DE69816040T2

DE69816040T2 - Teppich und deren herstellungsverfahren, wobei homogen seitenkettenverzwigtes ethylenepolymer verwendet wird

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Publication number: DE69816040T2
Application number: DE69816040T
Authority: DE
Inventors: O. John BIESER; A. Joseph DIBBERN; F. Charles DIEHL; D. James GOINS; C. David KELLEY; A. Rexford MAUGANS; K. Osborne MCKINNEY; R. Lichih PENG; R. Robert TURLEY
Original assignee: Shaw Industries Group Inc
Current assignee: Shaw Industries Group Inc
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: KR20000075741A; HUP0002145A2; RU2188265C2; TR199902077T2; EP0963476B1; EP0963476A2; PL335380A1; DE69816040D1; CN1182292C; HK1075922A1; NO994182D0; JP3974943B2; CN1308541C; WO1998038374A2; CA2281928C; CA2281928A1; AU6671898A; CN1251146A; NO994182L; JP2001527608A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Teppiche und Verfahren zur Herstellung von Teppichen, wobei die Teppiche jeweils mindestens ein flexibles Ethylenpolymer-Rückenmaterial umfassen. In einem speziellen Fall bezieht sich die Erfindung auf einen Teppich und ein Verfahren zur Herstellung eines Teppichs durch eine Extrusionsbeschichtungstechnik, wobei der Teppich jeweils ein Rückenmaterial umfasst, das aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer besteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft jede Art von Teppich, der mit einem Erstrückenmaterial aufgebaut ist und schließt Nadelflorteppich und Nichtnadelflorteppich wie Nadelvliesteppich ein. Obwohl spezifische Ausführungsformen auf Nadelflor- und Nichtnadelflorteppich anwendbar sind, ist Nadelflorteppich bevorzugt.
Wie es in 1 dargestellt ist, sind Nadelflorteppiche Kompositstrukturen, welche Garn (das auch als Faserbündel bekannt ist), ein Erstrückenmaterial mit einer Vorderseitenfläche und einer Rückseitenfläche, ein Adhäsivrückenmaterial und ggf. ein Zweitrückenmaterial einschließen. Um die Vorderseitenfläche von Nadelflorteppich zu bilden, wird Garn durch das Erstrückenmaterial getuftet, so dass sich das längere Stück jeder Masche durch die Vorderseitenfläche des Erstrückenmaterials erstreckt. Typischerweise wird das Erstrückenmaterial aus einem gewebten oder nicht gewebten Material wie einem thermoplastischen Polymer, am häufigsten Polypropylen, hergestellt.
Die Vorderseite eines Nadelflorteppichs kann im Allgemeinen auf drei Arten hergestellt werden. Erstens werden bei einem Schlingenflorteppich die bei dem Tufting-Verfahren gebildeten Garnschlingen intakt gelassen. Zweitens werden die Garnschlingen bei einem Schnittflorteppich entweder während des Tuftens oder danach aufgeschnitten, um einen Schnittflor einzelner Garnenden anstelle von Schlingen zu erzeugen. Drittens schließen manche Teppicharten sowohl Schlingen als auch Schnittflor ein. Eine Auswahl dieser Mischform wird als Teppich mit Tip-Shearing bezeichnet, wobei Schlingen verschiedener Längen getuftet werden und der Teppich dann bei einer Höhe geschoren wird, dass eine Mischung aus nicht aufgeschnittenden, teilweise aufgeschnittenen und vollständig aufgeschnittenen Schlingen entsteht. Alternativ kann die Tufting-Vorrichtung so angeordnet sein, dass sie nur manche der Schlingen aufschneidet, wobei ein Muster aus aufgeschnittenen und nicht aufgeschnittenen Schlingen zurückbleibt. Gleichgültig ob es sich um aufgeschnitte Schlingen oder eine Mischform handelt, das Garn auf der Rückseite des Erstrückenmaterials umfasst feste nicht verlängerte Schlingen.
Die Kombination aus getuftetem Garn und einem Erstrückenmaterial ohne die Anwendung eines Adhäsivrückenmaterials oder Zweitrückenmaterials wird in der Teppichindustrie als Rohnadelflorteppich oder Rohwaren bezeichnet. Rohwaren werden durch Anwendung eines Adhäsivrückenmaterials und eines optionalen Zweitrückenmaterials auf die Rückseite des Erstrückenmaterials zu fertigem Nadelflorteppich. Ein fertiger Nadelflorteppich kann als breit gewebter Teppich in Rollen mit einer Breite von typischeniveise 6 oder 12 ft. hergestellt werden. Alternativ kann der Teppich als Teppichfliese mit typischerweise 18 Quadratinch in den Vereinigten Staaten und 50 cm² anderswo hergestellt werden.
Das Adhäsivrückenmaterial wird auf die Rückseite des Erstrückenmaterials aufgebracht, um das Garn an dem Erstrückenmaterial zu befestigen. Typischerweise wird das Adhäsivrückenmaterial durch eine Schalenappliziervorrichtung (pan applikator) unter Verwendung einer Rolle, einer Walze über einer Rolle oder einem Bett, oder eines Messers (auch als Rakelmesser bezeichnet) über einer Rolle oder einem Bett aufgebracht. Richtig aufgebrachte Adhäsivrückenmaterialien dringen im Wesentlichen nicht durch das Erstrückenmaterial durch.
Am häufigsten wird das Adhäsivrückenmaterial als einzelne Beschichtung oder Schicht aufgebracht. Das Ausmaß oder die Festigkeit, mit welchem/r das Garn befestigt ist, wird als Tuftlock oder Tuftbindestärke bezeichnet. Teppiche mit ausreichender Tuftbindestärke zeigen eine gute Strapazierfähigkeit und weisen somit eine lange Nutzungsdauer auf. Auch sollte das Adhäsivrückenmaterial im Wesentlichen in das Garn (die Faserbündel), das an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert ist, eindringen und sollte einzelne Fasern in dem Garn wesentlich zusammenhalten. Eine gute Penetration in das Garn und Zusammenhalten von Fasern führt zu einer guten Abriebfestigkeit. Darüber hinaus sollte das Adhäsivmaterial dem Teppich zusätzlich zu einer guten Tuftbindestärke und Abriebfestigkeit auch eine gute Flexibilität verleihen oder eine gute Flexibilität erlauben, um eine leichte Verlegung des Teppichs zu ermöglichen.
Das Zweitrückenmaterial ist typischeniveise ein leichter Gitterstoff (scrim) aus gewebtem oder nicht gewebtem Material wie einem thermoplastischen Polymer, am häufigsten Polypropylen. Das Zweitrückenmaterial wird ggf. auf die Rückseite des Teppichs auf das Adhäsivrückenmaterial aufgebracht, in erster Linie, um der Teppichstruktur eine verbesserte Formstabilität zu verleihen sowie um einen größeren Oberflächenbereich zur Anwendung von direkten Verklebeadhäsiven bereitzustellen.
Auf die Rückseite des Adhäsivrückenmaterials und/oder auf die Rückseite des Zweitrückenmaterials, wenn vorhanden, können auch alternative Rückenmaterialien aufgebracht werden. Alternative Rückenmaterialien können eine Schaumpolsterung (z. B. geschäumtes Polyurethan) und druckempfindliche Bodenadhäsive einschließen. Alternative Rückenmaterialien können auch z. B. als Gurtband mit verbessertem Oberflächenbereich aufgebracht werden, um Installationen mit direktem Kleberadhäsiv zu erleichtern (z. B. vertragliche Industrieteppichverlegung, Automobilteppich und Flugzeugteppich, bei welchen der Bedarf für eine Dämpfung häufig minimal ist) zu erleichtern. Alternative Rückenmaterialien können auch ggf. aufgebracht werden, um den Barriereschutz gegenüber Feuchtigkeit, Insekten und Nahrungsmitteln zu verbessern sowie um eine Feuerunterdrückung, thermische Isolierung und Akustikeigenschaften des Teppichs bereitzustellen oder zu verbessern.
Bekannte Adhäsivrückenmaterialien schließen härtbare Latex-, Urethan- oder Vinylsysteme ein, wobei Latexsysteme am häufigsten sind. Konventionelle Latexsysteme sind wässrige Zusammensetzungen mit niedriger Viskosität, die bei hohen Teppichproduktionsraten aufgebracht werden und eine gute Faser-an-Rückenadhäsion, Tuftbindestärke und angemessene Flexibilität bieten. Im Allgemeinen wird überschüssiges Wasser entfernt, und der Latex wird gehärtet, indem er durch einen Trockenofen durchgeführt wird. Styrolbutadiengummi (SBR) sind die häufigsten Polymere, die für Latex-Adhäsivrückenmaterialien verwendet werden. Typischerweise ist das Latex-Rückensystem in großem Maße mit einem anorganischen Füllmittel wie Calciumcarbonat oder Aluminiumtrihydrat versetzt und schließt andere Inhaltsstoffe wie Antioxidantien, antimikrobielle Mittel, Flammschutzmittel, Rauchunterdrücker, Benetzungsmittel und Schaumhilfen ein.
Konventionelle Latex-Adhäsivrückensysteme können bestimmte Nachteile aufweisen. Ein wichtiger Nachteil ist, dass typische Latex-Adhäsivrückensysteme keine Feuchtigkeitsbarriere bereitstellen. Ein weiterer möglicher Nachteil, insbesondere bei einem Teppich, der ein Polypropylengarn und Polypropylen-Erst- und Zweitrückenmaterialien besitzt, ist, dass die unterschiedlichen Polymere der Latexsysteme zusammen mit dem anorganischen Füllmittel die Recycelbarkeit des Teppichs verringern können.
Angesichts dieser Nachteile wurden in der Teppichindustrie Bemühungen unternommen, geeigneten Ersatz für konventionelle Latex-Adhäsivrückensysteme zu suchen.
Eine Alternative ist in der PCT-Anmeldung WO 96/29460 A1 offenbart, worin Bailey et al. die, Verwendung eines Rückengewebes und eines Adhäsivbindemittels für Nadelflorteppiche frei von anorganischen und Latexmaterialien beschreiben, wobei das Adhäsivbindemittel ein thermoplastisches Gewebe umfasst, welches bei Produktionstemperatur schmilzt, um den Flor an der Rückseite zu befestigen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die vergleichsweise hohe Temperatur, die während des Verfahrens angewandt wird, welche die Verwendung von Gewebe ausschließt, das aus wärmeempfindlichen Garnen hergestellt ist. Eine weitere Alternative ist die Verwendung von Urethan-Adhäsivrückensystemen. Zusätzlich dazu, dass sie eine angemessene Adhäsion zur Konsolidierung des Teppichs bereitstellen, zeigen Urethanrücken im Allgemeinen eine gute Flexibilität und gute Barriereeigenschaften und können, wenn sie geschäumt sind, die Notwendigkeit für eine separate Unterlagenpolsterung beseitigen (d. h. sie können ein direktes einheitliches Verkleberückensystem darstellen). Jedoch weisen Urethanrückensysteme auch wichtige Nachteile auf, ihre relativ hohen Kosten und anspruchsvollen Härtungserfordernisse eingeschlossen, die verglichen mit Latexsystemen eine Anwendung bei langsamen Teppichproduktionsraten erforderlich machen.
Thermoplastische Polyolefine wie Ethylenvinylacetat (EVA)-Copolymere und Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) wurden zum Teil aufgrund ihrer niedrigen Kosten, ihrer guten Feuchtigkeitsstabilität und, da sie keine Härtungsanforderungen besitzen, auch als Adhäsivrückenmaterialien vorgeschlagen. Es sind verschiedene Verfahren zur Anwendung von Polyolefin-Rückenmaterialien erhältlich, einschließlich der Pulverbeschichtung, der Heißschmelzanwendung und des Extrusionsfilm- oder Schichtlaminierens.
Eine Strategie ist in der europäischen Patentanmeldung Nr.0 696 654 A1 offenbart, worin Textilstrukturen, die z. B. Multifilamentgarne enthalten, beschrieben sind, welche Kombinationen aus nicht-(oder hoch-)schmelzenden Fasern und sogenannten niedrigschmelzenden Bindefasern sind. Indem die Fasermischung auf den Schmelzpunkt der niedriger schmelzenden Komponente erhitzt wird, dient die Bindefaser als Adhäsiv, um die anderen Fasern zu befestigen, was zu formstabilisierten Garnen bzw. Textilstrukturen führt.
Jedoch kann die Verwendung von Polyolefinen als Ersatz für Latex-Adhäsivrücken auch Nachteile mit sich bringen. Z. B. zeigt die Tabelle A in Spalte 10 des US-Patents 5,240,530, dass gewöhnliche Polyolefinharze eine unzureichende Adhäsion zur Verwendung beim Aufbau eines Teppichs besitzen. Außerdem haben gewöhnliche Polyolefine verglichen mit Latex- und anderen gehärteten Systemen relativ hohe Anwendungsviskositäten und relativ hohe thermische Anforderungen. D. h., dass gewöhnliche thermoplastische Polyolefine durch relativ hohe Schmelzviskositäten und hohe Rekristallisations- oder Verfestigungstemperaturen gekennzeichnet sind, verglichen mit den typischen Wasser-Viskositäten und Härtungstemperaturerfordernissen, die für Latex- und andere gehärtete (härtbare) Systeme charakteristisch sind.
Selbst gewöhnliche elastomere Polyolefine, d. h. Polyolefine mit niedrigen Kristallinitäten, weisen im Allgemeinen relativ hohe Viskositäten und relativ hohe Rekristallisationstemperaturen auf. Hohe Rekristallisationstemperaturen führen zu relativ kurzen Schmelzzeiten während der Bearbeitung und können zusammen mit hohen Schmelzviskositäten dazu führen, dass es schwierig ist, eine ausreichende Penetration des Garns, insbesondere bei konventionellen Adhäsivrückenanwendungsraten, zu erreichen.
Ein Verfahren, um die Viskositäts- und Rekristallisationsunzulänglichkeiten gewöhnlicher Polyolefine zu überwinden, ist, das Polyolefinharz als Heißschmelzadhäsiv zu formulieren, was gewöhnlich das Formulieren von Polyolefinen mit niedrigem Molekulargewicht mit Wachsen, Klebrigmachern, verschiedenen Fließmodifizierern und/oder anderen elastomeren Materialien einschließt. Z. B. wurden Ethylen/Vinylacetat (EVA)-Copolymere in formulierten Heißschmelzadhäsivrücken-Zusammensetzungen verwendet und es wurden auch andere Polyolefinzusammensetzungen als Heißschmelzrücken-Zusammensetzungen vorgeschlägen. Z. B. offenbaren Taft et al. im US-Patent 3,982,051, dass eine Zusammensetzung umfassend ein Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, ataktisches Polypropylen und vulkanisierten Gummi als Heißschmelzteppichrückenadhäsiv nützlich ist.
Ungünstigerweise werden Heißschmelzadhäsivsysteme im Allgemeinen als nicht völlig geeigneter Ersatz für konventionelle Latex-Adhäsivrücken angesehen. Typische Heißschmelzsysteme basierend auf EVA und anderen Copolymeren von Ethylen und ungesättigten Comonomeren können ein erhebliches Formulieren erfordern und führen trotzdem häufig zu unzureichenden Tuftbindestärken. Jedoch liegt die wichtigste Unzulänglichkeit eines typischen Heißschmelzsystems in seinen Schmelzfestigkeiten, welche im Allgemeinen zu gering sind, um eine Anwendung durch direkte Extrusionsbeschichtungstechnik zu erlauben. Somit werden Polyolefin-Heißschmelzsysteme typischerweise durch relativ langsame wenig effiziente Techniken auf Erstrücken aufgebracht, wie durch die Verwendung von erhitzten Rakelmessern oder rotierenden Schmelztransferrollen.
Während nicht formuliertes Hochdruckpolyethylen mit niedriger Dichte (LDPE) durch konventionelle Extrusionsbeschichtungstechnik aufgebracht werden kann, weisen LDPE-Harze typischerweise eine geringe Flexibilität auf, was zu einer übermäßigen Teppichsteifheit führen kann. Umgekehrt besitzen solche gewöhnlichen Polyolefine, die eine verbesserte Flexibilität aufweisen, wie Polyethylen ultraniedriger Dichte (ULDPE) und Ethylen/Propylen-Interpolymere, noch keine ausreichende Flexibilität, weisen übermäßig niedrige Schmelzfestigkeiten auf und/oder neigen dazu, während des Extrusionsbeschichtens Resonanz hervorzurufen. Um Extrusionsbeschichtungsschwierigkeiten zu überwinnden, können gewöhnliche Polyolefine mit ausreichender Flexibilität durch Laminierungstechniken aufgebracht werden, um eine angemessene Garn-an-Rücken-Adhäsion zu gewährleisten; jedoch sind Laminierungstechniken gewöhnlicherweise teuer und können, verglichen mit direkten Extrusionsbeschichtungstechniken, zu verlängerten Produktionsraten führen.
Bekannte Beispiele flexibler Polyolefin-Rückenmaterialien sind in den US-Patenten 3,390,035; 3,583,936; 3,745,054 und 3,914,489 offenbart. Im Allgemeinen beschreiben diese Offenbarungen Heißschmelzadhäsivrücken-Zusammensetzungen basierend auf einem Ethylencopolymer wie Ethylen/Vinylacetat (EVA) und Wachsen. Bekannte Techniken zur Verbesserung der Penetration von Heißschmelzadhäsivrücken-Zusammensetzungen in das Garn schließen das Aufbringen von Druck ein, während die Rohware mit rotierenden Schmelztransferrollen in Kontakt ist, wie es z. B. im US-Patent 3,551,231 beschrieben ist.
Eine weitere bekannte Technik zur Verbesserung der Effektivität von Heißschmelzsystemen betrifft die Verwendung von Vorbeschichtungssystemen. Z. B. beschreiben die US-Patente 3,684,600; 3,583,936 und 3,745,054 das Aufbringen von niedrigviskosen wässrigen Vorbeschichtungen auf die Rückenfläche des Erstrückenmaterials vor der Anwendung einer Heißschmelzadhäsivzusammensetzung. Die in diesen Patenten offenbarten Heißschmelzadhäsivrückensysteme werden von Multikomponenten- Formulierungen basierend auf funktionellen Ethylenpolymeren wie z. B. Ethylen/Ethylacrylat (EEA)- und Ethylen/vinylacetat (EVA)-Copolymeren, abgeleitet.
Obwohl im Fachgebiet der Teppichrücken verschiedene Systeme bekannt sind, besteht ein Bedürfnis für ein Teppichrückensystem mit einem thermoplastischen Polyolefin, welches eine ausreichende Tuftbindestärke, eine gute Abriebfestigkeit und eine gute Flexibilität aufweist, um gehärtete Latex-Rückensysteme zu ersetzen. Es verbleibt auch ein Bedürfnis für ein Anwendungsverfahren, welches hohe Teppichproduktionsraten erlaubt, während die gewünschten Charakteristiken der guten Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit, Barriereeigenschaften und Flexibilität erreicht werden. Schließlich besteht auch ein Bedürfnis, eine Teppichstruktur bereitzustellen, welche Fasern und Rückenmaterialien aufweist, die ohne die Notwendigkeit einer übermäßigen Handhabung und Trennung von Teppichkomponenten-Materialien leicht recycelbar sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Teppich eine Vielzahl von Fasern, ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, ein Adhäsivrückenmaterial und ein optionales Zweitrückenmaterial, wobei die Vielzahl von Fasern am Erstrückenmaterial befestigt sind und von der Vorderseite des Erstrückenmaterials hervortreten und an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, das Adhäsivrückenmaterial an der Rückseite des Erstrückenmaterials angeordnet ist, und das optionale Zweitrückenmaterial benachbart ist zu dem Adhäsivrückenmaterial, wobei mindestens eine der Vielzahl von Fasern, das Erstrückenmaterial, das Adhäsivrückenmaterial oder das optionale Zweitrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50% aufweist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Teppichs, wobei der Teppich eine Vielzahl von Fasern, ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, ein Adhäsivrückenmaterial und ein optionales Zweitrückenmaterial aufweist, wobei die Vielzahl von Fasern an das Erstrückenmaterial angebracht sind und von der Vorderseite des Erstrückenmaterials herausragen und an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, wobei das Verfahren den Schritt des Extrusionsbeschichtens des Adhäsivrückenmaterials oder des optionalen Zweitrückenmaterials auf die Rückseite des Erstrückenmaterials umfasst, wobei das extrusionsbeschichtete Adhäsivrückenmaterial oder optionale Zweitrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50% aufweist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Teppichs, wobei der Teppich eine eingefallene, nicht expandierte Adhäsivrückenmaterialmatrix aufweist und ein Garn umfasst, welches an dem Erstrückenmaterial befestigt ist, wobei das Adhäsivrückenmaterial mindestens ein Ethylenpolymer umfasst und in engem Kontakt zu dem Erstrückenmaterial ist, und das Garn im Wesentlichen durchdrungen und im Wesentlichen konsolidiert hat, wobei das Verfahren den Schritt der Zugabe einer wirksamen Menge mindestens eines Implosionsmittels zu dem Adhäsivrückenmaterial und darauffolgend des Aktivierens des Implosionsmittels während eines Extrusionsbeschichtungsschrittes umfasst, so dass das geschmolzene oder halbgeschmolzene Polymer in den Freiraum des Garns, das an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert ist, gedrückt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Teppichs, wobei der Teppich eine Vorderfläche aufweist und Garn, ein Erstrückenmaterial, ein Adhäsivrückenmaterial und ein optionales Zweitrückenmaterial umfasst, wobei das Erstrückenmaterial eine Rückseitenfläche auf der anderen Seite der Vorderseitenfläche des Teppichs aufweist, das Garn an das Erstrückenmaterial angebracht ist, das Adhäsivrückenmaterial auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials aufgebracht ist und das optionale Zweitrückenmaterial auf das Adhäsivrückenmaterial aufgebracht ist, wobei das Verfahren den Schritt des Spulens, Waschens oder Flashens der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials mit Dampf, Lösungsmittel und/oder Hitze vor der Anwendung des Adhäsivrückenmaterials umfasst, um Verfahrensmaterialien im Wesentlichen zu entfernen oder zu verdrängen.
1 ist eine Darstellung eines Nadelflorteppichs 10.
2 ist eine schematische Darstellung einer Extrusionsbeschichtungsanlage 20 zur Herstellung eines Teppichs 70.
3 besteht aus Rasterelektronenmikroskop-Mikrophotographien mit einer Vergrößerung von 20 (3a) und einer Vergrößerung von 50 (3b), die die Grenzflächen der verschiedenen Teppichkomponenten von Beispiel 14 veranschaulichen.
4 besteht aus Rasterelektronenmikroskop-Mikrophotographien mit einer Vergrößerung von 20 (4a) und einer Vergrößerung von 50 (4b), die die Grenzflächen der verschiedenen Teppichkomponenten von Beispiel 22 veranschaulichen.
5 ist eine X-Y-Kurve, die die Wirkung der Faserbündel-Penetration durch das Adhäsivrückenmaterial auf das Abriebfestigkeitsverhalten von Polypropylen- und Nylonteppich-Proben zeigt.
6 ist ein Querschnitt, der den Aufbau einer Teppichfliese gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine schematische Darstellung einer Extrusionsbeschichtungsanlage zur Herstellung einer Teppichfliese gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ausdrücke "enger Kontakt", "wesentliche Einkapselung" und/oder "wesentliche Konsolidierung" werden hierin in Bezug auf die mechanische Adhäsion oder mechanischen Wechselwirkungen (im Gegensatz zur chemischen Bindung) zwischen ungleichen Teppichkomponenten verwendet, unabhängig davon, ob eine oder mehrere Teppichkomponenten dazu in der Lage sind, mit einer anderen Teppichkomponente chemisch in Wechselwirkung zu treten oder nicht. Hinsichtlich der mechanischen Adhäsion oder der Wechselwirkungen der vorliegenden Erfindung kann manch wirksames Ausmaß an Durchmischung oder Durchschmelzen polymerer Materialien auftreten; jedoch gibt es keine kontinuierliche oder vollständige Verschmelzung verschiedener Komponenten, wie es durch visuelle Untersuchung von Mikrophotographien (bei 20-facher Vergrößerung) der verschiedenen Teppichgrenzflächen bestimmt wird. Innerhalb dieser Bedeutung wird das Verschmelzen von Garn oder Faserbündeln oder einzelner Fasern innerhalb eines Faserbündels miteinander nicht als vollständige Verschmelzung selbst betrachtet, da Fasern hierin als eine Teppichkomponente bezeichnet werden.
Der Ausdruck "enger Kontakt" bezieht sich auf die mechanische Wechselwirkung zwischen der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials und dem Adhäsivrückenmaterial. Der Ausdruck "wesentliche Einkapselung" bezieht sich auf das Adhäsivrückenmaterial, das das Garn oder die Faserbündel in oder in unmittelbarer Nähe zu der Grenzfläche zwischen der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials und dem Adhäsivrückenmaterial wesentlich umgibt. Der Ausdruck "wesentliche Konsolidierung" bezieht sich auf die Gesamtintegrität und Formstabilität des Teppichs, die durch wesentliche Einkapselung des Garns oder der Faserbündel und durch den nahen Kontakt der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials mit dem Adhäsivrückenmaterial erreicht werden. Ein im Wesentlichen konsolidierter Teppich zeigt eine gute Komponentenkohäsionsfähigkeit und eine gute Delaminierungsfestigkeit hinsichtlich der verschiedenen Teppichkomponenten.
Der Ausdruck "integrierte Verschmelzung" wird hierin auf gleiche Weise wie es im Fachgebiet bekannt ist verwendet und bezieht sich auf Wärmebinden von Teppichkomponenten unter Anwendung einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Adhäsivrückenmaterials. Integrierte Verschmelzung tritt auf, wenn das Adhäsivrückenmaterial das gleiche Polymer umfasst wie entweder die Fasern oder das Erstrückenmaterial oder beide. Jedoch tritt keine integrierte Verschmelzung auf, wenn das Adhäsivrückenmaterial ein anderes Polymer umfasst als die Fasern und das Erstrückenmaterial. Mit dem Ausdruck "das gleiche Polymer" ist gemeint, dass die Monomereinheiten der Polymere der gleichen Chemie angehören, obwohl ihre molekularen oder morphologischen Merkmale unterschiedlich sein können. Umgekehrt ist mit dem Ausdruck "anderes Polymer" gemeint, dass die Monomereinheiten der Polymere unabhängig von irgendwelchen molekularen oder morphologischen Unterschieden von verschiedener Chemie sind. Somit würden gemäß den verschiedenen Definitionen der vorliegenden Erfindung ein Polypropylen-Erstrückenmaterial und ein Polyethylen-Adhäsivrückenmaterial nicht vollständig verschmelzen, da diese Teppichkomponenten einer unterschiedlichen Chemie angehören.
Der Ausdruck "Teppichkomponente" wird hierin verwendet, um separat Teppichfaserbündel, das Erstrückenmaterial, das Adhäsivrückenmaterial und das optionale Zweitrückenmaterial zu bezeichnen.
Der Ausdruck "Extrusionsbeschichten" wird hierin in seiner konventionellen Bedeutung verwendet, um eine Extrusionstechnik zu bezeichnen, bei der eine Polymerzusammensetzung im Wesentlichen in Pellet-Form in einem Extruder auf eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt wird und dann durch eine Schlitzdüse gedrückt wird, um eine halbgeschmolzene oder geschmolzene Polymerbahn zu bilden. Die halbgeschmolzene oder geschmolzene Polymerbahn wird kontinuierlich auf eine kontinuierlich zugeführte Rohware tiefgezogen, um die Rückseite der Rohware mit der Polymerzusammensetzung zu beschichten. 2 veranschaulicht ein Extrusionsverfahren der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorderseitenfläche der Rohwäre an dem Spalt in Richtung der Kühlwalze orientiert ist und die Rückseitenfläche des Adhäsivrückenmaterials in Richtung der Einzugdruckwalze orientiert ist. Extrusionsbeschichten unterscheidet sich von einer Laminierungstechnik.
Der Ausdruck "Laminierungstechnik" wird hierin in seiner konventionellen Bedeutung verwendet und bezieht sich auf das Aufbringen von Adhäsivrückenmaterialien auf Rohwaren, indem zunächst das Adhäsivrückenmaterial als verfestigte/r oder im Wesentlichen verfestigte/r Film oder Schicht gebildet wird und danach in einem separaten Verfahrensschritt wieder erwärmt wird oder die Temperatur des Films oder der Schicht wieder erhöht wird, bevor er/sie auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials aufgebracht wird.
Der Ausdruck "Wärmeinhalt" wird hierin verwendet, um das mathematische Produkt der Wärmekapazität und des spezifischen Gewichts eines Füllmittels zu bezeichnen. Füllmittel, die durch einen hohen Wärmeinhalt gekennzeichnet sind, werden in spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Verfestigung oder die Schmelzzeit von Adhäsivrückenmaterialien auszudehnen. Das Handbook for Chemical Technicians, Howard J. Strauss und Milton Kaufmann, McGraw Hill Book Company, 1976, Abschnitte 1–4 und 2–1, stellt Informationen über die Wärmekapazität und das spezifische Gewicht von ausgewählten mineralischen Füllmitteln bereit. Die in der vorliegenden Endung geeigneten Füllmittel verändern ihren physikalischen Zustand über die Extrusionsbeschichtungsverfahrenstemperaturbereiche der vorliegenden Erfindung nicht (d. h. sie bleiben ein festes Material). Bevorzugte Füllmittel mit hohem Wärmeinhalt besitzen eine Kombination aus einem hohen spezifischen Gewicht und einer hohen Wärmekapazität.
Der Ausdruck "Implosionsmittel" wird hierin verwendet, um die Verwendung von konventionellen Treibmitteln oder anderen Verbindungen, die ausgasen oder ein Ausgasen verursachen, wenn sie durch Wärme aktiviert werden, gewöhnlich bei speziellen Aktivierungstemperaturen, zu bezeichnen. In der vorliegenden Erfindung werden Implosionsmittel verwendet, um Adhäsivrückenmaterialien in die Freiräume von Garn oder Faserbündeln zu drücken oder zu implodieren.
Der Ausdruck "Verfahrensmaterial" wird hierin verwendet, um Substanzen wie Spinnfinishwachse, Ausrüstungsöle, Schlichtmittel und dgl. zu bezeichnen, welche adhäsive oder physikalische Grenzflächenwechselwirkungen von Adhäsivrückenmaterialien stören können. Verfahrensmaterialien können durch eine Spül- oder Waschtechnik der vorliegenden Erfindung entfernt oder verdrängt werden, wobei eine verbesserte mechanische Bindung erreicht wird.
Die Ausdrücke "Polypropylenteppich" und "Polypropylen-Rohwaren" werden hierin verwendet, um einen Teppich oder Rohwaren zu bezeichnen, die im Wesentlichen aus Polypropylenfasern zusammengesetzt sind, unabhängig davon, ob das Erstrückenmaterial für den Teppich oder die Rohware aus Polypropylen oder einem anderem Material zusammengesetzt ist.
Die Ausdrücke "Nylonteppich" und "Nylon-Rohwaren" werden hierin verwendet, um einen Teppich oder Rohwaren zu bezeichnen, die im Wesentlichen aus Nylonfasern zusammengesetzt sind, unabhängig davon, ob das Erstrückenmaterial für den Teppich oder die Rohware aus Nylon oder anderem Material zusammengesetzt ist.
Der Ausdruck "linear", um Ethylenpolymere zu beschreiben, wird hierin so verwendet, dass er bedeutet, dass das Polymergerüst des Ethylenpolymers keine messbaren oder nachweislichen Langkettenverzweigungen aufweist, z. B. ist das Polymer mit durchschnittlich weniger als 0,01 Langkettenverzweigungen/1000 Kohlenstoftatomen substituiert.
Der Ausdruck "homogenes Ethylenpolymer", um Ethylenpolymere zu beschreiben, wird auf konventionelle Weise gemäß der Originaloffenbarung von Elston im US-Patent Nr.3,645,992 verwendet, um ein Ethylenpolymer zu bezeichnen, in welchem das Comonomer innerhalb eines gegebenen Polymermoleküls statistisch verteilt ist, und worin im Wesentlichen alle der Polymermoleküle im Wesentlichen das gleiche molare Verhältnis von Ethylen zu Comonomer aufweisen. Wie es hierin definiert ist, sind sowohl die im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere als auch homogen verzweigtes lineares Ethylen homogene Ethylenpolymere.
Homogen verzweigte Ethylenpolymere sind homogene Ethylenpolymere, die Kurzkettenverzweigungen besitzen, und die durch einen relativ hohen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) oder einen relativ hohen Zusammensetzungsverteilungsverzweigungsindex (CDBI) gekennzeichnet sind. D. h., dass das Ethylenpolymer einen SCBDI oder CDBI von größer als oder gleich 50%, vorzugsweise größer als oder gleich 70%, mehr bevorzugt größer als oder gleich 90% aufweist und im Wesentlichen keine messbare hochdichte (kristalline) Polymerfraktion aufweist.
Der SCBDI oder CDBI ist definiert als der gewichtsprozentuale Anteil an Polymermolekülen mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50% des mittleren gesamten molaren Comonomergehalts und stellt einen Vergleich der Comonomerverteilung in dem Polymer mit der Comonomerverteilung, die für eine Bernulli-Verteilung erwartet wird, dar. Der SCBDI oder CDBI von Polyolefinen kann günstigerweise aus Daten berechnet werden, die durch im Fachgebiet bekannte Techniken erhalten werden, z. B. die Temperaturerhöhungselutionsfraktionierung (hierin abgekürzt als "TREF") wie es z. B. von Wild et al., Journal of Polymer Science, Poly. Phys. Ed., Vol. 20, S. 441 (1982), L. D. Cady, "The Role of Comonomer Type and Distribution in LLDPE Product Performance", SPE Regional Technical Conference, Quaker Square Hilton, Akron, Ohio, October 1–2, S. 107–119 (1985) oder in den US-Patenten 4,798,081 und 5,008,204 beschrieben ist. Jedoch schließt die bevorzugte TREF-Technik bei SCBDI- oder CDBI-Berechnungen keine Spülmengen ein. Mehr bevorzugt wird die Comonomerverteilung des Polymers und der SCBDI oder CDBI unter Verwendung von ¹³C NMR-Analyse gemäß den Techniken, wie sie z. B. im US-Patent Nr.5,292,845 und von J. C.Randall in Rev. Macromol. Chem. Phys, C29, S.201–317 beschrieben ist, bestimmt.
Die Ausdrücke "homogen verzweigtes lineares Ethylenpolymer" und "homogen verzweigtes lineares Ethylen/α-Olefin-Polymer" bedeutet, dass das Olefinpolymer eine homogene oder enge Kurzkettenverzweigung (d. h., das Polymer weist einen relativ hohen SCBDI oder CDBI auf) aber keine Langkettenverzweigung aufweist. D. h., dass das lineare Ethylenpolymer ein homogenes Ethylenpolymer ist, gekennzeichnet durch die Abwesenheit von Langkettenverzweigung. Solche Polymere können unter Verwendung von Polymerisationsverfahren hergestellt werden (z. B. wie von Elston im US-Patent 3,645,992 beschrieben), die eine einheitliche Kurzkettenverzweigungsverteilung (d. h. homogen verzweigt) bereitstellen. In seinem Polymerisationsverfahren verwendet Elston lösliche Vanadium-Katalysatorsysteme, um solche Polymere herzustellen, jedoch haben andere wie Mitsui Petrochemical Industries und Exxon Chemical Company, wie berichtet, sogenannte Einzelstellenkatalysatorsysteme verwendet, um Polymere mit einer homogenen Struktur ähnlich der des von Elston beschriebenen Polymers herzustellen. Das US-Patent 4,937,299 von Ewen et al. und US-Patent 5,218,071 von Tsutsui et al. offenbaren die Verwendung von Metallocen-Katalysatoren, wie Katalysatorsystemen, die auf Hafnium basieren, zur Herstellung von homogen, verzweigten linearen Ethylenpolymeren. Homogen verzweigte lineare Ethylenpolymere sind typischerweise dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n von weniger als 3, vorzugsweise weniger als 2,8, mehr bevorzugt weniger als 2,3 besitzen. Kommerzielle Beispiele geeigneter homogen verzweigter linearer Ethylenpolymere schließen solche ein, die von Mitsui Petrochemical Industries als Tafmer^TM-Harze und von Exxon Chemical Company als Exact^TM-Harze und Exceed^TM-Harze verkauft werden.
Die Ausdrücke "homogenes linear verzweigtes Ethylenpolymer" oder "homogen verzweigtes lineares Ethylen/α-Olefin-Polymer" beziehen sich nicht auf verzweigtes Hochdruckpolyethylen, von welchem der Fachmann weiß, dass es zahlreiche Langkettenverzweigungen aufweist. Der Ausdruck "homogenes lineares Ethylenpolymer" bezieht sich allgemein sowohl auf lineare Ethylen-Homopolymere als auch auf lineare Ethylen/α-Olefin-Interpolymere. Ein lineares Ethylen/α-Olefin-Interpolymer besitzt eine Kurzkettenverzweigung, und das α-Olefin ist typischerweise mindestens ein C₃-C₂₀-α-Olefin (z. B. Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-Penten, 1-Hexen und 1-Octen).
Wenn er in Bezug auf ein Ethylen-Homopolymer (d. h. ein Ethylenpolymer mit hoher Dichte, das keinerlei Comonomer und somit keine Kurzkettenverzweigungen enthält) verwendet wird, steht der Ausdruck "homogenes Ethylenpolymer" oder "homogenes lineares Ethylenpolymer" für das Polymer, das unter Verwendung eines homogenen Katalysatorsystems wie z. B. des von Elston oder Ewen beschriebenen oder der von Canich in den US-Patenten Nr.5,026,798 und 5,055,438 oder von Stevens et al. im US-Patent Nr.5,064,802 beschriebenen hergestellt wurde.
Der Ausdruck "im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer" wird hierin verwendet, um insbesondere homogen verzweigte Ethylenpolymere mit Langkettenverzweigung zu bezeichnen. Der Ausdruck bezieht sich nicht auf heterogen oder homogen verzweigte Ethylenpolymere, die ein lineares Polymergerüst besitzen. Im Falle von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren haben die Langkettenverzweigungen die gleiche Comonomerverteilung wie das Polymergerüst, und die Langkettenverzweigungen können so lang sein wie ungefähr die Länge des Polymergerüsts, mit welchem sie verbunden sind. Das Polymergerüst von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren ist mit ungefähr 0,01 Langkettenverzweigungen/1000 Kohlenstoffatomen bis ungefähr 3 Langkettenverzweigungen/1000 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt von ungefähr 0,01 Langkettenverzweigungen/1000 Kohlenstoffatomen bis ungefähr 1 Langkettenverzweigung/1000 Kohlenstoffatomen und insbesondere von ungefähr 0,05 Langkettenverzweigungen/1000 Kohlenstoffatomen bis ungefähr 1 Langkettenverzweigung/1000 Kohlenstoffatomen substituiert.
Langkettenverzweigung wird hierin definiert als eine Kettenlänge von mindestens 6 Kohlenstoftatomen, oberhalb welcher die Länge nicht durch ¹³C-Kernresonanzspektroskopie unterschieden werden kann. Das Vorhandensein von Langkettenverzweigung kann in Ethylen-Homopolymeren unter Verwendung von ¹³C-Kernresonanz(NMR)-Spektroskopie bestimmt werden und wird unter Verwendung des Verfahrens, das von Randall (Rev. Macromol. Chem. Phys., C29, V. 2&3, 285–297) beschrieben ist, quantifiziert.
Obwohl die gegenwärtige ¹³C-Kernresonanzspektroskopie nicht die Länge einer Langkettenverzweigung oberhalb von 6 Kohlenstoffatomen bestimmen kann, bestehen andere bekannte Techniken, die zweckmäßig sind zur Bestimmung des Vorhandenseins von Langkettenverzweigungen in Ethylenpolymeren, einschließlich Ethylen/1-Octen-Interpolymeren. Zwei solcher Verfahren sind die Gelpermeationschromatographie, kombiniert mit einem Flachwinkellaserlicht streudetektor (GPC-LALLS) und Gelpermeationschromatographie, kombiniert mit einen Differentialviskosimeterdetektor (GPC-DV). Die Verwendung dieser Techniken zur Detektion von Langkettenverzweigung und die zugrundeliegenden Theorien wurden in der Literatur gut dokumentiert. Siehe z. B. Zimm, G. H. und Stockmayer, W. H., J. Chem. Phys., 17, 1301 (1949) und Rudin, A., Modern Methods of Polymer Characterization, John Wiley & Sons, New York (1991) S.103–112.
A. Willem deGroot und P. Steve Chum, beide von The Dow Chemical Company, präsentierten auf der Konferenz der Federation of Analytical Chemistry and Spectroscopy Society (FACSS) in St.Louis, Missouri, am 4. Oktober 1994 Daten, die zeigten, dass GPC-DV eine zweckmäßige Technik zur Quantifizierung des Vorhandenseins von Langkettenverzweigungen in im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren ist. Insbesondere fanden deGroot und Chum, dass das Maß an Langkettenverzweigungen in im Wesentlichen linearen Ethylen-Homopolymer-Proben, gemessen unter Verwendung der Zimm-Stockmayer-Gleichung, gut mit dem Maß an Langkettenverzweigungen, das unter Verwendung von ¹³C-NMR gemessen wurde, korrelierte.
Ferner fanden deGroot und Chum, dass das Vorhandensein von Octen das hydrodynamische Volumen der Polyethylen-Proben in Lösung nicht verändert, und dass man somit die Molekulargewichtserhöhung, die den Octen-Kurzkettenverzweigungen zuzuschreiben ist, durch Kenntnis des Molprozentanteils von Octen in der Probe erklären kann. DeGroot und Chum zeigten, dass GPC-DV verwendet werden kann, um das Maß an Langkettenverzweigungen in im Wesentlichen linearen Ethylen/Octen-Copolymeren zu quantifizieren, indem der Beitrag zur Molekulargewichtserhöhung, der den 1-Octen-Kurzkettenverzweigungen zuzuschreiben ist, aufgelöst wird.
DeGroot und Chum zeigten auch, dass ein Diagramm von Log (I₂, Schmelzindex) als eine Funktion von Log (GPC-Molekulargewichtsgewichtsmittel), wie durch GPC-DV bestimmt, veranschaulicht, dass die Langkettenverzweigungsaspekte (aber nicht das Ausmaß an Langkettenverzweigung) von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren vergleichbar sind mit denen von Hochdruck-, hochverzweigtem Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), und dass sie sich deutlich von Ethylenpolymeren, die unter Verwendung von Ziegler-Typ-Katalysatoren wie Titankomplexen und gewöhnlichen homogenen Katalysatoren wie Hafnium- und Vanadium-Komplexen hergestellt sind, unterscheiden.
Bei im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren ist die Langkettenverzweigung länger als die Kurzkettenverzweigung, die durch den Einbau von α-Olefin(en) in das Polymergerüst auftritt. Der empirische Effekt des Vorhandenseins von Langkettenverzweigung in den im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren, die in der Erfindung verwendet werden, wird durch verbesserte rheologische Eigenschaften gezeigt, die hierin mittels Gasextrusionsrheometrie (GER)-Ergebnisse und/oder Schmelzfluss, I₁₀/I₂-Erhöhungen quantifiziert und ausgedrückt werden.
Im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere sind homogen verzweigte Ethylenpolymere und sind im US-Patent 5,272,236 und US-Patent 5,278,272 offenbart. Homogen verzweigte, im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere sind von The Dow Chemical Company als AFFINITY^TM-Polyolefinplastomere und von Dupont Dow Elastomers JV als ENGAGE^TM-Polyolefinelastomere erhältlich. Homogen verzweigte, im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere können mittels Lösungs-, Aufschlämmungs- oder Gasphasenpolymerisation von Ethylen und einem oder mehreren optionalen α-Olefin-Comonomeren in Gegenwart eines Katalysators mit gespannter Geometrie hergestellt werden, wie das in der europäischen Patentanmeldung 416,815-A offenbarte Verfahren. Vorzugsweise wird ein Lösungspolymerisationsverfahren verwendet, um das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, herzustellen.
Die Ausdrücke "heterogen" und "heterogen verzweigt" bedeuten, dass das Ethylenpolymer als eine Mischung von Interpolymermolekülen mit verschiedenen molaren Verhältnissen von Ethylen zu Comonomer gekennzeichnet ist. Heterogen verzweigte Ethylenpolymere sind durch einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von weniger als ungefähr 30% gekennzeichnet. Heterogen verzweigte lineare Ethylenpolymere sind von The Dow Chemical Company als DOWLEX^TM lineares Polyethylen niedriger Dichte und als ATTANE^TM Polyethylenharze ultraniedriger Dichte erhältlich. Heterogen verzweigte lineare Ethylenpolymere können via Lösungs-, Aufschlämmungs- oder Gasphasenpolymerisation von Ethylen und einem oder mehreren optionalen α-Olefin-Comonomeren in Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators durch Verfahren, wie sie im US-Patent 4,076,698 von Anderson et al. beschrieben sind, hergestellt werden. Heterogen verzweigte Ethylenpolymere sind typischerweise dadurch gekennzeichnet, dass sie Molekulargewichtsverteilungen, M_w/M_n im Bereich von 3,5 bis 4,1 aufweisen und sich somit von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren und homogen verzweigten linearen Ethylenpolymeren hinsichtlich sowohl der kompositorischen Kurzkettenverzweigungsverteilung als auch der Molekulargewichtsverteilung unterscheiden.
Die im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gehören weder der gleichen Klasse an wie homogen verzweigte lineare Ethylenpolmere noch wie heterogen verzweigte lineare Ethylenpolymere, noch sind im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere in der gleichen Klasse wie traditionelles hochverzweigtes Polyethylen niedriger Dichte (LDPE). Die in dieser Erfindung nützlichen im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere weisen überraschenderweise eine exzellente Verarbeitbarkeit auf, obwohl sie relativ enge Molekulargewichtsverteilungen (MWD) besitzen. Noch überraschender ist, dass das Schmelzflussverhältnis (I₁₀/I₂) der im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere im Wesentlichen unabhängig von dem Polydispersitätsindex (d. h. der Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n)) variiert werden kann. Dies steht im Gegensatz zu konventionellen heterogen verzweigten linearen Polyethylenharzen, welche solche rheologische Eigenschaften aufweisen, dass sich, wenn sich der Polydispersitätsindex erhöht, auch der I₁₀/I₂-Wert erhöht. Die Theologischen Eigenschaften von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren unterscheiden sich auch von homogen verzweigten linearen Ethylenpolymeren, die relativ niedrige, im Wesentlichen feststehende I₁₀/I₂-Verhältnisse besitzen.
Wir haben gefunden, dass im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere und homogen verzweigte lineare Ethylenpolymere (d. h. homogen verzweigte Ethylenpolymere) einzigartige Vorteile für extrusionsbeschichtete Teppichrückenanwendungen, insbesondere für Industrie- und Wohnteppich-Märkte, bieten. Homogen verzweigte Ethylenpolymere (einschließlich insbesondere im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere) weisen niedrige Verfestigungstemperaturen, eine gute Adhäsion an Polypropylen und einen niedrigen Modul verglichen mit konventionellen Ethylenpolymeren wie Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), heterogen verzweigtes lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und heterogen verzweigtes Polyethylen ultraniedriger Dichte (ULDPE) auf. Somit sind homogen verzweigte Ethylenpolymere zweckmäßig zur Herstellung von Teppichfasern, Erstrückenmaterialien, Adhäsivrückenmaterialien und optionalen Zweitrückenmaterialien. Jedoch sind homogen verzweigte Ethylenpolymere insbesondere zweckmäßig als Adhäsivrückenmaterialien für Nadelflorteppich und Nichtnadelflorteppich (z. B. Nadelvliesteppich) und sind insbesondere zweckmäßig für Nadelflorteppiche.
In der vorliegenden Erfindung zeigen sorgfältig ausgewählte im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere und homogen verzweigte lineare Ethylenpolymere während des Extrusionsbeschichtens der Rückseite eines Teppichs zum Aufbringen eines Adhäsivrückenmatertals, eine gute Penetration von Teppichgarnen (Faserbündeln) und erlauben auch eine gute Verstärkung der Fasern innerhalb des Garns. Bei der Verwendung in Nadelflorteppichen wird die Tuftbindestärke und die Abrtebfestigkeit des Teppichs durch die Penetration von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren und homogen verzweigten linearen Ethylenpolymeren in das Garn erhöht. Vorzugsweise wird eine Tuftbinde(oder Tuftfesthalte)-Stärke von 3,25 Pounds (1,5 kg) oder mehr erreicht, mehr bevorzugt 5 Pounds (2,3 kg) oder mehr und am meisten bevorzugt 7,5 Pounds (3,4 kg) oder mehr. Zusätzlich zur verbesserten Penetration des Garns kann die Tuftbindestärke auch durch Erhöhung des Molekulargewichts des Polymers erhöht werden. Jedoch steht ein für eine verbesserte Tuftbindestärke ausgewähltes höheres Polymermolekulargewicht der Anforderung eines niedrigeren Polymermolekulargewichts entgegen, welches im Allgemeinen für eine gute Garnpenetration und eine gute Extrusionsbeschichtungsfähigkeit erforderlich ist. Auch sind höhere Polymerdichten für eine verbesserte chemische Beständigkeit und Barrierebeständigkeit erwünscht, doch höhere Dichten führen immer zu steiferen Teppichen. Somit müssen die Polymereigenschaften so gewählt werden, dass ein Gleichgewicht zwischen der Extrusionsbeschichtungsfähigkeit und der Abriebfestigkeit sowie zwischen der chemischen Beständigkeit und der Teppichflexibilität beibehalten wird.
Wenn Teppich-Rohwaren mit sorgfältig ausgewählten im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren oder homogen verzweigten linearen Ethylenpolymeren mit einem Rücken versehen werden, bietet der niedrige Elastizitätsmodul dieser Polymere Vorteile bei der Leichtigkeit der Teppichverlegung und allgemeinen Teppichhandhabung. Im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere, insbesondere, wenn sie als Adhäsivivckenmaterial verwendet werden, zeigen eine verbesserte mechanische Adhäsion an Polypropylen, was die Konsolidierung und Delaminierungsbeständigkeit der verschiedenen Teppichschichten und Komponenten, d. h. Polypropylenfasern, Faserbündel, des Erstrückenmaterials, des Adhäsivrückenmaterials und des Zweitrückenmaterials, wenn dieses ggf. aufgebracht wird, verbessert. Folglich können eine außergewöhnlich gute Abriebfestigkeit und Tuftbindestärke erhalten werden. Eine gute Abriebfestigkeit ist insbesondere wichtig bei Reinigungsvorgängen von Industrieteppich, da eine gute Abriebfestigkeit im Allgemeinen die Teppichlebensdauer verbessert.
Sorgfältig ausgewählte, im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere können ein Beseitigen der Zweitrückenmaterialien erlauben und somit zu beträchtlichen Einsparungen bei den Herstellungskosten führen. Außerdem können Teppiche, die einen Rücken aus im Wesentlichen linearem Ethylenpolymer oder homogen verzweigtem linearem Ethylenpolymer aufweisen, eine wesentliche Fluid- und Partikelbarriere bereitstellen, welche die hygienischen Eigenschaften des Teppichs verbessert.
Ein Adhäsivrückenmaterial aus im Wesentlichen linearem Ethylenpolymer oder homogen verzweigtem linearem Ethylenpolymer kann vollständig recycelbare Teppichprodukte erlauben, insbesondere, wenn der Teppich Polypropylenfasern umfasst. Außerdem kann die Mischung aus einem im Wesentlichen linearem Ethylenpolymer oder einem homogen verzweigten linearen Ethylenpolymer mit einem Polypropylenharz mit Fasergüte zu einer Schlagfestigkeits-modifizierten Recycel-Zusammensetzung führen, welche zum Spritzgießen und für andere Formverfahren nützlich ist, sowie zu einer Wiederverwertung beim Teppichaufbau, z. B. als Erstrückenmaterial oder als eine Mischungskomponente der Adhäsivrückenmaterial-Polymerzusammensetzung führen. D. h., dass an Polyolefinpolymermischungen ausreichend ähnliche chemische Polymereigenschaften, -Kompatibilitäten und/oder -Mischbarkeiten beteiligt sein können, so dass eine gute Recycelbarkeit möglich ist, ohne dass ausreichende Ähnlichkeiten vorliegen, um ein vollständiges Verschmelzen zu ermöglichen.
Das bevorzugte homogen verzweigte Ethylenpolymer weist einen einzelnen Schmelzpeak zwischen –30°C und 150°C, wie es unter Verwendung von Differentialscanningkalorimetrie bestimmt wird, auf. Das am meisten bevorzugte homogen verzweigte Ethylenpolymer zur Verwendung in der Erfindung ist ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es

(a) ein Schmelzflussverhältnis, I₁₀/I₂ ≥ 5,63,
(b) eine Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n bestimmt durch Gelpermeationschromatographie und definiert durch die Gleichung (Mw/Mn) ≤ (I10/I2) – 4,63,
(c) eine solche Gasextrusionsrheologie aufweist, dass die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn für das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer mindestens 50% größer ist als die kritische Scherrate beim Oberflächenschmelzbruchbeginn für ein lineares Ethylenpolymer, wobei das lineare Ethylenpolymer eine Verteilung homogen verzweigter Kurzkettenverzweigung und keine Langkettenverzweigung aufweist, und wobei das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer und das lineare Ethylenpolymer gleichzeitig Ethylen-Homopolymere oder Interpolymere von Ethylen und mindestens einem C₃-C₂₀-α-Olefin sind und den gleichen I₂ und die gleiche M_w/M_n aufweisen, und wobei die jeweiligen kritischen Scherraten des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers und des linearen Ethylenpolymers bei der gleichen Schmelztemperatur unter Verwendung eines Gasextrusionsrheometers gemessen werden,
(d) einen einzelnen Differentialscanningkalorimetrie, DSC, Schmelzpeak zwischen –30° und 150°C aufweist.

