Композиция, лист, слоистый материал (его варианты), композитный материал, являющиеся оптическими барьерами

 

Описана композиция, представляющая собой оптический барьер, которая позволяет изготовить тонкие твердые поверхностные покрытия без проблемы визуализации поверхности субстрата через тонкое поверхностное покрытие, лист и слоистые материалы (его варианты). Оптические барьеры наполняют термопластиком, который блокирует по меньшей мере 90% пропускаемого через него света при толщине между 25,4 и 1270 мкм. Оптические барьеры предназначаются для введения между подложкой и декоративным верхним слоем, который либо прозрачен, либо полупрозрачен. Композиция содержит термопластик 50-90 мас.%, наполнитель 5-60 мас.%, агент непрозрачности 1-10 мас.%, волокно 1-10 мас.%. Лист выполнен из этой композиции. Слоистый материал содержит декоративный слой, первый термопластик и наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, непрозрачный слой, содержащий второй термопластик, второй наполнитель, агент непрозрачности и волокно. Технический результат - обеспечение возможности изготовления пластиковых поверхностных покрытий с улучшенными характеристиками оптического барьера, чтобы препятствовать видимости или предотвратить видимость поверхностных признаков подложки через пластиковые поверхностные покрытия. 5 и 16 з.п.ф-лы.

Настоящее изобретение относится к являющейся оптическим барьером композиции, содержащей полимер, наполнитель, повышающий непрозрачность агент и волокно и имеющей индекс непрозрачности, достаточный для блокирования по существу видимости подструктуры, когда ее вводят между поверхностным слоем и подструктурой, и способам ее изготовления и использования.

Более конкретно, данное изобретение относится к являющемуся оптическим барьером слою, включающему акриловую смолу или полимер, наполнитель, агент прозрачности и волокно, при этом композиция способна по существу блокировать видимость подструктуры, когда ее вводят между поверхностным слоем и подструктурой, и способам его изготовления и использования.

Декоративные слоистые материалы, получаемые отверждением под действием тепла и давления, изготовлялись коммерчески в течение нескольких лет и нашли широко распространенное применение в области строительства и изготовления мебели в качестве поверхностей прилавков и столов, рабочих поверхностей ванных комнат и кухонь, панелей для стен, перегородок и дверей. Такие декоративные слоистые материалы могут быть описаны как содержащие ряд листов, которые отверждают с образованием композита или единой структуры, имеющей поверхностное украшение, которое может варьировать от чего-либо такого простого, как сплошной цвет, до чего-либо такого сложного, как рельефная отделка, имитирующая текстуру древесины.

Такие декоративные слоистые материалы обычно содержат несколько слоев пропитанных синтетической смолой бумажных листов, отвержденных или склеенных вместе в единую структуру под действием нагрева и давления. В обычной практике декоративная слоистая конструкция снизу вверх состоит из сердцевины, представляющей собой один или несколько листов, пропитанных фенолоальдегидной смолой, выше которой лежит декоративный лист, пропитанный меламиноформальдегидной смолой.

Совсем недавно покрывающие поверхность композиции и слоистые материалы, изготовленные из пластиков, применяли в местах торговли. Эти поверхностные покрытия отличаются от пропитанных бумажных слоистых материалов по химическому составу и химическим характеристикам, а также физическим характеристикам. Подобно бумажным, пропитанным слоистым материалам, эти пластиковые поверхностные композиции предназначаются либо для склеивания с армирующей подложкой, такой как фанера, твердый картон, асбестовый картон, прессованная древесина, экструдируемые подложки или тому подобное, или экструзии совместно с такими подложками. Эти покрытия на основе пластиков, включающие структурные пластики, такие как акрилонитрилобутадиеностирольную (АБС) смолу, поли(винилхлоридную) (ПВХ) смолу, поликарбонат, используемые в качестве верхних частей прилавков, труб в ванных и душевых кабин, известны. Примеры таких поверхностных покрытий на основе пластиков описаны в патентах США N 4085246, 4458039, 4533680, 4938825 и 5318737, включенных здесь в качестве ссылки.

Одним недостатком такого пластикового поверхностного покрытия является отсутствие у него непрозрачности, что позволяет видеть поверхностные признаки подложки через декоративный рисунок пластикового поверхностного слоя. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение возможности изготовления пластиковых поверхностных покрытий с улучшенными характеристиками оптического барьера, чтобы препятствовать видимости или предотвратить видимость поверхностных признаков подложки через пластиковые поверхностные покрытия.

В соответствии с одним осуществлением данного изобретения предлагается являющаяся оптическим барьером композиция, включающая термопласт, наполнитель, агент непрозрачности и волокно, при этом композиция способна по существу блокировать более чем около 90% пропускаемого через нее света при толщине между около 25,4 мкм и около 1270 мкм. Таким образом блокируется видимость поверхностных признаков подложки, когда композицию вводят между поверхностным слоем с минимальной непрозрачностью и подструктурой или подложкой.

Целесообразно, чтобы наполнитель содержал волластонит, слюду, CaCO₃, диоксид кремния, глины, силикаты, алюминаты, оксиды алюминия или тому подобное или их комбинации или смеси, предпочтительно волластонит.

Термопласт можно выбирать из термопластичного акрилового полимера, смолы акрилонитрила, бутадиена и стирола, поли (винилхлоридной) смолы, смолы акрилонитрила, стирола и акрилата, стиролоакрилонитрильной смолы, поликарбоната и их смесей и комбинаций.

Возможно, чтобы термопласт представлял собой акриловый пластик, имеющий индекс расплава от около 1,5 до около 30, предпочтительно от около 1,5 до около 3,8.

Композиция может также содержать одну или несколько добавок, выбранных из антипиренов, частиц материалов, веществ для улучшения технологических свойств, стабилизаторов, антиоксидантов, антимикробных средств и антиадгезионных агентов.

