固体表面胶合板泡沫芯异型面及其制备和使用方法 本发明涉及一种包括顶层和衬底层以及任意选加的位于两者之间的耐冲击层的成型或异型制品、其制备和使用方法。
更具体地说，本发明涉及用作柜台面、桌面、或其它表面部件的成型或异型固体表面层压品(SSL)，其中所述表面包括与已成型衬底构件粘结或共挤的装饰顶层，这样SSL容易在一次安装中套在并固定在子结构中；并涉及SSL的制备和使用方法。
常规的层压品是本领域熟知的。它们一般使用各种类型的树脂，如蜜胺甲醛树脂和酚醛树脂，通过将装饰层与一层或多层牛皮纸层压在一起而制成。然后将所得装饰层压品粘结到通常为纤维板或碎料板的底材上。如此所得的产品称作高压装饰层压品。另外，低压装饰层压品是在有或没有覆盖层的情况下，使用高压装饰层压品所用的相同类型树脂，通过将装饰层直接层压到纤维板或碎料板底材上而制成。虽然使用这些木基底材可产生所需的刚性以用于结构目的，如地板和柜台面，但这些木基底材沉重且在水分存在下会弯曲。
解决这些问题的一个可能途径是使用聚合物底材来制备层压品。但聚合物材料往往明显更昂贵，尤其是具有用于层压品所需的刚性和使用性能的那些。
泡沫聚合物已知可用于各种结构目的。聚合物泡沫材料的制备及其常规用途描述于Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，第11卷，John Wiley and Sons，NY，730-783页(1997)、以及“Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology(聚合物泡沫材料和泡沫技术手册)”，D.Klempner和K.C.Frisch编辑，HanserPublishers，NY(1991)，在此将两者的内容作为参考并入本发明。
所存在的另一问题是生成聚合物废物，它们来自生产尾料或由于报废采用聚合物作为产品外壳、支撑体和各种内部件的各种市售产品。这些产品包括各种物品，如电视机、立体声收音机、计算机、打印机、打字机等。由于这些产品的性质以及相关技术的迅速发展，这些类型的产品正以递增地频率更换。同时产生的问题是如何以一种环境有利的方式、并以一种经济上有利的方式处理这些装置中的聚合物基部件。
除了泡沫衬底，也已在固体表面层压品(SSL)中使用其它的衬底材料。SSL基本上是一种复合结构，其中包括施用(粘结或粘附)到底材上的装饰表面。SSL结构的一个缺陷在于，在将SSL安装到子结构上时，一般需要同时穿透几个不同的组件以得到给定的复合结构。因此，该结构的平整部分由SSL的平整片材制成，而该结构的弯曲部件则可包含套在并同时粘结到最终结构外形上的一个或多个不同SSL片材。
因此，作为本领域的一种进步，要求能够制造成型或异型SSL结构，该结构可简单地运输到安装地点然后组合并粘结到位，而无需同时穿透许多不同的子组件，这样可得到具有弓形挡泥板和下弯前沿或口唇的所需异型外形，如厨房柜台。
按照本发明的一个实施方案，提供了一种成型或异型制品，它包括固定到衬底构件或底材上的顶层，其中所述形状或轮廓是在所述顶层固定到所述衬底构件上之后赋予该制品的。
按照本发明的另一实施方案，提供了一种成型或异型制品，它包括固定到衬底构件或底材上的顶层，其中所述形状或轮廓是在顶层底材粘结或共挤时赋予该制品的。
按照本发明的另一实施方案，提供了一种制造成型制品的方法，其中包括以下步骤：将顶层粘结到衬底构件或底材上形成复合制品，将复合制品放在模具中，然后充分加热和施压足够时间以形成成型或异型制品。
按照本发明的另一实施方案，提供了一种制造成型制品的方法，其中包括以下步骤：将顶层和衬底构件或底材进行共挤压以形成复合制品，将所述共挤复合制品放在模具中，然后充分加热和施压足够时间以形成成型或异型制品。
按照本发明的另一实施方案，提供了一种制造成型制品的方法，其中包括以下步骤：将顶层和衬底构件或底材进行共挤压以直接形成成型或异型制品。
按照本发明的另一实施方案，提供了一种将本发明异型制品安装到子结构上的方法。
本领域熟练技术人员在阅读该说明书(包括其附图和权利要求)之后，可显然看出本发明的这些以及其它的实施方案。
发明人已经发现，异型或异型固体表面层压品或复合体(CSSL或PSSL)可通过首先形成固体表面层压品(SSL)，然后将SSL后成型为CSSL，或通过在一步中将SSL形成为CSSL而制成，其中所述CSSL经设计可一步安装到合适的子结构，如厨房固体子结构或类似结构上。
本发明的CSSL可由任何SSL制成，所述SSL包括粘结到、挤压到底材或衬底构件上或与其共挤的纸基、塑料基或金属基表面。