Die Bestimmung der kritischen Scherrate hinsichtlich des Schmelzbruches sowie anderer rheologischer Eigenschaften wie der "Theologische Verarbeitungsindex" (PI), wird unter Verwendung eines Gasextrusionsrheometers (GER) durchgeführt. Das Gasextrusionsrheometer ist von M.Shida, R. N. Shroff und L. V.Cancio in Polymer Engineerinq Science, Vo1.17, Nr.11, S.770 (1977) und in "Rheometers for Molten Plastics", von John Dealy, veröffentlicht von Van Nostrand Reinhold Co. (1982) auf S.97–99 beschrieben. GER-Experimente werden bei einer Temperatur von 190°C, bei Stickstoffdrücken zwischen ungefähr 250 und ungefähr 5500 psig (ungefähr 1,7 und ungefähr 37,4 MPa) unter Verwendung einer Düse mit einem Durchmesser von 0,0754 mm, einem VD von 20 : 1 mit einem Eintrittswinkel von ungefähr 180° durchgeführt. Für die hierin verwendeten im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere ist der PI die Scheinviskosität (in kpoise) eines Materials, das durch GER bei einer Scheinscherspannung von 2,15 × 10⁶ dyn/cm² (2,19 × 10⁴ kg/m²) gemessen wird. Das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer zur Verwendung in der Erfindung weist einen PI im Bereich von 0,01 kpoise bis 50 kpoise, vorzugsweise 15 kpoise oder weniger auf. Die hierin verwendeten im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere weisen einen PI von weniger als oder gleich 70% des PI eines linearen Ethylenpolymers (entweder eines nach Ziegler polymerisierten Polymers oder eines homogen verzweigten linearen Polymers, wie es von Elston im US-Patent 3,645,992 beschrieben ist) mit einem I₂ und M_w/M _n auf, die jeweils innerhalb von 10% des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers liegen.
Ein Diagramm, bei dem die Scheinscherspannung gegen die Scheinscherrate aufgetragen ist, wird verwendet, um das Schmelzbruchphänomen festzustellen, und um die kritische Scherrate und die kritische Scherspannung von Ethylenpolymeren zu quantifizieren. Gemäß Ramamurthy im Journal of Rheology, 30(2), 337–357, 1986, können oberhalb einer bestimmten kritischen Fließrate die beobachteten Extrudatunregelmäßigkeiten grob in zwei Haupttypen klassifiziert werden: Oberflächenschmelzbruch und Gesamtschmelzbruch.
Oberflächenschmelzbruch tritt unter scheinbar stationären Fließbedingungen auf und reicht im Einzelnen von dem Verlust des Filmspiegelglanzes bis zur stärkeren Form der "Haifischhaut". Hierin ist der Oberflächenschmelzbruchbeginn (OSMF), wie es unter Verwendung der oben beschriebenen GER bestimmt wird, durch den Beginn des Verlustes von Extrudatglanz gekennzeichnet, bei welchem die Oberflächenrauheit des Extradats nur durch eine 40-fache Vergrößerung detektiert werden kann. Wie es im US-Patent Nr.5,278,272 beschrieben ist, ist die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn für die im Wesentlichen linearen Ethylen-Interpolymere und Homopolymere um mindestens 50% größer als die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn eines linearen Ethylenpolymers mit im Wesentlichen dem gleichen I₂ und der gleichen M_w/M_n.
Gesamtschmelzbruch tritt bei instationären Extrusionsfließbedingungen auf und reicht im Einzelnen von regulären (alternierend rau und weich, helikalen, etc.) bis zu statistischen Veränderungen. Um die Gebrauchseigenschaften von Filmen, Beschichtungen und Formartikeln für eine kommerzielle Akzeptanz zu maximieren, sollten Oberflächendefekte minimal, wenn nicht sogar gar nicht vorhanden sein. Die kritische Scherspannung bei Gesamtschmelzbruchbeginn für die im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere, die in der Erfindung verwendet werden, insbesondere solche, die eine Dichte von größer 0,910 g/ccm aufweisen, ist größer als 4 × 10⁶ dyn/cm². Die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn (OSMF) und Gesamtschmelzbruchbeginn (OGMF) wird hierin basierend auf den Veränderungen der Oberflächenrauheit und Strukturen der durch GER extrudierten Extradate verwendet werden.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten homogenen Ethylenpolymere sind durch einen einzelnen DSC-Schmelzpeak gekennzeichnet. Der einzelne Schmelzpeak wird unter Verwendung eines Differentialscanningkalorimeters, das mit Indium und entionisiertem Wasser standardisiert ist, bestimmt. Im Verfahren werden Proben mit Größen von 5–7 mg, eine "erste Erwärmung " bei ungefähr 140°C, die für 4 min gehalten wird, ein Abkühlen mit 10°/min auf –30°C, die für 3 min gehalten wird und ein Aufheizen mit 10°C/min auf 150°C für die "zweite Erwärmung" verwendet. Der einzelne Schmelzpeak wird der Kurve entnommen, bei der der "zweite Erwärmungs"-Wärmefluss versus Temperatur aufgetragen ist. Die Gesamtschmelzwärme des Polymers wird von dem Bereich unter der Kurve berechnet.
Bei Polymeren mit einer Dichte von 0,875 g/cm³ bis 0,910 g/cm³ kann der einzelne Schmelzpeak abhängig von der Ausrüstungssensibilität eine "Schulter" oder einen "Buckel" an der niedrigschmelzenden Seite zeigen, welche/r weniger als 12%, typischerweise weniger als 9% und typischer weniger als 6% der Gesamtschmelzwärme des Polymers ausmacht. Ein solches Artefakt kann für andere homogen verzweigte Polymer wie Exact^TM-Harze beobachtet werden, und kann auf Basis der Steigung des einzelnen Schmelzpeaks, die über den Schmelzbereich des Artefakts monoton variiert, erkannt werden. Ein solches Artefakt tritt innerhalb von 34°C, typischerweise innerhalb von 27°C und typischer innerhalb von 20°C des Schmelzpunktes des einzelnen Schmelzpeaks auf. Die einem Artefakt zuzuschreibende Schmelzwärme kann separat durch spezielle Integration seines mit ihm im Zusammenhang stehenden Bereichs unter der Kurve, bei der der Wärmefluss versus Temperatur aufgetragen ist, separat bestimmt werden.
Ganze Polymerproduktproben und einzelne Polymerkomponenten werden durch Gelpermeationschromatographie (GPC) auf einer Waters-150 Hochtemperatur-Chromatographieeinheit, ausgerüstet mit drei Säulen gemischter Porosität (Polymer Laboratories 10³, 10⁴, 10⁵ und 10⁶ Å), die bei einer Systemtemperatur von 140°C betrieben werden, analysiert. Das Lösungsmittel ist 1,2,4-Trichlorbenzol, von welchem 0,3 Gew.%-Lösungen der Proben zur Injektion hergestellt werden. Die Flussrate beträgt 1,0 ml/min und die Injektionsgröße beträgt 100 μl.
Die Molekulargewichtsbestimmung wird unter Verwendung von Polystyrolstandards mit enger Molekulargewichtsverteilung (von Polymer Laboratories) zusammen mit ihren Elutionsvolumina abgeleitet. Die äquivalenten Polyethylen-Molekulargewichte werden unter Verwendung von geeigneten Mark-Houwink-Koeffizienten für Polyethylen und Polystyrol bestimmt (wie es von Williams und Ward im Journal of Polymer Science, Polymer Letters, Vol.6, S.621, 1968 beschrieben ist), um die folgende Gleichung abzuleiten: MPolyethylen = a·(MPolystyrol)b.
In dieser Gleichung ist a = 0,4316 und b = 1,0. Das Molekulargewichtgewichtsmittel, M_w, und das Molekulargewichtszahlenmittel, M_n, werden auf übliche Weise gemäß der folgenden Formel berechnet: M_j = (S w_i (M_i ^j))^j; worin w_i die Gewichtsfraktion der Moleküle mit M_i ist, die von der GPC-Säule in Fraktion i eluieren und j = 1, wenn M_w berechnet wird und j = –1, wenn M_n berechnet wird.
Die Molekülargewichtsverteilung (M_w/M_n) für die im Wesentlichen linearen Ethylenpolymere und homogenen linearen Ethylenpolymere, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist im Allgemeinen ungefähr 1,8 bis ungefähr 2,8.
Jedoch ist von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren bekannt, dass sie hervorragende Verarbeitbarkeiten aufweisen, obwohl sie eine relativ enge Molekulargewichtsverteilung besitzen. Im Gegensatz zu homogen und heterogen verzweigten linearen Ethylenpolymeren kann das Schmelzflussverhältnis (I₁₀/I₂) von im Wesentlichen linearen Ethylenpolymeren im Wesentlichen unabhängig von ihrer Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n, variiert werden.
Geeignete homogen verzweigte Ethylenpolymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen Interpolymere von Ethylen und mindestens einem α-Olefin, hergestellt durch ein Lösungs-, Gasphasen- oder Aufschlämmungspolymerisationsverfahren, oder Kombinationen davon ein. Geeignete α-Olefine werden durch die folgende Formel dargestellt: CH₂=CHRworin R ein Kohlenwasserstoffrest ist. Ferner kann R ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen sein, und somit schließt die Formel C₃-C₂₀-α-Olefine ein. Geeignete α-Olefine zur Verwendung als Comonomere schließen Propylen, 1-Buten, 1-Isobutylen, 1-Penten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-Penten, 1-Hepten und 1-Octen sowie andere Comonomer-Arten wie Styrol, Halo- oder Alkyl-substituierte Styrole, Tetrafluorethylen, Vinylbenzocyclobutan, 1,4-Hexadien, 1,7-Octadien und Cycloalkene, z. B. Cyclopenten, Cyclohexen und Cycloocten ein. Vorzugsweise wird das Comonomer 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen oder Mischungen davon sein, da Adhäsivrückenmaterialien, die aus höheren α-Olefinen zusammengesetzt sind, eine besonders verbesserte Beständigkeit aufweisen. Jedoch wird das Comonomer am meisten bevorzugt 1-Octen sein, und das Ethylenpolymer wird in einem Lösungsverfahren hergestellt werden.
Die Dichte des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers oder homogen verzweigten linearen Ethylenpolymers, wie es gemäß ASTM D-792 gemessen wird, übersteigt 0,92 g/cm³ nicht und ist im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 0,85 g/cm³ bis ungefähr 0,92 g/cm³, vorzugsweise von ungefähr 0,86 g/cm³ bis ungefähr 0,91 g/cm³ und insbesondere von ungefähr 0,86 g/cm³ bis ungefähr 0,90 g/cm³.
Das Molekulargewicht des homogen verzweigten linearen Ethylenpolymers oder im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers wird günstigerweise unter Verwendung einer Schmelzindexmessung gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190°C/2,16 kg (früher bekannt als "Bedingung (E)" und auch bekannt als I₂) angegeben. Der Schmelzindex ist umgekehrt proportional zum Molekulargewicht des Polymers. Somit ist der Schmelzindex, je höher das Molekulargewicht ist, umso niedriger, obwohl das Verhältnis nicht linear ist. Der Schmelzindex für das homogen verzweigte lineare Ethylenpolymer oder im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer ist im Allgemeinen ungefähr 1 g/10 min (g/10 min) bis ungefähr 500 g/10 min, vorzugsweise ungefähr 2 g/10 min bis ungefähr 300 g/10 min, mehr bevorzugt ungefähr 5 g/10 min bis ungefähr 100 g/10 min, insbesondere ungefähr 10 g/10 min bis ungefähr 50 g/10 min, und am meisten bevorzugt ungefähr 25 bis ungefähr 35 g/10 min.
Eine andere Messung, die zur Charakterisierung des Molekulargewichts des homogenen linearen Ethylenpolymers oder des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers nützlich ist, wird günstigerweise unter Verwendung einer Schmelzindexmessung gemäß ASTM D-1238, Bedingung 190°C/10 kg (früher bekannt als "Bedingung (N)" und auch bekannt als I₁₀) angegeben. Das Verhältnis der I₁₀- und der I₂-Schmelzindex-Werte ist das Schmelzflussverhältnis und wird als I₁₀/I₂ bezeichnet. Für das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer gibt das I₁₀/I₂-Verhältnis das Maß an Langkettenverzweigung an, d. h., je höher das I₁₀/I₂-Verhältnis ist, desto mehr Langkettenverzweigung liegt in dem Polymer vor. Das I₁₀/I₂-Verhältnis des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers ist mindestens 6,5, vorzugsweise mindestens 7, insbesondere mindestens 8. Das I₁₀/I₂-Verhältnis des homogen verzweigten linearen Ethylenpolymers ist im Allgemeinen weniger als 6,3.
Bevorzugte Ethylenpolymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung weisen einen relativ niedrigen Modul auf. D. h., dass das Ethylenpolymer dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen 2%-Sekantenmodul von weniger als 24000 psi (163,3 MPa), insbesondere weniger als 19000 psi (129,3 MPa) und am meisten bevorzugt weniger als 14000 psi (25,2 MPa) aufweist, wie es gemäß ASTM D790 gemessen wird.
Bevorzugte Ethylenpolymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen amorph oder vollständig amorph. D. h., dass das Ethylenpolymer dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine prozentuale Kristallinität von weniger als 40%, vorzugsweise weniger als 30%, mehr bevorzugt weniger als 20% und am meisten bevorzugt weniger als 10% aufweist, wie es durch Differentialscanningkalorimetrie unter Verwendung der Gleichung Prozent Kristallinität = Hf/292.100, worin Hf die Schmelzwärme in Joule/Gramm darstellt, gemessen wird.
Das homogen verzweigte Ethylenpolymer kann alleine verwendet werden oder kann mit einem oder mehreren synthetischen oder natürlichen polymeren Materialien vermischt oder gemischt werden. Geeignete Polymere zum Vermischen oder Mischen mit homogen verzweigten Ethylenpolymeren, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen ein anderes homogen verzweigtes Ethylenpolymer, Polyethylen niedriger Dichte, heterogen verzweigtes LLDPE, heterogen verzweigtes ULDPE, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Pfropfpolyethylen (z. B. ein mit Maleinsäureanhydrid extrusionsgepfropftes heterogen verzweigtes lineares niedriges Polyethylen oder ein Maleinsäureanhydrid-extrusionsgepfropftes homogen verzweigtes Polyethylen ultraniedriger Dichte), Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, Polystyrol, Polypropylen, Polyester, Polyurethan, Polybutylen, Polyamid, Polycarbonat, Gummi, Ethylen-Propylen-Polymere, Ethylen-Styrol-Polymere, Styrolblockcopolymere und Vulkanate ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Das tatsächliche Vermischen oder Mischen verschiedener Polymere kann günstigerweise durch jede im Fachgebiet bekannte Technik durchgeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Schmelzextrusionsmischen, Trockenmischen, Walzenmischen, Schmelzmischen wie in einem Banbury-Mischer und Mehrfachreaktor-Polymerisation.
Bevorzugte Abmischungen und Mischungen schließen ein homogen verzweigtes Ethylenpolymer und ein heterogen verzweigtes Ethylen-α-Olefin-Interpolymer ein, worin das α-Olefin ein C₃-C₈-α-Olefin ist, das hergestellt ist unter Verwendung zweier Reaktoren, die parallel oder in Serie betrieben werden, wobei in jedem Reaktor verschiedene Katalysatorsysteme verwendet werden. Mehrfachreaktor-Polymerisationen sind in den co-anhängenden Anmeldungen USSN 08/544,497, angemeldet am 18.Oktober 1995 und USSN 08/327,156, angemeldet am 21.Oktober 1994, beschrieben. Jedoch umfassen bevorzugte Mehrfachreaktor-Polymerisationen nicht-adiabatische Lösungsschleifenreaktoren wie sie in den Provisonal-Anmeldungen USSN 60/014696 und USSN 60/014705, die beide am 1.April 1996 angemeldet wurden, beschrieben sind.
Es wurde ein Bereich von Harzeigenschaften, Verfahrensbedingungen und Ausrüstungskonfigurationen für extrusionsbeschichtbare Teppichrückensysteme gefunden, die Eigenschaften verleihen, welche ähnlich oder besser sind als die von gegenwärtigen Latex- und Polyurethansystemen.
1 ist eine Darstellung eines Nadelflorteppichs 10. Der Nadelflorteppich 10 ist hergestellt aus einem Erstrückenmaterial 11, durch welches das Garn 12 getuftet ist; einem Adhäsivrückenmaterial 13, welches in engem Kontakt mit der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials 11 ist, das das Garn 12 im Wesentlichen einkapselt und das Garn 12 penetriert und einzelne Teppichfasern bindet; und einem optionalen Zweitrückenmaterial 14, das an die Rückseitenfläche des Adhäsivrückenmaterials 13 aufgebracht ist.
2 ist eine Darstellung einer Extrusionsbeschichtungsanlage 20 zur Herstellung eines Teppichs 70. Die Anlage 20 schließt einen Extruder 21, ausgerüstet mit einer Schlitzdüse 22, einer Einzugwalze 24, einer Kühlwalze 23, einer Abzugshaube 26, einer Rohwaren-Zufuhrwalze 28 und einem Vorerwärmer 25. Wie es dargestellt ist, ist die Einzugwalze vorzugsweise mit einem Vakuumschlitz 29 ausgerüstet, um über ungefähr 60° oder ungefähr 17% ihres Umfangs ein Vakuum zu ziehen und ist mit einer Vakuumpumpe 27 ausgerüstet. Die Schlitzdüse 22 verteilt ein Adhäsivrückenmaterial in Form einer halbgeschmolzenen oder geschmolzenen Polymerbahn 30 auf Rohware 40, wobei die Polymerbahn 30 in Richtung der Kühlwalze 23 und die Rohware 40 in Richtung der optionalen Vakuumeinzugwalze 24 gerichtet ist. Wie es dargestellt ist, wird ein optionales Zweitrückenmaterial 50 auf die Polymerbahn 30 aufgebracht. Der Punkt, an welchem die Einzugwalze 24 und die Kühlwalze 23 am nächsten zueinander sind, wird als der Spalt 60 bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist zweckmäßig zur Herstellung von Teppichen mit einem Vorderseitengarn, das aus verschiedenen Materialien einschließlich, aber nicht beschränkt auf Polypropylen, Nylon, Wolle, Baumwolle, Acryl, Polyester und Polytrimethylenterephthalaten (PTT) hergestellt ist. Da jedoch einer der Gegenstände der vorliegenden Erfindung darin liegt, einen recycelbaren Teppich wie z. B. einen 100%-igen Polyolefinteppich herzustellen, umfasst das am meisten bevorzugte Garn wieder ein Polyolefin, mehr bevorzugt Polypropylen. Am meisten bevorzugt ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Garn ein luftverwickeltes 2750 Denier-Polypropylengarn, wie das von Shaw Industries, Inc. hergestellte und unter der Bezeichnung "Permacolor 2750 Typ 015" verkaufte Garn.
Das bevorzugte Erstrückenmaterial umfasst ein Polyolefin, mehr bevorzugt Polypropylen. Am meisten bevorzugt ist das Erstrückenmaterial eine Schlitzfilmpolypropylenbahn wie die, die von AMOCO oder Synthetic Industries verkauft wird. Alternativ können auch andere Arten von Erstrückenmaterialien, wie nicht gewebte Bahnen, verwendet werden. Obwohl andere Materialien wie Polyester oder Polyamide als Erstrückenmaterial verwendet werden können, ist es bevorzugt, ein Polyolefin zu verwenden, so dass das Ziel der Herstellung eines vollständig aus Polyolefinen hergestellten Teppichs erreicht wird. Außerdem sind Polypropylen-Erstrückenmaterialien typischerweise billiger.
Das Verfahren des Tuftings oder der Vernadelung des Garns gilt nicht als kritisch für die vorliegende Erfindung. Somit können beliebige konventionelle Tufting- oder Vernadelungsvorrichtungen und Stichmuster verwendet werden. Gleichfalls ist es unbedeutend, ob getuftete Garnschlingen ungeschnitten bleiben, um Schlingenflor zu erzeugen; geschnitten werden, um Schnittflor herzustellen; oder geschnitten werden, teilweise geschnitten werden und ungeschnitten bleiben, um eine Vorderseitentextur herzustellen, die als Tip-Shearing bekannt ist.
Nachdem das Garn in das Erstrückenmaterial getuftet oder vernadelt wurde, wird die Rohware typischerweise aufgerollt, wobei die Rückseite des Erstrückenmaterials nach außen zeigt und gehalten wird, bis es der Anlage zum Aufbringen eines Rückens zugeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rohware gespült oder gewaschen, bevor darauf ein Adhäsivrückenmaterial extrudiert wird. Insbesondere weist Garn, das zur Herstellung eines Teppichs getuftet oder vernadelt wird, variierende Mengen an Verfahrensmaterialien auf, am häufigsten Öl- oder Wachs-Chemikalien, die als Spinnfinishchemikalien bekannt sind, welche darauf aus den Garnherstellungsverfahren verbleiben. Es wurde gefunden, dass es bevorzugt ist, alle oder im Wesentlichen alle dieser Verfahrensmaterialien vor dem Extrudieren des Adhäsivrückenmaterials auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials zu entfernen oder zu verdrängen. Ein bevorzugtes Spül- oder Waschverfahren schließt das Durchführen der Rohware bei ungefähr 64 bis ungefähr 70°C (z. B. 67°C) durch ein Bad ein, das eine wässrige Detergenzlösung enthält. Geeignete Detergenzien schließen STA ein, welches von American Emulsions erhältlich ist, sind aber nicht darauf beschränkt. Nach dem Detergenzwaschverfahrensschritt wird die Rohware getrocknet und vorgewärmt. Das Trocknen kann bei einer Temperatur von ungefähr 108°C bis ungefähr 112°C (z. B. 110°C) für ungefähr 1,8 bis ungefähr 2,2 min (z. B. 2 min) durchgeführt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Spül- oder Waschverfahren schließt die Verwendung eines Naßvakuumreinigungssystems ein, das anfänglich Wasser mit Umgebungstemperatur oder erwärmtes Wasser (entweder welches, das ggf. ein Detergenz oder eine Reinigungslösung enthält) auf die Erstrückenmaterialseite der Rohware verteilt und dann das Wasser und die enthaltenen Mengen an Verfahrensmaterialien aufsaugt. Das Naßvakuumsystem wird geeigneterweise mit einer/m Verteiler- und Vakuumleitung (wand) oder Kopf angepasst, so dass die gesamte Breite der Rohware zumindest einmal auf einer kontinuierlichen Extrusionsbeschichtungsanlage Naßvakuum-behandelt werden kann. Nach dem Naßvakuumverfahrensschritt wird die Rohware geeigneterweise getrocknet und/oder vorgewärmt. Geeignete Detergenzien, Reinigungslösungen oder Reinigungskonzentrate zur Verwendung in einem Naßvakuumverfahren schließen wässrige alkalische Lösungen z. B. solche, die aus Ethylendiamintetraessigsäuretetranatriumsalz bestehen, ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Ein geeignetes Naßvakuumreinigungssystem ist das Rinsevac^TM-Teppichreinigungssystem und ein geeignetes Reinigungskonzentrat ist der professionelle Teppichreiniger Rinsevac^TM, die beide von Blue Lustre Products, Inc., Indianapolis, IN bereitgestellt werden.
Andere geeignete Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Abspülen oder Auswaschen von Verfahrensmaterialien, die an eine Extrusionsbeschichtungsanlage angepasst werden können, wie z. B. an eine, wie sie in 2 dargestellt ist, schließen Dampfreinigen, Flashen bei erhöhten Temperaturen und/oder unter Vakuum und chemisches Lösungsmittelwaschen der Rohware ein.
Es ist auch umfasst, das die Verwendung von Polyolefinwachsen (eher als konventionelle organische oder mineralische Öle) als Verfahrensmaterialien verbesserte Adhäsivrückenmaterialeigenschaften selbst erlauben würde, oder zumindest zu weniger Spül- oder Waschanforderungen führen würde. Nichtsdestotrotz werden Durchführende bemerken, dass Spül- oder Waschanforderungen mit der Menge und der speziellen Art an vorhandenen Verfahrensmaterialien variieren werden. D. h., dass größere Mengen an Verfahrensmaterialien und/oder höhermolekulare Verfahrensmaterialien härtere Spül- und Waschtechniken erfordern können, wie z. B. mehrere Wasch- und Trockenschritte unter Verwendung von konzentrierten Waschlösungen, die auf weichgemachtem oder entionisiertem Wasser basieren. Durchführende werden auch bemerken, dass Spül- und Waschanforderungen zur effektiven Entfernung oder Verdrängung von Verfahrensmaterialien umfangreicher sein können als gewöhnliche Waschungen oder andere Reinigungsprozeduren, die zu kosmetischen oder dekorativen Zwecken durchgeführt werden, oder die durchgeführt werden, um nur lose Fasern, Erstrückenmaterial oder andere Bruchteile zu entfernen, die gewöhnlich durch Tufting-, Vernadelungs- und/oder Schneidetätigkeiten entstehen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Rohware mit einem wässrigen Vorbeschichtungsmaterial, entweder als ein Endrücken oder vorzugsweise, bevor ein Adhäsivrückenmaterial darauf extrudiert wird, beschichtet. Die Partikel in dieser Dispersion können aus verschiedenen Polyolefinmaterialien wie Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenvinylacetat (EVA), Polypropylen oder Polyethylen (z. B. Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) oder im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer oder Mischungen davon) hergestellt werden. Derzeit sind Polyethylenpartikel bevorzugt. Am meisten bevorzugt sind die Polyethylenpartikel solche, die von Quantum USI Division unter der Bezeichnung "Microthene FN500" verkauft werden.
Vorzugsweise sind die Polyolefinpartikel in einer Menge zwischen ungefähr 10 und 75 Gew.% der Dispersion, mehr bevorzugt zwischen ungefähr 20 und ungefähr 50%, und am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 25 und ungefähr 33% vorhanden.
Die Partikelgröße der Polyolefinpartikel ist wichtig, um sowohl zu gewährleisten, dass eine gute Dispersion erreicht wird, als auch, um zu gewährleisten, dass die Polyolefinpartikel in das Garn und den Erstrücken eindringen, so dass eine gute Abriebfestigkeit bereitgestellt wird. Vorzugsweise beträgt die mittlere Partikelgröße der Polyolefinpartikel zwischen ungefähr 1 und ungefähr 1000 Mikron und mehr bevorzugt zwischen ungefähr 5 und 40 Mikron. Die am meisten bevorzugten Polyethylenpartikel, die oben genannt werden, weisen eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 18 bis ungefähr 22 Mikron auf (z. B. 20 Mikron).
Vorzugsweise haben die Polyolefinpartikel einen Vicat-Erweichungspunkt (wie es gemäß ASTM D1525 gemessen wird) zwischen ungefähr 50 und ungefähr 100°C und mehr bevorzugt zwischen ungefähr 75 und 100°C. Die am meisten bevorzugten Polyethylenpartikel, die oben genannt werden, weisen einen Erweichungspunkt von ungefähr 80° bis ungefähr 85°C auf (z. B. 83°C).
Wenn Polypropylenpartikel verwendet werden, weisen sie vorzugsweise einen Schmelzfluss (ASTM D-1238 Bedingung 210/2,16) zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 80, am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 60 und ungefähr 80 auf.
