CN103180504B - 轻质地毯产品及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种轻质地毯产品包括：具有第一背衬和簇绒纤维的本色地毯、包括合成纤维的非织造纺织品的第二背衬，及粘附到本色地毯和第二背衬的热塑性粘合剂组合物。热塑性粘合剂组合物包含改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和颗粒填料，该改性PET具有小于未改性PET的结晶度以及从约90℃至约150℃的熔点。制造的方法包括利用热塑性粘合剂组合物来将本色地毯粘附到第二背衬以形成轻质地毯产品。

Description

轻质地毯产品及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年10月1日提交的美国临时申请第61/389,099号的权益。该申请在此通过引用方式以其整体并入。
技术领域
本公开内容大体涉及地毯和组合地毯（carpet tile），且更具体地涉及轻质组合地毯及制造方法。
背景技术
Doney等人的美国专利第8,021,506号描述了利用热熔性粘合剂层压来形成地毯背衬及成品地毯或组合地毯。热熔性粘合剂可包含改性PET聚合物，诸如Salsman的美国专利申请公布第2008/0236443号中描述的；以及玻璃填料，诸如Salsman的美国专利申请公布第2006/0281851号中描述的。这些公布在此通过引用方式并入。
在某些情况下希望提供具有相对低的基重的地毯产品诸如组合地毯。然而，证明实现这一方面可能是困难的。例如，如果制造商尝试减少热熔性粘合剂的量，则成品地毯产品不能良好地保持在一起并且可能缺乏耐久性或尺寸稳定性。可选地或者另外，制造商可以尝试改变热熔性粘合剂的组成；然而，这可能不利地影响粘合剂的粘附性能（例如，其可能不渗透到本色地毯中），可能对现有的工艺设备不起作用，和/或可能不希望地增加生产成本。
因此，希望提供改进的热熔性粘合剂组合物以及制造方法以生产克服与常规的材料和工艺相关联的缺陷中的一个或多个的相对轻质的地毯产品。
发明内容
在一个方面中，提供了轻质地毯产品。地毯产品包括：具有第一背衬和簇绒纤维的本色地毯、包括合成纤维的非织造纺织品的第二背衬，及粘附到本色地毯和第二背衬的热塑性粘合剂组合物。热塑性粘合剂组合物包含改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和颗粒填料，该改性PET具有小于未改性PET的结晶度以及从约90℃至约150℃的熔点。在某些实施方案中，地毯产品具有从约50盎司每平方码至约60盎司每平方码的基重。
在另一个方面中，提供了制造轻质地毯产品的方法。该方法包括：（i）提供包含改性PET和颗粒填料的热塑性粘合剂组合物，该改性PET具有小于未改性PET的结晶度以及从约90℃至约150℃的熔点；（ii）提供具有第一背衬和簇绒纤维的本色地毯；（iii）提供包括合成纤维的非织造纺织品的第二背衬；及（iv）利用热塑性粘合剂组合物来将本色地毯粘附到第二背衬以形成地毯产品。在某些实施方案中，热塑性粘合剂组合物被分散在第二背衬的表面上以形成粘合剂负载的第二背衬，且然后使本色地毯与粘合剂负载的第二背衬接触以将本色地毯粘附到第二背衬。在某些实施方案中，方法还包括利用压辊将挤压压力应用于地毯产品。
在另一个方面中，提供了制造热塑性粘合剂组合物的方法。该方法包括使粗PET（raw PET）与单体混合物（monomer mix）进行酯交换以产生改性PET和未改性PET反应产物，并除去未改性PET反应产物的至少一部分以产生具有小于未改性PET的结晶度和从约90℃至约150℃的熔点的改性PET组合物。
附图说明
图1是根据本文所描述的一个或多个实施方案的轻质地毯产品的横截面图。
图2是显示根据本文所描述的一个或多个实施方案的用于制造轻质地毯产品的方法的流程图。
具体实施方式
