專利名稱：在制造含磨粒紙張過程中助粘劑的使用以及由此生產(chǎn)的耐磨裝璜層板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含磨粒紙的制造以及由此生產(chǎn)的耐磨裝璜層板。在另一方面，本發(fā)明涉及在制紙過程中的增加氧化鋁顆粒在紙中結(jié)合力而加入的助粘劑的使用以及用此成品紙制成的耐磨裝璜層板。進(jìn)而本發(fā)明涉及具有高耐磨性和高始磨點(diǎn)的耐磨裝璜層板。
本發(fā)明特別涉及在制紙過程中為增加平均顆粒直徑小于或等于10微米的氧化鋁顆粒在紙中的結(jié)合力而加入的助粘劑的使用以及用此成品紙作為層板表層從而使其具有高耐磨性和高始磨點(diǎn)的裝璜層板。
裝璜層板一般由多層在熱壓下壓制成完整結(jié)構(gòu)的合成樹脂浸漬的疊層結(jié)構(gòu)。常見的裝璜層板從底面向上構(gòu)成為一層或多層用酚醛樹脂浸漬紙構(gòu)成的核心層，其上面是一張用密胺樹脂浸漬的裝飾紙。核心層的作用是使裝璜層板具有剛性。
在堆疊之前，用作核心層的紙放在酚醛酒精水溶液中浸漬，在熱氣烘箱中干燥并部分固化，然后切成片。90至150磅令重的牛皮紙用酚醛酒精水溶液浸漬，在熱氣烘箱中干燥并部分硬化后可以用作核心層。
裝飾紙的功能是使層板具有誘人的外表，裝飾紙可以是單顏色紙或是某種設(shè)計(jì)的裝飾圖案，也可以是自然界材料，如木斑紋、皮革等的照片凹板復(fù)制品。
裝璜層板的表面可以是裝飾紙或是覆層紙，它使面板具有需要的表面性能(例如對(duì)化學(xué)試劑、熱、光、沖擊以及摩擦的抗力)，裝璜層板的表層可由高質(zhì)量的50到125令重紙制成，先將其用密醛樹脂酒精水溶液浸漬、干燥并部分固化然后切成片。高質(zhì)量紙可采用含大量α纖維素的紙。
層板的制作方法是將一疊樹脂浸漬紙放在鋼制拋光盤之間，在溫度約230°F至340°F、壓力800至1600psi下保持一定的時(shí)間使層板壓合并使樹脂固化(一般需要大致25分鐘到1小時(shí))。這段過程可使樹脂在這疊低中流動(dòng)、固化從而使紙壓合成完整結(jié)構(gòu)的層板。該層板即為本領(lǐng)域中所稱的高壓裝璜層板。
裝璜層板在建筑和家俱工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，可作為柜臺(tái)和桌子的表面、浴室和廚房的工作面、墻板、間壁及門。在諸多應(yīng)用中，它尤其適用于長(zhǎng)期暴露工作面如飯桌表面及收款臺(tái)面等，這些都要求裝璜層板具有好的耐磨性。
國家電子制造業(yè)協(xié)會(huì)(NEMA)測(cè)試耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)是NEMA試驗(yàn)LD3.1，在此試驗(yàn)中，層板板樣被夾持在旋轉(zhuǎn)盤上，在其上放置兩個(gè)加載的橡皮輪，橡皮輪上貼著校準(zhǔn)的砂紙條，當(dāng)層板在輪下旋轉(zhuǎn)時(shí)，砂紙磨損層板的表面。NEMA對(duì)I級(jí)層板的標(biāo)準(zhǔn)是在循環(huán)400周后，層板不應(yīng)有50%的圖案破壞。50%的終至點(diǎn)可采用平均圖案開始出現(xiàn)磨損的循環(huán)數(shù)值(如點(diǎn)或IP)和圖案完全磨損的循環(huán)數(shù)值(終點(diǎn)或FP)來計(jì)算。
除了要求最小400周循環(huán)以外，很多用戶還要求有高的IP數(shù)。如果裝璜層板采用在印刷紙或圖案紙中含35～40%標(biāo)準(zhǔn)成分樹脂且無覆層的傳統(tǒng)方法制造，耐磨性僅為50-70周循環(huán)。采用特殊配方樹脂且成分約50-55%，耐磨性可增至150-300周循環(huán)，但是這種層板表面容易龜裂，而且無法用統(tǒng)一的方法浸漬處理。更為重要的是，這種層板不能滿足NEMA標(biāo)準(zhǔn)最小400周循環(huán)的要求。
現(xiàn)有技術(shù)中為達(dá)到耐磨性，使用透明覆層紙作為層板最表層結(jié)構(gòu)或用耐磨微粒加入覆層或裝飾層，一直延用在裝飾層上把樹脂浸漬的高質(zhì)量紙作為覆層從而使裝璜層板具有耐磨性，在疊壓后，覆層呈透明狀，裝飾紙上的裝飾色、裝飾圖案及設(shè)計(jì)均可顯見。盡管使用這種覆層確能增加裝璜層板的耐磨性，出于種種原因人們一直試圖取消它。覆層使層板的制造增加了大量的原材料成本，包括覆層本身的成本及用于浸漬覆層及制造過程中損失的樹脂的成本。
除了覆層的成本之外，在裝飾紙層觀察者之間的這層厚厚的中間層使原設(shè)計(jì)的裝飾紙圖案大大失色。用于制作覆層紙的纖維素與固化的密醛樹脂都具有相近的折射特性，因而纖維在固化的層板中幾乎是不可見的，允許印刷圖案很小衰減地可見。然而現(xiàn)代印刷技術(shù)可以使原材料及各種特殊的木制鑲面精確再現(xiàn)，這樣的制品由于加入覆層即使有一點(diǎn)模糊不清，也會(huì)極大的破壞用戶要求的圖面真實(shí)性。
