CN104589746B - 一种装饰用复合片材结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构，所述结构包括PVC片材(6)、所述PVC片材(6)上的增粘层(5)、所述增粘层(5)上的热熔胶层(4)、所述熔胶层(4)上的底涂层(3)、所述底涂层(3)上的聚酯薄膜层(2)和所述聚酯薄膜层(2)上的表面硬化层(1)。本发明公开的PVC片材不会发生热形变，覆膜后PET表面硬化层可使PVC片材表面硬度达到2H以上，且表面更加光亮；能够吸收紫外线，降低PVC片材的光老化速度，提高PVC树脂的耐候性，延长其使用寿命；可以阻隔PVC片材内部增塑剂等小分子助剂向表面迁移，减少对人体的危害，还可以大幅提高PVC片材的抗撕裂性能和韧性，提高PVC片材的力学强度。

Description

一种装饰用复合片材结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及家电面板、家具面板以及建筑装饰材料领域，特别涉及一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，其产量仅次于聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。PVC树脂为白色或淡黄色粉末，具有优良的阻燃、绝缘、耐化学腐蚀等性能，其价格低廉，便于加工成型，被广泛应用于建材、轻工、农业等领域。
PVC树脂与增塑剂、稳定剂等加工助剂按照一定比例混合，可压延成各种厚度规格的PVC片材，用于包装和装饰材料。PVC为极性材料，颜料等无机填料在PVC基体中分散好，能够调配制备不同颜色的PVC片材。此外，PVC片材表面极性较大，有利于油墨附着，可以通过表面印刷制备具有各种图案的PVC片材，促使其在建筑装饰材料领域具有广阔的市场需求。以北美市场为例，建筑房屋方面的PVC用量占总量的75％以上，国内应用于建筑装饰领域的PVC约占总体需求的65％左右，可见PVC树脂在建筑装饰领域的重要地位。
然而，PVC树脂自身对光、热的稳定性较差。PVC树脂的热变形温度在85℃左右，随着增塑剂等加工助剂的增加，热变形温度进一步降低，迫使PVC片材容易发生热变形，尺寸稳定性差，并且在不加热稳定剂的情况下，聚氯乙烯100℃时即开始分解，130℃以上分解更快。阳光中的紫外线和氧会使PVC发生光氧化分解，使PVC树脂的柔性下降，最后变黄、发脆，导致PVC制品的耐候性较差。
PVC片材中增塑剂等小分子助剂的添加量通常在30％-70％。这些助剂虽然有利于PVC树脂的加工成型，但是却导致了PVC树脂自身力学性能的大幅度下降，尤其是PVC片材的拉伸强度和抗撕裂性能大幅下降。增塑剂、热稳定剂等小分子助剂随着时间会逐渐迁移至PVC制品表面，危害人类的身体健康，并且PVC表面的油墨印刷层中的有害物质对人体也存在威胁。目前，改善这些缺点的常用方法是在PVC表面复合一层聚酯薄膜来阻隔小分子迁移。由于PVC热变形温度较低，一般预涂膜在覆膜过程会造成PVC制品发生变形，很少采用。但是采用干式复合的方式进行覆膜，会产生大量溶剂，污染环境。
以上缺点都极大限制了PVC片材在家电面板，家具面板和建筑装饰领域的应用范围。随着生活水平的提高，人们对于建筑装饰材料的多样性和功能性又提出了更高的要求。例如，高光泽度的家电和家具面板，表面耐刮划的地板格和装饰壁纸，耐候性更好的户外装饰材料等特殊性能要求。因此，急需一种新型PVC复合片材，改善PVC片材自身受热易变形、抗撕裂性差，表面不耐刮划、耐候性差和有小分子迁移等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有PVC片材装饰材料存在的不足，通过将硬化PET预涂膜与PVC片材热压复合，制备一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材，改善PVC片材自身受热易变形、抗撕裂性差，表面不耐刮划、耐候性差和有小分子迁移等缺陷，从而扩展PVC树脂在家电面板，家具面板和建筑装饰领域的应用范围。
本发明公开了一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构，所述结构包括PVC片材(6)、所述PVC片材(6)上的增粘层(5)、所述增粘层(5)上的热熔胶层(4)、所述熔胶层(4)上的底涂层(3)、所述底涂层(3)上的聚酯薄膜层(2)和所述聚酯薄膜层(2)上的表面硬化层(1)。
进一步地，所述表面硬化层(1)是UV光固化树脂涂层，其表面硬度达到2H以上，厚度5-15μm。
进一步地，所述聚酯薄膜层(2)是双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)或聚酯薄膜(PETG)，其厚度为25-300μm。
