專利名稱：：耐刮擦多層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及適用于建筑和廣告應(yīng)用的耐刮擦多層結(jié)構(gòu)。更具體地講，本發(fā)明涉及例如板形式的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)具有表現(xiàn)出改善的耐刮擦性的防護(hù)表面。
背景技術(shù)：
：復(fù)合板可用于多種應(yīng)用中，例如用作建筑物的覆層以及在廣告活動中用作可視顯示屏。此類復(fù)合板的表面必須為耐刮擦以及耐磨的，具有優(yōu)異的光學(xué)特性，并通常具有裝飾功能。如果用于室外應(yīng)用，復(fù)合板還必須耐各種風(fēng)化條件，例如極端溫度、濕度、暴露于紫外線和其他類型的輻射。為實(shí)現(xiàn)一定的耐刮擦性，現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合板包括涂覆有防護(hù)材料的金屬箔(通常為鋁箔)，該防護(hù)材料由例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或基于丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂或聚酯的其他涂層制成。此類復(fù)合板表現(xiàn)出抗刮性，其將受益于^f皮改善，尤其是用于室外應(yīng)用中時。此外，這些類型的防護(hù)材料通常為不可印刷的，并通常只能用單色染料著色，這就限制了在此類復(fù)合板的外表面上的設(shè)計(jì)可能性。另外，用于制造包含上述防護(hù)材料的復(fù)合板的方法涉及至少兩步工藝首先使用防護(hù)材料連續(xù)涂布軋制金屬箔，然后將其層壓到其他層上從而形成最終的復(fù)合板。所用防護(hù)材料的高成本以及制造方法的復(fù)雜性使得生產(chǎn)這些復(fù)合板不適宜。因此，存在對表現(xiàn)出更高耐刮擦性、高耐磨性以及可以合理成本制造的多層結(jié)構(gòu)的需求。發(fā)明概述已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，上述問題可通過用于建筑和廣告應(yīng)用中的耐刮擦性多層結(jié)構(gòu)來克服，該多層結(jié)構(gòu)包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，該重量百分比按聚合物層的總重量計(jì)。如果與現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合板相比，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)顯示出改善的耐刮擦性、等同的或更高的耐磨性，并且可以更低的成本制造。此外，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)顯示出在聚合物層和金屬箔之間的高度粘合性、高度光學(xué)透明性，并且可通過單步制造工藝制備。發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的金屬層可為適用于建筑和廣告應(yīng)用中的多層結(jié)構(gòu)的任何金屬，并且所述金屬可選自例如鋁、不銹鋼、銅、鋼以及它們的合金。通常使用鋁，這是因?yàn)槠渲亓枯p，具有耐腐蝕性和耐久性。金屬層的厚度范圍優(yōu)選地在100和500pm之間。優(yōu)選地，本發(fā)明的聚合物層包含離聚物的量為至少30重量％，甚至更優(yōu)選至少40重量％，該重量百分比按所述聚合物層的總重量計(jì)。離聚物為除聚合物的有機(jī)主鏈之外還含有金屬離子的熱塑性樹脂。離聚物為烯烴例如乙烯與部分中和(從10到99.9%)的oc，p-不飽和C3-Cs羧酸，例如丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或馬來酸單乙酯(M細(xì)E)的離子共聚物。中和劑為堿金屬如鋰、鈉或鉀或過渡金屬如錳或鋅。這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)賦予離聚物交聯(lián)聚合物特性的固態(tài)性質(zhì)，以及非交聯(lián)熱塑性聚合物特性的可熔融加工性質(zhì)。離聚物及其制備方法在例如美國專利3264272中有所描迷。適用于本發(fā)明的離聚物可以商標(biāo)Surlyn⑧從E.LduPontdeNemoursandCompany,Wilmington,Delaware商購獲得。