加工期間表面受到汙染或刮痕。而且，因為該抗熱薄膜層(4)一開始就粘附於裝飾預浸膠片層(1)的UPE樹脂組合物(1b)上，一旦模壓後UPE樹脂組合物(1b)固化，便可很容易除去。因此一般是加工之後，不可能再有汙染或刮痕時，再將該抗熱薄膜層除去。此步驟中使用的抗熱薄膜與上面描述的相同。
圖2中，描述連續進行製備裝飾預浸膠片層，和形成抗熱薄膜層步驟的裝置。
如圖2所示，裝飾薄片(1』a)由裝飾薄片供料滾筒(11)供料，UPE樹脂組合物(1』b)由浸漬滾筒(12)從浸漬浴(13)供給，由此完成UPE樹脂組合物(1』b)對裝飾薄片(1』a)的浸漬作用。由此獲得的浸漬裝飾預浸膠片(1』)粘附於粘附滾筒(15)上，該滾筒上有從供給抗熱薄膜的另一滾筒(14)提供的抗熱薄膜(4』)，這樣與抗熱薄膜(4』)疊壓後的裝飾預浸膠片(1』)，從卷繞滾筒(16)上以捲筒狀送出。
形成玻璃纖維墊層(3)的步驟，是將玻璃纖維墊放在至少一部份充於模具中的SMC層(2)上的過程。該步驟是為適當分散或阻滯模壓期間源自下部SMC層(2)的剪切應力，以免出現裝飾預浸膠片層(1)變形或斷裂現象。該步驟所使用的玻璃纖維墊與上面介紹的相同。
最後，模壓步驟包括下述步驟將上面疊壓有抗熱薄膜層(4)的裝飾預浸膠片層(1)切割成預定的尺寸；將該切好的裝飾預浸膠片層(1)放入模具上部，該模具中已充有與玻璃纖維墊層(3)疊合的預定的SMC層(2)；按照常規方法、將該裝飾預浸膠片層(1)和SMC層(2)一起模壓成型。
其模壓條件如下與抗熱薄膜層(4)表面接觸的上模的溫度約為80-180℃，優選130-160℃，下模溫度為80-165℃，優選125-160℃；模製壓力約5-100kg/cm2，優選7-70kg/cm2。從上模與充於下模中的原料相接觸、到施壓完成的3-微分時間(3-rate time)是約0.5-9秒/mm，優選1.5-3秒/mm。施壓持續時間和其它模壓條件、與僅使用SMC作原料的普通FRP板模壓法所用條件相同。
下面，對根據本發明幾個實施例所製造的板之成型性進行檢驗。實施例1用聚酯膜(厚度19μm)作抗熱薄膜，用切短的玻璃絞股線墊No.225(225g/m2)作玻璃纖維墊，用普通SMC結構材料[G/F1英寸25％，對苯型UPE樹脂26％，CaCO340％，其它(固化劑，脫模劑等)9％]作SMC。模壓條件如下模壓壓力25kg/cm2，模壓溫度(上/下模)145/135℃，板厚2.5mm，模壓時間210秒，3-微分時間10秒/10mm。實施例2按實施例1方法進行，只是用延展墊(continuous mat)No.300(300g/m2)作玻璃纖維墊。實施例3按實施例1方法進行，只是用延展墊No.450(450g/m2)作玻璃纖維墊。實施例4
按實施例1方法進行，只是不用抗熱薄膜。實施例5按實施例1方法進行，只是不用玻璃纖維墊。對比實施例1本對比例根據本發明人發明的現有技術(韓國專利申請No.94-25797)進行。按實施例1方法製作，只是既不用抗熱薄膜，也不用玻璃纖維墊。
根據各實施例(也包括對比例)所進行的模壓製作重複100次，對產品的成型性進行試驗，其結果列入表2。
表2成型性試驗