固体表面层压品(SSL)可描述为非常薄的固体铺面产品(小于100密耳厚的固体铺面产品)，通常为包含各种填料的聚丙烯酸系物质，公开于美国专利申请No 08/899118(1997年7月23日)，在此作为参考并入本发明。
纸基层压品或装饰层压品片材组件或复合体包括支撑着热固性树脂浸渍装饰层的几层热固性树脂浸渍芯料(优选为牛皮纸)，所述热固性树脂浸渍装饰层可进一步使用热固性树脂浸渍覆盖片材进行覆盖。对于所用的热固性树脂，芯料优选酚醛树脂，而装饰片材和覆盖片材则优选透明的蜜胺甲醛树脂。装饰或覆盖片材或层还可在合并时进行纹饰。一般来说，几个层压品可使用位于它们之间的释放片材而同时制成，这样在合并之后易于分开。层压品通常通过在合适的层压品压板，如平板式压机组件之间压制叠加的复合体而合并或固化，这是层压领域所熟知的，可用于在层压过程中产生所需的热和/或压力。
除了纸基层压品，本发明还可利用塑料基铺面材料来制备SSL。塑料基铺面组合物包括美国专利4085246、4458039、4533680、4938825和5318737中所公开的那些，在此将其作为参考并入本发明。
本发明还可利用美国专利申请09/082872(1998年4月21日)中所公开的微胶合板，在此将其作为参考并入本发明。根据一般描述，微胶合板装饰层压品可包括：装饰层，可以是其磨损表面上具有树脂涂层的固体彩色或印刷装饰纸；树脂浸渍的可胶合衬底；和可选地，一层或多层树脂浸渍芯层；以及进一步可选地，一层或多层树脂浸渍覆盖层。在制造微胶合板装饰层压品的一个方法中，首先将树脂浸渍到覆盖层中并部分固化。覆盖层位于未浸渍有树脂的装饰固体彩色或印刷纸之上，并可选与一层或多层树脂浸渍芯片材和树脂浸渍衬底片材在一起，这些都在热和压力作用下层压起来。覆盖层中的树脂含量可通过调节以产生耐磨表面所需并用于浸渍装饰纸的树脂量。在制造微胶合板装饰层压品的另一方法中，将树脂涂覆到固体彩色装饰纸的装饰表面上，所述装饰纸与一层或多层树脂浸渍芯片材和树脂浸渍衬底片材一起进行层压。树脂将装饰纸浸渍并部分固化。
本发明还可利用固体表面材料，通常为包含各种填料的聚丙烯酸系物质。市售产品包括GibralterTM产品，由WilsonartInternational，Inc售卖。
本发明还可利用固体表面胶合板，一般为较薄的固体铺面材料，通常为包含各种填料的聚丙烯酸系物质，如市售的SSVTM产品(1/8”厚)，由Wilsonart International，Inc售卖。
本发明还可利用美国专利申请09/161265(Gaa，1998年9月26日递交)中所公开的固体铺面多维层压品，并在此将其作为参考并入本发明。这种固体铺面多维层压品具有图案深度的增强外观，它是这样得到的，通过覆盖图案装饰片材的层，以使每个图案或其部分都可由最终合并层压品的顶部看到。叠加许多带图案的装饰层，使得每个图案都相互偏移，这样每个图案可从所形成的层压品的顶装饰层或覆盖片材看见。作为一个非限定性的例子，假设每个图案都是木纹图案，那么在叠加过程中，每个木纹图案要通过排列使得图案没有基本上被覆盖，即，这些图案相互在xy平面上偏移。
除了纸基和塑料基表面覆盖，本发明的CSSL还可利用金属表面或金属层压品表面覆盖。金属表面简单地为给定厚度的金属片，其中包括(但不限于)铝、铁及其合金，如任何已知种类的钢、铜、锌、铜-锌合金(如，黄铜或青铜)、钴、铬、钛、其它金属、或其混合物或组合体。金属层压品是纸基或塑料基层压品的层状复合体，其中加入了金属薄片。
还有，铺面覆盖物可包括纸基、塑料基和金属基组件的复合体，它们以某种图案排列在底材上以得到一种复合表面图案或镶嵌结构。
可用于本发明的纸基、塑料基和金属基表面覆盖物或层压品还可根据理想和/或需要包含各种添加剂，其中包括(但不限于)抗氧化剂、防结块剂、油滑剂、交联剂、稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、发泡剂、抗静电剂、有机和无机阻燃剂、增塑剂、染料、颜料、滑石、碳酸钙、炭黑、云母、玻璃纤维、碳纤维、芳酰胺树脂、石棉、以及本领域已知的其它填料。
然后将这些层压品(纸基的、塑料基的或金属基的)粘结到或挤出到底材上或与其共挤以形成SSL。一旦形成SSL，SSL一般就具有基本上平整的横截面外形。在本发明的某些实施方案中，一旦已制成SSL且可选在后成型固化之前或之后，在某个温度和压力下将SSL放在模具中一段时间，制成具有异型横截面外形的SSL。时间、温度和压力条件应使得所得CSSL是在基本上松弛的状态下形成的。即，SSL优选在合适的条件下于模具中形成，使得在模塑中赋予SSL的应力基本上得到减轻，即，SSL组件的复合结构可在模塑过程中进行退火。
