CN113022072A - 一种表面有纹理的免喷涂中空板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面有纹理的免喷涂中空板及其制备方法,该中空板由表面层、UV层和主体层组成。表面层由有机树脂、润滑剂、热稳定剂、紫外线稳定剂、色粉、二氧化钛、硅酸镁盐颗粒和硼硅酸盐颗粒组成。本发明免喷涂中空板通过材料的粒径分布和相态设计,进行连续化生产,形成表面纹理结构,直接省去了喷涂环节,消除了喷涂环节的污染排放。本发明通过不同层材料的界面进行分子尺度的融合,使表层纹理的附着力大幅度提升。本发明通过在表面纹理层和UV层添加了高浓度紫外线稳定剂,完全屏蔽了有害紫外线,使板材和表面纹理层的生命周期大幅度提升。本发明免喷涂中空板的表面颗粒具有更高的硬度和刚性,从而能够有效提升板材表面的耐刮擦性能。
Description
技术领域
本发明属于中空板技术领域,具体的说是涉及一种表面有纹理的免喷涂中空板及其制备方法。
背景技术
现有技术中已知的芳香族聚碳酸酯中空板的表面均为高光泽光面,光线是镜面反射,表面无质感,体现不出美学价值,同时存在易划伤的缺点。作为装饰材料的中空板,可用于室内装饰、幕墙和屋顶等,常需要表面印刷、喷涂处理,以达到必要的外观效果,如颗粒感,以降低光线的镜面反射。目前已知的有关于中空板的所有技术,均存在如下明显的缺陷:耐刮擦性不佳、耐候性不佳、长期附着力不足、涂层易脱落、喷涂过程中污染严重,产品不适用于户外使用。另外已知的现有技术是采用表面有凹凸结构的模具,直接挤出中空板,制备出表面具有纹理的板材,但应用此方法制备出的纹理仅为沿着挤出方向的线条纹理,由于受到工艺条件的限制,纹理的深度十分受限,模具容易发生堵塞,难以清理。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的不足,提供一种表面有纹理的免喷涂中空板及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:本发明公开了一种表面有纹理的免喷涂中空板,该中空板由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间;中空板分为单表面层中空板和双表面层中空板,单表面层中空板为三层结构,在表面层的下方为UV层,在UV层的下方为主体层;双表面层中空板为五层结构,双表面层中空板由上至下依次为表面层、UV层、主体层、UV层和表面层;
表面层为厚度均匀的复合材料层,表面层由不同粒径的材料相间分布,形成表面纹理结构;表面层的组分包括不同粒径分布、不同热力学性质的有机和无机混合物;表面层由如下重量份的原料组成:有机树脂60份~95份、润滑剂0.1份~0.5份、热稳定剂0.1份~0.5份、紫外线稳定剂0.5份~20份、色粉0.01份~1份、二氧化钛0.5份~10份、硅酸镁盐颗粒0.5份~20份、硼硅酸盐颗粒0.5份~20份;
UV层材料为UV保护层,屏蔽有害紫外线,依据JG/T 347标准测试,紫外线透过率≤0.001%。UV层是厚度均匀的高浓度UV母粒材料层,UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂1份~20份、润滑剂0.1份~0.5份、热稳定剂0.1份~0.5份、有机树脂85份~99份,UV层中的有机树脂选择分子量10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯;依据ISO 1133-2011,300℃1.2Kg条件下,熔指范围1~15g/10min。
主体层为有机树脂层,市售常用牌号,主体层包括了不同分子量的有机树脂,有机树脂选择分子量10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯,依据ISO1133-2011,300℃1.2Kg条件下,熔指范围1~15g/10min。
主体层的结构为榫卯结构的插接中空板,在主体层的两端分别设置有榫头和榫槽,主体层内部为多层中空结构,多层中空结构由水平方向的均匀树脂层和垂直方向的树脂立筋相交而成,表面层的厚度为2μm~300μm,UV层的厚度为30μm~300μm,主体层的厚度为10mm~150mm。
主体层一端的榫头为两个凸起的中空结构,凸起的中空结构的长度为1cm~10cm,主体层另一端的榫槽为两个凹槽,凹槽的深度为1cm~11cm,凹槽的深度比凸起的中空结构的长度长0.1cm~1cm。主体层内部多层中空结构的单层壁厚为0.05mm~3mm,主体层内部水平方向的均匀树脂层等间距分布,均匀树脂层的层间距为2mm~30mm,主体层垂直方向的树脂立筋等间距分布,树脂立筋的间距为2mm~30mm。
表面层的硅酸镁盐颗粒其主要成分为含水硅酸镁,可提高表面的刚性,采用X射线光电子能谱测试,二氧化硅含量≥60%,氧化镁含量30%~40%,采用高分辨光学显微镜测量,硅酸镁盐颗粒的平均粒径为0.1μm~100μm,优选0.2μm~50μm,最优选0.2μm~20μm。
表面层中的硼硅酸盐颗粒,采用X射线光电子能谱测试,二氧化硅含量≥50%,三氧化二铝含量10%~30%,氧化纳含量<5%;硼硅酸盐颗粒为透明颗粒,采用高分辨光学显微镜测量,硼硅酸盐颗粒的平均粒径为1μm~500μm,优选是2μm~300μm,最优选是2μm~200μm。
表面层中的二氧化钛选用金红石型二氧化钛,采用高分辨光学显微镜测量,金红石型二氧化钛的粒径为0.2μm~1μm,优选0.2~0.5μm。
表面层中的润滑剂选用硬脂酸酯类或硅氧烷化合物,热稳定剂选用受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类中的一种或几种复配。