В соответствии с другим осуществлением изобретения предлагается лист, являющийся оптическим барьером, имеющий толщину от около 25,4 мкм до 1270 мкм и выполненный из вышеописанной композиции.

Наполнитель может иметь отношение размеров от 3:1 до 20:1.

Лист получают экструзией или отливкой. Его толщина может составлять от около 127,0 мкм до 635 мкм.

Лист может быть полупрозрачным. Агент непрозрачности может представлять собой TiO₂.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения предлагается слоистый материал, содержащий декоративный слой, содержащий первый термопласт, первый наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, и непрозрачный слой, содержащий второй термопласт, второй наполнитель, агент непрозрачности и волокно и способный блокировать более чем около 90% пропускаемого через него света.

Первый и второй термопласты могут быть одинаковыми или разными и выбранными из термопластичного акрилового полимера, смолы акрилонитрила, бутадиена и стирола, поли(винилхлоридной) смолы, смолы акрилонитрила, стирола и акрилата, стиролоакрилонитрильной смолы, поликарбоната и их смесей и комбинаций.

Слоистый материал может быть образован совместной экструзией.

Слоистый материал может дополнительно содержать клейкий слой, расположенный между непрозрачным слоем и декоративным слоем.

Первый и второй наполнители каждый целесообразно выбрать из волластонита, слюды, CaCO₃, диоксида кремния, глин, силикатов, алюминатов, оксидов алюминия или тому подобного или их смесей.

Изобретением является также композиция, являющаяся оптическим барьером, содержащая субстрат и слоистый материал, расположенный на поверхности подложки и содержащий декоративный слой, содержащий первый термопласт, первый наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, и непрозрачный слой, содержащий второй термопласт, второй наполнитель, агент непрозрачности и волокно, и способный блокировать более чем около 90% пропускаемого через него света.

В соответствии с изобретением создан также слоистый материал, содержащий декоративный слой, выбранный из материалов с твердой поверхностью, слоя с твердой поверхностью, слоистого материала с твердой поверхностью и объемного слоистого материала с твердой поверхностью, и непрозрачный слой, приклеенный к декоративному слою, содержащий термопласт, наполнитель, агент непрозрачности и волокно, и способный блокировать более чем около 90% пропускаемого через него света при толщине между около 25,4 мкм и около 1270 мкм, и слой подложки, приклеенный к декоративному слою.

В соответствии с еще одним осуществлением данного изобретения здесь предлагаются способы изготовления являющихся оптическими барьерами композиций данного изобретения, способы изготовления композиционных или слоистых структур, содержащих оптические барьеры данного изобретения, и способы изготовления твердых поверхностных покрытий, включающих оптические барьеры данного изобретения.

В соответствии с еще одним осуществлением данного изобретения здесь предлагаются способы использования являющихся оптическими барьерами композиций данного изобретения в изделиях с твердой поверхностью.

Эти и другие осуществления данного изобретения станут очевидны специалистам в данной области при рассмотрении этого описания, включая его формулу изобретения.

Авторами данного изобретения обнаружено, что могут быть получены декоративные поверхностные композиты или слоистые материалы, которые имеют повышенные свойства оптического барьера или повышенную непрозрачность, так что поверхностные признаки подложки, на которую наносят декоративную поверхность, не просвечиваются или не видимы через поверхностный композит. Оптические барьеры данного изобретения хорошо подходят для применений, включающих покрытие поверхности субстратов покрытиями или слоистыми материалами на основе пластиков, а также традиционными пропитанными бумажными слоистыми материалами, которые не имеют адекватную непрозрачность, чтобы предотвратить прозрачность (видимость) визуальных поверхностных признаков и особенностей подложки через покрытие.

При получении декоративных слоистых материалов или покрытий, либо традиционной композиции на бумажной основе, либо композиции на пластиковой основе, поверхностные покрытия обычно включают один или несколько слоев листов, где верхний слой включает декоративный рисунок или конфигурацию. Типично, декоративные слоистые материалы на бумажной основе включают несколько слоев пропитанного термоотверждаемой смолой сырья сердцевины (предпочтительно, крафтбумаги), поддерживающей пропитанный термоотверждаемой смолой декоративный слой, который может быть далее покрыт пропитанным термоотверждаемой смолой поверхностным слоем. Применяемая термоотверждаемая смола предпочтительно представляет собой фенолформальдегидную смолу для сырья сердцевины и предпочтительно прозрачную меламин-формальдегидную смолу для декоративного и поверхностного слоев. Декоративный или поверхностный слои также текстурированы.

Обычно несколько листов на бумажной основе изготовляют одновременно с антиадгезионными (прокладочными) пленками между ними. При прессовании между подходящими плитами пресса для слоистых материалов слоистые композиты на бумажной основе отверждаются в целевые слоистые материалы. Агрегат пресса с плитами, который хорошо известен в области послойного формования, используют для обеспечения необходимого тепла и/или давления во время послойного формования.

Типично, декоративные покрытия на пластиковой основе экструдируют в виде тонких листов с хорошими физическими свойствами. Являющиеся оптическим барьером композиции данного изобретения предпочтительно предназначены для использования в сочетании с декоративными, формуемыми при повышенном давлении слоистыми материалами, которые можно обрабатывать и с которыми можно работать, подобно как с общепринятыми декоративными, формуемыми при повышенном давлении слоистыми материалами, но которые имеют свойства и преимущества значительно более толстых твердых поверхностных и слоистых (шпон) материалов. Эти последние слоистые материалы обычно представляют собой тонкие термопластичные листы, которые имеют свойства полупрозрачности, высокую твердость, удобны в обращении и более тонкие, чем общепринятые твердые поверхностные и слоистые материалы, но сохраняют вид, свойство на ощупь и долговечность таких твердых поверхностных и слоистых материалов. Термопластики, в значительной степени используемые в производстве таких слоистых материалов, представляют собой акриловые полимеры или смолы.