进一步地，所述底涂层(3)是水溶性的聚合物底涂剂，其厚度0.01-0.03μm。
进一步地，所述热熔胶层(4)是以低熔点的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主的热熔胶粘合树脂，其厚度15-50μm。
进一步地，所述PVC片材(6)是表面印刷有装饰图案或自身填充不同颜料的PVC片材，其厚度150-500μm。
本发明还公开了一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)聚酯薄膜硬化处理，具体包括：
(1a)将聚酯薄膜基材在UV涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证涂布质量；
(1b)将质量配比为75％-85％的丙烯酸酯单体、5％-10％的活性稀释剂、5％-8％的光引发剂和1％-2％的其它助剂混合均匀，并转移至UV涂布生产线的胶槽中；
(1c)打开UV灯，对聚酯薄膜进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到带有硬化层的聚酯薄膜；
(2)聚酯预涂膜的制备，具体包括：
(2a)将硬化聚酯薄膜基材在挤出复合线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证底涂剂中水分完全烘干；
(2b)将75％-90％的低熔点EVA、5％-15％的增粘树脂、0.5％-2％的其他填料助剂(抗氧剂和紫外线吸收剂)混合均匀，并转移至挤出机喂料***；
(2c)挤出机升至设定加工温度后，对硬化聚酯薄膜非硬化面进行挤出复合并收卷，从而得到硬化聚酯预涂膜；
(3)聚酯预涂膜的增粘处理，具体包括：
(3a)将聚酯预涂膜在涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证涂布液溶剂充分烘干；
(3b)将30-50％的水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液、2-5％的附着力促进剂、1-5％的流平剂等助剂以及40-60％的水和5-20％的酒精混合搅拌均匀，并转移至涂布生产线的胶槽中；
(3c)对聚酯薄膜热熔胶层表面进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到增粘处理的硬化聚酯预涂膜；
(4)聚酯预涂膜与PVC片材热压复合，具体包括：
将相同幅宽的聚酯预涂膜和PVC片材通过放卷装置和导辊牵引至复合部位，聚酯预涂膜硬化层与热压辊接触，将预涂膜胶层预热熔融，再通过复合部位双辊挤压将预涂膜胶层与PVC片材外表面进行热压贴合，复合片材通过冷却后进行切边收卷，即可得到PET/PVC为主体材料的复合片材。
进一步地，步骤(1a)和(3a)的所述设定温度均为60-80℃。
进一步地，步骤(2a)的所述设定温度为70℃。
进一步地，步骤(2a)的所述设定加工温度为140-230℃。
本发明与现有PVC片材装饰材料的显著效果在于：
本发明所述PET预涂膜与PVC片材复合工艺为低温热压复合，复合温度80-90℃，PVC片材不会发生热形变，覆膜后PET表面硬化层可使PVC片材表面硬度达到2H以上，且表面更加光亮；
预涂膜热熔胶层添加有紫外吸收剂，能够吸收紫外线，降低PVC片材的光老化速度，提高PVC树脂的耐候性，延长其使用寿命；
PET预涂膜具有良好的阻隔性能和力学强度，一方面可以阻隔PVC片材内部增塑剂等小分子助剂向表面迁移，减少对人体的危害；另一方面，PET预涂膜可以大幅提高PVC片材的抗撕裂性能和韧性，提高PVC片材的力学强度。
附图说明
图1一种装饰用PET/PVC复合片材结构的横截面结构示意图。
图中：1.表面硬化层，2.聚酯薄膜层，3.底涂层，4.热熔胶层，5.增粘层，6.PVC片材。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的装饰用复合片材结构及其制备方法的具体实施方式做详细说明，而非用以限制本发明的范围。
本发明公开了一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构，应用于家电面板，家具面板和建筑装饰材料领域。如图1所示，该复合片材主要结构包括PVC片材(6)、PVC片材(6)上的增粘层(5)、增粘层(5)上的热熔胶层(4)、熔胶层(4)上的底涂层(3)、底涂层(3)上的聚酯薄膜层(2)和聚酯薄膜层(2)上的表面硬化层(1)。其中，表面硬化层(1)是UV光固化树脂涂层，其表面硬度达到2H以上，厚度5-15μm；聚酯薄膜层(2)是双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)或聚酯薄膜(PETG)，其厚度为25-300μm；底涂层(3)是水溶性的聚合物底涂剂，其厚度0.01-0.03μm；热熔胶层(4)是以低熔点的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主的热熔胶粘合树脂，其厚度15-50μm；增粘层(5)是聚氨酯类或丙烯酸酯类聚合物涂层，其厚度0.2-0.8μm。PVC片材(6)是表面印刷有装饰图案或自身填充不同颜料的PVC片材，其厚度150-500μm。
