CN102203340A - 低重量地毯和地毯拼片以及制造、定尺寸和安装方法 - Google Patents

Abstract

适用于公共交通工具，尤其是客用飞机的低重量非方形地毯拼片。所述地毯拼片优选地重量小于大约82盎司每平方码。本发明的地毯拼片可具有地毯绒头和至少一个背衬层。所述背衬层可采用低重量填料材料。可用压力辊或其它压力施加工艺在改进的拼片生产线上将辅助背衬塑料材料压缩到所述拼片结构中。该地毯拼片满足火、烟和毒性的运输工业标准。拼片可在制造过程中确定尺寸并以使安装时所需拼片尺寸数最少和切割拼片的需要最小的结构安装。用于这种拼片的图案可为正交模糊的，或可适用于“随机”安装。在其他实施例中，客用飞机机舱包括其上安装有矩形地毯拼片的地板，并且地毯可在不从飞机移除座位的情况下安装在所述飞机内。

Description

低重量地毯和地毯拼片以及制造、定尺寸和安装方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年9月2日提交的美国临时专利申请61/093,640以及2009年3月27日提交的美国临时专利申请61/163,907的优先权，所述申请在此引用作为参考。

技术领域

本申请涉及一种改进的地毯，具体地，涉及一种重量轻、尺寸稳定的地毯拼片（tile），以及适用于公共交通工具，特别是包括飞机及其它领域的这种地板材料的形状和安装方法。

背景技术

公共交通工具，例如客用飞机、轮船、火车、地铁车辆和公交车经常在交通工具的乘客室内包括地毯。这种地毯暴露到非常苛刻的环境—高通行量、污垢、重装备（例如，饮料推车）、溢洒等。在客用飞机中，由于机舱气压的反复变化导致机舱本身及其地板或甲板结构在膨胀循环期间拉伸和加宽并在压缩循环期间收缩，该地毯还受到循环力的作用。这些环境和其它条件导致必须经常更换磨损、脏的或损坏的地毯。

由于上述原因，公共交通工具内的地毯应设计成尽可能的耐磨，并易于安装和拆卸。另外，在客用飞机和海运领域，地毯需满足火、烟和毒性方面的工业规范。而且，在飞机领域，由于飞机重量和燃料效率（因而运行成本）之间的关系，优选地使地毯重量最小，同时保持上述其它功能特性以及美学需要和目标。

在公共交通领域通常使用宽幅地毯。该地毯通常被切成适当大小的条，地毯条的边缘被束缚（“锁边”）以防止或最小化松散，这些条位于交通工具地板或甲板的表面上，必要时被进一步切割，并用粘接剂粘接到交通工具的地板或甲板。在这些领域，宽幅地毯表现出良好的强度和耐磨性，但由于地板用尺寸适合该交通工具的定制切割的地毯条覆盖，移除和更换受损地毯部分困难并且不必要地昂贵，这是因为对地毯条的仅仅一部分的损害就必须移除和更换整个地毯条。而且，在飞机领域，安装和更换宽幅地毯需要该地毯在飞机内定尺寸并移除用于切割，因为现场切割可能损坏飞机的表面。

另外，为了移除和更换地毯条，必须移除交通工具中的座位和/或其它装备。例如，在飞机的乘客室内，更换地毯条可要求移除几个飞机座位。另一缺陷是可能还需要移除或断开安装在座位中的电子器件，例如音频连接和视频屏幕。

对于公共交通领域，地毯拼片可能是一个有吸引力的选择。与宽幅地毯相比，采用不需锁边的地毯拼片可简化安装。地毯拼片还可允许更有效地更换受损地毯部分，这是因为能更换个别的拼片而不是整条宽幅地毯。在飞机领域中采用地毯拼片的另一优点是如果需要切割拼片，则可在飞机上的切割板上对其进行切割（不像宽幅地毯）。

地毯拼片通常以方形制造和出售。当需要非方形的拼片时，将方形拼片切割成所需尺寸。这适用于大多数商用领域，但在公共交通领域显得效率低下。客用飞机的地板具有从地板突起并延伸客舱大部分或全部长度的轨道，以允许安装具有各种前后座位分隔并处于各种飞机座位配置的各种尺寸的乘客座位。由于这些轨道必须保持可通达以便附接座位，这些轨道不能被地毯覆盖。尽管有可能将座位配置选择为在飞机主体或幅宽上等矩长度地利用轨道，但在几乎所有情况下，座位配置将会要求地毯具有几个不同宽度，以便覆盖飞机的整个幅宽。当利用宽幅地毯条时，这些条被切割成匹配轨道之间的宽度，并且切割边缘通常被束缚。但是对于常规的方形地毯拼片，为了覆盖乘客室的整个幅宽，对于定位在轨道之间的不同缝隙宽度中而不切割拼片，多个拼片尺寸是有必要的：例如，如果飞机要求四种不同的宽幅地毯条宽度，则会需要四种不同尺寸的方形地毯拼片。替代性地，通过将其切割成所需宽度，可使用较大的拼片，但这会耗时并浪费。

另外，在任何地毯领域中，地毯拼片均需要良好的尺寸稳定性。在经受变化的温度、湿度、压力或其它应力时拼片应能抵抗变形并保持其尺寸。除了别的之外，缺少尺寸稳定性的地毯拼片更易于皱折，或在拼片中心“拱起”，而不易于展平。良好的尺寸稳定性在公共交通领域甚至更为重要，在这里拼片经受如上所述苛刻的环境条件。用在客用飞机中的地毯拼片还将需要满足火、烟和毒性的适用规范。

当前的地毯拼片技术能生产具有良好尺寸稳定性和火、烟特性的地毯拼片。重新发行的美国专利No. Re. 34,951说明了一种这样的地毯拼片，该专利通过引用结合于此。其它现有技术地毯拼片在美国专利4,010,301、4,010,302、5,198,277、5,204,155和5,560,972中说明，其公开内容通过引用结合于此。

