CN101528790A - 地毯底布组合物 - Google Patents

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Abstract

一种地毯底布组合物，其包含：(1)粘合量的共聚物粘合剂，所述共聚物粘合剂由单体混合物聚合而成，所述单体混合物包含：10至50重量份的第一低Tg单体(A)，其包含丙烯酸烷基酯单体，并且任选地包含另外的低Tg共聚单体；50至90重量份的第二高Tg单体(B)，其包含乙酸乙烯酯，并且任选地包含另外的高Tg共聚单体；并且任选地包含至多5份的羧酸单体(C)；其中A、B和C的总和为100重量份单体；以及(2)填充物；条件是单体混合物基本上不含乙烯。

Description

地毯底布组合物
现有申请的交叉引用
本申请要求于2006年10月31日提交的美国临时申请60/856,385的权益。
技术领域
本发明涉及含乙烯基酯基乳液粘合剂的地毯涂布组合物。
背景技术
大多数常规地毯包含第一层底布(primary backing)，其中纱线簇以割开或未割开的环的形式从底布向上延伸以形成绒面。在簇绒地毯的情况下，纱线被簇绒针插入第一层底布中，然后向其涂覆预涂层或粘合剂。在非簇绒地毯或粘绒地毯的情况下，纤维被嵌入并且实际上被粘合剂组合物固定在位置上。
在这两种情况下，地毯结构通常还包括粘合到第一层底布上的第二层底布。第二层底布可以向地毯提供额外的衬垫(padding)、吸收噪音、增加尺寸稳定性并且经常起到绝热体的作用。第二层底布，典型地为泡沫塑料板或织物，通过涂覆于簇绒撮(tuft-lock)涂布的第一层底布的粘合剂或胶粘剂层被层压到第一层底布上。类似的技术被用于制备阔幅地毯以及小方地毯中。
粘合剂的物理性质对作为地毯底布涂层的成功使用是重要的。在这方面，存在这种涂层必须满足的许多重要要求。必须能够使用地毯工业中常规使用的方法和设备将涂层涂覆到地毯上并且干燥。在簇绒和非簇绒结构中，涂层都必须提供对绒头纤维优异的粘附性，以将它们牢固地固定到底布上。涂层必须还具有低烟雾浓度值和高阻燃性，并且必须接受常规填充剂如碳酸钙、三水合铝、重晶石和长石的高负载。此外，涂层即使具有高填充剂负荷或在低温下也必须保持充分的软性和挠性，从而使得地毯，如果以宽幅形式生产，在安装过程中可以被容易地卷起和展开。软性和挠性性质取决于地毯的形式而变化，但是，在所有情况下，重要的是地毯将平放而不表现出卷曲或鼓起的趋势。
持续地希望将再循环的内容物结合到宽幅地毯和小方地毯中。有许多环境驱动并且推进在建筑产品中使用再循环的内容物的倡导者，比如美国绿色建筑委员会在能量和环境设计方面的领导(US Green BuildingCouncil’s Leadership in Energy and Environmental Design(LEED))。再循环材料正被评价用于在底布和正面这两者中的纤维，以及用于在地毯底布混合物(compound)中的填充物以代替碳酸钙。CFA是已多年被评价为地毯底布中的再循环填充物的填充物。尽管将CFA结合到某些底布体系如PVC或聚氨酯基系统中已获得了一些成功，但是胶乳基系统以两种方式表现出了对CFA的不稳定性。首先是当将CFA结合到含胶乳的地毯混合物中时，粘度不切实际地升高，通常至凝胶点。这种凝胶化通常在生产后的第一个24小时内出现。第二种方式是通过将底布混合物的膜暴露于热老化测试而表现出的。当将含CFA的膜暴露于热时，其会在48小时内并且通常在24小时内变得非常脆。地毯混合物的工业标准是其必须保持挠性4天，而大多数保持挠性6至8天。
一些地毯应用需要高度的抗水性，一种可以通过使用塑料溶胶或通过向第一层和/或第二层底布中加入热的熔融胶粘剂满足的要求。塑料溶胶的使用对在第一涂层中使用的粘合剂提出另外的要求，即粘合剂必须具有对塑料溶胶良好的粘附性。此外，塑料溶胶含有可以缓慢地迁移到干燥的地毯涂层混合物中的增塑剂，比如邻苯二甲酸二辛酯。增塑剂迁移导致地毯物理性质随时间劣化。目前，乙酸乙烯酯乙烯(vinyl acetate ethylene，VAE)胶乳被用于涂布PVC作底布(backed)的地毯和小方地毯，但是VAE胶乳对CFA不稳定。
适宜的是获得用于生产地毯和小方地毯的涂布组合物，使得涂布组合物表现出对再循环的填充物优异的稳定性，所述再循环的填充物尤其是CFA。理想地，稳定性表现在对地毯混合物的粘度随时间的测量和通过对同一混合物的热老化稳定性的评价。还适宜的是获得这样的地毯混合物，其表现出优异的对PVC塑料溶胶的粘附性和优异的抗增塑剂迁移性，并且其还可以结合再循环填充剂如煤飘尘和磨砂玻璃。
发明内容
本发明包括地毯底布组合物，其包含：
(1)粘合量的共聚物粘合剂，所述共聚物粘合剂由单体混合物聚合而成，所述单体混合物包含：10至50重量份的第一低Tg单体(A)，其包含丙烯酸烷基酯单体，并且任选地包含另外的低Tg共聚单体；50至90重量份的第二高Tg单体(B)，其包含乙酸乙烯酯，并且任选地包含另外的高Tg共聚单体；并且任选地包含至多5份的羧酸单体(C)；其中A、B和C的总和为100重量份单体；以及