除此之外，覆層生產(chǎn)會(huì)降低制造層板產(chǎn)品的生產(chǎn)率，在干燥過程中產(chǎn)生的靜電荷會(huì)使浸漬、干燥的覆層紙吸附極小的灰塵顆粒。這些灰塵在疊壓前很難檢測(cè)和去除，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致無法回收利用的廢層板。另外，浸漬、干燥后的覆層脆而硬，操作中很難保持不損壞。這種“面包屑”偶然附在覆層表面，覆層會(huì)顯得有缺陷。
最后一點(diǎn)，具有覆層的層板，尤其是有相當(dāng)高表面光潔度的覆層，經(jīng)常會(huì)由于僅僅中等程度的磨擦而變得粗糙，這是對(duì)需要光潔表面層板的用戶所不能接受的。眾所周知，把小而硬的顆粒分布于覆層紙或樹脂中然后置于經(jīng)浸漬的圖案紙上可提高裝璜層板的耐磨性。關(guān)于這一點(diǎn)可查閱如美國專利Michl的No.3，135，643和Fuerst的No.3，373，070和3，373，071。
但是要說明的一點(diǎn)是，前述所列的Michl和Fuerst專利并沒有取消覆層，但提高了覆層的耐磨性或提供了覆層與合成樹脂混合形式的覆層。GB1，348，272列出了在濕的經(jīng)樹脂浸漬裝飾紙上靜電噴射磨粒的工藝方法，進(jìn)而公開了已有技術(shù)的取消覆層紙的工藝，即在制紙過程中把硬的耐磨顆粒加入紙槳中并在疊壓過程中把耐磨顆粒粘壓在紙的表面。
Canel等人在1974年3月19日發(fā)表的美國專利No.3，798，111中提出在制裝飾紙過程中用優(yōu)質(zhì)氧化鋁作耐磨顆粒加在多層裝飾紙表面層，然后將印刷紙放在上述成品紙上來生產(chǎn)裝飾紙。該裝飾紙可用于無覆層裝璜層板上，它可滿足最小400周的耐磨試驗(yàn)要求。
在制紙過程中，紙槳一般在成形部分被制成一片或多片薄層，然后通過壓制部分壓制成紙，再經(jīng)過干燥部分干燥。從一個(gè)或多個(gè)頂箱中流出的紙應(yīng)能鋪在制紙機(jī)的成形網(wǎng)上。當(dāng)紙槳在成形部分流動(dòng)時(shí)，真空干燥機(jī)可使液體含量從高達(dá)85%～95%減低至10%～40%，當(dāng)液體從紙槳中排出時(shí)，能從紙槳纖維中穿過的小顆粒會(huì)被液體帶走。
Lanel等人認(rèn)為顆粒尺寸及其分布是“相當(dāng)重要的”，可采用的平均顆粒尺寸為10～75微米，最佳為40微米。盡管Lane等人的層板能滿足最小400周的NEMA耐磨試驗(yàn)要求，在現(xiàn)有技術(shù)中卻因低的始磨點(diǎn)而不能被人接受，如Scher等人的美國專利No.4，255，480、4，305，987、4，395，452、4，430，375和4，400，423，所有的均低于100周循環(huán)。
Scher等人為打印紙?zhí)岢鲆环N含平均直徑20-50微米顆粒的涂層，它不用在未浸漬裝飾紙上涂樹脂。制成的無覆層裝璜層板可滿足NEMA耐磨試驗(yàn)最小400周循環(huán)的要求而且始磨點(diǎn)高達(dá)500周。Scher等人還指出，顆粒小于20微米，耐磨性會(huì)變差。
Lex等人在1990年11月發(fā)表的美國專利No.4，971，855上提出使用大于或等于9微米的氧化鋁或硅顆粒，類似Scher等人的涂層組份，會(huì)給用于制造光滑層板的經(jīng)過精心拋光的拋光盤造成劃痕。造成的劃痕關(guān)系到制造上誤時(shí)而費(fèi)錢，修理及更換費(fèi)用因而損失很大。
為了避免對(duì)拋光盤的損壞，Lex等人用0.5至9微米顆粒作為Scher等人用于未浸漬裝飾紙上的混合物涂層。盡管Lex等人提出了把0.5至9微米的顆粒涂在已成形未浸漬紙表面的方法，但在如何把這樣微小顆粒在制紙過程中摻入紙中的問題上卻束手無策。
在制紙過程中，在制紙成形階段紙槳中沉積的小顆粒會(huì)被液體帶走，因此一種能夠滿足NEMA耐磨性高于400周及始磨點(diǎn)高于500周的可用于制造裝璜層板的紙張如何制造問題急需解決，同樣需要一種方法，即如何在制紙過程中把這樣小的顆粒摻在紙中而不會(huì)被液體帶走。
在制紙過程中，把用來制作耐磨裝璜層板的耐磨顆粒懸浮液和助粘劑放置于制紙機(jī)成形網(wǎng)上紙料的上層，用于耐磨層板的磨粒就可以滯留在紙中，用助粘劑粘滯磨粒所生產(chǎn)的紙張具有市場(chǎng)上要求的耐磨性，另外使用助粘劑后磨?？梢院苄∫蚨粫?huì)在制造裝璜層板時(shí)對(duì)拋光盤造成損傷。含水的耐磨懸浮液和助粘劑中也可包含紙料。氧化鋁是能大批供應(yīng)的可制造出合乎市場(chǎng)要求耐磨層板的磨粒料。
