着色衬膜和制造方法

专利名称：着色衬膜和制造方法
技术领域：
本发明一般涉及层压板制品，更具体地涉及用于这种层压品的着色防水层。
这些年来已明显提高了复制天然材料的能力。例如，装饰层压品已在家具、橱柜、柜台面和其它表面的结构中替代天然材料。在这些应用中的每一种，装饰表面可施用于核层或基材，即，夹板、碎料板、刨花板、中密度纤维板、等。通常，衬底层要固定到基材的对面以平衡层压品或产生其它作用。
例如，不是所有的层压品都可用于这样一些环境条件，其中可容易地控制和监测它们在湿度下的暴露情况。具体地说，地板时常要经受可破坏地板的双重竞争环境。一般来说，地板在地板之上暴露于“A环境”(即，该受控环境通常出现在家庭或办公室中)并在地板之下暴露于“B环境”(即，该环境出现在位于地板下方的地板、混凝土、爬行空间中)。但大多数已有技术地板并未设计或相当适合存在于竞争A和B环境中。但已有技术在考虑竞争A和B环境来设计地板时，它们却采用了昂贵和/或庞大的结构来对抗所述双重环境。


图1给出了一种已有技术地板。通常生产的地板10具有装饰层12、基材13和衬底层14，如图1所示。装饰层12通常暴露于A环境，不会出现由B环境带给衬底层14的大量问题，这些问题随后又影响到基材13。装饰层12通常包括两层酚醛树脂浸渍牛皮纸16和18、图案层20、和为了耐磨性加入氧化铝的蜜胺覆盖层22。从底向上，衬底层14通常由蜜胺浸渍牛皮纸24、和两层酚醛树脂浸渍牛皮纸26和28组成。如上所述，基材13可选自各种材料，即，夹板、碎料板、刨花板、中密度纤维板、等。
本领域普通技术人员可以理解，上述的装饰层和衬底层只是例证性的。装饰层和衬底层可具有各种形式，且各层压层可采用各种组合方式。
尽管蜜胺浸渍纸可用作隔水层，但蜜胺层会在暴露于水蒸气、或相对湿度(通常出现在水要从湿地板或混凝土中散发出来时)时发生不利反应。类似地，酚醛层，甚至大多数基材都往往在暴露于水分时明显膨胀。
考虑到常用的板材结构，基材和衬底层对这两种环境之间的差异反应不同。正如在使用多个力反向拉伸物体的大多数情况下，位于两个明显不同环境之间的地板往往不能保持平整。例如，只要B环境中有过量水分，地板一般就沿着其底表面膨胀，造成地板由其侧边向上弯曲(正弯曲)。这种弯曲在美学和功能上都是不受欢迎的。因此，需要一种没有任何功能缺陷的美学上舒适的地板。此外，非常需要消除在生产或安装这些板材的过程中出现的视觉外观异常、或至少部分降低这种视觉异常的影响。还要求这些板材具有最终用户可接受的外观。此外，需要能够容易地改性这些板材，而且用户能够认为这种改性是对已有技术产品的一种改进。还需要，这些改性包括用户可从已有技术产品中预料到的特性。
负弯曲(即，上层的膨胀导致板材边向下弯成弓形)在地板不太常见，因为地板的上表面一般不会暴露于可导致地板上表面膨胀的那些环境条件。一般来说，通过使用加热系统、空调、一般清洁物、和类似物可很好地控制A环境。例如，当水泼洒到地板上时，水一般要在它对地板上层产生不利影响之前被擦净或蒸发到大气中。类似地，居住在特定环境中的人们一般会控制相对湿度和温度。
已有技术已试图补救与弯曲地板有关的问题，即，试图平衡板材结构所用的各层，或采用能够耐由于水分而产生的弯曲力的牢固衬底。但这些补救措施都不能完全成功。
尽管平衡法在层压品两侧都暴露于同一环境条件时非常有效，但在层压品的上表面和底表面暴露于非常不同的环境时，平衡法不会产生类似的结果，这时弯曲变得明显。
在面对B环境中的水分问题时，用于设计衬底层的途径包括常用于整个工业的各种测试方法。这些测试方法并不考虑A和B环境之间的差异，但却集中于试图平衡位于板材对侧的层的膨胀和收缩。
具体地说，常规测试方法提出，板材应该暴露于30-90％的湿度一段延长期。尽管这种测试法在板材的对侧暴露于同一环境时是合适的，但对于经常暴露于两种非常不同的环境-地板以上的环境(A环境)和地板以下的环境(B环境)的地板来说，情况就不是这样。已有技术测试方法没有考虑到这种差异，因此不能正确评估地板在实际应用中的真实情况。
因此，需要一种不受水分暴露破坏的地板。
此外，需要一种可用于各种场合的防水层压品。
还需要一种能够适应在层压品相对侧出现的不同环境的层压品。
已有技术还需要提供一种防水层压品，其中衬底层的外观是均匀的且在其整个表面上没有可见的异常。
已有技术还进一步需要应用一种防水层压品，该层压品具有与已有技术层压品一致的外观以利于对其的认可和应用。
已有技术另外需要，防水层压品的应用易于视觉认可，这样可保证应用的是其改进特征。
这些和其它目的、特征和技术优点是通过使用这样一层而实现的，该层适于产生所需的耐水分渗透性，如可用于包括装饰层和衬底层的装饰板的层。优选的是，衬底层底部的层基本上可防止水分(无论是液体还是蒸汽形式)渗透，且使用颜料和/或染料着色成均匀一致的外观，这样可与常用的衬底外观一致，或容易看出是按照本发明改造的。
本发明的另一目的是提供一种用于装饰板的防水层压品。该层压品包括基本上可防止水分渗透且同时可产生总体舒适的均匀外观的防水层。
本发明的另一目的是提供一种层压品，它包括由防水层组成的层，如基本上可防止水分渗透的苯乙烯-马来酸酐共聚物层。
本发明的另一目的是在随后的生产、层压、和安装过程中，减少可在由苯乙烯-马来酸酐共聚物、或其它聚合物、共聚物、和塑料组成的优选实施方案层中出现的应力致白或其它视觉异常的视觉影响。
本发明的另一目的是为层压品的衬底层提供一致的均匀外观，其颜色可通过选择而与常用材料一致或具有独特的易辨认的外观。
