著色襯膜和製造方法

2023-06-13 23:06:01 1

專利名稱：著色襯膜和製造方法
技術領域：
本發明一般涉及層壓板製品，更具體地涉及用於這種層壓品的著色防水層。
這些年來已明顯提高了複製天然材料的能力。例如，裝飾層壓品已在家具、櫥櫃、櫃檯面和其它表面的結構中替代天然材料。在這些應用中的每一種，裝飾表面可施用於核層或基材，即，夾板、碎料板、刨花板、中密度纖維板、等。通常，襯底層要固定到基材的對面以平衡層壓品或產生其它作用。
例如，不是所有的層壓品都可用於這樣一些環境條件，其中可容易地控制和監測它們在溼度下的暴露情況。具體地說，地板時常要經受可破壞地板的雙重競爭環境。一般來說，地板在地板之上暴露於「A環境」(即，該受控環境通常出現在家庭或辦公室中)並在地板之下暴露於「B環境」(即，該環境出現在位於地板下方的地板、混凝土、爬行空間中)。但大多數已有技術地板並未設計或相當適合存在於競爭A和B環境中。但已有技術在考慮競爭A和B環境來設計地板時，它們卻採用了昂貴和/或龐大的結構來對抗所述雙重環境。


圖1給出了一種已有技術地板。通常生產的地板10具有裝飾層12、基材13和襯底層14，如圖1所示。裝飾層12通常暴露於A環境，不會出現由B環境帶給襯底層14的大量問題，這些問題隨後又影響到基材13。裝飾層12通常包括兩層酚醛樹脂浸漬牛皮紙16和18、圖案層20、和為了耐磨性加入氧化鋁的蜜胺覆蓋層22。從底向上，襯底層14通常由蜜胺浸漬牛皮紙24、和兩層酚醛樹脂浸漬牛皮紙26和28組成。如上所述，基材13可選自各種材料，即，夾板、碎料板、刨花板、中密度纖維板、等。
本領域普通技術人員可以理解，上述的裝飾層和襯底層只是例證性的。裝飾層和襯底層可具有各種形式，且各層壓層可採用各種組合方式。
儘管蜜胺浸漬紙可用作隔水層，但蜜胺層會在暴露於水蒸氣、或相對溼度(通常出現在水要從溼地板或混凝土中散發出來時)時發生不利反應。類似地，酚醛層，甚至大多數基材都往往在暴露於水分時明顯膨脹。
考慮到常用的板材結構，基材和襯底層對這兩種環境之間的差異反應不同。正如在使用多個力反向拉伸物體的大多數情況下，位於兩個明顯不同環境之間的地板往往不能保持平整。例如，只要B環境中有過量水分，地板一般就沿著其底表面膨脹，造成地板由其側邊向上彎曲(正彎曲)。這種彎曲在美學和功能上都是不受歡迎的。因此，需要一種沒有任何功能缺陷的美學上舒適的地板。此外，非常需要消除在生產或安裝這些板材的過程中出現的視覺外觀異常、或至少部分降低這種視覺異常的影響。還要求這些板材具有最終用戶可接受的外觀。此外，需要能夠容易地改性這些板材，而且用戶能夠認為這種改性是對已有技術產品的一種改進。還需要，這些改性包括用戶可從已有技術產品中預料到的特性。
負彎曲(即，上層的膨脹導致板材邊向下彎成弓形)在地板不太常見，因為地板的上表面一般不會暴露於可導致地板上表面膨脹的那些環境條件。一般來說，通過使用加熱系統、空調、一般清潔物、和類似物可很好地控制A環境。例如，當水潑灑到地板上時，水一般要在它對地板上層產生不利影響之前被擦淨或蒸發到大氣中。類似地，居住在特定環境中的人們一般會控制相對溼度和溫度。
已有技術已試圖補救與彎曲地板有關的問題，即，試圖平衡板材結構所用的各層，或採用能夠耐由於水分而產生的彎曲力的牢固襯底。但這些補救措施都不能完全成功。
儘管平衡法在層壓品兩側都暴露於同一環境條件時非常有效，但在層壓品的上表面和底表面暴露於非常不同的環境時，平衡法不會產生類似的結果，這時彎曲變得明顯。
在面對B環境中的水分問題時，用於設計襯底層的途徑包括常用於整個工業的各種測試方法。這些測試方法並不考慮A和B環境之間的差異，但卻集中於試圖平衡位於板材對側的層的膨脹和收縮。
具體地說，常規測試方法提出，板材應該暴露於30-90％的溼度一段延長期。儘管這種測試法在板材的對側暴露於同一環境時是合適的，但對於經常暴露於兩種非常不同的環境-地板以上的環境(A環境)和地板以下的環境(B環境)的地板來說，情況就不是這樣。已有技術測試方法沒有考慮到這種差異，因此不能正確評估地板在實際應用中的真實情況。
因此，需要一種不受水分暴露破壞的地板。
此外，需要一種可用於各種場合的防水層壓品。
還需要一種能夠適應在層壓品相對側出現的不同環境的層壓品。
已有技術還需要提供一種防水層壓品，其中襯底層的外觀是均勻的且在其整個表面上沒有可見的異常。
已有技術還進一步需要應用一種防水層壓品，該層壓品具有與已有技術層壓品一致的外觀以利於對其的認可和應用。
已有技術另外需要，防水層壓品的應用易於視覺認可，這樣可保證應用的是其改進特徵。
這些和其它目的、特徵和技術優點是通過使用這樣一層而實現的，該層適於產生所需的耐水分滲透性，如可用於包括裝飾層和襯底層的裝飾板的層。優選的是，襯底層底部的層基本上可防止水分(無論是液體還是蒸汽形式)滲透，且使用顏料和/或染料著色成均勻一致的外觀，這樣可與常用的襯底外觀一致，或容易看出是按照本發明改造的。
本發明的另一目的是提供一種用於裝飾板的防水層壓品。該層壓品包括基本上可防止水分滲透且同時可產生總體舒適的均勻外觀的防水層。
本發明的另一目的是提供一種層壓品，它包括由防水層組成的層，如基本上可防止水分滲透的苯乙烯-馬來酸酐共聚物層。
本發明的另一目的是在隨後的生產、層壓、和安裝過程中，減少可在由苯乙烯-馬來酸酐共聚物、或其它聚合物、共聚物、和塑料組成的優選實施方案層中出現的應力致白或其它視覺異常的視覺影響。
本發明的另一目的是為層壓品的襯底層提供一致的均勻外觀，其顏色可通過選擇而與常用材料一致或具有獨特的易辨認的外觀。
本發明的另一目的是提供一種著色襯底層，它在美學上是舒適的，且不會影響層壓品的總體性能。
