专利名称：用于将层压品粘结到替代底材上的体系和方法
技术领域：
本发明一般涉及，例如可用于装饰地板、柜台和桌面以及壁板的层压品的生产，更具体地说涉及采用聚合物或其它替代底材来生产这种层压品的生产。
过去在生产层压品，如装饰和/或保护柜台和桌面，地板和壁板时，采用粘合剂层压面层，以向纤维板或碎料板之类的底材提供装饰或保护性能。一般来说，面层往往包括一层或多层牛皮纸，牛皮纸本身通过各种类型的树脂，如蜜胺甲醛树脂和酚醛树脂来粘合层压在一起。例如，高压装饰层压品可包括，浸渍有蜜胺树脂并具有氧化铝粉以提供耐磨性的非常薄的贴面片材、位于其下的装饰片材和位于装饰片材之下的浸渍有酚醛树脂的几层牛皮纸。如果在高压(例如，约1000psi)和热(例如，约300°F)的存在下进行组合，蜜胺树脂和酚醛树脂就会交联，在这些层之间形成机械键。
但这些面层本身很薄且有点韧性，因此，受益于加入较厚且优选更坚硬的底材，如前述的纤维板或碎料板底材，这可增加所得产品的强度和/或厚度。例如，如果上述高压层压品用作地板材料以仿造硬木地板，那么其外形与它所替代的硬木并不一致，因此不易接受。此外，这种薄的型材妨碍使用各种地板安装技术，这些技术通过组件铺装得到均匀表面，例如用于提供咬合木板的榫槽边界处理法。此外，这些较薄的材料可能没有理想材料所具有的其它特性，如它所替代的硬木地板的共鸣效果。因此，前述底材，如纤维板或碎料板已用于向层压品提供各种所需特性。
但纤维板和碎料板之类的底材相对较重，造成包括这种底材的所得层压品具有过高的产品总重。另外，这些纤维质已有技术的底材在暴露于水时会溶解、弯曲并表现出其它非所需特性。这些特性对用于装饰或保护层压品的底材来说是不理想的，因为通常特意安装这些层压品以在湿环境或对这种材料有害的其它环境中产生装饰和保护表面。
因此，本领域需要一种采用了替代底材(ASM)，即合成或非纤维素底材的层压品，这样在适用于层压品的厚度情况下，可产生所需的各种特性，如所需的刚度、密度、重量、负荷扭转值，同时产生对各种环境条件如湿度的优异耐性。如以上参考的美国专利申请(题为“聚合物泡沫材料底材及其与装饰表面的结合使用”)中所述，挤制成具有所需厚度的片材的聚合物材料，如泡沫丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)可产生理想底材的各种性能。
但这些ASM在用于生产所需的层压品时存在一些问题。例如，适用作层压材料底材，即高压装饰层压品(HPDL)底材的聚合物片材一般不是气体可渗透的，因此在其上粘结面层时就出现问题，难以同时具有必需的机械整体性，即充分永久配合的面层和底材以及所需的外观，即没有任何与受缚气体有关的气泡或砂眼的基本上光滑的表面。
此外，适用作ASM的材料通常开始没有可以在该层压品的应用条件下将面层基本上永久地粘接其上的表面。这些粘附问题在一般使用装饰和/或保护层压品的各种环境(包括温度和/或湿度变化大的环境、以及家具之类的重物压在和/或移过该层压品时的场合)中会混在一起。
如果许多有用的粘合剂在暴露温度下会固化，那么面层与ASM的粘附性问题就更加复杂，因为上述聚合物之类的材料会变形或硬度下降。例如，上述的ABS材料在超过70℃时明显弯曲。
因此，本领域需要一种用于在ASM，如上述泡沫ABS材料上基本上永久地层压所需的面层，如上述装饰和/或保护层的体系和方法，以得到具有所需特性的层压品，这些特性包括最低程度的机械整体性，并在其作为装饰和/或保护表面处理法进行应用时满足相应的最低外观标准。
这些以及其它的目的、特性和技术优点可通过这样一种体系和方法来实现，即其中先处理所选ASM，如上述泡沫ABS材料或其它合成材料以提供更大的表面张力，然后提供受控量的粘合剂按照预定方式与加压结合，用于将面层或第一超结构，即，高压装饰层压品、和/或后层或第二超结构，即，高压层压品衬底连接到其表面上。因此，提供了一种层压品，它具有基本上永久连接到由替代底材组成的底材或芯上的面层，如上述装饰和/或保护层，这些替代底材相对已有技术底材具有各种优点，如上述耐各种环境条件、重量、等优点。
本发明的一个优选实施方案在处理替代底材的表面时采用了一种电晕处理器。因此，由电晕处理器产生的电荷就将电晕沉积在层压品所涂的ASM表面上，即要接受上述面层的表面上和/或要接受上述后表面的表面上，这样可增加表面的表面张力以接受层压。应该理解，增加表面张力可明显提高用于本发明的粘合剂连接到ASM表面上的能力，这样可基本上永久地防止所得层压品发生脱层。
按照本发明的一个优选实施方案，将聚氨酯粘合剂沉积在电晕处理的表面上，形成受控厚度的均匀涂层。优选的是，所用聚氨酯粘合剂是一种双组分聚氨酯粘合剂，这样可产生足够的粘结强度并在最终产品中产生所需的美学品质。但本发明的另一实施方案采用了一种单组分聚氨酯粘合剂，例如在需要增加贮存期的场合中或在需要或允许增加固化时间，即准备时间的场合中。本发明的另一种实施方案采用了水基粘合剂，例如在并不需要层压品的边界长期或连续地暴露于水分的场合中，在暴露该粘合剂并因此会由于水渗入而溶解的场合中，以及在随后对该层压材料进行施压，如切、刻、制造、或野蛮移动之前允许长固化时间(即，固化时间超过48小时)的场合中。
优选的是，按照本发明的层压品准备阶段包括，使用机械操作以保证所施用的粘合剂与ASM的表面以及其上所接受的面层和/或后表面的所有点接触。另外，优选的保证阶段包括，如通过冷压机或热压机或热压辊使暴露于受控压力。但应该理解，将热压机用于ASM，如上述优选实施方案的聚合物材料时必须小心控制以利用与ASM固态相协调的热量。