在本发明的一个优选实施方案中，CSSL是这样形成的，即，首先使用粘合剂涂覆上表面底材，然后在其上覆盖装饰表面，形成预固化SSL。然后，在高温和减压下将SSL放在真空模具中。温度要足够高以使底材和表面覆盖物都可弯曲或可真空成型或模塑。密封模具，然后向包含SSL的模具施加真空。要保持真空和温度一段足够时间，这样SSL可呈现出模具的形状而变得具有外形。
如果温度低于SSL粘合剂的固化温度，那么在真空成型过程中，在经过足够时间使SSL呈现模具形状并经历赋予体系的任何应力的松弛之后，可将模具温度升高到固化活化温度以上。然后保持固化温度足够时间以保证粘合剂能够充分固化，这样可形成足够的粘结强度以基本上抑制在冷却和随后应用时的脱层作用。
在固化或模塑之后，一般将其中具有SSL的模具冷却至接近室温足够时间以在冷却过程中进行松弛。一旦充分冷却，就将CSSL从模具中取出。通常，脱模温度为约室温或约50°F-100°F。脱模温度优选为约60°F-80°F，尤其是约65°F-75°F。
一般来说，模塑温度在预制SSL的弯曲温度和粘合剂的固化温度之上，这样可同时进行模塑和固化。但在模塑温度高于预制SSL的弯曲温度和粘合剂体系的固化温度的工艺条件下，必须在模塑/固化操作中仔细控制模塑时间和升温速率以防在所得SSL中产生过多应力。
通常，模塑温度在很大程度上是由放在模具中的材料的软化温度决定的。对于塑料基SSL，模塑温度优选在构成SSL的组件的最高Tg之上。因此，如果SSL的Tg为300°F，那么模塑温度就设定在最少300°F，优选300°F以上。模塑温度的上限一般也是由SSL的组件决定的。如果SSL组件具有熔点温度，那么模塑温度就要充分保持低于最低的熔点温度，这样该材料就不会熔化流动或混和。模塑温度优选不超过最低熔点温度以下约10°F，尤其是，模塑温度不应超过最低熔点温度以下约15°F，特别是，模塑温度不应超过最低熔点温度以下约20°F。如果SSL组件没有熔点温度，那么模塑温度的上限就由SSL组合物的最低分解温度限定。
对于大多数SSL和预固化SSL，模塑温度为约250°F-500°F。当然，对于具有金属表面的SSL，温度要足够高以使金属能够在模塑过程中呈现模具形状并松驰应力，但要低于底材的分解温度。即使在金属表面的SSL中，合适的模塑温度为约250-500°F，优选约350-500°F的模塑温度。
在真空形成或模塑过程中采用的压力一般低于约760毫米汞柱的大气压。该压力优选低于约500毫米汞柱，尤其低于约380毫米汞柱。
在本发明的另一优选实施方案中，将未固化或预固化的SSL于某个温度和压力下放置在常规的热模具中一段足够时间，这样SSL可成型为所需形状或横截面外形，而且所得CSSL可通过松驰来减少在模塑过程中产生的应力。
在本发明的另一实施方案中，将未固化或预固化的SSL放置在模具中，其中将该模具相对水平状态进行旋转，这样SSL的主平整部分就与通过模具的水平线成θ角。通过调整θ角，可将重力用于模塑过程中。因此，如果CSSL的形状为厨房柜台面，那么它就具有两个相邻的直角转角。一个转角与挡泥板有关，而第二个转角与CSSL的相对边有关。如果模具旋转偏离水平θ角，那么重力就有助于模塑过程。例如对于横截面外形，θ角优选为约30-30度，特别优选约40-50度，尤其优选约45度。当然，准确优选的θ角取决于模塑成CSSL的转角或弯头的数目和位置。
在热塑过程中，将SSL保持在足够的压力和温度下以使材料符合模具的轮廓形状。尽管以上已公开了温度，但应该保持压力以使所得SSL的厚度下降不超过其未模塑厚度的约10％，优选不超过5％，尤其不超过约2％。
尽管模塑时间在某种程度上取决于所用模塑工艺的温度和压力，且在某种程度上取决于起始温度和脱模温度(升温和冷却)，但一般来说，模塑时间为约1分钟至约24小时，优选约5分钟至约4小时，特别优选的模塑时间为约10分钟至1小时，尤其优选的模塑时间为约15分钟-40分钟。
为了有助于模塑操作，本发明方法可使用本领域已知的一种或多种标准脱模剂来进行。
尽管已描述了本发明的实施方案的个性，但应该理解，只要不背离本发明的主旨和范围，本领域熟练技术人员显然可容易地进行各种改进。因此，本文所附的权利要求的范围并不意味着局限于在此所给出的实施例及其描述，而应该认为这些权利要求包括本发明所具有的所有的专利新颖性特征，其中包括本发明所属领域熟练技术人员可看作其等同物的所有特征。