CN102869828A - 用于改进的加工性能的具有表面活性剂稳定的乳液聚合物地毯粘结剂的地毯 - Google Patents

Abstract

本发明公开改进的地毯产品，该地毯产品使用某些类型的涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬而制造。由基于互聚物的胶乳粘结剂乳液制备可为预涂料或跑漏涂料组合物形式的涂料组合物，该互聚物得自乙烯基酯、乙烯和多官能交联共聚单体例如不饱和硅烷的乳液聚合。这样的乳液也使用表面活性剂乳化剂稳定，但基本上没有保护性胶体稳定剂。多官能共聚单体改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由这样的互聚物形成的膜呈现出相对低的伸长值。当乳液粘结剂呈现出如此的非-伸长膜-形成特征时，由这样的粘结剂制备的地毯涂料组合物可容易地加工而不会累积在地毯加工设备上。仅用表面活性剂乳化剂并且不用保护性胶体而使其基本上稳定的这样的粘结剂乳液也具有与其它涂料组合物组分的优异相容性。

Description

用于改进的加工性能的具有表面活性剂稳定的乳液聚合物地毯粘结剂的地毯

技术领域

本发明涉及地毯涂料组合物在地毯产品中的用途，该地毯涂料组合物包含基本上所有的表面活性剂稳定的乙烯基酯/基于乙烯的乳液粘结剂和对以其涂覆的地毯衬底提供改进的加工性能。

背景技术

大多数常规地毯包含具有纱线簇绒的主要背衬，该纱线簇绒以割圈或未割圈形式从该背衬向上延伸以形成绒毛表面。对于簇绒地毯，通过簇绒针将纱线插入主要背衬(经常为织造或非织造材料)并且向那里施用预涂料(即：粘结剂)。

大多数居家和商务地毯也用附着在地毯背衬的织造纱布(scrim)(通常由聚丙烯制造)生产以提供地毯的尺寸稳定性。使用另一粘结剂配制剂(典型地称为跑漏涂料或粘合剂涂料)将纱布附着到预涂料的地毯背衬。将跑漏(skip)涂料施用到该纱布，并且然后在将组合的地毯元件送至固化炉之前将该纱布施用到地毯的预涂覆背衬。跑漏涂料或粘合剂涂料的目的是提供将织造纱布附着到地毯背衬的材料层。

对于预涂料和跑漏涂料，粘结剂的物理性能对它们成功用作地毯涂料是重要的。在这方面，存在这样的涂料必须满足的许多重要要求。涂料必须能够施用到地毯中并且使用地毯工业中采用的用于胶乳例如乳液，涂料的常规方法和装置进行干燥。粘结剂组合物必须对绒毛纤维提供优异的粘附力以使它们坚定地固定在背衬里。涂料也通常具有高填充量的填充剂例如碳酸钙、粘土、三水合铝、重晶石、碎玻璃、飞灰和/或回收的地毯背衬。

在用于地毯材料的涂料组合物中的粘结剂通常为乳液聚合物，即胶乳组合物，其可包含乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯)和乙烯的共聚物。例如在美国专利号4,735,986;5,026,765;5,849,389和6,359,076中和在美国专利申请公开号2005/0287336中公开了基于乙烯基酯/乙烯共聚物的地毯涂料组合物。这些共聚物通过聚合含水乳液中适宜的共聚单体而制备。通过添加常规的表面活性剂(阴离子、非离子、阳离子)作为乳化剂可稳定这样的乳液。通过包含保护性胶体例如基于聚乙烯醇(PVOH)的那些、离子变性淀粉、水溶性淀粉、淀粉醚、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、天然胶质、明胶、合成高分子或水溶性纤维素醚例如羟乙基纤维素(HEC)也可稳定这样的乳液。

从允许乳液与用在地毯涂料组合物中的各种类型的填充剂材料有效复合的观点来看，基本上所有表面活性剂基乙烯基酯/乙烯(VAE)胶乳乳液(即：含非常少或没有保护性胶体作为乳液稳定剂的那些)是特别需要的。基本上所有表面活性剂稳定的粘结剂乳液也提供了与其它材料的优异的相容性，该其它材料典型地用于地毯生产的地毯工业中例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)乳液。

虽然这样的填充剂复合和相容性是有利的，但是当基本上所有的表面活性剂基乙烯基酯/乙烯乳液作为地毯涂料组合物时，在地毯生产中可导致一些加工问题。特别地，当含有所有表面活性剂粘结剂乳液的地毯在110-120℃离开固化炉和然后经过一系列导辊和可能通过剪毛机时这样的加工问题本身可显现。基本上所有的表面活性剂稳定的涂料组合物具有移动至辊并且造成累积的趋势，这可引起维护问题。此外，有时这种累积可移动返回到地毯，当地毯通过剪毛机时这可导致地毯表面中的凹槽(gouge)。