这些专利每个均公开了包括内嵌、簇绒到主背衬层内或以其它方式附接到主背衬层的地毯绒头的地毯拼片。这些地毯拼片还包括由各种材料形成并为地毯拼片提供尺寸稳定性和强度的额外的背衬层。常用的背衬层材料包括聚酯、聚氯乙烯和无纺玻璃纤维等。为了减少背衬成本，通常将例如碳酸钙这样的一种或多种填料并入背衬层内。这些和其它大多数常规的地毯拼片相对沉重，这不是一个不希望的性质，因为重量对这种拼片安装时展平并保持在位置上的能力有贡献。

尽管这种常规的地毯拼片适用于许多商用和居住领域，由于它们相对重，因此不是很适用于需要轻质拼片的领域，这使得它们较不适用于某些公共交通工具，尤其包括客用飞机。而且，公共交通工具中正在使用的宽幅地毯，尽管可能比常规的地毯拼片更轻，但具有完全不同的尺寸稳定性，这妨碍将宽幅地毯切割成拼片并安装在交通工具中。

因此，需要一种在类似公共交通工具中那样的空间内安装地毯拼片的方法，该方法使需要覆盖该空间的幅宽的不同地毯拼片产品的数量最小，并且不需要切割拼片。还需要一种在公共交通工具中安装地毯的方法，该方法不需要从交通工具中移除如乘客座位这样的装备。另外还需要一种用于公共交通工具（尤其是客用飞机）的重量轻、耐用的地毯拼片，其符合适用的烟、火和其它要求。

发明内容

本发明提供适用于公共交通工具，尤其是客用飞机和其它领域的低重量地毯和地毯拼片，其中产品重量、结构、安装和如下所述考虑因素是适合的。本发明的地毯和地毯拼片可具有地毯绒头和至少一个背衬层。所述背衬层可采用低重量填料，例如玻璃球，优选为空心玻璃微球。在另一实施例中，该地毯和地毯拼片满足火、烟和毒性的运输工业标准。拼片可在制造过程中确定尺寸并以使安装时所需拼片尺寸数最少和切割拼片的需要最小的结构安装。用于这种拼片的图案可为正交模糊的，或可适用于“随机”安装，有利于可定位在与制造过程中取向不同的取向的拼片安装。在另一实施例中，这里所述客用飞机机舱地板材料和安装方法有利于在不移除座位或其它障碍的情况下开始和更换飞机或其它交通工具或其它位置的安装。这种安装可包括，例如其上安装有矩形地毯拼片的地板，并且地毯可在不从飞机移除座位的情况下在所述飞机内安装、移除和更换。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的地毯拼片配置的图。

图2是根据本发明另一个实施例的地毯拼片配置的图。

图3是本发明的地毯的一个实施例的示意侧视图，其具有至少一个辅助背衬层。

图4是本发明的地毯的第二实施例的示意侧视图，其具有至少两个辅助背衬层。

图5是本发明的地毯的第三实施例的示意侧视图，其具有额外可选的背衬层。

图6是制造本发明的地毯拼片的一个实施例中，用于生产地毯的地毯背衬线的示意侧视图。

图6a是图6的背衬线的一部分的示意侧视图。

具体实施方式

本发明的一个实施例是在公共交通工具，尤其是客用飞机中安装地毯的方法。虽然以应用到客用飞机乘客室作为例子说明该方法，但该方法也可应用到其它公共交通工具，例如火车、公交车、地铁车辆和轮船。

根据本方法，乘客室用最小数量的不同尺寸地毯拼片铺地毯。如上所述，由于在任意给定飞机中不同的可能座位配置，飞机乘客室通常需要许多不同尺寸的地毯以涵盖飞机的整个幅宽。在图1中提供了一个示范配置。在所示配置中，飞机100的乘客室具有幅宽W和长度L。用在飞机中的座位配置使地毯必须铺设在6个区域110、120、130、140、150和160中，这些区域分别具有宽度A、B、C、D、B和A。注意区域110和160具有相同的宽度A，区域120和150具有相同的宽度B。

在本发明的一个实施例中，正交模糊（orthogonally ambiguous）或随机安装的矩形地毯拼片的尺寸使铺设客舱所需的不同地毯拼片产品的数量最小。第一矩形地毯拼片产品具有等于所要求宽度之一（例如宽度A）的底，及等于所需宽度的另一个（例如宽度B）的高。以这种方式，通过采用第一拼片的底A覆盖区域110和160的宽度，并采用第一拼片的高B覆盖区域120和150的宽度，第一矩形地毯拼片产品可用于铺设区域110、120、150和160。

第二矩形地毯拼片产品具有等于所要求宽度的另一个（例如宽度C）的底，及等于所需宽度的最后一个（例如宽度D）的高。这样，通过采用第二拼片的底C覆盖区域130的宽度，并采用第二拼片的高D覆盖区域140的宽度，第二拼片可用于铺设区域130和140。

因此飞机乘客室可只用两种不同尺寸的地毯拼片产品铺设。如果使用传统的方形地毯拼片产品，会需要四种不同尺寸的方形产品，这四种产品具有长度A、B、C和D的边。通过采用上述铺设方法，不同地毯拼片产品的数量可减半（例如，从4减少到2）。而且，通过采用上述方法，可基本避免侧－侧切割拼片（即，切割拼片以将其宽度调整到装配到具体区域内），但会认识到可能需要某些切割，例如在乘客室的前和/或尾部，因为乘客室在那里变窄。

如本领域技术人员所知，用如美国专利6908656和7083841（其结合于此作为参考）中说明的地毯拼片图案有助于本发明的矩形地毯拼片的美观安装，其在纤维“面向”的方向与拼片生产过程中其“面向”的方向相比不同的安装中是可接受的。但应认识到，这种可被切割成正交模糊的方形地毯拼片的地毯织物上的图案不必然能切割成全都正交模糊的任意尺寸的矩形拼片。这是因为，对于至少一些图案，当选择切割位置时，拼片必须充分参照织物上的图案定尺寸和切割以避免生成显得不合适的特定拼片形状。当拼片边缘太接近拼片上的形状的边缘时，有时会出现这种形状，使得这种形状十分不同于拼片上的其它形状，从而显得古怪或不合适。

