CN109367459A - 圈丝垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种圈丝垫及其制备方法，属于圈丝垫技术领域，其可至少部分解决现有的圈丝垫会产生异味的问题。本发明的圈丝垫包括背衬层和连接在背衬层一侧的圈丝层，所述圈丝层是由丝材卷绕而成的圈丝结构，所述背衬层的表面具有第一表面层；所述圈丝层的圈丝结构的表面具有第二表面层；其中，所述第一表面层和/或第二表面层中含有除味剂。

Description

圈丝垫及其制备方法

技术领域

本发明属于圈丝垫技术领域，具体涉及一种圈丝垫及其制备方法。

背景技术

圈丝垫(Coil mat)是一种表面具有“圈丝结构”的垫子，圈丝结构是由塑料(如聚氯乙烯)等有机材料，经过高温熔融挤出而形成相互缠结的开放圈丝结构，其中具有大量规则或不规则的环形、螺旋形、卷曲形结构。圈丝垫的触感柔软、蓬松，因此被广泛用作地板垫、汽车脚垫等。

但是，由于圈丝垫是由塑胶等有机材料构成，故其中总挥发有机物(Total VOC)含量较高，容易产生令人不快的异味，尤其是当其用于高温且相对封闭的空间(如夏天的汽车内)中时，该问题更加严重。

发明内容

本发明至少部分解决现有的圈丝垫会产生异味的问题，提供一种可消除或降低异味的圈丝垫及其制备方法。

本发明的一个方面提供一种圈丝垫，包括背衬层和连接在背衬层一侧的圈丝层，所述圈丝层具有由丝材卷绕而成的圈丝结构，

所述背衬层的表面具有第一表面层；所述圈丝层的圈丝结构的表面具有第二表面层；其中，

所述第一表面层和/或第二表面层中含有除味剂。

可选的，所述除味剂包括吸附剂、中和剂、定向剂。

可选的，所述除味剂按重量百分比包括以下组分：

吸附剂：70％～85％；

中和剂：10％～18％；

定向剂：5％～10％；

填充剂：0％～4％。

可选的，所述除味剂在第一表面层的涂料中的重量百分含量在0％～2.0％；

所述除味剂在第二表面层的涂料中的重量百分含量在0.5％～2.0％。

可选的，所述背衬层的第一表面层与丝材的第二表面层在部分位置相互接触并融合为一体。

可选的，所述背衬层包括增塑剂、聚氯乙烯塑料、碳酸钙填料、热稳定剂。

可选的，所述背衬层还包括发泡剂、表面活性剂，以形成多孔结构的背衬层。

可选的，所述丝材包括聚氯乙烯塑料、增塑剂、无机填料、热稳定剂、润滑剂、防霉剂。

可选的，所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、硅酸钙的一种或多种。

可选的，所述丝材还包括膨胀聚合物微球，以形成内部具有空心的圈丝层。

可选的，所述丝材的直径在0.4mm～1.0mm。

可选的，所述背衬层中埋设有网格布。

可选的，所述圈丝结构的至少部分丝材植入所述网格布的网孔中。

可选的，所述背衬层的厚度在1.8mm～4.0mm。

可选的，所述网格布为表面涂覆有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布。

可选的，所述第一表面层由聚氯乙烯发泡涂料经过高温固化形成；

所述第二表面层由聚氯乙烯塑料溶胶涂覆后固化形成。

本发明的再一个方面提供一种上述圈丝垫的制备方法，其包括：

形成包括所述第一表面层的背衬层，形成包括所述第二表面层的圈丝层；使所述圈丝层与背衬层结合。

可选的，形成包括所述第一表面层的背衬层，形成包括所述第二表面层的圈丝层包括：形成由第一表面层的涂料构成的层，形成由第二表面层的涂料构成的层，使所述第一表面层的涂料和第二表面层的涂料固化，分别形成所述第一表面层和第二表面层；