(2)填充物；
条件是单体混合物基本上不含乙烯。本发明的另一方面包括使用本发明的地毯底布组合物制作的地毯产品。
令人惊奇的是，本发明的组合物表现出以下各项中的至少一项：对煤飘尘的良好稳定性、对PVC塑料溶胶的良好粘附性、和/或对增塑剂从PVC塑料溶胶迁移的抵抗力。
具体实施方式
本发明的涂布组合物包含填充剂和粘合剂。
对于本发明而言，术语“干”表示基本上不存在水，而术语“干基重(drybasis)”是指干材料的重量。对于本发明而言，术语“phr”是本领域的技术人员熟知的表示百份橡胶的份数(parts per hundred rubber)并且表示干份数/百干份胶乳粘合剂。
对于本发明而言，术语“共聚物”表示由至少两种单体形成的聚合物。
对于本发明而言，术语“低Tg单体”表示当均聚时产生Tg低于10℃的均聚物的单体，并且包括这些单体的混合物。类似地，术语“高Tg单体”表示当均聚时产生Tg至少为10℃的均聚物的单体，并且包括这些单体的混合物。
对于本发明而言，术语“(甲基)”表明甲基取代的化合物包括在由该术语修饰的化合物种类中。例如，术语(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和甲基丙烯酸。
有利地，在底布混合物配方中使用的粘合剂包含合成胶乳。如所熟知的，合成胶乳是通过一种或多种单体的乳液聚合制备的聚合物颗粒的水性分散体。对于本发明而言，使用胶乳，从而使得粘合剂具有足以用在地毯产品的制造中的粘附性。在胶乳的制备中使用的单体组合物包含：约10至50pphm的第一单体(A)、约50至90pphm的第二单体(B)和0至约5pphm的羧酸单体(C)，其中单体A、B和C的总和为100重量份单体。如在此所使用的，术语“pphm”表示每百份单体的份数(parts per hundredmonomer)，一种本领域技术人员熟知的术语。因此，基于重量，使用的单体的总份数为100份单体。粘合剂的Tg不是特别关键，并且可以基于涉及的具体应用而变化。有利地，粘合剂的Tg为约-20至30℃，优选约-10至约20℃，并且更优选约-5至约10℃。
第一单体(A)是包括丙烯酸烷基酯的低Tg单体。优选地，丙烯酸烷基酯在烷基部分中含1至10个碳原子。可以使用第一单体的混合物，例如，第一单体(A)可以是丙烯酸烷基酯的混合物，或一种或多种丙烯酸烷基酯与一种或多种低Tg共聚单体的混合物。丙烯酸烷基酯和低Tg共聚单体的实例包括Tg低于10℃的单体，它们是丙烯酸的C1-C10烷基酯、α，β-烯键式不饱和C4-C6单羧酸的C2-C10烷基酯、α，β-烯键式不饱和C4-C8二羧酸的C4-C10二烷基酯，和羧酸的乙烯基酯，包括而不限于：异丁酸乙烯酯、乙烯基-2-乙基-己酸酯、异辛酸乙烯酯、支链烷烃羧酸乙烯酯(vinylversatate，新癸酸乙烯酯)，以及支化乙烯基酯的混合物，比如可商购的VeoVa 11和EXXAR Neo-12。优选地，低Tg单体选自(甲基)丙烯酸的C1-C10烷基酯，即(甲基)丙烯酸烷基酯，以及马来酸、衣康酸和富马酸的C4-C8二烷基酯。优选地，使用丙烯酸C2-C8烷基酯中的至少一种。特别优选的低Tg单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸(2-乙基己基)酯、丙烯酸癸酯、马来酸二丁酯和马来酸二辛酯，其中丙烯酸丁酯是最优选的。有利地，以约10pphm至约50pphm，优选15pphm至40pphm的量使用第一单体(A)。在本发明的一个实施方案中，丙烯酸烷基酯的量大于任选的低Tg单体的量。有利地，基于单体(A)的总重量，使用的任选的低Tg单体的量为约0至约10重量％。
第二单体(B)是包括乙酸乙烯酯的高Tg单体。可以使用第二单体的混合物，例如，第二单体(B)可以是乙酸乙烯酯与一种或多种高Tg共聚单体的混合物。任选地，在此用于制备粘合剂的乙酸乙烯酯的一部分可以被至多20pphm的一种或多种高Tg共聚单体代替，所述高Tg共聚单体的Tg高于10℃，例如羧酸的乙烯基酯，所述酸含2至约13个碳原子。代表性的任选使用的高Tg共聚单体包括：甲基丙烯酸甲酯、马来酸二甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸叔丁基异冰片基酯(t-butyl isobornyl acrylate)、甲基丙烯酸苯酯、丙烯腈和Tg至少为10℃的羧酸乙烯基酯。这种乙烯基酯的实例包括：新戊酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯和丙酸乙烯酯。当使用任选地高Tg共聚单体时，其优选以小于15pphm并且更优选小于10pphm存在。有利地，第二单体(B)以约50pphm至约90pphm，优选60pphm至85pphm的量使用。
