拉伸聚合物制品时的表面彩色图案化制造技术

通过一种方法制备具有装饰外观的取向聚合物组合物（１００），该方法包括将可取向聚合物组合物（１０）从挤出机（２０）挤出，将可取向聚合物组合物（１０）引导通过定型套（３０），随后在拉伸温度下拉伸可取向聚合物组合物（１０），任选通过拉伸模头（５０）拉伸，以形成取向聚合物组合物（１００），其中该方法还包括：在定型套（３０）之前，在拉伸模头（５０）之前或同时在定型套（３０）之前和在拉伸模头（５０）之前，将着色剂以具有宽度为至少５毫米的图案设置到取向聚合物组合物的表面上，且优选使得着色剂至少部分位于所得取向聚合物组合物表面的凹入部分上和／或延伸至取向聚合物组合物表面之下至少１毫米的深度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种取向聚合物组合物和一种用于生产取向聚合物组合物的方法。相关技术描述希望制成具有彩色图案的聚合物制品，所述彩色图案在该聚合物制品中或上产生 装饰外观如天然木纹。使用着色剂实现天然木纹图案的一种方式是将基础树脂和颜色母料一起在挤出 机中处理并随后挤出该混合物(参见，例如，美国专利(USP)4048101 ；4280950 ；5387381 ； 和PCT出版物WO 97/04019)。这种方法产生在整个所得聚合物组合物中分散有着色剂的 挤出制品。将着色剂分散在整个聚合物组合物中是适宜的，以向着色剂图案提供深度，使 得这样图案免于聚合物组合物表面的擦伤和磨损(参见，例如，在美国专利似80950第1栏 第21-M行中对已有技术缺点的讨论)。另一方面，使着色剂分散在整个聚合物组合物中 是低效的，因为许多着色剂在组合物的内部且没有用处。另外，将着色剂与基础聚合物在挤 出机中混合产生较小(如果有的话)限定着色剂布置和图案的控制(参见，例如，美国专利 5387381，第2栏，7-12行)。着色剂图案的精确布置在这种方法中，如果有可能的话，也是 困难的。因此，将着色剂加入聚合物组合物以产生装饰设计存在着增加效率和控制的时机。一种受益于优化加入着色剂以产生装饰外观，尤其天然木纹图案的制品，是取向 聚合物组合物(OPC)。OPC包含主要在单方向上取向的聚合物。OPC具有高于取向前的相同 聚合物组合物的强度和挠曲模量。OPC的较高强度和挠曲模量使得它们对于结构场合如通 常利用木材的挡板，铺面板，篱笆和地板是理想的。两件出版物报道了向可取向聚合物组合物的表面施加墨标记，所述墨标记在取向 成OPC之后保留。标记用于确定拉伸过程的线性拉伸比(参见，W. R. Newson和F. R. Maine, 使用云母制成的取向聚丙烯组合物(ORIENTED POLYPROPYLENE COMPOSITIONS MADE WITH MICA)和W. R. Newson和F. R. Maine,使用碳酸钙制成的取向聚丙烯复合体(ORIENTED POLYPROPYLENE COMPOSITES MADE WITH CALCIUM CARBONATES)，都是第8届国际木纤维-塑 料复合体会议(8th International Conference on Woodfiber-Plastic Composites)的￡口 刷品，Madison, Wisconsin, 2005年5月23-25日)。这些参考文件描述了测量聚合物组合 物表面上的墨标记的延伸以确定在拉伸聚合物组合物之后的线性拉伸比。线性拉伸比是伸 长标记在拉伸之后的长度与在拉伸之前的长度的比率。正如后面由本专利技术的发现所说明， 标记往往是具有可忽略的宽度且在OPC的拉伸方向延伸的直线，或精确线性拉伸比难以确 定，如果可能的话。适宜的是产生比OPC上的伸长线更吸引人的和视觉上有意思的着色剂 图案，和产生比OPC表面上的纯粹标记更具耐磨性的着色剂图案。需要一种用于生产具有装饰图案，尤其天然木纹图案的OPC的方法。进一步需要该方法有效地使用着色剂和能够精确控制着色剂在聚合物组合物中的布置。再更需要这样 一种方法，该方法提供相比将墨标记至施加到聚合物组合物的表面上所能实现的，具有受 益于更大耐磨性的装饰图案的0PC。专利技术概述本专利技术通过提供一种用于制备具有装饰着色剂图案的OPC的方法而发展了取向 聚合物组合物技术，所述方法允许有效地使用着色剂，控制着色剂的放置，受益于聚合物组 合物的不均勻拉伸和/或可以提供具有有相比通过将墨标记施加到聚合物组合物表面上 所能实现的耐磨性更大耐磨性的装饰图案的0PC。一方面，本专利技术通过提供一种制备比已有技术方法对装饰图案具有更大控制的取 向聚合物组合物(OPC)的方法而发展了取向聚合物组合物技术。