使所述圈丝层与背衬层结合包括：在所述第一表面层的涂料和第二表面层的涂料完全固化前，将所述圈丝层置于背衬层的一侧表面上。

附图说明

图1为本发明中采用的表面具有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布的结构示意图；

图2为本发明中采用的聚氯乙烯塑料材料经过高温熔融挤出形成的圈丝层的结构示意图；

图3为本发明的圈丝垫产品模切后的照片；

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

圈丝垫

本发明提供一种圈丝垫，其包括背衬层和连接在背衬层一侧的圈丝层，圈丝层具有由丝材(Filament)卷绕而成的圈丝结构，

背衬层的表面具有第一表面层；圈丝层的圈丝结构的表面具有第二表面层；其中，

第一表面层和/或第二表面层中含有除味剂。

本发明的圈丝垫中，圈丝结构连接在背衬层上，背衬层本身具有比较高的强度，故其与圈丝结构构成一个整体后，可增加圈丝垫产品的强度。

而且，在背衬层、圈丝结构表面还分别具有第一表面层和第二表面层，且至少部分表面层中含有除味剂(优选是两种表面层中均含有除味剂)；而除味剂可吸收圈丝垫本身散发的异味以及周围环境中的异味，从而起到消除或降低异味的作用。尤其是，本发明的圈丝垫中圈丝结构具有很大的比表面积，故其上的第二表面层与空气的接触面积也大，可起到很好的吸收异味的作用。

可选的，除味剂包括吸附剂、中和剂、定向剂。

其中，除味剂可为无机/有机杂化化合物，并包括以上三种组分。具体的，吸附剂(Absorbent)可用于吸收异味分子，而中和剂(Neutralization agent)可与异味分子反应而将其中和，定向剂(Orientation agent)则可用于固定被吸收的异味分子，避免其再次挥发。具体的，以上的除味剂对胺、苯酚、过氧化物、增塑剂、硫醇、阻燃剂、氯化氢、硫化氢等异味分子具有良好的脱除性或固定性，可起到良好的除臭效果。

可选的，除味剂按重量百分比包括以下组分：

吸附剂：70％～85％(如70％)；

中和剂：10％～18％(如18％)；

定向剂：5％～10％(如8％)；

填充剂：0％～4％(如2％)。

也就是说，除味剂各组分的含量优选在以上范围内。当然，以上各组分均可选用公知的相应试剂。

可选的，除味剂在第一表面层的涂料中的重量百分含量在0％～2.0％；除味剂在第二表面层的涂料中的重量百分含量在0.5％～2.0％。

也就是说，可将除味剂按以上比例分别加入制备第一表面层和第二表面层用的涂料中，在这些涂料固化形成第一表面层和第二表面层后，除味剂即被包含在第一表面层和第二表面层中。

可选的，构成丝材的材料可包括聚氯乙烯塑料、增塑剂、无机填料(如碳酸钙、滑石粉、硅酸钙中的任意一种或多种)、热稳定剂(如钙锌稳定剂、钡锌稳定剂、有机锡化合物中的任意一种或多种)、润滑剂(如硬脂酸钙、硬脂酸锌、氯化石蜡中的任意一种或多种)、防霉剂，且还可包括色料等。具体的，丝材可由聚氯乙烯塑料、邻苯二甲酸二壬酯(DINP)或环已烷1，2-二羧酸二异壬基酯(DINCH)、无机填料、钙锌热稳定剂、润滑剂、色料等组成。