Эти термопластичные слоистые материалы способны экструдироваться и идеально подходят в качестве материалов-основы рабочей поверхности прилавков, обладающих хорошей стойкостью к царапанью, твердостью, способностью к восстановлению и обрабатываемостью. Термин "обрабатываемость" используют для обозначения способности термопластичного акрилового листа обрабатываться общепринятым оборудованием для декоративных, формуемых при повышенном давлении слоистых материалов. Термин "способность к восстановлению" используют для обозначения способности удалять царапины и другие следы на поверхности термопластичного акрилового листа шлифовкой, предпочтительно мокрой шлифовкой, или другими абразивными средствами для получения поверхности, которая не содержит легко видимых следов.

Одним предпочтительным классом слоистых материалов на пластиковой основе для использования с оптическими барьерами данного изобретения являются термопластичные акриловые листы, состоящие из термопластичного акрилового полимера, наполнителей и модификатора, увеличивающего ударную прочность. Целевые физические свойства включают твердость листа по Барколу 40 или выше, предпочтительно 50 или выше, более предпочтительно 55 или выше, индекс расплава по меньшей мере 1,5, полупрозрачность, способность обрабатываться, пониженную толщину и хороший внешний вид и свойство на ощупь и долговечность. Эти типы полиакриловых материалов коммерчески доступны в широких пределах и обеспечивают восприятие "глубины вида", имитированного мрамора или гранита и обеспечивают способность к восстановлению поверхности материала.

Данное изобретение связано с потребностью в обеспечении лучших оптических барьеров между более тонкими слоистыми материалами на пластиковой основе (обычно на акриловой основе) для препятствия визуализации или предотвращения визуализации поверхностных признаков подложки через слоистые материалы на акриловой основе. Хотя данные оптические барьеры предназначаются для функционирования в тесной кооперации со слоистыми композициями на акриловой основе, оптические барьеры данного изобретения находят широкое применение, когда используются в комбинации с любым слоистым материалом, который имеет нежелательную оптическую визуализацию из-за его оптических свойств (слоистый материал позволяет видеть визуальные поверхностные признаки подложки), которые ухудшают внешний вид конечного продукта.

Данное изобретение направлено на разрешение вышеописанной проблемы оптической визуализации путем создания полимерной композиции, которая может быть сформирована в листы, имеющие достаточные характеристики непрозрачности, так что, когда этот лист помещают между декоративным слоем и поддерживающей подложкой, он предотвращает видимость подложки из-за его визуальных характеристик через декоративный слой. Эти являющиеся оптическим барьером композиции подходят для использования с поверхностными материалами, так чтобы толщина получаемого листа композита (слоя оптического барьера, декоративного слоя и подложки) была сравнима с толщиной обычных древесных или бумажных декоративных слоистых материалов, формуемых при повышенном давлении.

Являющиеся оптическим барьером термопластичные композиции данного изобретения можно получить отдельно или можно получить совместной экструзией с декоративным слоем. Обычно, слои оптического барьера данного изобретения предназначаются для использования с композициями термопластичных акриловых листов, которые светопроницаемы, для получения конечного продукта с видом "поверхностной глубины", схожей с видом обычного шпона 1/8" или твердых поверхностных материалов 1/2". Кроме того, непрозрачные слои этого изобретения обеспечивают получение конечного слоистого материала с превосходящими свойствами обращения (обработки) с ним по сравнению с композицией только термопластичных акриловых листов, такими как повышенная способность к обработке, гибкость и эластичность.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагается продукт, включающий декоративный прозрачный или полупрозрачный слой, имеющий на обратной стороне непрозрачный слой этого изобретения. Декоративным слоем может быть любой слой, предназначенный для осуществления декоративных целей конечной слоистой структуры (декоративный слой имеет на обратной стороне слой оптического барьера данного изобретения). Декоративный и непрозрачные слои могут иметь одинаковую или разную толщину. Непосредственно с экономической точки зрения, непрозрачный слой предпочтительно должен быть таким тонким, как возможно, при желательности изготовления непрозрачного слоя более тонкого, чем декоративный слой, имея в виду, конечно, что непрозрачный слой должен быть склеен с поверхностью подложки, блокируя видимость визуальных признаков субстрата.

В предпочтительном варианте осуществления декоративный слой и слой оптического барьера или непрозрачный слой экструдируют совместно (непрозрачный слой будет иногда называться "покрывающим" слоем и декоративный слой иногда будет называться "базовым" слоем по общепринятой терминологии совместной экструзии). Покрывающий слой в общем включает термопластик, наполнитель, агент непрозрачности и волокно. Слой оптического барьера может включать также другие добавки и он может быть окрашен для повышения визуальных характеристик декоративного слоя, расположенного на нем.

В предпочтительном варианте осуществления композиция непрозрачного слоя включает термопластик в диапазоне от около 50 мас.% до около 90 мас.%, наполнитель в диапазоне от около 5 мас.% до около 50 мас.%, агент непрозрачности в диапазоне от около 1 мас.% до около 10 мас.% и волокно в диапазоне от около 1 мас.% до около 10 мас.%, причем все массовые проценты основаны на общей массе термопластика, наполнителя, агента непрозрачности и волокна.

Базовый слой и покрывающий слой могут быть связаны различными способами, такими как контактирование слоев при нагревании и под давлением, путем использования подходящего адгезива или путем совместной экструзии базового и покрывающего слоев. Когда используют совместную экструзию, базовый слой и покрывающий слой должны быть совместимы или должны смешиваться друг с другом, так чтобы могло иметь место сильное склеивание на границе раздела. Термин "совместимый" используют для обозначения хорошей адгезии на границе раздела между составляющими полимерами, тогда как термин "смешиваемость" используют для обозначения однофазного поведения. Эти термины хорошо известны специалистам в данной области и являются предметом монографии: "Polymer-Polymer Miscibiliyt" by Olabisi et al. Academic Press, NY, 1979, включенной здесь в качестве ссылки.