前述內容已相當概括地指出了本發明的特徵和技術優點，這樣可以更好地理解以下的本發明詳細描述。以下要描述本發明的其它特徵和優點，它們構成了本發明的權利要求的主題。本領域熟練技術人員應該理解，所公開的概念和特定實施方案可容易用作改性或設計其它結構的基礎以實現同一發明。本領域熟練技術人員還應該理解，這些等價結構並不背離所附權利要求所提出的本發明主旨和範圍。
為了更完全理解本發明及其優點，現在結合附圖參考以下描述，其中圖1是已有技術地板的示意圖；圖2是按照本發明的地板的示意圖；圖3是測試腔的透視圖；圖4是小型測試裝置的示意圖；圖5是襯底層的另一實施方案的示意圖；圖6是按照本發明製成的層壓品的示意圖；圖7是按照本發明製成的層壓品的另一實施方案的示意圖；圖8是按照本發明一個優選實施方案製造層壓品的方法的示意圖；和圖9是按照本發明一個優選實施方案製造層壓品的體系的示意圖。
本文給出對本發明優選實施方案的詳細描述。但應該理解，所公開的實施方案只是例證本發明，而本發明可具有各種形式。因此，本文所公開的具體內容不應看作限定性的，而是用於教導本領域熟練技術人員如何製造和/或使用本發明的基礎。
參考圖2，公開了按照本發明的地板32。按照本發明的地板32不僅僅是抗水的，而且它基本上是防水的且具有無任何視覺缺陷的均勻的連續表面。地板32包括裝飾層34、基材35和襯底層36。裝飾層34和襯底層36可以常規方式粘結到常規基材35，如纖維素基基材的相對側以形成地板32。另外，裝飾層34和襯底層36可粘結到所示的另一基材35上，該基材在題為「System and Method for AdheringLaminate to an Alternate Substrate Material(將層壓品粘結到另一基材上的體系和方法)」的上述參考美國專利中描述。
裝飾層34包括，例如，兩層酚醛樹脂浸漬牛皮紙38和40、圖案層42、和為了耐磨性加入氧化鋁的覆蓋層44。底部樹脂浸漬層38，即，裝飾層34的背部優選打磨以與基材35粘結。
上述裝飾層34被認為是可用於本發明的裝飾層的一個例子。裝飾層可採用各種形式，而且只要不背離本發明的主旨就可採用各種組合方式的層壓層。例如，襯底層36的樹脂浸漬層可通過改變以彌補裝飾層34的變化，而這並不背離本發明的主旨。此外，以下討論的本發明防水層可根據需要在不相應使用裝飾層和/或基材的情況下使用。例如，在其一面或所有面上具有防水層的板材可用於任何方向以產生防水錶面，而這時並不需要上述裝飾層。還有，由於本發明防水層是選擇著色的，因此可依賴該層本身來產生「裝飾」外觀。換句話說，如果需要，防水層可以是裝飾層34的一部分，而沒有相應的襯底層或基材。如果將防水層用作裝飾層的一部分，就只需要裝飾層壓品，即酚醛樹脂浸漬牛皮紙層和防水層。這種裝飾外觀可進一步通過混入著色劑來提高，所述著色劑可通過同時加入擠出頭中以產生斑紋或其它所需圖案。
按照本發明的優選實施方案，從底向上，襯底層36包括憎水層46和三層酚醛樹脂浸漬牛皮紙48、50、52。有了裝飾層34的底部樹脂浸漬層38，襯底層36的上部樹脂浸漬層52優選打磨以便與基材35或另一種材料，如要防水的表面粘結。
憎水層46優選為苯乙烯-馬來酸酐共聚物，如由NOVAChemicals，Inc製造的DYLARK。苯乙烯-馬來酸酐不僅具有與酚醛樹脂浸漬牛皮紙的優異粘結特性，而且還具有良好的熱穩定性。苯乙烯-馬來酸酐的優異粘結特性是由於羧基存在於共聚物的馬來酸酐上，因此具有羧基的許多聚合物都可用於本發明以得到防水層壓品。羧基與酚醛樹脂粘結以得到非常穩定的層壓品。當然，在使用其它材料以得到適用於本發明的層壓品時，具有其它特性和/或化學組成的聚合物可如上用於形成粘結。
因此，儘管所公開的苯乙烯-馬來酸酐共聚物是用於產生按照本發明的水分不可滲透層的優選材料，但只要不背離本發明的主旨，可以使用其它的功能和結構相當的聚合物。另外，儘管酚醛樹脂浸漬牛皮紙用於按照本發明的優選實施方案，但只要不背離本發明的主旨，可以使用其它的樹脂浸漬紙(或類似的材料)。
基材35優選為聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)泡沫材料。題為「聚合物泡沫基材及其與裝飾表面的結合使用」的上述參考美國專利申請公開了可用於本發明的ABS基材。儘管公開ABS泡沫材料可用於圖2所給出的實施方案中，但只要不背離本發明的主旨，本發明的其它實施方案可採用其它材料。例如，ABS可用於其它實施方案中。此外，如果需要，可不必使用基材。
襯底層36和基材35的結構可得到不受常見於B環境中的有害環境條件的影響的防水地板32。具體地說，ABS基材35和苯乙烯-馬來酸酐共聚物層46可產生能夠保護樹脂浸漬層48、50、52不受水分不利影響的隔絕層。還有，向共聚物層46中加入著色劑，如顏料、染料或類似物可掩蓋共聚物層以及樹脂浸漬層48、50、52的視覺異常，這在以下進一步詳細討論。
不僅需要防止水分滲透到襯底層36，而且要將板材32保持在原如生產時的水分含量上以防板材彎曲。本發明集中於消除A和B環境之間差異所造成對板材特性的影響，而無論該差異是否包括極端潮溼或極端乾燥。
樹脂浸漬層48、50、52優選保留在襯底層36中以平衡常見於裝飾層的樹脂浸漬層，所述裝飾層可與所公開的襯底層36結合使用。即，裝飾層34和襯底層36中的樹脂浸漬層由於溫度變化而類似地膨脹和收縮，這樣可保持地板32的外形基本上平整。如果襯底層36中不含樹脂浸漬層48、50、52，裝飾板材34會以與襯底層36不同的比率膨脹和收縮。這可能會以令人生厭的方式使地板翅曲。因此，本領域普通技術人員應該理解，只要不背離本發明的主旨，酚醛樹脂層可變化或完全排除，這樣可保持襯底層36和裝飾層34之間的平衡關係。