可选的，丝材还可包括膨胀聚合物微球，以形成内部具有空心的圈丝层。

也就是说，可在丝材的材料中加入膨胀聚合物微球(如申请号为CN201180013392.X的中国专利描述的膨胀聚合物微球)，以在丝材内部形成很多中空的结构。

可选的，丝材的直径在0.4mm～1.0mm，进一步在0.5mm～0.75mm(如0.51mm)。

可选的，背衬层的材料包括增塑剂、聚氯乙烯塑料、碳酸钙填料、热稳定剂，还可包括发泡剂、表面活性剂，以形成多孔结构的背衬层。

也就是说，背衬层可为聚氯乙烯基的塑料材料，且其中优选含有发泡剂，以形成发泡(多孔)的背衬层。

可选的，背衬层中埋设有网格布。

也就是说，可将具有网孔的非织造(Nonwoven，或称无纺)的网格布(Mesh cloth)埋设入以上背衬层中，且该网格布优选为参照图1的表面具有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布。具体的，表面具有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布是指网格布的基材是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)编织而成，而在基材外还涂覆有发泡的聚氯乙烯塑料涂层(Foaming PVC)。

以上埋设有网格布的背衬层整体上具有更高的强度，从而可提到圈丝垫产品的强度。

可选的，以上背衬层的厚度在1.8mm～4.0mm，优选在1.0mm～2.5mm(如2.2mm)。

当埋设有网格布的背衬层的整体厚度在以上范围内时，既可提供足够的强度，又可避免圈丝垫整体厚度过大。

可选的，圈丝结构的至少部分圈丝植入网格布的网孔中。

如图3所示，由于网格布是具有网孔的，故圈丝结构中的很多丝材可“植入”这些网孔中，并进一步被背衬层连接，这样的结构可使圈丝层与背衬层更好的结合。

可选的，第一表面层由聚氯乙烯发泡涂料固化形成；第二表面层由聚氯乙烯塑料溶胶固化形成。

也就是说，当背衬层中埋设有以上表面具有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布时，第一表面层的涂料可为聚氯乙烯发泡涂料(PVC foaming coating)，其更具体成分可为以上所述的背衬层材料，即背衬层中可直接含有除味剂，故其第一表面层当然也含有除味剂。而第二表面层的涂料可为聚氯乙烯塑料溶胶(PVC plastisol)。由此，该第一表面层也是发泡的聚氯乙烯材料，可与聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布表面的发泡聚氯乙烯层很好的结合；而第二表面层也是聚氯乙烯基的材料，故可与第一表面层(背衬层)更好的结合。

如前所述，背衬层可直接由以上第一表面层的涂料形成，即背衬层中可直接含有除味剂且同时埋设有以上网格布，从而背衬层的任何表面都是第一表面层。当然，如果是背衬层的部分结构不含除味剂，而是仅在部分表面单独形成含除味剂的第一表面层，也是可行。

而第二表面层的涂料可以是涂布在丝材表面的，即丝材本身可不含除味剂，而其表面形成有含除味剂的第二表面层。当然，如果丝材本身也含有除味剂，即丝材的任何表面都是第二表面层，也是可行的。

可选的，背衬层的第一表面层与丝材的第二表面层在部分位置相互接触并融合为一体。

显然，第一表面层与第二表面层在很多位置可能发生相互接触，故它们可在这些接触位置相互融合为一体(如两表面层可在半固化状态相互接触，并在完全固化后融合为一体)，从而在一定程度上将背衬层和圈丝层“粘”在一起，提高圈丝垫产品的强度。

圈丝垫的制备方法

本发明还提供一种上述圈丝垫的制备方法，其包括：

形成包括所述第一表面层的背衬层，形成包括所述第二表面层的圈丝层；使所述圈丝层与背衬层结合。

也就是说，以上圈丝垫的制备过程包括分别形成表面具有除味剂的背衬层和圈丝层，以及将圈丝层与背衬层复合在一起的步骤。

可选的，对上述第一表面层与第二表面层部分融合的圈丝垫，其制备方法中，形成包括第一表面层的背衬层，形成包括第二表面层的圈丝层包括：形成由第一表面层的涂料构成的层，形成由第二表面层的涂料构成的层，使第一表面层的涂料和第二表面层的涂料固化，分别形成第一表面层和第二表面层；