Слоистый материал предпочтительно образуют с помощью стратифицированного многофазного потока, обычно называемого в промышленности обработки полимеров совместной экструзией. В соответствии с данным изобретением используется общепринятая образующая листы щелевая экструзионная головка, в которой собираются различные слои. В соответствии с этим, базовый слой включает совместно экструдированный термопластичный акриловый полимер, имеющий диспергированный в нем минеральный наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, и, необязательно, пигмент и/или одну или несколько общепринятых добавок, покрывающий слой включает совместно экструдированную термопластичную смолу, имеющую диспергированный в ней наполнитель, агент непрозрачности или пигмент и волокно.

В данном изобретении слоистый материал предпочтительно образуют способом совместной экструзии. Так, ингредиенты для базового слоя и покрывающего слоя смешивают в экструдере, как описано выше для экструдированного термопластичного акрилового листа, с образованием гранулированной маточной смеси для базового слоя и гранулированной маточной смеси для покрывающего слоя. Композиции для этих двух слоев затем экструдируют через раздельные экструдеры, где температуру каждого экструдера регулируют так, чтобы добиться одинаковой вязкости расплавов. Слоистый материал предпочтительно получают с использованием стандартного делителя потока и щелевой головки для экструзии листов.

Толщина слоя оптического барьера предпочтительно находится в диапазоне от около 25,4 мкм (1 мил) до около 1270 мкм (50 мил), причем применяют верхний предел, когда деформация объединенных или совместно экструдированных структур в процессе производства обусловлена разными свойствами термического расширения и сжатия. Толщина непрозрачного покрывающего слоя или барьерного слоя предпочтительно находится в диапазоне от около 50,8 мкм (2 мил) до около 508 мкм (20 мил), причем особенно предпочтительна толщина от около 127 мкм (5 мил) до около 381 мкм (15 мил). Обычно толщина базового или декоративного слоя находится в диапазоне от около 254 мкм (10 мил) до около 1778 мкм (70 мил) и предпочтительно между около 635 мкм (25 мил) и около 1524 мкм (60 мил), особенно между около 1143 мкм (45 мил) до около 1397 мкм (55 мил).

В получаемом слоистом материале состав базового слоя и покрывающего слоя должен быть выбран так, чтобы они имели одинаковые коэффициенты теплового расширения, так чтобы два материала расширялись и контактировали одинаково. Слои предпочтительно должны иметь коэффициенты теплового расширения, которые отличаются друг от друга не более чем на 25%, предпочтительно не более чем на 10% и особенно не более чем на 5%, чтобы избежать различной температурной деформации, приводящей к короблению, сморщиванию и закручиванию слоистого материала во время получения.

Подходящие для использования в оптическом барьере данного изобретения термопласты, предпочтительно, совместимы или смешиваемы с термопластами декоративного верхнего слоя или базового слоя. Такие термопластичные смолы включают, но не ограничиваются ими, термопластичные акриловые полимеры, сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС), поли(винилхлориды) (ПВХ), сополимеры акрилонитрила, стирола и акрилатов (АСА), сополимеры стирола и акрилонитрила (САН) и поликарбонаты (ПК).

Термопластичные акриловые полимеры включают по меньшей мере 90 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 98 мас.%, наиболее предпочтительно 100 мас. %, считая на общий термопластичный акриловый полимер, гомо- или сополимера метилметакрилата. Подходящие сополимеризуемые моноэтиленовые ненасыщенные мономеры можно представить общей формулой (1): CH₂=C(R¹)COOR², где R¹ представляет водород или C₁-С₃-алкильную группу и R² представляет С₁-С₂₀-алкильную группу, фенил, бензил, гидрокси-(C₁-C₄)-алкил, алкокси-(C₁-C₄)-алкил, циклопентил, циклогексил, и комбинацией этих мономеров. Комбинации мономеров, где R¹ представляет водород, и мономеров, где R² представляет алкильную группу, используют для модификации температуры стеклования (Т_с) полимера. Предпочтительными примерами сомономеров являются, но не ограничиваются этими сомономерами, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, пропил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, гексил(мет)акрилат, изооктил(мет)акрилат, изодецил-(мет)акрилат, лаурил(мет)акрилат, стеарил(мет)акрилат, феноксиэтил(мет)акрилат, метоксиэтил(мет)акрилат, бензил(мет)-акрилат, эпоксиэтил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, циклoпeнтил(мeт)aкpилaт и изоборнил(мет)акрилат, а также комбинации этих мономеров. Термин "акрил" используют для обозначения алкильных групп с неразветвленной или разветвленной цепью. Комбинацию этих мономеров можно использовать для достижения подходящего Т_c или других свойств термопластичного акрилового полимера. Термин " (мет)акрилат" используют для обозначения акрилатного или метакрилатного мономера. Предпочтительно, чтобы термопластичный акриловый полимер имел Т_с между 90 и 130^oC, более предпочтительно между 95 и 110^oC. Термопластичный акриловый полимер предпочтительно выбирают из поли(мет)акрилатов, продаваемых Cyro под фирменным названием ACRYLITE.

Дополнительные подходящие сополимеризуемые моноэтиленовые ненасыщенные мономеры включают стирольный мономер. Стирольный мономер обозначает стирол или замещенный стирол, такой как C₁-С₆-алкилзамещенный в кольце стирол, C₁-С₃-α -замещенный стирол или одновременно замещенный в кольце и α -алкилзамещенный стирол. Предпочтительные стирольные сополимеризуемые мономеры включают стирол, п-метилстирол, o-метилстирол, п-бутилстирол, α -метилстирол и их комбинации.