本发明的另一目的是提供一种着色衬底层，它在美学上是舒适的，且不会影响层压品的总体性能。
前述内容已相当概括地指出了本发明的特征和技术优点，这样可以更好地理解以下的本发明详细描述。以下要描述本发明的其它特征和优点，它们构成了本发明的权利要求的主题。本领域熟练技术人员应该理解，所公开的概念和特定实施方案可容易用作改性或设计其它结构的基础以实现同一发明。本领域熟练技术人员还应该理解，这些等价结构并不背离所附权利要求所提出的本发明主旨和范围。
为了更完全理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中图1是已有技术地板的示意图；图2是按照本发明的地板的示意图；图3是测试腔的透视图；图4是小型测试装置的示意图；图5是衬底层的另一实施方案的示意图；图6是按照本发明制成的层压品的示意图；图7是按照本发明制成的层压品的另一实施方案的示意图；图8是按照本发明一个优选实施方案制造层压品的方法的示意图；和图9是按照本发明一个优选实施方案制造层压品的体系的示意图。
本文给出对本发明优选实施方案的详细描述。但应该理解，所公开的实施方案只是例证本发明，而本发明可具有各种形式。因此，本文所公开的具体内容不应看作限定性的，而是用于教导本领域熟练技术人员如何制造和/或使用本发明的基础。
参考图2，公开了按照本发明的地板32。按照本发明的地板32不仅仅是抗水的，而且它基本上是防水的且具有无任何视觉缺陷的均匀的连续表面。地板32包括装饰层34、基材35和衬底层36。装饰层34和衬底层36可以常规方式粘结到常规基材35，如纤维素基基材的相对侧以形成地板32。另外，装饰层34和衬底层36可粘结到所示的另一基材35上，该基材在题为“System and Method for AdheringLaminate to an Alternate Substrate Material(将层压品粘结到另一基材上的体系和方法)”的上述参考美国专利中描述。
装饰层34包括，例如，两层酚醛树脂浸渍牛皮纸38和40、图案层42、和为了耐磨性加入氧化铝的覆盖层44。底部树脂浸渍层38，即，装饰层34的背部优选打磨以与基材35粘结。
上述装饰层34被认为是可用于本发明的装饰层的一个例子。装饰层可采用各种形式，而且只要不背离本发明的主旨就可采用各种组合方式的层压层。例如，衬底层36的树脂浸渍层可通过改变以弥补装饰层34的变化，而这并不背离本发明的主旨。此外，以下讨论的本发明防水层可根据需要在不相应使用装饰层和/或基材的情况下使用。例如，在其一面或所有面上具有防水层的板材可用于任何方向以产生防水表面，而这时并不需要上述装饰层。还有，由于本发明防水层是选择着色的，因此可依赖该层本身来产生“装饰”外观。换句话说，如果需要，防水层可以是装饰层34的一部分，而没有相应的衬底层或基材。如果将防水层用作装饰层的一部分，就只需要装饰层压品，即酚醛树脂浸渍牛皮纸层和防水层。这种装饰外观可进一步通过混入着色剂来提高，所述着色剂可通过同时加入挤出头中以产生斑纹或其它所需图案。
按照本发明的优选实施方案，从底向上，衬底层36包括憎水层46和三层酚醛树脂浸渍牛皮纸48、50、52。有了装饰层34的底部树脂浸渍层38，衬底层36的上部树脂浸渍层52优选打磨以便与基材35或另一种材料，如要防水的表面粘结。
憎水层46优选为苯乙烯-马来酸酐共聚物，如由NOVAChemicals，Inc制造的DYLARK。苯乙烯-马来酸酐不仅具有与酚醛树脂浸渍牛皮纸的优异粘结特性，而且还具有良好的热稳定性。苯乙烯-马来酸酐的优异粘结特性是由于羧基存在于共聚物的马来酸酐上，因此具有羧基的许多聚合物都可用于本发明以得到防水层压品。羧基与酚醛树脂粘结以得到非常稳定的层压品。当然，在使用其它材料以得到适用于本发明的层压品时，具有其它特性和/或化学组成的聚合物可如上用于形成粘结。
因此，尽管所公开的苯乙烯-马来酸酐共聚物是用于产生按照本发明的水分不可渗透层的优选材料，但只要不背离本发明的主旨，可以使用其它的功能和结构相当的聚合物。另外，尽管酚醛树脂浸渍牛皮纸用于按照本发明的优选实施方案，但只要不背离本发明的主旨，可以使用其它的树脂浸渍纸(或类似的材料)。
基材35优选为聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)泡沫材料。题为“聚合物泡沫基材及其与装饰表面的结合使用”的上述参考美国专利申请公开了可用于本发明的ABS基材。尽管公开ABS泡沫材料可用于图2所给出的实施方案中，但只要不背离本发明的主旨，本发明的其它实施方案可采用其它材料。例如，ABS可用于其它实施方案中。此外，如果需要，可不必使用基材。
衬底层36和基材35的结构可得到不受常见于B环境中的有害环境条件的影响的防水地板32。具体地说，ABS基材35和苯乙烯-马来酸酐共聚物层46可产生能够保护树脂浸渍层48、50、52不受水分不利影响的隔绝层。还有，向共聚物层46中加入着色剂，如颜料、染料或类似物可掩盖共聚物层以及树脂浸渍层48、50、52的视觉异常，这在以下进一步详细讨论。
不仅需要防止水分渗透到衬底层36，而且要将板材32保持在原如生产时的水分含量上以防板材弯曲。本发明集中于消除A和B环境之间差异所造成对板材特性的影响，而无论该差异是否包括极端潮湿或极端干燥。