使圈丝层与背衬层结合包括：在第一表面层的涂料和第二表面层的涂料完全固化前，将圈丝层置于背衬层的一侧表面上。

也就是说，当需要使第一表面层与第二表面层部分融合时，则可先分别用第一表面层和第二表面层的涂料(液态原料)形成相应的涂料层，而涂料层固化后分别可形成第一表面层和第二表面；而在涂料层完全固化成型前，可将圈丝层放置在背衬层的一侧，由此半固化的第一表面层和第二表面层会在很多位置接触，并在完全固化后融合为一体。

具体实施方式

制备不同的圈丝垫产品，并分别对它们的性能进行测试。

1)原料

在本发明中使用的原料如下：

表1、原料

2)检测方法

对本发明的各产品，根据以下方式进行各项检测：

(1)抗张强度：按照ASTM D1000标准的方法进行测试，测试条件包括：将样品模切成2英寸宽*7英寸的长条，使用Instron测试设备，设备上下夹头间距3英寸，横梁移动速度为10英寸/分钟，记录最大拉应力为测试结果，单位为牛顿(N)。

(2)破裂强度：将样品模切成直径的圆形，将样品置于顶破夹持器中并用旋紧螺母固定，安装顶破夹持器到Instron测试设备上，保证顶破夹持器中心在顶杆的轴心上，启动设备使顶杆以300毫米/分钟的速率“顶向”样品，直至样品被顶破为止，记录最大顶破力为测试结果，单位为牛顿(N)。

(3)耐弯折强度：按照GB/T20991-2007标准的方法进行测试，将样品模切成长20厘米*宽10厘米的长条，将长条两端用夹具的锁固螺丝固定在GW-05EN型弯折试验机上，设置最大曲折角为90°+/-2°，曲折次数为30000次，速度为135～150次/分钟，启动设备，记录发生断裂时的弯折次数作为测试结果。

(4)V型撕裂强度：用V型模切刀在样品上切出V型切口，V型切口夹角90°，将样品装到Instron测试设备上，夹具间隙2英寸，V型缺口位置位于上下夹具间的中心处，设置夹具的拉伸速度为12英寸/分钟，启动设备，记录最大撕裂负荷值为测试结果，单位为牛顿(N)。

(5)剥离强度：使用模具模切出1英寸*6英寸的样品，在样品的一端沿圈丝层与背衬层的结合位置用刀片割开长度25毫米的区域，使圈丝层与背衬层分离；将剥离开的两端分别夹在Instron测试设备的夹具上，设置上下夹具间隙为1.5厘米，横梁速度为40英寸/分钟，启动设备，记录最大剥离力数值为测试结果，单位为牛顿(N)。

(6)厚度：用模切刀模切出10厘米*10厘米的样品，用Mitutoyo Digmaticindicator厚度仪测量进行测试，缓慢放下探脚，约5秒后读取厚度值，单位为毫米(mm)；其中，配重为60克，探脚直径为英寸，。

(7)总挥发有机物含量及组分测试：样品制备完成后放置三天，之后将样品切成小片；称取1.5克样品放入顶空瓶中，密封瓶盖；根据下列条件对样品进行分析：

分析采用气相色谱-质谱联用仪测试(型号：安捷伦Agilent G188A)进行，采用顶空进样条件：

烘箱温度120℃；循环温度130℃；小瓶平衡时间300分钟；

气相色谱条件：色谱柱为DB-5MS型，60m*0.25mm×0.25μm；

载气(He)流量：1ml/min(恒流量)；

入口温度250℃，变化率10℃/min；

标准溶液：十六烷。

3)样品制备

实施例1：

按照以下方法制备本发明和对比的圈丝垫样品：

S01、根据预定的配方(见以下表2)，分别配置：第一表面层涂料，即聚氯乙烯发泡涂料(以下简称PVC发泡涂料，发泡倍率约3：1)，以及第二表面层的涂料，即聚氯乙烯塑料溶胶(以下简称PVC塑料溶胶)；并分别充分混合10分钟以上。