因此，本发明提供的技术优点在于，将ASM进行处理，涂以粘合剂，然后提供所需的层压品表面，这样通过使用替代底材，得到具有所需机械整体性和外观，同时在重量和耐久性方面性能优异的层压品。此外，应该理解，按照本发明进行的处理、涂覆和层压适用于自动化生产线以生产出适于满足各种要求的一定量的ASM层压品，这些产品可作为柜台/桌面面层、地板面层、壁板等。
以上已相当概括地给出了本发明的各种特点和技术优点，这样可以更好地理解以下对本发明的详细描述。以下将描述本发明的其它特点和优点，它们构成了本发明权利要求的主题。本领域熟练技术人员应该理解，所公开的概念和专门实施方案可以用作改进或设计其它结构的基础以实现与本发明相同的目的。本领域熟练技术人员还应理解，这些相当的结构并不背离由所附权利要求书所提给出的本发明主旨和范围。
为了更全面地理解本发明及其优点，现参考以下描述，并结合附图，其中
图1给出了通过本发明操作而得到的替代底材层压品的横截面图。
图2给出了按照本发明的层压装置。
注意图1，本发明所提供的替代底材(ASM)层压品在横截面图中给出，统称作层压品100。层压品100包括面层或第一超结构表面材料101、底材或芯材102和后或第二超结构表面材料103。
但应该理解，对与本发明所选ASM接合的面层材料和后表面材料都没有任何限制。例如，本发明所提供的层压品的一个替代实施方案可只包括与所选ASM接合的面层材料和只包括后表面材料。但本发明的一个优选实施方案包括使用后表面材料103来平衡面层材料101的应用。例如，面层材料101和底材102的热膨胀和/或收缩可以是不同的。因此，后表面材料103的应用可通过平衡面层材料的膨胀/收缩力来避免与环境变化有关的层压品弯曲。
此外，应该理解，尽管本文提及了面层和后表面，但本发明并不局限于将层压材料层用于底材的任何特殊表面。例如，除了或替代上述面层和后表面，如果需要材料基本上永久地连接到所选底材的任何或所有面上。
面层材料101优选提供具有所要求层压品性能的装饰和/或保护层。例如，一旦与ASM102接合面层材料101可提供暴露表面，就产生适用作壁板、浴盆或淋浴外壳、厨房柜台、地板的装饰印刷品。此外，面层材料101的露出表面可提供适用于湿环境的或耐热和/或耐磨的保护表面。
尽管图1未示，但面层材料101本身可以是层压品。例如，面层材料101可使用其上印刷有所需图案的装饰纸层制备，该装饰纸层用蜜胺-甲醛树脂浸渍，并层压到用酚醛树脂浸渍的一层或多层牛皮纸上。在最终产品中将露出的装饰层表面可通过粘结贴面层，如浸渍有同一蜜胺甲醛树脂的薄纸片材制备。只要层压品100用于高磨环境，例如它用于地板时，可在贴面层中包含填料以产生耐磨性和/或非滑表面。这些填料可包括矾土、碳酸钙、研磨玻璃纤维、碎玻璃纤维等。
后表面材料103可用于提供包括ASM在内的层压品的安装表面，它更适合与被层压品所包覆的表面接合；或提供与作为层压品安装基础的工具、粘合剂和技术更加一致的表面。此外，后表面材料103可提供具有理想层压品性能的保护层，如上关于面层材料101的描述。
与面层101一样，后表面材料103也可以是层压品。例如，后表面材料103可使用蜜胺树脂浸渍的印刷纸、贴面纸或牛皮纸层、以及相互层压的浸渍有酚醛树脂的牛皮纸层制备。因此，后表面材料103可用作本领域熟知的HPDL衬底，以提供适于安装在结构，如子地板、柜台或橱柜的未处理木产品等的暴露表面。
应该理解，用作面层和/或后表面材料的上述层压组合物可包括各种层压组合物，如高压装饰层压品、低压装饰层压品和高压衬底，另外，按照本发明使用的面层和/或后表面材料还可包括非层压组合物，其中包括固体表面材料，即固体表面柜台材料和金属。因此，尽管本文提及层压表面材料，但这并不意味着将这些表面材料局限于本身层压的各种材料，而是可层压到底材上的材料。
底材102优选为上述美国专利申请(题为“聚合物泡沫底材及其与装饰表面的结合使用”)中所给出和描述的替代底材，在此将其作为参考并入本发明。例如，本发明的一个优选实施方案采用了一种共混ABS发泡挤制片材，例如可基本上包括ABS，但也可包含ABS/聚碳酸酯、高冲击聚苯乙烯、以及可能的低含量聚氯乙烯、尼龙、聚苯醚等工程塑料以及碳酸钙之类的填料，如上述专利申请所述成型为底材。但应该理解，本发明可用于提供包含任意数目替代底材的层压品。例如，本发明的替代实施方案可根据需要单独或结合采用这样一些替代底材，如ASB、ABS/PC、尼龙、PVC等。
尽管图1所示并不明显，但面层材料101与底材102的界面优选包括一层粘合剂(未示)以在所得的层压品中提供机械整体性的面层材料和底材。另外，后表面材料103与底材102的界面优选包括一层粘合剂(未示)以在所得的层压品中提供后表面材料和底材的机械整体性。通过提供基本上没有不匀度(包括气泡和杂质)的足够强的粘结，本发明优选实施方案的粘合剂材料层可使所得的层压品具有耐脱层性，接近于整体结构。
注意图2，图中给出了适于生产包括本发明ASM在内的层压品的优选实施方案层压装置200。按照该优选实施方案，使用供板器201来提供ASM板材，以得到按照本发明的层压品。例如，可通过或结合供板器201来持住一堆或多堆4英尺×8英尺的底材，以加入所需数目的ASM板材以进行本发明的表面处理和层压。在该优选实施方案中，ASM板材可通过供板器201基本上连续加入以形成所需的层压品。