陽離子的、高分子量酚醛助粘劑在制紙過程中使用可在紙中粘滯重量百分比80%-90%的氧化鋁顆粒。用本發(fā)明紙制作的裝璜層板在耐磨性上超過了NEMA標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本發(fā)明的裝璜層板采用在紙中摻入磨粒的工藝使其具有迄今為止從未達(dá)到的耐磨特性。這是由于助粘劑的使用在成品紙中粘滯了大量沉積在紙槳中的磨粒。另外由于它可粘滯小顆粒磨粒，在疊壓過程中減少了對(duì)拋光盤的損傷?？梢源_信，迄今為止在制紙中還沒有用助粘劑把磨粒粘滯在紙中的工藝出現(xiàn)。
用本發(fā)明工藝制造的紙可用于覆層紙或裝飾紙，尤其當(dāng)需要高耐磨性時(shí)，用本發(fā)明工藝制造的紙可作為覆層紙或裝飾紙。單色或圖案的裝飾紙可以由本發(fā)明工藝造的紙制成。
本發(fā)明中用小磨粒從而不會(huì)對(duì)生產(chǎn)裝璜層板時(shí)所用的拋光盤的損傷。結(jié)果表明，平均顆粒尺寸為1-10微米的磨?？墒箤影寰哂袘?yīng)備的耐磨性而且不會(huì)損傷在制造層板過程中所使用的拋光盤。大于10微米的顆粒會(huì)損傷在生產(chǎn)裝璜層板過程中使用的拋光盤，而小于1微米的顆粒不能使裝璜層板有足夠的耐磨性。
以在本發(fā)明中使用的可大量獲得的氧化鋁磨粒如AluchemAc-99為例，下表I列出了適用于本發(fā)明用的顆粒尺寸分布，這種氧化鋁顆粒大于10微米的約占總量的體積百分?jǐn)?shù)1%，大于10微米的磨粒約占體積百分?jǐn)?shù)的10%，大于60%體積百分?jǐn)?shù)的本產(chǎn)品的氧化鋁具有1-10微米的顆粒，微粒尺寸的分布見表I。該數(shù)據(jù)在HoribaCAPA-700型顆粒體積分析儀上獲得，應(yīng)該指出的是顆粒尺寸會(huì)因測(cè)試顆粒尺寸分布所使用的設(shè)備和方法不同而不同。
表I分布表(體積百分比)(K[D]＝1)分布表(體積百分比)K[D]＝1D[Pa]F[%]U[%]40<0.0100.040.0-30.00.0100.030.0-20.00.0100.020.0-10.01.0100.010.0-9.005.099.09.00-8.007.094.08.00-7.006.087.07.00-6.007.681.06.00-5.007.273.45.00-4.008.166.24.00-3.008.658.13.00-2.0013.049.52.00-1.0024.036.51.00-0.902.212.50.90-0.802.110.30.80-0.701.98.20.70-0.602.16.30.60-0.501.74.20.50-0.002.52.5
本發(fā)明中所用顆粒的硬度應(yīng)滿足裝璜層板應(yīng)用所要求的硬度，一般情況下，本發(fā)明中使用的顆粒應(yīng)至少有6個(gè)莫氏硬度，較好的用7個(gè)莫氏硬度，最優(yōu)的用7-10個(gè)莫氏硬度。適合于本發(fā)明使用的至少6個(gè)莫氏硬度的材料包括氧化鋁和二氧化硅。其它本發(fā)明中使用的材料還包括硼化鋁、碳化鈹、碳化硼、碳化鉭、碳化鈦、碳化鋯、氮化硼、氮化鈦、尖晶石及其它化合物。
本發(fā)明中磨粒的使用受到經(jīng)濟(jì)性、顆粒尺寸、可獲得性、顏色及最終用途等多種因素控制。例如對(duì)于淺的或白色底，通常選用折射率與固化密醛樹脂折射率相近的礦粒，如氧化鋁。
在本發(fā)明中，本發(fā)明制紙中所用的礦粒數(shù)量應(yīng)足以滿足用該紙生產(chǎn)的層板所要求的耐磨磨性和始磨點(diǎn)性能。一般情況下，顆粒在紙中占1-25個(gè)重量百分比，好一些的，磨粒在紙中占2-20個(gè)重量百分比。最好的在3-15個(gè)重量百分比的范圍。
陽離子、陰離子及非離子聚合物可作為助粘劑把大量的磨粒粘滯在成品紙中。結(jié)果表明，可大量獲得的陽離子、陰離子助粘劑可用于大幅度增加紙中磨粒粘著力以及用該紙制成的層板的耐磨性。
使用助粘劑可用來制造有好耐磨性裝璜層板的含磨粒紙，這種助粘劑可以大量獲得的如美國Cyanamid公司的Accurac130、171和181，Accurac130、171和181為高分子量(約5，000，000-10，000，000)酚醛聚合物。Accurac130和171為陰性的，而Accurac181為陽性聚合物。
耐磨性由摩擦試驗(yàn)確定，列在本申請(qǐng)書表Ⅱ，氧化鋁摻入紙中用TAPPI標(biāo)準(zhǔn)紙機(jī)完成。使用Accurac181制成層板的耐磨性優(yōu)于用Accurac130和171，但是用Accurac130和171生產(chǎn)的層板其耐磨性也是相當(dāng)好的。
助粘劑和含水磨粒懸浮液混合后堆積在制紙機(jī)濕部成形網(wǎng)上紙料的上層，另外，助粘劑也可與含水磨粒懸浮液及紙槳混合后沉積在制紙機(jī)濕部成形網(wǎng)上紙的上層。