在本发明的方法的示范实施例中，飞机座位配置使得地毯必须铺在5个区域中：210、220、230、240和250，如图2中所示。区域210和250具有相同的宽度E，区域220和240具有相同的宽度F。区域230具有宽度G。

在本实施例中，第一矩形地毯拼片产品具有等于所要求宽度之一（例如宽度E）的底，及等于所需宽度的另一个（例如宽度F）的高。以这种方式，通过采用第一拼片的底E覆盖区域210和250的宽度，并采用第一拼片的高F覆盖区域220和240的宽度，第一矩形地毯拼片产品可用于铺设区域210、220、240和250。

第二矩形地毯拼片产品具有与另一个所需宽度（例如宽度G）相等的底，其可用于铺设区域230。由于在这种配置中没有其它需要铺设地毯的区域，第二矩形地毯拼片的高H不重要，并且可选择任何所需高度。替代性地，可将高度H选择为等于所需宽度E或F之一。

这样，在本实施例中，飞机乘客室可铺设有两种不同尺寸的地毯拼片产品。如果使用传统的方形地毯拼片产品，则会需要三种不同尺寸的方形产品，这三种产品具有长度E、F和G的边。由于在这种配置中，所需区域宽度的数量是奇数，所以不同地毯拼片产品的数量不能减半，但可由下述公式确定：

(n-1)/2+1；

其中n等于跨越乘客室幅宽的不同地毯区域宽度的数量。图2中所示实施例中n的值是3，这表示该多个地毯区域具有三种宽度（有5个区域需要覆盖，而其中两个区域具有相同的宽度，剩下三个不同宽度E、F和G）。因此，该实施例中所需不同地毯拼片数量是(3-1)/2+1，即2。在具有不同宽度的5个区域的示例配置中，不同地毯拼片产品的数量可减少到(5-1)/2+1，即3。

将会认识到如果具体的飞机配置要求地毯铺在偶数个不同宽度的区域中（例如图1中上述实施例），则所需的不同地毯拼片产品的数量可由下述公式表示：

，

其中n如上定义。

地毯拼片可用传统的粘接剂安装在交通工具中。这种粘接剂包括但不限于乳胶、热熔粘接剂和水基粘接剂。示例的粘接剂包括沥青基热熔粘接剂、聚氨酯粘接剂、聚乙烯粘接剂、热塑性聚烯烃粘接剂、压力感应丙烯酸粘接剂及其组合。优选地，粘接剂被选择成使得移除拼片时其在飞机地板上很少或没有残余，但粘接剂不必受此限制。优选的粘接剂是可从佐治亚州Dalton的All Purpose Adhesive Company获得的“APAC”丙烯酸粘接剂。用于将地毯拼片施用于地板的其它粘接剂也是已知的。

粘接剂可在要铺地毯时直接施用到地板或拼片上，或其可在构造过程中预先施用到地毯拼片成为可由剥落条、膜或片材（例如纸、塑料）等覆盖的可拆粘接层。一个可拆粘接剂是由Rohm and Haas出售的AquaBlock压力感应粘接剂。本发明的地毯拼片还可用例如从纽约Riverhead的Adchem Corporation获得的双面胶带来安装。

替代性地，地毯拼片可用粘接连接器或方形物，例如由Interface, Inc研发的TacTiles®产品安装在飞机地板上。TacTiles®粘接连接器是大约3''的聚乙烯膜连接器，其由复合丙烯酸粘接剂施用到具有PET聚酯释放衬里的聚乙烯对苯二甲酸（PET）背衬而形成。该连接器被设计为将地毯拼片的角或边粘接到一起。但是，TacTiles®连接器只将地毯拼片互相粘接而不粘接到地板（即，粘接剂只在TacTiles®连接器的一侧上），从而生成“浮动地板”。一旦安装，TacTiles®连接器提供很好的水平粘接以防止拼片相互拉开。但是通过竖直地拉拼片，地毯拼片容易从TacTiles®连接器脱离。因此采用TacTiles®连接器大大简化了地毯拼片的安装和移除。

如果在类似飞机及其它替代的交通工具中，没有任何到该交通工具的附接的情况下安装“浮动地板”地毯拼片被认为是不期望的，可选择如下的附接方式：采用双面胶带，粘接剂直接施用到交通工具地板和/或一部分地毯拼片，或通过将至少一些TacTiles®连接器粘性附接到地板。在另一替代安装中，该拼片可“自由放置”，没有到下面的地板或彼此之间的附接装置。

采用根据上述方法的地毯，使得允许在不从交通工具移除座位和/或其它装备的情况下，为公共交通工具的地板铺设地毯。

例1

将地毯安装在波音737-700系列的飞机的机舱内需要把地毯铺设在6个区域110、120、130、140、150和160中，如图1所示（对于本例未按比例绘制）。座位轨道在区域110与120、120与130、140与150以及150与160之间纵向位于机舱内。紧急照明轨道在区域130与140之间纵向位于机舱内。

本例的配置要求如下宽度：

区域	宽度（英寸）
		110	18
120	19.25
		130	32
140	14
		150	19.25
160	18

注意这些区域具有四个不同的宽度要求（18、19.25、32和14英寸），并且区域110和160具有相同的宽度，区域120和150具有相同的宽度。

安装在该机舱内的地毯拼片的大小可定为只用两种不同大小的拼片，一个拼片的大小是长度18''，宽度19.25''，另一拼片的大小是长度32''，宽度14''。18×19.25拼片可安装在区域110、120、150和160内，32×14拼片可安装在区域130和140内。

例2

在波音737-700系列飞机的仿制甲板配置中完成试验安装。初始的配置与以上例1中所述一致。然而，在考虑这次安装时，意识到可由宽度14''和18''（14+18=32）的拼片来填充宽度32''的区域130。这样，需要如下宽度的拼片：