粘合剂聚合物基本上没有聚合的乙烯。
可能还适宜的是在粘合剂聚合物中结合较少量的一种或多种官能共聚单体(C)。合适的可共聚的共聚单体(C)包括例如：羧酸类单体比如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸，以及马来酸的半酯如马来酸单乙酯、马来酸单丁酯或马来酸单辛酯；丙烯酰胺；叔辛基丙烯酰胺；N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺；N-乙烯基吡咯烷酮；己二酸二烯丙酯；氰脲酸三烯丙酯；二丙烯酸丁二醇酯；甲基丙烯酸烯丙酯；等；以及C2-C3羟烷基酯，比如丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和相应的甲基丙烯酸酯。取决于具体的共聚单体的性质，共聚单体(C)通常在小于5pphm，优选小于2.5pphm并且更优选小于1pphm的水平使用。可以使用共聚单体(C)的混合物。
此外，有助于粘合剂的稳定性的一些可共聚的单体如乙烯磺酸、乙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙醚硫酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙烷磺酸钠(AMPS)、甲基丙烯酸(2-磺乙基)酯和甲基丙烯酸(2-磺丙基)酯可以用作乳液稳定剂。如果使用，则这些任选的单体以0.1pphm至约2pphm的极低的量加入。
用于制备合成胶乳的方法在本领域是众所周知的，并且可以被使用这些方法中的任何一种。
合适的自由基聚合引发剂是对于促进乳液聚合已知的引发剂，并且包括水溶性氧化剂，比如有机过氧化物(例如，过氧化氢叔丁基、氢过氧化枯烯等)、无机氧化剂(例如，过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵等)和在水相中被水溶性还原剂活化的那些引发剂。这种引发剂以足以导致聚合的量使用。通常，足够的量为约0.1至约5pphm。作为选择，可以使用氧化还原引发剂，特别是当聚合在低温进行时。例如，除了上述的过硫酸盐和过氧化物引发剂以外，还可以使用还原剂。典型地还原剂包括但不限于：碱金属的亚硫酸氢盐、次硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、还原性糖如葡萄糖、山梨糖、抗坏血酸、异抗坏血酸等。通常，还原剂在约0.01pphm至约5pphm的水平使用。
乳化剂是通常用在乳液聚合中的那些。乳化剂可以是阴离子、阳离子、表面活性化合物或它们的混合物。
合适的非离子型乳化剂包括聚氧乙烯缩合物。可以使用的聚氧乙烯缩合物实例包括：聚氧乙烯脂族醚，比如聚氧乙烯月桂基醚和聚氧乙烯油烯基醚；聚氧乙烯烷芳基醚，比如聚氧乙烯壬基酚醚和聚氧乙烯辛基酚醚；高级脂肪酸的聚氧乙烯酯，比如聚氧乙烯月桂酸酯和聚氧乙烯油酸酯，以及环氧乙烷与树脂酸和松浆油酸的缩合物；聚氧乙烯酰胺和胺缩合物比如N-聚氧乙烯月桂酰胺和N-月桂基-N-聚氧乙烯胺等；和聚氧乙烯硫醚，比如聚氧乙烯正十二烷基硫醚。
可以使用的非离子型乳化剂还包括可获自BASF的商品名为PLURONIC和TETRONIC的一系列表面活性剂。此外，由Air Products商售的商品名为SURFYNOL的一系列炔属二元醇的环氧乙烷加合物也适于作为非离子型乳化剂。
代表性的阴离子型乳化剂包括烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸碱金属盐、磺化烷基酯和脂肪酸皂(fatty acid soaps)。具体实例包括十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、月桂基硫酸钠、十二烷基二苯基醚二磺酸二钠(disodiumdodecyl diphenyl ether disulfonate)、N-十八烷基磺基丁二酸盐和二辛基磺基丁二酸钠。乳化剂以对于获得聚合物在水相中的充分乳化并且提供所需粒度和粒度分布有效的量使用。
在本领域已知的出于各种特定目的可用于乳液聚合中的其它成分，比如酸、盐、链转移剂、螯合剂、缓冲剂、中和剂、消泡剂和增塑剂也可以用于所述聚合物的制备中。例如，如果可聚合的组分包括单烯键式不饱和羧酸单体，则优选在酸性条件(pH 2至7，优选2至5)下聚合。在这种情况下，水性介质可以包含通常用于提供处于所需pH范围的缓冲体系的那些已知的弱酸及其盐。