Wenn Polyethylenpartikel verwendet werden, haben sie vorzugsweise einen I₂-Schmelzindex (ASTM D-1238 Bedingung 190/2,16) zwischen ungefähr 1 und ungefähr 100 g/10 min und mehr bevorzugt zwischen ungefähr 20 und ungefähr 25 g/10 min. Die am meisten bevorzugten Polyethylenpartikel, die oben genannt werden, haben einen I₂-Schmelzindex von ungefähr 22 g/10 min.
Ethylenacrylsäure (EAA) kann als Polyolefinpartikel, vorzugsweise in Kombination mit Polyethylen- oder Polypropylenpartikeln, verwendet werden. Es wurde gefunden, dass EAA die Adhäsion der Vorbeschichtung an das Garn und den Erstrücken sowie an eine darauf extrudierte thermoplastische Schicht verbessern kann.
Die wässrige Dispersion enthält vorzugsweise weitere Bestandteile. Z. B. ist vorzugsweise ein oberflächenaktives Mittel enthalten, um dazu beizutragen, dass die Polyolefinpartikel dispergiert bleiben. Geeignete oberflächenaktive Mittel sind nichtionische, anionische, kationische und Fluor-oberflächenaktive Mittel. Vorzugsweise ist das oberflächenaktive Mittel in einer Menge zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 1 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vorhanden. Mehr bevorzugt ist das oberflächenaktive Mittel anionisch. Am meisten bevorzugt ist das oberflächenaktive Mittel eines, das von Ciba Geigy unter der Bezeichnung "IGEPAL C 0430" verkauft wird, und liegt mit 0,1 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vor.
Eine Verdickungsmittel ist vorzugsweise auch enthalten, um der Dispersion eine geeignete Viskosität zu verleihen. Vorzugsweise ist das Verdickungsmittel eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natrium- und Ammoniumsalzen von Polyacrylsäuren, und liegt in einer Menge von zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 2 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vor. Am meisten bevorzugt ist das Verdickungsmittel ein Salz von Polyacrylsäure, wie das, das von Sun Chem International unter der Bezeichnung "Print Gum 600" verkauft wird, und liegt mit ungefähr 0,8 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vor.
Vorzugsweise ist die Viskosität der Dispersion, gemessen auf einem Brookfield RVT-Viskometer, zwischen ungefähr 3000 cP (Centipoise) bei 20 U/min mit einer Spindel Nr.5 und ungefähr 50000 cP bei 2,5 U/min mit einer Spindel Nr.5, gemessen bei 23°C. Am meisten bevorzugt ist die Viskosität der Dispersion zwischen ungefähr 10000 und 20000 cP bei 2,5 U/min mit einer Spindel Nr.5.
Außerdem schließt die Dispersion vorzugsweise ein Entschäumungsmittel ein. Vorzugsweise ist das Entschäumungsmittel ein Nicht-Silikonentschäumungsmittel und liegt in einer Menge zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vor. Am meisten bevorzugt ist der Entschäumer einer, wie der, der von LENMAR Chemical Corporation unter der Bezeichnung "MARFOAM N-24A" verkauft wird, und liegt mit ungefähr 0,1 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vor.
Vorzugsweise schließt die wässrige Dispersion ferner einen Dispersionsverbesserer wie Kieselpuder, von welchem gefunden wurde, dass es als Kompatibilitätsmittel wirkt, was die Verwendung größerer Polyolefinpartikel erlaubt, ein. Vorzugsweise ist das Kieselpuder mit zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 0,2 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, vorhanden. Am meisten bevorzugt ist das Kieselpuder solches, das von Degussa unter der Bezeichnung "Aerosil 300" verkauft wird.
Die wässrige Dispersion von Polyolefinpartikeln kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Bestandteile dem Wasser in der folgenden Reihenfolge zugegeben: oberflächenaktives Mittel, Entschäumer, Polyolefin, Verdickungsmittel. Die Mischung wird dann in einem Homogenmischer bewegt, vorzugsweise durch Mischen mit hoher Scherung, bis alle Klumpen dispergiert sind, typischerweise für ungefähr 8 bis ungefähr 12 min (z. B. 10 min).
Die Dispersion kann auf verschiedene Weisen auf den Teppich aufgebracht werden. Z. B. kann die Dispersion direkt, wie z. B. mit einem Walze-über-Rolle-Applikator oder einem Rakelmesser, aufgebracht werden. Alternativ kann die Dispersion indirekt, wie mit einem Schalenapplikator aufgebracht werden. Vorzugsweise wird ein Walze-über-Rolle-Applikator verwendet, wobei sich die Oberwalze mit ungefähr 22 bis ungefähr 27% der Anlagengeschwindigkeit dreht (z. B. 25% der Anlagengeschwindigkeit).
Die Menge an aufgebrachter Dispersion und die Konzentration der Partikel kann abhängig von den gewünschten Verfahrens- und Produktparametern variiert werden. Vorzugsweise werden die Menge an aufgebrachter Dispersion und die Konzentration der Partikel so gewählt, dass zwischen ungefähr 4 und ungefähr 12 Unzen pro Quadratyard (OSY) (ungefähr 141,5 und ungefähr 424,4 cm³/m²) Teppich aufgebracht werden. Am meisten bevorzugt wird dies erreicht, indem eine Dispersion verwendet wird, die ungefähr 50 Gew.% Polyolefinpartikel (bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion) enthält, und indem zwischen ungefähr 8 und ungefähr 10 OSY (ungefähr 283 und ungefähr 353,7 cm³/m²) der Dispersion aufgebracht werden.
Nach dem Aufbringen der Dispersion wird auf die Rückseite des Erstrückens Wärme angewandt, um die Dispersion zu trocknen, und um die Partikel mindestens teilweise zu schmelzen. Dadurch werden die Garnschlingen an dem Erstrücken fixiert. Vorzugsweise wird die Wärme aufgebracht, indem das Produkt durch einen Ofen geführt wird. Ein solcher Ofen wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen ungefähr 100 und ungefähr 150°C betrieben, und das Produkt verbringt zwischen ungefähr 2 und ungefähr 5 min beim Durchlauf durch den Ofen. Da das Ziel das zumindest teilweise Schmelzen der Partikel ist, wird die Temperatur des Ofens auch zwischen ungefähr 5 und ungefähr 75°C oberhalb des Vicat-Erweichungspunktes der Polyolefinpartikel eingestellt.
Nach Behandlung mit der Dispersion von Polyolefinpartikeln kann der Teppich wie er ist verwendet werden oder es kann mehr bevorzugt ein zusätzlicher Rücken darauf aufgebracht werden. Zusätzliche Rücken können durch verschiedene Verfahren aufgebracht werden, wobei das bevorzugte Verfahren wie oben beschrieben die Verwendung einer extrudierten Schicht eines thermoplastischen Materials beinhaltet, vorzugsweise das oben beschriebene homogen verzweigte Ethylenpolymer, auf welches ein konventioneller Zweitrücken laminiert wird. Insbesondere wird ein geschmolzenes thermoplastisches Material vorzugsweise durch eine Düse extrudiert, um eine Schicht zu erzeugen, die so breit ist wie der Teppich. Die geschmolzene extrudierte Schicht wird auf die Rückseite des Teppicherstrückens aufgebracht. Da die Schicht geschmolzen ist, wird sich die Schicht der Gestalt der Garnschlingen anpassen und ferner helfen, die Schlingen in dem Erstrücken zu fixieren.
Extrusionsbeschichtungsanordnungen schließen eine Monoschicht T-Typ-Düse, Einlippendüsen-Koextrusionsbeschichten, Zweilippendüsen-Koextrusionsbeschichten und Mehrstufen-Extrusionsbeschichten ein. Vorzugsweise ist die Extrusionsbeschichtungsausrüstung so angeordnet, dass ein Gesamtbeschichtungsgewicht zwischen ungefähr 4 und ungefähr 30 Unzen/yd² (OSY) (ungefähr 141,5 und ungefähr 1061,1 cm³/m²) aufgebracht wird, wobei zwischen ungefähr 18 OSY (ungefähr 636,7 cm³/m²) und ungefähr 22 OSY (ungefähr 778,1 cm³/m²), z. B. 20 OSY (707,4 cm³/m²) am meisten bevorzugt ist.
Auf andere Weise gemessen, ist die Dicke eines nichtexpandierten, zusammengefallenen extrusionsbeschichteten Adhäsivrückenmaterials im Bereich von ungefähr 6 bis ungefähr 80 mil, vorzugsweise von ungefähr 10 bis ungefähr 60 mil (ungefähr 0,25 bis ungefähr 1,52 mm), mehr bevorzugt von ungefähr 15 bis ungefähr 50 mil (ungefähr 0,38 bis ungefähr 1,27 mm) und am meisten bevorzugt von ungefähr 20 bis ungefähr 40 mil (ungefähr 0,51 bis ungefähr 1,02 mm).
Die Anlagengeschwindigkeit des Extrusionsverfahrens wird von Faktoren wie dem zu extrudierenden speziellen Polymer, der genauen verwendeten Ausrüstung und dem Gewicht des aufgebrachten Polymers abhängen. Vorzugsweise ist die Anlagengeschwindigkeit zwischen ungefähr 18 und ungefähr 250 ft/min (ungefähr 5,5 und ungefähr 76,2 m/min), mehr bevorzugt zwischen ungefähr 80 und ungefähr 220 ft/min (ungefähr 24,4 und ungefähr 67,1 m/min), am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 100 und ungefähr 200 ft/min (ungefähr 30,5 und ungefähr 61 m/min).
Die Extrusionsbeschichtungsschmelztemperatur hängt prinzipiell von dem speziellen zu extnadierenden Polymer ab. Wenn das am meisten bevorzugte oben beschriebene im Wesentlichen lineare Polyethylen verwendet wird, ist die Extrusionsbeschichtungsschmelztemperatur größer als ungefähr 450°F (232°C), vorzugsweise größer als oder gleich ungefähr 500°F (ungefähr 260°C) oder ist zwischen ungefähr 450° (ungefähr 232°C) und ungefähr 650°F (ungefähr 343°C), mehr bevorzugt zwischen ungefähr 475° (ungefähr 246°C) und ungefähr 600°F (ungefähr 316°C), am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 500° und. ungefähr 550°F (ungefähr 260° und ungefähr 288°C).
Vorzugsweise werden zwei Harzschichten extrudiert, wobei jede Schicht ein anderes Harz umfasst, wobei die direkt auf die Rückseite des Erstrückenmaterials aufgebrachte Schicht (erste Schicht) einen höheren Schmelzindex als die zweite Schicht besitzt, welche auf die Rückseite der ersten Schicht aufgebracht wird. Da es die erste Schicht ist, die das Garn einkapseln und darin eindringen, sollte diese Schicht einen Schmelzpunkt besitzen, der hoch genug ist (mit einer Schmelzviskosität, die niedrig genug ist), um eine Einkapselung und Penetration des Garns zu fördern. Die zweite Schicht, die das Garn im Allgemeinen nicht einkapseln und penetrieren muss, kann entweder als Bodenfläche des Teppichs oder zur Erleichterung des Aufbringens eines optionalen Zweitrückenmaterials verwendet werden. Für beide dieser Verwendungen ist es bevorzugt, einen niedrigeren Schmelzindex zu haben, um nach dem Kühlen eine höhere Festigkeit bereitzustellen. Außerdem kann in der zweiten Schicht, da es nicht zur Einkapselung oder zum Penetrieren der Faserbündel dienen muss, ein Harz geringerer Qualität und/oder mit weniger streng kontrollierten Eigenschaften verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schicht ein recyceltes Rohmaterial.
Auch können die ersten und zweiten Schichten aus verschiedenen chemischen Eigenschaften von Polymeren oder verschiedenen Zusammensetzungen bestehen. Z. B. kann die erste Schicht aus einem Adhäsivpolymer zusammengesetzt sein (als Additiv oder als Zusammensetzung der gesamten Schicht) wie einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, einem Ethylen/Acrylsäure-Copolymer oder einem Maleinsäureanhydrid/Ethylen-Pfropfpolymer (vorzugsweise ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer/Maleinsäureanhydrid-Extrusionspfropfcopolymer oder ein Polyethylen hoher Dichte/Maleinsäureanhydrid-Extrusionspfropfpolymer), aber nicht beschränkt darauf, und die zweite Schicht kann aus einem nichtpolaren Polymer wie einem homogen verzweigten Ethylenpolymer, einem Polyethylen niedriger Dichte oder Polyethylen ultraniedriger Dichte zusammengesetzt sein. Alternativ kann die erste Schicht aus einem nichtpolaren Polymer zusammengesetzt sein und die zweite Schicht kann aus einem Adhäsivpolymer zusammengesetzt sein.
Vorzugsweise weist die erste Schicht einen I₂-Schmelzindex zwischen ungefähr 30 und ungefähr 175 g/10 min auf, und die zweite Schicht weist einen I₂-Schmelzindex zwischen ungefähr 1 und ungefähr 70 g/10 min auf. Am meisten bevorzugt weist die erste Schicht einen I₂-Schmelzindex zwischen ungefähr 30 und ungefähr 70 g/10 min, und die zweite Schicht weist einen I₂-Schmelzindex zwischen ungefähr 10 und ungefähr 30 g/10 min auf.
Es ist auch bevorzugt, zwei Schichten einer einzigen Polymerzusammensetzung zu extrudieren, so dass eine größere Kontrolle über die Dicke oder das Gewicht des auf den Teppich aufgebrachten Harzes erhalten wird. In alternativen Ausführungsformen können drei oder mehrere Schichten des Harzes auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials extrudiert werden, um noch höhere Beschichtungsgewichte zu erreichen und/oder um einen gleichmäßigeren Übergang zwischen der ersten aufgebrachten und letzten aufgebrachten Schicht zu erhalten. Vorzugsweise wird eine Zweilippendüse verwendet, um zwei Schichten aufzubringen. Alternativ können zwei oder mehrere Extrusionsstellen oder eine Einlippen-Koextrusionsdüse verwendet werden, um diese zwei oder mehreren Schichten aufzubringen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von modifizierten homogen verzweigten Ethylenpolymeren. Insbesondere wird in bestimmten Aspekten der Erfindung das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer, das als Rückenmaterial, Erstrückenmaterial oder Garn, vorzugsweise als Adhäsivrückenmaterial, verwendet wird, durch die Zugabe von mindestens einem adhäsiven polymeren Additiv modifiziert. Geeignete adhäsive polymere Additive schließen Polymerprodukte ein, die aus (1) einer oder mehreren ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, Anhydriden, Alkylestern und Halbestern, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, Fumarsäure, Crotonsäure und Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, Succinsäure, Succinsäureanhydrid, Methylhydrogenmaleat und Ethylhydrogenmaleat; Estern von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, z. B. Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Methylacrylat, Isobutylacrylat und Methylfumarat; ungesättigten Estern von Carbonsäuren, z. B. Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbenzoat; und ethylenisch ungesättigten Amiden und Nitriten, z. B. Acrylamid, Acrylonitril, Methacrylonitril und Fumarnitril; und (2) einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoff-Monomeren wie aliphatischen α-Olefin-Monomeren, z. B. Ethylen, Propylen, Buten-1 und Isobuten; konjugierten Dienen, z. B. Butadien und Isopren; und Monovinylidenaromatischen carbocyclischen Monomeren, z. B. Styrol, α-Methylstyrol, Toluol und t-Butylstyrol zusammengesetzt sind. Geeignete adhäsive polymere Additive können geeigneterweise durch bekannte Verfahren wie z. B. durch Interpolymerisation oder durch ein Polymerisationsverfahren, gefolgt von einem chemischen oder Extrusionspfropfvertahren, hergestellt werden. Geeignete Pfropftechniken sind in den US-Patenten Nr.4,762,890; 4,927,888; 4,230,830; 3,873,643 und 3,882,194 beschrieben.
Bevorzugte adhäsive polymere Additive zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Maleinsäureanhydrid-Pfropfpolymere, wobei Maleinsäureanhydrid bei einer Konzentration von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 Gew.%, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,5 Gew.% auf ein Ethylenpolymer aufgepfropft wird. Die Verwendung von Ethylenpolymer/Maleinsäureanhydrid-Pfropfpolymeren als adhäsive polymere Additive in der vorliegenden Erfindung verbessert das Leistungs- und Gebrauchsfenster von extrusionsbeschichteten homogen verzweigten Ethylenpolymeren als Adhäsivrückenmaterial, insbesondere von polaren Polymeren wie z. B., aber nicht beschränkt auf Nylon- und Polyesterenthaltende Teppiche, wesentlich. Die Verbesserung bezieht sich auf eine wesentlich höhere relative Abriebfestigkeit und Tuftbindestärke. Die Verbesserung war deshalb überraschend, da Pfropfadhäsive im Allgemeinen dafür bekannt sind, dass sie, um verbesserte Eigenschaften und eine bessere Funktionstüchtigkeit als Zwischenschichtadhäsive für Filme und Beschichtungen bereitzustellen, bei denen im Gegensatz zu einer in Teppichanordnungen vorhandenen diskontinuierlichen Grenzfläche ein durchgehendes Substrat vorhanden ist, ausgedehnte Schmelz- oder Halbschmelz-Kontaktzeiten erfordern.
Bevorzugte Ethylenpolymere zur Verwendung als gepfropftes Wirtpolymer schließen Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), heterogen verzweigtes lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), homogen verzweigte lineare Ethylenpolymere und im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere ein. Bevorzugte Wirt-Ethylenpolymere haben eine Polymerdichte von größer als oder gleich 0,915 g/cm³ und am meisten bevorzugt größer als oder gleich 0,92 g/cm³. Im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere und Polyethylen hoher Dichte sind die bevorzugten Wirt-Ethylenpolymere.
In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das adhäsive polymere Additiv dem homogen verzweigten Ethylenpolymer in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 30 Gew.%, vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 20 Gew.%, mehr bevorzugt von ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers, zugegeben. Für die bevorzugten Ethylenpolymer-Maleinsäureanhydrid-Pfropfpolymere sollten die Zugaben eine Maleinsäureanhydrid-Endkonzentration im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5 Gew.%, vorzugsweise von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,2 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers, bereitstellen.
Es kann eine Hilfsausrüstung wie ein Vorwärmgerät verwendet werden. Insbesondere können ein Heizgerät wie ein Konvektionsofen oder eine Infrarotheizung verwendet werden, um die Rückseite der Rohware zu erwärmen, bevor das Adhäsivrückenmaterial darauf extrudiert wird. Es wurde gefunden, dass dadurch die Einkapselung und Penetration der Garnbündel verbessert werden kann. Vorzugsweise ist das Vorwärmgerät eine Infraroteinheit, eingestellt bei zwischen ungefähr 200 und ungefähr 1500°C, und die Rohware wird für zwischen ungefähr 3 und ungefähr 30 sec diesem Erwärmen ausgesetzt. Am meisten bevorzugt wird das Heizgerät auf ungefähr 1000°C eingestellt, und die Rohware wird diesem Erwärmen für ungefähr 5 bis ungefähr 7 sec (z. B. 6 sec) ausgesetzt.
Zusätzlich oder als Alternative zum Vorerwärmen kann in dem Verfahren der Erfindung auch ein Nacherwärmungsbehandlungsverfahrensschritt verwendet werden, um die Schmelzzeit für das Adhäsivrückenmaterial zu verlängern und dabei die Einkapselung und Penetration des Garns oder der Faserbündel durch das Adhäsivrückenmaterial zu verbessern. Vorzugsweise wird, nachdem das Adhäsivrückenmaterial auf die Rohware aufgebracht wurde, mittels eines Konvektionsofens oder durch Infrarotstrahlung bei einer Temperatur zwischen ungefähr 200 und ungefähr 1500°C für zwischen ungefähr 3 und 30 sec, am meisten bevorzugt bei 1000°C für ungefähr 5 bis ungefähr 7 sec (z. B. 6 sec) erwärmt.
Als weiterer Teil einer Hilfs- oder optionalen Ausrüstung kann eine Vakuumeinzugwalze verwendet werden, um das Adhäsivrückenmaterial-Extrudat (d. h. halbgeschmolzene oder geschmolzene Polymerbahn) auf die Rohware zu ziehen. In einer richtig konfigurierten Extrusionsbeschichtungsdurchführung wird die Florseite der Rohware in Richtung der Vakuumeinzugwalze positioniert, und die Polymerbahn wird auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials der Rohware tiefgezogen. Vakuumeinzugwalze 24 (welche in 2 dargestellt ist und von Black Clawson Corporation erhältlich ist) ist zum Vakuumtiefziehen der Adhäsivrückenmaterialbahn geeignet. Die Vakuumeinzugwalze 24 kann ausgehend von einer konventionellen Einzugwalze angepasst werden, wobei ein Teil des hohlen Inneren der Walze abgeteilt, einer externen Vakuumpumpe 27 zugeordnet und daran gekoppelt wird, um eine Vakuumfläche bereitzustellen. Die Fläche des Vakuumteils ist perforiert, aber plan und kontinuierlich mit der verbleibenden Fläche der Walze hergestellt. Geeignete Vakuumeinzugwalzen können eine vollständige 360°-Vakuumfläche aufweisen; jedoch ist eine Vakuumfläche von ungefähr 10 bis ungefähr 180° bevorzugt, am meisten ungefähr 60°. Um die Adhäsivrückenmaterialbahn effektiv auf die Rohware zu ziehen und die Penetration des Garns oder der Faserbündel zu maximieren, wird das Vakuum auf größer als 15 Inch H₂O (3,7 Pa), vorzugsweise größer als oder gleich 25 Inch H₂O (6,1 Pa) und mehr bevorzugt größer als oder gleich 40 Inch H₂O (9,8 Pa), oder zwischen ungefähr 15 und ungefähr 50 Inch H₂O (ungefähr 3,7 und ungefähr 12,3 Pa), vorzugsweise zwischen ungefähr 20 und ungefähr 45 (ungefähr 4,9 und ungefähr 11,1 Pa) eingestellt.
Die Zeitdauer, während der die Rohware tatsächlich dem Vakuum ausgesetzt wird, wird in erster Linie von der Extrusionsbeschichtungsanlagengeschwindigkeit abhängen, und das Streckausmaß auf die Adhäsivrückenmaterialbahn wird stark von dem Vakuumlevel und der Porosität der Rohware abhängen. Somit werden höhere Vakuumlevels für höhere Extrusionsbeschichtungsanlagengeschwindigkeiten und/oder dichtere Rohware erforderlich sein, um das Strecken des Adhäsivrückenmaterials effektiv zu gestalten.
Zusätzlich oder als Alternative zu einer Vakuumeinzugwalze kann auch eine Hochdruck-Überdruckvorrichtung wie eine Luftklinge oder ein Luftmesser verwendet werden, um die Adhäsivrückenmaterialbahn auf die Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials zu drücken. Vorzugsweise wird die Überdruck-Druckvorrichtung so eingestellt, dass sie einen Luftdruck von größer als 20 psi (0,14 MPa), vorzugsweise größer als oder gleich 40 psi (0,27 MPa), mehr bevorzugt größer als oder gleich 60 psi (0,41 MPa) oder zwischen ungefähr 20 und ungefähr 120 psi (ungefähr 0,14 und ungefähr 0,82 MPa), am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 30 und ungefähr 80 psi (ungefähr 0,20 und ungefähr 0,54 MPa) bereitstellt. Vorzugsweise wird die Überdruck-Druckvorrichtung an der Extrusionsbeschichtungswalze positioniert, erstreckt sich über die gesamte Weite der Polymerbahn und wird hinter der Polymerbahn in Richtung der Kühlwalze positioniert, um die Polymerbahn auf die Rohware zu drücken und die Polymerbahn in das Garn oder die Faserbündel zu drücken.
Das/die extrudierte/n Polymer/e kann/können entweder pur verwendet werden oder ein oder mehrere Additive beinhalten. Ein bevorzugtes Additiv ist ein anorganisches Füllmittel, mehr bevorzugt ein anorganisches Füllmittel mit einem hohen Wärmeinhalt. Beispiele solcher Füllmittel schließen Calciumcarbonat, Aluminiumtrihydrat, Talk, Baryt ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Von Füllmitteln mit hohem Wärmeinhalt wird angenommen, dass sie vorteilhaft für die Erfindung sind, da solche Füllmittel es erlauben, dass das Extrudat bei erhöhten Temperaturen länger bestehen bleibt, mit dem vorteilhaften Ergebnis, dass eine verbesserte Einkapselung und Penetration erreicht werden. D. h., dass Füllmittel normalerweise nur zu Teppichrückenmaterialien zugegeben werden, um Masse (d. h. als Streckmittel) zuzugeben, oder um Isolierungs- und geräuschdämpfende Eigenschaften zu verleihen. Jedoch haben wir gefunden, dass anorganische mineralische Füllmittel, die hohe Wärmeinhalte besitzen, überraschenderweise die Garneinkapselung und Penetration verbessern, was wiederum die Eigenschaften der Abriebfestigkeit und der Tuftbindestärke von extrusionsbeschichteten Teppichproben verbessert.
Vorzugsweise wird ein Füllmittel mit hohem Wärmeinhalt in einer Menge von zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 75 Gew.% des Gesamtextrudats, mehr bevorzugt zwischen ungefähr 15 und ungefähr 60 Gew.%, und am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 20 Gew.% und 50 Gew.% zugegeben. Solche Füllmittel werden einen spezifischen Wärmeinhalt von größer als oder gleich 0,4 cal-cm³/°C (1,8 Joule-cm³/°C), vorzugsweise größer als oder gleich 0,5 calcm³/°C (2 Joule-cm³/°C), mehr bevorzugt größer als oder gleich 0,6 cal-cm³/°C (2,5 Joule-cm³/°C) und am meisten bevorzugt größer als oder gleich ungefähr 0,7 cal-cm³/°C (2,9 Joule-cm³/°C) aufweisen. Repräsentative Beispiele von Füllmitteln mit hohem Wärmeinhalt zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen Kalkstein (vor allem CaCO₃), Marmor, Quarz, Silika und Baryt (vor allem BaSO₄) ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Füllmittel mit hohem Wärmeinhalt sollten auf eine Größe gemahlen oder präzipitiert sein, die zweckmäßig in einen Extrusionsbeschichtungsschmelzstrom eingebracht werden kann. Geeignete Teilchengrößen reichen von ungefähr 1 bis ungefähr 50 μm.
Wenn auf dem Teppich eine geschäumte Rückseite erwünscht ist, kann dem Adhäsivrückenmaterial und/oder dem optionalen sekundären Rückenmaterial ein Treibmittel zugesetzt werden. Wenn sie verwendet werden, sind die Treibmittel vorzugsweise konventionelle, wärmeaktivierte Treibmittel wie Azodicarbonamid, Toluolsulfonylsemicarbazid, und Oxybis(benzolsulfonyl)-hydrazid. Die Menge an zugegebenem Treibmittel hängt von dem gewünschten Grad an Schäumung ab. Eine typische Menge Treibmittel liegt zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 1,0 Gewichtsprozent.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Implosion erreicht, indem die Expansion des Adhäsivrückenmaterials in die Richtung, die dem primären Rückenmaterial entgegengesetzt ist, während der Aktivierung des Implosionsmittels begrenzt wird, so dass das geschmolzene Polymer in das Innere und den Freiraum des Garns oder der Faserbündel gedrückt wird. Ein implodiertes Adhäsivrückenmaterial weist eine eingefallene, nicht extrudierte Matrix (verglichen mit einem geschäumten Rücken) auf und wird im Wesentlichen die gleiche Dicke haben (gemessen von der Fläche der Rückseitenfläche des Erstrückenmaterials), wie es der Fall wäre, wenn kein Implosionsmittel verwendet worden wäre. D. h. die Adhäsivrückenmaterialschicht wäre dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht durch das Implosionsmittel expandiert worden ist.
