回收的聚乙烯醇縮丁醛組合物及其用途的製作方法
2023-04-24 22:14:21 2
專利名稱：回收的聚乙烯醇縮丁醛組合物及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及回收的聚乙烯醇縮丁醛組合物及其用途。
背景技術：
在例如地毯、絨頭地毯、組合地毯等地面覆蓋物的常規生產中，絨頭紗線或其它地毯面料採用第一背襯和通常的背面塗層、預塗層和/或主背面塗層以及與地毯相關的其它可能的層進行固定。這些背面塗層、預塗層和主背面塗層(特別是乳膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或其它聚合物類背襯)中至少有一些使用不同成分作為其重要組分。
本發明利用使用後和/或工業生產後的聚乙烯醇縮丁醛(這裡稱為廢棄物、回收或循環利用的PVB，在本發明中它們是等同的，可以相互替代)作為背面塗層、預塗層和主背面塗層組合物的全部、幾乎全部和部分成分，該組合物用於例如地毯、絨頭地毯和組合地毯等地面覆蓋物。在優選實施方案中，本發明使用(a)回收的PVB、增塑劑和填料的混合物作為背面塗層組合物、(b)回收的PVB、增塑劑、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和填料的混合物作為背面塗層組合物(這裡定義為「塗料(coating)」組合物)、(c)回收的PVB、增粘劑組合物、EVA和填料(和可選擇的增塑劑)的混合物作為塗層或預塗層和主背面塗層的組合物(預塗層和主背面塗層的組合物在這裡定義為「塗層(coat)」組合物)、(d)回收的PVB、增塑劑、陰離子表面活性劑和填料的混合物作為預塗層和主背面塗層的組合物，將該組合物單獨地或與填料或其它添加劑結合擠壓到基材上，以便使該組合物進入地面覆蓋物或其它覆蓋物品的結構中；或者直接將該組合物單獨地或與填料或其它添加劑結合擠壓到半成品上。這些回收的PVB組合物表現出優異的化學和物理性能，包括長期耐久性和與其它地面覆蓋物(例如地毯襯墊和底層地板)的相容性。
由於各種聚合物材料的使用和處置量的增加、環境意識的增強、政府關於聚合物處置的規定的出臺以及廢棄聚合物的再利用中所遇到的技術難題，需要對廢棄(報廢)的聚合物進行可行的回收利用。由於其中含有多種添加劑和雜質等，因此廢PVB是一種幾乎不能循環利用的聚合物。
PVB大量地用於交通工具的安全玻璃、某些建築物和其它特定用途。廢PVB的來源包括交通工具的拆解，以及在製造例如汽車、卡車、客車等交通工具的安全玻璃時產生的廢棄物。根據本發明，可以通過商業化的擋風玻璃回收方法或通過與安全玻璃生產相關的商業化的回收方法，從這些玻璃中分離出PVB。例如，可以通過破碎、研磨和碾磨安全玻璃碎屑，從而形成小玻璃顆粒和PVB，以便從安全玻璃中回收玻璃。然後回收得到的玻璃顆粒。所得到的PVB一般填埋在填埋場或通過焚燒處理。本發明回收了PVB，而不是將其棄去。
發明內容
根據本發明，已經發現，可以將回收的PVB經過加工，用在一些地毯塗料組合物和塗層組合物中，以便減輕上面指出的環境問題及相關問題。在本發明中，由前述商業化方法得到球狀、顆粒或粉末形式的回收的PVB，例如優選為約1/16英寸(1英寸≈2.54釐米)至約3/8英寸的球狀或顆粒，或優選為約10～16目的粉末。處理方法包括使用常規設備通過粉碎並通過密度差從玻璃和其它組分中分離出PVB；使用常規設備將PVB研磨到需要的尺寸，研磨可以在環境條件下完成；在分離和研磨過程中的許多環節上，還可以包括將各種玻璃和金屬雜質分離。可以使用常規處理方法例如Andela Windshield Pulverizing System(俄亥俄州Upper Sandusky的Dlubak Glass Company使用的商業化系統)，或使用一系列粉碎機、研磨機和/或分離器的其它系統，將碎片粉碎至用於本發明的組合物的前述尺寸。可用於本發明的回收的PVB可以含有例如增塑劑、玻璃、沙子等添加劑或雜質，這大大有助於幾乎完全的回收。商業上得到的前述尺寸的回收的PVB可以具有微量的玻璃、金屬或其它添加劑或雜質，它們一般沒有達到足以對本發明產生不利影響的量。根據本發明，可以在粉碎回收的PVB之前或之後，用常規處理方法除去不需要的添加劑和/或雜質。
為了製備特定的地毯背襯組合物，本發明優選將增塑劑與回收的PVB結合使用。與本發明的回收的PVB一起使用的可接受的增塑劑包括但不限於苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯和它們之間的混合物以及其它的增塑劑。在一些情況中，可以用多種二元醇產品替代增塑劑或與增塑劑混合，二元醇產品包括但不限於聚氧乙烯二醇(聚乙二醇)、1，3-丙二醇等。
對於組合地毯的預塗層，本發明還優選使用例如POLYOXTM(由Dow提供)的聚環氧乙烷聚合物，其用量優選為組合物的約0.5重量％～10重量％。該成分可改進在塗布設備上的流動性(runnability)。
本發明還可以使用增粘劑，增粘劑包括但不限於烴類樹脂、其它增粘劑及其混合物。
本發明的特定的地毯塗料組合物和塗層組合物還可以包含填料或填料混合物。優選的填料是碳酸鈣、粉碎到填料尺寸的回收的地毯材料及其混合物，或與其它材料組合使用這類填料。所述碳酸鈣優選是約99％或99％以上的碎石灰石和約1％以下的晶體。碳酸鈣優選是地毯工業中通常已知的層壓複合物的尺寸。
