聚合物复合材料、所得面板及其制备方法
【专利摘要】一种源自经回收聚合物材料的聚合物复合材料。特定形式的聚合物复合材料可以热压成面板和需要具有足够机械强度和防潮性的元件的其它实施方案。在一些实施方案中，面板可以用作多层制品中的一个层。
【专利说明】聚合物复合材料、所得面板及其制备方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年5月30日提交的美国临时专利申请No.61/653, 173,2012年 10月19日提交的美国临时专利申请No. 61/716, 048,和2013年3月15日提交的美国临时 专利申请No. 61/788, 986的权益，所述每个申请的公开内容以引用的方式全文并入本文。
【技术领域】
[0003] 本公开中的组合物和用于制备复合材料基材的方法适合于各种应用，更具体地适 合于地板应用。所得基材具有能够用于室内、室外、建筑和船舶应用的优异的防潮性和机械 性质。
【背景技术】
[0004] 在持续具有大幅增长的数十亿美元的市场中，地板市场通常使用聚氯乙烯（PVC) 作为基础基材的材料。然而，监管压力驱动地板制造商积极地寻找无PVC的替代形式。环 境压力和监管压力是由于长期可疑的PVC健康危害和公知的寿命终止废物管理挑战。此 夕卜，已有文件证明PVC包含迁移添加剂（增塑剂），观察到所述迁移添加剂造成臭味并且涉 及潜在的健康危害。PVC在燃烧时或在其使用寿命周期结束被不适当地处理时会释放高毒 性化学品也是已知的事实。由于这些问题，全世界各个管制机构迫切要求禁止PVC。欧洲联 盟在贯彻管制行为方面特别积极并且禁止在玩具中使用PVC并且正在考虑全面禁止。所有 这些行为负面影响了消费者对PVC的看法并且需要制造商（包括地板制造商）迫切寻找合 适的替代形式。
[0005] 尽管在例如地板的应用中替代PVC的压力较大，但是由于PVC低成本、耐用性、防 潮性、定制刚度、尺寸稳定性和阻燃性的固有特征，难以寻找合适的替代材料。目前已经开 发各种产品替代PVC，但是对于地板市场中的广泛的商业用途，没有一种产品的性价比是吸 引人的。此外，对于迅速增长的层压地板细分市场，没有一种无PVC替代形式具有巨大的商 业用途，在所述层压地板细分市场中需要相对厚、刚性和防潮的基材从而能够在各种形式 和应用中进行有效和创新的安装。
【发明内容】
[0006] 缺乏节约成本地替代PVC的突破性创新以及强烈的替代PVC的环境压力和监管压 力代表了对迫切寻找所述替代形式的地板细分市场进行技术变革的唯一机会。本公开涉及 源自经回收聚合物材料的聚合物复合材料的形成。该材料在进一步加工时良好地适合于在 地板应用中替代PVC。由于其变化的聚合物组分、变化的填料含量、变化的纤维素纤维含量 及其变化的和相对高的水分含量，经回收聚合物材料通常为不容易熔化加工的材料。在一 些实施方案中，可以通过使所述材料与其它添加剂和填料组合从而使得所述材料可用。例 如，干燥剂可以使得一些形式的材料的熔化加工成为可能，从而形成可以进行之后的加工 的所需的聚合物复合材料。在一些实施方案中，经回收聚合物材料包含如下或与如下组合： 高纵横比填料、轻质填料和任选的其它有机和无机填料，从而形成独特的聚合物复合材料。
[0007] 源自经回收聚合物材料的聚合物复合材料良好地适合于形成在需要防潮性的大 量应用（包括地板应用）中使用的基材。通常地，使用加工装备例如连续双带压机将聚合 物复合材料热压成平坦面板。在一个实施方案中，将包含膨胀火山灰的聚合物复合材料以 丸粒形式散布在连续双带压机上，热压从而在下游方向上形成连续的平坦面板，然后分成 更小的平坦面板。本公开的使用源自经回收聚合物材料的聚合物复合材料制成的基材可以 被形成从而用于各种工业和最终应用。
[0008] 所述基材可以用于形成多层制品。可以将美观层结合至基材的表面从而形成适用 于地板应用的制品。层压地板拼接块（与所谓的豪华乙烯基拼接块（LuxuryVinylTile) 相似）是使用本公开的基材作为基础面板的一个实施方案。所述基材也可以用作用于接收 和固定其它功能层的基础面板。功能层可以包含提供例如特别是粘合、抑制（消音等）、摩 擦和抗静电性质的所需特征的材料。
[0009] 由所公开的基材的各个实施方案制备的所得面板和多层制品具有出色的物理特 征和防潮性。面板的热膨胀系数水平使得面板非常适合最终应用，例如地板应用。低的热 膨胀系数使得一些类型的地板当暴露于热源或甚至是太阳光时的膨胀和收缩达到最小化。 一些实施方案具有出色的防潮性并且具有可忽略的吸水性。防潮性是非常吸引人的特征， 其使得地板耐用、不太容易由于水分而膨胀并且特别是在湿润或潮湿环境中改进地板的寿 命。
[0010] 本申请中使用的如下术语限定如下：
[0011] "纤维素材料或填料"意指源自纤维素的天然或人造材料。纤维素材料包括例如： 木粉、木质纤维、锅末、木屑、新闻纸、纸、亚麻、大麻、谷壳、洋麻、黄麻、剑麻、坚果壳或其组 合。
[0012] "复合材料"意指聚合物材料和其它化合物或填料的混合物。
[0013] "干燥剂"意指造成或保持干燥状态的材料。
[0014] "高纵横比填料"意指纵横比为至少2:1，在一些实施方案中至少4:1的有机或无 机材料，其在熔化加工经填充聚合物基质所使用的条件下不具有粘弹性特征。