Das Implosionsmittel wird ausgewählt und in das Adhäsivrückenmaterial formuliert, und die Extrusionsbedingungen werden so gewählt, dass die Aktivierung des Implosionsmittels in dem Walzenmoment auftritt, während das Adhäsivrückenmaterial noch halb geschmolzen oder geschmolzen ist. Wenn mit der Verwendung eines Implosionsmittels eine verbesserte Garnpenetration erreicht wird, wird der Teppich eine vergleichsweise verbesserte Abriebfestigkeit aufweisen. Somit kann die Verwendung eines Implosionsmittels die Verwendung von Polymerzusammensetzungen erlauben, die niedrigere Molekulargewichte besitzen, um eine verbesserte Extrusionsbeschichtbarkeit bereitzustellen und trotzdem eine höhere Abriebfestigkeit zu behalten (d. h. verglichen mit Adhäsivrückenmaterialien, die auf höhermolekularen Polymerzusammensetzungen basieren). Eine wirksame Menge an Implosionsmittel wäre zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Adhäsivrückenmaterials.
Konventionelle Treibmittel oder jedes beliebige Material, das gewöhnlich als Treibmittel fungiert, kann in der vorliegenden Erfindung als Implosionsmittel verwendet werden, vorausgesetzt, dass eine Expansion der Adhäsivrückenmaterialmatrix geeignet begrenzt oder eingeschränkt ist, wenn das Material aktiviert wird, so dass das geschmolzene Polymer in das Innere und den Freiraum des Garns oder der Faserbündel gedrückt wird, und so dass im Wesentlichen keine Expansion des Adhäsivrückenmaterials aufgrund der Verwendung des Implosionsmittels erfolgt. Jedoch wird ein implodiertes Adhäsivrückenmaterial vorzugsweise gekennzeichnet sein dadurch, dass es eine geschlossenzellige Struktur aufweist, die zweckmäßigerweise durch mikrophotographische Aufnahmen mit 50-facher Vergrößerung identifiziert werden kann.
Zu dem Adäsivrückenmaterial können auch andere Additive zugegeben werden, in dem Ausmaß, dass sie die von den Anmeldern gefundenen verbesserten Eigenschaften nicht beeinträchtigen. Z. B. können Antioxidantien wie sterisch gehinderte Phenole, sterisch gehinderte Amine und Phosphite verwendet werden. Geeignete Antioxidantien schließen Irganox® 1010 von Ciba-Geigy, welches ein gehindertes Phenol ist, und Irgafos® 168 von Ciba-Geigy, welches ein Phosphit ist, ein. Andere mögliche Additive schließen Antiblockadditive, Pigmente und Farbstoffe, Antistatika, antimikrobielle Mittel (wie quaternäre Ammoniumsalze) und Kühlwalzenablösemittel (wie Fettsäureamide) ein.
Wie oben bemerkt, und in 2 gezeigt, schließt der Teppich der Erfindung vorzugsweise auch ein Zweitrückenmaterial ein. Vorzugsweise wird das Zweitrückenmaterial nach dem Extrusionsbeschichten direkt auf die extrudierte/n Schicht/en laminiert, während das Extrudat noch geschmolzen ist. Es wurde gefunden, dass diese Technik die Penetration der Extrusionsbeschichtung in den Erstrücken verbessern kann.
Alternativ kann das Zweitrückenmaterial in einem späteren Schritt durch Wiedererhitzen und/oder Wiederschmelzen von zumindest des äußeren Teils der extrudierten Schicht oder durch eine Koextrusionsbeschichtungstechnik unter Verwendung von mindestens zwei speziell angefertigten Extrudern laminiert werden. Das Zweitrückenmaterial kann auch mit manchen anderen Mitteln laminiert werden, wie durch Einschieben einer Schicht eines polymeren Adhäsivmaterials zwischen das Adhäsivrückenmaterial und das Zweitrückenmaterial. Geeignete polymere Adhäsivrückenmaterialien schließen Ethylen-Acrylsäure(EAA)-Copolymere, Ionomere und Maleinsäureanhydridgepfropfte Polyethylenzusammensetzungen ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Das Material für das Zweitrückenmaterial kann ein konventionelles Material sein, wie das gewebte Polypropylengewebe, das von AMOCO unter der Bezeichnung Action Bac® verkauft wird. Dieses Material ist eine Dreherbindung, bei der Polypropylenmonofilamente in eine Richtung laufen und Polypropylengarn in die andere Richtung läuft. Mehr bevorzugt ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Zweitrückenmaterial ein gewebtes Polypropylengewebe, bei welchem Monofilamente in beide Richtungen laufen. Ein geeignetes Beispiel eines solchen Materials wird von Amoco unter der Bezeichnung Style 3878 verkauft. Dieses Material weist ein Basisgewicht von 2 OSY (70,7 cm³/m²) auf. Von diesem Material, bei welchem die Monofilamente in beide Richtungen laufen, wurde gefunden, dass es zur Bereitstellung einer verbesserten Formstabilität des Teppichs nützlich ist.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist das Zweitrückenmaterial ein Material, das als Faserhaltegewebe (faber lock weave) oder "FLW" bekannt ist. FLW ist ein Gewebe, welches Fasem einschließt, die darin vernadelt sind. Manchmal wird FLW als Erstrückenmaterial auf einem Teppich mit einem niedrigen Florgewicht verwendet. In einem solchen Teppich ragen an der Rückseite Fasern heraus, was hilft, dass das Erstrückenmaterial nicht durch die Rückseite durchscheint. Jedoch wird FLW in dieser alternativ bevorzugten Ausführungsform als Zweitrückenmaterial verwendet, wobei die Nadelvliesfasern von dem Teppich abstehen. Dabei wurde gefunden, dass die Adhäsion des Teppichs, wenn er mit einem Klebstoffadhäsiv verlegt wird, verbessert wird. Insbesondere wird der Flächenbereich zum Kontaktieren des Verklebeadhäsivs erhöht, und die rausragenden Fasern helfen, die Teppichrückseite mit dem Verklebeadhäsivs zu verankern.
Alternativ kann das Zweitrückenmaterial eine nicht gewebte Ware sein. Es sind verschiedene Typen erhältlich, einschließlich Spinnvlies-, nassgelegte (wetlaid), schmelzgeblasene und luftverwickelte, aber nicht beschränkt darauf. Wie oben erwähnt, ist es bevorzugt, dass der Zweitrücken aus einem Polyolefin hergestellt ist, um das Recyceln zu erleichtern.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform ist die nicht gewebte Ware eine Spinnvlies-Polypropylenware wie die, die von Don & Low Non-wovens unter dem Namen "Daltex" erhältlich ist. Typischerweise wird Spinnvlies-Ware aus extrudierten und luftgezogenen Polymerfilamenten hergestellt, die zusammen runtergelegt werden und dann punktgebunden werden, z. B. mit einer erhitzten Kalanderwalze. Das Basisgewicht eines solchen Spinnvlies-Zweitrückens kann variiert werden, vorzugsweise zwischen 35 und 80 g/m² (gsm), mehr bevorzugt zwischen 60 und 80 gsm. Am meisten bevorzugt ist das Basisgewicht 77–83 gsm (z. B. 80 gsm). Ein Faktor, der für ein höheres Basisgewicht der Spinnvlies-Ware spricht, ist, dass die Ware mit höherem Basisgewicht mit geringerer Wahrscheinlichkeit geschmolzen wird, wenn sie mit der geschmolzenen extrudierten Rückseite in Kontakt gebracht wird.
Es wurde gefunden, dass eine nichtgewebte Spinnvlies-Ware vorteilhaft zur Verwendung als Zweitrücken in der vorliegenden Erfindung ist, da die poröse Natur der Ware den Oberflächenbereich des Teppichs zum Kleben des Teppichs auf den Boden erhöht.
In noch einer weiteren alternativ bevorzugten Ausführungsform ist der Zweitrücken eine gewebte Polypropylenware wie Action Bac® von Amoco, welche verbessert wurde, indem sie 2 OSY (70,7 cm³/m²) Polypropylenfasern, die auf einer Seite davon vernadelt sind, besitzt. Diese Nadelvliesware wird so laminiert, dass die Polypropylenfasern innerhalb der Adhäsivrückenschicht eingebettet sind. Daraus folgt, dass die Stränge der gewebten Polypropylenware exponiert sind. Es wurde gezeigt, dass diese Ausführungsform verglichen mit einer Ausführungsform ohne die Nadelvliesfasern verbesserte Verklebeeigenschaften besitzt, da die Stränge der gewebten Polypropylenware ohne die Nadelvliesfasern zumindest teilweise in die Adhäsivrückenschicht eingebettet werden. D. h., dass der Oberflächenbereich zum Aufkleben verringert wird. Es wurde auch bemerkt, dass die Rückseite des in dieser Ausführungsform hergestellten Teppichs viel weniger abreibbar war, als es bei herkömmlichem Teppich mit Latex-Rücken gefunden wird. Der Teppich ist auch flexibler als herkömmlicher Teppich mit Latex-Rücken. Daraus folgt, dass diese Ausführungsform zur Herstellung von Flächenteppichen und dgl. bevorzugt ist.
Als Zweitrücken können noch andere Materialien verwendet werden. Z. B. kann, wenn ein Innenpolster gewünscht ist, ein Polyurethanschaum oder ein anderes Polstermaterial an die Rückseite des Teppichs laminiert werden. Solche Rücken können für Breitgewebeteppiche sowie für Teppichfliesen verwendet werden.
Die Teppichkonstruktion mit Extrusionsrückseite und die Verfahren, die hierin beschrieben sind, sind insbesondere zur Herstellung von Teppichfliesen geeignet. 6 zeigt einen Querschnitt einer Teppichfliese 100, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Ein Garn 103, vorzugsweise hergestellt aus Polypropylen, wird in einen. Erstrücken 101 getuftet, welcher auch vorzugsweise aus Polypropylen hergestellt ist, so dass eine Teppichfliesenvorderseite 104 auf dem Erstrücken 101 und Verheftestiche 105 unter dem Erstrücken verbleiben. Auf die Rückseite des Erstrückens 101 und die Verheftestiche 105 wird eine Adhäsivschicht 107 aufgebracht. Vorzugsweise ist diese Adhäsivschicht aus Polyolefin hergestellt. Mehr bevorzugt ist die Adhäsivschicht aus den oben detailliert beschriebenen Ethylenpolymeren hergestellt. Am meisten bevorzugt ist die Adhäsivschicht 107 aus einem im Wesentlichen linearen Ethylenpolymer mit den Additiven, die in Beispiel 194 unten beschrieben sind, hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Teppichfliese beinhaltet der Teppich ungefähr 5 bis ungefähr 200 OSY (ungefähr 176,8 bis ungefähr 7074 cm³/m²) von extrudiertem Adhäsivrücken. Mehr bevorzugt schließt der Teppich für die Fliese ungefähr 30 bis ungefähr 80 OSY (ungefähr 1061 bis ungefähr 2830 cm³/m²) von extrudiertem Rücken, am meisten bevorzugt 50 OSY (1768 cm³/m²) ein.
Vorzugsweise erhält der Teppich für die Teppichfliese seinen extrudierten Rücken in zwei Durchläufen, d. h. es werden zwei Schichten von extrudiertem Rücken aufgebracht. Bei dem ersten Durchlauf wird die Schicht 107 in 6 aufgebracht. Vorzugsweise macht die Schicht 107 zwischen ungefähr 2,5 und ungefähr 100 OSY (ungefähr 88,4 bis ungefähr 3537 cm³/m²) des extrudierten Polymers, mehr bevorzugt zwischen ungefähr 15 und ungefähr 40 OSY (ungefähr 530,5 bis ungefähr 1415 cm³/m²) und am meisten bevorzugt 25 OSY (884 cm³/m²) des extrudierten Polymers aus. Bei dem zweiten Durchlauf wird die Schicht 111 hinzugefügt. Vorzugsweise macht die zweite Schicht 111 ungefähr 2,5 und ungefähr 100 OSY (ungefähr 88,4 bis ungefähr 3537 cm³/m²), mehr bevorzugt zwischen ungefähr 15 und 40 OSY (ungefähr 530,5 bis ungefähr 1415 cm³/m²) und am meisten bevorzugt 25 OSY (884 cm³/m²) aus.
Das Aufbringen der extrudierten Rückseite in zwei Durchläufen ermöglicht, dass eine erste und zweite Schicht aufgebracht werden, die verschiedene physikalische und/oder chemische Eigenschaften besitzen. Wie oben erwähnt, ist es manchmal bevorzugt, ein Polymer mit einem höheren Schmelzindex in Nähe des Erstrückens, und ein Polymer mit einem niedrigeren Schmelzindex unterhalb desselben aufzubringen. Außerdem kann es auch bevorzugt sein, ein Extrudat mit einem niedrigeren Füllmittelgehalt in der Schicht zu verwenden, die nach dem Erstrücken folgt, und ein Extrudat mit einem höheren Füllmittelgehalt in der Schicht zu verwenden, die unterhalb desselben liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Schicht, die nach dem Erstrücken folgt, eine Füllmittelbeladung von 30 Gew.% auf, und die Schicht unterhalb desselben schließt eine Füllmittelbeladung von 60 Gew.% ein. Es wird angenommen, dass der niedrigere Füllmittelgehalt eine bessere Penetration des Erstrückens und der Verheftestiche in dem Teppich durch das Extrudat bereitstellt.
Bei der Herstellung einer Teppichfliese ist es bevorzugt, eine Schicht eines Verstärkungsmaterials 109 zwischen die ersten und zweiten Schichten des Extrusionsrückens einzubetten. Eine wichtige Eigenschaft einer Teppichfliese ist die Formstabilität, d. h. die Fähigkeit der Fliese, ihre Größe und Flachheit mit der Zeit beizubehalten. Es wurde gefunden, dass der Einbau dieser Schicht von Verstärkungsmaterial die Formstabilität einer gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform hergestellten Teppichfliese verbessert. Geeignete Verstärkungsmaterialien schließen formstabile und thermisch stabile Waren wie nicht gewebte oder nassgelegte Glasfasergitterstoffe sowie gewebte und nicht gewebte thermoplastische Textilwaren (z. B. Polypropylen, Nylon und Polyester) ein. Am meisten bevorzugt ist die Verstärkungsschicht eine nicht gewebte Polypropylenware, verkauft von Reemay als "Typar" mit einem Basisgewicht von 3,5 OSY (124 cm³/m²). Alternativ ist eine bevorzugte Verstärkungsschicht ein Glasfasergitterstoff, verkauft von ELK Corp. als "Ultra-Mat:" mit einem Basisgewicht von 1,4 OSY (49,5 cm³/m²).
Die Teppichfliese kann eine Zweitrückentextilware 113 unter der zweiten Schicht des extrudierten Rückens 111 einschließen. Geeignete Materialien für die Zweitrückenware schließen die oben beschriebenen ein. Jedoch ist es derzeit nicht bevorzugt, dass eine Teppichfliese eine Zweitrückentextilware enthält.
7 zeigt schematisch eine bevorzugte Anlage 120 zur Herstellung einer Teppichfliese gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Stück Rohware 121, d. h. in einen Erstrücken getuftetes Garn, wird von der Rolle 123 abgerollt. Die Rohware 121 läuft mit dem Erstrücken in Richtung der Rolle 123 über die Rollen 125 und 127. Zwischen den Rollen 125 und 127 befindet sich ein Vorwärmgerät 129 wie oben beschrieben.
Es wird ein Extruder 131 angebracht, um eine Schicht 135 des polymeren Rückens durch die Düse 133 auf die Rückseite der Rohware an einer Stelle zwischen der Rolle 127 und der Einzugwalze 141 zu extrudieren. Der genaue Ort, an welchem die Schicht 135 die Rohware kontaktiert, kann abhängig von der Anlagengeschwindigkeit und der gewünschten Zeit, in der das geschmolzene Polymer auf der Rohware bleibt, bevor es durch die Einzugwalze 141 und die Kühlwalze 143 läuft, variiert werden. Gegenwärtig ist es bevorzugt, dass die Schicht 135 die Rohware so kontaktiert, dass sie für zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 2 sek, am meisten bevorzugt ungefähr 1 sek auf der Rohware liegt, bevor sie zwischen der Einzugwalze 141 und der Kühlwalze 143 durchläuft.
In dieser bevorzugten ausgewählten Ausführungsform wird von der Rolle 137 ein Gitterstoff aus nicht gewebtem Polypropylen 139 zugeführt, so dass die Kühlwalze 143 an einer Stelle genau vor der Einzugwalze 141 kontaktiert wird. Daraus folgt, dass der Gitterstoff 139, welcher als Verstärkungsware in der fertigen Teppichfliese fungieren wird, durch das Polymer an die Rohware laminiert wird.
Der Druck zwischen der Einzugwalze 141 und der Kühlwalze 143 kann abhängig von der Kraft, die gewünscht ist, um die extrudierte Schicht zu drücken, variiert werden. Am meisten bevorzugt besteht ein Luftdruck von 60 psi (0,41 MPa), der die Walzen zusammendrückt. Es kann auch erwünscht sein, wie es im Zusammenhang mit 2 beschrieben ist, dass die Einzugwalze einen Vakuumspalt enthält. Außerdem kann auch ein Strahl Druckluft verwendet werden, um die extrudierte Schicht in den Teppichrücken zu drücken.
Die Größe der Kühlwalze 143 und die Zeitdauer, in der der Teppich gegen sie läuft, kann abhängig von dem in dem Verfahren gewünschten Kühlgrad variiert werden. Vorzugweise wird die Kühlwalze 143 gekühlt, indem einfach Umgebungswasser durch sie durchgeführt wird.
Nachdem er über die Kühlwalze 143 gelaufen ist, wird der Teppich über die Rollen 145 und 147 geführt, wobei die Teppichrückseite in Richtung der Rollen liegt. Ein zweiter Extruder 149 extrudiert eine Polymerschicht 153 durch seine Düse 151 auf die Rückseite des Gitterstoffs 139. Wieder kann die Stelle, an welcher die extrudierte Schicht 153 den Gitterstoff 139 kontaktiert, wie oben beschrieben, variiert werden.
An dieser Stelle kann, wenn eine Zweitrückenware für die Teppichfliese erwünscht ist, diese Ware von einer Rolle ähnlich der bei 137 gezeigten eingeführt werden, so dass sie kontaktiert und durch die extrudierte Schicht 153 an den Teppich laminiert wird, wenn sie zwischen der Einzugwalze 155 und der Kühlwalze 153 durchläuft. Eine solche Zweitrückenware ist gegenwärtig für eine Teppichfliesenkonstruktion nicht bevorzugt.
Der Teppich läuft zwischen der Einzugwalze 155 und der Kühlwalze 157 durch. Wieder kann der zwischen den zwei Walzen 155 und 157 angewandte Druck variiert werden. Gegenwärtig wird gegen die Einzugwalze 155 vorzugsweise ein Luftdruck von 60 psi (0,41 MPa) aufgebracht.
Nachdem er um die Kühlwalze 157 gelaufen ist, läuft der Teppich um die Walze 159 und wird vorzugsweise über eine Prägewalze (nicht gezeigt) geführt, damit auf die Rückseite des Teppichs ein gewünschtes Muster gedruckt wird.
Während die Vorrichtung, die in 7 gezeigt ist, zur Herstellung einer Teppichfliese mit zwei Schichten von extrudiertem Rücken und einer Verstärkungstextilware dazwischen bevorzugt ist, kann der gleiche Aufbau mit einer einzelnen Extrusionsdüse, Einzugwalze und Kühlwalze durchgeführt werden. Insbesondere können die erste Schicht von extrudiertem Rücken und die Verstärkungstextilware in einem ersten Durchlauf durch die Anlage aufgebracht werden, wonach der Teppich aufgerollt wird. Die zweite Schicht von extrudiertem Rücken kann in einem zweiten Durchlauf durch die gleiche Anlage auf die Verstärkungstextilware aufgebracht werden, wonach der Teppich bereit ist, um in Teppichfliesen geschnitten zu werden.
Eine Teppichfliese wird typischerweise hergestellt, indem ein Stück Teppich mit Rückseite hergestellt wird, und der Teppich dann in die Quadrate mit angemessener Größe geschnitten wird. In den Vereinigten Staaten ist die üblichste Größe 18 Quadratinch (45,7 cm²). In der restlichen Welt beträgt die üblichste Größe 50 cm².
In noch einer anderen alternativen Ausführungsform wird auf die Bodenfläche des Teppichs mit Rückseite ein druckempfindliches Adhäsiv aufgebracht und es ist eine Ablöseschicht enthalten. Auf diese Weise wird ein Selbstkleberteppich ("peel and stick") hergestellt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Teppich in Fliesen geschnitten werden soll. Beispiele geeigneter druckempfindlicher Adhäsive schließen Ethylen/Vinylacetat-Copolymere und im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere, formuliert mit Klebrigmachern und polymeren Wachsen, ein. Die Ablöseschicht kann aus konventionellen Polymeren und/oder Papierprodukten hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Ablöseschicht aus einer Polyester/Wachs-Formulierung hergestellt.
Es wurde bestimmt, dass das druckempfindliche Adhäsiv am besten direkt auf das Adhäsivrückenmaterial aufgebracht wird, während sich das Adhäsivrückenmaterial noch von dem Extrusionsbeschichtungsverfahren bei erhöhter Temperatur befindet. Eine bevorzugte Technik ist, das druckempfindliche Adhäsiv mit dem Adhäsivrückenmaterial extrusionszulaminieren; d. h., das druckempfindliche Adhäsiv an dem Spalt aufzubringen. Alternativ kann das Adhäsivrückenmaterial wieder erhitzt werden, bevor das druckempfindliche Adhäsiv aufgebracht wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ohne ein optionales Zweitrückenmaterial, schließt die Kombination der verschiedenen hierin beschriebenen Verfahrensschritte zusammen mit der Verwendung mindestens eines im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers mit einer wirksamen Menge eines Implosionsmittels, das darin formuliert ist, in der ersten Schicht eines zweischichtigen Adhäsivrückenmaterials ein. Die bevorzugte Kombination an Verfahrensschritten schließt mindestens das Vorbeschichten mit einem wässrigen Polyolefinsystem; die Entfernung von Verfahrensmaterialien durch Waschen oder Spülen der Rohware mit einer wässrigen Detergenzlösung, die auf mindestens 67°C erhitzt ist; das Trocknen und Vorerwärmen der Rohware durch Behandlung derselben mit Infrarotstrahlung, eingestellt auf ungefähr 1000°C für ungefähr 1 bis ungefähr 6 sek; Extrusionsbeschichten des Adhäsivrückenmaterials auf die Rückseitenfläche des vorerwärmten gewaschenen Erstrückenmaterials durch Verwendung von Extrusionsschmelztemperaturen von größer als oder gleich 615°F (324°C); Aussetzen der halbgeschmolzenen oder geschmolzenen Adhäsivrückenmaterialbahn einem Vakuum von größer als 40 Inch H₂O (9,8 Pa), während sie bei dem Extrusionsbeschichtungsspalt ist; Aussetzen des halbgeschmolzenen oder geschmolzenen Adhäsivrückenmaterials einer Überdruckdruckvorrichtung, eingestellt auf größer als ungefähr 60 psi (0,41 MPa) an dem Extrusionsbeschichtungsspalt; Aktivieren eines Implosionsmittels, während es sich bei dem Extrusionsbeschichtungsspalt befindet; und Wärmebehandeln des Teppichs durch Behandlung desselben mit Infrarotstrahlung, eingestellt auf ungefähr 1000°C für ungefähr 1 bis ungefähr 6 sec.
Es wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgewertet und in einzelnen Fällen mit den Ausführungsformen des Standes der Technik verglichen. Jedoch sollten die gezeigten Beispiele den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise auf solche Beispiele beschränken.
Beispiele
Die Hauptleistungskriterien, die für die verschiedenen Beispiele bestimmt wurden, schlossen ein: Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit, Velcro-Bewertung, Flexibilität und Laminierungsfestigkeit. Das Tuftbindetesten wurde gemäß ASTM D-1335-67 durchgeführt.
Die Module für die Ethylenpolymere, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, wurden gemäß ASTM-790 gemessen.
Die Abriebfestigkeit basierte auf einem qualitativen Velcro-Fusseltest. In diesem Test wurde eine Walze mit einem Durchmesser von 2 Inch (5,1 cm), 2 Pound (0,91 kg), beschichtet mit der Schlingenseite eines Standard-Velcros, zehnmal über die Vorderseite von beschichtetem Teppichproben geführt. Die Fussel an dem abgeschürften Teppich wurden dann mit einem Set an Teppichstandards verglichen und auf einer 1-bis-10-Skala bewertet, wobei eine Bewertung von 10 kein Fusseln bedeutete.
Die Flexibilitätsbewertung basierte auch auf einer qualitativen Bestimmung. Die Laminierungsfestigkeit basierte auf einer manuellen qualitativen Bestimmung, in welcher eine gute Delaminierungsbewertung gegeben wurde, wenn die verschiedenen Schichten einer Teppichprobe manuell nicht abgezogen werden konnten (d. h. Trennen des Adhäsivrückenmaterials von dem Erstrückenmaterial), während eine schlechte Bewertung vergeben wurde, wenn Schichten delaminiert wurden.
Der Aachen-Test wurde verwendet, um die Formstabilität einer Teppichfliese zu bestimmen. Der hierin verwendete Aachen-Test ist das Isotestverfahren 2551. Kurz beschrieben, werden Teppichfliesen zuerst in Vorrichtungs- und Vorrichtungsquerdimensionen gemessen und dann Wärme (140°F (60°C) für 2 h) und Feuchtigkeit (für 2 h in Wasser getaucht) ausgesetzt. Die Teppichfliesen werden für 16 h in einem Trockenofen getrocknet. Die Fliesen werden dann für 48 h in einen Konditionierungsraum eingebracht, wonach jede Fliese in Vorrichtungs- und Vorrichtungsquerdimensionen gemessen wird. Die Ergebnisse sind als prozentuale Veränderung von der ursprünglichen Dimension angegeben.
In Tabelle 1 werden verschiedene Ethylenpolymere aufgelistet, die zur Herstellung der verschiedenen Beispiele verwendet wurden.
Tabelle 1
In Tabelle 2 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Teppichproben-Qualitätsergebnisse für die erfindungsgemäßen Beispiele 1–8 und Vergleichsläufe 9–12 zusammengefasst. Die Extrusionsbeschichtungsausrüstung bestand aus einer Zweiextruder-Black-Clawson-Coextrusionsanlage, ausgerüstet mit einem ersten Extruder mit einem Durchmesser von 3-½ Inch (8,9 cm) mit einem 30 : 1 UD und einem zweiten Extruder mit einem Durchmesser von 2-½ Inch (6,4 cm) mit einem 24 : 1 LID. Für diese Beispiele wurde nur der große Extruder mit 90 U/min (250 Ibs/h) betrieben. Eine 76 cm-Schlitzdüse war an den Extruder angebracht, und war auf 69 cm mit einem 20-Mil(0,51 mm)-Düsenspalt und einem 6 Inch(15,2 cm)-Luft/Ziehspalt reuguliert. Der Einzugwalzendnack wurde auf 85 psi (0,58 MPa) eingestellt und die Kühlwalze wurde auf 60°F (15,6°C) reguliert. Die angestrebten Extrusionstemperaturen, Anlagengeschwindigkeit und Beschichtungsdicken sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Rohwaren-Proben von Polypropylen (26 OSY (919,6 cm³/m²), getuftet, Schlingenflor-, Geradstich-Rohwaren, erhältlich von Shaw Industries unter der Bezeichnung Volunteer) wurden für jedes Beispiel geschnitten und auf Kraft-Papier gewalzt (slip sheeted) und mögliche Harze wurden auf die Rückseite der Rohwaren extrusionsgeschichtet. Nach der Verteilung des Extrudats an der Düse und bevor die Einzugsdruckwalzen eine Laminatstruktur bilden, wurden der Rückseite der Rohwaren ein Zweitrückenmaterial (2,8 OSY (99 cm³/m²) aus gewebtem Polypropylengitterstoff, bekannt als Action Bac®, erhältlich von Amoco Chemical Company, Fabrics and Fibers Division) zugegeben. 2 zeigt das Extrusionsbeschichtungsverfahren und die Sequenz des Aufbringens eines optionalen Zweitrückenmaterials. In manchen Fällen wurden Rohwaren-Proben zuerst in einem Konvektionsofen bei 200°F (93°C) für 30 min vorerwärmt. Nachdem die beschichteten Proben für 24 h bei Umgebungsraumtemperatur und 70% relativer Feuchtigkeit gehärtet wurden, wurden Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit und Delaminierung bestimmt.