树脂浸渍层48、50、52优选保留在衬底层36中以平衡常见于装饰层的树脂浸渍层，所述装饰层可与所公开的衬底层36结合使用。即，装饰层34和衬底层36中的树脂浸渍层由于温度变化而类似地膨胀和收缩，这样可保持地板32的外形基本上平整。如果衬底层36中不含树脂浸渍层48、50、52，装饰板材34会以与衬底层36不同的比率膨胀和收缩。这可能会以令人生厌的方式使地板翅曲。因此，本领域普通技术人员应该理解，只要不背离本发明的主旨，酚醛树脂层可变化或完全排除，这样可保持衬底层36和装饰层34之间的平衡关系。
本发明地板32已基本上进行测试，以评估其对常见于B环境中的水分的反应。按照本发明的优选实施方案，地板32是在环境受控的房间56(参见图3)内测试的。具体地说，安装边界聚氨酯垫58以完全覆盖环境受控房间56的地板。垫58在安装时底边朝上(这样可增加垫吸收被倒入其中的水分的能力)。垫58然后可吸水以模拟极端潮湿的B环境。
将地板安装在吸水垫58上，就好象它们被安装在常规地面上。房间56的整个地面都覆盖以地板和安装在地面边缘附近的嵌条。垫58的暴露部分使用ABS片材遮盖以防水分蒸发。
一旦将地板32正确安装在湿垫58上，房间56内的环境条件就在约50°F-120°F(10-49℃)的温度和约0-95％的相对湿度下变化7天。在该环境7天之后，观察地板32，发现基本上保持平整。还使用已有技术地板进行对比测试。所有的已有技术测试板材在测试条件下都明显弯曲和破坏。
还小规模地进行类似试验(参见图4)。具体地说，将泡沫材料垫62放在其大小可容纳1或2块地板32的钢盘64中。泡沫材料垫62吸收水，然后将板材32的底部放在具有本发明苯乙烯-马来酸酐共聚物层46的垫62上。剩余的暴露垫62覆盖以ABS片材65以防水分从垫62非所需地蒸发。将板材32放置约16小时，然后使用盘64上方的热源66来加热地板32的装饰表面34。热源66持续约7小时，在此过程中温度达到约125°(52℃)。加热7小时之后，取出地板32，然后研究。
对于大规模测试，按照本发明的地板32没有出现弯曲并基本上保持平整。此外，使用已有技术地板进行对比试验。所有的测试已有技术板材在测试条件下都基本上弯曲和破坏。
按照本发明，着色苯乙烯-马来酸酐共聚物的水分隔绝性能、以及苯乙烯-马来酸酐共聚物和酚醛树脂浸渍牛皮纸之间的粘结性能可类似地引入到图1的已有技术衬底层中。具体地说，参考图5，所述图1的蜜胺层易于用苯乙烯-马来酸酐共聚物层68来替换，这样衬底层70和基材76就不太受水分的不利影响。当然，苯乙烯-马来酸酐共聚物层68可根据需要施用到蜜胺层，如图1的层24上。
如果将苯乙烯-马来酸酐共聚物层68按照一个优选实施方案进行施用，所得衬底层70就包括(从底向上)苯乙烯-马来酸酐共聚物层68、和两层酚醛树脂浸渍牛皮纸72、74。对于图2所公开的实施方案，树脂浸渍层可在不背离本发明主旨的情况下通过变化以适应各种场合。衬底层70优选粘结到中密度纤维板或其它基材76上。在使用中，苯乙烯-马来酸酐共聚物层68可保护树脂浸渍层72、74和基材76不受可见于B环境中的水分的影响。还有，通过着色共聚物层68，可以掩盖在共聚物层68或相邻层72中出现的异常，这在以下要详细讨论。
这样，具有受水分不利影响的中密度纤维板基材、或其它基材的常规地板可通过构造，以使它们经受常见于B环境中的水分问题。具体地说，苯乙烯-马来酸酐共聚物可防止水分渗透到衬底层，否则会造成弯曲。
衬底层/基材80的另一实施方案公开于图6。该实施方案仅包括基材82和苯乙烯-马来酸酐共聚物层84。基材82优选为ABS泡沫材料，尽管可在不背离本发明主旨的情况下使用其它的基材，如未发泡ABS。通常包含树脂浸渍层以平衡存在于常规装饰层中的树脂浸渍层。可以使用由ABS泡沫材料层82和苯乙烯-马来酸酐共聚物层84组成的衬底层/基材80，其中装饰层是自平衡的。
苯乙烯-马来酸酐共聚物层/基材90的另一实施方案公开于图7。该实施方案类似于图6所公开的实施方案，只是苯乙烯-马来酸酐共聚物层92暴露于A环境而不是B环境，或除了B环境还暴露于A环境。该实施方案可用于各种场合，如浴室壁板，其中需要具有防水层以防水分渗透到基材94中，且其中A环境相对B环境湿度更高。如果需要，图7的实施方案还可用于屋顶表面，其中屋顶表面暴露于雨水、雪、雨夹雪、等形式的过量水分。
在优选实施方案中，图2的防水层46使用着色剂，如染料、颜料、不透明剂、或能够赋予防水层以颜色的任何其它物质来着色。着色该层的一个优点在于，所得色彩可用于掩盖视觉异常，如在随后处理时(如，在生产或安装过程中)出现在层压品中的应力致白，而不会影响层压板的总体功能。
例如，应力致白造成在苯乙烯-马来酸酐共聚物层46上出现明显白线，尤其是在该层经受应力时，如在放置层压品的多层以制造图2地板时伴随出现的弯曲。应力致白在许多塑料中是很常见的，而且在层压品的情况下，会使层压板的表面看上去不一致和不均匀，即，出现斑色或条纹。一旦在防水层46中形成这些视觉不一致，那么它们会带到随后处理衬底层36的整个过程中，即，在将防水层46与酚醛树脂饱和牛皮纸在压机中压制时，因此，压制前可见的应力致白的影响在压制后继续可见。
尽管应力致白对所得层压品没有可测的不利影响，但它一般是不理想的，因为用户可能会将各种视觉不一致，尤其是由应力致白造成的白色标记看作是产品缺陷。因此，最好减少用户思想中对这些视觉不一致的负面影响，因为没有任何已知的应力致白特性能够对施用到衬底层36上的苯乙烯-马来酸酐共聚物层产生不利影响。
在一个优选实施方案中，用于着色防水层46的着色剂是白色的。白色着色剂是优选的，因为它最靠近应力标记的本色，因此几乎不可能看见由应力致白引起的任何标记。此外，使用白色着色剂可使产品在目前用于地板的层压衬底中具有特点，这样有助于将本发明层压板作为一种质量优异的产品区别于其它层压板。膜的加色或着色可使用户易于验证已向产品中加入了憎水防水层的附加层，或确认已选择了改进产品。