[0015] "填料"意指在熔化加工经填充聚合物基质所使用的条件下不具有粘弹性特征的 有机或无机材料。
[0016] "轻质填料"意指比重小于0. 7g/cm3并且在熔化加工经填充聚合物基质所使用的 条件下不具有粘弹性特征的有机或无机材料。
[0017] "可熔化加工的组合物"意指通常在高温下通过常规聚合物加工技术例如挤出或 注射成型进行熔化加工的制剂。
[0018] "天然产生的无机材料"意指自然界中发现的无机材料，例如火山灰和碳酸钙。
[0019] "聚合物基质"意指可熔化加工的聚合物材料或树脂。
[0020] "经回收聚合物材料"意指源自再循环或回收过程的材料，例如水力制浆废物流， 其包含聚合物的混合物或多种聚合物，并且在一些实施方案中包含纤维素材料。
[0021] "粘弹性特征"意指材料当经受变形时既具有粘性性质又具有弹性性质的特征。
[0022] 上述总结不旨在描述每个公开的实施方案或每一个实施方式。如下详细描述更具 体地举例说明示例性实施方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为适合于实践本公开的各个实施方案的热压过程的示意图；和
[0024] 图2为一个实施方案的多层制品的剖面图。
【具体实施方式】
[0025] 本公开涉及源自聚合物材料或经回收聚合物材料的聚合物复合材料。可以加入各 种任选的填料从而调节聚合物复合材料的性质。独立的组分或复合形式的组分（无论颗粒 或丸粒）可以热压成基材，所述基材可以转化成面板和需要足够的机械强度和物理特征的 其它实施方案。在一些实施方案中，面板可以用作多层制品中的一个层。
[0026] 聚合物复合材料可以源自经回收聚合物材料。也可以加入各种任选的填料从而根 据需要调节机械性质。例如，在一个实施方案中，复合材料为经回收聚合物化合物、高纵横 比填料和轻质填料。经回收聚合物材料可以为源自再循环或回收过程的材料，其包含聚合 物的混合物或多种聚合物，并且在一些实施方案中包含具有高纵横比的纤维素材料。一个 实例是主要用于从塑料涂布的纸产品中回收纤维素材料的水力制浆过程。经回收聚合物材 料可以以至多99重量％的量包含在复合材料中。
[0027]塑料涂布的纸产品通常用在许多应用中，包括食品工业应用。例如，牛奶或果汁 的纸板盒、杯子、托盘、盘子和其它各种食品服务应用通常使用塑料涂布的纸。由于所使用 的材料的纸含量，非常需要再循环从而获得和回收纸。因此，水力制浆过程是用于再次获 得用于回收的所需纸的一种方法。水力制浆为通过含水过程从纸的主要部分中侵略性地 分离塑料。在纸的收集和回收中，聚合物含量和类型可能广泛变化。源自水力制浆过程的 聚合物材料被认为是废料或废物流，因为其可能包含各种类型的聚合物连同一些纸含量、 来自过程的水和再循环过程固有的其它污染物。水力制浆过程的一个实例描述于美国专 利No. 5, 351，895,其以引用的方式全文并入本文。经回收废物塑料流的其它实例可以包括 从城市废物中获得的塑料、来自农用薄膜的废物流、塑料医疗废物、塑料地毯废物，和由于 其非均质性质或被污染性质而通常被丢弃的其它塑料废物流。在一些实施方案中，废物流 通常用水进行清洗并且包含剩余水分，所述剩余水分对于开发可用物质来说可能是成问题 的。
[0028] 在一些实施方案中，所得经回收聚合物材料通常为被认为是废物流的非均质化合 物。由于其变化的组分和水含量，所得经回收聚合物材料难以一致地熔化加工。经回收聚 合物材料可以通常特征在于具有各种填料水平和高水分含量的聚合物基质。经回收聚合物 材料可以具有约5重量％至约40重量％的纤维素材料含量。水含量可以在约0. 2重量％ 至约10重量％的范围内。经回收聚合物材料本身可能不能良好地适用于一致的熔化加工 方法。
[0029] 经回收聚合物材料可以与填料组合从而实现所需的最终结果。本公开设想了具有 无机填料、有机填料、偶联剂、干燥剂、润滑剂、抗菌剂或其组合的所有实施方案。填料可以 与经回收聚合物材料组合从而形成所需复合材料。此外，在一些实施方案中，填料可以与经 回收聚合物化合物、高纵横比填料、轻质填料和任选的其它填料组合从而获得具有特别所 需的物理特征的复合材料，所述物理特征使得最终制品极为耐用。
[0030] 在一些实施方案中，高纵横比填料可能是合适的。高纵横比填料为纵横比为至少 2:1(长度：宽度），在一些实施方案中至少4:1的有机或无机材料。高纵横比填料的非限 制性实例包括：火山灰、滑石、云母、玻璃、蒙脱石粘土、钙硅石、玄武岩、纤维素纤维、玻璃纤 维、铝纤维、钢纤维、碳纤维和碳纳米管。在一个替代性实施方案中，经回收聚合物材料可以 已经包含高纵横比填料。例如，来自水力制浆过程的经回收聚合物材料可以包含纵横比大 于2:1的纤维素。高纵横比填料可以以组合物的约2 - 60重量％、10 - 50重量％，或15 - 40 重量％的量包含在复合材料中。
[0031] 可以使用轻质填料从而解决所需的最终用途复合材料的比重和潜在的强度特征。 轻质填料为比重小于〇. 7g/cm3的有机或无机材料。在一些实施方案中，比重小于0. 5g/ cm3,在其它实施方案中，比重小于0. 3g/cm3。轻质填料的非限制性实例包括膨胀火山灰、珍 珠岩、浮石、空心微珠、玻璃微球、陶瓷微球、聚合物微球、发泡聚合物珠、纤维素纤维或其组 合。轻质填料可以以组合物的约0. 5 - 40重量％,2 - 35重量％,或5 - 30重量％的量包含 在复合材料中。对于一些实施方案，膨胀火山灰或纤维素纤维可以是特别所需的。