还可以使用各种保护性胶体代替上述乳化剂，或除上述乳化剂外还使用各种保护性胶体。合适的胶体包括如在乳液聚合技术的领域内已知的，酪蛋白、羟乙基淀粉、羧乙基纤维素(carboxyxethyl cellulose)、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、阿拉伯树胶、藻酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮类、聚丙烯酰胺类、聚醚类等。通常，当使用时，基于反应器内容物的总重量，在0.05至10重量％的水平使用这些胶体。
将聚合反应成分混合的方式可以是通过各种已知的单体进料方法，比如连续的单体添加、递增的单体添加或在一次进料中加入全部量的单体。水性介质与聚合反应添加剂的总量可以在引入单体之前就存在于聚合反应容器内，或作为选择，水性介质或其一部分可以在聚合反应的过程中连续地或递增地加入。
在聚合反应之后，可以通过加入水或通过蒸馏移除水，将产生的水性聚合物粘合剂分散体的固体含量调节到所需水平。通常，基于粘合剂的总重量，粘合剂固体内容物的所需水平为约40重量％至约75重量％，更优选约50重量％至约70重量％。
所使用的填充剂基本上可以是任何适用于地毯制作的填充剂。这种填充剂是广泛可商购的。矿物填充剂或颜料的实例包括：飘尘和磨砂玻璃以及本领域中已知的那些，比如碳酸钙、粘土、高岭土、滑石、重晶石、长石、二氧化钛、钙铝颜料(calcium aluminum pigments)、缎光白、合成聚合物颜料、氧化锌、硫酸钡、石膏、硅石、三水合氧化铝、云母、空心聚合物颜料(hollow polymer pigments)和硅藻土。可以使用填充剂的混合物。
尽管使用的填充剂不是特别关键，本发明的粘合剂的一个优点在于其令人惊奇地表现出与煤飘尘的良好相容性。在本发明中使用的煤飘尘是众所周知的材料并且通常可以作为大规模燃煤发电厂的废弃副产物而得到。煤飘尘的化学成分取决于煤源、煤是如何燃烧的以及收集方法。煤飘尘的化学组成通常包括大部分的SiO2、Al2O3和Fe2O3以及小部分的CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3和TiO2。在本发明中使用的优选煤飘尘材料根据ASTM标准C618-05归类为“F级”飘尘。这种飘尘通常是从燃烧满足C618-05中给出的对F级飘尘的适当要求的无烟煤或烟煤而产生的。在本发明的一个实施方案中，填充剂基本上不含C级飘尘。
使用的填充剂的量可以根据填充剂密度和所需的涂布性能而变化。有利地，在本发明的组合物中使用的填充剂的量为约50至约800phr，并且优选为约100至约600phr。在本发明的一个实施方案中，部分或全部填充剂可以是煤飘尘。当使用小于约350phr的填充剂时，填充剂可以全部是煤飘尘。有利地，填充剂包含约100至约600phr煤飘尘，并且优选为约150至约350phr煤飘尘。
在本发明的一个实施方案中，基于粘合剂和填充剂的总重量，地毯涂布组合物可以包含11至67重量％的粘合剂和33至89重量％的填充剂。优选地，地毯涂布组合物包含14至50重量％的粘合剂和50至86重量％的填充剂。
如果需要，可以将常规填充剂结合到本发明的地毯底布混合物中以改变其性能。这些添加剂的实例包括：增稠剂、催化剂、分散剂、着色剂、杀生物剂、消泡剂等。
本发明的涂布组合物可以有利地用于生产常规簇绒地毯、非簇绒地毯和针刺地毯，并且可以利用本领域技术人员熟知的设备，如在地毯工厂中使用的设备使其干燥。因此，所述涂布组合物可以用于制备包含第一层底布的绒头地毯，其中绒头纱线从第一层底布延伸从而形成绒头簇绒；以及非簇绒地毯，其中纤维嵌入已被涂布到编织或非编织地毯底层上的粘合剂组合物中。
根据本领域技术人员熟知的技术将涂布组合物用在地毯的制造中。从其出众的抗增塑剂迁移性考虑，所述涂布组合物被有利地用于制造PVC作底布的小方地毯。
在簇绒地毯的制备中，将纱线簇绒(tuft)或针刺(needle)到第一层底布中，所述第一层底布通常为非编织聚丙烯、聚乙烯或聚酯，或编织的黄麻或聚丙烯。如果使用第二层底布，则其通常由与在第一层底布中使用的那些类似的编织或非编织材料形成，并且在干燥步骤之前直接涂覆于湿的预涂布的第一层底布，或与单独的添加剂一起涂覆于干的预涂布的第一层底布。这种第二层底布为地毯提供尺寸稳定性。所述第二层底布可以是泡沫聚合物或共聚物的形式。合适的泡沫组合物包括聚氨酯聚合物、氯乙烯的聚合物和共聚物、以及乙烯、丙烯和异丁烯的聚合物和共聚物。当使用泡沫第二层底布时，其可以被预发泡，然后层压到第一层底布上，或所述组合物可以包含可热活化的发泡剂，并且在层压之前或层压之后可以立刻被发泡。此外，第二层底布可以表现出其自身的热塑性粘合性，并且第二层底布可以在层压前被预热以使其表面具有粘性。作为选择，第二层底布可以包含热熔体、一种或多种融合的PVC塑料溶胶层或沥青，它们通常与纤维玻璃稀松织物(scrim)或其它已知的稀松织物结合以提供尺寸稳定性。还预期本发明所公开的用作第一层底布的涂布组合物可以被用作第二层底布。
