專利名稱：擠出熱塑性基材的涂布方法和由此形成的物體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將聚合物溶液在線(in line)噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴墨施涂到擠出熱塑性基材上而形成具有耐候性涂層的擠出制品的方法。用于該方法的優(yōu)選基材是PVC和聚烯烴。本發(fā)明還涉及通過該方法涂布的PVC和聚烯烴制品。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)和聚烯烴(PO)是能夠擠出形成許多可用制品的經(jīng)濟型熱塑性材料。不幸的是，PVC和聚烯烴制品如果長期暴露于日照中，會褪色，失去光澤，表面出現(xiàn)白斑，并且變脆。對于需要長期暴露于露天環(huán)境的制品(例如，房屋板壁、窗框、防雨系統(tǒng)、拱腹、裝飾部分、管道、面板等)來說，這種褪色和變脆行為尤其有害。
已經(jīng)使用了許多方法來提高PVC和PO制品的性能。已經(jīng)在PVC樹脂中使用穩(wěn)定劑體系(諸如鉛穩(wěn)定劑、鈣-鋅穩(wěn)定劑)，以及使用高含量的二氧化鈦顏料。
另一種方法是將耐候性薄面料(capstock)作為疊層或通過共擠出施涂在PVC或PC基材上。面料可以是穩(wěn)定的PVC或非PVC聚合物。丙烯酸類樹脂由于它們在室外暴露中的顏色穩(wěn)定性特別優(yōu)選作為面料，但是它們的成本很高。還可以使用聚偏二氟乙烯的薄膜疊層。描述了耐候性疊層應(yīng)用于硬質(zhì)PVC基材組合物的專利文獻包括EP1061100、EP0473379、US4,141,935、US4,169,180、US4,183,777、US5,306,548和US,976,671。
面料和疊層方法的問題是它們需要第二件生產(chǎn)速率必須得到匹配以適應(yīng)差溫致冷的擠出或?qū)訅涸O(shè)備。另外，當(dāng)生產(chǎn)線從一種顏色調(diào)換到另一種顏色時，會有明顯的時間和材料損失。深色PVC或PO制品的生產(chǎn)/制造中還會出現(xiàn)其它困難，例如形成制品的熱消散較慢，結(jié)果導(dǎo)致生產(chǎn)問題以及偶然的故障(脫層、變脆、喪失顏色、喪失光澤、出現(xiàn)白斑)。
US5,972,514描述了一種通過空氣噴涂或無空氣噴涂或靜電法使用聚合物涂料涂布PVC基材的方法。該涂料隨后在紅外輻射下交聯(lián)。
例如在US5,555,006中所描述，在非吸收性塑料基材上進行噴墨印刷在本領(lǐng)域中是已知的。
通過層疊預(yù)印刷、預(yù)涂布或透明的PVDF柔性膜在柔性PVC上形成KYNAR聚亞乙烯基類涂層。
需要更好的在線方法，用于在硬質(zhì)PVC或PO基材上形成耐候性保護涂層。
令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過噴墨、刷涂、輥涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷或噴涂聚合物溶液或懸浮液的方法進行在線施涂而在PVC或聚烯烴擠出基材上形成耐候性保護涂層。通過任何這些方法進行的在線涂料施涂方法的另一優(yōu)點是容易在擠出PVC或聚烯烴上形成、定制或調(diào)節(jié)、或匹配顏色圖案。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供將耐候性涂料施涂到如PVC或聚烯烴之類的擠出基材上的在線方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在一步過程中在PVC或聚烯烴基材上印刷圖案和保護涂料的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供在PVC或聚烯烴基材上施涂有色圖案和耐候性涂料的方法。
依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的原理，本發(fā)明的目的可通過用于形成耐候性PVC或PO制品的方法來實現(xiàn)，包括將聚合物溶液在線噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷或噴墨施涂到擠出PVC上。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種通過聚合物溶液的噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷或噴墨施涂而形成耐候性擠出制品的在線方法。優(yōu)選的是PVC和聚烯烴制品。
PVC基材是硬質(zhì)聚氯乙烯。PVC可以是氯乙烯聚合物或共聚物組合物，特別是一種或多種選自下組的加聚物氯乙烯均聚物，其可以任選地被過度氯化；任選接枝的共聚物，由氯乙烯和一種或多種烯鍵式不飽和共聚單體發(fā)生共聚反應(yīng)形成。