[0032] 经回收聚合物材料、轻质填料、高纵横比填料和任选的其它有机和无机填料的组 合良好地适合于特定应用。在复合材料用于形成低成本、防潮和耐用的适合于例如用作地 板面板的基材的应用中尤其如此。所记录的材料组合可以热压结合成所述基材。
[0033] 在替代性实施方案中，向经回收聚合物材料中加入干燥剂从而解决通常由水分造 成的熔化加工问题或者使得用于之后的面板形成的丸粒的形成成为可能。干燥剂的一个作 用是束缚经回收聚合物化合物中的水分。干燥剂可以为能够吸收水分的任何常规材料，并 且适合用在熔化加工的聚合物基质中。在一个实施方案中，干燥剂选自氧化钙、氧化镁、氧 化锶、氧化钡、氧化铝或其组合。熔化加工聚合物领域的技术人员能够选择特定干燥剂从而 实现有益的结果。干燥剂的量可以变化，但是可以包括制剂的约1至80重量％的范围。 [0034]在一些实施方案中，在加工之前或在加工的过程中，可以向经回收聚合物材料中 引入无机材料作为填料。无机填料可以包括例如碳酸钙或滑石的材料。此外，任何天然产生 的无机材料可以适合于形成聚合物复合材料。一些实施方案引入了火山灰、云母、飞灰、安 山岩、长石、铝硅酸盐粘土、黑曜石、硅藻土、二氧化硅、硅粉、铝土矿、地质聚合物浮石、珍珠 岩、轻石及其组合。各种形式的火山灰良好地适合于许多最终用途应用。在一个实施方案 中，选择无机材料使得其具有至少1. 5:1 (长度：宽度），至少3:1，或至少5:1的纵横比。在 一些实施方案中，无机材料构成组合物的5 - 80重量％，20 - 70重量％，或30 - 60重量％。
[0035] 在复合材料中也可以使用有机材料作为填料。本领域技术人员通常意识到的各种 类型的有机化合物可以与经回收聚合物材料和任选的填料组合。在一些实施方案中，在可 熔化加工的组合物中可以使用纤维素材料作为填料从而赋予特定的物理特征或者降低完 成的组合物的成本。纤维素材料通常包括具有各种纵横比、化学组成、密度和物理特征的天 然或木基材料。纤维素材料的非限制性实例包括木粉、木质纤维、锅末、木屑、新闻纸、纸、亚 麻、大麻、稻壳、谷壳、洋麻、黄麻、剑麻、坚果壳或其组合。在可熔化加工的组合物中也可以 使用纤维素材料和改性聚合物基质的组合。
[0036] 在另一方面，组合物可以包含偶联剂从而改进经回收聚合物复合材料和任何无机 材料或其它填料之间的相容性和界面粘合。偶联剂的非限制性实例包括官能化聚合物、有 机硅烷、有机钛酸盐和有机锆酸盐。优选的官能化聚合物包括官能化聚烯烃，包括马来酸盐 化聚烯烃、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-丙烯酸，和聚乙烯-共-丙烯酸盐。
[0037] 在又一个实施方案中，组合物可以包含其它添加剂。常规添加剂的非限制性实例 包括抗氧化剂、光稳定剂、纤维、起泡剂、发泡添加剂、防粘连剂、热稳定剂、抗冲改性剂、杀 虫剂、增容剂、阻燃剂、增塑剂、增粘剂、着色剂、加工助剂、润滑剂、粘合促进剂和颜料。添加 剂可以以粉末、丸粒、颗粒的形式或任何其它适合混合的形式引入组合物。组合物中的常规 添加剂的量和类型可以根据混合范围、可挤出化合物和完成的组合物的所需的物理性质而 变化。混合和熔化加工的领域的技术人员能够选择合适的添加剂的量和类型以匹配特定的 聚合物基质从而实现完成的材料所需的物理性质。在一些实施方案中，起泡剂和发泡添加 剂可以是特别所需的，从而控制最终用途制品的特征，例如热膨胀系数。
[0038] 组合物可以通过各种各样的方式制备。例如，可以通过塑料工业中通常使用的共 混装置将经回收聚合物化合物和任选的组分组合在一起，所述共混装置例如挤出机、掺合 磨机、班伯里混合机、粉碎机、团粒机或其它所述混合装备。材料可以以各种形式使用，例如 粉末、丸粒或颗粒产品。混合操作可以在高于加工添加剂的熔点或软化点的温度下便利地 进行，尽管在固体状态下以颗粒的形式干燥共混组分并且直接使用干燥共混物用于之后的 片形成也是可行的并且有时是优选的。所得混合物可以直接挤出成最终产品形状或造粒或 粉碎成用于之后加工的所需的颗粒尺寸或尺寸分布。
[0039] 之后的熔化加工通常在120°C至300°C的温度下进行，尽管最佳操作温度根据组 合物的熔点、熔体粘度和热稳定性而选择。
[0040] 所得聚合物复合材料耐用、防潮、可结合并且具有低的热膨胀系数。在一些实施方 案中，聚合物复合材料可以具有大于700MPa的挠曲模量，至少300J/m的切口冲击强度，至 少4%的拉伸伸长，和小于70μm/m/K的热膨胀系数中的至少两者。聚合物复合材料具有约 0. 9至I. 6g/cm3,约0. 7至I. 2g/cm3,或约0. 5至I.Og/cm3的比重。在一些实施方案中，聚 合物复合材料具有在室温下浸入水中24小时之后所显示的小于10%的吸水率。在其它实 施方案中，在所记录的测试标准下吸水率小于5%。
[0041] 在另一个实施方案中，可以在热压过程（例如本公开中具体表达的那些过程）中 直接加工组分的干燥共混物。在一些实施方案中，可能所需的是将经回收聚合物研磨成微 细的颗粒尺寸。可以使用常规共混设施共混组分，所述共混设施包括螺条共混机、V-共混 机或可以制备组分的均匀颗粒分散体的任何共混设施。可以使用如本公开中描述的连续双 待压机将干燥共混物散射或涂布和加工成片状制品。该实施方案的优点在于在片或面板的 制备之前无需熔化加工步骤。
