具有瀝青襯料層的地板覆蓋材料的製作方法

2023-04-30 10:55:16

專利名稱：具有瀝青襯料層的地板覆蓋材料的製作方法
在製造組合地毯時常用氧化和聚合物改性瀝青作襯料。組合地毯的結構頗為複雜並可由纖維狀的，例如簇絨的基布和作為襯料的輔布構成。為使簇絨堅牢先用凝固膠乳浸漬基布，然後使用上述瀝青將基布層合到輔助襯布上。
在此種應用中，對瀝青的控制簇絨基布中的應力鬆弛、在廣泛圍的可能應用條件下保持關鍵性的實際尺寸、防止過多的靜電積聚(靜電不僅會損害電氣和計算機器件，而且使建築物內居住者感到身體不適)、在靜荷條件(例如當重物壓在組合地毯上經一段時間後)下保持實際尺寸的能力等方面規定一些嚴格的物理要求。
所使用的瀝青還必須具備以下特性在熔融狀態下易於製備和加工，即在製造產品時的操作溫度下，在具有合適的粘度之同時還具有最大的熱穩定性和最小的尺寸不穩定性。
在英國專利申請GB 2219802 A(Vulcanite Ltd.)中提到，在瀝青中摻入低密度聚乙烯供屋頂材料和組合地毯襯料用。但是，現已發現，這種摻合物並不能滿足作組合地毯襯料用的所有要求。使用這種瀝青製造的組合地毯其靜荷和尺寸穩定性不能被商業上所接受，而且不符合組合地毯和地板層壓材料工業所制定的標準要求。
在英國專利第1417571號(Ruberoid Ltd.)中建議，將含聚乙烯或結晶聚丙烯的自粘性瀝青組合物用於帶自粘性襯料的組合地毯中。此外，在美國專利第4201812號(殼牌石油公司)中，使用瀝青和少量的熱塑性苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的摻合物作為整體襯料層製造出組合地毯。然而，這種嵌段共聚物作為組合地毯的襯料摻合物在加工、相容性，價格及其它方面均存在問題。
本發明涉及的瀝青組合物具有改進的尺寸穩定性，粘合性、靜荷及導電特性。這種組合物特別(但不限於)適合在生產組合地毯、地面材料和其它層壓材料中應用。
根據本發明提供一種地面覆蓋材料，它具有作為襯料層的瀝青組合物。這種瀝青組合物不僅滿足前述的所有要求，同時，與前述已被使用的體系相比，還具有大大節省費用的優點。
在一個實施例中，本發明涉及一種作為地面材料層壓襯料層的瀝青聚合物填料摻合物。此摻合物包含約佔成品摻合物重量至少40%的惰性填料。其餘的瀝青組分為包括高瀝青烯和樹脂成分的直餾瀝青，其針入度值(IP 49/83)為100絲米(dmm)或更小，以及含有低密度和高密度聚乙烯混合物的摻合物。一般說，全部聚乙烯的含量不超過成品摻合物重量的約10%。
本發明提供一種用作組合地毯襯料層的瀝青組合物。這種組合物成本低，可使用當地能得到的材料，即直餾瀝青不是吹制或氧化瀝青來製備，並且既可使用新的聚乙烯也可使用價格便宜的廢或回收的聚乙烯作改性劑。這種用作襯料層的瀝青-聚乙烯組合物改善了組合地毯的尺寸穩定性和導電性，因此無需使用抗靜電劑就能符合現行的有關導電性的IBM/ICL標準。
此外，由於瀝青組合物粘性的增大，所以為瀝青-聚乙烯組合物提供了更好的粘合效果，使得瀝青襯料層和已塗膠乳及固化的、針刺或簇絨基襯片的背面之間的層合質量得以提高。這種瀝青組合物使有可能降低使用或塗敷溫度，導致能量的節省並允許在組合地毯背面使用價格便宜、熔點低的輔助襯片，例如，可使用無紡聚丙烯片代替高熔點的聚酯或聚酯-聚丙烯襯片。所生產的組合地毯具有一纖維狀的表面層和整個地粘著到作為襯料層的瀝青組合物的背面，並且通常是將輔助的襯片固定在瀝青襯料層的背面上的。
與使用苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物相比，在瀝青的相容性方面不存在問題，瀝青對溫度不敏感，在高溫下長期貯存也不交聯，也不需要具有危險組分的特殊瀝青組合物。