该复合片材的制备方法及流程依次为：聚酯薄膜硬化处理→聚酯预涂膜的制备→聚酯预涂膜的增粘处理→聚酯预涂膜与PVC片材热压复合。具体流程如下：
1.聚酯薄膜硬化处理
所述聚酯薄膜层(2)是双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，其厚度25-150μm，通过双向拉伸生产线制备或购自天津万华、佛山杜邦等聚酯薄膜厂家。所述表面硬化层(1)是UV光固化树脂涂层，其表面硬度达到2H以上，厚度5-15μm。组成配比为：丙烯酸酯单体75％-85％、活性稀释剂5％-10％、光引发剂5％-8％、其它助剂1％-2％(包括流平剂、消泡剂和润湿剂等)。首先，将聚酯薄膜基材在UV涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(60-80℃)，保证涂布质量；其次，将丙烯酸酯单体、活性稀释剂、光引发剂和其它助剂按照上述质量配比混合均匀，并转移至UV涂布生产线的胶槽中；最后，打开UV灯，对聚酯薄膜进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到带有硬化层的聚酯薄膜。硬化层的厚度主要通过涂布辊的网穴形状和深度，以及UV树脂的固含量来控制。
2.聚酯预涂膜的制备
预涂膜主要由基材、底涂层和胶层三部分组成。本发明所述预涂膜的基材为硬化聚酯薄膜，包括表面硬化层(1)和聚酯薄膜层(2)；所述的底涂层(3)是水溶性聚合物底涂剂，主要包含聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸类两种水溶性聚合物，其烘干厚度0.01-0.03μm，涂覆湿重为1.0-2.5g/㎡。所述的热熔胶层(4)是以低熔点的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主的热熔胶粘合树脂，其厚度15-50μm。组成配比为EVA树脂75％-90％，增粘树脂(C5/C9石油树脂及其改性树脂)5％-15％，其它填料助剂(抗氧剂、紫外线吸收剂等)0.5％-2％。首先，将硬化聚酯薄膜基材在挤出复合线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(70℃)，保证底涂剂中水分完全烘干；其次，将低熔点EVA、增粘树脂、紫外线吸收剂和其他填料按照上述质量配比混合均匀，并转移至挤出机喂料***；最后，挤出机升至设定加工温度(140-230℃)后，对硬化聚酯薄膜非硬化面进行挤出复合并收卷，从而得到硬化聚酯预涂膜。热熔胶层的厚度主要通过挤出机转速和复合线车速来控制调节。
3.聚酯预涂膜的增粘处理
为了满足不同PVC制品表面覆膜的粘接强度要求，需要对聚酯预涂膜胶层进行增粘处理，即在热熔胶层(4)表面涂布增粘层(5)。所述的增粘层(5)是聚合物水性乳液涂层，其厚度0.2-0.8μm，涂覆湿重为1.0-2.5g/㎡。增粘层树脂主要以聚氨酯体系和聚丙烯酸酯体系的水性乳液为主(乳液固含量30％-50％)，还包括其它功能性助剂(如附着力促进剂、流平剂、消泡剂等)。首先，将聚酯预涂膜在涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(60-80℃)，保证涂布液溶剂充分烘干；其次，将水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液、附着力促进剂、流平剂等助剂以及水和酒精等溶剂按照上述质量配比混合搅拌均匀，并转移至涂布生产线的胶槽中；最后，对聚酯薄膜热熔胶层表面进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到增粘处理的硬化聚酯预涂膜。增粘层的厚度主要通过涂布辊的网穴形状和深度，以及涂布液的固含量来控制。
4.聚酯预涂膜与PVC片材的热压复合
聚酯预涂膜与PVC片材在预涂膜覆膜机上进行热压复合，关键工艺在于控制复合部位热压辊的温度、压力和速度。将相同幅宽的聚酯预涂膜和PVC片材通过放卷装置和导辊牵引至复合部位，聚酯预涂膜硬化层与热压辊接触，将预涂膜胶层预热熔融，再通过复合部位双辊挤压将预涂膜胶层与PVC片材外表面进行热压贴合，复合片材通过冷却后进行切边收卷，即可得到PET/PVC为主体材料的复合片材。本发明复合片材的覆膜温度范围在80-90℃，覆膜压力3-5Mpa，覆膜速度20-40m/min。
实施例1
1、聚酯薄膜硬化处理