[0042]聚合物复合材料可以进一步加工成可用制品，例如片、面板和各种其它形式。在一 个实施方案中，制品为源自热压结合多个聚合物复合材料丸粒的片，所述聚合物复合材料 源自经回收聚合物材料和干燥剂。热压结合有利地利用丸粒形式的聚合物复合材料从而形 成具有所需特征的面板。
[0043]连续双带压机可以用于热压制造过程。不同于常规的聚合物热处理方法例如挤出 和注塑成型，连续双带压机过程不需要精确的熔化状态性质即可形成所得面板或片。由于 连续双带压机不需要使掺合聚合物充满模子或模具来形成其形状，其特别适合于处理非均 质材料，例如本公开的源自经回收聚合物材料的聚合物复合材料。连续双带压机能够实现 该结果因为其仅需要使掺合材料在其加工过程中略微熔化并且有效地将丸粒结合在一起 同时在热和压力下最小化空洞从而形成基材。该过程能够将用作初始原料的经回收聚合物 材料的非均质和经常变化的组合物有效地熔化加工成宽度为至多3米、厚度为2mm至12mm 并且有效地具有无限长度的板状组合物。
[0044] 在一个特别的实施方案中，通过将聚合物复合材料丸粒散射至第一旋转带上从而 开始所述方法。聚合物复合材料可以源自（i)经回收聚合物材料或聚合物，和（ii)轻质填 料。然后在第一旋转带和第二旋转带之间热压结合丸粒从而形成基材。
[0045] 图1中显示了连续双带过程10的示意图。使用丸粒散射设备12从而将所需的聚 合物复合材料以丸粒14形式散布在延伸的下方带16上。在加热区域20附近，上方带18 与下方带16上的经散射丸粒14接触。热熔化或部分熔化丸粒14并且将丸粒14结合在一 起（未示出）。轧辊22施加压缩力从而辅助将丸粒14加工成具有无限长度的面板26并且 可以帮助高纵横比填料的定向以赋予有用性质。在面板离开带16和18之前使用退火区域 24从而完成过程。所述装置可以得自德国格平根的TechnoPartnerSamtronicGmbH。在 从连续双带压机中取出无限长度的面板时，面板被分成更小的部段用于最终用途应用。
[0046] 所得的热压聚合物复合材料的面板或片由于其物理特征和化学特征而可以部分 地用于各种各样的最终用途应用。聚合物复合材料耐用、防潮、可结合并且具有低的热膨胀 系数。在一些实施方案中，聚合物复合材料可以具有大于700MPa的挠曲模量，至少300J/m 的切口冲击强度，至少4%的拉伸伸长，和小于70μm/m/K的热膨胀系数中的至少两者。聚 合物复合材料具有约〇. 5至I. 6g/cm3的比重。如通过在浸入水中24小时之后的小于10重 量％的吸水率证实，聚合物复合材料具有防潮性。
[0047] 可以用于确定所得面板或片的相关特征的另一个方法是热膨胀测试法。所述方法 需要使用千分尺在室温（25°C)下在X和Y方向上测量正方形的面板样品。然后将样品放 置在设定为70°C的实验室炉中。1小时之后，从炉中取出样品并且立即使用千分尺在X和 Y方向上测量。然后通过这两次测量确定膨胀百分比。本公开所设想的一些基材具有根据 热膨胀测试法的小于0. 5%，或小于0. 35%的热膨胀。
[0048] 在一些实施方案中，使用热压过程制备的片状制品可以为高度各向同性的。当使 用常规的熔化加工技术（例如片挤出、注塑成型）制备片状制品时，所得制品为高度各向异 性的并且通常具有在材料流的方向（机器方向，或MD)上相比于在材料流的横向方向（横 向机器方向，或TD)上的明显差别。在片状制品的MD方向相比于TD方向上的机械性质（例 如挠曲、拉伸、冲击、CTE)的大于50%的差别并不罕见。该人造物品可能归因于材料中的剩 余应力和聚合物链和填料在机器方向上的排列。出人意料地，使用热压过程制得的片状制 品可以为高度各向同性的。在一些情况下，使用热压过程制备的制品中的MD方向相比于TD 方向的机械性质在彼此的30%内。在另一个实施方案中，它们在彼此的20%内，在一些其 它实施方案中，它们在彼此的10%内。
[0049] 通过热压聚合物复合材料形成的所得面板可以用于各种应用。非限制性实例包括 地板基材、屋顶面板、船舶面板、浇混凝土用模板、墙壁面板、门面板、汽车面板、航空器面板 或标牌面板。本领域技术人员将意识到独特性质使得许多应用成为可能。此外，通过面板 构成的制品可以包括施加至面板的表面的标记。
[0050] 面板可以用于形成多层制品。用于形成多层制品的面板可以位于多层构造的内部 或外部。例如，面板可以充当多层制品的一个或多个层。在一个实施方案中，多层制品由源 自热压结合经回收化合物或聚合物基质的片构成。然后将美观层结合至面板的表面从而形 成多层制品。在另一个实施方案中，将结构增强件层结合至面板从而提供额外的结构完整 性。在另一个实施方案中，结构层包括在本发明的两个面板之间从而形成所谓的夹心构造。 本领域技术人员意识到根据目标最终用途，各种相异或不同的层可以附接或结合至所得面 板。此外，在热压结合过程中可以使用共散射技术从而形成所述多层制品。具有本公开的 知识的本领域技术人员将意识到一些多层制品与具有基本上相似的热膨胀系数值的材料 最相称。