所用助粘劑的數(shù)量應(yīng)為在成形階段在配料中粘滯合適量磨粒所需的數(shù)量，而磨粒的數(shù)量應(yīng)能滿足用其生產(chǎn)的裝飾紙作成的層板具有足夠的耐磨性和始磨性能。一般來說，助粘劑的用量為磨粒量的0.01至25個(gè)重量百分比。較好的用量為0.02-10個(gè)重量百分比，最好占磨粒重量的0.02-5個(gè)重量百分比。
本發(fā)明的耐磨裝璜層板的制備采用本技術(shù)領(lǐng)域中為人們熟知的傳統(tǒng)方法。
層板的生產(chǎn)分為兩步，首先是完成由一層或多層樹脂浸漬疊紙的核心層和樹脂浸漬表層裝飾紙所組成的疊層。其中在經(jīng)樹脂浸漬之前的裝飾紙由一張或幾張紙組成，其表面的一張或幾張紙所含助粘劑為含磨粒重量的0.01%-25%，磨粒所占重量為成品紙的1%-75%，所有顆粒尺寸小于10微米，表面為裝飾層。第二步是在熱壓下把疊層壓合為一個(gè)完整結(jié)構(gòu)的裝璜層板。
實(shí)施例以下所列實(shí)施例1-8采用下述標(biāo)準(zhǔn)步驟并將結(jié)果列于表Ⅱ。實(shí)施例1-6中裝飾類紙的基礎(chǔ)層以組分重量67英磅/3000平方英尺成形在33″寬紙機(jī)上。實(shí)施例7和8用60英寸寬紙機(jī)。實(shí)施例1-6中用的上述基礎(chǔ)層以標(biāo)準(zhǔn)成分構(gòu)成，如漂白軟木紙槳(Proctor&GrandPrairie精煉成的一種550毫升加拿大標(biāo)準(zhǔn)排水度)，二氧化鈦，密醛濕強(qiáng)樹脂(美國CyanamidParamelHE)，硫化鋁，以及色素(CibaGeigyIrgaliteGL)。準(zhǔn)備好這些材料并在標(biāo)準(zhǔn)制紙條件下加入紙中然后按實(shí)施例1-6操作。例如，組分重量可通過調(diào)節(jié)貯桶中紙槳流出的流率來控制，標(biāo)準(zhǔn)紙槳桶可用來分配和混合這些成分。
耐磨層通過置于濕壓部分之前、成形網(wǎng)之上的第二級(jí)頂箱被加在成形絲濕紙槳的表面。
用這種方法在成形網(wǎng)上制成的雙層紙槳經(jīng)過濕壓部分壓制，再通過帶蒸氣加熱軋輥的干燥部分及分類部分然后盤在繞機(jī)上。這些雙層紙卷隨后用密醛樹脂處理，把它與酚醛樹脂浸漬牛皮紙心在標(biāo)準(zhǔn)制作層板條件下疊壓而成成品。把裝飾紙上含耐磨材料面作為成品層板的表層。具有表I所列分布粒度的氧化鋁作為磨粒料。
校準(zhǔn)紙?jiān)谏鲜鐾瑯拥臋C(jī)器上制作，不從第二級(jí)頂箱中加任何材料。
實(shí)施例1在本實(shí)施例中，在紙槳桶中加入Proctor&Gramble級(jí)505棉絨，其含量為0.35%，倒入第二級(jí)頂箱中，然后加在組成如網(wǎng)上底層紙槳的上面。通過控制抽第二級(jí)頂箱的紙槳流率調(diào)整棉絨含量，控制組分含量為15磅/3000平方英尺。
實(shí)施例2把氧化鋁(AluchemAC-99，平均尺寸9微米)加入含棉絨的紙槳桶中，通過輸運(yùn)加在基本層槳的表面。從成形網(wǎng)上甩出的回水中發(fā)現(xiàn)含氧化鋁，這表明氧化鋁顆粒穿過了棉絨，底層和成形網(wǎng)。
在第二級(jí)頂箱壁上也殘留著氧化鋁顆粒。
實(shí)施例3-6在本實(shí)施例中，陽離子的酚醛(美國CyanamidAccurac181)被稀釋成0.5%的水溶液，然后泵送到紙槳桶和第二級(jí)頂箱之間的傳輸線中。酚醛與棉絨及氧化鋁顆粒大致滯留10到30秒鐘。
酚醛的數(shù)量與棉絨纖維的重量百分比相同，增加酚醛水溶液流入輸入管中的流率可調(diào)節(jié)其加入量分別到0.02%、0.2%、0.3%、0.75%，從成形網(wǎng)回水中分離出的氧化鋁數(shù)量可以忽略不計(jì)，從第二級(jí)頂箱壁面上未發(fā)現(xiàn)有殘留的氧化鋁，從此可見氧化鋁和纖維間有結(jié)合力。
實(shí)施例7和8在本實(shí)施例中，助粘劑和氧化鋁混合并通過第二級(jí)頂箱沉積，沒有使用纖維。
在表Ⅱ中，耐磨性用下述方法進(jìn)行，它可測(cè)試層板表面對(duì)置于其上的100號(hào)氧化鋁砂紙的耐磨能力。試驗(yàn)設(shè)備構(gòu)成如下1.直線型耐洗和耐磨機(jī)。(Gardner實(shí)驗(yàn)室)2.100號(hào)氧化鋁。
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層面試樣被切成4″×10″長(zhǎng)方形，放在耐洗機(jī)基礎(chǔ)面上，用黑膠帶固定，下一步，把紗布裹在鋼塊周圍用黑膠帶固定，放在夾具中然后把夾具固定在機(jī)器上，把沖程計(jì)數(shù)器設(shè)置為0，然后開機(jī)，經(jīng)過50周后停機(jī)，取出試樣，用清水沖洗再用海綿皂在肥皂水中清洗。干燥后檢測(cè)表面劃痕，試樣用校準(zhǔn)的1級(jí)(最差)到10級(jí)(最好)的等級(jí)刻度儀定級(jí)，然后用線性關(guān)系把1-10級(jí)換算成ISO刻度的1-6級(jí)。
