CN110382774A - 地毯块和它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

地毯块包含主背衬层，该主背衬层包含柔性衬底，该柔性衬底具有穿过并从该衬底的一个表面延伸的纤维绒头，以在使用中限定该块的上部磨损表面。将由含水共聚物分散体形成的预涂粘合剂层提供在该主背衬衬底的相对表面以将纤维绒头固定于该衬底，和将由从含水共聚物分散体形成的次粘合剂层提供在该预涂粘合剂层上。将玻璃纤维稀松布固定于该次粘合剂层，并且外侧背衬或盖层覆盖该玻璃纤维稀松布。

Description

地毯块和它们的制造方法
技术领域
本发明涉及地毯块和它们的制造方法。
背景技术
地毯块最近作为地板铺覆材料变得普及。与标准的卷式地毯地板铺覆相比，它们具有许多优点。块一般为18至24平方英寸但也可作为矩形板条，可以以马赛克或网格图案铺设在地板或其他区域，并且当个别瓷砖变脏或磨损时可轻松单独拆除以便清洁或更换。地毯块的完整或部分地板铺覆通常经时花费不多，因为仅需要移除磨损或脏污的地毯块。地毯的余下未磨损或未脏污的部分可以保留并保持在原位。地毯块在地毯设计方面也提供了更大的灵活性，因为块可以用不同颜色迅速替换以适应特定场合。地毯块的重要性质是尺寸稳定性和绒头联结强度(即把绒头物理地拉过主背衬层所需力的量)。
地毯块通常包含至少五层：植绒主背衬层，预涂粘合剂层，次粘合剂层，玻璃纤维稀松布和外侧次背衬层。目前生产的多数地毯块采用乳液聚合物作为预涂粘合剂和聚氯乙烯塑溶胶或挤出聚烯烃作为次背衬系统，即次粘合剂层和外侧次背衬层。具有这种五层结构的地毯块的例子公开在例如EP590422A1中。
在多数地毯块片的生产工艺中，地毯块的毛圈纱(pile yarn)被植绒穿过织造或非织造主背衬衬底，使得毛圈绒头(pile tuft)从衬底的上表面突出，以限定块的磨损表面。毛圈绒头然后由预涂粘合剂层锚固在适当位置，其被施用到主背衬衬底的后表面和衬底的后表面上露出的绒头圈。该预涂层典型地是基于VAE的配混乳液，但也可以使用配混PVC塑溶胶和配混丁二烯/甲基丙烯酸甲酯乳液。稀松布用来改进地毯块的尺寸稳定性，并且通常包含非织造玻璃纤维垫，其附于具有次粘合剂层的预涂织物层的背面。该次粘合剂层典型地与外侧背衬层相同，它们一起形成通常称为次背衬的部分。次背衬层可以是PVC塑溶胶、沥青、聚氨酯或挤出聚烯烃的形式。
地毯块典型地制造为连续长度的地毯，然后用压机切成特定尺寸以提供地毯块。在多数制造方法中，预涂粘合剂以流体状态施用到主背衬衬底的后表面，然后进行第一热处理步骤，再进行任何进一步的制造步骤。一旦预涂粘合剂已经干燥(对于水基预涂层)或熔凝(对于PVCl塑溶胶预涂层)，则将粘接剂层、稀松布和最终外侧背衬层施用到预涂主背衬层。
尽管用于制造地毯块的现有方法是令人满意的，但是地毯块工业的主要目标是降低块重量而不牺牲块的完整性，特别是绒头联结强度和尺寸稳定性。
发明内容
根据本发明，现在已经发现，通过采用乳液共聚物作为次粘合剂并且在预涂粘合剂仍是湿的时施用该次粘合剂层，即通过在上述制造方法中省略第一热处理步骤，可以减少生产上述类型的地毯块所需粘合剂的总量和因而块重量，而不显著损失绒头联结强度或尺寸稳定性。
所以，在一个方面中，本发明在于一种地毯块，其包含：
(i)主背衬层，其包含柔性衬底，该柔性衬底具有穿过并从该衬底的一个表面延伸的纤维绒头，以在使用中限定该块的上部磨损表面；
(ii)预涂粘合剂层，其由在该主背衬衬底的相对表面上提供的含水共聚物分散体形成，并将该纤维绒头固定到该衬底；
(iii)次粘合剂层，其由在该预涂粘合剂层上提供的含水共聚物分散体形成；
(iv)玻璃纤维稀松布，其固定于该次粘合剂层；和
(v)外侧背衬或或盖层，其覆盖该玻璃纤维稀松布。
在另一方面中，本发明在于一种制造地毯块的方法，该方法包括：
(a)提供包含柔性衬底的主背衬层，该柔性衬底具有穿过并从该衬底的一个表面延伸的纤维绒头，以在使用中限定该块的上部磨损表面；
(b)将液体形式的预涂粘合剂施用到该柔性衬底的相对表面；
(c)当该预涂粘合剂仍为液体形式时，将液体形式的水基次粘合剂和玻璃纤维稀松布施用到该主背衬层上的预涂粘合剂；