[0051] 本领域中常规意识到的适合于熔化加工的大量聚合物可以用作具有轻质填料的 聚合物基质从而形成能够形成多层制品的面板。所述聚合物包括烃类和非烃类聚合物。可 用的聚合物基质的实例包括但不限于：聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、 聚碳酸酯、聚酮、聚脲、聚乙烯基树脂、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯及其混合物。所述材料 良好地适合于热压结合应用。
[0052] 多层制品可以任选地包括结合层、粘合剂或偶联剂从而辅助将其它材料结合至面 板。结合层、粘合剂或偶联剂可以以面板上的层的形式形成。可结合层包括功能聚合物和更 优选的功能聚烯烃。粘合剂包括热熔体粘合剂、压敏粘合剂或可固化粘合剂。偶联剂包括 经公开的用于形成聚合物复合材料的相同的化合物。偶联剂可以直接引入面板组合物中。
[0053] 在一个实施方案中，结合材料在热压过程中以额外层的形式施加。例如，使用连续 双带压机，可以使用第二散射设备从而将第二层施加在聚合物复合材料的初级层上。
[0054] 在一个替代性实施方案中，可以处理面板以结合或附接额外的层从而形成多层制 品。本领域中已知的所述方法的非限制性实例包括等离子处理、电晕处理、硅烷处理、使用 打底材料或热处理。
[0055] 多层制品的一些实施方案包括结合至基材的支撑层。大量材料可以用作支撑层。 软木是支撑层的非限制性实例。其它非限制性实例包括聚合物层、金属化聚合物层、反射 层、消音层、打印接收层、可固化层或其组合。支撑层可以施加在面板的任一侧上并且可以 设置在面板和粘合剂层之间。
[0056] 在一些实施方案中也可以使用增强件层。增强件层用于为特定应用的基材提供额 外的结构完整性。增强件层可以为蜂窝结构、发泡结构、填充的蜂窝结构、填充的聚合物复 合材料、玻璃织物、聚合物织物或其组合。可以使用热层压、常规粘合剂或结合剂将增强件 层散射至基材。
[0057]该公开的各个实施方案可以用于层压地板应用。层压地板通常包括三个或四个 层。层压地板可以胶结至下层地板或者以浮式地板的形式安装。对于浮式地板安装，拼接块 的基材层或厚木板通常以舌榫设计或咔哒设计（clickdesign)互锁从而赋予耐用性。胶 结地板在基材内任选地包括舌榫设计或咔哒设计。所述设计虽然增加了一些成本，但是使 得更迅速和更低成本的安装成为可能。
[0058]图2为特别适用于层压地板应用的一个实施方案的剖面图。所示的构造旨在作为 层压地板面板30。地板面板30包括根据本公开制备的基材32。基材32结合至美观层34。 基材32可以使用任选的粘合剂层36结合至美观层34。额外的增强件层38结合至基材32 的与美观层34对立的侧面。工业中已知各种替代性实施方案并且包括缓冲层、可打印层、 和提供各种应用（例如地板）所需的必要的装饰性质和功能性质的其它层。
[0059] 在一个替代性实施方案中，由根据本公开制成的基材构成的地板片段可以具有对 立的边缘表面并且每个边缘表面具有轮廓。一个边缘表面可以具有连接轮廓而对立的边缘 表面可以具有接收轮廓。这种类型的构造提供互锁机构或舌榫设计。对于该实施方案，第 一地板片段的连接轮廓装配进入第二地板片段的接收轮廓从而使得舌榫设计或咔哒设计 成为可能。
[0060] 结合至面板的美观层可以包含具有变化的耐用性和外观的宽范围的天然或合成 材料。天然材料例如木材、石材或坚韧的天然纤维复合材料的薄层压件是常见的装饰层。对 于需要更大耐用性或更低成本的应用，通常使用合成材料。近年来印刷技术和压花技术的 进步已经获得合成装饰层，所述合成装饰层在其天然木材和石材效果方面更为现实。
[0061] 面板和任何任选层之间的界面结合是根据用于所选择构造的特定材料而以不同 方式解决的特征。在一些实施方案中，层压构造需要粘合剂层。例如，聚氨酯粘合剂广泛用 于该层，因为已知聚氨酯粘合剂可固化并且在组装的过程中可以相对容易地施加。通常也 使用热熔体粘合剂。虽然在结构强度需要方面没有特别要求，粘合剂结合必须持续层压件 的寿命并且足够坚固从而承受由于两个基材内的水分或温度变化而造成的膨胀差异。
[0062]基材层或面板通常比美观层更厚并且使得地板在机械上更为坚固，隐藏下层地板 中的瑕疵，防潮，并且在需要时可结合至下层地板。面板提供必要的刚度、开槽从而引入互 锁机构的能力，并且容易与标准粘合剂产品结合。
[0063]任选的增强件层有时用在更薄的层压件构造或难以结合至下层地板而需要粘合 剂的构造中。更薄的构造固有地缺失所需的机械稳定性并且增强件层提供所需的强度和耐 用性。玻璃纤维或纺织玻璃网为通常使用的用于该任选层的背衬材料。该层也可以被设计 成为难以结合下层地板的情况更好地赋予粘合性质。
[0064]对于在地板基材、屋顶面板、船舶面板、浇混凝土用模板、墙壁面板、门面板、汽车 面板、航空器面板或标牌面板中的使用，一些实施方案具有所需的属性。
[0065]示例性实施方案包括如下：
[0066] 实施方案1、一种组合物，所述组合物包含经回收聚合物化合物、高纵横比填料和 轻质填料的复合材料。
[0067]实施方案2、根据实施方案1所述的组合物，进一步包括无机填料、有机填料、偶联 齐IJ、干燥剂、润滑剂、抗菌剂或其组合的一种或多种。
[0068]实施方案3、根据实施方案2所述的组合物，其中干燥剂为氧化钙、氧化镁、氧化 银、氧化钡、氧化错或其组合。