开发了改进的轻质地毯产品诸如组合地毯以及制造轻质地毯产品的方法。提供将以相对减少的量起作用并且仍然赋予轻质地毯产品充分的耐久性和尺寸稳定性的粘合剂组合物的问题已通过以下解决：提供具有相对减少的量的填料的改性PET组合物，该改性PET组合物具有小于未改性PET的结晶度和从约90℃至约150℃的熔点，该填料具有足够高的比热使得低粘度粘合剂组合物在应用于第二背衬和/或本色地毯之后不会冷却得太快。另外，该组合物和工艺克服了当尝试加热第一背衬以达到粘合剂组合物的有效渗透时用不同方法会发生的尺寸不稳定性的难题。
在下文中将参照附图更充分地描述这些产品和方法，在附图中相同的数字是指相同的元件。
地毯产品
在一个方面中，提供了轻质地毯产品。如图1中所示，轻质地毯产品100包括本色地毯120、第二背衬130，及粘附于本色地毯120和第二背衬130的热塑性粘合剂组合物140。
在某些实施方案中，本色地毯120包括第一背衬122和簇绒纤维124。例如，簇绒纤维124可织造在第一背衬122上以形成本色地毯120。第一背衬可主要由非织造或织造聚酯、聚丙烯、尼龙织物、其组合或本领域已知的其它合适的材料组成。簇绒纤维可主要由尼龙、聚酯、丙烯酸类、人造丝、棉花、其组合或本领域已知的其它合适的材料组成。
在某些实施方案中，第二背衬130主要由合成纤维的非织造纺织品组成。在一个实施方案中，合成纤维是聚酯纤维。例如，第二背衬可主要由聚酯纤维的纺粘法非织造纺织品（spunlaid nonwoven textile）组成。其它合适的合成纤维可包括聚丙烯、尼龙涂覆的聚酯纤维，或其组合。第二背衬可包括单层或多层材料。
在某些实施方案中，第二背衬包括具有相对低孔隙率的非织造聚酯纺织品，使得热塑性粘合剂组合物在制造过程中基本上不会渗透第二背衬。第二背衬的孔隙率可通过测量热塑性粘合剂组合物的渗透，通过测量另一种流体诸如空气的流动渗透，或通过测量材料的光散射作用来确定。一种示例性的低孔隙率的非织造聚酯第二背衬材料是LUTRADUR FSI200（从Freudenberg Nonwovens,Weinheim,Germany商购）。
在某些实施方案中，第二背衬具有小于6盎司每平方码的基重。例如，第二背衬可具有从约2.5盎司每平方码至约6盎司每平方码的基重。在一个实施方案中，第二背衬可具有从3至5.5盎司每平方码的基重。
另外，第二背衬材料可以在相对高的温度下抵抗尺寸变形。例如，第二背衬材料可在高至350°F的温度下展现出尺寸热稳定性。如本文所用的，尺寸热稳定性是指第二背衬材料在给定的温度下在经纬两个方向上收缩小于约5%。
热塑性粘合剂组合物140渗透本色地毯并粘附到本色地毯和第二背衬这两者，赋予最终地毯产品100尺寸稳定性和耐久性。在某些实施方案中，热塑性粘合剂组合物主要由改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和颗粒填料组成，该改性PET具有小于未改性PET的结晶度以及从约90℃至约150℃的熔点。
一般地，未改性PET具有相对高的结晶度，这使其作为地毯产品中的粘合剂是不切实际的。例如，高结晶度使未改性PET迅速变硬，且因此不允许PET渗透本色地毯或粘附到本色地毯和第二背衬。另外，未改性PET没有为地毯产品提供所需的柔性。因此，具有小于未改性PET的结晶度的改性PET是期望的。
在某些实施方案中，改性PET具有为未改性PET的结晶度的一部分的结晶度。例如，改性PET可具有比未改性PET的结晶度小至少约10%、比未改性PET的结晶度小至少约20%、至少约30%，或至少约50%的结晶度。结晶度可利用本领域已知的技术诸如差示扫描量热法（DSC）来测量。在一个实施方案中，改性PET具有在未改性PET的结晶度的40%和70%之间的结晶度。
在优选的实施方案中，改性PET具有相对低的熔点。在某些实施方案中，改性PET具有从约90℃至约150℃的熔点。在实施方案中，改性PET组合物具有从约100℃至约135℃，例如，约105℃至约125℃的熔点。例如，改性PET可具有从约100℃至约115℃的熔点。在一个实施方案中，改性PET具有相对低的熔点以及在未改性PET的结晶度的40%和80%之间的结晶度。
热塑性粘合剂组合物还可包括颗粒填料。在某些实施方案中，颗粒填料主要由玻璃、陶瓷、重晶石、碳酸钙、磁铁矿、石头，或其组合组成。在某些实施方案中，颗粒填料具有小于60目的粒度。例如，颗粒填料可具有从约80目至约60目的粒度。在优选的实施方案中，颗粒填料包括玻璃粒子，这样的被压碎的玻璃具有从约80目至约60目的粒度。
