Изобретение относится к листам с орнаментом, применяемым при производстве декоративных слоистых материалов, к декоративным слоистым материалам, пригодным для верхних частей торговых столов и прилавков, стенных панелей, отделки поверхностей полов, верхних частей письменных столов, в особенности к слоистым материалам, получаемым с помощью высокого давления, и к способам изготовления листов с орнаментом и слоистых материалов.
Известен лист с орнаментом для применения при производстве декоративного слоистого материала, содержащий пропитанный термореактивной смолой лист бумаги с размещенным сверху листа бумаги защитным слоем (патент Великобритании N 1399592).
Из этого же патента Великобритании N 1399592 известен декоративный слоистый материал, содержащий подложку с декоративным верхним слоем, сформированный из отвержденного и связанного с подложкой листа бумаги с орнаментом, пропитанного термореактивной смолой, и защитный слой, размещенный сверху декоративного слоя.
Кроме того, в данном патенте Великобритании N 1399592 раскрыт способ изготовления листа с орнаментом, применяемого при производстве декоративного слоистого материала, заключающийся в нанесении на лист с орнаментом защитного слоя и пропитке листа с орнаментом термореактивной смолой.
Наконец, из патента Великобритании N 1399592 известен способ изготовления декоративного слоистого материала, заключающийся в осуществлении сборки подложки и пропитанного термореактивной смолой декоративного верхнего слоя с размещенным сверху него защитным слоем, приложении к сборке воздействия тепла и давления с возможностью осуществления растекания и по меньшей мере частичного отверждения термореактивной смолы.
В известных листе с орнаментом, применяемом при производстве декоративного слоистого материала, декоративном слоистом материале, а также при применении известных способов их изготовления не достигается достаточное для коммерческих целей качество, т.е. возможно наличие трещин на изделиях, образование складок, изделия характеризуются чрезмерной жесткостью, недостаточной прозрачностью, имеют высокую стоимость и часто имеют грязный вид. Кроме того, известные лист с орнаментом и декоративный слоистый материал не обладают сопротивлением к истиранию, удовлетворяющему требованиям НАЭП (Национальной Ассоциации электротехнической промышленности).
В основу изобретения положена задача создать лист с орнаментом, применяемый при производстве декоративного слоистого материала, и декоративный слоистый материал со сверхчистым, создающим ощущение глубины внешним видом, обладающие сопротивлением к продавливанию и характеристикой стойкости к истиранию, удовлетворяющими требованиям НАЭП, и имеющие толстое защитное покрытие на листе с орнаментом, а также разработать способы из изготовления.
Данная задача согласно одному аспекту изобретения решается тем, что в листе с орнаментом для применения при производстве декоративного слоистого материала, содержащем пропитанный термореактивной смолой лист бумаги с размещенным сверху листа бумаги защитным слоем, согласно изобретению защитный слой является по существу прозрачным и содержит частицы предварительно отвержденной термореактивной смолы, причем показатель преломления частиц предварительно отвержденной смолы, по существу, такой же, как и показатель преломления пропитывающей термореактивной смолы.
Целесообразно, чтобы защитный слой содержал частицы минерального материала малых размеров, имеющих твердость по Моосу по меньшей мере 7 в матрице термореактивной смолы. Предпочтительно, чтобы защитный слой содержал исходный связующий материал.
Полезно, чтобы частицы предварительно отвержденной смолы и пропитывающая термореактивная смола представляли одну и ту же смолу.
Желательно, чтобы смола являлась полиэфирной, меламиновой или карбамидной смолой.
Целесообразно, чтобы минеральные частицы защитного слоя имели средний размер частиц не более 50 мкм.
Предпочтительно, чтобы исходный связующий материал защитного слоя содержал микрокристаллическую целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия или их смеси.
Полезно, чтобы прозрачный защитный слой имел толщину 2-3 мл, предпочтительно 3 мл.
Данная задача согласно другому аспекту изобретения решается тем, что в декоративном слоистом материале, содержащем подложку с декоративным верхним слоем, сформированым из отвержденного и связанного с подложкой листа бумаги с орнаментом, пропитанного термореактивной смолой, и защитный слой, размещенный сверху декоративного слоя, согласно изобретению защитный слой является стойким к истиранию, по существу, прозрачным и содержит частицы предварительно отвержденной термореактивной смолы, причем показатель преломления частиц предварительно отвержденной смолы по существу такой же, как и показатель преломления пропитывающей термореактивной смолы.
Предпочтительно, чтобы защитный слой содержал частицы минерального материала малых размеров, имеющие твердость по Моосу по меньшей мере 7 в матрице термореактивной смолы.
Целесообразно, чтобы защитный слой содержал исходный связующий материал.
Полезно, чтобы частицы предварительно отвержденной смолы и термореактивная смола представляли одну и ту же смолу.
Желательно, чтобы смола являлась полиэфирной, меламиновой или карбамидной смолой.
Предпочтительно, чтобы минеральные частицы защитного слоя имели средний размер частиц не более 50 мкм.
Целесообразно, чтобы исходный связующий материал защитного слоя содержал микрокристаллическую целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия или их смеси.
Полезно, чтобы защитный слой имел толщину 2-3 мл, предпочтительно 3 мл.
Желательно, чтобы подложка была образована из дерева, но возможно, чтобы подложка была изготовлена из деревянного шпона.
Предпочтительно, чтобы декоративный слоистый материал являлся бы слоистым материалом низкого давления, причем смола являлась бы полиэфирной или меламиновой смолой.