但如果需要，可以使用任何颜色。例如，可以使用棕色以与常规产品外观一致，因为用于地板的传统衬底层为棕色。此外，可以使用不同颜色以对准不同的用户组或表明与某些其它材料的相容性，如灰色表示适用于混凝土表面、或棕色表示适用于木质表面。也可在一年内的不同时间采用不同的颜色以表示生产批次或对应于或与当时的主要条件对比，如在潮湿的春季月份中使用浅色更易辨认在运输时使用脏手搬运该材料而留下的标记，这样该表面可在安装前清洗。当然，颜色可根据意愿来选择，如为了符合季节心情。
着色苯乙烯-马来酸酐共聚物膜的其它优点在于，它可用于掩盖与苯乙烯-马来酸酐共聚物膜层相邻的非均匀的酚醛树脂浸渍牛皮纸或其它层。因此，所制造的所有衬底可具有同一均匀颜色，并赋予一致优质的产品以一致的外观。
此外，可根据所需的着色程度来改变着色剂的量和浓度。所用着色剂的量还可取决于所需颜色、以及着色的目的。例如，由于应力致白在防水层上形成白色标记，因此如果所需颜色为白色就需要较少量着色剂来掩盖防水层的应力致白，否则如果所需颜色为非白色就需要较大量着色剂。类似地，相对用于掩盖防水层本身的所需量，需要较低浓度的着色剂来掩盖牛皮纸中的不一致。在优选实施方案中，所用着色剂的百分数为0.1-50。但所用着色剂的百分数可大于50或低于0.1，这取决于所需的着色用途和着色程度。因此，可能需要根据用途来平衡所加着色剂的量和所选颜色。
可将冲击改性剂，如苯乙烯-丁二烯橡胶加入苯乙烯-马来酸酐共聚物层46、或其它憎水层中。加入冲击改性剂可使防水层更柔韧，这样由于柔韧性的增加而减少了应力致白的影响，并可使用较低浓度的着色剂来掩盖应力致白的影响。
可使用一种称作混配的工艺来制造着色防水层或着色苯乙烯-马来酸酐共聚物膜。在混配过程中，将原料态的憎水共聚物，如粒状苯乙烯-马来酸酐与着色剂，例如在加热混合原料的条件下进行混合，得到一种着色共聚物。然后将这种着色共聚物挤出并切成小片，形成苯乙烯-马来酸酐共聚物的着色浓粒料。然后可将这种着色浓粒料和原苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料以预定比率加料到挤出机中，制成具有所需颜色的防水层。
按照混配工艺的最优选实施方案，如图8和9所示，市售苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料可在步骤802中干燥以去除其中的水分。在步骤804中，将干燥粒料901加入挤出模塑装置903，如双螺杆挤出机的主进料喉中。当然，也可用于单螺杆挤出机，但双螺杆由于更能均匀混合待挤出的各组分而相对单螺杆优选。例如，为了更好地利用通常装置，可在该步骤中采用更昂贵的双螺杆挤出机有利于更有效地混配不同色料。然后将通过以下描述的方法制成的浓着色剂储存起来，并采用单螺杆挤出机来制造着色共聚物层。也可将所需着色剂902加入挤出机903的主进料喉。在一个优选实施方案中，所用着色剂为可使膜发白或不透明的不透明颜料。优选使用二氧化钛作为不透明颜料，但也可使用其它的常见白色颜料，如碳酸钙、硫酸钡、滑石、硅酸镁或某些粘土。此外，可以使用与苯乙烯-马来酸酐不相容的聚合物作为不透明剂，这样当将该聚合物与苯乙烯-马来酸酐挤出时，所得聚合物中的不相容聚合物颗粒能够散光，从而使所得聚合物不透明。但可根据所需颜色使用任何着色剂。此外，可以任何形式，如粒料、粉末、液体等加入着色剂。所加着色剂的量取决于所需浓度。例如，如果所需最终膜制品为1％着色剂，那么在混配过程中，可与10-20％的比率加入着色剂，这样从双螺杆挤出机中出来的材料的颜色就非常浓，它随后与自然着色材料混合达到所需的最终浓度。
在优选实施方案中，着色熔融聚合物在步骤806中被挤过挤塑模头904中的小孔。这些孔的直径可以是1/8英寸，但可根据用途而直径不同。挤塑模头将熔融聚合物挤成长的、圆柱状的、“意大利面条”状聚合物。然后将这种意大利面条状聚合物冷却并切成优选1/8英寸长的小片。但片材的长度可根据用途而变化。通过切割可得到从挤塑模头中出来的小圆柱状片材、或粒料、或着色浓缩物905。在冷却过程中，通常使用水。采用上述步骤的优点在于，它可太高具有一致均匀尺寸的均匀着色浓缩物，在以下描述的混合工艺中是理想的。还有，通过改变挤塑模头的各种设置，可以将所有粒料的尺寸变得均匀一致以匹配要如下所述与其混合的自然着色材料的粒径。尽管已经描述了用于将聚合物切成小片的优选方法，但在混配着色剂时，可根据需要使用可得到基本上尺寸均匀的着色浓缩物的其它方法。
按照图8的优选实施方案，在生产具有所需颜色的膜的过程(步骤808)中，将控制量的苯乙烯-马来酸酐共聚物着色浓缩物905和控制量的原苯乙烯-马来酸酐共聚物901加料到单螺杆挤出机906的两个不同喂料器中。当然，也可使用双螺杆挤出机，但它的使用不是必需的，因为在该阶段待混合的各组分尺寸更一致并更易于混匀。单螺杆挤出机的一个喂料器以非常快的速率喂入原苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料，而第二喂料器则以较慢的速率喂入浓粒料。可以调节一个或两个喂料器的加料速率以达到所需的着色度，如超过上述1％的最终着色剂浓度。应该理解，加入第二喂料器的浓粒料并不具有同一颜色。可加入不同颜色的浓粒料以赋予衬底更多彩的外观或得到所需的复合色彩。