實(shí)施例10在本實(shí)施例中，檢測(cè)了四種不同氧化鋁顆粒對(duì)壓盤的損傷。
盤的制備用于本實(shí)驗(yàn)的盤的大小受到壓盤工作面尺寸和最大壓力載荷的限制。工作臺(tái)的最大尺寸為24英寸，最大載荷為25噸，因?yàn)楸M可能大的盤會(huì)造成大的熱膨脹(也可能造成可能的最大劃痕)所以選用24英寸作為盤的一個(gè)尺寸，另外固化層板需要1040psi的壓力，而最大載荷為75噸，所以盤另外一個(gè)尺寸最大只能選6英寸。這樣制成一套尺寸為24″×6″的6張盤子，它能造成足夠長(zhǎng)度和不同形狀的劃痕。
由于檢測(cè)整個(gè)24″×6″實(shí)驗(yàn)盤上劃痕的連續(xù)結(jié)構(gòu)有實(shí)用價(jià)值，所以在每個(gè)盤大致相同的位置選三個(gè)代表區(qū)域，一個(gè)在中心，另外兩個(gè)在對(duì)角。每個(gè)區(qū)域大致1cm2，而且用威爾試劑在周邊蝕刻不銹鋼作記號(hào)(不銹鋼蝕刻包括甘油、鹽酸、硝酸)，每個(gè)盤還要用蝕刻標(biāo)記以區(qū)別所用的不同氧化鋁顆粒，因而5個(gè)24″×6″盤中每個(gè)盤的盤面上的三個(gè)1cm2區(qū)域在十個(gè)連壓力循環(huán)中都要被檢測(cè)。
層板生產(chǎn)每一個(gè)壓力循環(huán)，對(duì)下列每一種顆粒壓制兩個(gè)層板。校準(zhǔn)(無氧化鋁)，1.1微米直徑氧化鋁，-325目氧化鋁、球形氧化鋁和氧化鋁覆層(在貼在盤上“TOP”標(biāo)記旁標(biāo)記822)，層板生產(chǎn)中采用兩面使用的4個(gè)盤和在底面和頂面的2個(gè)單面使用的盤堆成一個(gè)疊層。每個(gè)層板由一層涂層面向盤放置的b級(jí)裝飾紙、兩層酚醛和一層隔紙使兩個(gè)層板不致粘在一起。完成的疊層放在壓機(jī)上用四層牛皮紙作在黃銅工作臺(tái)和疊層外面鋼盤的襯墊(見圖)，實(shí)驗(yàn)中重復(fù)制作一次同樣的疊層結(jié)構(gòu)。
在固化層板時(shí)，在24″×6″盤上加75噸載荷從而達(dá)到1040psi的壓力。然后把工作臺(tái)加熱器打開一段時(shí)間，溫度可利用置于疊層中間隔層處的熱偶管來測(cè)量，通常在45分鐘后溫度達(dá)280°F保溫，此時(shí)關(guān)掉加熱器，開通工作臺(tái)中冷卻水，約15分鐘后熱偶管冷至100-120°F，此時(shí)卸載，取出層板。本實(shí)驗(yàn)采用10個(gè)加壓循環(huán)。
盤檢測(cè)經(jīng)過每個(gè)加壓循環(huán)后，盤在金相實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)，覆層盤在每個(gè)循環(huán)后，三個(gè)區(qū)域均拍15倍照片。1.1微米，-325目和球形盤在每個(gè)循環(huán)后僅拍中心區(qū)域的40倍照片，在經(jīng)過第一、第五和第十循環(huán)時(shí)，對(duì)1.1微米、-325目和球形盤的中心區(qū)域作12.5倍的感光嵌鑲幕。在盤上不同位置劃痕的密度也不同。有些區(qū)域經(jīng)過每一循環(huán)都會(huì)被劃損而另外一些區(qū)域僅在一個(gè)或二個(gè)壓力循環(huán)時(shí)被劃損，劃痕的大小和形狀隨盤上位置的不同而不同，一般情況下遠(yuǎn)離盤中心點(diǎn)劃痕會(huì)變長(zhǎng)。
為了獲得五張盤上三個(gè)區(qū)域在每個(gè)壓力循環(huán)磨損破壞的永久記錄，使用了表面復(fù)膜技術(shù)。采用此方法，盤面的相反圖像使得細(xì)節(jié)很清楚。本方法也使采用掃描電子顯微鏡觀察磨損破壞成為可能。用溶液軟化的乙酰丁酸脂薄膜加在被測(cè)區(qū)域，它流入盤面劃痕中，當(dāng)溶劑干燥后膜即保留了盤面的形狀，在本實(shí)驗(yàn)中，復(fù)膜由從TedPella公司CA(cat.No.44848)獲得的100微米厚的Triafol復(fù)膜紙加幾滴丙酮制成。
制備觀察復(fù)膜時(shí)，因?yàn)樗稍飼r(shí)易卷曲，必須把它粘平在玻璃片上。使用PentonVaccumDest-IAColdSputter-Etch機(jī)把蒸發(fā)的銀沉積在復(fù)膜上形成薄層，復(fù)薄在光學(xué)顯微鏡下觀察，復(fù)膜的細(xì)節(jié)清楚可見，盤上輕微的機(jī)器劃痕和蝕刻輪廓都很易觀察。在第一、第五和第十循環(huán)時(shí)，12.5倍的感光嵌鑲幕從-325目氧化鋁盤圓形區(qū)域和球形盤方形區(qū)域的復(fù)膜上制成。