Целесообразно, чтобы декоративный слоистый материал являлся бы слоистым материалом высокого давления, причем смола являлась бы меламиновой или карбамидной смолой, подложка была бы выполнена из сердцевидных листов, пропитанных смолой, являющейся предпочтительно фенолоальдегидной смолой.
Наиболее предпочтительно, чтобы защитный слой содержал:
(1) 5 30 мас. ч. частиц минерала, выбранного из группы, состоящей из глинозема, кремнезема и их смесей;
(2) 1 5 мас.ч. исходного связующего материала, выбранного из группы, состоящей из микрокристаллической целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия и их смесей;
(3) частицы предварительно отвержденной смолы, взятые в количестве от равного количеству частиц минерала до количества, шестикратно превышающего количество частиц минерала;
(4) термореактивная смола с показателем преломления, по существу, равным показателю преломления частиц предварительно отвержденной смолы, взятая в количестве, достаточном для формирования постоянной матрицы для частиц минерала и для частиц предварительно отвержденной смолы.
Целесообразно, чтобы, по существу, все частицы предварительно отвержденной смолы имели размеры менее 250 мкм.
Желательно, чтобы защитный слой содержал на 100 мас.ч. частиц предварительно отвержденной смолы до 100 мас.ч. частиц мелкодисперсного бесцветного, стойкого к истиранию минерального материала с твердостью по Моосу, составляющей по меньшей мере 7, и со средним размером частиц не менее 50 мкм и исходный связующий материал в количестве, достаточном для удержания частиц минерального материала и частиц предварительно отвержденной смолы на поверхности листа бумаги с орнаментом.
Полезно, чтобы защитный слой содержал 0,212-0,282 г/м2 частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы.
Возможно, чтобы прозрачный защитный слой имел толщину, соответствующую 0,085-0,113 г/м2 частиц предварительно отвержденной смолы и частиц минерального материала.
Данная задача согласно еще одному аспекту изобретения решается тем, что в способе изготовления листа с орнаментом, применяемого при производстве декоративного слоистого материала, заключающегося в нанесении на лист с орнаментом защитного слоя и пропитке листа с орнаментом термореактивной смолой, согласно изобретению используют защитный слой, содержащий частицы предварительно отвержденной термореактивной смолы, причем показатель преломления частиц предварительно отвержденной смолы по существу такой же, как и показатель преломления матрицы пропитывающей термореактивной смолы.
Предпочтительно использовать защитный слой, содержащий минеральные частицы малых размеров, имеющие твердость по Моосу по меньшей мере 7, в матрице термореактивной смолы.
Полезно использовать защитный слой, содержащий исходный связующий материал.
Желательно в качестве частиц предварительно отвержденную смолу и термореактивной смолы использовать одну и ту же смолу.
Целесообразно использовать смолу, являющуюся полиэфирной смолой, меламиновой смолой или карбамидной смолой.
Возможно использовать минеральные частицы защитного слоя со средним размером частиц не более 50 мкм.
Предпочтительно использовать исходный связующий материал защитного слоя, содержащий микрокристаллическую целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия или их смеси.
Желательно, чтобы прозрачный защитный слой имел толщину 2-3 мл, предпочтительно 3 мл.
Целесообразно, чтобы нанесение на лист с орнаментом защитного слоя и пропитку листа с орнаментом термореактивной смолой осуществляли в две раздельные стадии, причем сначала наносили на лист с орнаментом защитный слой посредством наложения влажного слоя частиц предварительно отвержденной термореактивной смолы и исходного связующего материала, осуществляли сушку влажного слоя, а затем пропитывали лист с орнаментом термореактивной смолой.
Возможно, чтобы при нанесении на лист с орнаментом защитного слоя, использовали влажный слой, содержащий минеральные частицы.
Полезно, чтобы нанесение на лист с орнаментом защитного слоя и пропитку листа с орнаментом термореактивной смолой осуществляли в одну стадию, причем сначала приготавливали смесь из термореактивной смолы и частиц предварительно отвержденной термореактивной смолы, имеющую вязкость не более чем 250 сП, наносили эту смесь на лист с орнаментом с наложением на лист с орнаментом слоя частиц предварительно отвержденной смолы и одновременной пропиткой листа с орнаментом термореактивной смолой, а затем осуществляли сушку покрытого и пропитанного листа с орнаментом.
Желательно, чтобы смесь включала минеральные частицы малых размеров и исходный связующий материал.
Данная задача согласно последнему аспекту изобретения решается тем, что в способе изготовления декоративного слоистого материала, заключающемся в осуществлении сборки подложки и пропитанного термореактивной смолой декоративного верхнего слоя с размещением сверху него защитным слоем, приложения к сборке воздействия тепла и давления с возможностью осуществления растекания и по меньшей мере частичного отверждения термореактивной смолы, согласно изобретению используют защитный слой, содержащий отвержденную термореактивную смолу, образованную из частиц предварительно отвержденной смолы, причем показатель преломления частиц предварительно отвержденной смолы по существу такой же, как и показатель преломления пропитывающей термореактивной смолы по меньшей мере в частично отвержденной форме, а защитный слой является прозрачным и стойким к истиранию.
Предпочтительно, чтобы отвержденная термореактивная смола включала минеральные частицы малых размеров, имеющие твердость по Моосу по меньшей мере 7, в матрице термореактивной смолы, причем термореактивная смола являлась совместимой с термореактивной смолой, которой пропитан декоративный верхний слой.
Целесообразно, чтобы отвержденная термореактивная смола включала исходный связующий материал.
Полезно, чтобы в качестве частиц предварительно отвержденной смолы и термореактивной смолы использовали одну и ту же смолу.