在另一实施方案中，着色浓缩物可以所需比率与原苯乙烯-马来酸酐共聚物预混。例如，可以手工合并能达到所需最终着色度的许多份浓缩苯乙烯-马来酸酐共聚物和原苯乙烯-马来酸酐共聚物，然后通过单喂料器混合加入膜挤出机中。
在另一实施方案中，苯乙烯-马来酸酐共聚物的着色膜通过将所需着色剂与原苯乙烯-马来酸酐共聚物混合而制成，其中没有使用浓着色粒料。按照一个这样的实施方案，原苯乙烯-马来酸酐共聚物的每个粒料都包覆有非常薄层的着色剂，这可通过使用染料浆液(将粒料浸渍其中)或使用离子吸引力(由于静电)来实现，其中离子吸引力可通过或不通过电晕处理苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料来增强。然后将包覆粒料喂入挤出机的喂料器，生成可用作憎水层46的苯乙烯-马来酸酐共聚物着色膜。
在优选实施方案中，将粒料在挤出机中加热并在步骤810中通过旋转螺杆来挤过挤出机。将熔融材料挤入挤塑模头907中，该模头优选具有衣架式挤塑头，其端部有一可调的缝形开口。通过调节模头中的开口，从端部出来的膜907优选约5密耳(1密耳等于千分之一英寸)厚。然后将该膜铸塑到三辊式堆片机的冷却辊上。实际上，熔融聚合物是在第一和第二辊之间铸塑的。它以“S”状环绕第二辊弯曲并在第二和第三辊之间接触。然后它环绕第三辊弯曲并离开。如果需要，可将膜的边缘修剪成特定的长度或宽度，或将它们切成所需图案。膜本身可根据层压品的形状切成所需图案，例如，如果层压品为三角形，厘米可将膜切成三角形状。该膜可印上图案或控制数以区别于其它膜。如果需要，也可印上控制数以区别特殊生产的膜。
在另一实施方案中，可以使用一种称作溶剂铸塑的方法来制造着色防水层或着色苯乙烯-马来酸酐共聚物膜。在溶剂铸塑时，以原料形式将预定量的憎水共聚物，如苯乙烯-马来酸酐共聚物加入溶剂中，同时加入所需量的具有所需颜色的着色剂，制成一种着色的憎水共聚物溶液。在最优选的实施方案中，所用溶剂能够溶解憎水共聚物。例如，可以使用丙酮作为溶剂来制备憎水共聚物的着色溶液。此外，所用着色剂可溶解在溶剂中、或分散在溶剂中，这取决于所用着色剂和溶剂的种类。例如，如果所用着色剂为染料，染料通常溶解在溶剂中。另一方面，如果着色剂为颜料，颜料颗粒可分散或悬浮在溶剂中。在每一情况下，都可得到憎水共聚物的着色溶液。
在一个实施方案中，可将通过该方法得到的憎水共聚物着色溶液涂覆到层压材料，如牛皮纸上。为此，可以使用任何涂覆方法或装置。例如，牛皮纸之类的层压品可使用凹版涂机、轻触辊涂机、逆向辊涂机、或适于将液体涂覆到层压材料上的其它方法以产生适用于本发明的着色效果。如果需要，涂覆层压材料，如牛皮纸可随后在受控条件下干燥，这样可在层压材料上形成一层防水聚合物，从而赋予该层压品以所需的耐水性和着色效果。
在另一实施方案中，憎水共聚物的着色溶液可涂覆到载体片材，如聚乙烯或聚酯片材上。涂覆载体片材可随后在受控条件下于炉中干燥，这样可得到涂覆有干燥的着色苯乙烯-马来酸酐共聚物的载体片材。该载体片材可与层压材料相邻放置，使该载体片材的着色苯乙烯-马来酸酐共聚物涂覆表面与牛皮纸接触。然后将牛皮纸与载体片材的组合体与其它层压材料在受控条件下固化，这样着色苯乙烯-马来酸酐共聚物层可粘结到牛皮纸上。所用载体片材通常是惰性的。因此，载体片材可以不粘结到层压品上或可剥去，让着色共聚物的防水膜粘结到层压品上。
为了最有效地利用着色剂，要求每个着色剂颗粒都相互分离。因此，如果需要，可在着色过程中加入分散剂以将着色剂良好地分散在共聚物层中。这些分散剂一般基于硬脂酸衍生物。但可以使用任何种类的分散剂，例如，只要不背离本发明的主旨，可以使用能够与着色剂相互作用以防聚集的不同大小的分子。此外，如果需要，可在不背离本发明主旨的情况下采用各种技术来分散着色剂。例如，如果挤出法不能得到所需的分散体，可以使用其它技术以得到着色剂的所需分散体。这些技术可包括使用转子、定子、高剪切混合器、珠磨机、砂磨机、Hockmeyer磨机等。但在本发明的优选实施方案中，不向着色剂中加入分散剂，因为分散剂会影响防水层与其它层压材料之间的粘附或粘结。已经发现，生产上述着色层的混配方法一般可得到颜料的合适分散体，因此在大多数情况下可避免加入分散剂。但如果需要，可在不背离本发明主旨的情况下使用分散剂。
可能在某些情况下需要通过向憎水共聚物膜中加入填料来降低本发明憎水膜的成本，这样可增加体积而无需扩大对共聚物的需求。此外，填料可根据最终产品的所需颜色来选择。如果需要，可选择着色剂以符合该填料的颜色，这样可降低着色剂的所需量，同时产生所需的着色均匀性。加入玻璃纤维或其它种类纤维实际上可通过增强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，如硅灰石、沸石、硅土、矾土、高岭土、和类似物以赋予沸石聚合物以所需颜色。例如，在使用本发明层压品作为非结构墙一部分的浴室隔墙时，可以使用填料来增强防水聚合物。但在地板中使用层压板时，通常不需要加入任何填料，因为填料会使聚合物膜更脆和/或使聚合物更易受水分的影响。这尤其会在生产阶段产生各种问题，其中边缘的小划痕会沿着聚合物膜的宽度方向蔓延，而且在某些情况下会破裂。