可用于形成PVC共聚物的共聚單體包括，但不限于1，1-二鹵乙烯，諸如1，1-二氯乙烯或1，1-二氟乙烯，羧酸乙烯酯，諸如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或丁酸乙烯酯，丙烯酸和甲基丙烯酸，腈，酰胺和源自這些物質(zhì)的烷基酯，特別是丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯。或者是丙烯酸2-乙基己基酯，芳族乙烯基衍生物，諸如苯乙烯或乙烯基萘，或烯烴，諸如二環(huán)[2.2.]庚-2-烯、乙烯、丙烯或1-丁烯。
一般優(yōu)選的PVC聚合物是K值約為65的氯乙烯的均聚物和共聚物。
可用于本發(fā)明的聚烯烴基材包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異戊二烯、它們的共聚物和它們的混合物。
用于噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移印刷或噴墨施涂到PVC或PO擠出基材上的聚合物溶液是有顏色或沒有顏色、含染料或不含染料的溶劑或水性溶液、分散體、乳液或它們的組合，它們的固體含量為2-50重量％，優(yōu)選為10-50重量％。
可用于在PVC上形成涂層的溶液、分散體或乳液的聚合物中含有重均分子量大于100000、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-50℃至+50℃之間的聚合物體系?？捎糜诒景l(fā)明的聚合物溶液、分散體或乳液的聚合物包括，但不限于，溶液、分散體或乳液形式的丙烯酸類樹脂、氟化聚合物、聚氨酯、硅樹脂(silicones)、聚硅氧烷、聚酯、環(huán)氧樹脂、穩(wěn)定的PVC和它們的混合物。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，聚合物溶液含有一種或多種耐候性極佳的含氟聚合物。這些含氟聚合物可以是均聚物，諸如聚偏二氟乙烯；或共聚物和三元共聚物，諸如，但不限于，1，1-二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯/氯四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯(FEP)和它們的混合物。本發(fā)明的含氟聚合物還包括部分氟化的聚合物，諸如ETFE和ECTFE，它們的分解產(chǎn)物與完全氟化的聚合物的分解產(chǎn)物類似。
優(yōu)選含氟聚合物是聚偏二氟乙烯聚合物?！癙VDF”或PVDF樹脂或PVDF聚合物不僅指PVDF的均聚物，還包括由至少約75重量％的1，1-二氟乙烯(VDF)單體制備的共聚物。共聚單體可包括其它氟化單體，諸如氟乙烯、六氟丙烯(HFP)、氯四氟乙烯(CTFE)、四氟乙烯(TFE)和氟乙烯。優(yōu)選的是由VDF和HEP制成的均聚物和共聚物，向其中可以加入少量(最多約5重量％，優(yōu)選約0.01-0.05重量％)PTFE。PVDF涂布的PVC制品具有改善的光澤和顏色保持性，以及耐污染性。
可用于施涂在PVC或聚烯烴上的聚合物溶液、分散體或乳液通過將所述聚合物溶解或分散在溶劑或水性介質(zhì)中形成。可用的溶劑包括，但不限于，丙酮、四氫呋喃、己烷、庚烷、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、環(huán)己酮、異佛爾酮、水、水與水混溶性溶劑、和它們的混合物。涂料以在室溫下測量的為0.1-5000cps、優(yōu)選為1-500cps的粘度施涂。這些粘度比通常在50℃-125℃的實際施涂溫度時的粘度略低。
還可以向聚合物涂料溶液或懸浮液中加入本領(lǐng)域中已知的其它添加劑，包括但不限于染料、著色劑、抗沖改性劑、抗氧化劑、阻燃劑、紫外穩(wěn)定劑、流動助劑、用于電磁輻射屏蔽的金屬添加劑、消泡劑和抗靜電劑。
聚合物溶液可以在在線方法的任何點、在50℃-125℃的溫度施涂到擠出PVC上。
在本發(fā)明的一個實施方式中，將噴墨、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴涂設(shè)備設(shè)置在基材擠出工藝之后、壓紋處理之前。在本發(fā)明的另一個實施方式中，將噴墨、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴涂設(shè)備在線設(shè)置在壓紋操作之后。在壓紋步驟后，通常對涂布的PVC或聚烯烴基材進行切割、壓花，形成最終的制品。硬質(zhì)PVC或聚烯烴尤其可用于房屋壁板、窗框、防雨系統(tǒng)、拱腹、裝飾部分、管道和面板。以0.02密耳至4.0密耳、優(yōu)選0.02密耳至1.2密耳的干膜厚度施涂涂料。雖然通常只將耐候性聚合物涂料施涂到PVC或聚烯烴基材的一個面上，但是將耐候性聚合物涂料施涂到基材的兩個面也屬于本發(fā)明的范圍。雙面涂布的基材可以具有兩個用相同或不同聚合物溶液在相同涂布循環(huán)的相同或不同的涂布階段涂布的面。
本發(fā)明通過在便宜的硬質(zhì)PVC或聚烯烴基材上提供非常薄的、較貴的、耐候性聚合物的膜而節(jié)省了成本。本發(fā)明還使生產(chǎn)變得靈活，因為在線施涂可以在生產(chǎn)過程的任何位置發(fā)生。因為只需要一個擠出機，可以提高生產(chǎn)量，而不需要使2個擠出機的不同冷卻速率互相匹配(一個是基材，另一個是面料)。