区域	宽度（英寸）
		110	18
120	19.25
		130	14和18
140	14
		150	19.25
160	18

于是只有三个不同的宽度要求：18''（区域110、160和区域130的一部分）；19.25''（区域120和150）；以及14''（区域140和区域130的一部分）。仍需要两种不同尺寸的拼片（根据上述公式((3-1)/2)+1=2），但是，认识到可采用如下拼片尺寸：18''×19.25''以及14''×19.25''。通过以这种方式确定拼片大小，对于每个拼片使用相同的拼片长度（19.25''），由于可使用具有相同的19.25''长度的模具，显著简化了从定制织物切割这些拼片，并使切割浪费最小化。

例3

将地毯安装在波音777经济级飞机的机舱内需要把地毯铺设在9个区域中，所述区域具有以下宽度：

区域	宽度（英寸）
		1	7
2	32.5
		3	39.5
4	20.5
		5	20.5
6	20.5
		7	39.5
8	32.5
		9	7

这9个区域具有四个不同的宽度要求（7、32.5、39.5和20.5英寸），以下区域具有相同的宽度：1和9（7英寸）；2和8（32.5英寸）；3和7（39.5英寸）以及4-6（20.5英寸）。

安装在该机舱内的地毯拼片的大小可定为只用两种不同大小的拼片，一个拼片的大小是长度7''，宽度32.5''，另一拼片的大小是长度39.5''，宽度20.5''。7×32.5拼片可安装在区域1、2、8和9内，39.5×20.5拼片可安装在区域3-7内。

例4

可通过将区域3和7分成两个附加的宽度为7''和32.5''的区域而如下修改例3的配置：

区域	宽度（英寸）
		1	7
2	32.5
		3	7和32.5
4	20.5
		5	20.5
6	20.5
		7	7和32.5
8	32.5
		9	7

现在这9个区域只具有三个不同宽度要求（7、32.5和20.5英寸），并且以下区域具有相同的宽度：1、9和区域3和7的一部分（7英寸）；2、8和区域3和7的一部分（32.5英寸）；以及4-6（20.5英寸）。

安装在该机舱内的地毯拼片的大小可定为只用两种不同大小的拼片，一个拼片的大小是宽度7''，长度20.5''，另一拼片的大小是宽度32.5''，长度20.5''。7×20.5拼片可安装在区域1、4-6、9以及区域3和7的一部分内，32.5×20.5拼片可安装在区域2、4-6、8以及区域3和7的一部分内。

与例2中所述配置一样，通过对于每个拼片采用相同的长度（20.5''），简化了这些拼片的切割。

地毯拼片重量

本发明的另一实施例是适用于公共交通领域的低重量地毯拼片。该地毯拼片包括簇绒或以其它方式嵌入主背衬层内或附接于主背衬层的地毯绒头，并可选地具有至少一个额外的背衬层，或可选地多个背衬层，如图3所示，其中地毯310具有簇绒到簇绒主层314和预涂层316内的面纱线312。这种具有簇绒到簇绒主层以及可选的预涂层内的纱线的结构有时被称为“面巾”。

图4示出另一个替代的实施例，地毯拼片410具有额外的辅助背衬层418，以及簇绒到簇绒主层414和预涂层416的纱线412。簇绒主层414和预涂层416可由与上述簇绒主层314和预涂层316相同的材料形成。

也可采用额外的背衬层和部件，为簇绒以外的其它地毯构造。例如，面纱线结构可被编织或熔结，或者是其它替代方案。

在一个实施例中，面纤维由尼龙纱线形成，具体地，由尼龙6.6或尼龙6纱线形成。但是，其它纱线也可用于形成地毯绒头，包括但不限于羊毛、羊毛/尼龙混纺、来自聚酯、聚丙烯、聚醚酰亚胺（PEI）和聚乳酸（PLA）的纤维，以及已知用于地毯领域的其它类型纤维。

用于低重量地毯拼片的簇绒主层314、414的一种合适材料是无纺聚酯。只要有助于（或至少不过度减损）稳定性、耐用性、低重量和本文所述其它所需性质，其它簇绒主层材料也是已知并可用的。

预涂层316、416由聚合物材料形成，所述聚合物材料例如是聚氯乙烯、苯乙烯聚丁橡胶（SBR）、苯乙烯化丙烯酸共聚物、丙烯酸、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、聚乙烯、乙烯丙烯二烯亚甲基三元共聚物（EPDM）橡胶、氨基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氯丁橡胶和氯丁二烯橡胶。它也可由沥青涂层材料形成。预涂层316、416可为从新泽西Newark的Broadview Technologies获得的苯乙烯化丙烯酸共聚物，其具有良好阻燃性并与簇绒主层和辅助背衬层良好兼容。

辅助背衬层418优选地包括网或垫的加强层，该加强层在其内结合有例如聚氯乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）这样的聚合物材料。加强层优选地由如玻璃纤维、陶瓷或聚氯乙烯纤维这样的阻燃材料形成，并可具有纺织或无纺结构。尤其优选的辅助背衬层包括结合到无纺玻璃纤维垫中的聚氯乙烯。一种可用的聚乙烯树脂是可从PolyOne获得的PVC丙烯酸共聚物Geon-138树脂。也可使用广大范围的替代的商业PVC树脂，只要它们提供本文所述的所需质量以及在制造地毯拼片时对本领域技术人员已知的其它合适性质。

辅助背衬层还可包括增塑剂以增加该层的柔性。可用的增塑剂包括磷酸酯，邻苯二甲酸二异壬酯（DINP），磷酸三邻甲苯酯（TCP），异丙基磷酸三苯酯（TPP），蓖麻子基增塑剂及其组合。TPP和磷酸酯的组合是优选的增塑剂。TPP可从Great Lakes Chemical Corp.获得，磷酸酯可从PAG Holdings获得。其它增塑剂也是已知的并可在适当时使用。