可以以多種方式得到本發明中用作填料的回收地毯。例如，在通常的地毯生產過程中會產生廢地毯，這些廢地毯一般被填埋或焚燒。另外，當鋪設新地毯來取代舊地毯時，從建築物上除去用過的廢地毯(即，使用後的廢地毯)，然後一般將其填埋或焚燒。本發明並未將這些廢地毯填埋或焚燒，而是可將它們用作回收的地毯填料材料。本發明使用普通的粉碎、研磨和分離技術來對回收的地毯的組分進行分離，並粉碎到填料尺寸。
回收的地毯可以含有碳酸鈣或類似的礦物填料，它們可以保留和用在本發明的組合物中。在某些廢地毯中，例如熱塑性樹脂等其它材料和碳酸鈣填料一起形成廢材料的組成部分，這類其它材料也可以保留和用在本發明的組合物中。使用這種回收的地毯材料排除了或至少顯著地減少了需要進行填埋或以其它方式進行處理的廢地毯的量。
如上所述，本發明不是使用任何新開採的石灰石碳酸鈣作為地毯背襯組合物的填料，而是可以使用含碳酸鈣以及熱塑樹脂的回收的廢地毯(來自新地毯的生產和/或來自使用後的廢棄物)作為本發明的填料材料。還可以將例如新開採並經粉碎的石灰石等新碳酸鈣以及新熱塑性樹脂與回收的材料結合使用。
使用用來製備標準型地毯背襯的常規加熱系統，在其中製備本發明的地毯背襯組合物和地毯背襯。但是該系統不需要加熱。有益的是，將本發明的組合物設計為可用常規塗覆和施用設備來塗覆到地毯和組合地毯的背面。
根據本發明的優選方面，提供了一種回收PVB的方法，該方法基本上依次包括(a)收集回收的PVB，(b)粉碎回收的PVB，(c)與其它成分一起處理回收的PVB，(d)製造可在有用產品的生產中使用的複合材料，和(e)使用所述複合材料生產有用的產品。可以合併步驟(c)和(d)來實現對經適當調節尺寸的回收PVB和其它成分的處理，從而製得用於有用產品(例如地毯的第一或第二背面塗層，或組合地毯的預塗層、主背面塗層或預塗層/主背面塗層的組合)生產的複合材料。
在該方法中，可以實施步驟(a)來基本上僅收集使用後回收的PVB、基本上僅收集生產後回收的PVB(例如來自新產品生產中)或兩者的混合物。如上所述，通過商業化的擋風玻璃回收方法，或通過與安全玻璃生產相關的商業化回收方法，可以從用過的或廢棄的安全玻璃中分離和回收PVB。如果需要或有必要的話，可以使用常規技術處理使用後回收的PVB或生產後回收的PVB，以便除去某些雜質或添加劑。
在該方法中，可以通過使用常規技術(例如使用常規研磨機研磨)將回收的PVB粉碎到一定尺寸來實施步驟(b)。為了將回收的PVB用在地毯背襯中，優選將其粉碎到約1/6英寸，以便用40目篩進行篩分。為了擠出或用諸如受熱的狹縫進行熔融施用，可以使用粉碎擋風玻璃時所產生的3/8英寸的常用尺寸。為了在組合地毯背面塗層(預塗層或主背面塗層)中使用，優選粉碎回收的PVB，使得約90％或90％以上的PVB可以通過標準的12號篩(Tyler 10目；1.70mm或0.0661英寸)，但是低於或等於約10％的PVB可以通過標準的18號篩(Tyler 16目；1.0mm或0.0394英寸)。
在該方法中，可以使用碳酸鈣作為填料原料來實施步驟(c)，此時的碳酸鈣尺寸是地毯工業中層壓複合物通常使用的尺寸。另外，可以通過基本上僅使用使用後的廢棄地毯、基本上僅使用工業生產後的廢地毯(例如來自新地毯的生產)、或使用二者的混合物或與新碳酸鈣的混合物作為填料成分來實施步驟(c)。關於這一點及其附帶的公開內容，在此以參考的方式引入未授權的美國專利申請第09/686798號、未授權的美國專利申請第09/782518號和未授權的美國專利申請第09/986058號的全部內容。如果需要或者有必要的話，在本發明使用之前，可以用常規清潔技術對使用後的廢地毯進行清潔。儘管通常可以將廢地毯的面紗、第一背襯和背面塗層全部用來實施該方法，但該方法還可包括將廢棄地毯背面塗層與面紗和第一背襯分離，從而得到基本上沒有面紗和第一背襯的廢地毯背面塗層，然後基本上僅使用該廢地毯背面塗層。並且，可以使各種廢地毯背襯彼此分離，以便於僅使用一種特定的地毯背襯，例如第一或第二背面塗層。
在該方法中，實施步驟(c)時，可以將例如苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯和它們的混合物等可接受的增塑劑與其它用於地毯背襯組合物的可接受的增塑劑結合使用。在本發明的一個實施方案中，基於組合物的總重量，增塑劑的含量約為1重量％～30重量％，根據組合物的其它成分的不同，進一步的實施方案包含約1重量％～20重量％或約5重量％～30重量％的增塑劑。增塑劑可以用多種二元醇產品來代替，或與多種二元醇產品混合，所述二元醇包括但不限於聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇等。在本發明的一個實施方案中，基於組合物的總重量，所述二元醇產品的含量約為1重量％～30重量％，根據組合物其它組分的不同，進一步的實施方案包含約1重量％～20重量％或約5重量％～30重量％的二元醇產品。擠壓塗覆時，不需要增塑劑和二元醇產品。
在該方法中，可以使用EVA、例如烴類樹脂混合物等可接受的增粘劑和它們的各種混合物來實施步驟(c)。EVA可以在沒有增粘劑的情況下用在本發明中。EVA可以是ElvaxTM(由杜邦公司提供)、EscoreneTM(由Exxon提供)或類似物質。所述增粘劑可以是Exxon提供的EscorezTMECR 171、Arizona Chemical提供的XR-4231或其它類似的樹脂。使用EastoflexTM樹脂(由Eastman提供)也可以得到所希望的結果。