用于本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的聚合物層中的離聚物優(yōu)選地包含約5至約30重量％的丙烯酸、甲基丙烯酸和/或馬來酸單乙酯，該重量百分比按所述離聚物的總重量計(jì)。本發(fā)明的聚合物層的厚度范圍優(yōu)選地介于10和600pm之間。由于離聚物酸性官能團(tuán)的部分中和，通常可獲得聚合物層對于金屬層的足夠粘附。然而，如果粘附性不足，可在金屬層和聚合物層之間添加一個或多個粘合劑層。適用于粘合劑層的粘合劑材料為例如酸共聚樹脂或其他粘合劑樹脂，這些材料可以商標(biāo)Nucrel和Bynel從E.I.duPontdeNemoursandCompany,Wilmington,Delaware商購獲得。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，用于聚合物層的聚合材料還可包含一種或多種聚酰胺、聚酯和聚丙烯，以增加使用時例如用于室外應(yīng)用時聚合物層本身的熱穩(wěn)定性。優(yōu)選地，聚合材料包含聚酰胺，并且更優(yōu)選地，聚合材料由40重量％的離聚物和60重量％的聚酰胺組成。適用于本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)的聚合物層的聚酰胺的實(shí)例為尼龍6、尼龍66、尼龍6/66、尼龍ll或尼龍12，并且在美國專利5859137中有所描述。優(yōu)選地，聚酰胺為尼龍-6，例如Ultramid⑧B3,其可從BASF商購獲得。本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)可通過單步工藝制備，所述單步工藝可包括將聚合材料層壓或擠壓涂布到金屬層上。如果在如上所述的聚合物層和金屬層之間需要一個或多個粘合劑層，則多層結(jié)構(gòu)可通過單步工藝制造，所述單步工藝包括將粘合劑層和聚合材料復(fù)合擠壓涂布到金屬層上。作為另外一種選擇，包括一個或多個粘合劑層的本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)可通過兩步工藝制造，所述兩步工藝包括首先將聚合材料和粘合劑材料共擠出，然后使用諸如液壓機(jī)之類的設(shè)備將由此獲得的雙層薄膜施加到金屬層上。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，耐刮擦多層結(jié)構(gòu)還可包括設(shè)置在金屬層和聚合物層之間的可印刷和/或可著色層?？捎∷⒑?或可著色層可為聚合物薄膜、紙張、板、織造織物、非織造織物以及它們的組合。優(yōu)選地，可印刷和/或可著色層的厚度范圍介于10和20(Vm之間。包括可印刷和/或可著色層的多層結(jié)構(gòu)可通過常規(guī)方法制造，例如先將聚合材料擠壓涂布到可印刷和/或可著色層上，然后再將由此獲得的雙層薄板層壓到金屬層上。如有必要，可在可印刷和/或可著色層與聚合物層之間和/或在可印刷和/或可著色層與金屬層之間添加粘合劑層。本發(fā)明還涉及用于建筑和廣告應(yīng)用中的耐刮擦復(fù)合板，該復(fù)合板包括芯層以及緊鄰芯層的如上所述的第一多層結(jié)構(gòu)。這種第一多層結(jié)構(gòu)以其金屬層側(cè)面對芯層。對于用于建筑應(yīng)用中的板，芯層可由法律可能要求的阻燃劑6或其他功能性材料制成，并且可為單層或多層結(jié)構(gòu)。此類復(fù)合板可通過常規(guī)方法制造，例如(a)首先將聚合材料擠壓涂布到金屬層上(或者，如果需要一個以上的粘合劑層，則將聚合材料和粘合劑材料共擠壓涂布到金屬層上)，然后再將由此獲得的雙層復(fù)合材料與芯層層壓，(b)首先將芯層擠壓涂布到金屬層上，然后再擠出聚合材料。根據(jù)另一個實(shí)施方案，耐刮擦復(fù)合板還包括附加的金屬層，該金屬層鄰近芯層設(shè)置，位于第一多層結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上。如有必要，可在芯層和附加的金屬層之間施加常規(guī)的粘合劑層。附加的金屬層賦予板結(jié)構(gòu)本身以強(qiáng)度、硬度和高剛度，同時基本上不會增加其總重。此類板可通過以下方法制造，例如(a)首先將芯層和兩個金屬層層壓，然后再將聚合材料擠壓涂布到金屬層上，或者(b)首先將聚合材料擠壓涂布到金屬層上，然后再層壓芯層與金屬層。在復(fù)合板雙面必須均具有耐刮擦性的情況下，其可包括如上所述的第二多層結(jié)構(gòu)，該第二多層結(jié)構(gòu)鄰近芯層設(shè)置并且位于第一多層結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上。