本發明地板32已基本上進行測試，以評估其對常見於B環境中的水分的反應。按照本發明的優選實施方案，地板32是在環境受控的房間56(參見圖3)內測試的。具體地說，安裝邊界聚氨酯墊58以完全覆蓋環境受控房間56的地板。墊58在安裝時底邊朝上(這樣可增加墊吸收被倒入其中的水分的能力)。墊58然後可吸水以模擬極端潮溼的B環境。
將地板安裝在吸水墊58上，就好象它們被安裝在常規地面上。房間56的整個地面都覆蓋以地板和安裝在地面邊緣附近的嵌條。墊58的暴露部分使用ABS片材遮蓋以防水分蒸發。
一旦將地板32正確安裝在溼墊58上，房間56內的環境條件就在約50°F-120°F(10-49℃)的溫度和約0-95％的相對溼度下變化7天。在該環境7天之後，觀察地板32，發現基本上保持平整。還使用已有技術地板進行對比測試。所有的已有技術測試板材在測試條件下都明顯彎曲和破壞。
還小規模地進行類似試驗(參見圖4)。具體地說，將泡沫材料墊62放在其大小可容納1或2塊地板32的鋼盤64中。泡沫材料墊62吸收水，然後將板材32的底部放在具有本發明苯乙烯-馬來酸酐共聚物層46的墊62上。剩餘的暴露墊62覆蓋以ABS片材65以防水分從墊62非所需地蒸發。將板材32放置約16小時，然後使用盤64上方的熱源66來加熱地板32的裝飾表面34。熱源66持續約7小時，在此過程中溫度達到約125°(52℃)。加熱7小時之後，取出地板32，然後研究。
對於大規模測試，按照本發明的地板32沒有出現彎曲並基本上保持平整。此外，使用已有技術地板進行對比試驗。所有的測試已有技術板材在測試條件下都基本上彎曲和破壞。
按照本發明，著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物的水分隔絕性能、以及苯乙烯-馬來酸酐共聚物和酚醛樹脂浸漬牛皮紙之間的粘結性能可類似地引入到圖1的已有技術襯底層中。具體地說，參考圖5，所述圖1的蜜胺層易於用苯乙烯-馬來酸酐共聚物層68來替換，這樣襯底層70和基材76就不太受水分的不利影響。當然，苯乙烯-馬來酸酐共聚物層68可根據需要施用到蜜胺層，如圖1的層24上。
如果將苯乙烯-馬來酸酐共聚物層68按照一個優選實施方案進行施用，所得襯底層70就包括(從底向上)苯乙烯-馬來酸酐共聚物層68、和兩層酚醛樹脂浸漬牛皮紙72、74。對於圖2所公開的實施方案，樹脂浸漬層可在不背離本發明主旨的情況下通過變化以適應各種場合。襯底層70優選粘結到中密度纖維板或其它基材76上。在使用中，苯乙烯-馬來酸酐共聚物層68可保護樹脂浸漬層72、74和基材76不受可見於B環境中的水分的影響。還有，通過著色共聚物層68，可以掩蓋在共聚物層68或相鄰層72中出現的異常，這在以下要詳細討論。
這樣，具有受水分不利影響的中密度纖維板基材、或其它基材的常規地板可通過構造，以使它們經受常見於B環境中的水分問題。具體地說，苯乙烯-馬來酸酐共聚物可防止水分滲透到襯底層，否則會造成彎曲。
襯底層/基材80的另一實施方案公開於圖6。該實施方案僅包括基材82和苯乙烯-馬來酸酐共聚物層84。基材82優選為ABS泡沫材料，儘管可在不背離本發明主旨的情況下使用其它的基材，如未發泡ABS。通常包含樹脂浸漬層以平衡存在於常規裝飾層中的樹脂浸漬層。可以使用由ABS泡沫材料層82和苯乙烯-馬來酸酐共聚物層84組成的襯底層/基材80，其中裝飾層是自平衡的。
苯乙烯-馬來酸酐共聚物層/基材90的另一實施方案公開於圖7。該實施方案類似於圖6所公開的實施方案，只是苯乙烯-馬來酸酐共聚物層92暴露於A環境而不是B環境，或除了B環境還暴露於A環境。該實施方案可用於各種場合，如浴室壁板，其中需要具有防水層以防水分滲透到基材94中，且其中A環境相對B環境溼度更高。如果需要，圖7的實施方案還可用於屋頂表面，其中屋頂表面暴露於雨水、雪、雨夾雪、等形式的過量水分。
在優選實施方案中，圖2的防水層46使用著色劑，如染料、顏料、不透明劑、或能夠賦予防水層以顏色的任何其它物質來著色。著色該層的一個優點在於，所得色彩可用於掩蓋視覺異常，如在隨後處理時(如，在生產或安裝過程中)出現在層壓品中的應力致白，而不會影響層壓板的總體功能。
例如，應力致白造成在苯乙烯-馬來酸酐共聚物層46上出現明顯白線，尤其是在該層經受應力時，如在放置層壓品的多層以製造圖2地板時伴隨出現的彎曲。應力致白在許多塑料中是很常見的，而且在層壓品的情況下，會使層壓板的表面看上去不一致和不均勻，即，出現斑色或條紋。一旦在防水層46中形成這些視覺不一致，那麼它們會帶到隨後處理襯底層36的整個過程中，即，在將防水層46與酚醛樹脂飽和牛皮紙在壓機中壓制時，因此，壓制前可見的應力致白的影響在壓制後繼續可見。
儘管應力致白對所得層壓品沒有可測的不利影響，但它一般是不理想的，因為用戶可能會將各種視覺不一致，尤其是由應力致白造成的白色標記看作是產品缺陷。因此，最好減少用戶思想中對這些視覺不一致的負面影響，因為沒有任何已知的應力致白特性能夠對施用到襯底層36上的苯乙烯-馬來酸酐共聚物層產生不利影響。
在一個優選實施方案中，用於著色防水層46的著色劑是白色的。白色著色劑是優選的，因為它最靠近應力標記的本色，因此幾乎不可能看見由應力致白引起的任何標記。此外，使用白色著色劑可使產品在目前用於地板的層壓襯底中具有特點，這樣有助於將本發明層壓板作為一種質量優異的產品區別於其它層壓板。膜的加色或著色可使用戶易於驗證已向產品中加入了憎水防水層的附加層，或確認已選擇了改進產品。