在非簇绒地毯的形成中，地毯涂布组合物通常被增稠至约2,000至75,000cP的粘度，并且涂覆到稀松织物表面上。然后利用常规技术将纤维直接嵌入到湿的涂层中，然后干燥。此外，适宜地使用与上述类似的第二涂层。
本发明的涂布组合物比需要昂贵和复杂的涂覆涂层用设备以及方法的热熔体热塑性胶粘剂更易于涂覆于地毯上，并且涂层还穿透地毯纱线的纤维从而获得更好的粘附性、纤维束完整性和抗起毛性能。术语“绒头联结能力”表示地毯涂层将绒头纱线簇绒固定和稳固在第一层底布上的能力，并且是按下文的描述所确定的。绒头联结能力还用于包括在非簇绒涂层中所需的优良特性，其中纤维绒头的粘附性仅通过底布获得。合适的绒头联结性能可以通过涂覆在约10盎司/平方码至约40盎司/平方码(干基)范围内的量的涂布组合物获得，这导致地毯具有至少10磅力的绒头联结值，而在很多情况下15磅力或更大的绒头联结值。
本发明还提供制备绒头地毯或簇绒地毯的方法，该方法包括以下步骤：
a)将纱线簇绒或针刺到编织或非编织底布中；
b)将本发明的地毯涂布组合物涂覆到底布的背面，使得纱线嵌入地毯涂层中；以及
c)干燥所得到的地毯结构。
在这种簇绒地毯的制备中，还适宜的是根据使用的底布的类型，在干燥地毯涂层之前或之后向第一层底布涂覆第二层底布。
也可以通过包括以下步骤的方法使用本发明的地毯涂布组合物制备非簇绒地毯：
a)将本发明的组合物涂布到地毯底层上；
b)将地毯纤维嵌入地毯底层中；以及
c)干燥所得到的地毯结构。
有利地，还可以利用第二层底布制备这些非簇绒地毯，以提供额外的尺寸稳定性。
有利地，使用本发明的底布组合物制造的地毯可以包含再循环的内容物，从而导致更环境友好的产品。这种环境友好的地毯使得专业人员(specifier)和建筑师更容易符合在各种环境上关注的购买标准，比如美国绿色建筑委员会的LEED项目中所提出的要求。由于所述地毯底布混合物优异的抗增塑剂迁移性，本发明还允许PVC作底布的小方地毯或PVC作底布的宽幅地毯的挠性用途。
本发明的具体实施方案
给出以下实施例以举例说明本发明，而所述的实施例不应当被理解为是对范围的限制。除非另外说明，否则所有的份数和百分比是按重量计的。
以下材料被用于涂布组合物中：
填充剂(A)：干碳酸钙，其具有允许65％通过200目筛的粒度(65-200，可获自美国乔治亚州Dalton的Duvall Chemicals)。
填充剂(B)：F级煤飘尘(PV 14A，可获自澳大利亚悉尼的BoralIndustries)。
胶乳(A)：羧基化苯乙烯-丁二烯胶乳(LXC 8476NA，可获自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司)，在水中52％的固体。
胶乳(B)：羧基化乙烯基丙烯酸胶乳(carboxylated vinyl acryliclatex)(UCAR 162，可获自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司)，在水中55％的固体。
胶乳(C)：乙酸乙烯酯乙烯胶乳(TX 848，可获自National Starch)在水中63％的固体。
胶乳(D)：羧基化苯乙烯-丁二烯胶乳(LXC 811NA，可获自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司)，在水中56％的固体。
发泡助剂(froth aid)(A)：包含月桂基硫酸钠和月桂醇的专有共混发泡助剂(STANFAX 561，可获自美国南卡罗来纳州Simpsonville的ParaChem)。
发泡助剂(B)：包含月桂基硫酸钠和月桂醇的专用共混发泡助剂(CHEMFROTH 2209，可获自美国北卡罗来纳州夏洛特的ChemTex)。
渗透剂(A)：专有渗透剂(CHEMWET 1396B，来自美国北卡罗来纳州夏洛特的ChemTe)。
增稠剂(A)：专有聚丙烯酸钠增稠剂(CHEMTHIC 102，美国北卡罗来纳州夏洛特的ChemTex)。
地毯样品制备
为了制备地毯样品，根据可使用的材料的量和所需的测试样品，将地毯原坯样品切割成合适的尺寸。18英寸长×131/2英寸宽的地毯原坯片是典型的。还切割同等尺寸的第二层底布片。然后将待涂布的地毯原坯面朝下放置在刚性垫板上，并且将样品的底部边缘放置在垃圾箱上方的实验台边缘附近，从而使得多余的涂布混合物可以滴入到垃圾箱中。将砝码放置在样品的顶部边缘上，并且在底部上安置夹具以在涂布过程中将样品固定在位置上。然后使用霍巴特(Hobart)混合器，使测试混合物发泡至适当的空气与混合物的比率，典型地在0％至70％空气的范围内。使用11/8英寸直径×11英寸长、配备有金属挡板(dam)并且重量为约1510克的自由转动金属涂覆器(刮刀)辊。将涂覆器辊安置在原坯样品的顶部边缘，并且将发泡或未发泡的混合物倾倒在辊正下方。在不增加任何额外的向下的力并且在均匀速率的情况下，将涂布机/辊组件向前拉(向样品的底部边缘)以将混合物均匀地沿样品的长度分布。然后将涂布机/辊反转，并且将多余的混合物辊压到样品的顶部。将涂布机/辊再次反转，移除底部夹具，然后将辊沿样品向下拖拉(以不使辊转动的相同的力)，从而使多余的涂布组合物落到垃圾箱中。