(d)干燥该预涂粘合剂和该次粘合剂；然后
(e)将外侧背衬或盖层施用到该稀松布。
具体实施方式
如本文所使用，“地毯块”指的是基于织物的地板铺覆材料的一个离散片段，与阔幅地毯相反，其在长度和宽度上实质上受限，以使得通常需要多个块来完全覆盖地板表面。地毯块典型地尺寸在4英寸×4英寸至72英寸×72英寸的范围内，通常18英寸×18英寸至24英寸×24英寸。地毯块可以具有相同的长度和宽度，从而形成方形。或者，地毯块可具有不同的尺寸，使得宽度和长度不同。例如，地毯块可以是矩形，例如36英寸×18英寸。
本文公开的地毯块包含至少五层。块的一个外层是主背衬层，其包含具有多个毛圈纱的柔性衬底，该多个毛圈纱植绒或刺穿过该衬底以形成该地毯块的外磨损表面或毛圈(pile)。纱线绒头可以由羊毛或合成纤维形成，例如尼龙6；尼龙6,6，聚酯；或聚丙烯。纱线可具有提供块所需性能例如质地和耐磨性所必需的任何绒头高度和重量。主背衬衬底可以是任何织造或非织造衬底，其提供成品块的所需尺寸稳定性，例如非织造聚酯或织造聚酯、聚丙烯或尼龙。
将预涂粘合剂施用到主背衬衬底与毛圈表面相对的后表面，从而使该衬底的后表面上露出的纱线圈嵌入在预涂粘合剂中，由此将纱线绒头固定到该基底。将预涂粘合剂以液体形式施用到主背衬衬底的后表面上，优选作为水基涂料组合物。水基涂料组合物的合适例子包括乙烯基酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丁二烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物的一种或多种。在一个优选的实施方案中，预涂粘合剂包含通过链烷酸的乙烯基酯乳液聚合形成的含水分散体，该酸具有1至13个碳原子，特别是乙酸乙烯酯，具有5至25重量％，优选5至15重量％的乙烯和任选地一种或多种另外的共聚单体，例如具有至少一个酰胺基、环氧基、羟基、硅烷基或羰基的烯属不饱和共聚单体。典型地，预涂分散体含有至多400重量份，例如175至275重量份的一种或多种填料，例如三水合铝、飞灰、毛玻璃、碳酸钙、粘土、高岭土、滑石、重晶石和长石，基于100重量份干燥共聚物计。在一些实施方案中，当在室温(21℃)用布氏粘度计测量时，预涂分散体具有约2500cP至约10,000cP的粘度。合适预涂分散体的例子公开在美国专利号5,026,765；5,849,389和6,359,076中，其全部内容通过参考引入本文。当干燥时，预涂粘合剂形成本发明的地毯块的第二层。
预涂粘合剂层上提供的是地毯块的第三层，即次粘合剂层，也是水基涂料组合物的干燥形式。如在预涂粘合剂的情况中，次粘合剂优选地包含乙烯基酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丁二烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物的一种或多种。在一个优选的实施方案中，次粘合剂包含通过链烷酸的乙烯基酯乳酸聚合形成的含水分散体，该酸具有1至13个碳原子，特别是乙酸乙烯酯，具有约5至30重量％，例如5至20重量％，例如5至15重量％的乙烯和任选地一种或多种另外的共聚单体，例如具有至少一个酰胺基、环氧基、羟基、硅烷基或羰基的烯属不饱和共聚单体。典型地，预涂分散体含有至多300重量份，例如100至20重量份的一种或多种填料，例如三水合铝、飞灰、磨砂玻璃、碳酸钙、粘土、高岭土、滑石、重晶石和长石，基于100重量份干燥共聚物计。在一些实施方案中，当在室温(21℃)用布氏粘度计测量时，预涂敷分散具有约25,000至约40,000cP的粘度。合适预涂分散体的例子公开于美国专利号5,026,765；5,849,389和6,359,076中，其全部内容通过参考引入本文。
地毯块的第四层是非织造稀松布，其附于该块的预涂粘合剂层以提供该块的尺寸稳定性。稀松布由非织造玻璃纤维垫形成。用作稀松布的玻璃纤维垫材料类型的例子以商品名Dura-Glass 7607、Dura-Glass 8507、Dura-Glass 8510和Dura-Glass 8570销售，其全部由Johns-Manville制造和销售。也可以使用具有更开放结构的这些玻璃垫的改进形式，以便于除水。