Tabelle 2
Die erfindungsgemäßen Beispiele 1–8 zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und einer guten Kohäsion der Teppichkomponenten führen, und dass die Tuftbindestärke und Abriebfestigkeit von den Verfahrensbedingungen abhängig sind. Zwei Hochdruck-LDPE-, eine heterogen verzweigtes LLDPE- und eine heterogen verzweigtes ULDPE-Extrusionsbeschichtungen (Vergleichsläufe 9–12) führten zu relativ steifen Teppichproben und einer relativ schlechten Teppichkomponentenkohäsion.
Ein Anzeichen einer schlechten Komponentenkohäsion war eine relativ geringe Adhäsion des Rückenmaterials an das Erstrückenmaterial. Ein anderes Anzeichen war eine relativ geringe Penetration des Garns oder der Faserbündel mit den LDPE-, LLDPE- und ULDPE-Extrusionsbeschichtungsharzen.
In Tabelle 3 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die erfindungsgemäßen Beispiele 13–22 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleichen Extrusionsausrüstung, Extrusionsbedingungen und Rohwaren, die für die Beispiele 1–12 aufgelistet sind, verwendet.
Tabelle 3
Die erfindungsgemäßen Beispiele 13–22 zeigen die Auswirkung der Beschichtungsdicke und Extrusionstemperatur auf die Teppichrückenqualität. In bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung sind Beschichtungsdicken von größer als 7 Mil (0,18 mm), vorzugsweise größer als oder gleich 11 Mil (0,38 mm), mehr bevorzugt größer als oder gleich ungefähr 15, und am meisten bevorzugt größer als oder gleich 22 Mil (0,56 mm) für Extrusionsschmelztemperaturen von größer als 550°F (288°C), vorzugsweise größer als oder gleich 575°F (302°C), mehr bevorzugt größer als oder gleich 600°F (316°C) und am meisten bevorzugt größer als oder gleich 615°F (324°C) bevorzugt. Die Durchführenden werden verstehen, dass die Extrusionsschmelztemperatur und Extrusionsanlagengeschwindigkeit in einem inversen Zusammenhang stehen. D. h., dass niedrigere Extrusionstemperaturen im Allgemeinen langsamere Extrusionsanlagengeschwindigkeiten erfordern werden, um eine gute Penetration des Gams zu erreichen. Die Durchführenden werden auch verstehen, dass thermische Stabilisierungsadditive wie Irganox® 1010 und Irgafos® 168 (beide verkauft von Ciba-Geigy) bei erhöhten Temperaturen erforderlich sein können, um den vollen Nutzen der vorliegenden Erfindung wie z. B. eine Adhäsivrückenmaterial-Penetration des Garns oder der Faserbündel von größer als 40% zu erreichen. Die Durchführenden werden sich auch bewusst sein, dass eine übermäßige chemische Stabilisierung das Tiefziehverhalten negativ beeinflussen kann, so dass die Additiv-Auswahl und Konzentration gegen die Tiefzieherfordernisse und Penetrationserfordernisse abgewogen werden müssen. Jedoch werden im Allgemeinen hohe Additivkonzentrationen bei hohen Extr-usionsschmelztemperaturen erforderlich sein.
In Tabelle 4 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die Beispiele 23–54 zusammengefasst. In dieser Bewertung bestand die Extrvsionsbeschichtungsausrüstung aus einem Black-Clawson-Modell-435-Extruder mit einem Durchmesser von 3-1/2 Inch (8,9 cm) mit einer 30 : 1 UD-Schnecke, einem 150 hp(311 Joule/h)-Electro-Flight-Antriebssystem, einem Cloreren-3-Schicht-Verteilerblock und einer Black-Clawson-Modell-300-XLHL-30"-Kleiderbügeldüse, die extern auf 24 Inch (61 cm) unter Verwendung eines 20 Mil (0,51 mm) Düsenspalts und eines 6 Inch (15,2 cm) Luft/Ziehspalts reguliert war. Die angestrebten Extrusionstemperaturen, Schneckengeschwindigkeit, Anlagengeschwindigkeit und Beschichtungsdicken sind in Tabelle 4 aufgelistet.
Es wurden Proben von Polypropylen-Rohwaren (26 OSY (920 cm³/m²), getuftete, Schlingenflor-, Geradstich-Rohwaren, verkauft von Shaw Industries unter der Bezeichnung Volunteer) verwendet. Mögliche Ethylenpolymere wurden auf die Rückseite von Rohwaren extrusionsgeschichtet, welche kontinuierlich durch den Extrusionsbeschichter geführt wurden, eher als dass sie als einzelne Rohwaren-Proben gewalzt wurden (slip sheeted). Vor der Beschichtungsstation wurden elektrische und gasbeheizte Infrarotheizer angebracht, um die Rohwaren vorzuerwärmen. Eine unterteilte Vakuumdruckwalze mit einem 45°-Vakuumabschnitt wurde installiert und an eine variable Vakuumpumpe angeschlossen. Der Vakuumabschnitt wurde an dem Kontaktpunkt des Extrudats und der Rohwaren positioniert. Der Einzugwalzendruck wurde auf 80 psi eingestellt und die Kühlwalze wurde auf 120°F (49°C) reguliert. Nach der Verteilung des Extrudats an der Düse und bevor die Einzugsdruckwalzen eine Laminatstruktur bildeten, wurde der Rückseite der Teppichproben ein Zweitrückenmaterial (2,8 OSY (99 cm³/m²) aus gewebtem Polypropylengitterstoff oder Action Bac®, erhältlich von Amoco Chemical Company, Fabrics and Fibers Division) zugegeben. Nachdem die beschichteten Proben für 24 h bei Raumtemperatur und 70% relativer Feuchtigkeit gehärtet wurden, wurden die Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit und Delaminierungsbeständigkeit bestimmt.
Tabelle 4
Tabelle 4 fortgesetzt
Diese Beispiele zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guter Kohäsion von Teppichkomponenten führen, und dass die Tuftbindestärke und die Abriebfestigkeit abhängig sind von den Verfahrensbedingungen. Diese Beispiele zeigen auch, dass die Verbesserung der Teppichrückenqualität durch die Verwendung eines Teppichvorerwärmverfahrensschrittes, optimierter Beschichtungsdicke und/oder eines Vakuumpressdrvckverfahrensschrittes erreichbar ist.
Das Hochdruck-LDPE-Extrusionsbeschichtungsharz führte zu einem steifen Teppich mit schlechter Komponentenkohäsion.
In Tabelle 5 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die Beispiele 55–77 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleiche Extrusionsausrüstung und die gleichen Extrusionsbedingungen, wie sie für die Beispiele 23–54 aufgelistet sind, verwendet, mit der Ausnahme, dass Nylon-Rohwaren (26 OSY (920 cm³/m²), getuftete, Schlingenflor-, Geradstich-Rohwaren, erhältlich von Shaw Industries unter der Bezeichnung Vocation^TM) anstelle von Polypropylen-Rohwaren verwendet wurden.
Tabelle 5
ND bedeutet, dass der Wert nicht bestimmt wurde.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 55–77 zeigen auch, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und einer guten Kohäsion der Teppichkomponenten führen, und dass die Tuftbindestärke und Abriebfestigkeit von den Verfahrensbedingungen abhängig sind. Wie die Beispiele 23–53 zeigen diese Beispiele auch, dass Verbesserungen der Teppichrückenqualität erreichbar sind, indem ein Vorerwärmverfahrensschritt, eine optimale Beschichtungsdicke und/oder ein Vakuumpressdruck-Verfahrensschritt verwendet werden.
In Tabelle 6 sind die Polymere, Extrusionbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die Beispiele 78–86 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleiche Extrusionsausrüstung und gleichen Extrusionsbedingungen, wie sie für die Beispiele 1–12 aufgelistet sind, verwendet, mit den Ausnahmen, dass Kreuzstich-Polypropylen-Rohwaren (20 OSY (707 cm³/m²), getuftet, Schlingenflor-, erhältlich von Shaw Industries unter der Klassenbezeichnung "Proton") anstelle von Geradstichwaren verwendet wurden.
Tabelle 6
Die erfindungsgemäßen Beispiele 78–83 zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Kreuzstich-Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guter Kohäsion der Teppichkomponenten führen. Das für die Vergleichsläufe 84–86 verwendete LLDPE-Extrusionsbeschichtungsharz führte zu steifen Kreuzstich-Teppichproben.
In Tabelle 7 sind die Polymere, Extrusionbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die erfindungsgemäßen Beispiele 87–90 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleiche Extrusionsausrüstung und die gleichen Extrusionsbedingungen, wie sie für die Beispiele 23–54 aufgelistet sind, verwendet, mit den Ausnahmen, dass Polypropylen-Rohwaren, nämlich ein 2750-Denier-Polypropylengarn, mit 16 OSY (566 cm³/m²) in einen Schlingenflor geradstichig getuftet und erhältlich von Shaw Industries unter dem Klassennamen "Quadratic", anstelle von Polypropylen-Rohwaren verwendet wurden. Außerdem wurden die Rohwaren in den Beispielen 88–90 vor dem Extrusionsbeschichten mit einer olefinischen Suspension oder Emulsion, die als Vorbeschichtung bekannt ist, beschichtet.
Insbesondere wurde eine wässrige Dispersion von Polyethylenpartikeln hergestellt, indem 200 Teile Wasser ausgewogen wurden. Danach wurden 0,4 Teile eines oberflächenaktiven Mittels mit der Bezeichnung "Igepal CO-430" von Ciba-Geigy unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitshomogenisierers bei niedriger Geschwindigkeit in dem Wasser dispergiert. Dann wurden 100 Teile "FN500" von Quantum Chemical unter Verwendung mittlerer bis hoher Mischgeschwindigkeiten für ungefähr 5 min zu der Mischung zugegeben. Nachdem das FN500 sich zu bewegen begann, wurden 0,4 Teile eines Entschäumers mit der Bezeichnung "Marfoam" von Lenmar zugegeben, um das Schäumen der Mischung zu verringern. Schließlich wurden der Mischung 2,4 Teile eines Verdickungsmittels, verkauft von Sun Chemical International unter der Bezeichnung "Printgum 600M", zugegeben. Mindestens 10 min Mischen waren notwendig, nachdem dieses Verdickungsmittel zugegeben wurde.
Diese Dispersion wurde durch konventionelle Mittel auf die Rückseite des Erstrückens aufgebracht. Insbesondere wurden 38 OSY (1344 cm³/m²), bezogen auf die nasse Dispersion, auf die Nichtflorseite des Erstrückens mit einem Walze-über-Rolle-Applikator, der mit 10 ft/min (3,05 m/min) betrieben wurde, aufgebracht.
Nachdem die Dispersion aufgebracht worden war, lief der Teppich direkt in einen konventionellen Hochgeschwindigkeitstrockenofen. Die Gesamtverweilzeit in dem Ofen betrug 5 min, und der Teppich erreichte eine Endtemperatur von ungefähr 290°F (143°C).
Beobachtungen, die gemacht wurden, nachdem die Vorbeschichtung aufgebracht worden war, aber bevor ein extrudiertes Adhäsivrückenmaterial aufgebracht wurde, zeigten, dass der so hergestellte Teppich eine gute Bündelpenetration und Bindung aufwies. Messungen zeigten, dass 4 und 8 OSY (283 cm³/m²) des FN500, bezogen auf das Trockengewicht, zu dem Teppichrücken zugegeben wurden.
Bevor ein extrudierter Adhäsivrücken aufgebracht wurde, wurde der Teppich der Beispiele 88–90 auch gemäß der Testmethode ASTM D1335 getestet, um die Tuftbindestärke des Teppichs zu messen (siehe 1991 Annual Book of ASTM Standards, Band 07.01). In diesem Test wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um eine oder beide Schlingenenden in einen rückenfreien Schlingenflorteppich zu ziehen. Der in den Beispielen 88–90 hergestellte Teppich zeigte eine mittlere Tuftbindestärke von 9,0 Pound (4,1 kg) vor der Anwendung des extrudierten Adhäsivrückens.
Beispiel 87 beinhaltete eine Vorbeschichtung mit Adcote^TM 50T4990, eine Ethylen/Acrylsäure-Copolymer-Dispersion, erhältlich von Morton, International, Woodstock, III., aufgebracht mit 4 OSY (141,5 cm³/m²).
In diesen Beispielen wurde kein Vakuum angewandt.
Tabelle 7
Die erfindungsgemäßen Beispiele 87–90 zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guter Kohäsion der Teppichkomponenten führen, und dass die Teppichqualität durch die Anwendung einer Vorbeschichtung verbessert werden kann.
In Tabelle 8 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Ergebnisse für die Beispiele 91–96 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleiche Extrusionsausrüstung und die gleichen Extrusionsbedingungen, wie sie für die Beispiele 23–54 aufgelistet sind, verwendet, mit den Ausnahmen, dass Nylon-Rohwaren, nämlich 3050-Denier-Nylon-6, mit 20 OSY (707 cm³/m²), in einen Schlingenflor geradstichig getuftet und erhältlich von Shaw Industries unter der Klassenbezeichnung "Vanguard^TM" anstelle von geradstichigen Waren verwendet wurden, und dass die Rohwaren vor dem Extrusionsbeschichtungsschritt mit einer olefinischen Suspension oder Emulsion (d. h. einer Vorbeschichtung) beschichtet wurden. In diesen Beispielen wurde kein Vakuum angewandt. Die bewerteten Vorbeschichtungen schlossen Adocte^TM 50T4990, eine von Morton International, Woodstock, III, erhältliche Ethylen/Acrylsäure-Copolymer-Dispersion und eine LDPE-Suspension ein, wobei bei der letzteren die vorbeschichtete Rohware von Shaw Industries unter der Bezeichnung VanguardTM erhältlich war. Diese Vorbeschichtungen wurden mit 4 (141,5 cm³/m²) und 8 OSY (283-cm³/m²)-Gewichten aufgebracht.
Tabelle 8
Diese Beispiele zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guter Kohäsion der Teppichkomponenten führen, und dass die Teppichqualität durch die Anwendung einer wässrigen Vorbeschichtung verbessert werden kann.
In diesen Beispielen wurden die gleiche Extrusionsausrüstung, die. gleichen Extrusionsbedingungen und Rohwaren, wie sie für die Beispiele 1–12 aufgelistet sind, verwendet, mit der Ausnahme, dass eine Doppellippen- oder Zweistationen-Extrusionsbeschichtungstechnik bewertet wurde. In dieser Bewertung wurden die Rohwaren zuerst mit einer Schicht neben der Rückseite des Teppichs extrusionsbeschichtet. Diese Schicht wurde als die Bodenschicht bezeichnet. Nachdem sie beschichtet waren, wurden die Proben dann wieder mit einer anderen Schicht extrusionsbeschichtet, die als die Oberschicht bezeichnet wurde.
Tabelle 9
ND bedeutet, dass der Wert nicht bestimmt wurde.
Die erfindungsgemäßen Beispiele 97–109 zeigen, dass die Zweistationenextrusion von homogen verzweigten Ethylenpolymeren zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guter Kohäsion der Teppichkomponenten führt. Die Oberschicht kann auch die Teppichkomponenten enthalten. Die Oberschicht kann auch Füllmittel oder rückgeführte polymere Materialien enthalten, um die Eigenschaften zu modifizieren oder um Kosten zu sparen.
In Tabelle 10 sind die Polymere, Extrusionsbedingungen und Teppichqualitätsergebnisse für die erfindungsgemäßen Beispiele 110–117 zusammengefasst. In diesen Beispielen wurden die gleichen Extrusionsausrüstung, Rohwaren und Extrusionsbedingungen, wie sie für die Beispiele 1–12 aufgelistet sind, verwendet, mit der Ausnahme, dass eine Eindüsen-Coextrusionstechnik verwendet wurde. In jeden der beiden Extruder wurden verschiedene mögliche Ethylenpolymere eingeführt. Die Ethylenpolymere wurden dann simultan einer einzigen Düse zugeführt und auf die Rückseite der Rohware coextrudiert. Die auf die Rückseite des Teppichs (d. h. nahe dem Erstrückenmaterial) extrudierte Schicht wurde als die Unterschicht bezeichnet, während die Außenschicht als die Oberschicht bezeichnet wurde. Es wurden verschiedene Dicken bewertet und verschiedene Schmelztemperaturen wurden verwendet.
Tabelle 10
Die erfindungsgemäßen Beispiele 110–117 zeigen, dass eine Eindüsen-Coextrusion von homogen verzweigten Ethylenpolymeren zu Teppichproben mit einer guten Flexibilität und guten... führt.... enthalten Füllmittel oder recycelte polymere Materialien, um die Eigenschaften zu modifizieren oder um Kosten zu sparen.
Als Simulation des Extrusionsbeschichtens wurde ein Formpressverfahren entwickelt, um Platten der möglichen Harze auf die Rückseite der Rohware zu schmelzen. In diesem Verfahren wird eine programmierbare Presse verwendet. Im Folgenden wird die Vorgehensweise dargelegt.
Ethylenpolymer-Pellets, -Granalien oder -Pulver wurden in Platten mit einem Gewicht von ungefähr 16 g und einer Dicke von 0,025 Inch (0,64 mm) gepresst. Die verwendete Presse war eine programmierbare pneumatische Tetrahedron-Presse. Die Polymerpellets, Granalien oder das Pulver wurden in der gewünschten Plattenform zwischen Mylar-(Marke)-Polyesterfilm platziert und für 30 sek bei 374°F (190°C) vorerwärmt (dies wurde durchgeführt, indem die Proben in die vorerwärmte Presse eingeführt wurden, und die Andruckplatten ausreichend geschlossen wurden, damit die Polymerprobe erhitzt wird, ohne dass sie komprimiert wird). Nach 30 sek wurden die Andruckplatten ganz geschlossen und das Tetrahedron-Programm wurde gestartet. Das Programm stellte 2 t (1814 kg) Kompression bei 374°F (190°C) für 1,5 min und 50 t (4,5 x 10⁴ kg) Kompression bei 100°F (38°C) Kühlen für 5 min bereit. Nachdem das Programm beendet war, wurden die Proben entfernt und weiter abgekühlt. Die Proben wurden dann für eine spätere Verwendung in einem Presslaminierungsschritt mit Rohwarenquadraten aufbewahrt.
Die Rohwaren wurden in Quadrate geschnitten (wenig größer als die Größe, die verwendet wird, um die Ethylenpolymer-Proben wie oben beschrieben zu formen) und an eine Isolierplatte angebracht. Die Probenquadrate wurden dann für 15 min in einem Hot-Pack-Ofen, eingestellt auf 110°C, vorerwärmt.
Die wie oben hergestellten Ethylenpolymerplatten wurden auf einem Mylar-(Marke)-Polyesterfilm platziert und für 5 min in die vorerwärmte Presse (374°F) (190°C) gelegt. Die Andruckplatten wurden ausreichend geschlossen, um die Platten ohne Komprimieren vorzuerwärmen. Die Rohwaren-Quadrate, die für ungefähr 5 min bei ungefähr 374°C (190°C) vorerwärmt worden waren, wurden dann dem Hot-Pack-Ofen entnommen und der Presse zugeführt (d. h. umgekehrt auf vorerwärmten Polymerplatten angeordnet). In dem Moment, in welchem die Polymerplatten und Rohwaren-Quadrate vereinigt wurden, wurde eine Kraft von ungefähr 0,1 t (90,7 kg) angewandt, und dann wurde die Presse sofort geöffnet. Die laminierten Proben wurden dann aus der Presse herausgenommen, und man ließ sie auf Umgebungsraumtemperatur abkühlen. Die Zeitdauer, die zur Drucklaminierung der Rohwaren-Quadrate und der Polymerplatten erforderlich war, betrug ungefähr 3–7 sek.
In Tabelle 12 sind die Formbedingungen und Qualitätsergebnisse für verschiedene homogen verzweigte im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere angegeben..
Tabelle 12
Um die Adhäsion der möglichen Ethylenpolymere an Rohwaren-Quadrate zu messen, wurde das Drucklaminierungsverfahren, das für die Beispiele 118–122 beschrieben ist, verwendet. Dann wurden die Abziehfestigkeiten unter Verwendung eines Instrons, eingestellt auf 25 mm/min Querkopfgeschwindigkeit, gemessen.
In Tabelle 13 sind Adhäsionsergebnisse für verschiedene homogen verzweigte Ethylenpolymere, Hochdruck-LDPE, heterogen verzweigte ULDPE, heterogen verzweigte LLDPE und HDPE, die an Quadrate laminiert wurden, welche aus Polypropylenteppich-Rohwaren hergestellt wurden, angegeben.
Tabelle 13
Diese Beispiele zeigen, dass homogen verzweigte, im Wesentlichen lineare Ethylenpolymere und homogen verzweigte lineare Ethylenpolymere verglichen mit gewöhnlichen Polyolefinharzen eine bessere Adhäsion bereitstellen und somit zu einer verbesserten Qualität führen, wenn diese als Adhäsivrückenmaterialien verwendet werden.
Die Grenzfläche eines Teppichproben-Querschnitts wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops in mikrophotographischen Aufnahmen aufgenommen, um die adhäsive Wechselwirkung zwischen verschiedenen Teppichkomponenten zu beurteilen. 3 ist eine mikrophotographische Aufnahme des Grenzflächen-Querschnitts von Beispiel 18 bei 20-fachen und 50-fachen Vergrößerungen. 4 ist eine mikrophotographische Aufnahme des Grenzflächen-Querschnitts von Beispiel 20 bei 20-fachen und 50-fachen Vergrößerungen. Während bei Beispiel 18 gefunden wurde, dass dieses nur eine mittlere Teppichqualität besitzt, wurde von Beispiel 22 gefunden, dass es eine ziemlich gute Teppichqualität besitzt. Die verbesserte Leistung von Beispiel 22 wird dem verbesserten sehr guten Kontakt zwischen dem Adhäsivrückenmaterial und dem Erstrückenmaterial und der wesentlichen Einkapselung von Faserbündeln aufgrund einer verbesserten Bündelpenetration zugeschrieben. Die verbesserte Bündelpenetration von Beispiel 22 verglichen mit Beispiel 18 wird deutlich, wenn 3 und 4 verglichen werden.
Um die Bündelpenetration zu quantifizieren, wurde eine digitale Bildanalyse unter Verwendung eines Quantimet 570-Abbilders, erhältlich von Leica, Inc. Deerfield, III. und der Betriebssoftware Version 2.0 QUIC durchgeführt. Die digitalen Bilder wurden von einem Rasterelektronenmikroskop mit einer Sanyo VDC 3860 CCD-Videokamera, ausgerüstet mit einer Javelin 12,5–75 mm-Zoomlinse, erhalten.
Der gesamte Querschnittbereich eines Faserbündels wurde definiert, indem unter Verwendung des binären Editiermerkmals der QUIC-Software das digitale Bild abgetastet wurde. Der leere Querschnittbereich (d. h. der Bereich ohne Rückenmaterialpenetration) des Bündels wurde auf gleiche Weise wie der gesamte Querschnittbereich bestimmt. Die Bündelpenetration wurde dann als 1 minus dem Verhältnis von Leerraum zu Bündelbereichen berechnet.
5 zeigt das Verhältnis zwischen Bündelpenetration und Tuftbindestärke für Nylon- und Polypropylenteppiche. Für eine gute Teppichqualität sind Bündelpenetrationen extrusionsbeschichteter Ethylenpolymere von größer als 40%, vorzugsweise größer als oder gleich 60%, mehr bevorzugt größer als oder gleich 80% und am meisten bevorzugt größer als oder gleich 90% erforderlich.
5 zeigt auch, dass geringere Faserbündelpenetrationsgrade für Nylonteppich erforderlich sind, um den gleichen Level an Abriebfestigkeit wie für Polypropylenteppich zu erreichen. Hier weist der Nylonteppich zwei wichtige Unterschiede zu dem Polypropylenteppich auf. Zum einen wurde der Nylonteppich mit einer milden wässrigen Detergenzlösung als Teil des Färbeverfahrens gewaschen. Zum zweiten sind die Nylonteppichfasern polar, während die Polypropylenteppichfasern nicht polar sind. Jedoch ist das Ergebnis in 5, dass für den Nylonteppich eine niedrigere Faserbündelpenetration erforderlich ist, unerwartet und überraschend, da es scheint, dass, obwohl ein nicht polares Adhäsivrückenmaterial verwendet wird, mit einem gewaschenen oder ausgespülten polaren Teppich (d. h. Nylon) verglichen mit dem unpolaren Teppich (d. h. Polypropylen), obwohl ein nicht polares Adhäsivrückenmaterial verwendet wird, leichter eine hohe Abriebleistung erhalten wird. Gewöhnlich würde ein Fachmann erwarten, dass gleiche Materialien einander besser anziehen und daher bei einem gegebenen Grad an Abriebfestigkeit eine geringere Penetration des Adhäsivrückenmaterials in die Faserbündel erfordern. Dieses Ergebnis ist auch deshalb überraschend, da im US-Patent 5,395,471 von homogen verzweigten Ethylenpolymeren gezeigt wurde, dass sie eine verbesserte Adhäsion an Polypropylensubstrate zeigen, hier aber trotzdem bessere Ergebnisse für Nylonfasern gegenüber Polypropylenfasern erhalten werden. Diese Ergebnisse zeigten an, dass die Auswahl des Adhäsivrückenmaterials für eine mechanische Bindung und ein Auswasch- oder Waschverfahrensschritt einen Mangel oder verringerte chemische Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Teppichkomponenten kompensieren können.
Um die relative Fähigkeit von möglichen Ethylenpolymeren, bei vernünftigen Verfahrenstemperaturen in das Teppichgarn oder die Faserbündel einzudringen und dabei eine gute Teppichqualität bereitzustellen, anzugeben, wurde ein Verfestigungstemperaturtest durchgeführt. In diesem Test wurden mögliche Ethylenpolymere in dem Temperaturdurchlaufmodus (Temperature Sweep Mode) auf einem Rheometrics Mechanical Spectrometer 800E (S/N 035–014), ausgerüstet mit einer Konus/Zylinder-Befestigung, getestet. Die Dimensionen der Befestigung waren 52 mm (Becherinnenseitendurchmesser) x 50 mm (Gegenstück-Außenseitendurchmesser) x 17 mm (Gegenstück-Höhe) x 0,04 (Konuswinkel). Die Lücke zwischen dem Gegenstück und dem Becher wurde auf 50 μm ± 2 μm bei Raumtemperatur und ohne Lücke bei 220°C kalibriert. Die Proben wurden in den Becher eingebracht und bis zum Schmelzen erhitzt. Die Lücke wurde auf 50 μm ± 2 μm eingestellt, sobald das Gegenstück reingedrückt wurde. Jegliche überschüssige Menge an Proben oder Überlauf wurde weggewischt. Die Messung der Verfestigung wurde initiiert, als die Vorrichtungstemperatur 220°C erreichte. Der Becher wurde bei 1 Hz und 20% dynamischer Spannung oszilliert. Das Experiment fuhr fort mit einer ersten langsamen Kühlrate von 220°C bis 110°C mit 10°C/Schritt. Die Proben wurden einer zweiten langsamen Kühlrate mit 5°C/Schritt von 110°C auf 40°C unterzogen. Um jegliche Kontraktion der Befestigung zu verhindern, wurde eine Selbstspannung angebracht, um die Normalkraft leicht über 0 zu halten. Die Selbstspannung wurde auf: 5 g (Vorspannung), 1 g Sensitivität und 100 Dyne/cm² (1,02 kg/m²) unteres Limit eingestellt. Als die Proben verfestigten, wurde plötzlich ein hohes Drehmoment erzeugt. Es wurde eine Selbstdehnung angewandt, um zu verhindern, dass der Aufnehmer überladen wurde, bevor die Probe vollständig verfestigt war. Die Selbstdehnung wurde auf: 100% maximal angewandte Dehnung, 100 g-cm maximal erlaubtes Drehmoment, 10 g-cm minimal erlaubtes Drehmoment und 50% Dehnungseinstellung, eingestellt. Das gesamte Experiment wurde in einer trockenen Stickstoffumgebung durchgeführt, um einen Probenabbau zu minimieren. In Tabelle 14 sind Verfestigungstemperaturen für homogen verzweigte Ethylenpolymere und ein Hochdruck-LDPE-Extrusionsbeschichtungsharz angegeben.
Tabelle 14