Возможно использовать смолу, являющуюся полиэфирной, меламиновой или карбамидной смолой.
Желательно использовать минеральные частицы защитного слоя со средним размером частиц не более 50 мкм.
Предпочтительно использовать исходный связующий материал защитного слоя, содержащий микрокристаллическую целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия или их смеси.
Полезно, чтобы прозрачный защитный слой имел толщину 2-3 мл, предпочтительно 3 мл.
Возможно, чтобы полученный слоистый материал являлся материалом низкого давления, причем использовали полиэфирную или меламиновую смолу.
Целесообразно, чтобы полученный слоистый материал являлся материалом высокого давления, причем использовали меламиновую или карбамидную смолу, а подложку выполняли из сердцевидных листов, пропитанных смолой, являющейся предпочтительно фенолоальдегидной смолой.
Сущьность и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из последующего подробного описания различных вариантов осуществления изобретения.
Одним из ключевых признаков настоящего изобретения является использование частиц предварительно отвержденной термореактивной смолы, которые образуются из смолы, имеющей такой же или, по существу, такой же показатель преломления, как и неотвержденная или частично отвержденная смола, используемая в качестве связующего для слоистых пластиков, которую применяют в процессе образования слоистого материала после того, как последняя стала термоотвержденной во время процедуры образования слоистого материала. Термин "предварительно отвержденная" означает то, что отверждение или охватывание частиц смолы дошло либо до максимально возможной степени, либо по меньшей мере до стадии отверждения, где вязкость ее расплава является достаточно высокой для того, чтобы предотвратить растворение этих частиц в жидкой смоле, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, и/или от расплавления и течения в обычных условиях образования слоистой структуры и вызванной этим нежелательной пропитки расположенной ниже бумаги, например бумаги с орнаментом, во время прессования/ламинирования для образования слоистого материала.
В изобретении используется принцип, что материалом, имеющим наиболее близкий показатель преломления с отвержденной смолой, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, является отвержденная смола, используемая в качестве связующего для слоистых пластиков. Поэтому в том случае, когда смола, используемая в качестве связующего для слоистых пластиков, для листа с орнаментом является меламиноформальдегидной смолой (здесь и далее "меламиновая" смола), как это имеет место в типичных случаях, основным материалом в виде частиц, из которого образуется защитный покрывающий слой, будут частицы предварительно отвержденной меламиновой смолы.
Меламиновая смола является типичной смолой, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, и обычно именно она применяется для того, чтобы насытить/пропитать лист с орнаментом и покрывающий лист в процессе получения декоративных слоистых материалов высокого давления, отвечающих стандартам НАЭП. Следовательно, меламиновая смола является предпочтительной смолой, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, для применения в верхнем слое или слоях по настоящему изобретению.
Следовательно, частицы предварительно отвержденной термореактивной смолы также предпочтительно относятся к меламиновой смоле. Однако возможны иные системы из смол, например полиэфиры, мочевина-формальдегид, дицианодиамид-формальдегид, эпоксиды, полиуретан, отверждаемые акриловые соединения и их смеси. Таким образом, материал из частиц предварительно отвержденных полимеров можно выбрать из числа меламиновой смолы, полиэфира, эпоксида, отверждаемого акрилового соединения и т.п. а также их смесей.
При определенных условиях и для того, чтобы достичь особых эффектов, также можно использовать некоторые несовместимые смеси, например, частиц отвержденной полиэфирной смолы или частиц полиуретановой смолы вместе с частицами отвержденной меламиновой смолы, с жидкой меламиновой смолой, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, однако обычно отвержденная смола является такой же, что и жидкая смола, используемая в качестве связующего для слоистых пластиков, а какие-либо частицы несовместимой отвержденной смолы присутствуют только в малых количествах.
Также возможно использовать смеси частиц предварительно отвержденной смолы, которые предварительно отверждают до различных степеней схватывания, и даже малое количество частиц смолы, которые все еще способны частично растворяться в жидкой меламиновой смоле и, таким образом, обладают способностью к плавлению и протеканию в лежащую ниже бумагу; однако количество таких менее отвержденных частиц не должно быть таким большим, что желаемый продукт не будет получен, то есть конечный слоистый материал должен иметь прозрачный защитный поверхностный слой, в основном образованный из предварительно отвержденной смолы. Однако в тех случаях, где прозрачный поверхностный слой является очень тонким, стойкие к истиранию минеральные частицы могут составлять до примерно 50% или более.
За исключением прозрачного защитного слоя, покрывающего лист с орнаментом, слоистый материал по настоящему изобретению удобно делать в соответствии со стандартной практикой, поэтому является приемлемой его обычная конструкция, например, он может включать 2-8 внутренних листов, образованных крафт-бумагой, пропитанной фенолоальдегидной смолой с расположенным поверх них листом с орнаментом, пропитанным меламиновой смолой, плюс защитный слой по изобретению над слоем орнамента. Конечный слоистый материал изготавливают обычным образом, таким как складывание в стопку внутренних листов в подходящем прессе с нанесением поверх них покрытого защитным слоем листа с орнаментом и воздействием на полученную сборку достаточными величинами тепла и давления, приложенного между двумя пластинами прессовальных матриц, в течение времени, достаточного для получения желаемого декоративного слоистого материала. Условия прессования как слоистого материала высокого давления, так и слоистого материала низкого давления являются стандартными и хорошо известными.