已经作出尝试来保留基本上所有表面活性剂基胶乳粘结剂的优点同时使本文上述的加工问题最小化。这样的尝试，例如包括使用同时用表面活性剂乳化剂和保护性胶体例如PVOH稳定的基于乙烯基酯-乙烯的乳液。虽然一些这样的尝试某种程度上已经是成功的，但是必须非常精确地配制这些混合的乳化剂/胶体体系并且甚至之后仍然具有没有提供所有优点的趋势，该趋势通过单独使用任一类型的稳定剂体系可达到。因此对确定基于乙烯基酯/乙烯共聚物乳液的地毯涂料组合物仍存在需要，该乙烯基酯/乙烯共聚物乳液呈现出基本上所有表面活性剂稳定的乳液的所有优点但不会导致在地毯生产期间不可接受的不利加工问题的出现。

发明内容简述

本发明涉及改进的地毯产品，在它们的生产中其使用某类型的涂料组合物。这样的涂料组合物是当干燥时可使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底，和/或使一种或多种地毯纱布或其它层粘附地固定于地毯背衬的那些。

在本发明的一方面，用于生产地毯产品的涂料组合物包含：A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在；B)水；和C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂和以有效地使互聚物在水中分散的量存在。这种组合物中的互聚物通过以下的乳化聚合制备：i)一种或多种乙烯基酯单体；ii)乙烯；和iii)不饱和的多官能交联硅烷共聚单体(或等效的非-硅、不饱和的多官能交联共聚单体)，其有效地改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由这样的互聚物形成的膜在110℃时呈现出小于约125％的伸长值(如本文之后定义)。这种组合物中的表面活性剂稳定体系也必须基本上没有任何保护性胶体材料。

在本发明的另一方面，用于生产地毯产品的水性涂料组合物包含如上所述的同样类型的互聚物和表面活性剂基乳液稳定体系。在这个实施方案中，该互聚物通过约67.0-94.9pphm乙酸乙烯酯单体，约1.0-30.0pphm乙烯和约0.1-3.0pphm不饱和硅烷共聚单体(或替代地选双丙酮丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯的约0.1-4.0pphm不饱和多官能共聚单体，和0.1-3.0pphm己二酸二酰肼水溶性交联剂)的聚合而制备。

可容易地加工使用前述类型的地毯涂料组合物的地毯产品而无不想要的量的涂料组合物累积在加工设备上。在这样的地毯产品中使用的涂料组合物也提供与该地毯填充剂材料和其它地毯组分例如SBR材料优异的相容性。

发明内容详述

并入本发明的改进地毯产品的涂料组合物基本上包含作为粘结剂的互聚物，该互聚物通过乙烯基酯单体、乙烯和不饱和硅烷共聚单体的乳液聚合形成。这种乳液聚合可以常规方法进行从而形成含所需互聚物的粘结剂胶乳。

在胶乳乳液的互聚物形成中使用的乙烯基酯是链烷酸酯，该酸具有1-约13个碳原子。典型的实例包括：甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯基酯、丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、乙烯基-2-乙基-己酸酯、异辛酸乙烯酯、壬酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、叔羧酸乙烯酯等。在上述中，乙酸乙烯酯是优选的单体因为其容易获得并且成本低。

在互聚物中存在的乙烯基酯的量为约67.0pphm-94.9pphm(份每百份，基于互聚物中总单体计)。较优选地，在本文的地毯涂料组合物中使用的互聚物的乙烯基酯含量为约70pphm-90pphm。

在粘结剂胶乳中形成的互聚物的第二主要组分是乙烯。包含的乙烯通常为约1.0pphm-30.0pphm。较优选地，互聚物中乙烯以约2pphm-25pphm的量存在。

在粘结剂胶乳中的互聚物的第三组分包含次要量的不饱和硅烷共聚单体。该共聚单体通常对应于结构通式I的取代的硅烷：

其中，R表示在ω-位烯属不饱和的有机自由基，和可相同或不同的R¹、R²和R³表示卤素，优选氯，或基团-OZ，Z表示氢或任选用烷氧基取代的伯或仲烷基或酰基。

通式I的适宜的不饱和硅烷化合物优选以下这些，其中通式中的自由基R表示2-10个碳原子、特别是2-4个碳原子的ω-不饱和烯基，或由至多4个碳原子的不饱和羧酸和至多6个碳原子的携带Si基的醇形成的ω-不饱和羧酸酯。适宜的自由基R¹、R²、R³优选基团-OZ，Z表示至多10个碳原子、优选至多4个碳原子的伯和/或仲烷基，或用烷氧基取代的优选至多3个碳原子的烷基，或至多6个碳原子、优选至多3个碳原子的酰基或氢。最优选的不饱和硅烷共聚单体是乙烯基三烷氧基硅烷。

通式I的优选硅烷化合物的实例包括：乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基二乙氧基甲硅烷醇、乙烯基乙氧基硅烷二醇、烯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、三甲基二醇乙烯基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲基二醇硅烷、γ-丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

选择如上所述的不饱和硅烷共聚单体并且以用某种方式有效地改变互聚物分子量、支化和/或流体性能的量用于形成本文使用的涂料组合物的互聚物。特别地，这样的互聚物性能应通过不饱和硅烷共聚单体而改变使得由互聚物形成的膜在如之后的测试方法部分所述的膜伸长测试中呈现出所选的伸长值。(就本发明而言，术语“改变”的含义是从其中没有并入硅烷共聚单体而制备的同样类型的VAE互聚物呈现出的性能的改变。)