用於本發明的瀝青-聚乙烯摻混組合物的軟化點為115℃至128℃，例如118℃至124℃，針入度為10dmm至15dmm，例如10dmm至12dmm。軟化點(環和球法測定)和針入度值是根據英國石油學會標準規範，分別為IP 58/83和IP 49/83測定的。瀝青組合物是通過以下步驟製備的將瀝青加熱到約180℃至200℃，例如190℃，然後加入聚乙烯聚合物，通常是先添加高密度聚乙烯，然後在中等剪力下連續攪拌足夠時間，例如60分鐘以上進行混合，直到得到光滑均勻的分散體為止，也就是直到瀝青作為分散相被分散在聚乙烯連續相中時為止。通常對分散體質量的監視可在紫外線照射下對摻合物樣品進行觀察，紫外線照射會影響聚合物的螢光性，因此可以目測估計摻合物的質量。
作為地板層壓材料，特別是組合地毯襯料的瀝青組合物是通過加熱瀝青組合物，然後將其作為一層或多層塗層敷施到纖維表面的地面覆蓋材料的背面來使用的。一般來說，瀝青組合物的敷施溫度為160℃至180℃，例如165℃至170℃，其塗敷或敷施工位的溫度低於通常使用吹制瀝青時的溫度，粘度為6000釐泊至35000釐泊(6至35帕斯卡)，例如20000釐泊至35000釐泊(20至35帕斯卡)。通常，SBS改性瀝青作為襯料層的敷施溫度為180℃至190℃;然而，在160℃至170℃或更低的溫度下，高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)改性直餾瀝青的粘度不像吹制和氧化瀝青的粘度那麼快地增加，因此可以實現節能的低溫敷施和使用廉價的輔助襯片。較低的敷施溫度使有可能使用低熔點(160℃至170℃)、100%聚丙烯的無紡或其它片材作輔助襯料。這種瀝青可以以任何方式被敷施，例如用擦輥或鋪敷工藝來敷施。
瀝青組合物使用含有高瀝青烯和樹脂的直餾瀝青，其針入度為100dmm或以下，一般為低於約60dmm，例如20至60dmm。直餾瀝青比吹制瀝青更容易得到、成本低，而且粘度低。通常，瀝青全由直餾瀝青組成;然而，如需要時也可摻入少量，例如多達10%重量的其它瀝青，諸如吹制瀝青或其它烴產物。
直餾瀝青與其量足以形成聚乙烯聚合物佔優勢的連續相的高密度和低密度聚乙烯聚合物的混合物相摻合。一旦聚乙烯濃度達到相變量時，進一步加入聚乙烯聚合物也不會增加瀝青摻合物的軟化點。一般說來，聚乙烯的使用總量最高達12%重量，例如在8%到10%之間。舉例說，HDPE範圍可以從約0.5%至3.0%重量，例如為1%至2%，而LDPE範圍可以從約3.0至9.5%重量，例如為3%到6%。現已發現，為降低直餾瀝青的軟化點而使用中密度聚乙烯並不令人滿意，由於要求高的濃度以及加工和費用方面的因素，使其應用不能令人滿意。單獨使用低密度聚乙烯來生產商業上可接受的、具有規定的針入度值和軟化點的組合地毯瀝青襯料其結果也不能使人滿意。
聚乙烯的性質取決於它們的分子構型、分子量以及分子量分布。重要的因素是選擇和摻混所使用的聚乙烯。在商業上聚乙烯是按密度和熔體流動指數來分級的，此兩種測量標準對確定任何一種級別來說是必不可少的。熔體流動指數(MFI)是在壓力為2160克，溫度為190℃，10分鐘內強迫通過0.0825英寸測流孔的聚合物的克數(根據ASTM D1238-70)。
一般說來，高密度聚乙烯組分的密度約在0.945克/釐米3至0.97克/釐米3之間，熔體流動指數大於約0.2，諸如0.2至10，例如4至6。本發明的低密度組分之密度範圍約在0.915克/釐米3至0.93克/釐米3之間，熔體流動指數大於約0.2，例如為2至10。