还需要在辅助背衬层中结合可选的防烟剂。可用的防烟剂是可从位于科罗拉多Climax的Climax Molybdenum Co.获得的三氯化钼。

本发明的地毯绒头优选地比常规的地毯绒头重量更轻。重量的减轻可通过采用低重量的面结构而实现。合适的面纤维是尼龙、羊毛、尼龙和羊毛混纺及其它已知地毯纤维。

另外，簇绒主层314、414及附加的层（例如316、416和418）优选地比大多数常规的地毯拼片中找到的可比较层重量更轻。这些层中的减轻重量可通过采用低重量填料代替已知的填料材料而实现。如上所述，之前未考虑采用低重量填料材料来用于地毯拼片是因为在之前的地毯拼片结构中低重量不是一个重要的考虑因素。

玻璃球，特别是空心玻璃微球可用于低重量填料材料。一种这样的微球填料材料是可从宾夕法尼亚Valley Forge 的Potters Industries, Inc.获得的Q-CEL® 300 Hollow Microspheres。其它合适的填料材料包括烟硅石、气凝胶（可从Aspen Aerogels, Inc.获得的硅石基泡沫）、飞灰、碳酸钙、硼酸锌、三水合铝、氢氧化镁及玻璃纤维稳定纤维。这些材料的一些提供在为飞机或其它交通工具应用设计的地毯拼片中需要的阻燃性。然而，由于其低重量和阻燃性，玻璃微球可能是优选的。例如Q-CEL® Hollow Microspheres由硅酸钠、硼酸钠、水和沉淀硅石形成。但是这些是昂贵的。其它较便宜的空心微球是可获得的并也可适用作填料材料。这些空心微球为（一个或多个）背衬层提供与其它填料材料（例如碳酸钙）可比的体积，但重量明显减轻。例如碳酸钙的密度约为2.7 g/cc，而Q-CEL® 300 Hollow Microspheres的密度只有大约0.12 g/cc。

除了将填料材料物理添加到背衬层外，还可在基本不增加重量的情况下通过机械或化学处理工艺使背衬层蓬松。例如，可通过用空气、氮气或某些其它惰性气体吹风或发泡而在一个或多个背衬层内导入空隙。适用于背衬层的化学蓬松方式的一个例子由Expancel提供，这是结合了由聚合物壳围绕的液体异丁烷滴的可膨胀微球。当暴露于热时，该壳软化并且异丁烷气化，导致微球膨胀。

也可通过减少地毯绒头内的面纱线312、412的重量而实现减重。典型的地毯绒头由4股面纱线形成，并构造成圈或割绒布置。通过将面纱线减少到3股，地毯绒头的重量可从大约18-20 osy（盎司每平方码）减少到大约16 osy或更低，并且更优选地，大约14 osy或更低。替代性地，通过将完成的纱线端以更轻的格式簇绒（例如通过改变每英寸针脚数、绒头高、机器针号或这些的一些组合），可采用更低重量的4股纱线。当采用低面重量纱线时，黑色（或其它深颜色）簇绒主层可用于减少“露底（grinning）”，即在纱线之间能看到簇绒主层。通过结合如炭黑或导电玻璃纤维这样的导电材料，可提高所完成的地毯纤维的消静电特性。

如上所述，用在例如客用飞机这样的公共交通工具中的任何地毯拼片应优选地满足火、烟和毒性的适应规范。因此，地毯拼片优选地满足以下标准中的一个或多个：联邦航空规章（Federal Aviation Regulation ，"FAR"） 25.853 (机舱内部)，波音BSS 7239 (毒烟)，波音BSS 7238 (光学烟密度)，波音D6-51377 (烟毒性)和波音BSS 7230 ("Determination of Flammability Properties of Aircraft Materials"，飞机材料可燃性测定)。这些标准通过引用全部结合于此。

为满足这些标准中的一个或多个，如果簇绒主层314、414是可从例如Freudenberg Nonwovens NA获得的商标名Lutradur®的纺粘（spunlaid）无纺聚酯，该背衬可用磷酸盐或锑处理以改善其阻燃性。

地毯拼片还可包括额外的阻燃乳胶材料层（未在图中示出），例如可从新泽西州Newark的Broadview Technologies获得的Intumax®。如果需要额外的阻燃和阻火性，除了以上所述阻燃主背衬层外还可包括该层。为了将所需的量减少到10或更低盎司每平方码（“osy”），预涂层可被高度发泡。

地毯拼片可包括另一可选的层（例如玻璃纤维层），如图5所示，示出地毯拼片510具有簇绒到簇绒主层514内并由预涂层516、辅助背衬层518和玻璃纤维层520为背衬的面纱线512。玻璃纤维层520对地毯拼片提供额外的尺寸稳定性，这在飞机和其它公共交通领域是有用的。另一可选层被示作为在构造期间预施用于地毯拼片的粘接剂层522。

用于辅助背衬层418和可选的额外玻璃纤维层520二者的玻璃纤维材料是可从例如俄亥俄州Toledo的Owens Corning Fiberglas Company获得的无纺微旦尼尔玻璃纤维。微旦尼尔玻璃纤维：通常具有良好的火和烟特性；该纤维小于传统的玻璃纤维材料，因此较小皮肤刺激；由此形成的背衬层对因飞机座舱的加压和减压而引起的皱折较不敏感。另外，微旦尼尔玻璃纤维比传统的玻璃纤维较不多孔，因此比传统玻璃纤维每单位重量生成更实心的表面。尽管微旦尼尔玻璃纤维具有这些性质，也可采用其它材料，包括常规的玻璃纤维背衬材料。

如上所述，本文所述的低重量地毯拼片优选地提供良好的尺寸稳定特性。测量拼片的尺寸稳定性的一种方法在国际标准化组织（ISO）2551中规定，也被称为尺寸稳定性的Acchen测试。本文所述的低重量地毯拼片优选地具有由ISO 2551确定的+/-0.2%的尺寸稳定性（在任一方向上拼片大小变化不大于0.2%），更优选地为+/-0.1%（在任一方向上拼片大小变化不大于0.1%）。