已经发现当把互聚物铸成测试膜，并且当该测试膜在110℃的膜伸长测试中呈现出125％或更少的伸长值时，然后可对使用含这样的互聚物和本文所述的其它组合物组分的涂料组合物的地毯产品进行加工并且具有可接受的出现率低的加工问题。这意味着当地毯从加工辊通过时，基于这样的互聚物的涂料组合物中的粘结剂不会以任何不可接受的程度移动至加工辊。因此，辊上的粘结剂累积和潜在的移动返回问题可最小化或避免。甚至较优选地，用于本文地毯产品中使用的地毯涂料组合物中的互聚物在膜伸长测试中应呈现出小于100％、并且甚至较优选5％-50％的伸长值。

具有对测试膜伸长性能产生必要影响的互聚物通常是使用自约0.1pphm-3.0pphm不饱和硅烷共聚单体，和上述提及的量的乙烯基酯和乙烯共聚单体制备的那些。较优选地，用于形成互聚物的不饱和硅烷共聚单体的范围为约0.2pphm-1.0pphm。

使用不含硅共聚单体制备用于本文地毯涂料组合物的互聚物以达到由这样的互聚物制备的膜必须的低膜伸长特性也是可能的。这样的不含硅共聚单体可为，例如任意不饱和的、多官能的、交联共聚单体，当以适宜的量并入互聚物时，其提供在膜伸长测试中呈现出小于125％，或优选小于100％，或甚至更优选5％-50％的伸长值的互聚物。

适宜的不含硅不饱和多官能的共聚单体可包括，例如，含一个或多个羰基部分的不饱和化合物。这种类型的优选共聚单体包括具有两个或更多个羰基部分的那些。这样适宜的共聚单体的实例包括双丙酮丙烯酰胺(DiAAA)，可聚合的1,3-二羰基化合物和可聚合的1,3-二酮酰胺。

适宜的可聚合的1,3-二羰基化合物包括丙烯酸乙酰乙酸基乙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯(AEEM)、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丁酯、甲基丙烯酸2,3-二(乙酰乙酸基)丙酯和乙酰乙酸烯丙基酯。

适宜的可聚合的1,3-二酮酰胺包括在美国专利号5,889,098(该专利引用并入本文)中描述的那些化合物。这种类型的化合物的实例包括酰胺基乙酰丙酮酸酯(amido acetoacetonate)例如3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基酰胺基乙酰乙酸酯，4-异丙烯基-α,α-二甲基苄基酰胺基乙酰乙酸酯，4-乙烯基-苯基酰胺基乙酰乙酸酯等。

优选的之前类型的不饱和、多官能、含羰基共聚单体包括双丙酮丙烯酰胺(DiAAA)、甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯(AEEM)、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丁酯、甲基丙烯酸2,3-二(乙酰乙酸基)丙酯和乙酰乙酸烯丙基酯。最优选双丙酮丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯。

典型地，这些类型的不饱和、羰基官能化共聚单体在聚合混合物中可以约0.1-4.0pphm的量存在。较优选地，这样的共聚单体可以约0.5-3.5pphm的量存在。

在一些情况中，当为了达到需要的互聚物的分子量、支化和/或流动性能的改变使得由该互聚物形成的膜呈现出在110℃小于约125％的伸长值从而使用这样的羰基官能性共聚单体时，优选在乳液聚合反应混合物中包含一种或多种水溶性外交联剂。可以以这种方式使用的水溶性外交联剂是与已经聚合进入互聚物主链中的不含硅不饱和多官能共聚单体的羰基官能团反应的那些。

可用在本文地毯涂料组合物中的一种优选类型的水溶性交联剂包括含至少两个肼部分的化合物。特别适宜的是2-10、特别地4-6个碳原子的脂肪族二元羧酸的二肼化合物，例如草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、戊二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、马来酸二酰肼、富马酸二酰肼和/或衣康酸二酰肼。2-4个碳原子的水溶性脂肪族二肼，例如：亚乙基-1,2-二肼、亚丙基-1,3-二肼或亚丁基-1,4-二肼也是适宜的。己二酸二酰肼(ADH)是用在本文的组合物中的最优选水溶性交联剂。

水溶性交联剂通常以使得调和物中交联剂肼基与共聚单体羰基的摩尔比为约0.1-约2.0的量存在于乳液聚合反应混合物中。较优选地，调和物中交联剂肼基与共聚单体羰基的摩尔比为约0.5-1.5。为提供这样的比值，二肼水溶性交联剂可以约0.1-3.0pphm、较优选地约0.2-2.0pphm的量存在于聚合混合物中。

也可能需要任选将次要量的某些有助于形成的胶乳乳液的稳定的另外的共聚单体类型并入该互聚物。这样的稳定共聚单体是由于含酸部分或这样的酸部分的盐或半酯而以离子为特征的那些。

这样的任选的离子单体优选自α,β-烯属不饱和C₃-C₈一元羧酸、α,β-烯属不饱和C₄-C₈二元羧酸和它们的酸酐，α,β-烯属不饱和C₄-C₈二元羧酸的C₄-C₈烷基半酯，和不饱和的取代的磺酸。这种类型的示例性单体包括：丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸酯、乙烯基磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸，和马来酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸的C₄-C₈烷基半酯。