地毯块的第五层是外侧背衬或盖层，其在使用中大致限定该块的地面接合表面，并且可包含聚氯乙烯、沥青或挤出聚烯烃或聚氨酯的一种或多种。
上述地毯块如下来生产：将纱线植绒或刺入织造或非织造主要背衬衬底，然后将含水预涂粘合剂施用到该衬底的后面，以使该衬底后面上露出的部分纱线嵌入该预涂粘合剂中。然后，在不对预涂产品进行热处理以干燥预涂粘合剂的情况下，将含水次涂料组合物和稀松布施用到湿预涂粘合剂。可以将次涂料组合物和然后稀松布依次施用到预涂产品，或者更优选地可以将次粘合剂层施用到稀松布，然后将二者施用到预涂产品，以使预涂和次粘合剂层相接触。然后对植绒的主背衬、预涂粘合剂、次粘合剂和稀松布的组合进行热处理，以干燥预涂粘合剂和次粘合剂，由此将地毯块层粘在一起。便利地，热处理通过在100至180℃，例如125至166℃的温度使预成形的地毯产品经过烘箱2至10分钟的时间来实施。最后，将第二背衬层施用到稀松布以完成地毯块。
据发现，通过在预涂粘合剂仍是湿的时将次粘合剂涂层和稀松布与预涂产品合并，预涂层与次粘合剂之间的粘合强度大幅提高。其结果是，可以减少生产地毯块所需粘合剂的总量和因而地毯块的总重量，而不显著损失绒头联结强度或尺寸稳定性。
现在将参考以下非限制性实施例来更具体地描述本发明。
在实施例中，由具有尼龙面纱线和非织造聚酯植绒衬底的无背衬地毯前体(主背衬层)来制备一系列的地毯块试样(约8英寸×12英寸)。地毯前体具有约23盎司/平方码的未涂覆重量。配制不同的预涂层和次粘合剂层，并与稀松布和外侧背衬层一起施用到该地毯前体，以生产上述5层地毯块。然后通过ASTM测试方法D1335来测定尼龙纱线绒头的联结强度。
外侧背衬层的脱层强度由主观测试来测定，其中PVC塑溶胶层与玻璃纤维稀松布分离，并且试样按分离的容易程度来判断。不破坏层就不能分离的试样判断为优，而非常容易分离的试样判断为劣。
还使用实验室开发测试方法还测试了块试样的尺寸稳定性性能。使用尺寸稳定性测试(如ASTM D7570)的测试商购地毯块，其中将试样暴露于湿度和温度经过多个周期的变化，以便测试地毯中的尺寸变化。由于当前试样的尺寸排除了标准工业测试方法的使用，所以开发了修改的尺寸稳定性测试。测试如下所述。
将成本实验室涂覆的地毯试样冲切成4”×6”，并在地毯的面上沿着6”宽度从每个边缘标记1/4”。将试样浸渍在室温(21℃)水中5小时。使试样部分排水，然后面朝上放在玻璃板上。将试样和玻璃板放置在设为100℃的烘箱中18小时以完全干燥试样。将试样从烘箱和玻璃板取下并放在平坦工作台面上。使用预标记的位置在各个角收集数据；测量从工作台面到块底部按毫米计的距离。使试样冷却至室温并放回玻璃板上。然后将试样和板放在21℃和65％相对湿度的调节室中1小时。将试样从调节室和玻璃板取下，并再次在每个角测量调节后的结果。在两次测量，进行全部样本的目视检查，注意到可能发生的任何隆起不会在向上卷曲测量中被获取。一个浸入和干燥步骤被认为是一个周期。进行历经3个周期的测试以提供对生产的每个试样的尺寸稳定性的完整评估。每个周期在1小时/65％RH/21℃调节步骤之前和之后将有一个值。
在测试预涂粘合剂的情况中，使用如表1中所列的一系列不同的商购乳液粘结剂生产以下预涂层配制物1(有填料)和2(无填料)。
预涂层配制物1
表1
在测试次粘合剂的情况中，由表1中所列的乳液粘结剂生产一系列次粘合剂配制物1，每种配制物具有以下组成：
次粘合剂配制物#1
此外，测试具有表2中给出的组成的PVC塑溶胶型粘合剂作为次粘合剂配制物2和作为每个块试样的外侧背衬层。
表2：PVC次粘合剂配制物#2和外层配制物
组分 商品名 供应商 PHR
PVC分散体树脂 Formolon F28 Formosa Chemicals 70
PVC共混树脂 Formolon F260 Formosa Chemicals 30
增塑剂 Eastman 168 Eastman Chemical 90
润湿剂 Disperplast 1142 Byk 2.5