尽管在本文中描述为板材，但应该理解，除了通常被看作板材的那些外，其它的底材构型可以用作本发明的层压贴面层。例如，可根据需要采用常用于建筑结构(如，瓦、石块、柱、压制件等)的各种形状的底材。此外，本发明并不限于使用任何特殊尺寸的构件或所得产品。例如，除了上述的4英尺×8英尺片材外，可按照本发明层压其尺寸与地板更加一致的各种板材。当然，应该理解，通过使用较大尺寸的构件并将所得产品切成所需尺寸，可以更加经济。
供板器201优选将ASM板材供给适用于制备ASM板材层压表面的各种构件中。在图2所示的优选实施方案中，这些构件包括适于制备用于接受层压的ASM板材表面的电晕处理器202。电晕处理器202适于接受ASM板材，例如可通过自动化传输体系由供板器201提供，并用于调控ASM板材的表面，这样可通过层压装置200提高层压品的粘附性或粘结。在该优选实施方案中，电晕处理器202产生电荷，电荷将电晕沉积(即，当相互接近的电晕导体与ASM板材之间的电势差超过一定值但不足以产生火花或电弧时，由电晕导体放电)到表面上以氧化ASM板材表面并增加其表面张力。
实验表明，ASM板材如前述的优选实施方案共混ABS的处理表面可将表面张力由34达因提高到60+达因。这些实验还表明，增加表面张力可明显提高粘合剂粘结到ASM表面上的能力，这样可得到更耐脱层的层压品。注意下表，可以看出，使用单组分聚氨酯粘合剂和双组分聚氨酯粘合剂的实验结果可通过对ASM板材进行上述电晕处理，明显提高所得层压品的机械整体性。应该理解，下表中的模塞(plug)强度通过将底材从层压表面材料进行90°Instron拉伸而得到。<
从上表还可看出，要层压的底材表面的相对光滑度影响了所得层压品的机械整体性。光学显微镜检查表明，这些粗糙表面通常来自具有一定纤维状的表面的底材，这些表面在放大下可以看出是缠绕的空心粉条或缠绕的树枝结构，得到构成底材内部空间的孔和洞。这些孔隙可使粘合剂，例如在与粘合剂固化有关的膨胀气的压力下，由表面迁移到内部，因此在底材和层压品之间提供了较少的粘合剂用于机械粘结。此外，粗糙表面的特性使得粘合剂所粘结的许多区域在非常小的压力下就会脱离底材的主体。而且，由于用这种方法沉积的纤维状材料的粗糙度增加还可能得到涂在其上的粘合剂厚度的不真实的结果。因此，应该理解，通过调节相对光滑和相对粗糙底材表面之间的粘合剂用量，可以进一步提高所得的机械整体性。
按照一个优选实施方案，ASM板材表面在接受在适合基本上永久粘结层压表面，即，面层和后表面材料的条件下的层压品后，ASM板材可例如经上述自动化传输体系连续传输到刷清洗器203上。刷清洗器203用于，例如通过使用自动化传输体系来接受一种ASM板材，并通过其中的刷相互作用而从ASM板材的表面上去除非所需的颗粒物。
应该理解，刷清洗器203和电晕处理器202的顺序可根据需要在层压装置200中倒过来。但优选实施方案将刷清洗器放在电晕处理器之后，以保证清洗由于电晕处理器造成的静电累积而被吸引到ASM板材上的颗粒物。
在一个优选实施方案中，所提供的刷能够在ASM板材通过时，去除其所有表面的颗粒物，如ASM材料本身的颗粒和其它污染物。另外，刷清洗器203只清洗ASM板材的所选表面，如要接受层压的ASM板材的表面。因此，可以避免对ASM板材进行更复杂的处理，例如放置刷以清洗ASM板材的下表面、或旋转ASM板材，得到具有合适清洗取向的待清洗表面。
应该理解，尽管本文所描述的刷清洗器203将刷与加料通过的ASM板材进行相互作用，但刷清洗器203可采用其它的刷以将刷毛与待清洗的ASM板材表面进行接触。例如，可在刷清洗器203内放置喷嘴，它将高压气流，如压缩空气和/或液体，如水或清洗溶剂导向待清洗的ASM板材表面，这样称作压力清洗刷，如气刷。例如，在包括一组上述喷嘴的液体清洗刷之后，可以是包括一组上述喷嘴的气体清洗刷，这样可从ASM板材上清洗残余的液体。此外，应该理解，传统的带刷毛的刷和压力清洗刷可根据需要结合使用或替代使用。
由于ASM板材的材料优选包括塑料，如上述的ABS泡沫片材，因此在ASM板材的表面上会出现静电累积并因此带来一些问题。例如，所有的ASM板材(例如，从加板器201的一堆板材中取出时的板材、摩擦其它表面，如自动化传输体系、以及由刷毛所刷的ASM板材表面)摩擦会导致静电，因此产生非所需的效果，如颗粒物吸附到表面上、或ASM板材相互吸附或吸附到其它构件上。因此，层压装置200优选包括，通过调节来减少到达ASM板材上的静电荷和/或将堆积其上的任何静电荷进行放电。例如，刷清洗器203可包括静电放电带，它通过放置以将ASM板材表面进行放电。此外，刷清洗器203的刷可用于减少与其使用有关的静电堆积的量，例如通过本身提供静电放电通道或提供离子化气体或液体以中和所产生的任何静电荷。
在要接受层压的ASM板材表面具有所需的清洁度，即适当用刷清洗器203清洗或原本就可避免使用刷清洗器203之后，将层压装置200的优选实施方案的ASM板材提供到粘合剂涂布器204上，例如通过上述自动化传输体系进一步传输。粘合剂涂布器204准备出用于粘结层压品的ASM板材表面。在该优选实施方案中，粘合剂涂布器204向要接受层压的ASM板材表面提供了受控涂层的粘合剂。但在一个替代实施方案中，粘合剂涂布器204准备出ASM板材本身的表面，例如通过涂覆催化剂或适合使ASM板材表面材料粘结上特定层压品的其它试剂，而不是向其上涂覆离散的粘合剂。
在粘合剂涂布器204向ASM板材表面提供粘合剂涂层的优选实施方案中，所施用的粘合剂可以是适用于在ASM和层压材料之间产生所需粘结性能的许多粘合剂中的任何一种。例如，可根据需要使用单组分聚氨酯粘合剂、双组分聚氨酯粘合剂、水基粘合剂(包括聚醋酸乙烯酯(PVA)、醋酸乙烯酯-乙烯(VAE)和/或聚乙烯醇(PVOH))、为了交联用水基聚氨酯分散体改性的水基粘合剂等。