如果使用，将之前类型的任选存在的离子共聚单体以0.1pphm-5.0pphm的非常低的量加入。较优选地，如果使用，则任选的离子共聚单体将包含单体混合物的约0.2pphm-1.0pphm。

包含本文之前描述的基本的和任选的共聚单体的互聚物可使用导致制备以水性胶乳形式用于本发明的地毯涂料组合物的常规乳液聚合步骤制备。这样的步骤在例如美国专利号5,849,389中描述，其全部公开内容引用并入本文。

在典型的聚合步骤中，可在水性介质中、在不超过100大气压的压力下，在催化剂和至少一种乳化剂存在下使乙烯基酯、乙烯和其它共聚单体聚合。可通过适宜的缓冲剂将含水体系维持在2-6的pH，增量地或连续地加入催化剂。更具体地，乙酸乙烯酯和50％-75％的其它共聚单体可在水中悬浮，并且在乙烯存在下在运转压力下充分搅动以实现乙烯在混合物中的溶解直至存在于反应区的条件下其溶解度的最大极限。然后将乙酸乙烯酯和其它共聚单体逐渐加热至聚合温度。

在均匀化阶段之后通常是聚合阶段，在该阶段期间，增量地或连续地加入由主催化剂或引发剂组成和可能含活化剂的催化剂以及残余的共聚单体。使用的单体可作为纯单体或作为预混乳液加入。

适宜的聚合催化剂包括通常在乳液聚合中使用的水溶性自由基形成物，例如过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸胺以及叔丁基氢过氧化物，基于乳液总量计含量为0.01wt%-3wt%，优选0.01wt%-1wt%。它们可与还原剂例如甲醛次硫酸钠、亚铁盐、连二硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠一起作为氧化还原催化剂使用，含量为0.01wt%-3wt%，优选0.01wt%-1wt%，基于该乳液的总量。可将自由基形成物装入水性乳化剂溶液中或在聚合期间按定量添加。

组合聚合成分的方式可以为各种已知的单体加入方法，例如，连续单体添加，增量单体添加或以单次加入全部量的单体添加。全部量的水性介质和聚合添加剂可在引入单体之前存在于聚合容器中，或替代地，水性介质或其一部分，可在聚合过程期间连续地或增量地加入。

用于制备水性胶乳形式的互聚物的乳液聚合在稳定体系存在下进行，该稳定体系包含作为乳化剂的一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂。这样的乳化剂是常规的并且是众所周知的。可在本文涂料组合物的乳液稳定体系中用作乳化剂的适宜的非离子表面活性剂包括聚环氧乙烷缩合物。在本文之前引用的美国专利号5,849,389中公开了多种这种类型的非离子表面活性剂。可在本文涂料组合物的乳液稳定体系中用作乳化剂的适宜的阴离子表面活性剂包括烷基芳基磺酸盐，碱金属烷基硫酸盐、磺化烷基酯和脂肪酸皂。在本文之前引用的美国专利号5,849,389中公开了多种这种类型的阴离子表面活性剂。

常规地，替代表面活性剂乳化剂或除了表面活性剂乳化剂外，使用各种保护性胶体以稳定之前所述类型的乙烯基酯/乙烯乳液聚合物胶乳组合物。然而，已经发现为实现特别有用的相容性和加工效益，应使本发明的涂料组合物维持基本上没有这样的保护性胶体例如聚乙烯醇(PVOH)和其它其它常规的保护性胶体形成材料。

尽管可容忍一些非常少量的保护性胶体材料，并且实际上可能对于加工本文使用的涂料组合物的粘结剂乳液组分有用，但是本文粘结剂乳液应包含不多于约1.0pphm和优选不多于约0.5pphm的保护性胶体材料。就本发明而言，认为使用表面活性剂基稳定体系和包含不多于这些量的保护性胶体形成材料的粘结剂乳液是“基本上没有”保护性胶体材料。使用这样的稳定体系的胶乳乳液也是在本文中特征为“基本上所有表面活性剂基”乳液的那些。

在聚合之后，可通过加入水或通过由蒸馏除去水将得到的水性聚合物乳液粘结剂的固体内容物调整到所需水平。通常，聚合物固体内容物的所需水平为约40wt%-约70wt%，优选约50wt%-约60wt%，基于该乳液的总重量。

如果需要，本文使用的地毯涂料组合物可并入常规添加剂以改进其性能。这些添加剂可包括填充剂、增稠剂、催化剂、分散剂、着色剂、抗微生物剂、防泡剂等。

特别地，用大量填充剂例如粘土、碳酸钙、三水合铝、钡、长石等负载涂料的能力允许提升该共聚物已有的优越的阻燃性能和低烟性能。部分取决于待构建的地毯的类型和形式，根据本发明的优选涂料组合物用填充剂负载以得到含约10-约50wt%的互聚物和约50-约90wt%填充剂的组合物，基于该组合物的总重量。