Diese Beispiele zeigen, dass homogen verzweigte Ethylenpolymere relativ niedrige Verfestigungstemperaturen besitzen und somit verglichen mit gewöhnlichem Polyethylen niedriger Dichte eine bessere Fähigkeit haben, in Teppichgarne oder Faserbündel einzudringen. Von für die Verwendung in der vorliegenden geeigneten Olefinpolymeren wird gelehrt, dass sie Vertestigungstemperaturen von weniger als 100°C, vorzugsweise weniger als oder gleich 90°C, mehr bevorzugt weniger als oder gleich 85°C und am meisten bevorzugt weniger als oder gleich 80°C besitzen. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt die Verfestigungstemperatur des Olefinextrusionsbeschichtungsharzes, wobei homogen verzweigte Ethylenpolymere bevorzugt sind, im Bereich von ungefähr 65 bis ungefähr 100°C, vorzugsweise von ungefähr 70 bis ungefähr 90°C und mehr bevorzugt von ungefähr 70 bis ungefähr 85°C.
In einer anderen Bewertung wurde eine Nassvakuumspül- und Waschtechnik untersucht, um die Auswirkung davon auf die Leistung der Adhäsivrückenmaterialien der vorliegenden Erfindung zu bestimmen. Die Bewertung bestand aus zwei verschiedenen Nassvakuumverfahren (in der Tabelle unten als Vak #1 bezeichnet), bestand aus dem Reinigen der Rückseite von Rohwaren-Proben (d. h. der Erstrückenmaterialseite im Gegensatz zu der Faservorderseite) unter Verwendung eines kommerziellen Nassvakuumteppichreinigers, ausgerüstet mit einem Spender/Fülltank, Rinsenvac^TM Carpet Cleaning System, verkauft von Blue Lustre Products, Inc., Indianapolis, IN., der gefüllt war, um Leitungswasser mit Umgebungstemperatur als Reinigungslösung abzugeben. Bei Verwendung des ersten Nassvakuumverfahrens wurden die Rohwaren-Proben zwei separaten Nassvakuumreinigungen unterzogen und nach jeder Reinigung vollständig luftgetrocknet. Das zweite Nassvakuumverfahren (in der Tabelle unten als Vak #2 bezeichnet) bestand aus der Reinigung der Rückseite der Rohwaren-Proben unter Verwendung des Rinsenvac^TM-Teppichreinigungssystems, das so gefüllt war, dass es eine heiße (90°C) wässrige Lösung verdünnten Rinsenvac^TM Professional Carpet Cleaners als Reinigungslösungsmischung abgab. Die Konzentration der Reinigungslösung für das zweite Nassvakuumverfahren betrug 10 Teile Leitungswasser auf 1 Teil Rinsenvac^TM-Detergenz. Bei Verwendung des zweiten Nassvakuumverfahrens wurden die Rohwaren-Proben einer Nassvakuumreinigung, gefolgt von vollständiger Lufttrocknung, einer Spülung unter Verwendung von Wasser mit Umgebungstemperatur und dann einem letzten vollständigen Lufttrocknungsschritt unterzogen. Für jedes Waschverfahren wurden 0,1 Gallon (1,9 l) Reinigungslösung pro 5 yd² (4,2 m²) Rohware abgegeben.
Bei dieser Bewertung wurden ungewaschene (Kontrollproben) und gewaschene getuftete Rohwaren-Proben unter Verwendung einer Monoschichtdüsenkonfiguration extrusionsbeschichtet, obwohl auch eine Eindüsenkoextrusion und eine Doppellippenkoextrusion verwendet werden können. Eine Hilfsausrüstung schloss ein: Vorwärmgeräte und Wärmebehandlungsofen.
Die Extrusionsbeschichtungsausrüstung bestand aus einer Zweiextruder-Black-Clawson-Koextrusionsanlage mit einem ersten Extruder mit einem Durchmesser von 3-1/2 Inch (8,9 cm) mit einer 30 : 1 VD und einem zweiten Extruder mit einem Durchmesser von 2-1/2 Inch (6,4 cm) mit einer 24 : 1 L/D. Bei diesen Beispielen wurde nur der große Extruder mit variablen Raten betrieben. Eine 76 cm-Schlitzdüse ist angebracht und auf 69 cm mit einem 20 Mil (0,51 mm)-Düsenspalt und einem 6 Inch (15,2 cm)-Luft/Ziehspalt reguliert. Der Einzugwalzendruck wurde auf 30 psi (0,2 MPa) eingestellt, und die Kühlwalzentemperatur wurde variiert.
Die Rohwaren waren Proben von Volunteer^TM-Teppich, bereitgestellt von Shaw Industries. Volunteer^TM-Teppich besteht aus Polypropylenfasern mit 26 oz/yd² (920 cm³/m²) und ist als getufteter, Schlingenflor-, Einstichteppich charakterisiert. Sowohl die ungewaschenen Kontroll- als auch gewaschenen Rohwaren-Proben wurden während des Extrusionsbeschichtens auf Kraft-Papier gewalzt (slip sheeted), um das Adhäsivrückenmaterial aufzubringen. Sowohl die ungewaschenen Kontrollproben als auch die gewaschenen Proben wurden vor dem Aufbringen des extrusionsbeschichteten Adhäsivrückenmaterials zuerst in einem Konvektionsofen vorerwärmt.
Ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer, bezeichnet als XU-59100.00, wie es von The Dow Chemical Company bereitgestellt wird, wurde bei dieser Bewertung als das Adhäsivrückenmaterial verwendet. XU-59100.00 ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schmelzindex von 30 g/10 min und eine Polymerdichte von 0,900 g/cm³ besitzt. Die gemessene Vorerwärmtemperatur wurde auf 160°F (71°C), die Extrusionsbeschichtungsschmelztemperatur wurde auf 500°F (260°C) eingestellt, die Kühlwalzentemperatur wurde auf 80°F (27°C) eingestellt, und die Extrusionsbeschichtungsanlagengeschwindigkeit wurde auf 85 ft/min (26 m/min) eingestellt.
Nachdem man die extrusionsbeschichteten Proben für mindestens 24 h bei Umgebungsraumtemperatur härten ließ, wurden die Tuftbindestärke, die Abriebfestigkeit und das Delaminierungsverhalten gemessen. Der Tuftbindetest wurde gemäß ASTM D-1335-67 durchgeführt. Die Abriebfestigkeitsergebnisse wurden erhalten, indem ein Velcro-Testverfahren verwendet wurde, worin eine mit der Schlingenseite von Standard-Velcro beschichtete Walze mit einem Durchmesser von 2 Inch (51 mm), 2 Pound (0,91 kg), zehnmal über die Vorderseite der beschichteten Teppichproben geführt wurde. Die Fussel an dem abgeriebenen Teppich wurden dann mit einem Set von Teppichstandards verglichen und auf einer 1-10-Skala (10 bedeutet keine Fussel) bewertet. Die Abriebfestigkeit wurde auch unter Verwendung des Faserhaltetests (faber lock test), welcher unten beschrieben wird, quantifiziert. Im Allgemeinen wurden, wenn die Velcro-Zahl unter 6 lag oder die Abriebfestigkeit der Teppichprobe schlecht bewertet wurde, die Tuftbindestärken nicht gemessen. Die folgende Tabelle 15 fasst die Ergebnisse dieser Bewertung zusammen.
Tabelle 15
Die Ergebnisse in Tabelle 15 zeigen, dass, bei äquivalenten Adhäsivrückenmaterial-Beschichtungsgewichten, die Verwendung eines Nassvakuumverfahrensschrittes vor der Anwendung des Adhäsivrückenmaterials die Teppichqualität, verglichen mit ungewaschenen Proben, bedeutend verbessern kann. Die Verbesserung ist so drastisch, dass wesentlich verringerte Adhäsivrückenmaterial-Beschichtungsgewichte unter Beibehaltung einer ausgezeichneten Tuftbindestärke und Abriebfestigkeit verwendet werden können.
In einer anderen Bewertung wurden getuftete Rohwaren-Proben extrusionsbeschichtet, um die Auswirkung von Calciumcarbonat als Füllmittel mit hohem Wärmeinhalt und eines konventionellen Treibmittels (d. h. Azodicarbonamid), wenn es als Implosionsmittel verwendet wird, zu bewerten. Das Calciumcarbonat und das Azodicarbonamid wurden mit einem im Wesentlichen linearen Ethylenpolymer gemäß dem gewichtsprozentualen Anteil, der in der gleich folgenden Tabelle gezeigt ist, trocken gemischt. Das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer wies einen Schmelzindex von 30 g/10 min und eine Dichte von 0,885 g/cm³ auf und wurde von The Dow Chemical Company unter der Bezeichnung XU-59400.00 bereitgestellt. Das Azodicarbonamid-Implosionsmittel war Epicell #301, welches als 30 Gew.%-Konzentrat in einem Polyethylen niedriger Dichte von EPI Chemical Company bereitgestellt wurde. Das Calciumcarbonat, welches eine spezifische Wärmekapazität von ungefähr 0,548 cal-cm³/°C (2,3 Joule-cm³/°C) besitzt, wurde als 75 Gew.%-Konzentrat in einem niedrig-Polyethylen von Heritage Bag Company bereitgestellt.
Bei dieser Bewertung wurden Volunteer^TM-Rohwaren verwendet, bereitgestellt von Shaw Industries. Die Rohwaren waren Polypropylenfasern, 26 oz/yd² (920 cm³/m²), getuftete, Schlingenflor-, Einstichteppich-Proben, welche geschnitten waren und für jede Probe auf Kraft-Papier gewalzt (slip sheeted) wurden, so dass jedes Adhäsivrückenmaterial-Beispiel auf die Rückseite des Teppichs extrusionsbeschichtet wurde (d. h. auf das Erstrückenmaterial der Teppichproben). Für jede Probe wurden die Rohwaren vor dem Extrusionsbeschichten auf das Adhäsivrückenmaterial zuerst in einem Konvektionsofen vorerwärmt.
Bei dieser Bewertung war die Extnisionsbeschichtungsdüsenkonfiguration eine Monoschicht und die Hilfsausrüstung schloss ein Vorwärmgerät und Hitzebehandlungsofen ein. Insbesondere bestand die Extrusionsbeschichtungsausrüstung aus einer Zweiextruder-Black-Clawson-Koextrusionsanlage mit einem ersten Extruder mit einem Durchmesser von 3-1/2 Inch (8,9 cm) mit einer 30 : 1 L/D und einem zweiten Extruder mit einem Durchmesser von 2-1/2 Inch (6,4 cm) mit einer 24 : 1 L/D. Jedoch wurde bei dieser Bewertung nur der große Extruder bei variablen Raten betrieben. Eine 76 cm-Schlitzdüse wurde an den Extruder angebracht und auf 69 cm mit einem 20 Mil (0,51 mm)-Düsenspalt und einem 6 Inch (15,2 cm)-Luft/Ziehspalt reguliert. Der Einzugwalzendruck wurde auf 30 psi (0,2 MPa) eingestellt, und die Kühlwalzentemperatur wurde variiert. Die Rohwaren-Vorerwärmtemperatur wurde auf 160°F (71°C) eingestellt, die Extrusionsschmelztemperatur wurde auf 550°F (288°C) eingestellt, und die Anlagengeschwindigkeit betrug 75 ft/min (23 m/min). Die Kühlwalzentemperatur wurde auf 100°F (38°C) für die Probe eingestellt, die kein Implosionsmittel enthielt und wurde auf 70°F für die Proben eingestellt, die Implosionsmittel enthielten.
Nachdem die extrusionsbeschichteten Proben für mindestens 24 h gehärtet wurden, wurden sie auf die Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit, Velcro-Bewertung, Fussel-Bewertung, Flexibilität und Delaminieningsbeständigkeit hin getestet. Der Tuftbindetest wurde unter Verwendung von ASTM D-1335-67 durchgeführt. Die Abriebfestigkeit und der Velcro-Test basierten auf qualitativen Tests, worin eine mit der Schlingenseite eines Standard-Velcros beschichtete Walze mit einem Durchmesser von 2 Inch (51 mm), 2 Pound (0,91 kg), zehnmal über die Vorderseite jeder extrusionsbeschichteten Probe geführt wurde, um die Probe abzureiben. Die Fussel an dem abgeriebenen Teppich wurden dann mit einem Set von Standards verglichen und auf einer 1-10-Skala bewertet (10 bedeutet keine Fussel).
Um qualitative Abriebergebnisse bereitzustellen, wurde ein Faserhaltetest (fiber lock test) verwendet. In diesem Test wird der Abriebfestigkeitswert als "Faserhaltefusselzahl" (faber lock fuzz number) angegeben. Der Test beinhaltet das Abschneiden abgeriebener Fasern mit einer 6"-Federschere von Fiskars und das Vergleichen der Probengewichte bevor und nachdem die abgeriebenen Fasern entfernt wurden. Insbesondere wird der Faserhaltefusseltest durchgeführt, indem 6 Inch (203 mm) Querrichtung x 10 Inch (254 mm) Vorrichtungsrichtung extrusionsbeschichtete Proben bereitgestellt wurden; die Proben so eingespannt wurden, dass sie während des Doppelrollens flach blieben; Doppelrollen der Proben in Vorrichtungsrichtung 15-mal bei einer konstanten Geschwindigkeit und bei einem Winkel von ungefähr 45° unter Verwendung der oben bei dieser Bewertung diskutierten Velcro-Walze; Verwendung eines 2 Inch x 2 Inch (51 mm x 51 mm)-Probenschneiders, der an eine Druckstanzvorrichtung, die von der National Analytic Equipment Federation (NAEF) zertifiziert wurde, angebracht war, um für jede Probe zwei Testmuster zu erhalten; Wiegen und Aufzeichnen der Probengewichte für jede Probe auf 0,1 mg unter Verwendung einer kalibrierten AE200-Waage; vorsichtiges Entfernen aller abgeriebenen Fasern unter Verwendung einer 6"-Federschere von Fiskars, wobei es vermieden wurde, Teile einer Faserschlinge zu zerschneiden; Rückwiegen und Aufzeichnen der zwei Testproben; und Bestimmen des Gewichtsunterschieds vor und nach der Entfernung der abgeriebenen Fasern als Faserhaltefusselzahl (FLFN = Fiber Lock Fuss Number). Es ist zu bemerken, dass die Faserhaltefusselzahlen mit den Velcro-Zahlen invers im Zusammenhang stehen; d. h., während höhere Velcro-Zahlen als Hinweis auf eine verbesserte Abriebfestigkeit erwünscht sind, zeigen niedrigere Fusselzahlen eine verbesserte Abriebfestigkeit an. Tabelle 16 stellt die Gewichtsprozentzahlen an Additiv und die Teppichqualitätsergebnisse bereit.
Tabelle 16
Alle Beispiele dieser Bewertung zeigten eine gute Flexibilität, und Beispiele mit einer Velcro-Zahl von mindestens 6 zeigten alle eine gute Delaminierungsbeständigkeit. Die Beispiele, in denen das Implosionsmittel verwendet wurde, wiesen alle geschlossene Zellen und eine eingefallene Adhäsivrückenmaterialmatrix auf, d. h., die Dicke der Adhäsivrückenmaterialschicht mit und ohne das Implosionsmittel war ungefähr gleich. Tabelle 16 zeigt, dass die Verwendung eines Implosionsmittels und eines Füllmittels mit hohem Wärmeinhalt, entweder separat oder in Kombination, sowohl die Bindestärke als auch die Abriebfestigkeit von extrusionsbeschichtetem Teppich, verglichen mit einem Äquivalentgewicht eines Harzes ohne diese Additive, beträchtlich verbessert. Auch zeigt Tabelle 16 überraschendeniveise, dass die Verwendung dieser Additive eine verbesserte Leistung bei verringerten Adhäsivrückenmaterial-Beschichtungsgewichten erlaubt.
In einer anderen Bewertung wurden eine unmodifizierte Kontroll-Adhäsivrückenmaterialprobe und zwei Adhäsivrückenmaterialproben, die durch die Zugabe von Maleinsäureanhydrid-gepfropftem Ethylenpolymer modifiziert waren, auf getuftete Rohwaren extrusionsgeschichtet, indem eine Monschichtdüsenkonfiguration verwendet wurde, obwohl auch eine Eindüsenkoextrusion und eine Doppellippenkoextrusion verwendet werden können. Die Hilfsausrüstung schloss ein: Vorwärmgeräte und Wärmebehandlungsofen.
Die Extrusionsbeschichtungsausrüstung bestand aus einer Zweiextruder-Black-Clawson-Koextrusionsanlage mit einem ersten Extruder mit einem Durchmesser von 3-1/2 Inch (8,9 cm) mit einer 30 : 1 L/D und einem zweiten Extruder mit einem Durchmesser von 2-1/2 Inch (6,4 cm) mit einer 24 : 1 UD. Bei diesen Proben wurde nur der große Extruder bei variablen Raten betrieben. Eine 76 cm-Schlitzdüse wurde angebracht und auf 69 cm mit einem 20 Mil (0,51 mm)-Düsenspalt und einem 6 Inch (15,2 cm)-Luft/Ziehspalt reguliert. Der Einzugwalzendruck wurde auf 30 psi eingestellt, die Kühlwalzentemperatur wurde auf 75–80°F (24–27°C) eingestellt, und die Extrusionsanlagengeschwindigkeit wurde auf 75 ft/min (23 m/min) eingestellt. Vor der Anwendung des Adhäsivrückenmaterials wurden die Rohwaren in einem Konvektionsofen auf ungefähr 210°F (99°C) vorerwärmt und die Extrusionsschmelztemperatur betrug 595–610°F (313–321°C).
Das unmodifizierte Kontroll-Adhäsivrückenmaterial war ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer mit einem Schmelzindex von 30 g/10 min und einer Dichte von 0,885 g/cm³, wie es von The Dow Chemical Company unter der Bezeichnung XU-59400.00 bereitgestellt wird. Um zwei modifizierte Adhäsivrückenmaterialien herzustellen, wurde XU-59400.00 mit 10 Gew.% zweier verschiedener Maleinsäureanhydrid/Ethylen-Pfropfpolymere trockengemischt, wobei jedes 1,0 Gew.% Maleinsäureanhydrid enthielt, um eine Endkonzentration von 0,1 Gew.% Maleinsäureanhydrid für die beiden Mischungen zu erhalten. Die Pfropfpolymere selbst wurden gemäß den im US-Patent Nr.4,762,890 beschriebenen Verfahren hergestellt. Bei einem Pfropfpolymer, in Tabelle 17 als MAH-1 bezeichnet, wurde als Gast-Ethylenpolymer Polyethylen hoher Dichte verwendet. Bei dem anderen Pfropfpolymer, in Tabelle 17 als MAH-2 bezeichnet, wurde ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer als Gast-Ethylenpolymer verwendet.
Die Rohwaren waren Proben von Vocation 26^TM-Teppich, bereitgestellt von Shaw Industries. Vocation 26^TM-Teppich besteht aus Nylonfasern mit 26 oz/yd² (907 cm³/m²) und ist charakterisiert als getufteter, Schlingenflor-, Einstichsteppich. Die Rohwaren-Proben wurden während des Extrusionsbeschichtens auf Kraft-Papier gewalzt (slip sheeted), um das Kontroll-Adhäsivrückenmaterial und die zwei modifizierten Adhäsivrückenmaterialien aufzubringen. Der Rückseite der Proben wurde nach der Anwendung der Adhäsivrückenmaterialien kein Zweitrückenmaterial zugegeben, obwohl ein solches auch verwendet werden kann.
Nachdem man die extrusionsbeschichteten Proben für mindestens 24 h bei Umgebungsraumtemperatur härten ließ, wurden die Tuftbindestärke, Abriebfestigkeit und das Delaminierungsverhalten gemessen. Der Tuftbindetest wurde gemäß ASTM D-1335-67 durchgeführt. Die Abriebfestigkeitsergebnisse wurden erhalten, indem das oben beschriebene Velcro-Testverfahren verwendet wurde, wobei eine mit der Schlingenseite von Standard-Velcro beschichtete Walze mit einem Durchmesser von 2 Inch (51 mm), 2 Pound (0,91 kg), zehnmal über die Vorderseite von beschichteten Teppichproben geführt wurde. Die Füssel an dem abgeriebenen Teppich wurden dann mit einem Set an Teppichstandards verglichen und auf einer 1-10-Skala (10 bedeutet keine Fusseln) bewertet. Die Abriebfestigkeit wurde auch unter Verwendung des oben beschriebenen Faserhaltetests quantifiziert. Im Allgemeinen wurden, wenn die Velcro-Zahl unterhalb von 6 war oder die Abriebfestigkeit der Teppichprobe schlecht bewertet wurde, keine Tuftbindestärken gemessen. Die folgende Tabelle 17 fasst die Ergebnisse dieser Bewertung zusammen.
Tabelle 17
Die Ergebnisse in Tabelle 17 zeigen, dass das Hinzufügen von Maleinsäureanhydrid/Ethylen-Pfropfpolymeren, wobei entweder ein hochdichtes Polyethylen (HDPE) oder ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer als Gast-Harz verwendet wird, beträchtliche Verbesserungen beim Vergleich von Tuftbindestärken und Abriebfestigkeiten erlaubt. Ein Vorteil dieser Verbesserungen ist, dass die Durchführenden jetzt zu Zwecken der Kosteneinsparung verringerte Beschichtüngsgewichte thermoplastischer Adhäsivrückenmaterialien verwenden können, und immer noch den gewünschten Grad an hoher Qualität beibehalten.
Beispiel 176 war das gleiche wie Beispiel 88 oben, mit der Ausnahme, dass auf den Teppich kein Adhäsivrücken extrudiert wurde. Der so hergestellte Teppich wies eine gute Bündelpenetration und Aufwicklung auf. Die Messungen zeigten, dass ungefähr 12 OSY (424 cm³/m²) des FN500, bezogen auf das Trockengewicht, dem Teppichrücken zugegeben wurden. Der Teppich wurde gemäß dem Testverfahren ASTM D1335 getestet, um die Tuftbindestärke des Teppichs zu messen (siehe 1991 Annual Book of ASTM Standards, Band 07.01). In diesem Test wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um eine oder beide Schleifenenden in einen Schlingenflorteppich ohne Rücken zu ziehen. Der in Beispiel 176 hergestellte Teppich zeigte eine mittlere Tuftbindestärke von 9,0 Pounds (4,1 kg).
Beispiel 177 war das gleiche wie Beispiel 176, mit der Ausnahme der folgenden Veränderungen: Zuerst wurde in der Dispersion kein Entschäumer verwendet. Zum Zweiten wurde Aerosil A300 von Degussa in 0,5 Teilen zu der Dispersion zugegeben. Zum Dritten wurde anstelle von FN500 ein HDPE von Dow Chemical Co. mit der Bezeichnung DOW 12065 HDPE verwendet. Zum Vierten wurde ein oberflächenaktives Mittel mit der Bezeichnung DA-6 von Sun Chemical International anstelle von CO-430 verwendet. Schließlich wurde der Teppich in einem Blue M-Gebläseluftkonvektionsofen bei 270°F (132°C) für 30 min getrocknet. Der Zusatz für das HDPE betrug 8,6 OSY (304 cm³/m²). Die gemessene mittlere Tuftbindestärke war 4,0 Pounds (1,8 kg).
Beispiel 178 war das gleiche wie Beispiel 177, mit der Ausnahme, dass das Aerosil A-300 entfernt wurde, und dass, anstelle von HDPE, ein Ethylen/Vinylacetat(EVA)-Polymer mit der Bezeichnung FE-532 von Quantum verwendet wurde. Der Zusatz für das EVA war 10 OSY (354 cm³/m²). Die gemessene mittlere Tuftbindestärke für den resultierenden Teppich war 8,2 Pounds (3,7 kg).
Beispiel 179 war das gleiche wie Beispiel 178, mit der Ausnahme, dass anstelle von EVA ein Polyethylen mit der Bezeichnung MRL-0414 von Quantum verwendet wurde. Der Zusatz für das Polyethylen war 3 OSY (106 cm³/m²), und die gemessene mittlere Tuftbindestärke war 2,3 Pounds (1,04 kg).
Beispiel 180 war das gleiche wie Beispiel 177, mit der Ausnahme, dass der Zusatz für das FN500 5,4 OSY (191 cm³/m²) betrug. Die gemessene Tuftbindestärke war 5,2 Pounds (2,4 kg).
Beispiel 181 war das gleiche wie Beispiel 180, mit der Ausnahme, dass anstelle des Igepal CO-430 ein oberflächenaktives Mittel mit der Bezeichnung OT-75 von Sun Chemical International verwendet wurde. Der Zusatz für das FN500 betrug 10,5 OSY (371 cm³/m²), und die mittlere Tuftbindestärke betrug 4,3 Pounds (1,95 kg).
Die Beispiele 182–193 wurden durchgeführt, um verschiedene auf den in Beispiel 176 hergestellten Teppich aufgebrachte Zweitrücken zu demonstrieren.
In Beispiel 182 erhielt ein Teil eines in Beispiel 176 hergestellten Teppichs einen Zweitrücken, indem eine koextrudierte Schicht eines Ethylenvinylacetat/Polyethylens mit der Bezeichnung NA202 UE635 von Quantum Chemical Co. auf die Nicht-Schlingenseite des Teppichs aufgebracht wurde. Die vorextrudierte Schicht war 23 Mil (0,58 mm) dick. Der Teppich wurde dann für 30 min in einen Schwerkraftkonvektionsofen, eingestellt auf 300°F (149°C), gelegt, so dass die Schicht geschmolzen wurde und an die Rückseite des vorbeschichteten Teppichs gebunden wurde. Man ließ den Teppich dann auf Umgebungstemperaturen abkühlen.
Die Beispiele 183–185 wurden genauso durchgeführt wie Beispiel 182, mit der Ausnahme, dass die Schicht von Quantum NA202 UE635 35, 37 bzw. 50 Mil (0,89, 0,94 bzw. 1,3 mm) dick war.
Beispiel 186 wurde durchgeführt, indem der Teppich von Beispiel 176 genommen wurde und ein Calciumcarbonat-beladener VAE-Latex auf die Rückseite des Teppichs aufgebracht wurde. Der Teppich wurde dann für 30 min in einen Schwerkraftkonvektionsofen bei 300°F (149°C) gelegt, um das VAE zu trocknen. Das Beschichtungsgewicht betrug ungefähr 25 OSY (884 cm³/m²), bezogen auf das Trockengewicht.
Beispiel 187 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 186, mit der Ausnahme, dass der Latex ein unbeladener VAE-Latex war. Insbesondere wurde dieser Latex von Reichold Chemical Company unter der Bezeichnung Elvace 97808 bezogen.
Beispiel 188 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 186, mit der Ausnahme, dass Calciumcarbonat-beladener Styrol-Butadien-Gummi (SBR)-Latex anstelle des VAE-Latex verwendet wurde. Der SBR-Latex wurde mit einem Beschichtungsgewicht von ungefähr 25 OSY (884 cm³/m²) aufgebracht.
Beispiel 189 wurde durchgeführt, indem ein Teppich von Beispiel 176 genommen wurde und ein EVA-Pulver auf die Rückseite des Teppichs gesprüht wurde. Insbesondere war das EVA-Pulver von DuPont mit der Bezeichnung Elvax 410 und wurde mit 10 OSY (354 cm³/m²) aufgebracht.
Beispiel 190 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 189, mit der Ausnahme, dass das Pulver ein Polyolefinwachs mit der Bezeichnung Polywax 2000, bereitgestellt von Hercules, war.
Beispiel 191 wurde durchgeführt, indem der Teppich von Beispiel 176 genommen wurde und ein zusammengesetztes Heißschmelzadhäsiv auf die Rückseite des Teppichs aufgebracht wurde. Insbesondere bestand das Heißschmelzadhäsiv aus beladenem EVA und Piccovar CB-20 von Hercules, Inc. und wurde mit 30 OSY (1061 cm³/m²) und bei einer Temperatur von ungefähr 300°F (149°C) auf den Teppich aufgebracht.
Beispiel 192 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 191, mit der Ausnahme, dass durch das Heißschmelzadhäsiv ein Urethanschaumpolster an den Teppichrücken laminiert wurde. Insbesondere wurde ein Polyurethanschaumpolster, erhältlich von Shaw Industries unter der Bezeichnung Duratech 100 mit dem Heißschmelzadhäsiv laminiert.
Beispiel 193 wurde gemäß der bevorzugten Ausführungsform des wässrigen Vorbeschichtungs-Aspekts der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Eine Probe des Teppichs von Beispiel 176 wies eine Schicht eines direkt auf die Rückseite extrudierten Polymets auf. Das verwendete Polymer war das bereitgestellte Polyethylen-Elastomer, das in Tabelle 1 oben "G" genannt wird. Die Dichte dieses speziellen Polymets war ungefähr 0,90 g/cm³. Der Schmelzindex betrug 75.
Ein Marsden-Propan-befeuerter Infrarotheizer wurde zum Vorerwärmen des Substrates verwendet. Der Heizer wurde auf Temperaturen zwischen ungefähr 200°F (93°C) und ungefähr 230°F (110°C) eingestellt. Die Temperatur des Teppichs wurde bei ungefähr 145°F (360°C) an dem Punkt gemessen, kurz bevor er die extrudierte Schicht erhalten hat. Das Polymer wurde mit einer Dicke von 7 Mil (0,18 mm) unter Verwendung einer typischen Extrusionsbeschichtungseinstellung, die für die Papierbeschichtung verwendet wird, extrudiert. Insbesondere wurde ein typischer Polyethylen-Typ-Extruder mit Temperaturen von 350°F (177°C) für die erste Walze, 375°F (191 °C) für die zweite Walze und 400°F (204°C) für die verbleibenden Walzen (barrels), für den Verteiler und die Extrusionsdüse verwendet. Die Düse war eine Schlitztyp-Düse, die einen Vorhang eines heißen Polymets auf die Rückseite des Teppichs extrudierte. Der Teppich wurde dann mit der Rückseite gegen die Kühlwalze und bei einer Temperatur von 120°F (49°C) um die Kühlwalze herum gelegt. Die Anlagengeschwindigkeit wurde auf 23 ft/min (7 m/min) eingestellt. Der Teppich wurde mit einem Pressdruck von 45 psi (0,31 MPa) an die Kühlwalze gedrückt. Obwohl es in diesem speziellen Beispiel nicht gemacht wurde, kann eine Textilware wie eine typische Polypropylen-Zweitrückentextilware von Amoco Fabrics and Fibers, bezeichnet als "Action Bac®", direkt vor oder an dieser Kühlwalze durch die extrudierte Schicht laminiert werden.
Die Beispiele 194–197 wurden durchgeführt, um eine Teppichfliese gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.