從上面所獲得的成型性試驗結果看來，實施例2，其中用聚酯膜(厚度19μm)作抗熱薄膜，並用延展墊No.300(300g/m2)作玻璃纖維墊，表現出成型性最好。同時，也表明，根據本發明的所有實施例，其成型性均好於根據本發明的人的現有技術(韓國專利申請No.94-25797)的對比例。
如上所述，根據本發明的方法，省去了用薄膜覆蓋裝飾預浸膠片兩側，陳化，除去薄膜，這些本發明人的現有技術中屬重要的，但卻很複雜的步驟，使過程簡化。此外，藉助疊壓的抗熱薄膜，使由於模壓期間施熱施壓造成裝飾預浸膠片擴脹或收縮作用，和反覆模壓摻入外來雜物引起的質量低劣均可避免。而且，該薄膜起著終產品表面的保護作用。同時，通過插入玻璃纖維墊步驟，使得模壓期間源自下部SMC層的剪切應力適當分散或阻滯，這樣可以避免裝飾薄片變形或斷裂。
權利要求
1.一種FRP裝飾板，其中，以形成色彩和圖案的裝飾薄片為基礎的裝飾預浸膠片層，與至少一部分在裝飾預浸膠片層和SMC層之間的插入方式疊合有玻璃纖維墊層的SMC層疊壓在一起。
2.根據權利要求1的FRP裝飾板，其中所述玻璃纖維墊層的玻璃墊選自截短的絞股玻璃線墊，延展玻璃絲墊，玻璃布，及紡織玻璃布墊。
3.根據權利要求2的FRP裝飾板，其中玻璃墊的單位重量為150-450g/m2。
4.一種FRP裝飾板，其中，以形成色彩和圖案的裝飾薄片為基礎的裝飾預浸膠片層，和SMC層的至少一部分疊壓在一起，所述裝飾預浸膠片層上還疊合有抗熱薄膜層。
5.根據權利要求4的FRP裝飾板，其中，抗熱薄膜層之膜選自聚酯膜、尼龍膜、聚醯胺膜、和聚乙烯醇膜。
6.根據權利要求5的FRP裝飾板，其中，抗熱薄膜是聚酯膜，其厚度為12-200μm。
7.製造FRP裝飾板的方法，包括下述步驟將作為基礎物的裝飾薄片，用不飽和聚酯(UPE)樹脂組合物浸漬，製備裝飾預浸膠片層；鋪玻璃纖維墊在至少部分充於模具中的SMC層上，形成玻璃墊層；將裝飾預浸膠片層，和其上附有玻璃墊層的SMC層一起模壓成型。
8.製造FRP裝飾板的方法，包括下述步驟將作為基礎物的裝飾薄片，用不飽和聚酯(UPE)樹脂組合物浸漬，製備裝飾預浸膠片層；疊合抗熱薄膜於裝飾預浸膠片層表面，形成抗熱薄膜層；將其上附有抗熱薄膜層的裝飾預浸膠片層與SMC層一起模壓成型。
9.根據權利要求7或8的製造FRP裝飾板的方法，其中製備裝飾預浸膠片層步驟中，UPE樹脂組合物的浸漬方法選自凹槽輥塗布法、逆塗布法，刮片塗布法，點塗布法，和刮條塗布法。
10.根據權利要求7或8的FRP裝飾板的製備方法，其中在製備裝飾預浸膠片步驟中，UPE樹脂的浸漬量，相對於100份重量裝飾薄片來說，為10-100份重量。
全文摘要
本發明涉及具裝飾性外觀的FRP板及其製造方法。該方法包括用UPE樹脂組合物浸漬裝飾薄片，製備裝飾預浸膠片層；將抗熱薄膜疊合其上，形成抗熱薄膜層；將玻璃纖維墊鋪於至少一部分充於模具中的SMC層上，形成玻璃墊層；將裝飾預浸膠片層，和其上附有玻璃墊層的SMC一起模壓成型。該簡化方法杜絕了由於板表面變形或斷裂，或摻入外來雜物而造成劣質產品，同時表面得到了保護，加工期間不會出現刮痕。
文檔編號B32B27/12GK1148005SQ9610718
公開日1997年4月23日 申請日期1996年7月11日 優先權日1995年7月13日
發明者辛相鎬, 李萬熙, 林明奎, 李哲鎬 申請人:Lg化學株式會社