一般說來，瀝青組合物包含惰性礦物填料以降低成本和防止使用時組合物的冷流動，例如使用板巖灰或石灰石，其用量大於約40%重量，例如在約40%至65%重量之間，特別是50%至55%。瀝青組合物可含有各種各樣通常用於組合地毯襯料層的改性劑和添加劑。被摻入的改性劑和添加劑對襯料層令人滿意的質量沒有不良的影響。這樣的添加劑和改性劑可包括(但不限於)抗靜電劑，諸如脂肪胺;炭黑，包括炭黑與聚乙烯母料的混合物，例如被用來加入到瀝青混合物中的HDPE和LDPE與炭黑;其它填料;著色顏料;少量的其它聚合物和填加劑。
為了說明將結合某些實施例對本發明進行描述，然而應該認識到，本領域的技術熟練人員能對本發明作出種種改變、修改、增加及改進，所有這些都落入本發明的精神和範圍之內。
實施例說明在Hubis混合器中裝入190℃、50針入度(按IP 49/83)的直餾瀝青311公斤和28公斤的HDPE(MFI為3、密度為0.95克/釐米3)和10.5公斤的LDPE(MFI為4，密度為0.92克/釐米3)，然後開始混合操作周期。10分鐘後，取出摻混料的樣品作估計摻混質量的紫外線檢查。繼續以10分鐘為一個操作周期進行混合，直到分散體的質量觀察不到進一步提高時為止。當達到這點時，加入350公斤的石灰石填料而得到700公斤重的最終批量。
此批料被用來製造樣品組合地毯，使用擦塗輥將瀝青塗施到地板材料基材的背面，瀝青的敷施溫度為153℃至162℃。此聚乙烯-瀝青組合物的軟化點為121℃(IP 58/83)，針入度為10dmm(IP 49/83)，並且具有如下的粘度溫度分布圖3粘度 溫度(帕斯卡) (℃)47.0 13030.0 14020.0 15014.0 1609.5 1707.5 1806.0 190
分散體質量-已經發現使用高速粉碎機在20到30分鐘後可以得到最佳的分散體。由它製造的組合地毯可與作為對照物並以相同方式(除了吹制瀝青的敷施溫度為190℃外)製得的被稱為Collage(Interface flooring Systems，Inc.的商標)的類似的商品組合地毯相比。
大規模工業性試驗結果 Collage，對照物組合地毯聚合物改性的組合地毯Aachen試驗24小時調節處 Wa.1 N.A. Wa.1-.02理後的尺寸變化 Wa.2 N.A. Wa.2-.04Wt.1 N.A. Wt.1+.02Wt.2 N.A. Wt.2-.02在60℃2小時 Wa.1-.106 Wa.1-.130後的尺寸變化 Wa.2-.121 Wa.2-.016Wt.1-.029 Wt.1-.012Wt.1-.016 Wt.2-.022在20℃水2小 Wa.1-.068 Wa.1-.063時後的尺寸變化 Wa.2-.084 Wa.2-.020Wt.1.001 Wt.1.033Wt.2.002 Wt.2.031在60℃24小 Wa.1-.230 Wa.1-.166時後的尺寸變化 Wa.2-.244 Wa.2-.186Wt.1-.140 Wt.1-.014Wt.2-.072 Wt.2-.056在20℃，相對溼 Wa.1-.266 Wa.1-.126度65%，經48 Wa.2-.228 Wa.2-.178小時再調節處理 Wt.1-.117 Wt.1 0後的尺寸變化 Wt.2-.068 Wt.2-.034
限度在+0.2%至-0.4%一般為合格，除美國和法國規定限度在+0.1至-0.2%為合格外。
簇絨拉拔試驗對照組合 聚合物改性地毯 組合地毯去掉簇絨所需的平均力 4.26牛頓 4.40牛頓靜導電性試驗條件19.90℃，29%相對溼度對照組合地毯 聚合物改性組合地毯IBM 1.2×10＊11歐姆 7.75×10＊10歐姆ICL 1.2×10＊11歐姆 2.9×10＊11歐姆粘合/脫層試驗在聚合物改性的組合地毯內部再次提供了優於在氧化瀝青組合地毯內部所顯示的粘合性。