在优选的实施方案中，颗粒填料具有相对高的比热，这能够使填料在地毯产品的制造过程中保留充足的热且从而使热塑性粘合剂组合物保持熔化使得其可渗透本色地毯。在某些实施方案中，这利用具有从约0.15kcal/kg℃至约0.25kcal/kg℃的比热的颗粒填料来完成。
热塑性粘合剂组合物可含有相对低的量的填料以减小组合物的重量并允许增加量的PET渗透本色地毯。发现，在压缩负载有含有低量填料的热塑性粘合剂组合物的第二背衬以及本色地毯时，富聚合物的薄膜渗透到本色地毯中，而大量的填料保留在本色地毯层和第二背衬之间的粘合层中。因此，可利用减少量的颗粒填料，同时保持由填料赋予的尺寸稳定性。
在某些实施方案中，颗粒填料以小于热塑性粘合剂组合物的按重量计43%的量存在。例如，颗粒填料可以以热塑性粘合剂组合物的按重量计从约37%至约41%的量存在。
所得到的热塑性粘合剂组合物可具有允许组合物更完全地渗透本色地毯的相对低的粘度。在某些实施方案中，热塑性粘合剂组合物具有325°F下约5,000厘泊至325°F下约10,000厘泊的粘度。例如，热塑性粘合剂组合物可具有325°F下约6,000厘泊至325°F下约8,500厘泊的粘度。
热塑性粘合剂组合物还可包括一种或多种添加剂以赋予成品地毯另外的有益的品质。例如，染料、阻燃剂、填料、增重剂（weighter）、氧化稳定剂、抗菌剂、抗微生物剂、抗真菌剂、UV稳定剂或其组合可以任选地被添加到热塑性粘合剂组合物中。
与传统的地毯产品相比，所得到的地毯产品100可以是轻质的。特别地，本文所描述的热塑性粘合剂组合物可显示出这样的粘度和结晶度，使得较低量的热塑性粘合剂组合物足以赋予最终地毯产品希望的尺寸稳定性和耐久性。
在某些实施方案中，轻质地毯产品具有小于约60盎司每平方码的基重。例如，地毯产品可具有从约50盎司每平方码至约60盎司每平方码的基重。在一个实施方案中，地毯产品的基重是从52至58盎司每平方码，诸如约55盎司每平方码。
在没有任何结构增强物的情况下，本文所描述的地毯产品可显示出必要的尺寸稳定性。例如，地毯产品可以不需要纤维玻璃垫或稀松布（scrim）。而是，热塑性粘合剂组合物和第二背衬可对地毯产品提供足够的尺寸稳定性。
在某些实施方案中，地毯产品显示出小于约0.125的MT4值以及小于约0.1的CT4值，如根据AACHEN试验所测量的，该AACHEN试验被标准化为ISO2551。
在某些实施方案中，轻质地毯产品是组合地毯。在一个实施方案中，具有从约50盎司每平方码至约60盎司每平方码的基重的组合地毯包括本色地毯、纺粘法非织造聚酯第二背衬以及粘附到本色地毯和第二背衬的热塑性粘合剂组合物，该热塑性粘合剂组合物包含具有小于未改性PET的结晶度和从约90℃至约150℃的熔点的改性PET以及以热塑性粘合剂组合物的按重量计从约37%至约41%的量的玻璃颗粒填料。
方法
在另一个方面中，提供了制造轻质地毯产品诸如组合地毯的方法。方法包括提供具有第一背衬和簇绒纤维的本色地毯；提供主要由合成纤维的非织造纺织品组成的第二背衬；提供包含改性PET和颗粒填料的热塑性粘合剂组合物，该改性PET具有小于未改性PET的结晶度以及从约90℃至约150℃的熔点；及利用热塑性粘合剂组合物来将本色地毯粘附到第二背衬以形成地毯产品。
制造轻质地毯产品的方法还可包括利用热塑性粘合剂组合物来将本色地毯粘附到第二背衬材料的工艺，诸如Doney等人的美国专利第8,021,506号中描述的那些。在某些实施方案中，热塑性粘合剂组合物被分散在第二背衬的表面上以形成粘合剂负载的第二背衬，且然后使本色地毯与粘合剂负载的第二背衬接触以将本色地毯粘附到第二背衬。如图2中所示，例如，热塑性粘合剂组合物210可被分散在第二背衬220的表面上以形成粘合剂负载的第二背衬222，然后粘合剂负载的第二背衬222可在热刮片230之下通过，且然后本色地毯240可以与粘合剂负载的第二背衬222接触以形成地毯产品250。在某些实施方案中，热塑性粘合剂组合物可在第二背衬220的表面上形成池（pool）212。