使用30密耳涂膜涂布器(draw down bar)，将涂布混合物涂覆到玻璃板上。将稀松织物有绒头的一侧向下放置到湿的表面上。以一次通过将重量约3400克的金属合布辊筒(marriage roll)(1.75英寸直径×11英寸长)应用到稀松织物上。将稀松织物从玻璃板上提起并且立刻排列到原坯料的湿(刚涂布的)区域的上方并且放置在位于样品顶部边缘的压具砝码的下方。将合布辊筒放置在样品的顶部边缘，并且在没有额外的向下的力的情况下，以一次通过在单一的方向上以均匀速率沿样品的长度向下滚动。立刻将地毯样品以样品的簇绒侧向下在270-275°F(132-135℃)的烘箱内放置8分钟。为了避免在涂布处理过程中以及将样品运送到干燥烘箱的过程中地毯样品的过早弯曲，将待涂布的样品放置在刚性载体板(玻璃)上，在样品被放置到烘箱中之后将所述刚性载体板移走。
测试方法
以下测试程序用于评价本发明的地毯涂布组合物。
布氏粘度-该粘度是在室温下使用布氏RVT粘度计(可获自美国马萨诸塞州Stoughton的Brookfield Engineering Laboratories，Inc.)测定的。速度和锭子(spindle)类型与相应的数据一起示出。
绒头联结能力-测定绒头联结能力以确定纱线保持在簇绒地毯的第一层(primary)中有多好，并且除了实验室制备的测试样品为3in×9in(7.6cm×22.9cm)并且是从9in×9in(22.9cm×22.9cm)的涂布样品切割的以外，该测试是根据ASTM D1335进行的。从每个涂布样品切割三个测试样品，并且从每个测试样品上拔出3撮簇绒，对每个涂布样品总共9次拔出。
干分层强度-测定分层强度以确定胶乳化合物与第二层底布之间以及胶乳化合物与地毯原坯料之间的粘合强度。除了实验室制备的测试样品为3in×9in(7.6cm×22.9cm)并且是从9in×9in(22.9cm×22.9cm)的涂布样品切割的以外，本方法是根据ASTM D3936进行的。由于该测试进行三次，所以将原始样品中的整个9in×9in切割并且使用，而没有依照离边缘至少总宽度的5％切割样品的ASTM要求。
湿分层强度-测量湿分层强度以确定地毯在被再次湿润后保持其分层强度有多好。将地毯浸入水中20分钟、控干、用纸巾吸干，并且根据上述干分层强度测试的方法拉扯以分层。
汉德力(Hand)-本测试通过测定将地毯样品偏转0.5英寸(1.3cm)所需的力的磅数测量成品地毯样品的挠性。允许地毯样品(9×9-英寸(22.9cm×22.9cm)或9×12-英寸(22.9cm×30.5cm))在所需的测试条件下平衡至少2小时。“正常”条件是50％(±5％)相对湿度和72°F(±5°F)(22.2℃)温度。该测试通过将地毯样品面朝上放置在安装在英斯特朗张力试验仪(Instron)的底部夹具内的5.5英寸(13.97cm)内径的空心圆柱体上进行。将安装在上部夹头(top jaw)内的2.25英寸(5.71cm)外径的实心底部(foot)降低到地毯的面上，直至施加的力记录到0.05至0.10-lbs的偏转力，并且这是开始位置。英斯特朗张力试验仪构造有移动0.65-英寸并且移动速度＝12.0in/min的十字头，并且底部被推进到地毯样品中。测量将地毯样品偏转0.5英寸所需的力。然后将样品翻转使得地毯的正面向下。再次将底部降低并且进行另一次测量。重复此过程直至记录4次测量。将这些测量平均并且将平均值报告为地毯的汉德力。
热老化-对地毯涂布混合物进行热老化测试以显示氧化对干燥混合物脆化的影响。通过使用高温和增加空气流动，使聚合物氧化速率加速，并且通过颜色变化和挠性测试监测聚合物氧化速率。通过将玻璃板放置在桌上，其中板的边缘在桌的边缘上方，测试地毯涂布混合物。然后将容器放置在玻璃板的边缘下方，以接住多余的胶乳化合物。在涂布特氟隆的板的顶部放置40密耳涂膜涂布器。然后将胶乳化合物在涂膜涂布器前面注入，使用足够的化合物以在涂布器前覆盖1英尺宽。然后将涂布器缓慢地沿板的长度下拉，并且将多余的化合物擦去。将涂布的板放入通风箱内风干过夜。一旦样品干燥，就将其从板上移除，并且从样品切割1英寸条作为对照或“0天”样品。将每个样品在顶部用两个压舌板(一边一个)和夹板夹(binder clip)固定，并且将它们从传送带悬挂在设定为135±2℃(275±3.5°F)的对流炉中。将传送带开启到低速。每隔24小时关闭传送带，并且移除样品并且从膜切割1英寸(2.54cm)的条。将条标记上样品号和暴露的天数。在样品处于室温的情况下，轻轻地将其弯曲以确定其是否已经到达脆性断裂点。当样品如炸土豆片一样折断时，或不能在不断裂的情况下被弯曲时，其已经失效(fail)。报告膜通过该测试的天数。在地毯工业中目前通常认为4天是热老化的最低可接受性能。