在干燥前，本文的地毯涂料组合物通常可具有约50wt%-95wt%的总固体内容物。较优选地，在干燥前，本文的地毯涂料组合物具有约80wt%-90wt%的总固体内容物。

具体实施方式

通过以下实施例来说明用于制备本发明的改进地毯产品的地毯涂料组合物。制备和测试了大量不同的地毯粘结剂乳液和由其制备的地毯涂料组合物。这些粘结剂和组合物中的一些利用了本文权利要求中所述的粘结剂和涂料组合物的所有要素。其它的这些粘结剂和组合物没有利用所有的权利要求的要素且因此是对比性的。

测试方法

如下进行测试方法用来评价数种地毯涂料组合物，如在这些实施例中所述制备地毯涂料组合物。

膜伸长测试

这种测试评价通过干燥粘结剂胶乳乳液而制备的净膜的特征，该粘结剂胶乳乳液形成用在本文的改进地毯产品中的一类的地毯涂料组合物的基底。开发这种测试作为一种方式来模拟在过去使用例如VAE乳液聚合物、特别是部分或大部分表面活性剂稳定的那些已经历过的加工问题。

使用用作预涂料或跑漏涂料的组合物涂覆的地毯典型地在110-120℃离开烘箱和然后经过一系列导辊和可能通过剪毛机。如上所示，如果该涂料组合物的胶乳粘结剂在热量下流动，然后它可移动到这些加工辊并且造成累积，这可引起维护问题。此外，有时这种累积可移动返回到地毯，当地毯通过剪毛机时这可导致地毯表面中的凹槽。

膜伸长测试包括使乳液聚合物胶乳组合物干燥成为具有约0.045-0.055英寸的厚度和3英寸的总长度的膜。然后将该膜标注以显示2英寸。将50g的重量附着于该膜底部，和将夹子附着在该膜的顶部以允许该膜在烘箱中悬挂。在所需测试温度(同时包括70℃和110℃)下在烘箱中悬挂20分钟后，再次测量初始2英寸的宽度(W1)以确定其新的宽度(W2)。

然后如下计算%伸长：

在高温下%伸长=(W2-W1)/W1x100。

呈现出较低伸长值的粘结剂可用于形成涂料组合物，在地毯加工过程中可操作该涂料组合物，与涂料累积和转移往返到加工辊相关的问题很少或没有。

SBR相容性测试

在SBR相容性测试中测试了本文制备的数种粘结剂乳液与苯乙烯-丁二烯乳液的相容性。测量了所制备的粘结剂乳液的粘度。然后以2:1的重量比将每种乳液与苯乙烯-丁二烯聚合物乳液调和，该苯乙烯-丁二烯聚合物乳液是可用于形成典型地用在地毯工业中的等级的SBR涂料类型。然后测量两种类型的乳液的调和物的粘度。然后基于观察到的粘度百分数变化确定每种调和物的相容性等级。如下给出了这种相容性等级标准：

差=>200%粘度增加或出现胶凝；

中等＝50%-200%的粘度增加；

良好＝0%-50%的粘度增加；

优异＝无粘度增加或粘度降低。

簇绒粘结测试

一旦将本文所述的粘结剂乳液配制成涂料组合物，可使用数种测试确定这样的涂料组合物的有效性。当本文涂料组合物用作预涂料以将簇绒锁定于主要的背衬衬底时，可使用簇绒粘结测试以评价该组合物作为预涂料的有效性。这种测试测量将簇绒牵引通过主要的簇绒衬底所需力(lbs)的数量。类似于ASTM D1335-05完成测试但是有某些微小变化。使用金属器件钩住单个簇绒，并且将该器件放置于Instron设备的顶部夹板。然后将地毯附着于Instron的底部夹板。将夹板以12英寸/分钟的速率分离。对于每个地毯样品，约6-7个簇绒被拉出，并且平均由Instron记录的每次拉出值。结果以lbs力报告。

层离测试

当本文涂料组合物用作跑漏涂料或粘合剂涂料以将纱布作为第二背衬附着到预涂覆地毯的背衬时，可使用层离测试以评价该组合物作为跑漏涂料或粘合剂涂料的有效性。该测试通过测量将涂覆的地毯与聚丙烯第二背衬分离所需的力来测量地毯涂料在固定聚丙烯第二背衬时的粘结强度性能。类似于ASTM D3936-05完成测试但是有些微变化。在该测试中的主要差异是使用由Instron记录的平均力(lbs)而不是在3英寸面积的曲线中选择最佳的六个峰。然后将Instron夹板以12英寸/分钟的速率分离。测量并记录将聚丙烯第二背衬与涂覆的地毯分开所需的平均力。以磅/英寸报导结果。

粘结剂乳液的制备

使用本文引用并入的美国专利号5,576,384的对比实施例1中和实施例1-4中所述的一般性聚合方法制备许多基于乙酸乙烯酯/乙烯(VAE)互聚物的粘结剂乳液。制备的乳液中的互聚物可能包含相对少量的另外的共聚单体，该共聚单体包括在本发明中使用的一些离子乳液稳定共聚单体和/或一些不饱和硅烷共聚单体以改进由含这些VAE基互聚物乳液制备的膜的膜伸长性能。用各种量阴离子和/或非离子乳化剂使制备的所有粘结剂乳液乳化。制备的一些粘结剂乳液也包含变化量的基于聚乙烯醇(PVOH)或羟乙基纤维素的保护性胶体。