尽管已公开苯乙烯-马来酸酐共聚物是用于得到本发明水分不可渗透层的优选材料，但只要不背离本发明的主旨，可以使用其它水分隔绝材料。例如，已经发现，铝膜、ABS膜、其它金属膜在按照本发明进行使用时效果良好。此外，可以考虑将以下接枝单体与苯乙烯、或其它单体共聚，然后得到能够粘结到衬底层的酚醛树脂浸渍纸层的膜α，β-烯属不饱和羧酸和酸酐，包括各种酸和酸酐的衍生物，如巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、山梨酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、衣康酸、四氢邻苯二甲酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、衣康酸酐、马来酸酐就取代马来酸酐(如，二甲基马来酸酐)、马来酸一钠、马来酸二钠、丙烯酰胺、马来酰亚胺和富马酸二乙酯。
此外，尽管已经公开上述层压品可用于地板的结构中，但层压品的特性使得它们可理想地用于各种场合。例如，该层压品可用作天花板、外墙和内墙板和侧线、屋顶、表面板、柜台面、桌面、家具或遇到潮湿环境的任何场所。
尽管已详细描述了本发明及其优点，但应该理解，只要不背离由所附权利要求定义的本发明主旨，可以进行各种变化、替换和改动。
权利要求
1.一种装饰板，包括装饰层；和补充所述装饰层的衬底层，其中所述衬底层改造成基本上防止水分渗透，且其中所述衬底层具有掩盖所述衬底层的可见异常所需量的着色剂。
2.根据权利要求1的装饰板，其中所述衬底层的所述改造包括将憎水层施用到所述衬底层上以防水分渗透。
3.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染成白色。
4.根据权利要求3的装饰板，其中着色剂的所述量为掩盖至少一部分所述衬底层的应力致白所需的最小量。
5.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染成对应于通常可接受衬底层颜色的颜色。
6.根据权利要求5的装饰板，其中所述通常可接受衬底层为棕色牛皮纸衬底。
7.根据权利要求2的装饰板，其中所述憎水层为苯乙烯-马来酸酐共聚物膜。
8.根据权利要求7的装饰板，其中所述着色剂在所述共聚物膜中的百分数为0.1-50。
9.根据权利要求7的装饰板，其中所述共聚物膜包含不透明剂。
10.根据权利要求9的装饰板，其中所述着色剂至少部分由所述不透明剂提供。
11.根据权利要求10的装饰板，其中所述不透明剂在所述共聚物膜中用作填料。
12.根据权利要求7的装饰板，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着色剂。
13.根据权利要求9的装饰板，其中所述不透明剂选自二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁和滑石。
14.根据权利要求12的装饰板，其中所述填料选自玻璃纤维、硅灰石、沸石、硅土、矾土和高岭土。
15.根据权利要求10的装饰板，其中所述不透明剂与苯乙烯-马来酸酐共聚物不相容，且其中所述不透明剂能够在与苯乙烯-马来酸酐共聚物挤出时散光。
16.根据权利要求2的装饰板，其中所述憎水层基本上可掩盖所述衬底层视觉外观中出现的异常，所述异常与所述衬底层的层而非所述憎水层有关。
17.根据权利要求16的装饰板，其中所述衬底层的所述异常包括由所述憎水层的应力致白引起的不一致。
18.根据权利要求2的装饰板，它还包含位于所述装饰层和所述衬底层之间的基材。
19.根据权利要求18的装饰板，其中所述衬底层还包含位于所述憎水层和所述基材之间的树脂浸渍纸层。
20.根据权利要求19的装饰板，其中所述树脂浸渍纸层为酚醛树脂浸渍纸层。
21.根据权利要求18的装饰板，其中所述基材为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
22.根据权利要求18的装饰板，其中所述基材为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)泡沫材料。
23.根据权利要求1的装饰板，其中所述板的形状和尺寸适用于地板。
24.根据权利要求1的装饰板，其中所述板可施用到选自天花板、外墙、内墙板、侧线、屋顶、表面板、柜台面、桌面、和工作台面的表面。
25.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染成的颜色对应于所述装饰板要施用的表面的颜色。
26.根据权利要求25的装饰板，其中所述表面选自木质表面和混凝土表面。
27.根据权利要求2的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染色以将所述装饰板区别于不具有所述憎水层的普通装饰板。
28.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染色以表示生产批次。
29.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂将所述衬底层染色以表示在安装前所述衬底层上存在污染物。
30.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂为颜料。
31.根据权利要求1的装饰板，其中所述着色剂为染料。
32.一种与装饰板一起使用的层压品，其中包含防水层，其中所述防水层包含至少一憎水次层，其中所述至少一憎水次层基本上是耐水的，且其中所述至少一憎水次层使用颜料进行着色以基本上掩盖所述防水层在视觉外观上的非均匀性。
33.根据权利要求32的层压品，其中所述颜料赋予所述憎水次层以白色，且其中所述憎水次层具有掩盖由所述憎水次层应力致白引起的非均匀性所需的最少量的所述颜料。