应该理解，在某些应用中使用特定粘合剂颗粒相对其它粘合剂更为理想，尽管每种粘合剂都可产生令人满意的粘结。例如，单组分粘合剂，如上述的单组分聚氨酯通常可提供比多组分粘合剂，如上述的双组分聚氨酯更长的贮存期，因此通常更适合，例如采用粘合剂涂布器辊的连续涂覆工艺。但这些单组分粘合剂通常需要外部催化剂，如水以促进固化达到更适合生产速度的水平。外部催化剂难以定量地连续加入，因为引发反应所需的量很少。除了使用水之类的外部催化剂外，这些单组分粘合剂的固化通常可通过加热来进行催化。但由于优选实施方案的ASM是一种聚合物塑料，因此在不对底材的形状或硬度产生不利影响的情况下，可能得不到足够的热量以在所需时间内固化这种单组分粘合剂。
此外，单组分粘合剂的化学反应会放出二氧化碳气体，由于层压品和ASM材料的非孔性质这种气体滞留在粘结层中。滞留气体随后形成各种尺寸产品表面的气袋，生成美学外观不好的板材，同时会降低层压品的机械整体性。这些气态排出物可通过在固化时使用热压机来控制和/或通过能够让气体逃逸的各种技术来减轻这种效应，例如针刺层压品和/或底材或在施用粘合剂时或待粘结的材料的表面提供通道，以及使用气体捕捉剂，如氧化钙、氢氧化钡等。
本发明的优选实施方案采用了双组分粘合剂，如得自伊利诺州芝加哥的Morton International，Inc.的MOR-AD 695-28。因此，将聚氨酯粘合剂的各组分进行混合以产生所需的粘结。在该优选实施方案中，粘合剂涂布器204包括如得自明尼苏打州明尼阿波利斯Graco，Inc.的Meter Mix system(计量混合体系)以将聚氨酯粘合剂的各组分按照受控量加在一起，这样可保证所得粘合剂能够适当固化。该计量混合体系将粘合剂的各组分分别加料到静态混合器中，该混合器优选位于与粘合剂辊连接的粘合剂散布器槽之前。通过适当选择在制备粘合剂时作为“A”组分的催化剂如胺或锡催化剂的量，所得粘合剂就具有足够的贮存期，可以使用上述粘合剂辊进行涂覆。因此，粘合剂涂布器204的一个优选实施方案包括粘合剂辊，它使得具有受控厚度的双组分聚氨酯粘合剂涂层沉积在通过该辊的ASM板材的所需表面上。
当然，按照本发明，可根据需要采用混合和/或传输多组分粘合剂的替代技术。例如，可以使用喷嘴，这样多组分粘合剂就可混合，例如通过上述的计量混合体系，或在将各组分进行共混，然后传输到单喷嘴以通过喷嘴喷到ASM板材表面上，得到受控厚度的涂层。此外，可以使用多组喷嘴，其中每组喷嘴与粘合剂的不同组分结合，这样可无需使用计量混合体系而利用各组分的喷雾混合得到粘合剂组分的合适混合物。但应该理解，将材料进行喷雾来得到粘合剂涂层可能不是理想的，例如在粘合剂中存在有害或有毒活性物质。此外，喷雾传输时往往会出现过度喷雾和类似的不希望的传输，因此不能在特定应用中产生理想的效果。
本发明的另一实施方案采用了一种珠传输技术，以将受控厚度的粘合剂涂层沉积在ASM板材的表面上。例如，可以使用具有传输孔(基本上与ASM板材一样宽)的线形挤出头，通过在挤出头与ASM板材表面之间形成粘合剂珠来沉积粘合剂，所述ASM板材在线相对挤出头移动时，可沉积均匀厚度的粘合剂涂层。因此，上述计量混合体系可用于将多组分粘合剂的各组分进行混合，然后在将粘合剂施用到底材之前，将它们加入挤出头中。此外，其中粘合剂在通过挤出头挤出之前进行聚集的挤出头支管可基本上避免暴露于外部或周围环境，因此可用于产生令人满意的贮存期以按照本发明分配粘合剂。
尽管以上已对多组分粘合剂进行描述，但应该理解，对于单组分粘合剂，可以使用各种粘合剂传输技术替代以上在多组分聚氨酯粘合剂时描述的粘合剂辊。其应用已在多组分粘合剂时进行描述，因为这些粘合剂可利用这些技术进行传输，这些技术直到实际传输时或尽可能在接近实际传输到待涂表面时的某个传输阶段才将多组分加到一起，这样可避免粘合剂或粘合剂涂布器204的传输体系上或中进行非所需固化。
应该理解，粘合剂涂布器204的优选实施方案可用于向待层压的ASM板材的所有面上提供粘合剂涂层。例如，为了得到图1所示的同时将后表面材料和面层材料粘结到底材上的层压品，粘合剂涂布器204的优选实施方案包括位于由此通过的ASM板材之上和之下的粘合剂辊，这样可在ASM板材的面层和后面产生所需的粘合剂涂层。粘合剂涂布器204的另一实施方案可仅在ASM板材的单面上使用粘合剂涂布器装置，如上述的粘合剂辊，并通过运转ASM板材，如将ASM板材进行翻转或旋转，得到ASM板材的多表面涂层。
在本发明的另一替代实施方案中，层压装置200可用于涂覆小于最终需要的数目的层压表面，例如仅将底材的单面进行层压。因此，底材可以不同取向多次通过层压装置200，这样可得到所需数目的可接受层压表面的面或表面。该实施方案可能，例如在这种情况下是理想的通常仅层压单表面，因此在这些情况下只是偶尔需要进行多层压。此外，由于底材的表面未被该替代实施方案的粘合剂涂布器所涂覆，因此可简化随后对底材的处理，即，在将其面层涂有粘合剂的底材传输到用于接受后表面材料的地点时，可以使用简单的传输带装置。但应该理解，该实施方案一般不能理想地进行多表面的层压，因为生产时间会由于整个层压品的生产而增加，且在第一层压表面与第二层压表面的涂覆过程之间更易发生弯曲。因此，该优选实施方案基本上同时涂覆至少相反的层压表面，从而将粘合剂至少涂覆到底材的要接受层压的相反面上。