表1中描述了所制备的各种粘结剂乳液中的每一种的组分。表1实施例中也包括商够可获得的苯乙烯-丁二烯SBR橡胶形成乳液。

表1

粘结剂乳液

表1中，使用如下标识。

VA是乙酸乙烯酯，E是乙烯，BA是丙烯酸丁酯。

VAE表示乙酸乙烯酯/乙烯粘结剂乳液。

VTMO硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷。

SVS是乙烯基磺酸钠，AA是丙烯酸。

PVOH是聚乙烯醇，HEC是羟乙基纤维素。

SBR是苯乙烯-丁二烯橡胶。

数值是份/百份，基于总的VA和E共聚单体。

*表示使用如在美国专利号7,078,455中公开的两级聚合制备的非均相VAE乳液。

根据如本文之前所述的膜伸长测试评价由表1中所述的数种粘结剂乳液形成的膜的膜伸长性能。表2中表明了110℃时膜伸长测试结果。

表2

膜伸长值

根据如本文之前所述的SBR相容性测试评价由表1中所述的数种粘结剂乳液与苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)衬底的潜在的相容性。表3中表明了SBR相容性测试结果。

表3

SBR相容性

预涂料配制剂

将本文之前所述的某些粘结剂乳液配制剂配制至适宜于施用到含簇绒的主要地毯背衬的预涂料组合物中。这样的预涂料配制剂具有以下组成。

预涂料

SLS＝月桂基硫酸钠，是用于辅助组合物成泡的表面活性剂。

将这样的预涂料组合物施用到利用聚丙烯表面纱线的地毯中，该聚丙烯表面纱线簇绒至织造聚丙烯的主要簇绒衬底。得到的该地毯的基本重量为23.75-24.25盎司/平方码。使预涂料组合物成泡并且然后涂覆至地毯的背衬上。目标干附加重量为26-28盎司/平方码。

根据本文之前所述的簇绒粘结测试测试了具有在其中加入预涂料组合物的数种地毯样品的簇绒粘结性。用于制备测试的地毯样品的预涂料组合物是用自表1的实施例No.1、11、12和13的粘结剂乳液制备的那些。也测试了由SBR类型粘结剂乳液制备的预涂料的地毯样品。表4中表明了簇绒粘结性测试结果。

表4

通过预涂料的簇绒粘结性

跑漏涂料配制剂

将本文之前所述的某些粘结剂乳液配制剂也配制至适宜于将纱布附着于地毯底衬的背衬的跑漏涂料组合物中。这样的跑漏涂料组合物施用至纱布，并且然后将纱布在进入烘箱之前施用到地毯的背衬。跑漏涂料或粘结剂涂料的目的是为了提供将织造纱布粘结至地毯背衬的组合物或粘结剂层。通常跑漏涂料组合物在填充剂负载量方面比预涂料化合物少并且粘度较高。粘度取决于用于跑漏涂料的涂抹器系统类型。如下表明了使用如表1中所述的那些粘结剂的典型跑漏涂料配制剂。

跑漏涂料

使用跑漏涂料附着至地毯的第二纱布背衬材料典型地由聚丙烯制备。该材料可以是开放的编制结构，开孔尺寸在1/8英寸×3/16英寸的范围。纱布重量典型地在0.7-1.1盎司/平方码。

为达到所需重量也可使跑漏涂料组合物成泡但是可能不需要成泡。目标附加重量为4-6盎司/平方码。将跑漏涂料组合物施用到聚丙烯纱布，并且然后将该纱布与地毯背衬结合，该地毯仍用预涂料组合物浸润。然后将地毯和纱布在130℃于烘箱中干燥8分钟。

根据本文之前所述的层离测试测试了具有通过跑漏涂料方式附着的聚丙烯纱布的数种地毯样品的层离力。用于制备测试的地毯样品的跑漏涂料组合物是用自表1的实施例No.1、11、12和13的粘结剂乳液制备的那些。也测试了由SBR类型粘结剂乳液制备的跑漏涂料的地毯样品。表5中表明了层离测试结果。

表5

跑漏涂料附着的纱布的层离

以与使用各种不同乙烯基烷氧基硅烷和丙烯酸的组合作为共聚单体的上面实施例1-12中描述的那些的类似方式来制备多种另外的VAE粘结剂乳液。以如上所述方式测试由这些乳液粘结剂配制剂形成的膜在110℃持续20分钟的高温伸长值。

然后同样以与上述用于制备预涂料和跑漏涂料的类似方式，将这些相同的粘结剂乳液用于同时形成预涂料组合物和跑漏涂料组合物。然后也与本文之前所述的类似方式，将这些预涂料和跑漏涂料组合物用于制备地毯产品。将该预涂料和跑漏涂料组合物分别以22盎司/码²和8盎司/码²的附加水平施用。然后以如上所述方式测试具有施用的预涂料的地毯产品的簇绒粘结性能，以及也一般根据如上所概述步骤测试具有用于附着聚丙烯纱布的跑漏涂料的地毯产品的层离值。