表面层中的紫外线稳定剂选用受阻胺、二苯甲酮、苯并三唑、三嗪类、水杨酸类中的一种或几种复配,色粉选用无机和有机色粉,有机树脂选择分子量为10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯,依据ISO 1133-2011,300℃1.2Kg条件下,熔指范围1~15g/10min。
本发明还公开了一种表面有纹理的免喷涂中空板的制备方法,该制备方法具体包括如下步骤:采用已知成熟的或定制的中空板生产系统,模具出口为光滑的平面,表面层材料颗粒加入板材线1号挤出机配料系统;UV层材料颗粒加入板材线2号挤出机配料系统;主体层材料颗粒加入板材线3号挤出机配料系统;三种原料分别经过熔化后,通过三个独立的流道,在模具中进行熔体的均匀复合,形成ABC三层结构,表面层材料因尺寸和热学性质差异,产生流动速率差异,熔体产生各向异性的压缩和拉伸,在连续化生产过程中,逐渐在表层形成均匀分布的纹理结构;然后通过定型台、退火系统、除静电、覆膜、切割和码垛系统,制备出表面有纹理的免喷涂中空板成品。
1号挤出机配料系统、2号挤出机配料系统和3号挤出机配料系统的机筒温度均为240~310℃。
主体层位于UV层下方,材料为有机树脂,提供结构和强度。主体层的结构可进行自由设计,主体层的典型结构为榫卯结构的插接中空板,两片板材可直接通过两端的插接头进行拼装联结,无需螺钉和密封胶,同时解决了防水的问题。主体层内部为多层中空结构,有水平和垂直方向的均匀树脂层相交而成,主体层的多层中空结构能够起到隔热保温的效果,传热系数低于1.0W/(m2*K);单位平方的板材重量为1kg/m2~10kg/m2,比相同厚度的中空玻璃减重50%以上。主体层同时采用榫卯结构和多层中空结构,具有极高的力学强度、水密性和气密性;本发明免喷涂中空板的整体结构非常适合于室内装饰、大型屋面幕墙。
本发明的有益效果是:本发明采用多台挤出机复合工艺,使产品实现表面层、UV层和主体层三层通过分子层面均匀结合;表面层为纹理层,材料为无机和有机物的复合材料,通过不同粒径分布、不同热力学性质材料的组合,形成独特的相态分布,在表层形成密集的结构纹理,表现为颗粒质感。UV层提供对主体层的抗UV防护,主体层为有机树脂层,主体层为板材的主要内部结构,主体层提供力学性能和强度,可以为平板或者异型结构,主体层的内部结构包括但不限于现有技术中已知的所有中空结构,如多层矩形、多层X型或多层插接板型。
本发明免喷涂中空板通过材料的粒径分布和相态设计,进行连续化生产,形成表面纹理结构,直接省去了喷涂环节,消除了喷涂环节的污染排放。本发明通过不同层材料的界面进行分子尺度的融合,使表层纹理的附着力大幅度提升。本发明还通过在表面纹理层和UV层添加了高浓度紫外线稳定剂,完全屏蔽了有害紫外线,使板材和表面纹理层的生命周期大幅度提升。本发明免喷涂中空板的表面颗粒具有更高的硬度和刚性,从而能够有效提升板材表面的耐刮擦性能。
附图说明
图1是本发明单表面层免喷涂中空板的剖面结构示意图;
图2是本发明双表面层免喷涂中空板的剖面结构示意图;
图中:1-表面层;2-UV层;3-主体层;4-凸起的中空结构;5-凹槽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。
如图1和图2所示,本发明公开了一种表面有纹理的免喷涂中空板,该表面有纹理的免喷涂中空板由表面层1、UV层2和主体层3组成,UV层设置于表面层和主体层之间;表面层1为厚度均匀的复合材料层,表面层1由不同粒径的材料相间分布,形成表面纹理结构;UV层2是厚度均匀的UV母粒材料层,主体层3为有机树脂层,主体层3的结构为榫卯结构的插接中空板,在主体层3的两端分别设置有榫头和榫槽,主体层3内部为多层中空结构,多层中空结构由水平方向的均匀树脂层和垂直方向的树脂立筋相交而成。表面层1的厚度为50μm。UV层2的厚度为30μm。主体层3一端的榫头为两个凸起的中空结构4,凸起的中空结构4的长度为1cm,主体层3另一端的榫槽为两个凹槽5,凹槽5的深度为1.5cm,主体层3内部多层中空结构的单层壁厚为0.1mm。主体层3内部水平方向的均匀树脂层等间距分布,均匀树脂层的层间距为2mm。主体层3垂直方向的树脂立筋等间距分布,树脂立筋的间距为2mm。主体层3的厚度为10mm。
原料的生产过程及制备:表面层材料和UV层材料的制备,按照配方比例,在高速混合机中进行分散均匀,然后均可通过单螺杆或双螺杆挤出机进行熔融塑化,通过挤出机模头的圆孔挤出熔体线条,熔体线条通过冷水槽冷却定型、通过牵引和切粒,制得原料颗粒,原料干燥后,进入中空板生产配料系统进行板材生产。
本发明表面有纹理的免喷涂中空板的板材生产过程为:采用已知成熟或者定制的中空板生产系统,模具出口为光滑的平面,表面层1材料颗粒加入板材线1号挤出机配料系统,机筒温度240~310℃;UV层2材料颗粒加入板材线2号挤出机配料系统,机筒温度240~310℃;主体层3材料颗粒加入板材线3号挤出机配料系统,机筒温度240~310℃;三种原料分别经过熔化后,通过三个独立的流道,在模具中进行熔体的均匀复合,形成ABC三层结构,表面层1材料因为尺寸和热学性质差异,会产生流动速率差异,熔体会产生各向异性的压缩和拉伸,在连续化生产过程中,逐渐在表层形成均匀分布的纹理结构。然后通过定型台、退火系统、除静电、覆膜、切割和码垛系统,制备出表面有纹理的免喷涂中空板成品。
实施例1:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方1:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂97.9份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.1份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂1份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.1份、有机树脂85份,UV层中的有机树脂选择分子量10000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量20000g/mol的芳香族聚碳酸酯。表面层设计厚度30μm,UV层设计厚度50μm,主体层设计厚度16mm,主体层的结构为X型五层中空板。