Покрытие из толстого прозрачного защитного поверхностного слоя в основном включает частицы предварительно отвержденной термореактивной смолы вместе с исходным связующим материалом и (необязательно, но предпочтительно) небольшое количество стойкого к истиранию минерала с относительно мелким размером частиц, желательно со средним размером частиц в диапазоне от 0,5-50 мкм, предпочтительно около 1-30 мкм, и наиболее предпочтительно со средним размером частиц около 1 мкм. Типичный защитный поверхностный слой такого типа будет включать 15-20 фунт/рим (0,212-0,282 г/м2) частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы и 6 фунт/рим (0,085 г/м2) частиц Al2O3. Частицы стойкого к истиранию минерала предпочтительно присутствуют в количестве, достаточном для того, чтобы частично покрыть более крупные частицы предварительно отвержденной смолы, которые могут достигать 250 мкм, но предпочтительно имеют максимальный размер 100 мкм. Частицы минерала должны иметь твердость не менее 7 по шкале Мооса, эти частицы предпочтительно являются глиноземом или смесью глинозема и кремнезема, хотя частицы минерала могут включать оксид циркония, оксид церия, гранулы твердого стекла, карбид кремния и алмазную пыль. Следует избегать значительных количеств иных материалов, таких как флоккулированные осадки волокон и т.д. поскольку они уменьшают прозрачность.
Исходным связующим материалом может быть любой совместимый с системой материал, который удерживает покрытие из защитного слоя на месте на верхней поверхности листа с орнаментом перед завершением процесса образования слоистой структуры, включая множество клеящих материалов на основе смол, которые совместимы с выбранной системой смолы, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, высоковязкую или густую, частично отвержденную смолу либо какие-либо иные материалы, которые упоминаются как пригодные в качестве связующих материалов в соответствии с технологией ARP® например альгинат натрия, белая сажа, микрокристаллическая целлюлоза или смеси, например, смесь большого количества микрокристаллической целлюлозы с небольшим количеством карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).
Другой типичный продукт по настоящему изобретению имеет гораздо более тонкий защитный поверхностный слой, соответствующий толщине 6-8 фунт/рим (0,085-0,113 г/м2) твердого вещества, который включает приблизительно равные количества частиц предварительно отвержденной смолы и минеральных частиц. Это продукт типа ARP®, содержащий примерно только половину количества минеральных частиц по сравнению со слоистым материалом ARP® но имеет полную стойкость к истиранию и износу вместе с улучшенным износом инструментов и уменьшенным износом пластин прессовальных матриц.
Защитное покрытие можно наносить на лист с орнаментом разным путем. К ним относятся двухстадийный способ, аналогичный методу ARP® одностадийный способ, аналогичный методу ARP® способ переноса, а также способ нанесения лака, в котором композицию защитного поверхностного слоя наносят непосредственно на деревянный шпон или подобный материал, а затем прессуют.
В предпочтительной форме для применения в двухстадийном методе композицию покрытия получают из смеси малых частиц глинозема или иных стойких к истиранию частиц, желательно со средним размером примерно 1 30 мкм материала в форме частиц предварительно отвержденной смолы с максимальным размером частиц 250 мкм и предпочтительно с максимальным размером частиц 100 мкм, а также меньшего количества частиц микрокристаллической целлюлозы, причем все они диспергированы в устойчивую водную суспензию. В качестве материала, стойкого к истиранию, служат частицы глинозема такого малого размера, что они не мешают визуальным эффектам в конечном продукте, а в качестве предпочтительного исходного связующего материала служат частицы микрокристаллической целлюлозы. Будет понятно, что исходный связующий материал должен быть совместимым с системой смол, используемой в процедуре образования слоистой структуры (обычно меламиновой смолы) или в случае определенных слоистых материалов низкого давления с системой полиэфирной смолы, микрокристаллическая целлюлоза выполняет данную функцию, а также стабилизирует малые частицы глинозема и предварительно отвержденной смолы на поверхности листа с орнаментом.
Так, предпочтительная композиция суспензии содержит смесь малых частиц глинозема и материала в форме частиц предварительно отвержденной смолы и меньшее количество частиц микрокристаллической целлюлозы, причем все диспергировано в воде. Количество материала в виде частиц предварительно отвержденной смолы и предпочтительно малых минеральных частиц должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить конечный продукт с желаемой стойкостью к истиранию, как обсуждалось выше, и количество исходного связующего материала должно быть достаточным для удержания минеральных частиц и материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы на поверхности листа со стороны орнамента. Было обнаружено, что, как правило, удовлетворительные результаты достигаются при использовании примерно 2 10 мас.ч. микрокристаллической целлюлозы приблизительно на 20-120 мас.ч. глинозема и материала в виде частиц предварительно отвержденной смолы, однако можно работать вне этого диапазона. Количество частиц предварительно отвержденной смолы должно быть примерно 1 6 мас.ч. на одну мас.ч. минеральных частиц, хотя понятно, что не только можно работать вне этого диапазона, но и что подходящий продукт с толстым прозрачным защитным поверхностным слоем можно изготовить вообще без каких-либо минеральных частиц.
Количество воды в суспензии также диктуется практическими соображениями, поскольку, если воды слишком мало, суспензия становится такой густой, что ее трудно наносить, наоборот, если воды слишком много, суспензия становится такой жидкой, что во время операции нанесения покрытия трудно поддерживать стойкую толщину вследствие растекания суспензии. Так, суспензия на основе воды, содержащая около 2,0 мас. микрокристаллической целлюлозы и около 24 мас. глинозема и материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы является стабильной, то есть глинозем и частицы предварительно отвержденной смолы не осаждаются, однако, если используют более примерно 3,5 мас. микрокристаллической целлюлозы и около 24 мас. глинозема и материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы, суспензия становится очень вязкой и ее трудно наносить.