不同于在聚合物组合物， 尤其OPC上产生装饰图案的在先方法，本方法允许能够直接将着色剂布置在可取向聚合物 上或中的特定位置，以在最终OPC中产生特定着色剂图案。第二方面，本专利技术意外地使得技术人员能够优选地将着色剂定位在OPC的表面 上，这样不必浪费地将着色剂混入基础树脂。另一方面，导致本专利技术的研究揭示了一个令人惊讶的结果，即拉伸非圆柱形聚合 物制品有助于获得在拉伸过程中的非均勻聚合物运动并且获得在OPC上的装饰着色剂图 案，尤其模拟天然木的图案。明显的是着色剂图案的理想扭曲可以通过聚合物组合物的不 均勻拉伸而发生。例如，将具有矩形横截面且着色剂在穿过其宽度的直线中延伸的可取向 聚合物组合物拉伸具有使该直线扭曲成人字纹状图案的趋势，所述人字纹状图案模拟平纹 锯(或几乎平纹锯)的木板中的木纹。其它扭曲也可能，这取决于可取向聚合物组合物的 形状和可取向聚合物组合物的拉伸条件。图Ia和Ib说明了在拉伸过程中不均勻表面聚合物移位的这种令人惊讶的结果。 图Ia说明在拉伸具有矩形横截面的聚合物组合物之前聚合物组合物的主表面。该主表面 具有延伸穿过与拉伸方向垂直的主表面的墨线。该墨线被拉伸成在通过定型套之前延伸穿 过可取向聚合物组合物的直线。这些线即使通过定型套也被轻微扭曲成人字纹状。图Ib 说明在拉伸聚合物组合物通过拉伸模头之后那些相同的线之一且显示出这些线已被扭曲 成人字纹状图案，其中靠近聚合物组合物横截面质心的线部分(其与作为板宽的中心相一 致)比更远离横截面质心的线部分(与更靠近表面的边缘相一致)进一步沿着拉伸方向。 另外，该线铺展开，比更靠近表面边缘的那部分线(更不靠近横截面的中心)更靠近表面的 中心(最靠近横截面的中心)。表面聚合物的这种不均勻移位特别可用于产生非线性彩色 图案，包括吸引人的表面彩色图案，尤其木纹图案。特别地，平纹锯的或几乎平纹锯的木板 往往具有纹理图案，是具有峰和尾的人字纹型彩色图案，其中该彩色图案朝向峰比朝向尾 更宽(参见，例如，图2，图2显示了白腊树木板中的纹理图案)。在图Ia和Ib中，聚合物 通过定型套和拉伸模头的运动是向右。这种惊奇结果的发现需要拉伸在垂直于拉伸方向的尺度上具有足够幅宽(即，足 够宽度)的表面标记的聚合物组合物以显示聚合物移位的不均勻性。研究(参见以下的实 施例2)显示，这种宽度一般为至少5毫米。结果，已有技术中所述用于确定线性拉伸比的 标记不太可能具有足够宽度以显示聚合物移位的不均勻性且参考文献没有提及这种惊奇 结果(参见，W. R. Newson和F. R. Maine，使用云母制成的取向聚丙烯组合物和W. R. Newson和F. R. Maine,使用碳酸钙制成的取向聚丙烯复合体，都是关于木纤维_塑料复合体的第8 界国际会议的印刷资料，Madison, Wisconsin, 2005年5月23-25日)。另一方面，本专利技术方法对已有技术的改进在于，提供了一种具有优选靠近OPC表 面的着色剂的0PC，且实现的耐刮擦性和耐磨性仍超出仅放置在OPC表面的着色剂的耐擦 伤、刮擦和耐磨性。该方法提供了一种将着色剂通过表面包埋到可取向聚合物组合物中的 方法，使得着色剂渗透到聚合物组合物表面下方的聚合物组合物中且所制备出彩色图案往 往比仅在其表面具有彩色图案的OPC更耐磨(例如，通过重复研磨的较大耐久性)的0本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制备取向聚合物组合物的方法，所述方法包括以下步骤：ａ．提供定型套，着色剂，和具有表面、软化温度和宽度的可取向聚合物组合物；ｂ．将所述可取向聚合物组合物在高于所述可取向聚合物组合物软化温度的温度挤出；ｃ．将所述可取向聚合物组合物引导通过定型套；ｄ．将所述可取向聚合物组合物调节至所述聚合物组合物处于固态的拉伸温度；和ｅ．在所述可取向组合物处于固态的同时开始所述可取向聚合物组合物的拉伸，并且将所述可取向聚合物组合物拉伸成取向聚合物组合物；其中，步骤（ｄ）发生在步骤（ｃ）过程中或之后，但发生在步骤（ｅ）之前，并且所述方法还包括以下步骤：将着色剂在所述方法的以下两个地方中的一个或两个中加入到所述可取向聚合物组合物的一个或多于一个表面：（ｉ）在离开所述挤出机之后并且在离开所述定型套之前；和（ｉｉ）在离开所述定型套之后并且在完成所述拉伸步骤之前；并且其中所述着色剂是具有至少５毫米的宽度的着色剂图案的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·L·尼古拉斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US