[0069]实施方案4、根据实施方案1至3任一项所述的组合物，其中经回收聚合物材料包 含高纵横比填料。
[0070] 实施方案5、根据实施方案2至4任一项所述的组合物，其中无机填料为火山灰、碳 酸钙、滑石、云母、飞灰、安山岩、长石、铝硅酸盐粘土、黑曜石、硅藻土、二氧化硅、硅粉、铝土 矿、地质聚合物浮石、珍珠岩、轻石或其组合。
[0071] 实施方案6、根据实施方案1至5任一项所述的组合物，其中经回收聚合物材料包 括来自水力制浆过程的经回收聚合物、低密度聚乙烯、来自农用薄膜废物流的聚合物、来自 城市废物流的聚合物、来自医疗废物流的聚合物或其组合。
[0072] 实施方案7、根据实施方案1至6任一项所述的组合物，其中经回收聚合物材料包 含纤维素。
[0073] 实施方案8、根据实施方案1至7任一项所述的组合物，其中复合材料源自干燥加 工或熔化加工。
[0074] 实施方案9、根据实施方案1至8任一项所述的组合物，其中高纵横比填料具有大 于2:1的纵横比。
[0075] 实施方案10、一种制品，所述制品包含源自经回收聚合物化合物、高纵横比填料和 轻质填料的复合材料的热压结合的基材。
[0076] 实施方案11、根据实施方案10所述的制品，其中高纵横比填料具有大于2:1的纵 横比。
[0077] 实施方案12、根据实施方案10或11任一项所述的制品，其中轻质填料为膨胀火山 灰、珍珠岩、浮石、空心微珠、玻璃微球、陶瓷微球、聚合物微球、发泡聚合物珠、纤维素纤维 或其组合。
[0078] 实施方案13、根据实施方案10至12任一项所述的制品，其中基材进一步源自无机 填料、有机填料、偶联剂、干燥剂、润滑剂、抗菌剂或其组合的一种或多种。
[0079] 实施方案14、根据实施方案13所述的制品，其中无机填料为火山灰、碳酸钙、滑 石、云母、飞灰、安山岩、长石、铝硅酸盐粘土、黑曜石、硅藻土、二氧化硅、硅粉、铝土矿、地质 聚合物浮石、珍珠岩、轻石或其组合。
[0080] 实施方案15、根据实施方案10至14任一项所述的制品，其中基材具有大于 700MPa的挠曲模量，至少300J/m的切口冲击强度，至少4%的拉伸伸长，和小于70ym/m/K 的热膨胀系数中的至少两者。
[0081] 实施方案16、根据实施方案10至15任一项所述的制品，其中基材具有约0. 5至 I. 6g/cm3,约 0· 7 至I. 2g/cm3,或约 0· 5 至I.Og/cm3 的比重。
[0082] 实施方案17、根据实施方案10至16任一项所述的制品，其中基材具有在室温下浸 入水中24小时之后所显示的小于10%的吸水率。
[0083] 实施方案18、根据实施方案10至17任一项所述的制品，其中制品为地板基材、屋 顶面板、船舶面板、浇混凝土用模板、墙壁面板、门面板、汽车面板、航空器面板或标牌面板。
[0084] 实施方案19、根据实施方案10至18任一项所述的制品，其中制品包括施加至基材 的表面的标记。
[0085] 实施方案20、根据实施方案10至19任一项所述的制品，进一步包括结合至基材的 表面的聚合物。
[0086] 实施方案21、根据实施方案20所述的制品，其中在热压结合的过程中聚合物与复 合材料共散射。
[0087] 实施方案22、根据实施方案20所述的制品，其中聚合物具有与基材基本上相似的 热膨胀系数。
[0088] 实施方案23、根据实施方案10至22任一项所述的制品，其中基材在机器方向上的 挠曲模量为基材在横向机器方向上的挠曲模量的至少30%，至少20%，或至少10%。
[0089] 实施方案24、根据实施方案10至23任一项所述的制品，其中基材在机器方向上的 热膨胀系数为基材在横向机器方向上的热膨胀系数的至少30 %，至少20 %，或至少10 %。
[0090] 实施方案25、根据实施方案10至24任一项所述的制品，其中基材在机器方向上的 抗冲强度为基材在横向机器方向上的抗冲强度的至少30%，至少20%，或至少10%。
[0091] 实施方案26、根据实施方案10至25任一项所述的制品，其中基材具有根据热膨胀 测试法的小于0. 5%，或小于0. 35%的热膨胀。
[0092] 实施方案27、一种包括基材的制品，所述基材源自复合材料的热压结合，所述复合 材料包括聚合物和轻质填料，和任选的有机填料或无机填料或其组合，其中基材具有约小 于I. 6g/cm3的比重，和小于70μm/m/K的热膨胀系数。
[0093] 实施方案28、根据实施方案27所述的制品，其中基材具有根据热膨胀测试法的小 于0. 5 %的热膨胀。
[0094] 实施方案29、一种包含复合材料的制品，所述复合材料包括聚合物基质、高纵横 比填料和轻质填料，和任选的无机填料或有机填料或其组合，其中复合材料具有约〇. 5至 I. 6g/cm3的比重，小于70μm/m/K的热膨胀系数，和在室温下浸入水中24小时之后所显示 的小于10%的吸水率。
[0095] 实施方案30、一种包括基材的制品，所述基材源自热压结合经回收聚合物化合物。
[0096] 实施方案31、根据实施方案30所述的制品，其中经回收聚合材料包括来自水力制 浆过程的经回收聚合物、低密度聚乙烯、来自农用薄膜废物流的聚合物、来自城市废物流的 聚合物、来自医疗废物流的聚合物或其组合。