在製備組合地毯預塗層或預塗層/主塗層背襯組合物的方法中，使用例如Novawet PPWTM(由Boehme-Filatex提供)等陰離子表面活性劑或類似陰離子表面活性劑來實施步驟(c)。也可以使用水。例如，對於組合地毯類的塗覆，優選使用PPW作為體系的一部分。水是任選的，並且可以僅作為負載混合物的介質而存在。因此，可以將步驟(c)和(d)組合成生產複合物的一個步驟。
在該方法中，可以使用步驟(d)來生產複合材料，可以將所述複合材料塗覆到基材上，然後變為地毯或組合地毯的一部分。
在生產組合地毯型產品或塗覆有PVC的傳統地毯產品的替代品的另一種方法中，可以生產100重量％的回收的PVB、或回收的PVB與地毯填料(例如填料尺寸的碳酸鈣和/或粉碎到填料尺寸的回收的廢地毯材料)的混合物，然後擠壓到玻璃纖維穩定化纖維織物上，這種纖維織物是組合地毯生產中普通類型的紡粘或紡織織物，或者擠壓到例如闊幅地毯或組合地毯中通常使用的第一或第二背襯上，或者直接擠壓到簇絨或編織的地面覆蓋物的背面。
在步驟(c)之前，本發明也可以使用另外的選擇性步驟，包括收集廢地毯，處理廢地毯以便由可能含有填料和熱塑樹脂的廢地毯得到第一種材料，然後將第一種材料粉碎到約50-100至約95-325範圍內的預定尺寸，其中，第一個數字表示第一種材料通過目數規格為第二個數字的網篩的百分比。
另外，可以以熔融形式處理複合材料，使其具有約10,000至約30,000CPS的粘度。面的粘度範圍對形成地毯的第一或第二背面塗層是特別有用的。
可以使用地毯工業中已知的常規機器、方法和技術實施本發明的步驟，包括該方法的步驟(e)中用來生產地毯背襯組合物和地毯背襯的常用的混合和加熱體系。
在由此形成有用產品的一個實施方案中，地毯產品可以具有由大於0％且最多約100重量％的回收的PVB製成的第一或第二背襯或背面塗層。在由此形成有用產品的另一個實施方案中，地毯產品可以具有第一或第二背襯或背面塗層，基於第一或第二背襯或背面塗層的總重量，所述第一或第二背襯或背面塗層由大於0％且最多約50重量％的回收的PVB、約1重量％～10重量％的EVA、約30重量％～40重量％的增粘劑樹脂、約0重量％～55重量％的填料(或大於0％且最多約55重量％的填料)製成，其中，所述填料包含碳酸鈣和/或回收的廢地毯材料和可選擇的約1重量％～30重量％的增塑劑。在由此形成有用產品的再一個實施方案中，地毯產品可以具有第一或第二背襯或背面塗層，基於第一或第二背襯或背面塗層的總重量，所述第一或第二背襯或背面塗層由大於0％且最多約20重量％的回收的PVB、約0重量％～10重量％的EVA、約30重量％～40重量％的增粘劑樹脂、約0重量％～55重量％的填料(或大於0％且最多約55重量％的填料)製成，其中，所述填料包括碳酸鈣和/或回收的廢地毯原料和可選擇的約1重量％～20重量％的增塑劑。
在由此形成有用產品的另一個實施方案中，組合地毯產品可以具有預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層，基於預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層的總重量，所述預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層由約1重量％～100重量％的回收的PVB製成。在由此形成有用產品的另一個實施方案中，組合地毯產品可以具有預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層，基於預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層的總重量，所述預塗層、背面塗層或組合的預塗層/背面塗層由約15重量％～60重量％的回收的PVB、約10重量％～25重量％的增塑劑、約0.25重量％～10重量％的陰離子表面活性劑、約20重量％～60重量％的填料製成，其中，所述填料包括碳酸鈣和/或回收的廢地毯材料和約0重量％～10重量％的水。
應當認識到，本發明的回收的PVB組合物和方法可用於形成地毯的第一和第二背襯、背面塗層和組合地毯的預塗層、背襯塗層和組合預塗層/背襯塗層。本發明還包括採用由回收的PVB製成的地毯背面塗層來製備新地毯。
圖1是常規地毯或根據本發明生產的地毯的橫截面示意圖；和圖2是表示本發明可實施的各種方法程序的框圖。
具體實施例方式
圖1中的附圖標記10表示地毯的普通結構。地毯包括面紗11，面紗11被植入稱為第一背襯的機織織物或紡粘織物14。第一背襯14具有植入背襯14中並從一個面向外延伸的絨頭紗線11、在相反面上的第一背面塗層或預塗層12以及至少一個第二背面塗層或主背襯塗層(主背面塗層)13。地毯10還可以具有其它層。第一背面塗層或預塗層12通常包含乳膠、PVC(聚氯乙烯)、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)或其它聚合物類材料，並且第二背面塗層13還可以含有或包含聚合物。通常第一背面塗層12和第二背面塗層13中的一個或兩個包含填料。最普通的填料是礦物填料，儘管可使用其它填料，但通常是碳酸鈣，或將碳酸鈣與例如金屬鹽等其它普通原料結合使用。根據本發明，可以用包含回收的PVB的第一背面塗層或預塗層12和第二背面塗層或主塗層13，並且可以使用廢地毯代替碳酸鈣作為全部或部分填料，由此來生產地毯10。
根據其用途的不同，地毯10還可以具有任意數量的其它層。例如，地毯10可以具有常規的第二背襯(通常為適於與地面或墊板接觸的機織織物或針刺織物)。