表2、涂料配方

可见，根据表2，在含有除味剂的第一表面层和第二表面层的涂料中，除味剂的重量百分含量分别约为0.52％和1.0％。

S02、根据圈丝垫的制备需要，将表面具有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布(以下简称PET增强网格布)切成合适的尺寸(如20cm*45cm)。

调整刮刀涂布器的间隙(如用塞尺测量间隙为2.4mm)，以便得到合适的涂层厚度。将制备好的PVC发泡涂料均匀倒在PET增强网格布上，停留3秒～5秒，然后慢慢拉动PET增强网格布，使PVC发泡涂料均匀地浸入PET增强网格布的网孔(或者说PET增强网格布埋入PVC发泡涂料)中，得到具有适当厚度的PVC发泡涂料层。

S03、根据所需圈丝垫的要求，将0.51mm直径的红色圈丝层(以下简称圈丝层)切成合适尺寸。

将圈丝层均匀浸入在PVC塑料溶胶后取出，用胶辊挤压实验机挤出多余的涂料(两个橡胶辊间压力为0.5kgf)，以使涂料分布更均匀，便于在圈丝层表面形成合适厚度的PVC塑料溶胶层。

当然，应当理解，以上步骤S02和S03并无必然的先后顺序关系，二者的顺序可调换，也可同时进行。

S04、将涂有PVC塑料溶胶的圈丝层轻轻放置在涂有发泡涂层的增强网格布上，依靠圈丝层的重力作用，使其中的部分圈丝植入背衬层以及PET增强网格布的网孔中，并使PVC发泡涂料层与PVC塑料溶胶层部分接触、融合。

S05、将以上圈丝层和PET增强网格布的层叠结构放入烘箱中，在150℃的温度下固化5分钟～10分钟，之后对样品进行模切，得到本发明的圈丝垫产品。其中，模切后圈丝垫产品的侧面如图3所示。

其中，本发明样品1的第一表面层涂料和第二表面层涂料中均含除味剂；对本发明样品2的第一表面层涂料不含除味剂，而第二表面层涂料含除味剂；而对比样品的第一表面层涂料和第二表面层涂料中均不含除味剂。

对各样品的性能进行检测，结果如下：

表3、强度和厚度测试结果

从表3可见，本发明的圈丝地垫中，由于同时具有圈丝层和背衬层，而且背衬层中含有PET增强网格布，故其各项强度均有明显的提升；同时，由于其圈丝层的丝材可进入背衬层和网格布的网孔中，故其厚度增加并不明显，利于圈丝垫的轻薄。

表4、样品挥发物含量测试结果

检测项目	本发明样品1	本发明样品2	对比样品
				总挥发有机物含量(μg/g)	243.9	304.9	357.4
乙苯含量(μg/g)	0.79	1.36	1.73
				1,3二乙基苯含量(μg/g)	5.27	7.62	9.30
二甲苯含量(μg/g)	1.54	1.60	1.81

从表4中可看出，通过在表面层涂料中加入除味剂，可大幅降低总挥发有机物(TVOC)含量和多种单独有机物的含量(如乙苯、二甲苯等)，从而消除或减少圈丝垫产品的异味，适应用户的需求。同时，如果是在第一表面层和第二表面层中均含除味剂，则其去除异味的效果比只在一个表面层中使用除味剂的更好。

实施例2：

按照实施例1的方法，对本发明的样品3进行制备和测试。区别在于，本实施例中使用的含除味剂的第一表面层涂料和第二表面层涂料的配方如下表5所示。

表5、涂料配方

可见，根据表5，在含有除味剂的第一表面层和第二表面层的涂料中，除味剂的重量百分含量分别约为1.0％和2.0％。

其中，本发明样品3的第一表面层涂料和第二表面层涂料中均含除味剂；而对比样品第一表面层涂料和第二表面层涂料中均不含除味剂。

对各样品的性能进行检测，结果如下：

表6、样品挥发物含量测试结果

检测项目	本发明样品1	本发明样品3	对比样品
				总挥发有机物含量(μg/g)	243.9	142.5	357.4
乙苯含量(μg/g)	0.79	0.42	1.73
				1,3二乙基苯含量(μg/g)	5.27	3.67	9.30
二甲苯含量(μg/g)	1.54	0.58	1.81