在本发明的一些应用中需要消静电。例如需要符合ANSI/ESD S20.20，这是开发用于保护电气和电子零件、组件和装备的静电放电控制程序的静电放电协会标准。对于地毯拼片，还需要符合将安装该地毯拼片的交通工具（例如飞机）的制造商发布的静电放电规范。为有助于符合，在每个纱线端内可结合导电细丝或其它部件，例如炭黑、金属纤维或导电玻璃纤维，以消静电。例如，采用三股纱线，可将导电细丝与其它三个纱线绞合或喷气交缠。替代性地，或组合地，如炭黑这样的导电材料可结合到一个或多个背衬层内。

结合上述材料的地毯拼片可比当前的地毯拼片以显著更低的重量制成。典型的地毯拼片的重量在大约120到大约130 osy的范围内。相反，由上述材料形成的地毯拼片的重量可小于大约100 osy。尽管重量大约为82-100 osy的地毯拼片是适用的，但重量大约为66-82 osy的拼片是优选的。更优选的是重量大约为56-66 osy的地毯拼片。最优选的是重量大约为48-56 osy甚至42-48 osy的地毯拼片。对于客用飞机领域的使用，较低重量的拼片是优选的。

例5

以下配方用于上述辅助背衬层：

制造

可利用以下工艺通过产生图6所示复合地毯织物612来制造低重量（及其它）地毯拼片，该工艺包括：

将玻璃纤维织物614放置在地毯生产线中的传送带或其它合适的支撑结构上；

将树脂层618（如上例5中所示）施用在玻璃纤维织物614上；

将簇绒面巾620放置在树脂层618上；

将复合地毯织物612加热以降低树脂层618的粘度并开始将其固化；

通过将复合地毯织物612与至少一个压花、夹捏或类似施压辊（“压力辊”）接触来施加压力，所述辊没有止动部或者以其他方式构造成施加明显的压力，如下面进一步说明的。

图6和图6a是背衬线610的示意侧视图，该背衬线610可用于通过将玻璃纤维织物614解卷到传送下带616上来制造本发明的复合地毯织物612。树脂层618沉积在玻璃纤维织物614的顶上，并且簇绒的或其它面巾620放置于树脂层618内。玻璃纤维织物614和树脂层618形成上述辅助背衬层418。复合地毯织物612通过例如将其传送经过加热的压盘622而被加热。压盘622可被热油、蒸气、电或一些其它热源加热。树脂层618内被加热的树脂开始固化并且其粘度下降。复合织物应优选地被加热到至少大约315 ℉。刚好在复合地毯织物612经过压力辊628与630之间之前，由相邻于复合地毯织物612的辅助背衬层418定位的红外（IR）加热器626提供额外的热。

复合地毯织物612通常在环境空气中冷却，然后被堆积到滚筒（未示出）上。替代性地，被冷却的复合地毯织物612不是被卷起，而是可立即前进到切割站（未示出）并被切割成所需大小的拼片。

制造过程中的热曲线是重要的。通过将复合地毯织物612在大部分制造循环中保持在相对恒定的温度，并刚好在复合地毯织物612经过压力辊628、630之间之前采用额外的加热器626，迫使一些熔化的树脂进入簇绒主层314、414内嵌的倒针脚（backstitich）或簇绒部之内和周围，从而得到了良好的结果。这种倒针脚形成于例如簇绒主层（例如，图3中的簇绒主层314）内的面纱线312（图3）内。背衬材料在压力辊628、630处的升高的温度使得树脂层618的粘度下降，这有利于背衬材料更好地渗入簇绒主层内。

用压力辊628和630施加实质压力有利于形成更轻、强度更高的复合地毯织物612。这可通过省略通常与压力辊628和630的至少一个有关的止动部而用常规的相对压力辊628和630实现。该止动部在多数地毯制造领域中用于限制辊中的一个或二者朝彼此移动，从而保持辊之间的最小间隔以防止压坏面纱线312、412。去除止动部允许依然热的背衬材料被进一步压到簇绒主层314、414内的倒针脚内和周围，从而允许用较少的背衬材料形成强固的复合地毯织物612。显然，因为辊施加的实质力非常短，限制了对于面纱线312、412的不希望的压坏。

如有需要，水力或其它压力机械装置可用于所述压力辊中的一个或两个。

辊628可为钢辊或其它类似材料，并可为常规的压花辊或如本文所述能在背衬材料上施加压力的其它辊。辊628优选是静止的，即，它不垂直于复合地毯织物612的面移动（但它旋转）。该辊可被冷却以有利于将背衬材料“锁”到面巾的毛簇内。

接触面纱线的辊630不需要并且通常也不应该对它接触的面纱线传热，并可具有橡胶或其它类似材料的辊面。辊630优选不是静止的，即，它可垂直于复合地毯织物612的面移动（朝向和远离辊628）。辊630也可被冷却。

辊628和630的直径通常是11-13''。如上所述，施加到一个或多个辊上的压力的量可以使得不出现不希望的面巾的压坏。在长90''、直径13''的橡胶涂层辊628被直径大约1.5''的一对气动活塞驱动的配置中，在不导致不希望的面巾压坏的情况下，在活塞上施加高达75磅每平方英寸的压力。用其它活塞和辊尺寸，并适应在背衬材料、面纱线或其它上的变化，可采用其它压力。

复合地毯织物可以以合适的速度经过辊628、630之间，这将会允许树脂层618中的树脂被压到面巾620内的毛簇内，而不压坏面巾620，并且这将允许充足的传热以及复合织物612内的树脂的固化。已发现20英尺每分钟的线速度是合适的。也可使用其它线速度，只要它们为复合织物612内的树脂提供足够的固化时间。