但如果需要，可以使用任何顏色。例如，可以使用棕色以與常規產品外觀一致，因為用於地板的傳統襯底層為棕色。此外，可以使用不同顏色以對準不同的用戶組或表明與某些其它材料的相容性，如灰色表示適用於混凝土表面、或棕色表示適用於木質表面。也可在一年內的不同時間採用不同的顏色以表示生產批次或對應於或與當時的主要條件對比，如在潮溼的春季月份中使用淺色更易辨認在運輸時使用髒手搬運該材料而留下的標記，這樣該表面可在安裝前清洗。當然，顏色可根據意願來選擇，如為了符合季節心情。
著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜的其它優點在於，它可用於掩蓋與苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜層相鄰的非均勻的酚醛樹脂浸漬牛皮紙或其它層。因此，所製造的所有襯底可具有同一均勻顏色，並賦予一致優質的產品以一致的外觀。
此外，可根據所需的著色程度來改變著色劑的量和濃度。所用著色劑的量還可取決於所需顏色、以及著色的目的。例如，由於應力致白在防水層上形成白色標記，因此如果所需顏色為白色就需要較少量著色劑來掩蓋防水層的應力致白，否則如果所需顏色為非白色就需要較大量著色劑。類似地，相對用於掩蓋防水層本身的所需量，需要較低濃度的著色劑來掩蓋牛皮紙中的不一致。在優選實施方案中，所用著色劑的百分數為0.1-50。但所用著色劑的百分數可大於50或低於0.1，這取決於所需的著色用途和著色程度。因此，可能需要根據用途來平衡所加著色劑的量和所選顏色。
可將衝擊改性劑，如苯乙烯-丁二烯橡膠加入苯乙烯-馬來酸酐共聚物層46、或其它憎水層中。加入衝擊改性劑可使防水層更柔韌，這樣由於柔韌性的增加而減少了應力致白的影響，並可使用較低濃度的著色劑來掩蓋應力致白的影響。
可使用一種稱作混配的工藝來製造著色防水層或著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜。在混配過程中，將原料態的憎水共聚物，如粒狀苯乙烯-馬來酸酐與著色劑，例如在加熱混合原料的條件下進行混合，得到一種著色共聚物。然後將這種著色共聚物擠出並切成小片，形成苯乙烯-馬來酸酐共聚物的著色濃粒料。然後可將這種著色濃粒料和原苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料以預定比率加料到擠出機中，製成具有所需顏色的防水層。
按照混配工藝的最優選實施方案，如圖8和9所示，市售苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料可在步驟802中乾燥以去除其中的水分。在步驟804中，將乾燥粒料901加入擠出模塑裝置903，如雙螺杆擠出機的主進料喉中。當然，也可用於單螺杆擠出機，但雙螺杆由於更能均勻混合待擠出的各組分而相對單螺杆優選。例如，為了更好地利用通常裝置，可在該步驟中採用更昂貴的雙螺杆擠出機有利於更有效地混配不同色料。然後將通過以下描述的方法製成的濃著色劑儲存起來，並採用單螺杆擠出機來製造著色共聚物層。也可將所需著色劑902加入擠出機903的主進料喉。在一個優選實施方案中，所用著色劑為可使膜發白或不透明的不透明顏料。優選使用二氧化鈦作為不透明顏料，但也可使用其它的常見白色顏料，如碳酸鈣、硫酸鋇、滑石、矽酸鎂或某些粘土。此外，可以使用與苯乙烯-馬來酸酐不相容的聚合物作為不透明劑，這樣當將該聚合物與苯乙烯-馬來酸酐擠出時，所得聚合物中的不相容聚合物顆粒能夠散光，從而使所得聚合物不透明。但可根據所需顏色使用任何著色劑。此外，可以任何形式，如粒料、粉末、液體等加入著色劑。所加著色劑的量取決於所需濃度。例如，如果所需最終膜製品為1％著色劑，那麼在混配過程中，可與10-20％的比率加入著色劑，這樣從雙螺杆擠出機中出來的材料的顏色就非常濃，它隨後與自然著色材料混合達到所需的最終濃度。
在優選實施方案中，著色熔融聚合物在步驟806中被擠過擠塑模頭904中的小孔。這些孔的直徑可以是1/8英寸，但可根據用途而直徑不同。擠塑模頭將熔融聚合物擠成長的、圓柱狀的、「義大利麵條」狀聚合物。然後將這種義大利麵條狀聚合物冷卻並切成優選1/8英寸長的小片。但片材的長度可根據用途而變化。通過切割可得到從擠塑模頭中出來的小圓柱狀片材、或粒料、或著色濃縮物905。在冷卻過程中，通常使用水。採用上述步驟的優點在於，它可太高具有一致均勻尺寸的均勻著色濃縮物，在以下描述的混合工藝中是理想的。還有，通過改變擠塑模頭的各種設置，可以將所有粒料的尺寸變得均勻一致以匹配要如下所述與其混合的自然著色材料的粒徑。儘管已經描述了用於將聚合物切成小片的優選方法，但在混配著色劑時，可根據需要使用可得到基本上尺寸均勻的著色濃縮物的其它方法。
按照圖8的優選實施方案，在生產具有所需顏色的膜的過程(步驟808)中，將控制量的苯乙烯-馬來酸酐共聚物著色濃縮物905和控制量的原苯乙烯-馬來酸酐共聚物901加料到單螺杆擠出機906的兩個不同餵料器中。當然，也可使用雙螺杆擠出機，但它的使用不是必需的，因為在該階段待混合的各組分尺寸更一致並更易於混勻。單螺杆擠出機的一個餵料器以非常快的速率餵入原苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料，而第二餵料器則以較慢的速率餵入濃粒料。可以調節一個或兩個餵料器的加料速率以達到所需的著色度，如超過上述1％的最終著色劑濃度。應該理解，加入第二餵料器的濃粒料並不具有同一顏色。可加入不同顏色的濃粒料以賦予襯底更多彩的外觀或得到所需的複合色彩。