Композиция из частиц, содержащих минералы, также желательно должна содержать малое количество смачивающего вещества, предпочтительно, неионогенного смачивающего вещества, а также силан. Количество смачивающего вещества не критично, однако желательно только очень малое количество, а избыток не дает никаких преимуществ. В соответствии с обычной практикой могут также присутствовать увлажнитель, смазка, облегчающая выемку изделий из форм, катализатор и/или пеногаситель.
Если используют силан, то он действует как связующее вещество, которое химически связывает глинозем или другие неорганические частицы с частицами предварительно отвержденной меламиновой смолы и/или с матрицей меламиновой смолы после пропитки и отверждения, это обеспечивает лучший начальный износ, поскольку частицы глинозема химически связываются с меламиновой смолой, кроме того, что они связаны с ней механически и, следовательно, больше остаются на месте при абразивном износе. Силан следует выбирать из числа силанов, которые совместимы с конкретной используемой термоотверждающейся смолой, используемой в качестве связующего для слоистых пластиков, в этом отношении особенно эффективными для применения с меламиновыми смолами являются силаны, имеющие аминогруппы, такие как гамма-амино-пропилтриметоксисилан. Не требуется большого количества используемого силана и фактически для повышения стойкости к истиранию конечного слоистого материала достаточно только 0,5 мас. минерала в виде частиц, предлагается использовать максимальное количество около 2 мас. глинозема или иных твердых частиц, поскольку большие количества не приведут к каким-либо существенно лучшим результатам, а просто увеличат стоимость сырья.
После покрытия вышеупомянутой покрывающей композицией декоративную бумагу высушивают, а затем пропитывают обычным путем подходящей термоотверждающейся смолой, например меламиновой смолой или полиэфиром. Перед тем, как лист с орнаментом пропитывают меламиновой смолой, покрытие, в котором используется микрокристаллическая целлюлоза в качестве связующего вещества, должно быть высушено при повышенной температуре. Так, минимальная температура при сушке составляет около 140oF (60oC), а предпочтительные температуры при сушке находятся в пределах от 240-270oF (115,6-132oC). После высушивания пропитанную и покрытую бумагу с орнаментом складывают с множеством внутренних листов, пропитанных смолой, или с иным материалом подложки и осуществляют образование слоистого материала обычным образом при нагревании и под давлением.
Другим методом достижения целей данного изобретения является одностадийный способ наложения слоя материала в виде частиц предварительно отвержденной смолы на поверхность листа с орнаментом одновременно с полным насыщением листа с орнаментом смолой за одностадийную операцию, в которой неотвержденная жидкая смола является носителем частиц предварительно отвержденной смолы и частиц минералов, устойчивых к истиранию. Данный способ, путем которого достигнуто настоящее изобретение, лучше всего описывается следующим образом.
(1) Приготовление смеси жидкой термоотверждаемой пропитывающей смолы и покрывающей композиции, где покрывающая композиция включает материалы в виде частиц предварительно отвержденной синтетической смолы в концентрации, достаточной для того, чтобы обеспечить отложение смолы предварительно выбранной толщины на поверхности слоистого материала, и исходный материал связующего вещества для частиц предварительно отвержденной смолы, например, микрокристаллическую целлюлозу или даже липкие частицы частично отвержденной меламиновой смолы, причем исходный связующий материал совместим с термоотверждаемой пропитывающей смолой и выдержит последующие условия при образовании слоистого материала, при этом исходный связующий материал присутствует в виде частиц предварительно отвержденной смолы с поверхностью ненасыщенного бумажного листа, исходный связующий материал также служит для того, чтобы суспендировать материал в виде частиц предварительно отвержденной смолы в жидкой термоотверждаемой пропитывающей смоле.
(2) Нанесение защитного поверхностного слоя и пропитка за одну операцию путем нанесения покрытия смеси жидкой термоотверждаемой пропитывающей смолы и покрывающей композиции, предпочтительно имеющей вязкость приблизительно не более 200-250 сП, на наружную поверхность ненасыщенного бумажного листа с такой скоростью, чтобы ненасыщенный бумажный лист стал, по существу, насыщенным жидкой термоотверждаемой пропитывающей смолой и покрывающая композиция стала нанесенной на наружную поверхность.
(3) Высушивание покрытого и пропитанного бумажного листа с орнаментом для того, чтобы получить декоративный лист, готовый для получения слоистого материала.
Как было отмечено выше, на стадии (1) к материалам в виде частиц предварительно отвержденной смолы необязательно добавлять твердый минерал с малым размером частиц в концентрации, достаточной для того, чтобы повысить стойкость к истиранию без уменьшения видимости, в этом случае можно уменьшить толщину покрытия без потери стойкости к истиранию.
Твердый минерал, который можно использовать в композиции для материала в виде частиц отвержденного полимера, имеет малый размер частиц, как было описано выше, предпочтительно средний размер частиц примерно между 0,5 и 9 мкм, хотя, как было указано выше, можно использовать большие размеры в количествах, достаточных для того, чтобы обеспечить стойкий к истиранию слой без уменьшения видимости. Будет ясно, что вязкость жидкости должна быть достаточной для того, чтобы поддерживать минеральные частицы в суспензии вместе с частицами предварительно отвержденной смолы.
Стадия покрытия/пропитки в одну операцию может быть осуществлена за один или несколько этапов, то есть можно осуществить полную пропитку на том же этапе, где накладывается покрытие, или (в альтернативном случае) частичную пропитку можно осуществить в непрерывном процессе по первому этапу с нанесением покрытия с последующей второй пропиткой в потоке раствором смолы снизу.