从这种制造技术获得的益处包括：

1）使用更少的背衬材料。组合的热和压力将树脂压到簇绒面巾620的空隙内以提供更好的毛簇锁定和脱层抗性。

2）玻璃纤维辅助背衬层被几乎（如果不是完全）驱动到复合地毯织物内，使得不暴露玻璃纤维。这允许使用比昂贵的无刺激玻璃纤维产品更便宜的玻璃纤维，在安装者可能接触暴露的玻璃纤维时，经常使用无刺激玻璃纤维产品。而且，由于通常越接近面的玻璃纤维提供越好的尺寸稳定性和越少的玻璃纤维起皱现象，所以拼片的性能得到提高。

3）压力的使用本质上校正了可传递到面并导致不均匀磨损的背衬缺陷。面巾和背衬之间更直接的接触改善了产品在变得磨损时的外表。热和压力使倒针脚轮廓平滑。

4）在常规的地毯拼片生产中，如果树脂成分过粘，则难以将玻璃纤维驱动到树脂内。但是，在根据本发明制造时，这不是很重要，因为用压力朝地毯面推玻璃纤维。这允许使用更粘的树脂成分，因此，比一些常规制造工艺更少的树脂。

5）使用更少的树脂：

大约减少一半背衬线的尺寸或“覆盖区”，

减少背衬固化时间（从而需要更短的带）并且不需要再加热以层压面巾，

使固化更容易，

生产更易于切割的拼片，

减少重量，

使得更容易朝拼片“顶”或面将辅助背衬中的玻璃纤维推到更近（因为必须移动通过玻璃纤维的树脂成分更少），以及

运输和存储拼片所需的空间更少，使得可在特定大小的货箱内打包更多的拼片。

以上是为图示、解释和说明本发明的实施例的目的而提供。对这些实施例的进一步修改和改变对于本领域技术人员来说是明显的，并且可在不背离本发明的精神或权利要求的范围的情况下进行。而且，本发明的所有方面在本发明的每个实施例中不必要全部实现。例如，本发明的一些实施例可被制造或安装成宽幅配置，而其它可采用方形拼片。在制造产品时，其它实施例可不用本文所述的轻重量填料或可不用压力辊。

Claims (57)

1.一种低重量的地毯拼片，包括地毯绒头和至少一个背衬层，其中，所述地毯拼片的重量为小于大约82盎司每平方码。

2.如权利要求2所述的地毯拼片，其中，所述至少一个背衬材料包括从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的填料。

3.如权利要求1所述的地毯拼片，其中，所述至少一个背衬层是簇绒主层，所述簇绒主层还包括无纺聚酯。

4.如权利要求3所述的地毯拼片，还包括预涂层，其中，所述预涂层包括聚氯乙烯、苯乙烯聚丁橡胶、苯乙烯化丙烯酸共聚物、丙烯酸、乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯丙烯二烯亚甲基三元共聚物橡胶、氨基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯丁二烯橡胶、沥青材料或其组合。

5.如权利要求4所述的地毯拼片，其中，所述预涂层包括苯乙烯化丙烯酸共聚物。

6.如权利要求4所述的地毯拼片，还包括辅助背衬层，所述辅助背衬层包括加强层和结合在所述加强层内的聚合物材料。

7.如权利要求6所述的地毯拼片，

其中，所述加强层由玻璃纤维、陶瓷纤维、聚氯乙烯纤维或其组合形成；以及

所述聚合物材料是聚氯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或其组合。

8.如权利要求7所述的地毯拼片，其中，所述加强层由玻璃纤维形成，并且其中，所述玻璃纤维是微旦尼尔玻璃纤维。

9.如权利要求6所述的地毯拼片，其中，所述辅助背衬层还包括增塑剂。

10.如权利要求9所述的地毯拼片，其中，所述增塑剂从由磷酸酯，邻苯二甲酸二异壬酯，磷酸三邻甲苯酯，异丙基磷酸三苯酯，蓖麻子基增塑剂及其组合组成的组中选择。

11.如权利要求10所述的地毯拼片，其中，所述增塑剂包括异丙基磷酸三苯酯和磷酸酯。

12.如权利要求6所述的地毯拼片，其中，所述辅助背衬层还包括含三氧化钼的防烟剂。

13.如权利要求1所述的地毯拼片，其中，所述地毯拼片的重量小于大约56盎司每平方码。

14.如权利要求1所述的地毯拼片，其中，所述地毯拼片包括阻燃材料，并且其中，所述阻燃材料是纺粘无纺聚酯、阻燃乳胶或其组合。

15.如权利要求1所述的地毯拼片，其中，所述地毯拼片符合以下火、烟或毒性标准中的一个或多个：FAR 25.853；BSS 7239；BSS 7238；D6-51377和BSS 7230。

16.如权利要求1所述的地毯拼片，其中，所述地毯具有由ISO 2551定义的正负0.2%或更小的尺寸稳定性。

17.一种飞机甲板上客用飞机地板覆盖安装，包括地毯拼片，所述地毯拼片：

a. 满足以下火、烟或毒性标准中的一个或多个：FAR 25.853；BSS 7239；BSS 7238；D6-51377和BSS 7230；

b. 重量小于大约82盎司每平方码；

c. 具有至少一个背衬层，所述至少一个背衬层包括从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的低重量填料；

d. 用丙烯酸粘接剂粘接到所述飞机甲板；以及

e. 具有适于随机安装的面图案。

18.低重量地毯拼片，包括：

a. 簇绒的尼龙纱线

b. 结合的主背衬

c. 辅助背衬，包括：

1．内嵌的玻璃纤维或纺粘聚酯加强层

2．塑料成分，包括：

i. 聚氯乙烯树脂；

ii. 增塑剂；以及

iii. 从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的低重量填料。

19.如权利要求18所述的地毯拼片，其中，所述地毯拼片的重量小于大约66盎司每平方码。

20.如权利要求18所述的地毯拼片，其中，所述主背衬是深色材料。

21.如权利要求20所述的地毯拼片，其中，所述主背衬是黑色。

22.一种制作地毯的方法，包括：

a. 将织物放置到地毯生产线中的传送带上；

b. 将树脂层施用到所述织物上；

c. 将簇绒面巾放置在所述树脂层上以形成复合结构，

d. 将所述复合结构至少加热到所述树脂层会开始固化的温度；以及

e. 在将所述复合结构保持在或高于所述树脂层会开始固化的所述温度的同时，通过传送所述复合结构与至少一个压力辊接触，而对所述复合结构施加压力。

23.如权利要求22所述的方法，还包括允许所述复合结构冷却并将所述复合结构切割成地毯拼片。

24.如权利要求22所述的方法，其中，所述织物包括玻璃纤维。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述玻璃纤维是微旦尼尔玻璃纤维。