在另一實施方案中，著色濃縮物可以所需比率與原苯乙烯-馬來酸酐共聚物預混。例如，可以手工合併能達到所需最終著色度的許多份濃縮苯乙烯-馬來酸酐共聚物和原苯乙烯-馬來酸酐共聚物，然後通過單餵料器混合加入膜擠出機中。
在另一實施方案中，苯乙烯-馬來酸酐共聚物的著色膜通過將所需著色劑與原苯乙烯-馬來酸酐共聚物混合而製成，其中沒有使用濃著色粒料。按照一個這樣的實施方案，原苯乙烯-馬來酸酐共聚物的每個粒料都包覆有非常薄層的著色劑，這可通過使用染料漿液(將粒料浸漬其中)或使用離子吸引力(由於靜電)來實現，其中離子吸引力可通過或不通過電暈處理苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料來增強。然後將包覆粒料餵入擠出機的餵料器，生成可用作憎水層46的苯乙烯-馬來酸酐共聚物著色膜。
在優選實施方案中，將粒料在擠出機中加熱並在步驟810中通過旋轉螺杆來擠過擠出機。將熔融材料擠入擠塑模頭907中，該模頭優選具有衣架式擠塑頭，其端部有一可調的縫形開口。通過調節模頭中的開口，從端部出來的膜907優選約5密耳(1密耳等於千分之一英寸)厚。然後將該膜鑄塑到三輥式堆片機的冷卻輥上。實際上，熔融聚合物是在第一和第二輥之間鑄塑的。它以「S」狀環繞第二輥彎曲並在第二和第三輥之間接觸。然後它環繞第三輥彎曲並離開。如果需要，可將膜的邊緣修剪成特定的長度或寬度，或將它們切成所需圖案。膜本身可根據層壓品的形狀切成所需圖案，例如，如果層壓品為三角形，釐米可將膜切成三角形狀。該膜可印上圖案或控制數以區別於其它膜。如果需要，也可印上控制數以區別特殊生產的膜。
在另一實施方案中，可以使用一種稱作溶劑鑄塑的方法來製造著色防水層或著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜。在溶劑鑄塑時，以原料形式將預定量的憎水共聚物，如苯乙烯-馬來酸酐共聚物加入溶劑中，同時加入所需量的具有所需顏色的著色劑，製成一種著色的憎水共聚物溶液。在最優選的實施方案中，所用溶劑能夠溶解憎水共聚物。例如，可以使用丙酮作為溶劑來製備憎水共聚物的著色溶液。此外，所用著色劑可溶解在溶劑中、或分散在溶劑中，這取決於所用著色劑和溶劑的種類。例如，如果所用著色劑為染料，染料通常溶解在溶劑中。另一方面，如果著色劑為顏料，顏料顆粒可分散或懸浮在溶劑中。在每一情況下，都可得到憎水共聚物的著色溶液。
在一個實施方案中，可將通過該方法得到的憎水共聚物著色溶液塗覆到層壓材料，如牛皮紙上。為此，可以使用任何塗覆方法或裝置。例如，牛皮紙之類的層壓品可使用凹版塗機、輕觸輥塗機、逆向輥塗機、或適於將液體塗覆到層壓材料上的其它方法以產生適用於本發明的著色效果。如果需要，塗覆層壓材料，如牛皮紙可隨後在受控條件下乾燥，這樣可在層壓材料上形成一層防水聚合物，從而賦予該層壓品以所需的耐水性和著色效果。
在另一實施方案中，憎水共聚物的著色溶液可塗覆到載體片材，如聚乙烯或聚酯片材上。塗覆載體片材可隨後在受控條件下於爐中乾燥，這樣可得到塗覆有乾燥的著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物的載體片材。該載體片材可與層壓材料相鄰放置，使該載體片材的著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物塗覆表面與牛皮紙接觸。然後將牛皮紙與載體片材的組合體與其它層壓材料在受控條件下固化，這樣著色苯乙烯-馬來酸酐共聚物層可粘結到牛皮紙上。所用載體片材通常是惰性的。因此，載體片材可以不粘結到層壓品上或可剝去，讓著色共聚物的防水膜粘結到層壓品上。
為了最有效地利用著色劑，要求每個著色劑顆粒都相互分離。因此，如果需要，可在著色過程中加入分散劑以將著色劑良好地分散在共聚物層中。這些分散劑一般基於硬脂酸衍生物。但可以使用任何種類的分散劑，例如，只要不背離本發明的主旨，可以使用能夠與著色劑相互作用以防聚集的不同大小的分子。此外，如果需要，可在不背離本發明主旨的情況下採用各種技術來分散著色劑。例如，如果擠出法不能得到所需的分散體，可以使用其它技術以得到著色劑的所需分散體。這些技術可包括使用轉子、定子、高剪切混合器、珠磨機、砂磨機、Hockmeyer磨機等。但在本發明的優選實施方案中，不向著色劑中加入分散劑，因為分散劑會影響防水層與其它層壓材料之間的粘附或粘結。已經發現，生產上述著色層的混配方法一般可得到顏料的合適分散體，因此在大多數情況下可避免加入分散劑。但如果需要，可在不背離本發明主旨的情況下使用分散劑。
可能在某些情況下需要通過向憎水共聚物膜中加入填料來降低本發明憎水膜的成本，這樣可增加體積而無需擴大對共聚物的需求。此外，填料可根據最終產品的所需顏色來選擇。如果需要，可選擇著色劑以符合該填料的顏色，這樣可降低著色劑的所需量，同時產生所需的著色均勻性。加入玻璃纖維或其它種類纖維實際上可通過增強聚合物而提高防水聚合物的某些物理性能。如果需要，可以使用其它填料，如矽灰石、沸石、矽土、礬土、高嶺土、和類似物以賦予沸石聚合物以所需顏色。例如，在使用本發明層壓品作為非結構牆一部分的浴室隔牆時，可以使用填料來增強防水聚合物。但在地板中使用層壓板時，通常不需要加入任何填料，因為填料會使聚合物膜更脆和/或使聚合物更易受水分的影響。這尤其會在生產階段產生各種問題，其中邊緣的小劃痕會沿著聚合物膜的寬度方向蔓延，而且在某些情況下會破裂。