Предпочтительная молекулярная масса акрилового термопластичного полимера находится в диапазоне от около 100000 до около 220000, предпочтительно в диапазоне от около 120000 до около 180000 и наиболее предпочтительно в диапазоне от около 130000 до около 150000 среднечисленной молекулярной массы (M_n). В данном изобретении более выгодно описывать акриловый полимер относительно его показателя текучести (ПТ), поскольку ПТ полимера принимает во внимание не только его молекулярную массу, но также структуру его полимерной цепи относительно линейности, разветвления, сшивания и так далее. Акриловый полимер данного изобретения имеет ПТ по меньшей мере 1,5, предпочтительно в диапазоне от около 1,5 до около 30, более предпочтительно в диапазоне от около 1,5 до около 3,8, наиболее предпочтительно в диапазоне от около 3,0 до около 3,5, очень предпочтительно около 3,4.

Подходящие для использования в данном изобретении наполнители включают такие наполнители, которые придают достаточную твердость и обрабатываемость композициям этого изобретения. Наполнители, обычно, присутствуют в диапазоне от около 20 мас.% до около 60 мас.%, считая на общую массу композиции, более предпочтительно в диапазоне от около 35 мас.% до около 55 мас.%, очень предпочтительно в диапазоне от около 40 мас.% до около 50 мас.%. Предпочтительные наполнители имеют твердость по Мосу по меньшей мере 2,5, более предпочтительно в диапазоне от около 2,5 до около 7, еще более предпочтительно от около 4 до около 5, очень предпочтительно около 4,5.

Предпочтительные наполнители содержат волластонит, слюду, CaCO₃, диоксид кремния, глины, силикаты, алюминаты, оксиды алюминия или тому подобное или их комбинации или смеси. Предпочтительными наполнителями являются волластониты. Использование различных цветов наполнителей в данной композиции можно использовать для обеспечения согласования цвета между слоем оптического барьера и декоративным верхним слоем для улучшения внешнего вида рисунка.

Предпочтительные волластониты содержат, без ограничения, Woll 266 (от American Minerals), KCL-12F (от Nyco), KCL-15F (от Nyco) и NYAD 325 (от Nyco). В зависимости от свойств, желательных для полученного конечного листа, указанные выше волластониты можно использовать отдельно или в комбинациях, с обработкой поверхности или без обработки, такой как обработка поверхности силаном, с различиями в аспекте отношений продуктов, вызывающих различные изменения в физических свойствах получаемых листов. Например, при использовании 20-25% Woll 266 проявляется значительное повышение в разрывном напряжении, предельной деформации растяжения, прочности на разрыв, критическом напряжении при изгибе, предельной деформации при изгибе и прочности при изгибе полученного листа по сравнению с использованием 40% NYAD 325.

Подходящие агенты непрозрачности (агенты, которые повышают непрозрачность или понижают пропускание света через оптический барьерный материал) содержат, но не ограничиваются ими, TiO₂, коллоидный диоксид кремния, смешанные оксиды металлов, содержащие диоксид титана, такие как титанаты металлов, оксид свинца, оксид цинка, оксид сурьмы, другие схожие отбеливающие агенты или их смеси и комбинации. Предпочтительными агентами непрозрачности являются TiO₂ и титанаты, особенно предпочтителен TiO₂.

Предполагается, что являющаяся оптическим барьером композиция данного изобретения по существу непрозрачна. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения являющиеся оптическими барьерами композиции данного изобретения включают количество агента непрозрачности, достаточное для придания листу, содержащему барьерный материал, по существу непрозрачности, при этом термин по существу непрозрачный означает, что лист блокирует пропускание через него более чем около 90% света, предпочтительно более чем около 95% света и особенно более чем 99% света.

Подходящее для использования в являющейся оптическим барьером композиции этого изобретения волокно содержит, без ограничения, стекловолокно, измельченное волокно Kevlar или другие измельченные полиамидные волокна, измельченные полиимидные волокна, волокно оксида алюминия, минеральные волокна, бор-силикатные волокна, бор-нитридные волокна, другие органические или неорганические волокна, другие их смеси и комбинации. Волокна предпочтительно имеют длину вплоть до 1/8" и особенно длину вплоть до около 1/16".

Предпочтительны стекловолокна и предпочтительные стекловолокна содержат размолотые, обработанные силаном или иным путем шлихтованные стекловолокна, имеющие длину вплоть до 1/8", предпочтительно длину вплоть до 1/16". Подходящие стекловолокна можно получить с использованием любого типа коммерчески доступного стекловолокна, такого как стекловолокна типа E, типа S и типа С.

Являющаяся оптическим барьером композиция данного изобретения может также включать другие добавки. Такие добавки содержат, без ограничения, антипирены, такие как полимерный антипирен (например, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид), мономерный антипирен (например, бис -(β- хлорэтил)винилфосфат) и неорганический химикат, такой как фосфат цинка, вещество для улучшения технологических свойств, стабилизаторы, антиоксиданты, антимикробные средства, антиадгезионные (освобождающие) агенты, красители, материалы в виде частиц или их смеси или комбинации.

Такие коммерчески доступные добавки содержат, без ограничения, антипирены под фирменными названиями ANTIBLASE, доступный от Albright Wilson, антипирены FR, доступные от Amerbrom, триоксид сурьмы под фирменными названиями AZ 12, AZ 14, AZ 15 и TruTint, доступный от Anzon America, антипирены SAYTEX, доступные от Ethyl Corporation, антипирены PYRO-CHEK, доступные от Ferro; SAN-70/30, EVA 80/20, THER-MOGUARD 212, THERMOGUARD 213, THERMOGUARD 215, THERMOGUARD 240, доступные от M&T Chemicals, FYREBLOC оксид сурьмы H, FYREBLOC оксид сурьмы L, FYREBLOC оксид сурьмы MH, FYREBLOC S GRADES, доступные от McGean-Rohco; антипирены коллоидные оксиды сурьмы под фирменными названиями A1510LP, A1530, A1550, AP50, APE1545, APVC45, A1582, A-1540N, N24, ADP480, ADP494, доступные от Nyacol Products.