26.如权利要求22所述的方法，其中，所述树脂层包括聚氯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或其组合。

27.如权利要求26所述的方法，其中，所述树脂层还包括增塑剂。

28.如权利要求26所述的方法，其中，所述增塑剂包括磷酸酯，邻苯二甲酸二异壬酯，磷酸三邻甲苯酯，异丙基磷酸三苯酯，蓖麻子基增塑剂或其组合。

29.如权利要求28所述的方法，其中，所述增塑剂包括异丙基磷酸三苯酯和磷酸酯。

30.如权利要求26所述的方法，其中，所述树脂层还包括从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的填料。

31.如权利要求30所述的方法，其中，所述填料包括玻璃球，并且其中所述玻璃球是空心玻璃微球。

32.如权利要求22所述的方法，其中，所述地毯的重量小于大约82盎司每平方码。

33.如权利要求22所述的方法，其中，所述地毯的重量小于大约56盎司每平方码。

34.如权利要求22所述的方法，其中，所述地毯具有由ISO 2551定义的正负0.2%或更小的尺寸稳定性。

35.如权利要求22所述的方法，其中，所述树脂层会开始固化的温度是至少大约315 ℉。

36.一种制作地毯的方法，包括：

a. 将织物放置到地毯生产线中的传送带上；

b. 将树脂层施用到所述织物上；

c. 将簇绒面巾放置在所述树脂层上以形成复合结构，

d. 将所述复合结构至少加热到所述树脂层会开始固化的温度；以及

e. 在将所述复合结构保持在或高于所述树脂层会开始固化的所述温度的同时，通过在第一压力辊与第二压力辊之间传送所述复合结构，而对所述复合结构施加压力，其中，所述第一压力辊接触所述簇绒面巾，并且所述第二压力辊接触所述树脂层。

37.如权利要求36所述的方法，其中，所述第一压力辊和第二压力辊中的至少一个被冷却。

38.如权利要求36所述的方法，其中，所述第一压力辊是橡胶或橡胶包覆的，所述第二压力辊是钢。

39.用于安装在飞机上的地毯，包括矩形拼片，所述矩形拼片的尺寸使得在不侧－侧修剪拼片的情况下能够覆盖所述飞机的幅宽。

40.一种制作用于安装在具有特定幅宽的空间中的地毯拼片的方法，包括：

将该幅宽分割成多个宽度n；以及

如果n是偶数，则制作不多于1/2 n种不同大小的地毯拼片，每个拼片的大小具有等于n个宽度中的两个不同宽度的两个不同的边缘尺寸，以及

如果n是奇数，则制造不多于(n-1)/2+1种大小的地毯拼片，每个拼片具有等于每个宽度的至少一个边缘尺寸并且除两个边缘尺寸之外的所有边缘尺寸互不相同。

41.一种客用飞机，包括

（a）客用飞机甲板，

（b）大致互相平行地紧固到所述甲板的延长的客用飞机座位安装轨道，

（c）定位在所述甲板上的低重量矩形地毯拼片。

42.如权利要求41所述的客用飞机，还包括将至少两个所述地毯拼片互相紧固的粘接剂。

43.如权利要求42所述的客用飞机，其中，所述粘接剂不粘接到所述甲板。

44.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片具有重量小于大约16盎司每平方码的面纱线。

45.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片包括至少一个背衬层，所述背衬层包括从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的填料。

46.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片适于随机安装在所述客用飞机的所述甲板上。

47.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述拼片在无图案匹配的情况下表现出正交模糊性。

48.如权利要求41所述的客用飞机，其中，至少两对所述座位安装轨道被紧固到所述甲板两个不同的相互距离，至少一些所述矩形地毯拼片具有等于所述两个不同距离之一的宽度和等于所述两个不同距离的另一个的长度。

49.如权利要求48所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片在无图案匹配的情况下表现出正交模糊性。

50.如权利要求41所述的客用飞机，其中，

a. 所述地毯拼片具有至少四个不同的拼片边缘尺寸，

b. 所述地毯拼片包括至少一个背衬层；以及

c. 所述拼片符合以下火、烟或毒性标准中的一个或多个：FAR 25.853；BSS 7239；BSS 7238；D6-51377和BSS 7230。

51.如权利要求50所述的客用飞机，其中，所述至少一个背衬层包括从由玻璃球、烟硅石、硅石基泡沫及其组合组成的组中选择的填料。

52.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片的重量小于大约82盎司每平方码。

53.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片的重量小于大约56盎司每平方码。

54.如权利要求41所述的客用飞机，其中，所述地毯拼片具有由ISO 2551定义的正负0.2%或更小的尺寸稳定性。

55.一种用于在公共交通工具的地板上安装地毯的方法，所述公共交通工具具有附接于所述地板的座位，所述方法包括在不从所述交通工具移除所述座位的情况下将矩形地毯拼片安装在所述地板上。

56.一种用于更换公共交通工具的地板上的地板覆盖物的方法，所述公共交通工具具有附接于所述地板的座位，所述方法包括：

a. 在不移除所述座位的情况下移除要被更换的所述地板覆盖物，

b. 将粘接剂施用到所述交通工具地板，以及

c. 通过将矩形地毯拼片压到与所述粘接剂接触，而将所述矩形地毯拼片安装在所述地板上。

57.如权利要求56所述的地板覆盖物更换方法，其中，所述座位被附接到具有延长的平行轨道的地板，并且其中，至少一些所述地毯拼片是非方形的矩形，其具有等于两个所述轨道之间距离的边缘尺寸。

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