圖2圖解了根據本發明的示範性方法。在該方法中，如圖2中30所示，首先收集回收的PVB。所述收集可以包括收集使用過和/或生產後的廢PVB，下文稱為回收的或循環利用的PVB。如果回收的PVB包含過量的雜質或添加劑，則如圖2中31所示，可以除去該雜質或添加劑，或降低其含量。例如，在下文所述的粉碎之前或之後，可以使用合適的常規技術除去該雜質或添加劑，或降低其含量。
在所述示範性方法中，如圖2中32所示，將回收的PVB粉碎到一定尺寸。可以使用常規技術來粉碎回收的PVB。在本發明中，可以由前述商業化方法得到球狀、顆粒或粉末狀的回收的PVB，例如，優選約1/16英寸至約3/8英寸的球狀或顆粒，或優選10～16目之間的粉末。常規方法包括使用常規設備通過粉碎並通過密度差從玻璃和其它組分中分離出PVB；使用常規設備將PVB研磨到需要的尺寸，研磨可以在環境條件下完成；在分離和研磨過程中的許多環節上，還可以包括將各種玻璃與金屬雜質分離。可以使用常規處理方法例如Andela Windshield PulverizingSystem(俄亥俄州Upper Sandusky的Dlubak Glass Company使用的商業化系統)，或使用一系列粉碎機、研磨機和/或分離器的其它系統，將碎片粉碎至用於本發明的組合物的前述尺寸。如上所述，可用於本發明的回收的PVB可以含有例如增塑劑、玻璃、沙子等添加劑或雜質，這大大有助於幾乎完全的回收。商業上得到的前述尺寸的回收的PVB可以具有微量的玻璃、金屬或其它添加劑或雜質，它們一般沒有達到足以對本發明產生不利影響的量。根據本發明，可以在粉碎回收的PVB之前或之後，用常規處理方法除去不需要的添加劑和/或雜質。
為了在地毯背襯中使用，優選用40目的網篩將回收的PVB粉碎為約20目的粉末或約1/16英寸的碎片，但是碎片可以在低於或等於約3/8英寸範圍內使用。對於優選的塗覆處理，熱熔融配方中所使用的3/8英寸範圍內的碎片可能需要另外加熱以將其軟化。
為了在組合地毯背面塗層中使用，優選將回收的PVB粉碎，使得90％或90％以上的PVB可以通過標準的12號網篩(Tyler10目；1.70mm或0.0661英寸)，但是低於或等於10％的PVB可以通過標準的18號網篩(Tyler16目；1.0mm或0.0394英寸)。使用常規處理方法將碎片粉碎到本發明組合物中所使用的這些尺寸。
在所述示範性方法中，如圖2中33所示，將經粉碎的回收的PVB與其它成分一起處理。為了製備地毯背襯組合物，下面是一種優選的組合物當將PVB篩分到約1/16英寸或1/16英寸以下時，基於組合物總重量，大於0％且最多約20重量％的回收的PVB；約30重量％～38重量％的EscorezTMECR171型增粘劑樹脂；約0％～10重量％的ElvaxTM、EscoreneTM或類似類型的EVA；約0％～55重量％的碳酸鈣填料(優選大於約99％的石灰石和小於約1％的晶體)和/或研磨到地毯工業中層壓複合物通常使用的填料尺寸的回收的地毯材料；和可選擇的增塑劑。
在所述示範性方法中，製備地毯背襯組合物的系統優選由用蒸汽加熱以生產熱熔融混合物的夾套混合罐組成，但是也可以使用其它的常規系統。儘管可以從罐頂入口加入所述成分，但是優選用常規方法經加壓封閉系統將所述成分輸送到該罐中。為了精確稱重，優選所有的罐都位於測壓元件上。將熱熔融混合物在加熱套管中泵送到生產線以保持其溫度。然後如下所述塗覆到地毯上。
優選地，在加入其它成分之後，在優選約300～360F的溫度下將回收的PVB加入至混合罐中。已經注意到在該溫度下並非所有回收的PVB都熔融，但是優選分散在混合物中，從而生產出背面塗料組合物，如圖2中34所示。然後，如圖2中35所示，使用常用的處理技術和設備，優選通過採用這裡提及的塗布輥/刮片，在320～340F之間的溫度下將該混合物塗覆到地毯上。使用常規技術和設備，使塗布的織物優選與第二背襯(第二背襯也可以以本發明的回收的PVB組合物為基礎)接觸，然後用壓力使其結合，隨後冷卻該複合物。
在製備例如預塗層複合物或組合預塗層/主背面塗層組合物等地毯背襯組合物的示範性方法中，下面是一種優選組合物約15重量％～65重量％的回收的PVB，它經過篩分，使得大於或等於90％的PVB可以通過標準的12號網篩(Tyler10目；1.70mm或0.0661英寸)，但是低於或等於10％的PVB僅可以通過標準的18號網篩(Tyler16目；1.0mm或0.0394英寸)；約10重量％～25重量％的增塑劑，例如在製備用於玻璃的PVB中通常使用的類型，包括但不限於苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、苯甲酸的其它酯、這些酯與其它增塑劑的混合物；約0.25重量％～10重量％的例如Novawet PPWTM等陰離子表面活性劑；約0重量％～60重量％的碳酸鈣填料(優選大於約99％的石灰石和小於約1％的晶體)和/或粉碎到地毯工業層壓複合物通常使用的填料尺寸的回收的地毯材料；和約0重量％～10重量％的水。
根據本發明，可以優選在通常用於製備乳膠地毯複合物或PVC塑料溶膠的常規設備中製備所述組合地毯的預塗層/主塗層混合物，但是也可以在其它設備中製備。優選通過常規的攪煉塗覆法將所述混合物塗覆到地毯上，然後輥壓修整到所需的水平。優選地，使用常規技術和設備，在約350F下將塗布的材料進行加熱，以熔融回收的PVB組合物。作為選擇，如果採用這種塗覆方法，所述方法可以在塗覆時使回收的PVB與某些加溼成分結合，以減少最終組合物所需要的加溼成分的量。塗布的地毯優選通過一系列砑光輥和/或印花輥以形成背面的表面。