破壞測(cè)量劃痕數(shù)量經(jīng)每個(gè)1，5和10壓力循環(huán)時(shí)，觀察統(tǒng)計(jì)每個(gè)盤蝕刻區(qū)的復(fù)膜上劃痕的數(shù)量。每個(gè)復(fù)膜在50倍的光學(xué)顯微鏡上觀察，在監(jiān)視器中觀察圖象，利用圖像分析軟件在監(jiān)視器上統(tǒng)計(jì)痕數(shù)。放大50倍后劃痕十分清楚，但必須把整個(gè)區(qū)域劃成小范圍，在每個(gè)小范圍的劃痕總和可得到整個(gè)區(qū)域的劃痕數(shù)，在區(qū)域中劃痕總數(shù)除以該區(qū)域面積得到劃痕密度或單位面積的劃痕數(shù)。
表Ⅲ循環(huán)數(shù)氧化鋁-325目球形1.1微米直徑覆層氧化鋁氧化鋁氧化鋁1 6.9/mm24.9 1.4 0.4510.87.73.00.61014.49.15.51.9劃痕觀察經(jīng)過每一壓力循環(huán)后從1.1微米，-325目和球形盤中心區(qū)域拍40倍照片觀察劃痕的結(jié)構(gòu)。在40倍下，3.5×4.5英寸的照片對(duì)應(yīng)在盤上6.75mm2的真實(shí)區(qū)域(對(duì)于球形盤由于連續(xù)照片不對(duì)心僅能觀察3.48mm2)，由于每壓力循環(huán)都對(duì)照片上的劃痕數(shù)和尺寸進(jìn)行觀察，所以每一壓力循環(huán)后新的劃痕數(shù)和尺寸可被檢測(cè)到。
表Ⅳ循環(huán)數(shù)-325目球形1.1微米(6.35mm2) (3.48mm2) (6.35mm2)118新劃痕47628003051044005000600070308091900010300總計(jì) 33(5.2/mm2) 64(18.4/mm2) 7(1.1/mm2)盡管本發(fā)明涉及很多特殊的實(shí)施例，可以認(rèn)為在背離本發(fā)明主旨的條件下還會(huì)使用其它不同的結(jié)構(gòu)。附加的結(jié)構(gòu)可從上述不同結(jié)構(gòu)部分中形狀、大小、厚度及其它類似特征組合而成。進(jìn)而不用本發(fā)明實(shí)例而依靠本發(fā)明的技術(shù)可得到很多不同特征的組合。
實(shí)施例11進(jìn)行檢測(cè)四種可大量獲得的陽離子聚合物粘結(jié)特性的試驗(yàn)。把含氧化鋁的紙料放在帶6.25英寸直徑屏的TAPPI標(biāo)準(zhǔn)紙機(jī)型號(hào)S-50-4手動(dòng)紙機(jī)屏上可以檢測(cè)粘結(jié)特性。不使用助粘劑，大致重量百分比48%的氧化鋁滯留在成品紙中。采用Accurac181陽離子的(10%)高分子量(5，000，000至10，000，000)酚醛助粘劑(從美國Cyanamid公司獲得)，粘滯在成品紙中的氧化鋁的重量百分?jǐn)?shù)大致為82%。采用DPP-1813陽離子的(15%)高分子量(6，000，000至8，000，000)酚醛助粘劑(從BetzPapechem公司獲得)，粘滯在成品紙中氧化鋁的重量百分?jǐn)?shù)大致為83%。采用Polyplus695陽離子(10%)，高分子量(6，000，000至8，000，000)酚醛助粘劑(從BetzPaperchem公司獲得)，粘滯在成品紙中氧化鋁的重量百分?jǐn)?shù)大致為94%。采用DPP-1878陽離子(40%)高分子量(6，000，000至8，000，000)的酚醛助粘劑(從BetzPaperchem公司獲得)，粘滯在成品紙中氧化鋁的重量百分?jǐn)?shù)大致為52%。
上述試驗(yàn)采用下列方法進(jìn)行。把制備67磅紙用的足夠紙料和足夠的水加滿至TAPPI手動(dòng)紙機(jī)中的6800毫升刻度，當(dāng)在手動(dòng)紙機(jī)中的液面到2200毫升時(shí)，加入含水的氧化鋁顆粒懸浮液和助粘劑。稱成品紙的重量即可決定在成品紙中氧化鋁的數(shù)量。
顯而易見，本發(fā)明和所列實(shí)施例能很好的貫徹發(fā)明意圖并達(dá)到提出的目標(biāo)。在不背離本發(fā)明主旨的條件下允許在方法和設(shè)備上作一些改變，進(jìn)一步的意圖是，下列權(quán)利要求書任一條所述的要素可作為用大致相同或等價(jià)方法完成大致相同結(jié)果的等價(jià)要素或這些要素的排列和重組，本發(fā)明廣泛容納了采用任何形式利用本發(fā)明原理的發(fā)明，因此本發(fā)明能很好的貫徹發(fā)明意圖并達(dá)到所述的以及其內(nèi)在具有的優(yōu)點(diǎn)和目標(biāo)。
權(quán)利要求