Как было отмечено выше, материалы в виде частиц предварительно отвержденной смолы выбирают из группы, состоящей из меламиновой, полиэфирной, эпоксидной, отверждаемой акриловой и подобных смол или их смесей. Связующим материалом предпочтительно является "Avicel", продаваемый в виде смеси приблизительно 89% микрокристаллической целлюлозы и 11% карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Также возможно, хотя и не предпочтительно, что исходный связующий материал представляет собой смолу, используемую в качестве связующего для слоистых пластиков, в этом случае смола, используемая в качестве связующего вещества для слоистых пластиков, должна быть относительно вязкой типа сиропа и т.п.
Пригодная предпочтительная композиция содержит 1 мас.ч. "Avicel" на 4-60 мас. ч. комбинации минеральных частиц и материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы. Как указано выше, подходящий диапазон составляет около (1-6):1, хотя отношение материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы к минеральным частицам подвержено широкому изменению. Также возможно добавить небольшие дополнительные количества КМЦ (или вообще не добавлять) и малое количество силана. Предпочтительно ввести малое количество поверхностно-активного вещества и малое количество твердого смазывающего вещества для обеспечения стойкости к истиранию.
В композиции имеются шесть важных переменных, три из которых являются независимыми, а три зависимыми. Вес бумаги с орнаментом, содержание жидкой смолы и вес стойкой к истиранию композиции не зависят от состава. Требования к этим переменным устанавливаются внешними факторами, такими как цвет, степень конечного насыщения и стойкость к истиранию. Вес (сухой) пропитывающей смолы на единицу площади поверхности зависит от комбинации основного веса бумаги и содержания смолы. Вязкость зависит от общего объема жидкости в сравнении с содержанием материала в виде частиц. Поэтому количество воды, добавляемой к жидкой смоле, зависит от вязкости, достигнутой путем смешения стойкой к истиранию композиции и неразбавленной смолы, и дополнительного объема, требуемого для уменьшения вязкости до желаемого уровня, чтобы облегчить одновременное нанесение покрытия и пропитку, до величины менее примерно 250 сП (предпочтительно около 100 сП).
Как указано выше, третий способ заключается в методе переноса. В данном способе покрытие по настоящему изобретению наносится на переносящую подложку и высушивается на ней. Переносящая подложка далее накладывается вниз лицом на полностью или частично насыщенный лист с орнаментом в обычной операции прессования слоистого материала или на другую подходящую поверхность, например на слой деревянного шпона. После завершения операции образования слоистого материала в условиях достаточной величины, достаточного тепла, времени и достаточной величины давления слоистый материал отслаивают от переносящей подложки или, наоборот, и защитное покрытие по настоящему изобретению оказывается перенесенным на верхнюю поверхность листа с орнаментом или подложки.
Четвертый способ, по которому можно осуществить настоящее изобретение, заключается в способе нанесения лака. Здесь композицию непосредственно наносят на подложку, такую как деревянный шпон, а затем высушивают и в конце прессуют при нагревании и под давлением.
В предпочтительных вариантах изобретения используют полностью отвержденную меламиновую смолу, мелкоразмолотую в порошок, который во время прессования действует как физическая прокладка между прессовочной пластиной и декоративным слоем. В результате выбора частицы, которая является частицей той же смолы, что и пропитывающая смола, показатель преломления защитного поверхностного слоя в конечном слоистом материале будет таким же, что приводит после прессования к немутной высокопрозрачной поверхности слоистого материала. Достигнутая таким образом прозрачность является достаточно чистой для того, чтобы использовать лист с одним цветом без потери яркости или оттенка.
Кроме покрытия с чистой толстой поверхностью, можно получить много других декоративных покрытий путем изменения материала в виде частиц предварительно отвержденной смолы и размера его частиц. Такие декоративные покрытия включают различные текстуры. Интересные визуальные эффекты могут быть получены путем использования материалов в виде окрашенных предварительно отвержденных частиц. Ожидается то, что изменения во внешнем виде являются многочисленными и зависят от размера частиц, материалов в виде частиц предварительно отвержденной смолы, количеств, толщины слоя и пигментации. Действительное достижение желаемого внешнего вида можно определить на основе обычных экспериментов с точки зрения настоящего описания.
Пример 1.
Материалы в виде частиц меламиновой смолы были получены нагреванием меламиновой смолы при 300oF до отверждения. Будучи отвержденным, материал размалывают до следующего приблизительного распределения частиц по размерам:
Суспензия ингредиентов, включающая 60 частей вышеуказанных частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы и 60 частей Al2O3 со средним размером частиц 1 мкм, была получена в смесителе Уоринга, как указано ниже. К перемешиваемой воде добавили семь с половиной частей микрокристаллической целлюлозы (Avicel RC 581) и 2,5 части КМЦ. После пребывания в смесителе в течение 2-3 мин Avicel был полностью диспергирован, затем примешивали оксид алюминия и частицы предварительно отвержденной смолы.
Конечная суспензия наносилась до 50 фунт/рим (0,705 г/м2) и 65 фунт/рим (0,917 г/м2) на непропитанные листы, на поверхности которых был отпечатан узор текстуры дерева и калейдоскопический узор соответственно. Покрытие высушивалось в течение 3 мин приблизительно при 265oF (129,4oC). После этого бумагу обычным образом насыщали, используя меламиноформальдегидную смолу, и высушивали в соответствии с обычными методиками. Содержание смолы составляло 51-55,6% а содержание летучих веществ 4,6-5,2% Слоистый материал изготовляли и прессовали, используя обычный цикл общего назначения, то есть примерно при 290oF (143,3oC) 1000 psi (6894,76 кПа) в течение примерно 25 мин.