在某些实施方案中，可利用压辊260将挤压压力应用于最终的地毯产品。压辊可以以足以将轻微压力应用于地毯产品的间隙距离与地毯产品间隔开。发现，将轻微压力应用于轻质地毯产品增强了热塑性粘合剂组合物进入本色地毯中的渗透而不损坏簇绒纤维。在一个实施方案中，地毯产品和压辊之间的间隙是从约185mm至约285mm。
在某些实施方案中，第二背衬包括聚酯纤维的纺粘法非织造纺织品。在某些实施方案中，第二背衬具有从约2.5盎司每平方码至约6盎司每平方码的基重，并且具有的孔隙率使得热塑性粘合剂组合物基本上不会渗透第二背衬。
在某些实施方案中，颗粒填料以热塑性粘合剂组合物的按重量计从约37%至约41%的量存在。
在某些实施方案中，最终的地毯产品具有小于60盎司每平方码的基重。例如，地毯产品可具有从约50盎司每平方码至约60盎司每平方码的基重。在某些实施方案中，地毯产品被切割以形成多个组合地毯。
在另一个方面中，提供了制造热塑性粘合剂组合物的方法。该方法包括使粗PET与单体混合物进行酯交换以产生改性PET和未改性PET反应产物，以及除去未改性PET反应产物的至少一部分以产生具有小于未改性PET的结晶度和从约90℃至约150℃的熔点的改性PET组合物。
PET与单体混合物的酯交换可根据Salsman等人的美国专利第7,157,139号和/或Salsman的美国专利申请公布第2008/0236443号来进行。在某些实施方案中，酯交换可在从约200℃至约270℃的温度下进行。在某些实施方案中，单体混合物包含二醇（glycol）。
未改性PET反应产物的除去可以例如在真空下进行。在某些实施方案中，被除去的未改性PET反应产物的那一部分有效给予改性PET组合物从约11.5泊至约12泊的粘度。在操作中，相对低的粘度可例如通过减小酯交换反应的周期来实现。
本文所引用的出版物及其引用的材料通过引用方式特别地并入。从前述详细描述中，对于本领域技术人员来说本文所描述的方法和装置的修改和变化将是明显的。这样的修改和变化意图归入所附权利要求的范围之内。

Claims (27)

1.一种地毯产品，包括：
本色地毯，所述本色地毯包括第一背衬和簇绒纤维；
第二背衬，所述第二背衬包括合成纤维的非织造纺织品；及
热塑性热熔性粘合剂组合物，其粘附到所述本色地毯和所述第二背衬，所述热塑性热熔性粘合剂组合物具有325°F下5,000厘泊至325°F下10,000厘泊的粘度并且包含：
改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其具有小于未改性PET的结晶度以及从90℃至150℃的熔点；和
颗粒填料，所述颗粒填料以所述热塑性热熔性粘合剂组合物的按重量计从37％至41％的量存在，
其中所述地毯产品具有小于60盎司每平方码的基重。
2.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述热塑性热熔性粘合剂组合物具有325°F下6,000厘泊至325°F下8,500厘泊的粘度。
3.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述改性PET具有从100℃至115℃的熔点。
4.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述颗粒填料具有从0.15kcal/kg℃至0.25kcal/kg℃的比热。
5.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述颗粒填料包括玻璃、陶瓷、重晶石、碳酸钙、磁铁矿、石头，或其组合。
6.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述颗粒填料具有小于60目的粒度。
7.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述颗粒填料具有从80目至60目的粒度。
8.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述合成纤维包括聚酯纤维。
9.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述第二背衬包括聚酯纤维的纺粘法非织造纺织品。