可见，根据表6，随着第一表面层(背衬层)及第二表面层中(圈丝层)中除味剂用量增加，可进一步降低总挥发有机物(TVOC)含量和多种单独有机物的含量(如乙苯、二甲苯等)，更好的减少圈丝垫产品的异味，适应用户的需求。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种圈丝垫，包括背衬层和连接在背衬层一侧的圈丝层，所述圈丝层具有由丝材卷绕而成的圈丝结构，其特征在于，

所述背衬层的表面具有第一表面层；所述圈丝层的圈丝结构的表面具有第二表面层；其中，

所述第一表面层和/或第二表面层中含有除味剂。

2.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述除味剂包括吸附剂、中和剂、定向剂。

3.根据权利要求2所述的圈丝垫，其特征在于，所述除味剂按重量百分比包括以下组分：

吸附剂：70％～85％；

中和剂：10％～18％；

定向剂：5％～10％；

填充剂：0％～4％。

4.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述除味剂在第一表面层的涂料中的重量百分含量在0％～2.0％；

所述除味剂在第二表面层的涂料中的重量百分含量在0.5％～2.0％。

5.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述背衬层的第一表面层与丝材的第二表面层在部分位置相互接触并融合为一体。

6.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述背衬层包括增塑剂、聚氯乙烯塑料、碳酸钙填料、热稳定剂。

7.根据权利要求6所述的圈丝垫，其特征在于，

所述背衬层还包括发泡剂、表面活性剂，以形成多孔结构的背衬层。

8.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述丝材包括聚氯乙烯塑料、增塑剂、无机填料、热稳定剂、润滑剂、防霉剂。

9.根据权利要求8所述的圈丝垫，其特征在于，

所述无机填料选自碳酸钙、滑石粉、硅酸钙的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的圈丝垫，其特征在于，

所述丝材还包括膨胀聚合物微球，以形成内部具有空心的圈丝层。

11.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述丝材的直径在0.4mm～1.0mm。

12.根据权利要求1所述的圈丝垫，其特征在于，

所述背衬层中埋设有网格布。

13.根据权利要求12所述的圈丝垫，其特征在于，

所述圈丝结构的至少部分丝材植入所述网格布的网孔中。

14.根据权利要求12所述的圈丝垫，其特征在于，

所述背衬层的厚度在1.8mm～4.0mm。

15.根据权利要求12所述的圈丝垫，其特征在于，

所述网格布为表面涂覆有发泡聚氯乙烯层的聚对苯二甲酸乙二醇酯网格布。

16.根据权利要求15所述的圈丝垫，其特征在于，

所述第一表面层由聚氯乙烯发泡涂料经过高温固化形成；

所述第二表面层由聚氯乙烯塑料溶胶涂覆后固化形成。

17.一种圈丝垫的制备方法，其特征在于，所述圈丝垫为权利要求1至16中任意一项所述的圈丝垫，所述圈丝垫的制备方法包括：

形成包括所述第一表面层的背衬层，形成包括所述第二表面层的圈丝层；使所述圈丝层与背衬层结合。

18.根据权利要求17所述的圈丝垫的制备方法，其特征在于，所述圈丝垫为权利要求5所述的圈丝垫，

形成包括所述第一表面层的背衬层，形成包括所述第二表面层的圈丝层包括：形成由第一表面层的涂料构成的层，形成由第二表面层的涂料构成的层，使所述第一表面层的涂料和第二表面层的涂料固化，分别形成所述第一表面层和第二表面层；

使所述圈丝层与背衬层结合包括：在所述第一表面层的涂料和第二表面层的涂料完全固化前，将所述圈丝层置于背衬层的一侧表面上。