本发明采用成熟的中空板生产系统,包括三台单螺杆挤出机,分别为1号、2号、3号挤出机,螺杆直径分别为45mm、75mm和110mm,模具出口为光滑的平面。将配方1的颗粒加入板材线1号挤出机配料系统,机筒温度240~300℃;UV母粒颗粒加入板材线2号挤出机配料系统,机筒温度240~300℃;PC树脂加入板材线3号挤出机配料系统,机筒温度240~310℃;三种原料分别经过熔化后,通过三个独立流道,在模具中进行熔体的均匀复合,形成ABC三层结构,表面层材料因为尺寸和热学性质差异,会产生流动速率差异,熔体会产生各向异性的压缩和拉伸,在连续化生产过程中,逐渐在表层形成均匀分布的纹理结构,一层材料由于主要成分为PC树脂,与UV层材料具有良好的相容性和结合力,同时UV层材料与三层材料是纯透明PC基材,两者均匀融合在一起。通过定型台、退火系统、除静电、覆膜、切割和码垛等,制得中空板成品。
实施例2:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方2:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂95.4份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.2份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份、硅酸镁盐颗粒2.5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂1份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.2份、有机树脂90份,UV层中的有机树脂选择分子量20000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量10000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
实施例3:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方3:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂95.4份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.3份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份、硼硅酸盐颗粒2.5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂2份、润滑剂0.3份、热稳定剂0.3份、有机树脂95份,UV层中的有机树脂选择分子量30000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量50000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
实施例4:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方4:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂92.9份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.4份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份、硅酸镁盐颗粒2.5份、硼硅酸盐颗粒2.5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂4份、润滑剂0.4份、热稳定剂0.5份、有机树脂99份,UV层中的有机树脂选择分子量40000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量40000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
实施例5:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方5:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂90.4份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.5份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份、硅酸镁盐颗粒5份、硼硅酸盐颗粒2.5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂5份、润滑剂0.5份、热稳定剂0.2份、有机树脂96份,UV层中的有机树脂选择分子量30000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量20000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