34.根据权利要求32的层压品，其中所述颜料赋予所述憎水次层以颜色，其中所述颜色对应于通常可接受的牛皮纸的颜色。
35.根据权利要求32的层压品，其中所述颜料在所憎水次层中的百分数取决于所述装饰层压品的最终用途。
36.根据权利要求32的层压品，其中所述憎水次层所具有的颜料量是将所述憎水次层染成类似于所述装饰板要施用的表面的颜色所需的最低量。
37.根据权利要求32的层压品，它还包含与所述防水层相邻的核层，这样所述核层位于所述至少一憎水次层的远侧。
38.根据权利要求37的层压品，其中所述核层为ABS。
39.根据权利要求37的层压品，其中所述核层为ABS泡沫材料。
40.根据权利要求37的层压品，其中所述防水层还包含位于所述至少一憎水次层和所述核层之间的树脂浸渍纸层。
41.根据权利要求40的层压品，其中所述憎水次层所具有的颜料量是掩盖所述树脂浸渍纸层中的异常所需的最低量。
42.根据权利要求40的层压品，其中所述树脂浸渍纸层是酚醛树脂浸渍纸层。
43.根据权利要求42的层压品，其中所述树脂浸渍纸层是酚醛树脂浸渍纸层。
44.根据权利要求32的层压品，其中所述颜料层为苯乙烯-马来酸酐共聚物层。
45.根据权利要求32的层压品，其中所述至少一憎水次层为苯乙烯-马来酸酐共聚物层。
46.根据权利要求45的层压品，其中所述共聚物层包含一种不透明剂。
47.根据权利要求46的层压品，其中不透明剂所述选自二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁和滑石。
48.根据权利要求47的层压品，其中所述防水层在视觉外观上的非均匀性包括由所述颜料层的应力致白引起的视觉不一致。
49.根据权利要求40的层压品，它还包含与所述核层相邻的一侧远离所述防水层的装饰层。
50.根据权利要求49的层压品，其中所述装饰层还包含树脂浸渍纸层。
51.根据权利要求32的层压品，其中所述防水层连接到所述装饰板上。
52.一种制造层压品的方法，包括以下步骤使用颜料着色防水层以降低所述防水层的视觉不一致；然后粘结衬底层以补充装饰层，其中所述衬底层包含所述着色防水层。
53.根据权利要求52的方法，其中所述防水层为苯乙烯-马来酸酐共聚物膜。
54.根据权利要求52的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的颜色以达到所需的最终效果；然后将大多数苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料与预定量的具有所选颜色的颜料一起通过挤出机，形成着色的熔融聚合物。
55.根据权利要求54的方法，它还包括以下步骤将所述着色聚合物切成尺寸基本上相同的许多片材。
56.根据权利要求55的方法，它还包括以下步骤将着色聚合物的所述许多片材与苯乙烯-马来酸酐共聚物的许多片材一起以预选比率喂入挤出机中，得到具有掩盖所述防水层的视觉不一致所需浓度的熔融聚合物。
57.根据权利要求56的方法，它还包括以下步骤将所述熔融聚合物通过模头，形成一薄层着色防水膜；然后将所述薄层膜连接到所述衬底层上，其中所述防水膜薄层远离所述装饰层。
58.根据权利要求54的方法，其中所述颜料为不透明剂。
59.根据权利要求58的方法，其中所述不透明剂选自二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁和滑石。
60.根据权利要求52的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的量，使得所选量是掩盖由所述防水层应力致白引起的视觉异常所需的最低量。
61.根据权利要求60的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的颜色以与加入所述衬底层中的树脂浸渍纸层的颜色一致。
62.根据权利要求60的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的颜色，使得所选颜色可将所述衬底层染色以将所述层压品区别于通常可接受的层压品。
63.根据权利要求60的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的颜色，使得所选颜色可将所述衬底层染色以表示生产片材。
64.根据权利要求60的方法，它还包括以下步骤选择所述颜料的颜色，使得所选颜色与加入所述防水层中的填料的颜色一致。
65.一种着色层压品，其中包含连接到所述基材的所述第一面的装饰层，其中所述装饰层包含装饰纸层、和位于所述装饰纸层与所述基材之间的树脂浸渍纸层；和连接到所述基材的第二面的衬底层，其中所述衬底层包含选择着色的层，该层基本上可防止水分渗透，其中所述衬底层还包含位于所述着色层与所述基材的所述第二面之间的树脂浸渍纸层。
66.根据权利要求65的着色层压品，其中所述着色层为苯乙烯-马来酸酐共聚物层。
67.根据权利要求65的着色层压品，其中所述着色层的颜色可通过选择以将所述层压品区别于通常可得到的层压品。
68.根据权利要求65的着色层压品，其中所述着色层的着色程度是掩盖所述着色层的异常所需的最低程度。
69.根据权利要求65的着色层压品，其中所述着色层的颜色可通过选择以掩盖所述衬底层的所述树脂浸渍纸层中的视觉不一致。
70.根据权利要求65的着色层压品，其中所述着色层的颜色可通过选择以表示所述层基本上可防止水分渗透。