Пример 2.
Жидкая меламиновая смола 1575 фунтов (714,41 кг) была получена для бумаги с орнаментом, пропитанной в соответствии со стандартной практикой. Добавляли поверхностно-активное вещество TRITON CF 21 в количестве 0,001 мас. ч. на 192,8 фунтов жидкой смолы. Перемешивание осуществляли с высокой скоростью в смесителе с низким сдвигающим усилием в течение 5 мин. Быстро добавляли 11 фунтов Avicel таким образом, чтобы избежать комкования или образования отдельных кусков. Сразу после этого быстро добавляли 47 фунтов (27,32 кг) частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы и 47 фунтов (27,32 кг) 30 мкм глинозема.
Измеряли вязкость после добавления 70 гал (264,98 л) воды, для того, чтобы получить вязкость не более 150 сП (вискозиметр Brookfield#3, вал вращался при 12 об/мин).
На бумагу с отпечатанным орнаментом весом 65 фунт/рим (0,916 г/м2) наносили покрытие с расходом 196,1 фунт/рим (2,765 г/м2). Бумагу сушили при повышенной температуре и, используя эту бумагу, получали обычным способом слоистый материал.
Результаты по истиранию (см.табл.1).
Пример 3.
Осуществляли также, как и вышеприведенный пример 2, используя 20 и 25 мкм глинозема для каждого дополнительного образца.
Результаты по истиранию (см.табл.2).
Пример 4. Защитный поверхностный слой среднего веса.
Для нанесения поверхностного слоя и одновременного насыщения бумаги с напечатанным орнаментом была приготовлена следующая композиция:
150 галлонов (567,82 л) неразбавленной меламиновой смолы 1,575 фунтов (714,41 кг);
70 галлонов (264,98 л) воды;
11 фунтов Avicel (4,990 кг);
92 фунта (41,73 кг) 30 мкм (средний размер частиц) оксида алюминия;
92 фунта (41,73 кг) частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы, максимальный размер частицы 100 мкм;
0,27 фунтов (0,122 кг) смазки для форм Infirnol;
6,2 фунта (2,812 кг) катализатора отверждения меламиновой смолы Nacure 3525;
32 фунта (14,515 кг) увлажнителя на основе диэтиленгликоля;
1,36 фунта (0,617 кг) пеногасителя Bubrake.
Нанесение покрытия (пропитка) осуществлялась с расходом 57,8 фунт/рим (0,815 г/м2) неразбавленных твердых меламиновых смол, причем Avicel накладывали с расходом 0,66 фунт/рим (0,009 г/м2), оксид алюминия с расходом 5,62 фунт/рим (0,079 г/м2), частицы предварительно отвержденной меламиновой смолы с расходом 5,62 фунт/рим (0,0079 г/м2)? а увлажняющее вещество с расходом 1,64 фунт/риv (0,0231 г/м2). После прохождения через сушильный аппарат лист с орнаментом имел содержание смолы 52% и содержание летучих веществ 6%
Лист с орнаментом прессовали в декоративный слоистый материал высокого давления обычным образом, полученный слоистый материал удовлетворял всем стандартам НАЭП и обладал отличной стойкостью к истиранию и износостойкостью на скользящем барабане.
Пример 5. Лабораторная композиция, создающая ощущение глубины, устойчивая к сильному продавливанию.
Лабораторная композиция для пропитки/покрытия была получена и нанесена на лист с орнаментом с расходом 58,31 фунт/рим (0,822 г/м2) твердой неразбавленной смолы, 0,67 фунт/рим (0,009 г/м2) Avicel, 26,1 фунт/рим (0,368 г/м2) предварительно отвержденных твердых веществ меламиновой смолы, имеющих максимальный размер частиц 100 мкм, и 6,53 фунт/рим (0,092 г/м2) оксида алюминия. После прохождения бумаги через сушильное устройство содержание смолы в бумаге было 60% а содержание летучих веществ 6% Прозрачный защитный поверхностный слой имел толщину, эквивалентную более 20 фунт/рим (0,282 г/м2) твердых веществ. После прессования листа с орнаментом вместе с несколькими внутренними листами, пропитанными фенолоальдегидной смолы, был получен слоистый материал, полностью удовлетворяющий стандартам НАЭП, который, кроме того, обладал отличным сопротивлением к продавливанию и в котором лист с орнаментом мог быть четко и ясно виден, но создавал впечатление расположенного в глубине слоистого материала.
Пример 6. Замена ARP®.
Была получена следующая композиция для одновременного покрытия и пропитки листа одним цветом:
195 галлонов (738,15 л) неразбавленной меламиновой смолы (2,047,5 фунтов) (928,73 кг);
50 галлонов воды (189,27 л);
15 фунтов Avicel (6,803 кг);
2,9 фунта воска (1,315 кг);
44 фунта (19,958 кг) глинозема 15 мкм;
44 фунта (19,958 кг) частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы (максимальный размер частицы 100 мкм);
0,35 фунта (0,158 кг) смачивающего вещества Emerset 2652;
0,32 фунта (0,145 кг) смазки для форм Infirnol;
8,2 фунта (3,719 кг) катализатора Nacure 3525;
1,1 фунта (0,499 кг) пеногасителя Bubrake.