本發(fā)明的另一方面是能夠提供各種顏色的耐候性涂料，從透明涂料到黑色涂料，也就是著色劑的比色能力所限定的可見光譜內(nèi)的所有顏色。容易得到較深的顏色，因為本發(fā)明的薄膜與現(xiàn)有技術(shù)相比更薄，熱量可以迅速消散。另外，可以簡單改變聚合物涂料溶液或在線混合的有色涂料的比例，迅速地完成顏色之間的完全轉(zhuǎn)變。這樣減少了現(xiàn)有方法中涉及的耗時和不合格產(chǎn)品。使用四色方法印刷、涂布可以進行現(xiàn)場顏色調(diào)配和數(shù)字化調(diào)節(jié)。容易得到指定的顏色。
噴墨法還可以用于在PVC或聚烯烴基材上印刷復(fù)合顏色圖案，諸如人造磚、人造灰泥和其它圖案。采用數(shù)字計算機控制，可以將人們能想像的任何可能圖案施涂到硬質(zhì)基板的外部。
在一些實施方式中，首先將白色涂料施涂到硬質(zhì)基材上，然后進行噴墨涂布。噴墨圖案的效果在位于白色背景上時更加明顯。優(yōu)選的是環(huán)氧化物或PVDF的白色涂料。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，PVC或PO擠出基材與面料共擠出，然后對其施涂耐候性涂料。
實施例實施例1通過以下步驟形成PVDF涂料混合物首先制備15％的PVDF的甲乙酮(溶劑)溶液，任選地加入著色劑和/或添加劑。然后將PVDF涂料放入到噴墨印刷機的一個或多個儲槽中。校準(zhǔn)噴墨印刷機，隨著PVC或聚烯烴的擠出，在PVC或聚烯烴上印刷精確的圖案和聚合物密度。然后使涂布的擠出PVC或聚烯烴形成最終的制品，諸如乙烯基壁板片、窗框、柵欄柱或其它制品。
實施例2通過以下步驟形成PVDF涂料混合物首先制備PVDF的溶液，固體含量為10％，溶劑為丙酮和N-甲基吡咯烷酮。任選地，還可以加入顏料、染料、添加劑或共樹脂(co-resin)。然后將該涂料在壓紋步驟之前或之后噴涂到擠出PVC或聚烯烴上。然后將涂布的擠出物切割成板，由這些板制成乙烯基蓋板。
實施例3將白色環(huán)氧底涂料在線施涂到擠出PVC或聚烯烴上。然后通過噴墨印刷法外涂人造磚設(shè)計圖案。然后對涂布的PVC擠出物進行切割，成型為乙烯基壁板。
權(quán)利要求
1.一種形成耐候性聚氯乙烯(PVC)或聚烯烴(PO)制品的方法，該方法包括將聚合物溶液在線施涂到擠出的PVC或PO上，形成耐候性涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在線噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴墨施涂來施涂所述聚合物溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物溶液是含著色劑的或透明的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物溶液是溶劑基的溶液或分散體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物溶液是水性溶液、分散體或乳液。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物溶液包括氟化聚合物、丙烯酸類聚合物、聚氨酯聚合物或聚酯。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氟化聚合物包括聚亞乙烯基的均聚物或共聚物。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于干膜厚度，所述耐候性聚合物涂層的厚度為0.02-4.0密耳。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，基于干膜厚度，所述耐候性聚合物涂層的厚度為0.02-1.2密耳。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟在施涂耐候性涂料之前，用面料或涂料覆蓋PVC或PO基材。
11.一種擠出的PVC或PO制品，其包括PVC或PO基材，該基材具有通過噴墨、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴涂方法施涂的耐候性聚合物涂層。
12.如權(quán)利要求11所述的擠出的PVC或PO制品，其特征在于，所述耐候性聚合物涂層具有由兩種或多種不同的有色噴墨像素形成的圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過將聚合物溶液在PVC擠出的過程中在線噴涂、輥涂、刷涂、凹版印刷、柔性版印刷、熱轉(zhuǎn)移涂布或噴墨施涂到擠出PVC上而形成具有耐候性涂層的PVC制品的方法。本發(fā)明還涉及通過該方法涂布的硬質(zhì)PVC制品?？梢詫⒕燮蚁┩苛鲜┩康絇VC上，形成具有改善的光澤、良好的耐候性、良好的顏色保持性和耐污染性的制品。
文檔編號B32B9/00GK101022948SQ200580031381
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者K·漢拉罕 申請人:阿科瑪股份有限公司