减粘剂 Viscobyk 5125 Byk 1
热稳定剂 Plastistab AM Stabilizer 1.5
碳黑 Monarch 120 Cabot Corp 1
碳酸钙填料 CC-103 Imerys 250
上述PVC配制物具有11,500cps的成品粘度。
本文引用的所有粘度值在室温(21℃)和20rpm由布氏RVF粘度计测量。
实施例1(对照)
使用预涂配制物#1和预涂粘合剂#1，用预涂粘合剂涂覆地毯前体，然后在300°F(149℃)的烘箱中干燥8分钟。在地毯背面上得到的干燥粘合剂的重量为27盎司/平方码。将表2中所述的PVC塑溶胶化合物施用到重量为1.7盎司/平方码的一块玻璃纤维稀松布。然后将PVC塑溶胶/稀松布层施用到预涂地毯试样，以使PVC塑溶胶和干燥的预涂层化合物彼此接触。将这种材料复合物置于300°F(149℃)的烘箱中10分钟，以使PVC塑溶胶化合物完全熔融并实现所需的强度和粘合性能。在该实施例中使用28盎司/平方码的PVC塑溶胶化合物作为次粘合剂层。
接下来，复合地毯试样具有施加到玻璃纤维稀松布的60密耳表2中所述的PVC塑溶胶以形成外侧背衬层。将试样放回到300°F(149℃)的烘箱中10分钟，以使PVC塑溶胶层完全熔合，实现所需的强度和韧性性能。
地毯试样和外侧背衬层的绒头联结强度和脱层强度的后续测量的细节在表2中给出。
实施例2至8(发明)
制备具有表2中所示组成的一系列另外的地毯块试样。此外，在这些试样中，将乳液预涂层化合物施用到地毯前体的背面(主背衬层)，但不立即干燥。在第二步中，将基于乳液的次粘合剂施用到玻璃纤维稀松布。在第三步骤中，将预涂地毯和经涂覆的稀松布连接在一起以形成复合材料，以使湿的预涂层化合物与湿的次粘合剂彼此接触。然后将该复合物在300°F(149℃)的烘箱中干燥10分钟，在其上面加重量以确保两种液体聚合物在彼此接触时干燥。在这10分钟后，除去重量，将试样放回到300°F(149℃)的烘箱中再10分钟，以确保试样适当干燥。在多数实施例中，预涂层中使用的聚合物也是与次粘合剂配制物中使用的相同聚合物。但是粘合剂不必相同，并且可能存在性能原因使得预涂层化合物中使用与次粘合剂化合物中使用的不同的乳液粘结剂—如实施例4中所示，其使用两种不同的乙酸乙烯酯/乙烯共聚物。
外侧背衬层的绒头联结强度和脱层强度的后续测量的结果列于表3中。在多数情况中，绒头联结强度接近或超过对照试样获得的值。另外，除了将苯乙烯/丁二烯共聚物用于预涂粘结剂和次粘合聚合物的实施例7之外，PVC塑溶胶外侧背衬层不能与任一试样物理地分离。已知SB共聚物对PVC塑溶胶材料的粘合性差，因此这些结果并不令人惊讶。出于这个原因，表4和5中给出的尺寸稳定性测试的结果不包括实施例7的试样。
表4
未调节 周期1 周期1 周期2 周期2 周期3 周期3
实施例 L R L R L R
#1 2.5 2.5 1.5 2 1 1.5
#2 1 3 1 2 1.5 2
#3 1 1.5 0 0.5 0 0
#4 0.5 1 0 0 0 0
#5 0 0 0 0 0 0
#6 0 0 0* 0* 0* 0*
#8 0.5 0 0.5 0.5 0.5 0
#9 0.5 0.5 0 0.5 0 0
*表示有隆起的试样
表5
经调节 周期1 周期1 周期2 周期2 周期3 周期3
实施例 L R L R L R
#1 1 2 1 2 1 2
#2 1 3 1 2.5 1 3
#3 0.5 1 0 1 0.5 1
#4 0 1 0 0.5 0 1
#5 0 0 0 0.5 0 0
#6 0 0 0* 0* 0* 0*
#8 1 0.5 1 1 1 1.5
#9 0.5 0 0.5 0.5 0.5 0.5
这些实施例表明，本文所述的新颖的背衬系统与当前使用的标准工艺相比，可以提供具有相似或显著改进的性能的绒头联结。此外，尺寸稳定性测试表明，与使用当前工业中采用的标准工艺制造的试样相比，测试的所有粘结剂具有相同或大幅改进的尺寸稳定性性能。使用较低的涂层重量可以实现所有这些试样具有改进的绒头联结性能和改进的尺寸稳定性。