Вышеуказанная композиция была нанесена с расходом 60,93 фунт/рим (0,859 г/м2) неотвержденного твердого вещества смолы, 0,74 фунт/рим (0,017 г/м2) Avicel, 0,13 фунт/рим (0,002 м2) воска, 2,17 фунт/рим (0,031 г/м2) глинозема и 2,17 фунт/рим (0,0031 г/м2) частиц предварительно отвержденной меламиновой смолы. Покрытый и пропитанный таким образом лист с одним цветом затем пропускали через осушительную печь обычным образом. При проявлении он имел содержание смолы 52% и содержание летучих веществ 6% Лист с одним цветом использовали для образования слоистого материла обычным образом. Конечный слоистый материал имел отличную стойкость к истиранию на скользящем барабане и полностью удовлетворял всем стандартам НАЭП. Вследствие относительно малого количества присутстввующего глинозема уменьшен износ инструментов при разрезании данного слоистого материала.
Пример 7.
Была получена следующая композиция для одновременного покрытия и пропитки листа с орнаментом (лабораторные количества):
447 г меламиновая смола (268,2 г твердых веществ);
166 г вода;
3,12 г Avicel;
0,87 пеногасящее смачивающее вещество (31 капля);
26,1 г глинозем со средним размером частиц 30 мкм;
26,1 г частицы предварительно отвержденной меламиновой смолы по примеру 1;
0,09 г смазка для форм Infirnol (3 капли);
9,08 г диэтиленгликоль;
1,78 г катализатор Nacure 3525 (88 капель);
0,31 г пеногаситель Bubrake (10 капель).
Вышеуказанная композиция с общим содержанием твердых веществ в диапазоне 56-58% и общим содержанием твердых веществ смолы (за исключением частиц предварительно отвержденной смолы) в диапазоне примерно 51-53% нанесли на лист с орнаментом со следующим расходом:
Неотвержденная меламиновая смола 62,69 (0,884 г/м2) 68,02 (0,959 г/м2) фунт/рим;
Avicel (3,000 фут2) 0,72 (0,010 г/м2) 0,78 (0,011 г/м2) фунт/рим;
Частицы предварительно отвержденной меламиновой смолы 6,09 (0,086 г/м2) 6,61 (0,093 г/м2) фунт/рим;
Частицы глинозема 6,09 (0,086 г/м2) 6,61 (0,093 г/м2) фунт/рим;
Диэтиленгликоль 2,12 (0,031 г/м2) 2,30 (0,032 г/м2) фунт/рим.
Пример 8.
Повторяли пример 7, используя следующие композицию:
Меламиновая смола 361,0 г (216,6 г твердых веществ);
Вода 201,0 г;
Avicel 3,12 г;
Пеногасящее смачивающее вещество 0,87 г (31 капля);
Глинозем (средний размер частиц 30 мкм) 26,1 г;
Частицы предварительно отвержденной меламиновой смолы из примера 1 26,1 г;
Смазка для форм Infirnol 0,09 г (3 капли);
Диэтиленгликоль 9,08 г;
Катализатор Nacure 1,78 г (88 капель);
Пеногаситель Bubrake 0,31 г (10 капель).
Данная композиция была нанесена на бумажный лист с орнаментом с расходом 51,01 фунт/рим (0,719 г/м2) для неотвержденной меламиновой смолы, плюс 4,22 фунт/рим (0,06 г/м2) иных компонентов, что обеспечивало полный расход при наложении 55,23 фунт/рим (0,779 г/м2).
Дополнительные примеры
Был подготовлен пример, подобный вышеприведенному примеру 5, но вообще не использовался глинозем. Получен продукт, удовлетворяющий стандартам НАЭП, который обладает отличной прозрачностью и сопротивлением на продавливание. Расход при нанесении предварительно отвержденных частиц составляет 35 фунт/ рим (0,494 г/м2).
Другой пример осуществляли подобно примеру 6, но Avicel был заменен альгинатом натрия. Результаты удовлетворительны.
Другой пример осуществляли, используя композицию, подобной композиции из примера 1, причем композицию наносили непосредственно на верхнюю поверхность деревянной фанерной панели. После нанесения покрытия и высушивания панель прессовали под воздействием тепла и давления, чтобы получить защитное покрытие на деревянной панели.
Проведено другое испытание на производство картона низкого давления с использованием полиэфирной смолы. В качестве подложки использовали картон Masonite®. Используется лист с орнаментом текстуры дерева, а композиция для покрытия/пропитки была аналогична композиции из примера 5, но частицы предварительно отвержденной смолы представляли собой частицы полиэфира, а пропитывающей смолой являлась та же неотвержденная полиэфирная смола. Конечный продукт имел отличную стойкость к истиранию.
Предшествующее описание конкретных вариантов осуществления изобретения выявляет общую природу изобретения, так что иные лица, используя общеизвестные знания, могут легко модифицировать и/или адаптировать для различных применений эти конкретные варианты, не отклоняясь от общих понятий, следовательно, такие адаптации и модификации следует интерпретировать как находящиеся в рамках описанных вариантов и в рамках концепции изобретения.
Сущность изобретения: получение толстого эстетичного поверхностного слоя слоистого материала достигается путем использования предварительно отвержденных материалов в форме частиц пропитывающей смолы вместе с исходным связующим материалом, а также частиц минерала, стойкого к истиранию. Защитное поверхностное покрытие можно наносить в виде толстого слоя для того, чтобы придать стойкость к продавливанию и ощущение глубины. Поскольку пропитывающая смола и материалы в форме предварительно отвержденных частиц имеют одинаковый показатель преломления, прозрачность покрытия и конечная четкость лежащего снизу листа с орнаментом являются превосходными. 4 с. и 43 з.п. ф-лы, 2 табл.
| GB, заявка, 1399592, кл | |||
| Способ образования коричневых окрасок на волокне из кашу кубической и подобных производных кашевого ряда | 1922 |
|
SU32A1 |