[0097] 实施方案32、一种制品，所述制品包括源自复合材料的热压结合的基材，所述复合 材料包括（i)经回收聚合物材料或聚合物化合物，和（ii)高纵横比填料，（iii)轻质填料， 和任选的（iv)有机或无机填料，其中基材具有约0. 5至I. 6g/cm3的比重，小于70μm/m/K 的热膨胀系数，根据热膨胀测试法的小于〇. 5%的热膨胀，和在室温下浸入水中24小时之 后所显示的小于10%的吸水率中的至少两者。
[0098] 实施方案33、一种方法，所述方法包括热压结合复合材料从而形成基材，其中复合 材料为经回收聚合物化合物。
[0099] 实施方案34、根据实施方案33所述的方法，进一步包括高纵横比填料、轻质填料 或其组合的一种或多种。
[0100] 实施方案35、根据实施方案33或34任一项所述的方法，进一步包括无机填料、有 机填料、偶联剂、干燥剂、润滑剂、抗菌剂或其组合的一种或多种。
[0101] 实施方案36、根据实施方案33至35任一项所述的方法，其中复合材料与另一种聚 合物化合物共散射，并且在热压结合时形成多层基材。
[0102] 实施方案37、根据实施方案33至35任一项所述的方法，进一步包括在基材上施加 以层的形式形成的粘合剂组合物。
[0103] 实施方案38、根据实施方案37所述的方法，进一步包括在结合粘合剂组合物之前 对基材进行表面处理。
[0104] 实施方案39、根据实施方案33至39任一项所述的方法，进一步包括将美观层结合 至基材的表面。
[0105] 实施方案40、根据实施方案39所述的方法，进一步包括在将美观层结合至基材之 前对基材的表面进行处理。
[0106] 实施方案41、根据实施方案39所述的方法，其中粘合剂将美观层结合至基材。
[0107] 实施方案42、根据实施方案33至41任一项所述的方法，其中基材为地板基材、屋 顶面板、船舶面板、浇混凝土用模板、墙壁面板、门面板、汽车面板、航空器面板或标牌面板。[0108] 实施方案43、一种方法，所述方法包括：
[0109] (a)将复合材料散射至第一旋转带上，其中复合材料源自（i)经回收聚合物化合 物，或（ii)经回收聚合物材料和轻质填料，和任选的有机填料或无机填料或其组合的一种 或多种，和
[0110] (b)在第一旋转带和第二旋转带之间热压结合复合材料从而形成基材。
[0111] 实施方案44、根据实施方案43所述的方法，进一步包括将第二化合物的层散射在 复合材料上从而形成多层制品。
[0112] 实施方案45、根据实施方案44所述的方法，其中第二化合物包括偶联剂、粘合剂 或其组合。
[0113] 实施方案46、根据实施方案43至45任一项所述的方法，进一步包括将材料片结合 至基材的表面。
[0114] 实施方案47、根据实施方案43至46任一项所述的方法，进一步包括处理基材的表 面。
[0115] 实施方案48、根据实施方案43至47任一项所述的方法，其中处理包括等离子处 理、硅烷处理、热处理、电晕处理或其组合。
[0116] 实施方案49、一种多层制品，所述多层制品包括，
[0117] (a)源自复合材料的热压结合的基质，所述复合材料包括（i)经回收聚合物材料 或聚合物，和（ii)轻质填料和任选的有机填料或无机填料或其组合，和
[0118] (b)第二层，所述第二层结合至基材的表面。
[0119] 实施方案50、根据实施方案49所述的多层制品，其中第二层为美观层、增强层、消 音层、粘合剂层、可结合层、支撑层、可打印层、聚合物层、反射层或其组合。
[0120] 实施方案51、根据实施方案49或50任一项所述的多层制品，其中第二层为美观 层。
[0121] 实施方案52、根据实施方案51所述的多层制品，进一步包括增强件层，所述增强 件层结合至基材的与美观层对立的表面。
[0122] 实施方案53、根据实施方案51所述的多层制品，进一步包括消音层，所述消音层 结合至基材的与美观层对立的表面。
[0123] 实施方案54、根据实施方案51所述的多层制品，其中美观层使用粘合剂结合至基 材。
[0124] 实施方案55、根据实施方案54所述的多层制品，其中粘合剂包括热熔体粘合剂、 压敏粘合剂或可固化粘合剂。
[0125] 实施方案56、根据实施方案51至55任一项所述的多层制品，进一步包括可结合 层，所述可结合层设置在基材和美观层之间。
[0126] 实施方案57、根据实施方案56所述的多层制品，其中可结合层包括功能聚合物和 功能聚烯烃。
[0127] 实施方案58、根据实施方案51至57任一项所述的多层制品，进一步包括支撑层， 所述支撑层结合在基材和美观层之间。
[0128] 实施方案59、根据实施方案58所述的多层制品，其中支撑层为软木、软木复合材 料、聚合物层、金属化聚合物层、反射层、打印接收层或其组合。
[0129]实施方案60、根据实施方案52所述的多层制品，其中增强件层为蜂窝结构、发泡 结构、填充的蜂窝结构、填充的聚合物复合材料或其组合。
[0130]实施方案61、根据实施方案49至60任一项所述的多层制品，其中基材具有大于 700MPa的挠曲模量，至少300J/m的切口冲击强度，至少4%的拉伸伸长，根据热膨胀测试法 的小于0. 5 %的热膨胀，和小于70μm/m/K的热膨胀系数中的至少两者。
[0131]实施方案62、根据实施方案49至61任一项所述的多层制品，其中基材在机器方向 上的挠曲模量为基材在横向机器方向上的挠曲模量的至少30%，至少20%，或至少10%。