優選使用常規的單螺杆或雙螺杆擠出機將本發明的PVB組合物擠出到地毯的穩定化纖維織物上。可以使所述材料以繩狀或片材狀從擠出機裡出來，然後砑光到合適的寬度和厚度。如果與填料一起塗布，可以在擠出機上添加填料，該擠出機優選雙螺杆擠出機，以便獲得適當的混合，或在加入擠出機之前將填料與回收的PVB混合。
可以使用經塗布的穩定化纖維織物來代替普通的纖維織物，並且可以代替一部分用來粘合纖維織物的普通層壓複合物。可以對經塗布的基材另行加熱，以便產生歸因於回收的PVB的膠粘性。
為了根據前述優選的增粘劑/EVA組合物和方法製備地毯背襯組合物，優選所述材料的粘度(在310F下約13000～20000CPS)使得能夠通過常規塗抹器/刮刀技術進行塗布，並具有通常在商品地毯市場中所需要的絨頭聯結、分層、可燃性和其它性能。當擠出到地毯背襯材料上時，該組合物將粘附至其它組分上。根據一些地毯的技術說明中所規定的通常稱為British Spill Test的試驗，當所述組合物擠出到附著在地毯上的第二背襯上時，所述組合物還具有不會對倒在成品表面上的水份產生滲透的特性。
為了採用前述優選的組合物製備組合地毯預塗層複合物或組合預塗層/主塗層組合物，需要前述的類似性能，但是當將它與其它組分結合來生產組合地毯時，還需要尺寸穩定性。當該組合物擠出到用於組合地毯的穩定化纖維織物並滲入到所述複合物中時，所述組合物將和其它組分粘合，形成滿足所有必需的規定性能的組合地毯產品。可以按照通常處理第二背襯的方法使經塗布的第二背襯進入產品中。已經發現，熱熔融混合物的熱足以將塗布的材料粘合到地毯上。另行加熱有助於引發這種粘合或使這種粘合更加有力。並且，由於回收PVB的增粘性能，可以減少熱熔融混合物的量。
在本發明的替代實施方案中，在對隨後成為地毯或組合地毯的一部分的基材進行塗覆時，可以將100％的回收PVB或回收PVB與地毯填料(例如碳酸鈣填料和/或回收的地毯材料，研磨到地毯工業中層壓複合物通常使用的填料尺寸)的混合物擠出到玻璃纖維穩定化纖維織物上，這種纖維織物是組合地毯生產中常用的紡粘或機織類型的織物，或將其擠出到例如常用於闊幅地毯或組合地毯中的第一或第二背襯上。不使用穩定化纖維織物時，許多組合物可表現出良好的根據工業標準亞琛(Aachen)試驗所測定的尺寸穩定性。
根據本發明的其它實施方案，使用常規技術，可以將回收的PVB和/或結合有填料和其它聚合物的混合物擠出為獨立的片材(膜)，或擠出到基材上。這種片材或經塗布的基材可以通過成為被多層產品的其它層所包裹的層狀物的一層，或通過附著在地面覆蓋物的底面上，由此而進入地面覆蓋物中。包封物可以位於與片材反應的液體或塑料溶膠產品的層間，或經加熱/加壓與其它層融合在一起。所述回收的PVB對於包括玻璃、乳膠混合物、聚烯烴和其它聚合物在內的多種其它材料具有固有的熱熔融粘著性能。它也可以通過加熱/加壓粘合到地面覆蓋物的底面上，或與現有熱熔融層壓方法中所使用的一種或多種通用的複合物粘合。
可以在目前對例如聚醯胺、聚酯、各種聚烯烴等其它聚合物進行乳化所使用的系統中對經精細研磨的回收的PVB(20目)進行乳化。該乳化混合物可以含有填料和其它聚合物以及用於乳化的常用表面活性劑和穩定劑。使用多種現有設備的組合中的任意一種組合，例如那些用於塗覆丙烯酸或SBR膠乳或PVC塑料溶膠的設備的組合，來將所述混合物塗覆到地面覆蓋物的背面。該(這些)層可以是地面覆蓋物的底層，或使用該(這些)層將第二背襯層粘著到地面覆蓋物上。
作為另外的實施方案，起初如圖2中20所示收集廢地毯。包括收集用過的廢地毯、收集來自與生產新地毯相關常用程序的廢地毯或兩者兼收。如果步驟20收集的廢地毯受到明顯汙染，如圖2中22和24所示，可以如下所述在粉碎之前或之後使用任何合適的常規技術來進行清潔。
應當理解，根據本發明，在本發明的實施中選擇性地使用的以及隨後使用的廢地毯基本上是廢地毯的所有組分，包括面紗、第一背襯和第一和第二背面塗層以及可能的其它組分。但是，對於部分或全部廢地毯，在一些情況中，在進一步處理之前可能需要將面紗和第一背襯以及背面塗層相互分離開。圖2中21圖解了可選擇的地毯組分的分離。根據是否要將面紗與所有的背襯以及背面塗層分離，可以使用任何適用的常規技術來完成所述分離，例如美國專利5728741(在此以參考的方式引入其公開內容)所大致描述的技術。如果僅使用一個特定的背襯或背面塗層，則可嘗試使其適用於基本同類的新背襯或背面塗層(例如乳膠背面塗層)的生產。
儘管許多不同類型的廢地毯材料可以選擇地用在本發明中，但是處理具有碳酸鈣和熱塑樹脂混合物作為構成組分的廢地毯是有益的。一種這樣的廢地毯材料是Evergreen Nylon Recycling LLC(喬治亞州奧古斯塔的DSM和Honeywell的合資企業)生產的Co-Product(來自地毯回收過程的殘餘物)，其中，該廢地毯材料包含50％～70％的碳酸鈣、0％～45％的熱塑樹脂混合物、0％～45％的尼龍和0％～8％的己內醯胺，所有的百分比都以重量計。另一種這樣的地毯廢材料是產品PCR-3，它是由喬治亞州Calhoun的Dupont Flooring Systems Environmental InitiativesDivision對用過的地毯廢棄物進行分離所生產的。廢材料中也可以含有其它微量物質。因為在形成地毯背面塗層的正常溫度下，所述廢地毯材料具有適合本發明的其它成分的溫度、流動性和粘度的參數，所以認為這些廢產品材料是特別有益的。