Beispiel 194 wurde gemäß des am meisten bevorzugten Verfahrens zur Herstellung einer Teppichfliese durchgeführt. Eine 6 ft (1,8 m) breite Rohware wurde in einer Walze bereitgestellt. Die Rohware umfasste Polypropylen-Garn, in einen nicht gewebten Erstrücken, erhalten von Akzo unter dem Namen "Colback" (eine Mischung von Polyamid und Polyesterpolymeren), als Schnittflor bei einem Vorderseitengarngewicht von ungefähr 45 OSY (1592 cm³/m²) getuftet. Diese Rohware wurde unter dem Extruder mit 17 ft/min (5,2 m/min) entlang geführt. Der Extruder enthielt eine geschmolzene Polymermischung mit der folgenden Zusammensetzung:

	Gew.%
Im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer (XU-59400.00 von Dow)	24
Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen (XU 60769.07 von Dow)	4
Calciumcarbonat-Füllmittel (Georgia Marble #9)	59
Klebrigmacher (Hercatac 1148 von Hercules)	12
Black-Konzentrat	1
	100

Die Temperatur der Düse war ungefähr 500°F (260°C). In einem ersten Durchlauf wurden ungefähr 25 OSY (884 cm³/m²) aufgebracht, wonach eine Schicht einer Verstärkungsware auf diese erste Schicht Polymer aufgelegt wurde. Die Verstärkungsware in diesem Beispiel war eine 3,5 OSY (124 cm³/m²)-Schicht von Typar (eine nicht gewebte Polypropylen-Ware, erhältlich von Reemay als "3351"). Nachdem er über eine Kühlwalze gelaufen ist, wurde der Teppich für einen darauffolgenden Durchlauf durch die Anlage aufgerollt, um eine zweite Schicht aufzubringen.
In einem zweiten Durchlauf durch die gleiche Anlage wurde eine zweite Schicht des gleichen Extrudats auf die Verstärkungsschicht aufgebracht. Der Gesamtzusatz, nicht einschließlich des Typar, betrug 49,2 OSY (1740 cm³/m²).
Nach dem Kühlen wurde der Teppich in 18-Inchquadrat (45,7 cm²)-Fliesen geschnitten und auf die Tuftbindestärke und Aachen-Formstabilität hin getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 18 unten gezeigt.
Beispiel 195 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 194, mit der Ausnahme, dass ein Schlingenflor-Nylongarn für das Vorderseitengarn bei 20 OSY (707 cm³/m²) mit einem Geradstich verwendet wurde und der Gesamtzusatz 54,0 OSY (1910 cm³/m²) betrug.
Beispiel 196 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 195, mit der Ausnahme, dass das Schlingenflor-Nylongarn mit 30 OSY (1061 cm³/m²) mit einem versetzten Stich getuftet wurde und der Gesamtzusatz 52,6 OSY (1860 cm³/m²) betrug.
Beispiel 197 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 196, mit der Ausnahme, dass der verwendete Erstrücken eine nicht gewebte Polyester-Ware, von Freudenberg als "Lutradur" verkauft, verwendet wurde. Der Gesamtzusatz betrug 52,3 OSY (1850 cm³/m²).
Tabelle 18
Die Beispiele 198–208 wurden durchgeführt, um Teppichfliesen mit verschiedenen Zusatzgewichten bei dem zweiten Durchlauf herzustellen. Zusätzlich wurden zwei unterschiedliche Verstärkungsmaterialien getestet.
Beispiel 198 wurde genauso durchgeführt wie Beispiel 194 oben, mit der Ausnahme, dass das aufgebrachte Extrudat in dem ersten Durchlauf die folgende Zusammensetzung aufwies:

Gew.%

Im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer (XU-59400.00 von Dow) 69

Calciumcarbonat-Füllmittel (Georgia Marble #9) 30

Black-Konzentrat 1

100
11 OSY (389 cm³/m²) dieses Extrudats wurden auf die Rückseite einer Rohware aufgebracht, die aus einem Polypropylengarn, in einen gewebten Polypropylen-Erstrücken mit ungefähr 26 OSY (920 cm³/m²) in Schlingenmuster getuftet, bestand.
In den Beispielen 198–203 wurde eine 3,5 OSY (124 cm³/m²) Typar-Ware zwischen die erste Schicht des Extrudats und die zweite Schicht eingebettet. In den Beispielen 204–208 wurde ein 1,4 OSY (49,5 cm³/m²)-Glasfasergitterstoff von ELK Corp. als Verstärkungsschicht verwendet.

In allen Beispiele 198–208 wies die zweite Schicht des Extrudats, welche in einem zweiten Durchlauf durch die gleiche Anlage aufgebracht wurde, die folgende Zusammensetzung auf:

	Gew. %
Im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer (XU-59400.00 von Dow)	24
Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen (XU 60769.07 von Dow)	4
Calciumcarbonat-Füllmittel (Georgia Marble #9)	59
Klebrigmacher (Hercatac 114876 von Hercules)	12
Black-Konzentrat	1
	100

Das Zusatzgewicht von dem zweiten Durchlauf wurde wie es in Tabelle 19 unten gezeigt ist variiert. Der Teppich wurde in Fliesen geschnitten und dem Aachen-Formstabilitätstest unterzogen, wobei die unten angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Während hierin spezielle bevorzugte und alternative Ausführungsformen beschrieben wurden, sollte bemerkt werden, dass verschiedene andere Ausführungsformen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne dass von dem Umfang der hierin beschriebenen Erfindung abgewichen wird. Die anhängigen Ansprüche definieren den Umfang des von der vorliegenden Anmeldung erteilten Patents.
Tabelle 19

Claims

Teppich umfassend ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, eine Vielzahl von Fasern, die am Erstrückenmaterial befestigt sind und die sich von der Vorderseite des Erstrückenmaterials erstrecken und an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, ein Adhäsivrückenmaterial, das benachbart ist zu dem Erstrückenmaterial, wobei mindestens eines von dem Erstrückenmaterial und dem Adhäsivrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50 Prozent aufweist.
Teppich umfassend ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, eine Vielzahl von Fasern, die am Erstrückenmaterial befestigt sind und die sich von der Vorderseite des Erstrückenmaterials erstrecken und die an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, ein Adhäsivrückenmaterial und ein Zweitrückenmaterial, das benachbart ist zu dem Adhäsivrückenmaterial, wobei mindestens eines von dem Erstrückenmaterial, dem Adhäsivrückenmaterial und dem Zweitrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50 Prozent aufweist.
Teppich nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Adhäsivrückenmaterial aus dem mindestens einen homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist.
Teppich nach Anspruch 1 oder 2, wobei das homogen verzweigte Ethylenpolymer Ethylen und mindestens ein C₃-C₂₀-α-Olefin umfasst.
Teppich nach Anspruch 4, wobei das homogen verzweigte Ethylenpolymer ein Copolymer von Ethylen und einem C₃-C₂₀-α-Olefin ist.
Teppich nach Anspruch 5, wobei das eine C₃-C₂₀-α-Olefin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Propylen, 1-Buten, 1-Isobutylen, 1-Penten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten, 1-Hepten und 1-Octen.
Teppich nach Anspruch 6, wobei das eine C₃-C₂₀-α-Olefin 1-Octen ist.
Teppich nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen einzelnen Differentialscanningkalorimetrie-DSC-Schmelzpeak zwischen –30 und 150°C besitzt.
Teppich nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es (a) ein Schmelzflussverhältnis, I₁₀/I₂ ≥ 5,63, (b) eine Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie und definiert durch die Gleichung (Mw/Mn) ≤ ( I10/I2) – 4,63, und (c) eine solche Gasextrusionsrheologie aufweist, dass die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn für das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer mindestens 50 Prozent größer ist als die kritische Scherrate beim Oberflächenschmelzbruchbeginn für ein lineares Ethylenpolymer, wobei das lineare Ethylenpolymer eine Verteilung homogen verzweigter Kurzkettenverzweigung und keine Langkettenverzweigung aufweist, und wobei das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer und das lineare Ethylenpolymer gleichzeitig Ethylen-Homopolymere oder Interpolymere von Ethylen und mindestens einem C₃-C₂₀-α-Olefin sind und den gleichen 1₂ und die gleiche M_w/M_n aufweisen, und wobei die jeweiligen kritischen Scherraten des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers und des linearen Ethylenpolymers bei der gleichen Schmelztemperatur unter Verwendung eines Gasextrusionsrheometers gemessen werden.
Teppich nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ein homogen verzweigtes lineares Ethylenpolymer ist.
Verfahren zur Herstellung eines Teppichs, wobei der Teppich ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, eine Vielzahl von Fasern, die am Erstrückenmaterial befestigt sind und sich von der Vorderseite des Erstrückenmaterials erstrecken und die an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, ein Adhäsivrückenmaterial, das an der Rückseite des Erstrückenmaterials angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren den Schritt des Extrusionsbeschichtens eines Adhäsivrückenmaterials auf die Rückseite des Erstrückenmaterials umfasst, wobei das extrusionsbeschichtete Adhäsivrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50 Prozent aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Teppichs, wobei der Teppich ein Erstrückenmaterial mit einer Vorder- und einer Rückseite, eine Vielzahl von Fasern, die am Erstrückenmaterial befestigt sind und sich von der Vorderseite des Erstrückenmaterials erstrecken und die an der Rückseite des Erstrückenmaterials exponiert sind, ein Adhäsivrückenmaterial, das an der Rückseite des Erstrückenmaterials angeordnet ist, und ein Zweitrückenmaterial, das benachbart ist zu dem Adhäsivrückenmaterial, umfasst, wobei das Verfahren den Schritt des Extrusionsbeschichtens eines Adhäsivrückenmaterials und eines Zweitrückenmaterials auf die Rückseite des Erstrückenmaterials umfasst, wobei das extrusionsbeschichtete Adhäsivrückenmaterial oder das Zweitrückenmaterial aus mindestens einem homogen verzweigten Ethylenpolymer zusammengesetzt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Kurzkettenverzweigungsverteilungsindex (SCBDI) von größer als oder gleich 50 Prozent aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen einzelnen Differentialscanningkalorimetrie-DSC-Schmelzpeak zwischen –30 und 150°C besitzt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ein im Wesentlichen lineares Ethylenpolymer ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es (a) ein Schmelzflussverhältnis, I₁₀/I₂ ≥ 5,63, (b) eine Molekulargewichtsverteilung, M_w/M_n, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie und definiert durch die Gleichung (Mw/Mn) ≤ ( I10/I2) – 4,63, und (c) eine solche Gasextrusionsrheologie aufweist, dass die kritische Scherrate bei Oberflächenschmelzbruchbeginn für das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer mindestens 50 Prozent größer ist als die kritische Scherrate beim Oberflächenschmelzbruchbeginn für ein lineares Ethylenpolymer, wobei das lineare Ethylenpolymer eine Verteilung homogen verzweigter Kurzkettenverzweigung und keine Langkettenverzweigung aufweist, und wobei das im Wesentlichen lineare Ethylenpolymer und das lineare Ethylenpolymer gleichzeitig Ethylen-Homopolymere oder Interpolymere von Ethylen und mindestens einem C₃-C₂₀-α-Olefin sind und den gleichen I₂ und die gleiche M_w/M_n aufweisen, und wobei die jeweiligen kritischen Scherraten des im Wesentlichen linearen Ethylenpolymers und des linearen Ethylenpolymers bei der gleichen Schmelztemperatur unter Verwendung eines Gasextrusionsrheometers gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das mindestens eine homogen verzweigte Ethylenpolymer ein homogen verzweigtes lineares Ethylenpolymer ist.