儘管已公開苯乙烯-馬來酸酐共聚物是用於得到本發明水分不可滲透層的優選材料，但只要不背離本發明的主旨，可以使用其它水分隔絕材料。例如，已經發現，鋁膜、ABS膜、其它金屬膜在按照本發明進行使用時效果良好。此外，可以考慮將以下接枝單體與苯乙烯、或其它單體共聚，然後得到能夠粘結到襯底層的酚醛樹脂浸漬紙層的膜α，β-烯屬不飽和羧酸和酸酐，包括各種酸和酸酐的衍生物，如巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、山梨酸、肉桂酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、四氫鄰苯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、衣康酸酐、馬來酸酐就取代馬來酸酐(如，二甲基馬來酸酐)、馬來酸一鈉、馬來酸二鈉、丙烯醯胺、馬來醯亞胺和富馬酸二乙酯。
此外，儘管已經公開上述層壓品可用於地板的結構中，但層壓品的特性使得它們可理想地用於各種場合。例如，該層壓品可用作天花板、外牆和內牆板和側線、屋頂、表面板、櫃檯面、桌面、家具或遇到潮溼環境的任何場所。
儘管已詳細描述了本發明及其優點，但應該理解，只要不背離由所附權利要求定義的本發明主旨，可以進行各種變化、替換和改動。
權利要求
1.一種裝飾板，包括裝飾層；和補充所述裝飾層的襯底層，其中所述襯底層改造成基本上防止水分滲透，且其中所述襯底層具有掩蓋所述襯底層的可見異常所需量的著色劑。
2.根據權利要求1的裝飾板，其中所述襯底層的所述改造包括將憎水層施用到所述襯底層上以防水分滲透。
3.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染成白色。
4.根據權利要求3的裝飾板，其中著色劑的所述量為掩蓋至少一部分所述襯底層的應力致白所需的最小量。
5.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染成對應於通常可接受襯底層顏色的顏色。
6.根據權利要求5的裝飾板，其中所述通常可接受襯底層為棕色牛皮紙襯底。
7.根據權利要求2的裝飾板，其中所述憎水層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜。
8.根據權利要求7的裝飾板，其中所述著色劑在所述共聚物膜中的百分數為0.1-50。
9.根據權利要求7的裝飾板，其中所述共聚物膜包含不透明劑。
10.根據權利要求9的裝飾板，其中所述著色劑至少部分由所述不透明劑提供。
11.根據權利要求10的裝飾板，其中所述不透明劑在所述共聚物膜中用作填料。
12.根據權利要求7的裝飾板，其中所述共聚物膜包含填料，其中所述填料提供至少部分的所述著色劑。
13.根據權利要求9的裝飾板，其中所述不透明劑選自二氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鋇、矽酸鎂和滑石。
14.根據權利要求12的裝飾板，其中所述填料選自玻璃纖維、矽灰石、沸石、矽土、礬土和高嶺土。
15.根據權利要求10的裝飾板，其中所述不透明劑與苯乙烯-馬來酸酐共聚物不相容，且其中所述不透明劑能夠在與苯乙烯-馬來酸酐共聚物擠出時散光。
16.根據權利要求2的裝飾板，其中所述憎水層基本上可掩蓋所述襯底層視覺外觀中出現的異常，所述異常與所述襯底層的層而非所述憎水層有關。
17.根據權利要求16的裝飾板，其中所述襯底層的所述異常包括由所述憎水層的應力致白引起的不一致。
18.根據權利要求2的裝飾板，它還包含位於所述裝飾層和所述襯底層之間的基材。
19.根據權利要求18的裝飾板，其中所述襯底層還包含位於所述憎水層和所述基材之間的樹脂浸漬紙層。
20.根據權利要求19的裝飾板，其中所述樹脂浸漬紙層為酚醛樹脂浸漬紙層。
21.根據權利要求18的裝飾板，其中所述基材為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
22.根據權利要求18的裝飾板，其中所述基材為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)泡沫材料。
23.根據權利要求1的裝飾板，其中所述板的形狀和尺寸適用於地板。
24.根據權利要求1的裝飾板，其中所述板可施用到選自天花板、外牆、內牆板、側線、屋頂、表面板、櫃檯面、桌面、和工作檯面的表面。
25.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染成的顏色對應於所述裝飾板要施用的表面的顏色。
26.根據權利要求25的裝飾板，其中所述表面選自木質表面和混凝土表面。
27.根據權利要求2的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染色以將所述裝飾板區別於不具有所述憎水層的普通裝飾板。
28.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染色以表示生產批次。
29.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑將所述襯底層染色以表示在安裝前所述襯底層上存在汙染物。
30.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑為顏料。
31.根據權利要求1的裝飾板，其中所述著色劑為染料。
32.一種與裝飾板一起使用的層壓品，其中包含防水層，其中所述防水層包含至少一憎水次層，其中所述至少一憎水次層基本上是耐水的，且其中所述至少一憎水次層使用顏料進行著色以基本上掩蓋所述防水層在視覺外觀上的非均勻性。
33.根據權利要求32的層壓品，其中所述顏料賦予所述憎水次層以白色，且其中所述憎水次層具有掩蓋由所述憎水次層應力致白引起的非均勻性所需的最少量的所述顏料。