第二多層結(jié)構(gòu)以其金屬層側(cè)面對芯層，以獲得"雙面，，耐刮擦板結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)可通過例如上述的常規(guī)工序制造。將在下面的實(shí)施例中進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例使用下列材料來制備根據(jù)本發(fā)明的耐刮擦多層結(jié)構(gòu)SurlynA:包含乙烯和15重量％的MAA(甲基丙烯酸)的共聚物，其中58%的可用羧酸部分由鋅陽離子中和；尼龍-6:UltramidB3(得自BASF);SurlynB:包含乙烯、11重量％的MAA和6重量％的MAME(馬來酸單乙酯)的共聚物，其中60%的可用羧酸部分由鋅陽離子中和；聚酰胺/Surlyn(PA/Surlyn)共混物由59.25重量％的UltramidB3、40重量％的SurlynB和O.75重量％的硬脂酸鋅組成的組合物。Nucrel:乙烯和9重量％的MAA的共聚物。實(shí)施例1(El)首先通過共擠出離聚物SurlynA和共聚物Nucrel來制備雙層聚合物薄板。然后在液壓機(jī)中將這些薄膜于150C下壓制到250pm厚的鋁箔樣本上。樣本的最終結(jié)構(gòu)構(gòu)成150x50x0.75mm的壓緊多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)具有300pm厚的SurlynA層、200,厚的Nucrel層和250pm厚的鋁層。然后使用Eirichsen測試儀根據(jù)IS01518測量多層結(jié)構(gòu)的耐刮擦性，其中將0.1至2kg的重量施加到在聚合物表面上拉動的針上。該設(shè)備以牛頓為單位來測量在其作用下在表面上形成可視刮痕的重量。結(jié)果示于表l中。多層結(jié)構(gòu)的耐磨性根據(jù)ISO5470-1980進(jìn)行測量，其中兩個磨頭在樣本表面旋轉(zhuǎn)并形成直徑為114mm的圓。這兩個磨頭施加2.45N的垂直且恒定的壓力。磨頭由碳化鎢制成，并且在測試期間其以介于6.10和7.33弧度/秒之間的速度旋轉(zhuǎn)200次。所得結(jié)果示出了樣本測試之前和之后的重量差值(材料損耗)。在任何情況下均勿使磨頭接觸金屬層，使得六個樣本在表2中的測試結(jié)果可直接進(jìn)行比較，而不用考慮其聚合物層的厚度。結(jié)果示于表2中。實(shí)施例2(E2)使用PA/Surlyn共混物作為聚合物層的聚合材料重復(fù)實(shí)施例1。樣本的最終結(jié)構(gòu)為150x50x0.65咖的壓緊多層結(jié)構(gòu)，所述壓緊多層結(jié)構(gòu)具有300pm厚的PA/Surlyn㊣層、lOO(nm厚的Nucrel層和250(im厚的鋁層。結(jié)果示于表l和表2中。實(shí)施例3(E3)以相同的組分重復(fù)實(shí)施例1。樣本的最終結(jié)構(gòu)為150x50xo.45mm的壓緊多層結(jié)構(gòu)，所述壓緊多層結(jié)構(gòu)具有150pm厚的SurlynA層、50pm厚的Nucrel層和250pm厚的鋁層。結(jié)果示于表1和表2中。出于比較目的，測量下列三個常規(guī)復(fù)合板的耐刮擦性和耐磨性可從HermannGutmannWerkeAG商購獲得的涂覆有聚偏二氟乙烯(PVDF)的鋁箔(Cl)，可從Etem商購獲得的涂覆有聚酯的鋁箔(C2)，可從EuramaxInternational,Inc.商購獲得的涂覆有丙烯酸酯的鋁箔(C3)。8表l:根據(jù)IS01518測量的本發(fā)明實(shí)施例和常規(guī)對羊本的耐刮擦性。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2:根據(jù)IS05470-1980測量的本發(fā)明實(shí)施例和常規(guī)樣本的耐磨性。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1所示，本發(fā)明的樣本(E1-E3)僅在向其表面施加20N的力后才顯示出可見刮痕。作為比較，5N(Cl和C2)或10N(C3)的作用力即足以在常規(guī)樣本表面上形成可見刮痕。因此，本發(fā)明的樣本表現(xiàn)出比常規(guī)樣本更高的耐刮擦性。此外，減小本發(fā)明樣本(Cl和C3)包含Surlyn⑧和Nucrel⑧的聚合物層的厚度不會導(dǎo)致耐刮擦性的降低。此外，表2示出本發(fā)明的樣本(El-E3)表現(xiàn)出等同于(或高于)常規(guī)樣本(C1-C3)的耐磨性。權(quán)利要求1.