1.在制作層板的溫度和壓力下，把由至少一種合成樹脂構(gòu)成混合劑浸漬的多層紙壓合成完整結(jié)構(gòu)，這種方法用來生產(chǎn)耐磨裝璜層板，表層紙中含磨粒，磨粒在紙的成形過程中加入，這種耐磨裝璜層板的生產(chǎn)采用在制紙機(jī)濕部成形網(wǎng)上沉積，把含磨粒和用于在成品紙中粘結(jié)很大數(shù)量磨粒的助粘劑混合液沉積在成形網(wǎng)上紙料的上層，然后壓制和干燥用于制作成品紙的沉積紙槳。堆垛多張經(jīng)合成樹脂混合劑浸漬的紙，頂層為上述成品紙，該垛為成品垛，并在制作層板的溫度和壓力條件下，把成品垛壓合成完整結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于成品紙覆上裝飾層上。
3.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于圖案在成品紙上面。
4.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于制紙混合料中應(yīng)加入足夠的顏料以保證生產(chǎn)的成品紙有單一均勻的顏色。
5.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于在成品垛中，成品紙和底層紙用不同的樹脂混合劑浸漬。
6.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于在成噪垛中，表層紙和低層紙均用樹脂混合劑浸漬。
7.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒至小有大約7個(gè)莫氏硬度。
8.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒硬度為大約7-10個(gè)莫氏硬度。
9.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒的平均尺寸大約為1-10微米。
10.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于超過大致10微米的磨粒占整個(gè)磨粒量小于約10個(gè)體積百分?jǐn)?shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于在大約1-10微米之間的磨粒占整個(gè)磨粒至少60個(gè)體積百分?jǐn)?shù)。
12.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒為氧化鋁顆粒。
13.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒含量約為成品紙的1-25個(gè)重量百分比。
14.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒含量約為成品紙的2-20個(gè)重量百分比。
15.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒含量約為成品紙的3-15個(gè)重量百分比。
16.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于，助粘劑的使用可使在成品紙中的磨粒超過沉積在成形網(wǎng)上磨粒的50%。
17.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑的使用可使成品紙中的磨粒超過沉積在成形網(wǎng)上磨粒的80%。
18.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑的使用可使成品紙中的磨粒超過沉積在成形網(wǎng)上磨粒的90%。
19.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑為陽性聚合物構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求1所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑由陽性的，高分子量酚醛聚合物構(gòu)成。
21.在制造層板的溫度和壓力下，把由至少一種合成樹脂構(gòu)成混合液浸漬的多層紙壓合成完整結(jié)構(gòu)，這種方法用來生產(chǎn)耐磨裝璜層板，表層紙含磨粒，磨粒在用于紙成形的沉積槳中加入，這種耐磨裝璜層板的生產(chǎn)采用在制紙機(jī)濕部成形網(wǎng)上沉積，把含磨粒和用于為在成品紙中粘接成形網(wǎng)上沉積磨粒的80%而加入的助粘劑沉積在紙料上層，然后壓制和干燥用于制作成品紙的沉積紙槳。堆垛多張經(jīng)合成樹脂混合液浸漬的紙，頂層為上述成品紙，該垛為成品垛，并在壓合的溫度和壓力下，把成品垛壓合成完整的結(jié)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒的平均顆粒直徑約為1-10微米。
23.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于大于10微米的磨粒占磨?？偭康捏w積百分?jǐn)?shù)約小于10。