Подходящие коммерчески доступные материалы в виде частиц содержат, без ограничения, натуральные или синтетические минералы или материалы, такие как агат, алебастр, альбит, кальцит, халцедон, кремнистый известняк, полевой шпат, кварц, стекло, малахит, мрамор, слюду, обсидиан, опал, природный гипс, песок, диоксид кремния, травертин и крошка умеренно наполненных или ненаполненных, пигментированных или окрашенных, нерастворимых или сшитых полимеров, таких как смолы АБС, сложные эфиры целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, эпоксидные смолы, полиэтилен, меламиноформальдегидные смолы, фенолоальдегидные смолы, полиацетали, полиакрилы, полидиены, сложные полиэфиры, полистиролы, карбамидоформальдегидные смолы, полимочевины, полиуретаны, поливинилхлорид и тому подобное.

Подходящие вещества для улучшения технологических свойств содержат, без ограничения, вещества, продаваемые под фирменными названиями: LYBRICIN, PARACIN CALCIUM RICINOLE-АТЕ, доступные от Caschem, METABLEN серии P, доступный от М&Т Chemicals, ACRYLOID серии К, такой как K-120N, K- 120N-D, К-125, К-147, К-175, KM-318F, KM-323В, КМ-330, КМ-334, KM- 608A, КМ-611, КМ-641, КМ-653, KF-710, а также вещества под фирменным названием PARALOID серии BTA, доступные от Pohm and Haas.

Подходящие стабилизаторы содержат, без ограничения, ультрафиолетовые (УФ) стабилизаторы, такие как стабилизаторы, коммерчески доступные, затрудненные амины или бензофеноны под фирменным названием серии CYASORB UV, доступные от American Cyanamid, стабилизаторы от действия тепла под фирменным названием серии CYASTAB, соли карбонат свинца, фосфат свинца или фталат свинца, доступные от American Cyanamid, стабилизаторы под фирменным названием серии MARK VINYL STABILIZERS, доступные от Argus Chemical.

Подходящие антимикробные средства (бактерициды/фунгициды) содержат, без ограничения, антимикробные агенты MICRO-СНЕК, доступные от Ferro, антимикробные средства INTERCIDE, доступные от Interstab Chemical, антимикробные средства THOR PMDDS, PMA 100 или THORCAT PMA6/DPG от Thor Chemicals и бактерициды/фунгициды VAHCIDE от R.T.Vanderbilt.

Подходящие антиоксиданты содержат, без ограничения, ан~ тиоксиданты серии под фирменным названием CYANOX, доступные от American Cyanamid, серии HOSTANOX, доступные от American Hoechst, серии Ultranox, доступные от BorgWarner, серии IRGANOX, доступные от Ciba-Geigy, все они являются затрудненными фенолами.

Подходящие антиадгезионные (освобождающие) агенты включают, без ограничения, агенты под фирменным названием серии MOLD WIZ, доступные от Axel Plastics, CENTROPHIL, доступные от Central Soya, MOLGARD, PLASTILEASE, BULK SILICONE, доступные от RAM, все эти агенты являются композициями неорганических восков или силиконов.

Являющаяся оптическим барьером композиция данного изобретения может также содержать, если необходимо, крошку наполненных кристаллических термопластичных смол, такую как крошка, описанная в патенте США 5457152, относящиеся к данному вопросу части которого, таким образом, вводятся в качестве ссылки.

Подходящие модифицирующие добавки, увеличивающие ударную прочность, включают, без ограничения, FM1O, и FM20, доступные от Kaneka Texas Corporation, DURASTRENGTH 200 и METABLEND S-2001, доступные от Elf Atochem, KM334, доступный от Rohm and Haas, и BLENDEX 980, доступный от General Electric, термопластичные эластомеры (ТПЭ), включающие термопластичные уретановые эластомеры (ТУЗ), такие как DESMOPAN, доступный от Bayer, термопластичный эластомер стирола и бутадиена, такой как эластомер, доступный от Shell под фирменным названием KRATON, термопластичный эластомер стирола и полиолефина, такой как эластомер, доступный от Shell под фирменным названием KRATON G или ELEXAR. Термопластичные эластомеры в качестве модификаторов, увеличивающих ударную прочность, можно использовать по отдельности или в комбинации, возможны также комбинации термопластичных эластомеров как модификаторов, увеличивающих ударную прочность, с модификаторами типа ядро-скорлупа.

Когда оптические барьеры или слоистые материалы данного изобретения склеивают с подложкой, которая должна иметь покрытие, предпочтительно, чтобы площадь поверхности слоистого материала была увеличена шерохованием, чтобы повысить адгезию между слоем оптического барьера слоистого материала и подложкой. Это шерохование можно осуществить рядом различных способов, причем предпочтительны шлифовка и тиснение. Когда шерохование осуществляют тиснением, оптический барьер и слоистый материал предпочтительно подвергают тиснению приблизительно в то же время, когда его экструдируют, при условии, что имеется достаточный промежуток времени между прохождением экструзионной головки и валков для тиснения, чтобы позволить оптическому барьеру или слоистому материалу охладиться в достаточной степени, чтобы сохранить тисненный рисунок. Однако возможно также достичь тиснение оптического барьера и слоистого материала просто повторным нагреванием продукта и пропусканием его через валки для тиснения при температуре, достаточной для придания и сохранения тисненного рисунка. Определение подходящих параметров для тиснения такого оптического барьера или слоистого материала, либо во время процесса экструзии и охлаждения, либо после образования оптических барьеров и слоистых материалов, находится вполне в пределах квалификации специалистов в данной области. Предпочтительные подложки содержат продукты на основе древесины, такие как прессованная древесина, фибролитовая плита или фанера, полимерные материалы, такие как термореактивные пластики или термопласты, и металлы.