增塑绒头联结能力-测量增塑绒头联结能力以确定在接触增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异壬酯后，绒头联结能力强度保持有多好。这些增塑剂存在于塑料溶胶比如PVC塑料溶胶中，并且易于迁移到干燥的地毯混合物中。该测试通过用涂布混合物涂布9英寸×9英寸(22.9cm×22.9cm)地毯样品并使其干燥而进行。将该样品对半切开产生9英寸×4.5英寸(22.9cm×11.4cm)的两片。将这些片中的一片用作对照。对另一片，向涂布的原坯的背面涂覆3.1盎司/平方码(105.2g/m2)的邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)，并且在180°F(82.2℃)的烘箱内放置2小时。使用4英寸丝绒辊涂机(velour paint roller)和盘涂覆DINP。将9英寸×4.5英寸的涂布的原坯放置在Mettler天平上，并且将DINP均匀地辊压到地毯的背面，直至天平显示已经涂覆了3.5克。然后将地毯复原(reconditioned)并且使用如上所述的绒头联结能力测试方法测试以确定绒头联结能力值。将用DINP处理之前(对照)与用DINP处理之后的绒头联结能力值对比。报告绒头联结能力值。
涂布混合物制备
将粘合剂配制到表1中表示的地毯涂布配方中，并且标记为F1、F2和F3。制备地毯样品并且如在表2-5中所标记的，对每种涂层根据最终性能进行评价。来自各个实施例的数据表标明了在每个样品中使用的是哪种粘合剂和哪种填充剂，以及增稠剂水平和混合物(compound)粘度。
表1：地毯涂层配方
(表示为phr(干份数/百干份胶乳粘合剂))
  说明   F1   F2   F3
  粘合剂   100   100   100
  填充剂   350   185   185
  发泡助剂(A)   2.0   0   0.66
  发泡助剂(B)   0   0.8   0
  渗透剂   0.3   0.3   0.3
  增稠剂   0.34-0.73   0.27-1.34   0.3-1.3
  粘度-cP(#5@20rpm)   8300-9300   3000-4000   3000-4000
  混合物固体-(％)   82.0   74.25   77.2
实施例1
将配方F1用于此实施例。制备F1三个方案并且标记为F1-1、F1-2和F1-3：
 混合物#   F1-1   F1-2   F1-3
 胶乳   B   B   D
 填充剂   A   B   A
 增稠剂(phr)   0.34   0.73   0.46
粘度增加(build)表示地毯底布混合物的粘度随时间的增加。在表2中可以找到粘度增加数据与使用#5和#6锭子在20rpm在RV型布氏粘度计上的初始粘度。在地毯工厂中混合物典型地是用#5锭子进行的，但是粘度增加是用#6锭子测量的，以解决粘度随时间增加到高于20,000cP的问题，因为20,000cP对于#5锭子是100％的比例。由于这个原因，使用#6锭子产生初始粘度有助于与增加数据进行对比。
表2：以厘泊(cP)表示的粘度增加数据
性质   F1-1VA与CaCO3   F1-2VA与CFA   F1-3S/B与CaCO3
  初始粘度(#5@20rpm)   8,520   8,580   8,760
  初始粘度(#6@20rpm)   9,300   9,550   9,700
  1天粘度增加(#6@20rpm)   19,600   14,950   14,850
  3天粘度增加(#6@20rpm)   24,550   15,250   17,200
  5天粘度增加(#6@20rpm)   27,700   14,550   18,350
  再剪切粘度(#6@20rpm)   14,750   9,300   8,600
此数据显示，与典型用于地毯工业中的由苯乙烯/丁二烯胶乳和CaCO3制成的混合物(compound)相比，VA胶乳与CFA的粘度增加很好地在正常范围内。这是令人惊奇的，因为当与F级CFA复合时，典型地用于地毯工业中的胶乳使粘度增加到不可接受并且不稳定的水平。
尽管从环境角度讲，获得含CFA的粘度稳定的混合物是非常适宜的，但是重要的是证明该混合物可以用作地毯涂布预涂层和胶粘剂。将进行粘度稳定性评价的三种混合物中的每一种以约60％空气的泡沫杯重量(frothcup weight)涂布到环状尼龙地毯原坯上。在测试地毯物理常数前，允许将成品地毯片在控制温度和湿度的实验室中调节24小时。在表3中可以看到地毯物理数据相对于对照S/B混合物的描述。
表3：地毯物理常数
  混合物说明   汉德力(lb.)   绒头联结能力(lb.)   分层(lb./in.)   湿分层(lb./in.)