首先，将25μm×1500mm×6000m的BOPET基材在UV涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(70℃)，保证涂布质量；其次，将80％丙烯酸酯单体、10％活性稀释剂、8％光引发剂、0.5％流平剂和1.5％的润湿剂混合均匀，并转移至UV涂布生产线的胶槽中；最后，打开UV灯，调节UV功率为400mJ/cm2，对聚酯薄膜进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到1500mm×6000m带有8μm硬化层的聚酯薄膜。
2、聚酯预涂膜的制备
首先，将33μm厚硬化聚酯薄膜基材在挤出复合线进行放卷并完全展平，配置固含量为5％的聚乙烯亚胺水溶液，添加至胶槽中，烘箱升至设定温度(70℃)，保证底涂剂中水分完全烘干；其次，将87％的EVA树脂(熔点为69℃软化点为90℃)、10％的C5石油树脂(软化点为90℃)、2.5％的紫外线吸收剂和0.5％的抗氧剂(复合抗氧剂1010/168,比例为2:3)混合均匀，并转移至挤出机喂料***；最后，挤出机升至设定加工温度(140-230℃)后，对硬化聚酯薄膜非硬化面进行挤出复合并收卷，从而得到1480mm×6000m带有25μm热熔胶层的硬化聚酯预涂膜。
3、聚酯预涂膜的增粘处理
首先，将聚酯预涂膜在涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(70℃)，保证涂布液溶剂充分烘干；其次，将30％的水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液、2％的附着力促进剂、1％的流平剂等助剂以及60％的水和7％的酒精混合搅拌均匀，并转移至涂布生产线的胶槽中；最后，对聚酯薄膜热熔胶层表面进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到1460mm×6000m增粘处理的硬化聚酯预涂膜。
4、聚酯预涂膜与PVC片材的热压复合
将上述PET预涂膜和幅宽1460mm，厚度250μm的白色PVC片材通过放卷装置和导辊牵引至复合部位，在覆膜温度85℃，覆膜压力3Mpa，覆膜速度30m/min的条件下进行热压复合，复合片材通过冷却、切边和收卷等工艺，得到幅宽为1420mm的PET/PVC复合片材。
该复合片材的总厚度约为308μm，即8μm硬化层+25μmBOPET+25μm热熔胶层+250μm白色PVC片材，可用作白色家电外壳等表面装饰材料。
实施例2
1、聚酯薄膜硬化处理
首先，将250μm×1300mm×4000m的PETG基材在UV涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(70℃)，保证涂布质量；其次，将85％丙烯酸酯单体、18％活性稀释剂、5％光引发剂、0.5％流平剂和1.5％的润湿剂混合均匀，并转移至UV涂布生产线的胶槽中；最后，打开UV灯，调节UV功率为350mJ/cm2，对聚酯薄膜进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到1300mm×4000m带有10μm硬化层的聚酯薄膜。
2、聚酯预涂膜的制备
首先，将260μm厚硬化聚酯薄膜基材在挤出复合线进行放卷并完全展平，配置固含量为5％的聚乙烯亚胺水溶液，添加至胶槽中，烘箱升至设定温度(70℃)，保证底涂剂中水分完全烘干；其次，将90％的EVA树脂(熔点为69℃软化点为90℃)、7％的C5石油树脂(软化点为90℃)、2.5％的紫外线吸收剂和0.5％的抗氧剂(复合抗氧剂1010/168,比例为2:3)混合均匀，并转移至挤出机喂料***；最后，挤出机升至设定加工温度(140-230℃)后，对硬化聚酯薄膜非硬化面进行挤出复合并收卷，从而得到1280mm×4000m带有30μm热熔胶层的硬化聚酯预涂膜。
3、聚酯预涂膜的增粘处理
首先，将聚酯预涂膜在涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度(70℃)，保证涂布液溶剂充分烘干；其次，将30％的水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液、5％的附着力促进剂、5％的流平剂等助剂以及40％的水和20％的酒精混合搅拌均匀，并转移至涂布生产线的胶槽中；最后，对聚酯薄膜热熔胶层表面进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到1260mm×4000m增粘处理的硬化聚酯预涂膜。
4、聚酯预涂膜与PVC片材的热压复合
将上述PET预涂膜和幅宽1260mm，厚度150μm的印刷有木纹图案的PVC片材通过放卷装置和导辊牵引至复合部位，在覆膜温度80℃，覆膜压力3Mpa，覆膜速度40m/min的条件下进行热压复合，复合片材通过冷却、切边和收卷等工艺，得到幅宽为1240mm的PET/PVC复合片材。