低和高密度聚乙烯改性直餾瀝青摻合物提供一種獨特的、用於地面層壓材料的瀝青襯料，並具有節能、加工和製造方面的優點。
權利要求
1.一種具有瀝青組合物襯料層的地板覆蓋材料，其瀝青組合物包括a)具有針入度值最高達100dmm的直餾瀝青的分散相；b)低密度和高密度聚乙烯混合物的連續相；以及c)瀝青組合物的軟化點為115℃至128℃，針入度值為10至15dmm。
2.如權利要求1中所述的地板覆蓋材料，其中所述的組合物還包括最高達10%重量的吹制瀝青組合物作為分散相。
3.如權利要求1或2中所述的地板覆蓋材料，其中所述的組合物還包括至少佔組合物重量40%的礦物填料。
4.如權利要求1、2或3中所述的地板覆蓋材料，其中組合物含有佔其重量3%至9.5%的高密度聚乙烯和佔其重量0.5%至3.0%的低密度聚乙烯。
5.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中高密度聚乙烯的密度為0.945克/釐米3至0.970克/釐米3，低密度聚乙烯的密度為0.915克/釐米3至0.930克/釐米3。
6.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中組合物含有佔其重量4%至10%的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。
7.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中直餾瀝青的針入度值為40dmm至60dmm。
8.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中瀝青組合物的粘度範圍為6帕斯卡至30帕斯卡。
9.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中高和低密度聚乙烯的熔體流動指數為0.2至10。
10.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中地板覆蓋材料包括具有纖維狀的表面和背面、而瀝青組合物被粘著在背面上的組合地毯。
11.如權利要求10中所述的地面覆蓋材料，它包括一被粘著到瀝青組合物背面的無紡聚丙烯輔助襯片。
12.如前述任一權利要求中所述的地板覆蓋材料，其中瀝青組合物的針入度值為10dmm至12dmm、軟化點為118℃至124℃。
13.一種組合地毯用的瀝青摻合物，它包括一種針入度為100dmm或以下的直餾瀝青，一種密度為0.945克/釐米3至0.97/釐米3、熔體流動指數大於0.2的高密度聚乙烯，該組分的濃度佔成品摻合物重量的0.5%至3%，一種密度為0.915克/釐米3至0.93克/釐米3、熔體流動指數大於0.2的低密度聚乙烯，該組分的濃度佔成品摻合物重量的3%至9.5%，以及一種惰性礦物填料，該組分至少佔成品摻合物重量的40%。
全文摘要
一種具有瀝青組合物作為襯料層的地板覆蓋材料，例如組合地毯。該瀝青組合物包括直餾瀝青以及被摻合併以最高達約10％重量的連續相分散在直餾瀝青中的高密度和低密度聚乙烯的混合物。該瀝青組合物含有最少約為40％重量的礦物填料，例如，石灰石。此瀝青組合物具有改進的尺寸穩定性、粘合性、靜載荷和導電性，並且有成本低和操作方面的優點。
文檔編號D06N7/00GK1058245SQ9110307
公開日1992年1月29日 申請日期1991年4月10日 優先權日1990年4月10日
發明者安德魯·湯普森 申請人:應特菲斯公司