如上所述，粘合剂涂布器204优选提供一种受控的基本上均匀厚度的粘合剂涂层或膜。应该理解，适用于产生能耐地板、柜台或壁板的苛刻条件的层压品的粘合剂一般是昂贵的。因此，需要节约使用这些粘合剂。但节约使用这些粘合剂遇到相反的关心，因为也要涂覆足够量的粘合剂以产生基本上永久的粘结。在解决这些以及其它的相矛盾的问题时，实验表明，涂覆约3-10密耳厚的粘合剂一般适合上述场合。聚氨酯粘合剂的涂膜厚度优选3-5密耳，最优选的粘合剂膜厚为约4密耳。类似地，水基粘合剂的涂膜厚度优选4-8密耳，最优选的粘合剂膜厚为约6密耳。当然，有许多特性会影响特定粘合剂膜厚的选择，例如，上述的待层压底材表面的相对粗糙性质。因此，本领域熟练技术人员可以理解，在特定条件下可能需要选择粘合剂膜厚，即使是在上述的优选范围之外。
除了上述技术可用于将粘合剂膜沉积在ASM板材的表面上外，粘合剂涂布器204可用于进一步催化粘合剂的固化。例如，只要使用聚氨酯粘合剂，如上述的单组分聚氨酯粘合剂，粘合剂涂布器204就可包括喷嘴，以将水雾加入粘合剂膜中以催化该反应。在一个优选实施方案中，这种水雾以选自约0.2-0.7克/平方英尺的受控速率传输到单组分聚氨酯粘合剂，如Mor-Ad 858-155(得自Morton International)上。应该理解，减少该催化剂的加入量会明显降低粘结强度，而增加该催化剂的加入量则会过多地催化该反应，并因此产生可被捕集成气泡的上述气体。因此，在粘结强度和粘合剂的固化之间必须找到一种平衡，以得到具有所需特性的层压品。实验表明，传输到优选实施方案聚氨酯粘合剂上的水雾的最优选范围为约0.5-0.55克/平方英尺，而当使用膜厚4密耳的上述最优选聚氨酯粘合剂时，该值最优选0.5克/平方英尺。
在用粘合剂涂布器204将粘合剂涂覆到ASM板材的表面上之后，将层压装置200的优选实施方案ASM板材提供到接受层压表面材料的铺叠台205上。应该理解，将ASM板材由粘合剂涂布器204传输到铺叠台205上可通过上述的自动化传输体系。但由于本发明的一个优选实施方案提供了ASM板材的面层和后表面的粘合剂涂层，特定的传输体系，如常用于生产设备的传输带体系可能并不优选用于由粘合剂涂布器204向铺叠台205提供涂覆ASM板材。因此，可以使用能够对粘合剂涂布器204和铺叠台205之间的ASM板材提供所需处理而基本上不会妨碍在其上涂覆粘合剂膜的传输体系。在本发明的一个优选实施方案中，可在粘合剂涂布器204和铺叠台205之间使用基本上仅连接ASM板材的未涂覆边界的传输体系。此外，在从粘合剂涂布器204中取出涂覆ASM板材并将ASM板材放在铺叠台205上时，可以采用人工干预。
如果要将后表面材料和面层材料都粘附到底材上，那么铺叠台205就优选放置所选的层压表面材料，优选后表面材料以与其中的底材涂覆表面交界。例如，通过上述传输体系，将涂覆ASM板材移动到与后表面材料片材并排，所述后表面材料具有基本上与ASM板材相同的尺寸。然后，底材与后表面材料进行交界，即，将底材和后表面材料放置与其它材料接触，这样每种的边界就基本上排成一行。另外，将具有基本上与ASM板材相同尺寸的面层材料放置与它们并排，然后如上所述将底材与前表面材料进行交界。当然，尽管在该优选实施方案中描述成具有相同的尺寸，但本发明并不限制层压表面具有与底材一致的尺寸。例如，可将多块面层材料合在一起以贴面底材的面层。另外，层压品表面材料或底材可具有基本上比所配构件要小的尺寸，因此可根据需要修剪超出所配构件的材料。
应该理解，可以在单个步骤中，如上所述将面层材料和后表面材料放置与底材并排以进行接触。例如，铺叠台205可保持面层材料与后表面材料并排，其中在其间有足以加入涂覆ASM板材的孔隙。加入涂覆ASM板材之后，铺叠台205可相对移动，如抬高铺叠台表面，这样后表面材料就与底材的面层接触，且面层材料与底材的面层交界。
尽管以上已描述了前表面材料与后表面材料的交界，但应该理解，本发明的铺叠台适用于将任何数目的层压表面材料与底材进行交界。例如，在其中仅底材的一个表面要接受层压表面材料的替代实施方案中，本发明的铺叠台205可将该单表面材料保持在这样一个位置，使得当将涂覆底材移动到相应位置时，表面材料如上所述进行交界。另外，除了上述后表面和面层的各种表面可通过铺叠台205而具有一层压表面，即将这些表面材料保持在合适的取向上，然后将它们与底材的相应表面进行交界。
在层压表面材料与底材交界之后，本发明的优选实施方案，例如通过使用上述的自动化传输体系进行传输，将所得的组合材料提供到层界面匀化器206上。层界面匀化器206可用于保证基本上所有的层压表面材料的配合表面和底材的相应配合表面都能够连接粘合剂，这样就可连接其它材料。配合材料的这种亲合接受性可保证，在界面中没有任何空气或气泡会破坏所得层压品的机械整体性。
在一个优选实施方案中，层界面匀化器206采用了夹辊，它通过放置以接受ASM板材和所交界的层压表面，然后向每个层压表面施加受控压力，优选40磅/英寸2，这样就可排出捕集的气体且配合表面达到完全的连接。因此，上述自动化传输体系可将ASM板材和所交界的层压表面通过到夹辊之下或之间，这些夹辊通过旋转来连接层压表面的暴露表面。
此外，层界面匀化器206可包括例如可用于加速粘合剂固化的热夹辊，这些夹辊通过旋转来连接各表面。因此，除了向界面提供均匀性外，层界面匀化器206可促进表面间的粘结固化。此外，通过使用适当量的压力和适当量的热量，该实施方案的热夹辊可用于产生合适的粘结作用而无需进一步施压，以下在粘合剂固化压机时对此进行描述。当然应该记住，如上所述，应该小心施加这种热量以避免对所选特定替代底材产生不利影响。因此，上述热夹辊的一个优选实施方案在所述夹辊上所用的热量足以将所需热量提供给粘合剂，而不会使底材的温度超过70℃。例如，可以选择夹辊的操作温度，当以夹辊连接材料的速度，以热力学方式通过层压表面之类的表面时，在可接受的边界内向底材提供热量。此外，可主动控制夹辊的加热，例如在指示装置的控制下采用基于处理器的体系，通过调控底材的温度和调节夹辊的温度以避免底材过热。