再看圖2，如圖2中22和24所示，不論是否分離廢地毯組分，均需要將包含碳酸鈣和熱塑樹脂的廢地毯材料粉碎，使其達到與生產地毯背面塗層所用的填料尺寸相應的粒徑。另外，需要的話，如圖2中23所示，可以使用本行業中已知的例如Condux或擠壓成球狀或條狀等常規技術將材料壓實。粉碎所述地毯廢材料，優選將其研磨，使其能夠用於地毯背面塗層中所使用的樹脂和乳膠類複合物。可以用填料行業中使用的例如Pallmann Pulverizer、Raymond Roller Mill或Imp Mill等常規機械進行這種研磨。儘管上述材料並非必需進行低溫研磨，但是也可以採取低溫研磨。研磨廢地毯材料不需要特殊的設備。據信，粉碎後的粒徑的優選範圍是50-100至95-325，特別優選78-200(第一個數字表示第一種原料通過對應於目數規格為第二個數字的網篩的百分比)。因此，如圖2中33所示，磨碎的廢地毯材料可以作為填料加到其它普通的地毯背襯組分中。
在根據本發明的優選工序中，可以將適當尺寸的回收的PVB與其它普通的地毯背面塗層組分一同使用，所述地毯背面塗層組分可以用於地毯的第一背面塗層、第二背面塗層或其它背襯構件(一般統稱為背面塗層)。例如，所述回收的PVB可以與常規結構的乳膠、EVA或PVC背面塗層結合使用。
在上述任一工序中，可以使用各種常規精製方法。例如，當希望生產具有所需性能的產品時，可以採用過篩或其它去除雜質的手段。
本發明的效果是，通過將回收的PVB(和廢地毯)用於地毯背面塗層和其它可能的最終用途，在不犧牲產品質量的情況下，可以基本上免除或顯著地減少PVB(和廢地毯)的填埋或其它處理工作。
雖然在目前認為的本發明的最實用和優選的實施方案中已經公開並描述了本發明，但是本領域的普通技術人員應當清楚，可以在本發明的範圍內進行許多修改，該範圍與權利要求書的最寬解釋相一致，以便包括所有等同的產品和方法。
權利要求
1.一種地毯背面塗層組合物，所述組合物包含從用過的材料或從生產過程中回收的聚乙烯醇縮丁醛，其中基於地毯的總重量，所述回收的聚乙烯醇縮丁醛為大於0％且最多約40重量％～60重量％。
2.如權利要求1所述的組合物，其中將所述回收的聚乙烯醇縮丁醛粉碎到約10～40目的尺寸。
3.如權利要求1所述的組合物，其中還包含增粘劑樹脂。
4.如權利要求1所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約30重量％至約40重量％的增粘劑樹脂。
5.如權利要求1所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含大於0％且最多約10重量％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
6.如權利要求1所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含大於0％且最多約55重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收的地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
7.如權利要求1所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約1重量％～20重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
8.如權利要求1所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約1重量％～20重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
9.一種組合地毯預塗層組合物、主背面塗層組合物或組合預塗層/主背面塗層組合物，其中包含從用過的材料或生產過程中回收的聚乙烯醇縮丁醛。
10.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述回收的聚乙烯醇縮丁醛是約1重量％～約65重量％。
11.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述回收的聚乙烯醇縮丁醛是約15重量％～約65重量％。
12.如權利要求9所述的組合物，其中粉碎所述回收的聚乙烯醇縮丁醛，使得大於或等於約90重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的12號網篩，而低於或等於約10重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的18號網篩。
13.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約10重量％至約25重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
14.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約0.25重量％至約10重量％的陰離子表面活性劑。
15.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約20重量％～60重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收的地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