尽管已经描述并通过参照特定实施例例示了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，本发明适用于不必在本文中例示的变化。出于这个原因，应当仅参考所附权利要求书来确定本发明的真实范围。

Claims (14)

1.地毯块，其包含：
(i)主背衬层，其包含柔性衬底，该柔性衬底具有穿过并从该衬底的一个表面延伸的纤维绒头，以在使用中限定该块的上部磨损表面；
(ii)预涂粘合剂层，其由在该主背衬衬底的相对表面上提供的含水共聚物分散体形成，并将该纤维绒头固定到该衬底；
(iii)次粘合剂层，其由在该预涂粘合剂层上提供的含水共聚物分散体形成；
(iv)玻璃纤维稀松布，其固定于该次粘合剂层；和
(v)外侧背衬或盖层，其覆盖该玻璃纤维稀松布。
2.根据权利要求1所述的地毯块，其中该预涂粘合剂层和该次粘合剂层每个由乙烯基酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丁二烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物的至少一种的含水分散体形成。
3.根据权利要求1或2所述的地毯块，其中该预涂粘合剂层和该次粘合剂层的至少一个由乙酸乙烯酯和乙烯通过乳液聚合形成的共聚物的含水分散体而形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的地毯块，其中该预涂粘合剂层和该次粘合剂层每个由乙酸乙烯酯和乙烯通过乳液聚合形成的共聚物的含水分散体而形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的地毯块，其中该外侧背衬层包含聚氯乙烯、沥青、挤出聚烯烃和聚氨酯的一种或多种。
6.制造地毯块的方法，该方法包括：
(a)提供包含柔性衬底的主背衬层，该柔性衬底具有穿过并从该衬底的一个表面延伸的纤维绒头，以在使用中限定该块的上部磨损表面；
(b)将液体形式的预涂粘合剂施用到该柔性衬底的相对表面；
(c)当该预涂粘合剂仍为液体形式时，将液体形式的水基次粘合剂和玻璃纤维稀松布施用到该主背衬层上的预涂粘合剂；
(d)干燥该预涂粘合剂和该次粘合剂；然后
(e)将外侧背衬或盖层施用到该稀松布。
7.根据权利要求6所述的方法，该预涂粘合剂包含水基粘合剂，并且步骤(c)在从该粘合剂中除去水之前进行。
8.根据权利要求7所述的方法，该水基预涂粘合剂包含乙烯基酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丁二烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物的至少一种的含水分散体。
9.根据权利要求7或8所述的方法，该水基预涂粘合剂包含由乙酸乙烯酯和乙烯通过乳液聚合形成的共聚物的含水分散体。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，该水基次粘合剂包含乙烯基酯共聚物、丙烯酸酯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丁二烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物的至少一种的含水分散体。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的方法，该水基次粘合剂包含由乙酸乙烯酯和乙烯通过乳液聚合形成的共聚物的含水分散体。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的方法，其中将该稀松布和该次粘合剂层依次施用到该主背衬层上的该预涂粘合剂。
13.根据权利要求6-12中任一项所述的方法，其中将该次粘合剂层施用到该稀松布，然后将二者施用到该主背衬层上的该预涂粘合剂。
14.根据权利要求6-13中任一项所述的方法，其中该外侧背衬层包含聚氯乙烯、沥青、挤出聚烯烃和聚氨酯的一种或多种。
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