Когда проводят склеивание термопластичного акрилового листа или слоистого материала данного изобретения с подложкой можно использовать любые общепринятые клеи, пока они подходят для склеивания полимера покрывающего слоя с типом выбранной подложки. Наиболее предпочтительным клеем для склеивания акрилового покрывающего слоя с подложкой из прессованной древесины является эмульсия этилен-винилацетата (ЭВА) на водной основе. Например, клей Lokweld 3000 (LW3000), изготовленный Wilsonart International, представляет собой продукт на основе ЭВА, пригодный для этого использования. Для достижения прочности клеевого склеивания для подложки с недостаточной способностью к склеиванию эмульсии ЭВА должны быть модифицированы одной или несколькими диспергируемыми в воде уретановыми добавками, такими как Dispercoll U54 и Desmodur DA. Эти материалы производятся Bayer Corporation и используются при уровнях, эквивалентных 2 мас.% и 0,1 мас.% LW3000. Адгезия может быть далее повышена добавлением некоторых небольших количеств одного или нескольких высококипящих не-BOC-растворителей, таких как метилпропилкетон, при 5 мас.% от количества LW3000. Можно использовать другие эмульсии ЭВА на водной основе, диспергируемые в воде уретановые добавки и растворители, хотя они не так эффективны, как вышеуказанная комбинация. Эмульсию ЭВА на водной основе, диспергируемую в воде уретановую добавку и высококипящий не-BOC-растворитель можно смешать в любом порядке с использованием общепринятых методик. Клеи можно разбрызгивать на подложку или наносить валиком клеепромазочной машиной. Прочное склеивание можно получить с помощью агрегата для вальцевания с защемлением или холодного склеивания.

Хотя оптические барьеры данного изобретения были описаны в основном путем ссылки на использование со слоистыми материалами, в основном пластическими слоистыми материалами, авторы изобретения считают, что эти оптические барьеры можно использовать с большим числом других продуктов.

Например, оптический барьер данного изобретения можно также использовать с микрослойным декоративным слоистым материалом, описанным в заявке на патент США N 09/082872, зарегистрированной 21 мая 1998, включенной здесь в качестве ссылки. Микрослойный декоративный слоистый материал можно в общем описать как включающий декоративный слой, который может быть либо твердой цветной, или напечатанной декоративной бумагой, имеющей покрытие из смолы на его изнашиваемой поверхности, пропитанную смолой, склеиваемую подложку и, необязательно, один или несколько пропитанных смолой внутренних слоев и дополнительно, но не обязательно, один или несколько пропитанных смолой верхних слоев. В одном способе изготовления микрослойного декоративного слоистого материала верхний слой сначала пропитывают смолой и смолу частично отверждают. Верхний слой располагают на декоративной твердой цветной или напечатанной бумаге, которая была пропитана смолой, необязательно, вместе с одним или несколькими пропитанными слоями в середине и пропитанной смолой подложкой, причем все эти слои формуют вместе под действием тепла и давления. Содержание смолы в верхнем слое регулируют для обеспечения количества смолы, необходимой для получения износостойкой поверхности и для пропитки декоративной бумаги. В другом способе изготовления микрослойного декоративного слоистого материала смолу наносят на декоративную поверхность твердой цветной декоративной бумаги, которую послойно формуют вместе с одним или несколькими необязательными, пропитанными смолой слоями в середине и пропитанной смолой подложкой. Смола пропитывает декоративную бумагу и частично отверждается.

В качестве другого примера, оптический барьер данного изобретения можно также использовать с металлическими изделиями, декоративными пленками, фольгой, листами или тому подобным, изготовленными из металлов.

В качестве еще одного примера, оптический барьер данного изобретения можно также использовать с материалами, имеющими твердую поверхность, типично полиакрилатными смолами, содержащими различные наполнители. Коммерчески доступные продукты включают продукты Gibralter^TM, продаваемые Wilsonart International, Inc.

В качестве еще одного примера, оптический барьер данного изобретения можно также использовать со слоем с твердой поверхностью, обычно более тонкими материалами, имеющими твердую поверхность, типично полиакрилатными смолами, содержащими различные наполнители, такие как коммерчески доступные продукты SSV^TM (толщина 1/8"), продаваемые Wilsonart International, Inc.

В качестве еще одного примера, оптический барьер данного изобретения можно также использовать со слоистым материалом с твердой поверхностью, то есть с очень тонкими продуктами с твердой поверхностью (продукты с твердой поверхностью с толщиной > 2540 мкм (>100 мил)), типично полиакрилатными смолами, содержащими различные наполнители, которые описываются в заявке на патент США N 08/899118, зарегистрированной 23 июля 1997, включенной здесь в качестве ссылки.

В качестве еще одного примера, оптический барьер данного изобретения можно также использовать с объемным слоистым материалом с твердой поверхностью, описанным в заявке на патент США N 09/161265, Gaa, зарегистрированной 26 сентября 1998, включенной здесь в качестве ссылки. Такой объемный слоистый материал с твердой поверхностью имеет улучшенный внешний вид по глубине рисунка, обеспеченный имеющими верхние слои декоративными листами с рисунком, расположенными так, чтобы каждый рисунок или часть его можно было видеть через верх конечного отвержденного слоистого материала. Несколько декоративных слоев с рисунком укладывают так, чтобы каждый рисунок смещался относительно другого, делая каждый рисунок видимым через верх декоративного слоя или верхнего листа образованного слоистого материала. В качестве нелимитирующего примера, предполагается, что каждый рисунок представляет собой рисунок текстуры древесины, затем во время укладки каждый рисунок текстуры древесины будет расположен так, чтобы рисунки по существу не перекрывались, т.е. рисунки смещаются в плоскости xy относительно друг друга.

Тогда как иллюстративные примеры осуществления изобретения данного изобретения были описаны с подробностями, понятно, что будут очевидными различные другие модификации и что они могут быть легко сделаны специалистами в данной области без выхода за пределы существа и объема изобретения. В соответствии с этим, не предполагается, что объем прилагаемой здесь формулы изобретения ограничивается примерами и описаниями, предложенными здесь, но формула изобретения должна истолковываться как заключающая в себя все признаки патентоспособной новизны, которая находится в данном патенте, включая все признаки, которые могут быть рассмотрены как их эквиваленты теми специалистами в данной области, к которым это изобретение имеет отношение.