该复合片材总厚度约为440μm，即10μm硬化层+250μmPETG+30μm热熔胶层+150μm木纹图案PVC片材，可用作橱柜等家具木塑板材表面装饰材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，在上述说明书的描述中提到的数值及数值范围并不用于限制本发明，只是为本发明提供优选的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构，所述结构包括PVC片材(6)、所述PVC片材(6)上的增粘层(5)、所述增粘层(5)上的热熔胶层(4)、所述热熔胶层(4)上的底涂层(3)、所述底涂层(3)上的聚酯薄膜层(2)和所述聚酯薄膜层(2)上的表面硬化层(1)，其中，所述热熔胶层添加有紫外吸收剂，其中，所述底涂层(3)是水溶性的聚合物底涂剂，其厚度0.01-0.03μm；所述热熔胶层(4)是以低熔点的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主的热熔胶粘合树脂，其厚度15-50μm。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述表面硬化层(1)是UV光固化树脂涂层，其表面硬度达到2H以上，厚度5-15μm。
3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述聚酯薄膜层(2)是聚酯薄膜，其厚度为25-300μm。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述PVC片材(6)是表面印刷有装饰图案或自身填充不同颜料的PVC片材，其厚度150-500μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的装饰用PET/PVC为主体材料的复合片材结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)聚酯薄膜硬化处理，具体包括：
(1a)将聚酯薄膜基材在UV涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证涂布质量；
(1b)将质量配比为75％-85％的丙烯酸酯单体、5％-10％的活性稀释剂、5％-8％的光引发剂和1％-2％的其它助剂混合均匀，并转移至UV涂布生产线的胶槽中；
(1c)打开UV灯，对聚酯薄膜进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到带有硬化层的聚酯薄膜；
(2)聚酯预涂膜的制备，具体包括：
(2a)将硬化聚酯薄膜基材在挤出复合线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证底涂剂中水分完全烘干；
(2b)将75％-90％的低熔点EVA、5％-15％的增粘树脂、0.5％-2％的抗氧剂和紫外线吸收剂混合均匀，并转移至挤出机喂料***；
(2c)挤出机升至设定加工温度后，对硬化聚酯薄膜非硬化面进行挤出复合并收卷，从而得到硬化聚酯预涂膜；
(3)聚酯预涂膜的增粘处理，具体包括：
(3a)将聚酯预涂膜在涂布线进行放卷并完全展平，烘箱升至设定温度，保证涂布液溶剂充分烘干；
(3b)将30-50％的水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸酯乳液、2-5％的附着力促进剂、1-5％的流平剂助剂以及40-60％的水和5-20％的酒精混合搅拌均匀，并转移至涂布生产线的胶槽中；
(3c)对聚酯薄膜热熔胶层表面进行凹版满幅涂布并收卷，从而得到增粘处理的硬化聚酯预涂膜；
(4)聚酯预涂膜与PVC片材热压复合，具体包括：将相同幅宽的聚酯预涂膜和PVC片材通过放卷装置和导辊牵引至复合部位，聚酯预涂膜硬化层与热压辊接触，将预涂膜胶层预热熔融，再通过复合部位双辊挤压将预涂膜胶层与PVC片材外表面进行热压贴合，复合片材通过冷却后进行切边收卷，即可得到PET/PVC为主体材料的复合片材。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1a)和(3a)的所述设定温度均为60-80℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2a)的所述设定温度为70℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2a)的所述设定温度为140-230℃。
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