[0132]实施方案63、根据实施方案49至62任一项所述的多层制品，其中基材在机器方 向上的热膨胀系数为基材在横向机器方向上的热膨胀系数的至少30%，至少20%，或至少 10%。
[0133]实施方案64、根据实施方案49至63任一项所述的多层制品，其中基材在机器方向 上的抗冲强度为基材在横向机器方向上的抗冲强度的至少30%，至少20%，或至少10%。
[0134]实施方案65、一种制品，所述制品包括由实施方案49至64任一项的多层制品产生 的地板片段。
[0135]实施方案66、根据实施方案65所述的制品，其中地板片段具有对立的边缘表面并 且每个边缘表面具有轮廓，其中一个边缘表面具有连接轮廓而对立的边缘表面具有接收轮 廓。
[0136]实施方案67、根据实施方案65所述的制品，进一步包括多个地板片段，每个地板 片段具有对立的边缘表面并且每个边缘表面具有轮廓，其中一个边缘表面具有连接轮廓而 对立的边缘表面具有接收轮廓，并且其中第一地板片段的连接轮廓装配进入第二地板片段 的接收轮廓。
[0137] 实施方案68、根据前述实施方案任一项所述的组合物、制品、方法或多层制品，其 中复合材料或经回收聚合物材料包含选自如下的添加剂：抗氧化剂、光稳定剂、纤维、起泡 齐[J、发泡添加剂、防粘连剂、热稳定剂、抗冲改性剂、杀虫剂、增容剂、阻燃剂、增塑剂、增粘 齐?、着色剂、加工助剂、润滑剂、粘合促进剂、颜料或其组合。
[0138] 实施方案69、一种组合物，所述组合物包含经回收聚合物材料、膨胀火山灰、纤维 素材料和无机填料。
[0139] 实施例
[0140] 表1.材料
[0141]
【权利要求】
1. 一种组合物，所述组合物包含经回收聚合物化合物、高纵横比填料和轻质填料的复 合材料。
2. -种组合物，所述组合物包含经回收聚合物材料、膨胀火山灰、纤维素材料和无机填 料。
3. 根据权利要求1或2所述的组合物，其中经回收聚合物材料包括来自水力制浆过 程的经回收聚合物、低密度聚乙烯、来自农用薄膜废物流的聚合物、来自城市废物流的聚合 物、来自医疗废物流的聚合物或其组合。
4. 一种制品，所述制品包括源自经回收聚合物化合物、高纵横比填料和轻质填料的复 合材料的热压结合的基材。
5. 根据权利要求4所述的制品，其中基材具有大于700MPa的挠曲模量，至少300J/m的 切口冲击强度，至少4%的拉伸伸长，和小于70 y m/m/K的热膨胀系数中的至少两者。
6. 根据权利要求4所述的制品，其中基材具有约0. 5至1. 6g/cm3,约0. 7至1. 2g/cm3， 或约0? 5至1. Og/cm3的比重。
7. 根据权利要求4所述的制品，其中基材具有在室温下浸入水中24小时之后所显示的 小于10%的吸水率。
8. 根据权利要求4所述的制品，其中制品包括施加至基材的表面的标记。
9. 根据权利要求4所述的制品，进一步包括结合至基材的表面的聚合物。
10. -种制品，所述制品包括源自复合材料的热压结合的基材，所述复合材料包括（i) 经回收聚合物材料或聚合物化合物，和（ii)高纵横比填料，（iii)轻质填料，和任选的（iv) 有机或无机填料，其中基材具有约〇. 5至1. 6g/cm3的比重，小于70 ii m/m/K的热膨胀系数， 根据热膨胀测试法的小于〇. 5%的热膨胀，和在室温下浸入水中24小时之后所显示的小于 10 %的吸水率中的至少两者。
11. 一种方法，所述方法包括热压结合复合材料从而形成基材，其中复合材料包括经回 收聚合物化合物。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中复合材料与另一种聚合物化合物共散射，并且 在热压结合时形成多层基材。
13. -种方法，所述方法包括； (a) 将复合材料散射至第一旋转带上，其中复合材料为（i)经回收聚合物化合物，或 (ii)经回收聚合物材料或聚合物、高纵横比填料、轻质填料，和任选的有机填料或无机填料 或其组合的一种或多种，和 (b) 在第一旋转带和第二旋转带之间热压结合复合材料从而形成基材。
14. 一种多层制品，所述多层制品包括， (a) 源自复合材料的热压结合的基材，所述复合材料包括（i)经回收聚合物材料或聚 合物，（ii)高纵横比填料和（iii)轻质填料和（iv)任选的有机填料或无机填料或其组合， 和 (b) 第二层，所述第二层结合至基材的表面。
15. -种制品，所述制品包括由权利要求14的多层制品形成的地板片段。
16. 根据权利要求14所述的制品，其中地板片段具有对立的边缘表面并且每个边缘表 面具有轮廓，其中一个边缘表面具有连接轮廓而对立的边缘表面具有接收轮廓。
17.根据权利要求16所述的制品，进一步包括多个地板片段，每个地板片段具有对立 的边缘表面并且每个边缘表面具有轮廓，其中一个边缘表面具有连接轮廓而对立的边缘表 面具有接收轮廓，并且其中第一地板片段的连接轮廓装配进入第二地板片段的接收轮廓。
【文档编号】C08J5/00GK104428374SQ201380027887
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】J·J·切尔诺豪斯, B·J·切尔诺豪斯, G·S·贝内特, S·V·G·加雷特 申请人:麦格玛地板有限责任公司