下面的表6中给出了如此制备的粘结剂乳液，由其制备的膜的高温伸长值和由其制备的地毯产品的簇绒粘结性和层离值。

表6

硅烷粘结剂乳液和地毯

在表6中，使用如下标识。

VA是乙酸乙烯酯，E是乙烯。

VTMO硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷。

VTEO硅烷是乙烯基三乙氧基硅烷。

AA是丙烯酸

N/A-没有制备该地毯。乳液为触稠性。

对于单体的数值是份/百份，基于总的VA和E共聚单体。

以如上所述那些的类似方式使用双丙酮丙烯酰胺(DiAAA)共聚单体和己二酸酰肼(ADH)交联剂的各种组合代替乙烯基烷氧基硅烷共聚单体仍制备其它的VAE粘结剂乳液。制备的乳液粘结剂也包含丙烯酸或马来酸单辛基酯作为稳定离子共聚单体。

同样，以如上所述通常的方式测试由这些DiAAA/ADH乳液粘结剂配制剂形成的膜在110℃持续20分钟的高温伸长值。然后同样以如上所述类似方式将这些相同的粘结剂乳液用于同时形成预涂料组合物和跑漏涂料组合物。然后同样以如上所述类似方式将这些预涂料和跑漏涂料组合物用于制备地毯产品。分别以22盎司/码²和8盎司/码²的附加水平施用该预涂料和跑漏涂料组合物。

然后以如上所述通常的方式测试具有应用预涂料的地毯产品的簇绒粘结性能，并且根据ASTM D3936-05步骤测试具有用于附着聚丙烯纱布的跑漏涂料的地毯产品的层离值。下表7中给出了如此制备的DiAAA/ADH粘结剂乳液，由其制备的膜的高温伸长值和由其制备的地毯产品的簇绒粘结性和层离值。

表7

DiAAA/ADH粘结剂乳液和地毯

在表7中，使用如下标识。

VA是乙酸乙烯酯，E是乙烯。

DiAAA是双丙酮丙烯酰胺

ADH是己二酸二酰肼

AA是丙烯酸

MOM是马来酸单辛基酯

对于单体/交联剂的数值是份/百份，基于总的VA和E共聚单体。

Claims (22)

1.在利用涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬的地毯产品中，改进包括在所述地毯产品的生产中利用地毯涂料组合物，所述地毯涂料组合物包含：

A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在，所述互聚物由以下的乳液聚合制备：

i)一种或多种乙烯基酯单体；

ii)乙烯；和

iii)不饱和硅烷共聚单体，其有效地改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由所述互聚物形成的膜在110℃时呈现出小于约125％的伸长值；

B)水；和

C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂但基本上没有任何保护性胶体材料，所述稳定体系以有效地使互聚物在水中分散的量存在。

2.权利要求1的改进的地毯产品，其中用在地毯中的涂料组合物的互聚物还包含约0.1pphm-5pphm的一种或多种乳液稳定离子共聚单体。

3.权利要求2的改进的地毯产品，其中所述乳液稳定离子共聚单体选自由丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸酯、乙烯基磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸，和马来酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸的C₄-C₈烷基半酯组成的组。

4.权利要求1的改进的地毯产品，其中用于制备在地毯中使用的地毯涂料组合物的互聚物组分的所述不饱和硅烷共聚单体有效地改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由所述互聚物形成的膜在110℃时呈现出约5%-50%的伸长值。

5.权利要求1的改进的地毯产品，其中用于制备在地毯中使用的地毯涂料组合物的互聚物组分的所述乙烯基酯单体是乙酸乙烯酯和所述不饱和硅烷共聚单体是乙烯基三烷氧基硅烷。

6.权利要求5的改进的地毯产品，其中用于制备在地毯中使用的地毯涂料组合物的互聚物组分的所述不饱和硅烷共聚单体选自由乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、ω-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基丙基三异丙氧基硅烷、乙烯基丙基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基戊基三叔丁氧基硅烷、乙烯基丙基甲基二戊氧基硅烷和乙烯基丙基三仲丁氧基硅烷组成的组。

7.权利要求1的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的地毯涂料组合物的所述稳定体系包含非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂是聚环氧乙烷缩合物。

8.权利要求1的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的地毯涂料组合物的所述稳定体系包含选自由烷基芳基磺酸盐，碱金属烷基硫酸盐、磺化烷基酯和脂肪酸皂组成的组的阴离子表面活性剂。

9.权利要求1的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的地毯涂料组合物的所述互聚物组分由以下的乳液聚合制备：i)约67.0-94.9pphm的乙烯基酯单体；ii)约1.0-30.0pphm的乙烯；和iii)约0.1-3.0pphm的不饱和硅烷共聚单体。

10.权利要求1的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的所述地毯涂料组合物还包含约50wt%-90wt%的填充剂材料，所述填充剂材料选自由碳酸钙、粘土、三水合铝、重晶石、长石、碎玻璃、飞灰和C2C回收的地毯背衬组成的组。

11.权利要求1的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的所述地毯涂料组合物在干燥前具有约50wt%-95wt%的总固体含量。