71.一种用于制造层压品的方法，其中包括以下步骤；确定可见特征以在所述层压品的层中进行改性；选择着色剂以对所述层压品的所述可见特征进行所述改性；确定对所述层压品的所述可见特征进行所述改性所需的所述着色剂量；然后使用所述确定量的所述着色剂来着色所述层压品的防水层。
72.根据权利要求71的方法，其中要改性的所述可见特征是所述防水层在视觉外观上的非均匀性。
73.根据权利要求72的方法，其中所述非均匀性是由所述防水层的应力致白引起的。
74.根据权利要求71的方法，其中要变化的所述可见特征是在与所述防水层相邻的层中的视觉不一致。
75.根据权利要求74的方法，其中与所述防水层相邻的所述层是棕色牛皮纸层。
76.根据权利要求71的方法，其中所述防水层为苯乙烯-马来酸酐共聚物层。
77.根据权利要求74的方法，它还包括以下步骤掩盖与所述防水层相邻的所述层中的视觉不一致。
78.根据权利要求73的方法，它还包括以下步骤掩盖由所述防水层的应力致白引起的非均匀性。
79.根据权利要求78的方法，它还包括以下步骤将所述防水层染色以对应于通常可接受的层压品的颜色。
80.根据权利要求71的方法，它还包括以下步骤将所述防水层染色以对应于所述层压品要施用的表面的颜色。
81.根据权利要求80的方法，其中所述表面选自木质表面和混凝土表面。
82.根据权利要求71的方法，它还包括以下步骤将所述防水层染色以将所述层压品区别于不具有所述防水层的层压品。
83.根据权利要求71的方法，它还包括以下步骤将所述防水层染色以表示生产批次。
84.根据权利要求71的方法，它还包括以下步骤将所述防水层染色以易于辨认在处理所述层压品时留在所述防水层上的污点。
85.根据权利要求71的方法，其中所述着色剂的量是掩盖所述防水层的应力致白的最低量。
86.根据权利要求85的方法，其中所述着色剂在所述防水层中的百分数为0.1-50。
87.根据权利要求71的方法，其中所述着色剂包含一种不透明剂。
88.根据权利要求87的方法，其中所述着色剂至少部分由所述不透明剂提供。
89.根据权利要求88的方法，其中所述不透明剂在所述防水层中用作填料。
90.根据权利要求71的方法，其中所述防水层包含填料，且其中所述填料提供至少部分的所述着色剂。
91.根据权利要求87的方法，其中所述不透明剂选自二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、硅酸镁和滑石。
92.根据权利要求71的方法，其中所述着色步骤还包括以下步骤将大多数苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料与所述预定量的所选着色剂一起通过挤出机，形成着色熔融聚合物；将所述着色熔融聚合物切成尺寸基本上相同的许多片材；将着色聚合物的所述许多片材与苯乙烯-马来酸酐共聚物的另外许多粒料一起以预选比率喂入另一挤出机中，得到另一种熔融聚合物；由所述另一种熔融聚合物形成薄层着色防水膜；将所述薄层防水膜连接到所述层压品的衬底层上；将所述衬底层粘结到基材的第一表面上；然后将装饰层粘结到所述基材的第二表面上，其中所述第二表与所述第一表面相对。
93.一种用于制造层压品的方法，它包括以下步骤选择着色剂以达到所需的最终效果；确定达到所述理想最终效果所需的所述着色剂的量将预定量的苯乙烯-马来酸酐共聚物和所述确定量的所述着色剂加入溶剂中以形成着色溶液；然后使用所述着色溶液来涂覆层压材料，这样可在所述层压材料上形成着色防水层。
94.根据权利要求93的方法，其中所述涂覆步骤包括以下步骤使用所述着色溶液涂覆一种载体片材。
95.根据权利要求94的方法，其中所述涂覆步骤还包括以下步骤将所述涂覆载体片材放置在所述层压材料附近，使得所述载体片材的涂覆表面与所述层压材料接触。
96.根据权利要求95的方法，其中所述涂覆步骤还包括以下步骤在受控条件下固化所述载体片材，这样可在所述层压材料上形成所述着色防水层，其中所述载体片材并不粘结到所述层压材料上。
97.根据权利要求94的方法，其中所述载体片材是惰性的。
98.根据权利要求93的方法，其中所述溶剂能够溶解所述预定量的苯乙烯-马来酸酐共聚物。
99.根据权利要求93的方法，其中所述溶剂能够溶解所述预定量的着色剂。
100.根据权利要求99的方法，其中所述着色剂为染料。
101.根据权利要求93的方法，其中所述着色剂分散在所述溶剂中。
102.根据权利要求101的方法，其中所述着色剂为颜料。
103.根据权利要求93的方法，其中所述溶剂为丙酮。
104.根据权利要求93的方法，其中所述最终效果是改性所述层压材料在视觉外观上的非均匀性。
105.根据权利要求104的方法，其中所述层压材料为棕色牛皮纸。
全文摘要
本发明公开了一种防水层压板。该板包含防水层,它基本上可防止水分渗透且使用任何颜色进行着色以基本上掩盖层压板表面上的不一致或非均匀性。着色尤其可用于掩盖在生产和安装层压板的过程中引起的应力致白。尽管优选白色或不透明着色剂,但可以使用任何着色剂用于着色。本发明还描述了一种用于制造这种层压品的方法。
文档编号E04F15/02GK1251334SQ9912150
公开日2000年4月26日 申请日期1999年10月13日 优先权日1998年10月16日
发明者R·R·克莱伯斯, T·J·尼尔森, J·L·威廉姆斯, D·M·玛绍尔, D·W·普瑞特, V·L·斯多拉斯基, V·B·坎纳迪, M·T·克莱奇, J·R·斯戴芬 申请人:普雷马克Rwp控股公司