为了在底材和层压品表面材料之间进行完全且适当的固化粘结，本发明的优选实施方案在底材和所交界的层压品表面材料上保持基本上连续的压力，直到已形成这种粘结。但可以预料，需要大量的所得层压品，而且在粘结固化过程中施加上述压力相对漫长，因此该优选实施方案的层压装置200包括配置区域，其中收集了合适量的底材和所交界的层压表面材料，然后加入压机中，这样在可接受的时间内产生所需的压力。
再次注意图2，层压装置200的优选实施方案包括用于接受堆积物的固化台207，其中底材和所交界的层压表面材料聚集成堆，例如可通过上述自动化传输体系，重复堆积底材而形成，所述底材与层压表面材料进行交界，其中一个在另一个之上。因此，在与压机(例如，粘合剂固化压机208)周期一致的时间内，可以堆积一定量的底材和所交界的层压表面材料，这样可针对以前堆积的底材和所交界的层压表面材料，在所需时间内产生上述压力。
例如，通过在所选时间内向底材和层压表面材料交界单元施加特定压力，可以产生所需的粘结效果。在采用上述双组分聚氨酯粘合剂的优选实施方案中，在约2小时内施加约20-35磅/英寸2，最优选30磅/英寸2的压力可产生适合将层压品用作地板材料的粘结效果。
应该理解，在施加能够产生理想粘结的压力之前，底材和所交界的层压表面材料的堆积提供了这样一种时间，其中交界配合表面的粘合剂可在不施加所需压力的情况下进行固化。但如上所述，本发明优选实施方案所采用的粘合剂具有与之相关的贮存期，例如可通过控制多组分粘合剂的催化剂组分的量或通过控制加入粘合剂中的附加催化剂的量来进行选择或调节，这些量足以使材料达到这种配置。此外应该理解，其中将配置材料堆积，即将第一底材和层压品表面材料单元放置在配置台上，然后顺序将随后的层压品表面材料和层压品表面材料单元放在其上，首先放在配置堆(最长进行配置)的材料单元得益于与堆积其上的附加材料单元质量有关的压力。当然，只要交界材料的这种配置不符合所需的粘结作用或不理想，可使用足够数目的压机，以在所需时间内产生压力而无需配置或没有明显的配置时间。
为了使需要在所需时间内产生所需压力的许多压机能够交替使用，本发明的优选实施方案采用了许多压机，当分成进行压力固化所需的时间时，它们与可接受的配置时间一致。例如，在施压2小时的上述优选实施方案中，如果特定所用粘合剂能够接受1小时的配置时间，那么可使用2个固化压机。
因此，在一个优选实施方案中，粘合剂固化压机208包括一个双台压机。在此，材料在接受堆积物的固化台207上堆叠1小时，然后进入粘合剂固化压机208的第一阶段，其中施加了所需的压力。之后，材料在接受堆积物的固化台207上再叠1小时。在这1小时结束时，起始进入粘合剂固化压机208第一阶段的材料就释放出压力，然后进入粘合剂固化压机208的第二阶段，其中又施加了所需的压力。之后，将新堆积的材料加入粘合剂固化压机208的第一阶段，其中施加了所需的压力。之后，材料在接受堆积物的固化台207上再叠1小时并重复以上步骤。
应该理解，粘合剂固化压机208的上述实施方案提供了通常所需的简化层压品生产方法。但本发明并不局限于使用上述的多阶段压机排列。例如，除了上述的两种外，可按照本发明使用许多阶段。此外，如果需要，本发明还可在可得数目的压机之间形成堆积，这样可避免在材料堆从一个压机阶段移向另一阶段时释放出压力。
尽管以上描述了产生一致量的压力，但本发明可用于产生变化量的压力，例如在粘合剂的固化过程的特定阶段时。例如，可在粘合剂固化压机208的第一阶段使用第一优选较小的压力，这样可促进粘合剂的固化而大部分无需移动，然后在粘合剂固化压机208的第二阶段使用第二优选为较大的压力，这样可促进粘合剂基本上完全固化至粘合剂充分固化，这样由于加压而产生的非所需移动基本上不是问题。当然，为了产生本发明的变化施压，并不需要多阶段固化压机排列，因为在粘合剂整个固化过程中使用的压机可在工艺过程中调节其所施加的压力。
固化压机208可用于提供热量或其它条件，如大气压、空气湿度、周围气体组成等，这样有利于粘合剂材料的固化。例如，固化压机208可将热空气流过材料的压堆，以保持材料在固化时达到所需温度。这些条件的使用可加以智能控制，例如在指示装置的控制下，使用基于处理器的体系。例如，上述基于处理器的体系可调控底材的温度并调节气流的温度以避免底材过热。
应该理解，尽管以上已就将单层施加到后表面和/或面层上进行描述，但本发明可用于向表面提供任何数目的层压面。例如，通过将来自层压装置200的层压品第二次加入层压装置200，可以加入层压表面材料的附加层，例如在需要附加层以适当保护或使所得层压品具有所需厚度的情况下。另外，根据需要，层压装置200中可包括基本上如图2所示的附加构件，它与层压品表面材料的多层应用有关。
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所定义的本发明的主旨和范围，可以进行各种变化、替代或改变。
权利要求