Формула изобретения

1. Композиция, являющаяся оптическим барьером, содержащая термопластик, наполнитель, агент непрозрачности, волокно и, при необходимости, добавки, отличающаяся тем, что композиция включает термопластик в диапазоне около 50 - 90 мас.%, наполнитель в диапазоне около 5 - 60 мас.%, агент непрозрачности в диапазоне около 1 - 10 мас.% и волокно в диапазоне около 1 - 10 мас.%, причем все массовые проценты основаны на общей массе термопластика, наполнителя, агента непрозрачности и волокна, при этом композиция способна блокировать более чем около 90% пропускаемого через нее света при толщине около 25,4 - 1270 мкм.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что наполнитель содержит волластонит, слюду, СаСО₃, диоксид кремния, глины, силикаты, алюминаты, оксиды алюминия или тому подобное или их комбинации или смеси.

3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что наполнитель содержит волластонит.

4. Композиция по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что термопластик выбран из термопластичного акрилового полимера, смолы акрилонитрила, бутадиена и стирола, поливинилхлоридной смолы, смолы акрилонитрила, стирола и акрилата, стиролоакрилонитрильной смолы, поликарбоната и их смесей и комбинаций.

5. Композиция по п.4, отличающаяся тем, что термопластик представляет собой акриловый пластик.

6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что акриловый пластик имеет индекс расплава около 1,5 - 30.

7. Композиция по п.6, отличающаяся тем, что индекс расплава составляет около 1,5 - 3,8.

8. Композиция по любому из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что добавки выбраны из антипиренов, частиц материалов, веществ для улучшения технологических свойств, стабилизаторов, антиоксидантов, антимикробных средств и антиадгезионных агентов.

9. Лист, являющийся оптическим барьером, выполненный из композиции, содержащей термопластик, наполнитель, агент непрозрачности, волокно и, при необходимости, добавки, отличающийся тем, что он выполнен из композиции по любому из пп.1 - 8 и имеет толщину 25,4 - 1270 мкм.

10. Лист по п.9, отличающийся тем, что наполнитель имеет отношение размеров 3 : 1 до 20 : 1.

11. Лист по п.9 или 10, отличающийся тем, что его получают экструзией или отливкой.

12. Лист по любому из пп.9 - 11, отличающийся тем, что его толщина составляет около 127,0 - 635 мкм.

13. Лист по любому из пп.9 - 12, отличающийся тем, что он является полупрозрачным.

14. Лист по любому из пп.9-13, отличающийся тем, что агент непрозрачности представляет собой TiO₂.

15. Слоистый материал, содержащий декоративный слой, содержащий первый термопластик, первый наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, отличающийся тем, что дополнительно содержит непрозрачный слой, содержащий второй термопластик в диапазоне около 50 - 90 мас.%, второй наполнитель в диапазоне около 5 - 50 мас.%, агент непрозрачности в диапазоне около 1 - 10 мас.% и волокно в диапазоне около 1 - 10 мас.%, причем все массовые проценты основаны на общей массе второго термопластика, второго наполнителя, агента непрозрачности и волокна, при этом слоистый материал способен блокировать более чем около 90% пропускаемого через нее света при толщине около 25,4 - 1270 мкм.

16. Слоистый материал по п.15, отличающийся тем, что первый и второй термопласт или одинаковые, или разные и выбраны из термопластичного акрилового полимера, смолы акрилонитрила, бутадиен а и стирола, поливинилхлоридной смолы, смолы акрилонитрила, стирола и акрилата, стиролоакрилонитрильной смолы, поликарбоната и их смесей и комбинаций.

17. Слоистый материал по п.15 или 16, отличающийся тем, что слоистый материал образован совместной экструзией.

18. Слоистый материал по любому из пп.15 - 17, отличающийся тем, что дополнительно содержит клейкий слой, расположенный между непрозрачным слоем и декоративным слоем.

19. Слоистый материал по любому из пп.15 - 18, отличающийся тем, что первый и второй наполнители каждый выбран из волластонита, слюды, СаСО₃, диоксида кремния, глин, силикатов, алюминатов, оксидов алюминия или тому подобного или их смесей.

20. Композитный материал, содержащий подложку и слоистый материал, расположенный на поверхности подложки и содержащий декоративный слой, отличающийся тем, что декоративный слой выполнен из композиции, содержащей первый термопласт, первый наполнитель и модификатор, увеличивающий ударную прочность, и дополнительно содержит непрозрачный слой, содержащий второй термопластик в диапазоне около 50 - 90 мас.%, второй наполнитель в диапазоне около 5 - 50 мас.%, агент непрозрачности в диапазоне около 1 - 10 мас.% и волокно в диапазоне около 1 - 10 мас.%, причем все массовые проценты основаны на общей массе второго термопластика, второго наполнителя, агента непрозрачности и волокна, при этом композитный материал способен блокировать более чем около 90% пропускаемого через нее света при толщине около 25,4 - 1270 мкм.

21. Слоистый материал, содержащий декоративный слой, выбранный из материалов с твердой поверхностью, слоя с твердой поверхностью, слоистого материала с твердой поверхностью и объемного слоистого материала с твердой поверхностью, и слой подложки, приклеенный к декоративному слою, отличающийся тем, что дополнительно содержит непрозрачный слой, приклеенный к декоративному слою, содержащий термопластик в диапазоне около 50 - 90 мас.%, наполнитель в диапазоне около 5 - 60 мас.%, агент непрозрачности в диапазоне около 1 - 10 мас.% и волокно в диапазоне около 1 - 10 мас.%, причем все массовые проценты основаны на общей массе термопластика, наполнителя, агента непрозрачности и волокна, при этом слоистый материал способен блокировать более чем около 90% пропускаемого через него света при толщине между около 25,4 - 1270 мкм.