16.如權利要求9所述的組合物，其中基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約1重量％～20重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
17.如權利要求9所述的組合物，基於所述組合物的總重量，所述組合物還包含約0.5重量％～10重量％的聚環氧乙烷聚合物。
18.一種地毯背面塗層的製備方法，所述方法包括(a)收集廢聚乙烯醇縮丁醛；(b)處理聚乙烯醇縮丁醛，由其生產在地毯背面塗層的生產中有用的複合材料；和(c)用所述複合材料製備地毯背面塗層。
19.如權利要求18所述的方法，其中在(a)和(b)之間還包括粉碎聚乙烯醇縮丁醛的步驟。
20.如權利要求19所述的方法，其中將所述聚乙烯醇縮丁醛粉碎到約20～40目。
21.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約1重量％～30重量％的廢聚乙烯醇縮丁醛。
22.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約20重量％～50重量％的增粘劑樹脂。
23.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有大於0％且最多約25重量％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
24.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有大於0％且最多約55重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收的地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
25.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約5重量％～30重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
26.如權利要求18所述的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約5重量％～30重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
27.一種製備組合地毯的預塗層、主背面塗層或組合預塗層/主背面塗層的方法，該方法包括(a)收集廢聚乙烯醇縮丁醛；(b)處理聚乙烯醇縮丁醛，由其生產在組合地毯預塗層、主背面塗層或組合預塗層/主背面塗層的生產中有用的複合材料；和(c)用所述複合體材料製備組合地毯預塗層、主背面塗層或組合預塗層/主背面塗層。
28.如權利要求27所述的方法，其中在(a)和(b)之間還包括粉碎聚乙烯醇縮丁醛的步驟。
29.如權利要求28所述的方法，其中粉碎所述聚乙烯醇縮丁醛，使得大於或等於約90重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的12號網篩，而低於或等於約10重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的18號網篩。
30.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約15重量％至約35重量％的廢聚乙烯醇縮丁醛。
31.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約10重量％至約25重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
32.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約0.25重量％至約10重量％的陰離子表面活性劑。
33.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約20重量％至約60重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
34.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有5重量％～30重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
35.如權利要求27的方法，其中基於所述複合材料的總重量，所述複合材料含有約0.5重量％～10重量％的聚環氧乙烷聚合物。
36.一種地毯，該地毯具有面紗、第一背襯、第一背面塗層和至少一個第二背面塗層，其中所述第一背面塗層和第二背面塗層中的至少一個含有回收的聚乙烯醇縮丁醛。
37.如權利要求36所述的地毯，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，所述背面塗層中的至少一個包含大於0％且最多約65重量％的回收的聚乙烯醇縮丁醛。
38.如權利要求36所述的地毯，其中將所述回收的聚乙烯醇縮丁醛粉碎至約10～40目尺寸。