1.一种用于由聚合物底材和超结构材料得到整体结构的体系，所述体系包括用于处理所述底材的配合表面以增加配合表面的表面张力的装置；用于将粘合剂施用到所述底材的所述处理配合表面上的装置，其中所述粘合剂的施用使得粘合剂在所述底材的所述配合表面上形成具有所需厚度的基本上均匀的涂层；用于将所述超结构的配合表面与所述底材的所述涂覆配合表面进行接触的装置；用于将所述超结构的配合表面与所述底材的所述涂覆配合表面之间的界面匀化的装置，其中所述匀化装置用于将捕集在所述界面上的气体去除，这样可保证所述超结构的所述配合表面与所述底材的所述涂覆配合表面进行基本上完全的接触；以及在受控时间内，在所选压力下，用于压缩所述交界的超结构和底材的装置，这样可固化所述粘合剂并产生具有所需强度的界面粘结。
2.根据权利要求1的体系，其中所述配合表面处理装置包括用于将电晕沉积在底材表面上的电晕处理器。
3.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂涂层的所述厚度选自约3-10密耳。
4.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂为聚氨酯粘合剂，其中所述粘合剂涂层的所述厚度选自约3-5密耳。
5.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂为水基粘合剂，其中所述粘合剂涂层的所述厚度选自约4-6密耳。
6.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂施用装置包括计量混合装置，用于将多组分粘合剂的各组分按照所需比例进行混合。
7.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂加入装置包括用于将催化剂加入粘合剂涂层的装置，所述粘合剂被施加到所述底材的所述处理配合表面。
8.根据权利要求7的体系，其中所述催化剂加入装置包括喷雾传输装置，可用于将受控量的所述催化剂传输到粘合剂涂层中，所述粘合剂被施加到所述底材的所述处理配合表面。
9.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂施用装置包括辊式粘合剂传输装置。
10.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂施用装置包括喷雾粘合剂传输装置。
11.根据权利要求10的体系，其中所述粘合剂施用装置包括与所述粘合剂的第一组分有关的第一组喷雾孔；以及与所述粘合剂的第二组分有关的第二组喷雾孔，其中所述第一种和第二种粘合剂组分通过喷雾传输进行混合。
12.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂施用装置包括粘合剂珠传输装置。
13.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂为单组分聚氨酯粘合剂。
14.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂为双组分聚氨酯粘合剂。
15.根据权利要求1的体系，其中所述粘合剂为水基粘合剂。
16.根据权利要求15的体系，其中所述水基粘合剂选自PVA；VAE；PVOH；以及使用水基聚氨酯分散体改性的水基粘合剂。
17.根据权利要求1的体系，其中所述界面匀化装置包括至少一个辊，所述辊通过旋转连接所述底材和所述超结构材料之一的一个表面。
18.根据权利要求17的体系，其中所述至少一个辊可赋予所述连接表面以约40磅/英寸2的压力。
19.根据权利要求1的体系，它还包括通过所述压缩装置，用于堆积所述交界的超结构和底材以成堆处理的配置装置。
20.根据权利要求19的体系，其中所述压缩装置是压机，它能够接受所述交界的超结构和底材的堆积物以向其上施加受控压力并接受所述交界的超结构和底材的其它堆积物以向其上施加受控压力，其中堆积所述交界的超结构和底材的时间可通过交错接受所述堆积物和所述其它堆积物来降低。
21.根据权利要求1的体系，它还包括在通过所述处理装置处理所述配合表面之前，用于清洗所述底材的所述配合表面的装置。
22.根据权利要求1的体系，其中所述超结构是高压装饰层压品。
23.根据权利要求1的体系，其中所述超结构是低压装饰层压品。
24.根据权利要求1的体系，其中所述超结构是固体表面材料。
25.根据权利要求1的体系，其中所述超结构是金属片材。
26.根据权利要求1的体系，其中所述超结构是高压层压品衬底。
27.一种用于由聚合物底材和超结构材料得到整体结构的方法，所述方法包括以下步骤清洗所述底材的配合表面，得到基本上无颗粒物的所述配合表面；处理所述底材的所述配合表面以增加所述配合表面的表面张力；向所述底材的所述配合表面提供具有所需厚度的基本上均匀的粘合剂层；将所述超结构的配合表面与所述底材的所述配合表面并排放置，使它们之间进行交界；将所述界面进行匀化，以在所述超结构材料和所述底材之间形成基本上均匀的界面；以及压缩所述界面以促进所述粘合剂层的固化。
28.根据权利要求27的方法，其中所述配合表面处理步骤包括将电晕沉积在所述底材的所述配合表面上。
29.根据权利要求27的方法，其中所述提供粘合剂层的步骤包括将聚氨酯粘合剂沉积在所述配合表面上，形成厚度约3-5密耳的均匀膜。
30.根据权利要求29的方法，其中所述提供粘合剂层的步骤还包括将催化剂喷雾到所述聚氨酯粘合剂的所述均匀膜上。