10.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述第二背衬具有小于6盎司每平方码的基重。
11.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述第二背衬具有从2.5盎司每平方码至6盎司每平方码的基重。
12.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述第二背衬具有使得所述热塑性热熔性粘合剂组合物不会渗透过所述第二背衬的孔隙率。
13.如权利要求1所述的地毯产品，其中所述地毯产品是组合地毯。
14.如权利要求1至13中任一项所述的地毯产品，其中所述地毯产品具有从50盎司每平方码至60盎司每平方码的基重。
15.如权利要求1所述的地毯产品，所述地毯产品是组合地毯，
其中所述第二背衬是纺粘法非织造聚酯，
其中所述颗粒填料是玻璃，并且
其中所述地毯产品具有从50盎司每平方码至60盎司每平方码的基重。
16.一种制造地毯产品的方法，包括：
提供热塑性热熔性粘合剂组合物，所述热塑性热熔性粘合剂组合物具有325°F下5,000厘泊至325°F下10,000厘泊的粘度并且包含改性PET以及以所述热塑性热熔性粘合剂组合物的按重量计从37％至41％的量存在的颗粒填料，所述改性PET具有小于未改性PET的结晶度和从90℃至150℃的熔点；
提供本色地毯，所述本色地毯包括第一背衬和簇绒纤维；
提供第二背衬，所述第二背衬包括合成纤维的非织造纺织品；及
利用所述热塑性热熔性粘合剂组合物来将所述本色地毯粘附到所述第二背衬以形成具有小于60盎司每平方码的基重的地毯产品。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述热塑性热熔性粘合剂组合物被分散在所述第二背衬的表面上以形成粘合剂负载的第二背衬，且然后使所述本色地毯与所述粘合剂负载的第二背衬接触以将所述本色地毯粘附到所述第二背衬。
18.如权利要求16所述的方法，还包括利用压辊将挤压压力应用于所述地毯产品。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述地毯产品和所述压辊之间的间隙是从185mm至285mm。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述本色地毯通过包括以下的工艺而被粘附到所述第二背衬：
将所述热塑性热熔性粘合剂组合物分散在所述第二背衬的表面上以形成粘合剂负载的第二背衬；
使所述粘合剂负载的第二背衬在热刮片之下通过；且然后
使所述本色地毯与所述粘合剂负载的第二背衬接触以形成所述地毯产品。
21.如权利要求16所述的方法，还包括切割所述地毯产品以形成多个组合地毯。
22.如权利要求16所述的方法，其中所述第二背衬包括聚酯纤维的纺粘法非织造纺织品。
23.如权利要求16所述的方法，其中所述第二背衬具有从2.5盎司每平方码至6盎司每平方码的基重，并且具有使得所述热塑性热熔性粘合剂组合物不会渗透所述第二背衬的孔隙率。
24.如权利要求16至23中任一项所述的方法，其中所述地毯产品具有从50盎司每平方码至60盎司每平方码的基重。
25.一种制造热塑性粘合剂组合物的方法，包括：
在从200℃至270℃的温度下使粗PET与单体混合物进行酯交换以产生改性PET和未改性PET反应产物；及
除去所述未改性PET反应产物的至少一部分以产生改性PET组合物，
其中所述改性PET组合物具有小于未改性PET的结晶度以及从90℃至150℃的熔点，
其中被除去的所述未改性PET反应产物的所述一部分有效给予所述改性PET组合物从11.5泊至12泊的粘度。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述未改性PET反应产物在真空下被除去。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述单体混合物包含二醇。
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