实施例6:一种表面有纹理的免喷涂中空板,其由表面层、UV层和主体层组成,UV层设置于表面层和主体层之间。配方6:表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂87.9份、抗氧剂0.3份、润滑剂0.2份、热稳定剂0.1份、紫外线稳定剂1份、色粉0.1份、二氧化钛0.5份、硅酸镁盐颗粒5份、硼硅酸盐颗粒5份;UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂1份、润滑剂0.1份、热稳定剂0.1份、有机树脂89份,UV层中的有机树脂选择分子量10000g/mol的芳香族聚碳酸酯;主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量50000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
对照组1:对照组1去掉了表层材料,中空板由UV层和主体层组成,中空板生产完成后,对主体层进行表面的喷涂和UV固化。
对照组2:对照组2去掉了表层材料,中空板仅由UV层和主体层组成。
中空板不同配方的性能对比由表1所示:
表1:中空板不同配方性能对比。
表1中:-表示耐磨性能差,+表示耐磨性能好,+越多表示耐磨性越好。
测试方法:
1、厚度测试:采用高分辨率显微镜观察并测量各层的厚度,精确到1μm,单位为μm。
2、粗糙度测试:依据ISO 4287标准要求,采用Elcometer 7062表面粗糙度仪进行测量,单位为Ra。
3、耐磨性能测试:采用500g砝码,用三层医用纱布包裹,在样品表面来回滑动20个循环,观察表面是否出现明显划痕。
4、冲击性能测试:采用1kg的铁球,从3m高的位置落下,接近30J的能量砸中中空板,观察样品是否开裂。
5、氙灯老化测试:依据ISO 4892标准,采用氙灯加速老化,采用Cycle 1的条件,连续老化5000h后观察表面层的情况,判断表层是否出现开裂、脱落等失效现象。
最后应当说明的是,以上内容仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换,均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面有纹理的免喷涂中空板由表面层、UV层和主体层组成,所述UV层设置于表面层和主体层之间;
所述表面层由下述重量份的原料组成:有机树脂60份~95份、润滑剂0.1份~0.5份、热稳定剂0.1份~0.5份、紫外线稳定剂0.5份~20份、色粉0.01份~1份、二氧化钛0.5份~10份、硅酸镁盐颗粒0.5份~20份、硼硅酸盐颗粒0.5份~20份;
所述UV层由下述重量份的原料组成:紫外线稳定剂1份~20份、润滑剂0.1份~0.5份、热稳定剂0.1份~0.5份、有机树脂85份~99份,UV层中的有机树脂选择分子量10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯;
所述主体层为有机树脂层,主体层中的有机树脂选择分子量10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述主体层的结构为榫卯结构的插接中空板,在所述主体层的两端分别设置有榫头和榫槽,所述主体层内部为多层中空结构,多层中空结构由水平方向的均匀树脂层和垂直方向的树脂立筋相交而成,所述表面层的厚度为2μm~300μm,所述UV层的厚度为30μm~300μm,所述主体层的厚度为10mm~150mm。
3.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面层中的硅酸镁盐颗粒主要成分为含水硅酸镁,硅酸镁盐颗粒的平均粒径为0.1μm~100μm。
4.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面层中的硼硅酸盐颗粒为透明颗粒,硼硅酸盐颗粒的平均粒径为1μm~500μm。
5.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面层中的二氧化钛选用金红石型二氧化钛,金红石型二氧化钛的平均粒径为0.2μm~1μm。
6.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面层中的润滑剂选用硬脂酸酯类或硅氧烷化合物,热稳定剂选用受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类中的一种或几种复配。
7.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板,其特征在于:所述表面层中的紫外线稳定剂选用受阻胺、二苯甲酮、苯并三唑、三嗪类、水杨酸类中的一种或几种复配,色粉选用无机色粉或有机色粉,有机树脂选择分子量为10000~50000g/mol的芳香族聚碳酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板的制备方法,其特征在于:所述制备方法具体包括如下步骤:
采用已知成熟的或定制的中空板生产系统,模具出口为光滑的平面,表面层材料颗粒加入板材线1号挤出机配料系统;UV层材料颗粒加入板材线2号挤出机配料系统;主体层材料颗粒加入板材线3号挤出机配料系统;三种原料分别经过熔化后,通过三个独立的流道,在模具中进行熔体的均匀复合,形成ABC三层结构,表面层材料因尺寸和热学性质差异,产生流动速率差异,熔体产生各向异性的压缩和拉伸,在连续化生产过程中,逐渐在表层形成均匀分布的纹理结构;然后通过定型台、退火系统、除静电、覆膜、切割和码垛系统,制备出表面有纹理的免喷涂中空板成品。
9.根据权利要求8所述的一种表面有纹理的免喷涂中空板的制备方法,其特征在于:所述1号挤出机配料系统、2号挤出机配料系统和3号挤出机配料系统的机筒温度均为240~310℃。
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Application publication date: 20210625 |
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