12.在利用涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬的地毯产品中，改进包括在所述地毯产品的生产中利用地毯涂料组合物，所述地毯涂料组合物包含：

A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在，所述互聚物由以下的乳液聚合制备：

i)约67.0-94.9pphm的乙酸乙烯酯单体；

ii)约1.0-30.0pphm的乙烯；和

iii)约0.1-3.0pphm的乙烯基三烷氧基硅烷共聚单体；

B)水；和

C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂但基本上没有任何保护性胶体材料，所述稳定体系以有效地使互聚物在水中分散的量存在。

13.权利要求12的改进的地毯产品，在地毯中使用的所述地毯涂料组合物还包含约0.1pphm-5.0pphm的一种或多种乳液稳定离子共聚单体，所述乳液稳定离子共聚单体选自由丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸酯、乙烯基磺酸钠、丙烯酸和甲基丙烯酸，和马来酸、马来酸酐、富马酸和衣康酸的C₄-C₈烷基半酯组成的组。

14.权利要求12的改进的地毯产品，其中用于制备在地毯中使用的地毯涂料组合物的互聚物组分的所述乙烯基三烷氧基硅烷共聚单体选自由乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、ω-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基丙基三异丙氧基硅烷、乙烯基丙基三异丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基戊基三叔丁氧基硅烷、乙烯基丙基甲基二戊氧基硅烷和乙烯基丙基三仲丁氧基硅烷组成的组。

15.权利要求12的改进的地毯产品，其中在地毯中使用的所述地毯涂料组合物还包含约50wt%-90wt%的填充剂材料，所述填充剂材料选自由碳酸钙、粘土、三水合铝、重晶石、长石、碎玻璃、飞灰和C2C回收的地毯背衬组成的组。

16.在利用涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬的地毯产品中，改进包括在所述地毯产品的生产中利用地毯涂料组合物，所述地毯涂料组合物包含：

A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在，所述互聚物由以下的乳液聚合制备：

i)一种或多种乙烯基酯单体；

ii)乙烯；和

iii)不饱和多官能交联共聚单体，其有效地改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由所述互聚物形成的膜在110℃时呈现出小于约125％的伸长值；

B)水；和

C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂但基本上没有任何保护性胶体材料，所述稳定体系以有效地使互聚物在水中分散的量存在。

17.在利用涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬的地毯产品中，改进包括在所述地毯产品的生产中利用地毯涂料组合物，所述地毯涂料组合物包含：

A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在，所述互聚物由以下的乳液聚合制备：

i)一种或多种乙烯基酯单体；

ii)乙烯；和

iii)不饱和多官能交联共聚单体，其选自含一个或多个羰基部分的不饱和化合物并且其有效地改变互聚物的分子量、支化和/或流动性能使得由所述互聚物形成的膜在110℃时呈现出小于约125％的伸长值；和

iv)水溶性交联剂，包含至少两个肼部分，所述水溶性交联剂以使得在不饱和多官能交联共聚单体中肼基与羰基的摩尔比为约0.1-约2.0的量存在；

B)水；和

C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂但基本上没有任何保护性胶体材料，所述稳定体系以有效地使互聚物在水中分散的量存在。

18.权利要求17的改进的地毯产品，其中所述不饱和多官能交联共聚单体选自含两个或更多个羰基部分的不饱和化合物。

19.权利要求18的改进的地毯产品，其中所述不饱和多官能交联共聚单体选自双丙酮丙烯酰胺(DiAAA)，可聚合的1,3-二羰基化合物和可聚合的1,3-二酮酰胺。

20.权利要求19的改进的地毯产品，其中所述不饱和多官能交联共聚单体选自双丙酮丙烯酰胺(DiAAA)、甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯(AEEM)、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丙酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸基丁酯、甲基丙烯酸2,3-二(乙酰乙酸基)丙酯和乙酰乙酸烯丙基酯。

21.权利要求17的改进的地毯产品，其中所述含肼部分的水溶性交联剂选自草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、戊二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、马来酸二酰肼、富马酸二酰肼、衣康酸二酰肼、亚乙基-1，2-二肼、亚丙基-1,3-二肼、亚丁基-1,4-二肼和它们的组合。

22.在利用涂料组合物以使地毯纤维固定于地毯背衬或衬底和/或使一种或多种地毯纱布或其它层固定于地毯背衬的地毯产品中，改进包括在所述地毯产品的生产中利用地毯涂料组合物，所述地毯涂料组合物包含：

A)互聚物，以在地毯涂料组合物中有效地起到粘结剂功能的量存在，所述互聚物由以下的乳液聚合制备：

i)约67.0-约94.9pphm的乙酸乙烯酯单体；

ii)约1.0-约30.0pphm的乙烯；和

iii)约0.1-约4.0pphm的不饱和多官能共聚单体，其选自双丙酮丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯；和

iv)约0.1-约3.0pphm的己二酸二酰肼水溶性交联剂；

B)水；和

C)稳定体系，包含一种或多种阴离子和/或非离子表面活性剂但基本上没有任何保护性胶体材料，所述稳定体系以有效地使互聚物在水中分散的量存在。