  F1-1：VA与CaCO3   31.0+/-4.0   7.9+/-1.7   4.0+/-.4   1.5+/-.4
  F1-2：VA与CFA   36.7+/-5.3   9.8+/-1.4   5.8+/-.6   2.2+/-.2
  F1-3：S/B与CaCO3(对照)   30.8+/-3.8   10.8+/-2.6   4.3+/-.6   2.1+/-.4
实施例1表明用胶乳B，即羧基化乙烯基丙烯酸胶乳(VA)基胶乳制备的混合物相对于粘度增加对煤飘尘(CFA)稳定，并且在相同的配方中产生与对照混合物相当的地毯物理数据，所述对照混合物是用胶乳A，即苯乙烯丁二烯(SB)胶乳制备的。
表3中的数据表明用VA和CFA或CaCO3制备的混合物适合于用作地毯底布混合物。当与相同填充剂负荷的使用S/B胶乳和CaCO3的对照混合物对比时，用CFA制备的混合物实际上显示出改善的分层强度。
实施例2
此实施例表明VA共聚物的抗热老化性。除粘度稳定性以外，过去阻碍CFA与胶乳基化合物在地毯中使用的另一个问题是热老化。尽管难以用CFA复合S/B胶乳，但是可以产生在低负荷下长得足以制备用于热老化测试的膜的混合物。使用混合物配方F2进行研究，以将地毯混合物中的典型S/B胶乳与CFA的热老化稳定性与地毯混合物中的VA(胶乳B)与CFA的热老化稳定性进行对比。制备F2的两种方案，并且标记为F2-1和F2-2：
  混合物#   F2-1   F2-2
  胶乳   B   D
  填充剂   B   B
  增稠剂(phr)   1.34   0.27
下面在表4中显示热老化测试的结果。在10天后停止对VA样品的测试。
表4：热老化结果
  样品说明   经过的天数
  F2-1：VA   10+
  F2-2：S/B(对照)   1
表4中的数据表明即使在CFA填充剂的存在下，VA聚合物也有优异的抗热老化性。
实施例3-抗增塑剂迁移性
制备F3的两种方案并且标记为F3-1和F3-2：
 混合物#   F3-1   F3-2
 胶乳   B   C
 填充剂   A   A
 增稠剂(phr)   0.02   0.02
如上所述制备地毯样品，不同之处在于，在没有涂覆底布的情况下，将它们作为整体制备。表5中的数据显示本研究的结果。
表5：185负荷小方地毯预涂结果对比VAE胶乳
  样品说明   绒头联结能力   湿TB   增塑TB   增塑TB的保留％
  F3-1：VA   10.0   4.9   6.2   62
  F3-2：VAE(对照)   9.5   4.6   3.7   40
此实施例中的结果显示：与用VAE胶乳(F3-2)制备的对照相比，样品F3-1具有优异的抗增塑剂性。VAE胶乳由于它们的增塑剂迁移性质，目前是用于PVC底布的小方和宽幅地毯的商品标准。

Claims (9)

1.一种地毯底布组合物，其包含：
(1)粘合量的共聚物粘合剂，所述共聚物粘合剂由单体混合物聚合而成，所述单体混合物包含：10至50重量份的第一低Tg单体(A)，其包含丙烯酸烷基酯单体，并且任选地包含另外的低Tg共聚单体；50至90重量份的第二高Tg单体(B)，其包含乙酸乙烯酯，并且任选地包含另外的高Tg共聚单体；并且任选地包含至多5份的羧酸单体(C)；其中A、B和C的总和为100重量份单体；以及
(2)填充物；
条件是单体混合物基本上不含乙烯。
2.权利要求1所述的组合物，其包含100干重量份粘合剂和约100至约600干重量份填充剂。
3.权利要求1所述的组合物，其中所述丙烯酸烷基酯单体具有低于0℃的Tg。
4.权利要求1所述的组合物，其中所述单体混合物包含丙烯酸丁酯和乙酸乙烯酯。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述羧酸单体的量为0.1至5份。
6.权利要求1所述的组合物，其中所述填充剂包含F级飘尘。
7.权利要求1所述的组合物，其中所述填充剂包含磨砂玻璃。
8.一种使用权利要求1所述的底布组合物制备的地毯产品。
9.一种地毯涂布组合物，其包含：(1)粘合量的共聚物，所述共聚物具有-20至30℃的Tg；以及(2)作为填充剂的F级飘尘。
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