34.根據權利要求32的層壓品，其中所述顏料賦予所述憎水次層以顏色，其中所述顏色對應於通常可接受的牛皮紙的顏色。
35.根據權利要求32的層壓品，其中所述顏料在所憎水次層中的百分數取決於所述裝飾層壓品的最終用途。
36.根據權利要求32的層壓品，其中所述憎水次層所具有的顏料量是將所述憎水次層染成類似於所述裝飾板要施用的表面的顏色所需的最低量。
37.根據權利要求32的層壓品，它還包含與所述防水層相鄰的核層，這樣所述核層位於所述至少一憎水次層的遠側。
38.根據權利要求37的層壓品，其中所述核層為ABS。
39.根據權利要求37的層壓品，其中所述核層為ABS泡沫材料。
40.根據權利要求37的層壓品，其中所述防水層還包含位於所述至少一憎水次層和所述核層之間的樹脂浸漬紙層。
41.根據權利要求40的層壓品，其中所述憎水次層所具有的顏料量是掩蓋所述樹脂浸漬紙層中的異常所需的最低量。
42.根據權利要求40的層壓品，其中所述樹脂浸漬紙層是酚醛樹脂浸漬紙層。
43.根據權利要求42的層壓品，其中所述樹脂浸漬紙層是酚醛樹脂浸漬紙層。
44.根據權利要求32的層壓品，其中所述顏料層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物層。
45.根據權利要求32的層壓品，其中所述至少一憎水次層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物層。
46.根據權利要求45的層壓品，其中所述共聚物層包含一種不透明劑。
47.根據權利要求46的層壓品，其中不透明劑所述選自二氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鋇、矽酸鎂和滑石。
48.根據權利要求47的層壓品，其中所述防水層在視覺外觀上的非均勻性包括由所述顏料層的應力致白引起的視覺不一致。
49.根據權利要求40的層壓品，它還包含與所述核層相鄰的一側遠離所述防水層的裝飾層。
50.根據權利要求49的層壓品，其中所述裝飾層還包含樹脂浸漬紙層。
51.根據權利要求32的層壓品，其中所述防水層連接到所述裝飾板上。
52.一種製造層壓品的方法，包括以下步驟使用顏料著色防水層以降低所述防水層的視覺不一致；然後粘結襯底層以補充裝飾層，其中所述襯底層包含所述著色防水層。
53.根據權利要求52的方法，其中所述防水層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物膜。
54.根據權利要求52的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的顏色以達到所需的最終效果；然後將大多數苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料與預定量的具有所選顏色的顏料一起通過擠出機，形成著色的熔融聚合物。
55.根據權利要求54的方法，它還包括以下步驟將所述著色聚合物切成尺寸基本上相同的許多片材。
56.根據權利要求55的方法，它還包括以下步驟將著色聚合物的所述許多片材與苯乙烯-馬來酸酐共聚物的許多片材一起以預選比率餵入擠出機中，得到具有掩蓋所述防水層的視覺不一致所需濃度的熔融聚合物。
57.根據權利要求56的方法，它還包括以下步驟將所述熔融聚合物通過模頭，形成一薄層著色防水膜；然後將所述薄層膜連接到所述襯底層上，其中所述防水膜薄層遠離所述裝飾層。
58.根據權利要求54的方法，其中所述顏料為不透明劑。
59.根據權利要求58的方法，其中所述不透明劑選自二氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鋇、矽酸鎂和滑石。
60.根據權利要求52的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的量，使得所選量是掩蓋由所述防水層應力致白引起的視覺異常所需的最低量。
61.根據權利要求60的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的顏色以與加入所述襯底層中的樹脂浸漬紙層的顏色一致。
62.根據權利要求60的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的顏色，使得所選顏色可將所述襯底層染色以將所述層壓品區別於通常可接受的層壓品。
63.根據權利要求60的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的顏色，使得所選顏色可將所述襯底層染色以表示生產片材。
64.根據權利要求60的方法，它還包括以下步驟選擇所述顏料的顏色，使得所選顏色與加入所述防水層中的填料的顏色一致。
65.一種著色層壓品，其中包含連接到所述基材的所述第一面的裝飾層，其中所述裝飾層包含裝飾紙層、和位於所述裝飾紙層與所述基材之間的樹脂浸漬紙層；和連接到所述基材的第二面的襯底層，其中所述襯底層包含選擇著色的層，該層基本上可防止水分滲透，其中所述襯底層還包含位於所述著色層與所述基材的所述第二面之間的樹脂浸漬紙層。
66.根據權利要求65的著色層壓品，其中所述著色層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物層。
67.根據權利要求65的著色層壓品，其中所述著色層的顏色可通過選擇以將所述層壓品區別於通常可得到的層壓品。