一種用于建筑和廣告應(yīng)用中的耐刮擦多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，所述重量百分比按所述聚合物層的總重量計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料包含至少40重量％的離聚物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述離聚物為乙烯與不飽和C廣Cs羧酸的共聚物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述離聚物包含5至30重量％的丙烯酸、曱基丙烯酸和/或馬來酸單乙酯，所述重量百分比按所述離聚物的總重量計(jì)。5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料還包含一種或多種聚酰胺、聚酯和聚丙烯。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料包含聚酰胺。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料由40重量％的離聚物和60重量％的聚酰胺組成。8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物層的厚度介于10和600nm之間。9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述金屬層和所述聚合物層之間的一個或多個粘合劑層。10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層的厚度介于100和500pm之間。11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在所述金屬層和所述聚合物層之間的可印刷和/或可著色層。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述可印刷和/或可著色層為聚合物薄膜、紙張、板、織造織物、非織造織物以及它們的組合。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的多層結(jié)構(gòu)，其中所述可印刷和/或可著色層的厚度介于10和200^i之間。14.一種用于建筑和廣告應(yīng)用中的耐刮擦復(fù)合板，所述復(fù)合板包括芯層和緊鄰所述芯層的由權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)的多層結(jié)構(gòu)組成的第一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)以其金屬層側(cè)面對所述芯層。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合板，所述復(fù)合板還包括鄰近所述芯層設(shè)置的附加金屬層，所迷附加金屬層位于所述第一多層結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合板，所述復(fù)合板包括權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)的多層結(jié)構(gòu)的笫二多層結(jié)構(gòu)，所述第二多層結(jié)構(gòu)鄰近所述芯層設(shè)置并且位于所述第一多層結(jié)構(gòu)的相對側(cè)上，所述第二多層結(jié)構(gòu)以其金屬層側(cè)面對所述芯層。全文摘要本發(fā)明涉及用于建筑和廣告應(yīng)用中的耐刮擦多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括金屬層和由聚合材料制成的聚合物層，所述聚合材料包含至少30重量％的離聚物，所述重量百分比按所述聚合物層的總重量計(jì)。與現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合板相比，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)顯示出改善的耐刮擦性、等同或更高的耐磨性，并且能夠以更低的成本制造。此外，本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)顯示出在所述聚合物層和所述金屬箔之間的高度粘合性、高度光學(xué)透明性，并且可通過單步制造工藝制備。文檔編號B32B27/00GK101522411SQ200780038407公開日2009年9月2日申請日期2007年10月16日優(yōu)先權(quán)日2006年10月16日發(fā)明者L·P·羅蘭申請人:納幕爾杜邦公司