39.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，該背面塗層還包含增塑劑樹脂。
40.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約30重量％至約40重量％的增塑劑樹脂。
41.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含大於0％且最多約10重量％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
42.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含大於0％且最多約55重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
43.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約1重量％～30重量％的增塑劑。
44.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約1重量％～30重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
45.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約1重量％～30重量％的二元醇產品。
46.如權利要求36所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約1重量％～30重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
47.一種組合地毯，該組合地毯具有面紗和預塗層和/或主背面塗層，其中所述預塗層和/或主背面塗層含有回收的聚乙烯醇縮丁醛。
48.如權利要求47所述的組合地毯，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，所述預塗層和/或主背面塗層包含大於0％且最多約65重量％的回收的聚乙烯醇縮丁醛。
49.如權利要求47所述的組合地毯，其中粉碎所述聚乙烯醇縮丁醛，使得大於或等於約90重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的12號網篩，而低於或等於約10重量％的聚乙烯醇縮丁醛能夠通過標準的18號網篩。
50.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約10重量％至約25重量％的增塑劑。
51.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約10重量％至約25重量％的增塑劑，其中所述增塑劑是選自苯甲酸丁酯、苯甲酸苯甲酯、油酸丁酯及其混合物的組中的至少一種。
52.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約0.25重量％至約10重量％的陰離子表面活性劑。
53.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約0.5重量％～10重量％的聚環氧乙烷聚合物。
54.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約20重量％～60重量％的填料。
55.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，其中基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約20重量％～60重量％的填料，其中所述填料是選自碳酸鈣、回收地毯材料及其混合物的組中的至少一種。
56.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，該背面塗層還包含約1重量％～30重量％的二元醇產品。
57.如權利要求47所述的包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的至少一個所述背面塗層，基於包含回收的聚乙烯醇縮丁醛的背面塗層的總重量，還包含約1重量％～30重量％的二元醇產品，其中所述二元醇產品是選自聚氧乙烯二醇、1，3-丙二醇及其混合物的組中的至少一種。
全文摘要
通過在地毯背面塗層(34)的生產中使用回收的聚乙烯醇縮丁醛(30)，顯著地降低了在生產聚乙烯醇縮丁醛時需要的以填埋或其它方式處理的廢聚乙烯醇縮丁醛的量。粉碎(32)回收的聚乙烯醇縮丁醛(30)，然後使用其本身或結合其它成分(33、36)提供一種在生產有用產品(35、37)(如地毯背襯)中使用的複合物，然後使用該複合物來製備有用產品(35、37)，如地毯背襯(34)，該有用產品在新地毯(35)的生產中用作第一或第二背面塗層(34)，或在新組合地毯(35)的生產中用作預塗層、主背面塗層或組合預塗層/主背面塗層(34)。另外，可以將廢地毯(20)選擇性地與回收的聚乙烯醇縮丁醛一起用作填料材料(24)，因此進一步減少了廢棄物的填埋或焚燒量。
文檔編號B32B27/12GK1756658SQ200380110101
公開日2006年4月5日 申請日期2003年11月12日 優先權日2003年3月5日
發明者麥可·E·貝爾 申請人:莫霍克布蘭德茲有限公司