68.根據權利要求65的著色層壓品，其中所述著色層的著色程度是掩蓋所述著色層的異常所需的最低程度。
69.根據權利要求65的著色層壓品，其中所述著色層的顏色可通過選擇以掩蓋所述襯底層的所述樹脂浸漬紙層中的視覺不一致。
70.根據權利要求65的著色層壓品，其中所述著色層的顏色可通過選擇以表示所述層基本上可防止水分滲透。
71.一種用於製造層壓品的方法，其中包括以下步驟；確定可見特徵以在所述層壓品的層中進行改性；選擇著色劑以對所述層壓品的所述可見特徵進行所述改性；確定對所述層壓品的所述可見特徵進行所述改性所需的所述著色劑量；然後使用所述確定量的所述著色劑來著色所述層壓品的防水層。
72.根據權利要求71的方法，其中要改性的所述可見特徵是所述防水層在視覺外觀上的非均勻性。
73.根據權利要求72的方法，其中所述非均勻性是由所述防水層的應力致白引起的。
74.根據權利要求71的方法，其中要變化的所述可見特徵是在與所述防水層相鄰的層中的視覺不一致。
75.根據權利要求74的方法，其中與所述防水層相鄰的所述層是棕色牛皮紙層。
76.根據權利要求71的方法，其中所述防水層為苯乙烯-馬來酸酐共聚物層。
77.根據權利要求74的方法，它還包括以下步驟掩蓋與所述防水層相鄰的所述層中的視覺不一致。
78.根據權利要求73的方法，它還包括以下步驟掩蓋由所述防水層的應力致白引起的非均勻性。
79.根據權利要求78的方法，它還包括以下步驟將所述防水層染色以對應於通常可接受的層壓品的顏色。
80.根據權利要求71的方法，它還包括以下步驟將所述防水層染色以對應於所述層壓品要施用的表面的顏色。
81.根據權利要求80的方法，其中所述表面選自木質表面和混凝土表面。
82.根據權利要求71的方法，它還包括以下步驟將所述防水層染色以將所述層壓品區別於不具有所述防水層的層壓品。
83.根據權利要求71的方法，它還包括以下步驟將所述防水層染色以表示生產批次。
84.根據權利要求71的方法，它還包括以下步驟將所述防水層染色以易於辨認在處理所述層壓品時留在所述防水層上的汙點。
85.根據權利要求71的方法，其中所述著色劑的量是掩蓋所述防水層的應力致白的最低量。
86.根據權利要求85的方法，其中所述著色劑在所述防水層中的百分數為0.1-50。
87.根據權利要求71的方法，其中所述著色劑包含一種不透明劑。
88.根據權利要求87的方法，其中所述著色劑至少部分由所述不透明劑提供。
89.根據權利要求88的方法，其中所述不透明劑在所述防水層中用作填料。
90.根據權利要求71的方法，其中所述防水層包含填料，且其中所述填料提供至少部分的所述著色劑。
91.根據權利要求87的方法，其中所述不透明劑選自二氧化鈦、碳酸鈣、硫酸鋇、矽酸鎂和滑石。
92.根據權利要求71的方法，其中所述著色步驟還包括以下步驟將大多數苯乙烯-馬來酸酐共聚物粒料與所述預定量的所選著色劑一起通過擠出機，形成著色熔融聚合物；將所述著色熔融聚合物切成尺寸基本上相同的許多片材；將著色聚合物的所述許多片材與苯乙烯-馬來酸酐共聚物的另外許多粒料一起以預選比率餵入另一擠出機中，得到另一種熔融聚合物；由所述另一種熔融聚合物形成薄層著色防水膜；將所述薄層防水膜連接到所述層壓品的襯底層上；將所述襯底層粘結到基材的第一表面上；然後將裝飾層粘結到所述基材的第二表面上，其中所述第二表與所述第一表面相對。
93.一種用於製造層壓品的方法，它包括以下步驟選擇著色劑以達到所需的最終效果；確定達到所述理想最終效果所需的所述著色劑的量將預定量的苯乙烯-馬來酸酐共聚物和所述確定量的所述著色劑加入溶劑中以形成著色溶液；然後使用所述著色溶液來塗覆層壓材料，這樣可在所述層壓材料上形成著色防水層。
94.根據權利要求93的方法，其中所述塗覆步驟包括以下步驟使用所述著色溶液塗覆一種載體片材。
95.根據權利要求94的方法，其中所述塗覆步驟還包括以下步驟將所述塗覆載體片材放置在所述層壓材料附近，使得所述載體片材的塗覆表面與所述層壓材料接觸。
96.根據權利要求95的方法，其中所述塗覆步驟還包括以下步驟在受控條件下固化所述載體片材，這樣可在所述層壓材料上形成所述著色防水層，其中所述載體片材並不粘結到所述層壓材料上。
97.根據權利要求94的方法，其中所述載體片材是惰性的。
98.根據權利要求93的方法，其中所述溶劑能夠溶解所述預定量的苯乙烯-馬來酸酐共聚物。
99.根據權利要求93的方法，其中所述溶劑能夠溶解所述預定量的著色劑。
100.根據權利要求99的方法，其中所述著色劑為染料。
101.根據權利要求93的方法，其中所述著色劑分散在所述溶劑中。
102.根據權利要求101的方法，其中所述著色劑為顏料。
103.根據權利要求93的方法，其中所述溶劑為丙酮。
104.根據權利要求93的方法，其中所述最終效果是改性所述層壓材料在視覺外觀上的非均勻性。
105.根據權利要求104的方法，其中所述層壓材料為棕色牛皮紙。
全文摘要
本發明公開了一種防水層壓板。該板包含防水層,它基本上可防止水分滲透且使用任何顏色進行著色以基本上掩蓋層壓板表面上的不一致或非均勻性。著色尤其可用於掩蓋在生產和安裝層壓板的過程中引起的應力致白。儘管優選白色或不透明著色劑,但可以使用任何著色劑用於著色。本發明還描述了一種用於製造這種層壓品的方法。
文檔編號E04F15/02GK1251334SQ9912150
公開日2000年4月26日 申請日期1999年10月13日 優先權日1998年10月16日
發明者R·R·克萊伯斯, T·J·尼爾森, J·L·威廉士, D·M·瑪紹爾, D·W·普瑞特, V·L·斯多拉斯基, V·B·坎納迪, M·T·克萊奇, J·R·斯戴芬 申請人:普雷馬克Rwp控股公司