31.根据权利要求29的方法，其中所述聚氨酯粘合剂是多组分聚氨酯粘合剂，其中提供粘合剂层的步骤还包括按照所选的受控量，将所述多组分聚氨酯粘合剂的各组分进行混合，以使所述聚氨酯粘合剂具有足够的施用时间；将所述配合表面定位；匀化所述界面而无需为了达到所需粘结效果将所述聚氨酯粘合剂压缩固化用非所需的长时间。
32.根据权利要求31的方法，其中所述聚氨酯粘合剂进行压缩固化时的所述非所需时间包括基本上超过2小时的时间。
33.根据权利要求27的方法，它还包括下面步骤在所述压缩步骤中，将所述交界的超结构和所述底材进行堆积以成堆压缩。
34.根据权利要求33的方法，其中所述压缩步骤包括接受所述交界的超结构和底材的堆积物以向其上施加受控压力；以及接受所述交界的超结构和底材的其它堆积物以向其上施加受控压力。
35.一种用于生产具有合成芯材料的层压品的体系，所述体系包括电晕处理器，用于接受一块所述合成芯材料片材并在所述片材的至少第一表面上沉积电晕；粘合剂涂布器，用于接受所述合成芯材料的所述块并在所述块的至少第一表面上沉积粘合剂膜；层压品铺叠台，用于接受所述合成芯材料的所述块和第一层压材料的相应块，将所述第一层压材料块的其上没有沉积所述粘合剂膜的第一表面与所述合成芯材料块的其上沉积以所述粘合剂膜的所述第一表面进行配合，这样可得到具有各种层面的组合单元，其中包括所述第一层压材料的所述块、所述粘合剂膜和所述合成芯材料的所述块；辊组合体，用于连接所述组合单元并基本上直角地向所述层面施加压力；组合单元堆积位，用于接受已由所述辊组合体向其上施压的组合单元并将所述接受组合单元堆积，其中将具有首先用于接受所述第一层压材料块的所述合成芯材料块放置在所述堆积物的底部，并将具有以后用于接受所述第一层压材料块的所述合成芯材料块放置在更靠近所述堆积物的顶部；以及压机装置，用于接受组合单元的第一所述堆积物并向其施压，同时所述组合单元堆积位将附加接受组合单元堆积成第二堆积物。
36.根据权利要求35的体系，它还包括合成芯材料加料器组件，用于接受多个合成芯块并通过所述体系将所述多个片材集中处理。
37.根据权利要求35的体系，它还包括清洗器，用于接受所述合成芯材料的所述块并清洗所述块的至少第一表面。
38.根据权利要求37的体系，其中所述清洗器包括用于清洗所述合成芯材料的所述块的至少一个表面的刷。
39.根据权利要求38的体系，其中所述清洗器还包括静电中和器，用于从所述合成芯材料所述块的至少所述第一表面上去除静电荷。
40.根据权利要求35的体系，其中沉积在所述合成芯材料所述块的所述第一表面上的所述粘合剂为聚氨酯粘合剂。
41.根据权利要求40的体系，其中所述粘合剂涂布器包括喷水装置，用于将受控量的水加入所述粘合剂膜中。
42.根据权利要求41的体系，其中水的所述受控量选自约0.2-0.7克/平方英尺。
43.根据权利要求40的体系，其中水的所述受控量为约0.5克/平方英尺。
44.根据权利要求35的体系，其中所述辊组件包括用于向所连接的所述组合单元提供受控量的热量的装置。
45.根据权利要求44的体系，其中所述供热装置通过控制而使所述组合单元的所述合成芯材料所述块的温度不超过70℃。
46.根据权利要求35的体系，其中所述压机装置包括用于向已接受的所述组合单元堆积物提供受控量的热量的装置。
47.根据权利要求44的体系，其中所述供热装置通过控制而使所述已接受堆积物的所述合成芯材料所述块的温度不超过70℃。
48.根据权利要求35的体系，其中在所述压机装置接受组合单元的所述第一堆积物且所述组合单元堆积位将附加连接的组合单元堆积成第三堆积物的时候，所述压机装置连接组合单元的所述第二堆积物。
49.根据权利要求35的体系，其中所述电晕处理器还可用于在所述合成芯材料所述块的第二表面上沉积电晕，所述粘合剂涂布器还可用于将粘合剂膜沉积在所述合成芯材料所述块的所述第二表面上，且所述铺叠台位还可用于将所述第二层压材料所述块的其上没有沉积所述粘合剂膜的第一表面与所述合成芯材料所述块的其上沉积以所述粘合剂膜的所述第二表面进行配合，这样可得到具有各种层面的组合单元，其中包括所述第一层压材料的所述块、第一粘合剂膜所述合成芯材料的所述块、第二粘合剂膜和所述第二层压材料的所述块。
50.根据权利要求49的体系，其中所述合成芯材料所述块的所述第一表面与所述合成芯材料所述块的所述第二表面是所述合成芯材料的相反面。
51.根据权利要求49的体系，其中所述第一层压材料是装饰层压品，所述第二层压材料是衬底。
52.根据权利要求51的体系，其中所述装饰层压品选自高压装饰层压品；低压装饰层压品；固体表面材料的片材；以及金属材料的片材。
53.根据权利要求51的体系，其中所述衬底是高压装饰层压品衬底。
全文摘要
本发明公开了用于将装饰层压品基本上永久粘结到聚合物底材或其它替代底材上的体系和方法。本发明的一个优选实施方案采用了一种电晕处理器以增加底材表面的表面张力,这样可改进粘合剂的粘结作用。之后,将粘合剂膜施用到表面上以与层压品配合,将层压品与具有粘合剂膜的底材表面进行配合,然后在粘合剂的固化过程中施压。通过精确控制各种参数,如粘合剂的厚度、催化剂的加入量、固化时施加的压力值、压力的作用时间、固化时的热量等,本发明能够在不同的材料,如高压装饰层压品、ABS聚合物底材和高压层压品衬底之间产生适当永久的粘结作用。
文档编号B32B5/18GK1259431SQ991265
公开日2000年7月12日 申请日期1999年12月24日 优先权日1999年1月7日
发明者V·L·斯托拉尔斯基, R·马弗蒂, J·P·莫克斯派顿, P·T·伯莱因, B·E·杨, M·T·克莱奇 申请人:普雷马克Rwp控股公司