24.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于在1-10微米范圍內(nèi)的磨粒占總磨粒的體積百分?jǐn)?shù)大于60。
25.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中的重量百分?jǐn)?shù)大約為1-25。
26.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中的重量百分?jǐn)?shù)大約為2-20。
27.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中的重量百分?jǐn)?shù)大致為3-15。
28.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑的使用把重量超過大約90%的沉積在成形網(wǎng)上磨粒滯粘在成品紙中。
29.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑由陽離子的聚合物構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求21所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑由陽離子的、高分子量酚醛聚合物構(gòu)成。
31.一種在沉積造紙槳過程中把磨粒摻入的造紙工序，該工序包括在制紙機(jī)濕部分成形網(wǎng)上沉積，把含磨粒和用于為在成品紙中粘滯成形網(wǎng)上沉積磨粒的約50%重量百分比而加入的助粘劑沉積在紙料上層。然后壓制和干燥用于制作成品紙的沉積紙槳。
32.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒至少有7個(gè)莫氏硬度。
33.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒硬度大約為7-10個(gè)莫氏硬度。
34.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒的平均尺寸大約為1-10微米。
35.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于大于大約10微米的磨粒占磨粒總量小于約10個(gè)體積百分比。
36.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于在大約1-10微米內(nèi)的磨粒至少應(yīng)占磨?？偭看蠹s60個(gè)體積百分?jǐn)?shù)。
37.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒為氧化鋁顆粒。
38.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中大約占1-25個(gè)重量百分比。
39.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中大約占2-20個(gè)重量百分比。
40.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于磨粒在成品紙中大約占3-15個(gè)重量百分比。
41.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑的使用把重量超過大約75%的沉積在成形網(wǎng)上的磨粒粘滯在成品紙中。
42.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑的使用把重量超過大約90%的沉積在成形網(wǎng)上的磨粒粘滯在成品紙中。
43.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑由陽離子的聚合物構(gòu)成。
44.如權(quán)利要求31所述的耐磨裝璜層板，其特征在于助粘劑由陽離子的、離分子量酚醛聚合物構(gòu)成。
全文摘要
在把紙料加在制紙機(jī)成型網(wǎng)上的同時(shí)，把磨粒摻入用于制作裝璜層板的紙的表層上，含水磨粒懸浮液及助粘劑如陽離子高分子量酚醛助粘劑加在成型網(wǎng)上紙料的頂層。
文檔編號(hào)D21H27/32GK1096250SQ93102
公開日1994年12月14日 申請(qǐng)日期1993年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月26日
發(fā)明者P·C·蓋, R·R·豪特拉, J·L·馬林娜, M·皮特新, C·L·威瑟姆, N·J·阿納 申請(qǐng)人:拉爾夫威爾遜塑料公司