輕質地毯產品及其製造方法
2023-08-12 15:17:11
專利名稱：輕質地毯產品及其製造方法
輕質地毯產品及其製造方法相關申請的交叉引用本申請要求於2010年10月I日提交的美國臨時申請第61/389，099號的權益。該申請在此通過引用方式以其整體併入。背景本公開內容大體涉及地毪和組合地毪(carpet tile),且更具體地涉及輕質組合地毯及製造方法。Doney等人的美國專利第8，021，506號描述了利用熱熔性粘合劑層壓來形成地毯背襯及成品地毯或組合地毯。熱熔性粘合劑可包含改性PET聚合物，諸如Salsman的美國專利申請公布第2008/0236443號中描述的；以及玻璃填料，諸如Salsman的美國專利申請公布第2006/0281851號中描述的。這些公布在此通過引用方式併入。在某些情況下希望提供具有相對低的基重的地毯產品諸如組合地毯。然而，證明實現這一方面可能是困難的。例如，如果製造商嘗試減少熱熔性粘合劑的量，則成品地毯產品不能良好地保持在一起並且可能缺乏耐久性或尺寸穩定性。可選地或者另外，製造商可以嘗試改變熱熔性粘合劑的組成；然而，這可能不利地影響粘合劑的粘附性能(例如，其可能不滲透到本色地毯中)，可能對現有的工藝設備不起作用，和/或可能不希望地增加生產成本。因此，希望提供改進的熱熔性粘合劑組合物以及製造方法以生產克服與常規的材料和工藝相關聯的缺陷中的一個或多個的相對輕質的地毯產品。概述在一個方面中，提供了輕質地毯產品。地毯產品包括:具有第一背襯和簇絨纖維的本色地毯、包括合成纖維的非織造紡織品的第二背襯，及粘附到本色地毯和第二背襯的熱塑性粘合劑組合物。熱塑性粘合劑組合物包含改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和顆粒填料，該改性PET具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點。在某些實施方案中，地毯產品具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。在另一個方面中，提供了製造輕質地毯產品的方法。該方法包括:(i)提供包含改性PET和顆粒填料的熱塑性粘合劑組合物，該改性PET具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點；(ii)提供具有第一背襯和簇絨纖維的本色地毯；(iii)提供包括合成纖維的非織造紡織品的第二背襯；及(iv)利用熱塑性粘合劑組合物來將本色地毯粘附到第二背襯以形成地毯產品。在某些實施方案中，熱塑性粘合劑組合物被分散在第二背襯的表面上以形成粘合劑負載的第二背襯，且然後使本色地毯與粘合劑負載的第二背襯接觸以將本色地毯粘附到第二背襯。在某些實施方案中，方法還包括利用壓輥將擠壓壓力應用於地毯產品。在另一個方面中，提供了製造熱塑性粘合劑組合物的方法。該方法包括使粗PET (raw PET)與單體混合物(monomer mix)進行酯交換以產生改性PET和未改性PET反應產物，並除去未改性PET反應產物的至少一部分以產生具有小於未改性PET的結晶度和從約90°C至約150°C的熔點的改性PET組合物。
附圖簡述
圖1是根據本文所描述的一個或多個實施方案的輕質地毯產品的橫截面圖。
圖2是顯示根據本文所描述的一個或多個實施方案的用於製造輕質地毯產品的方法的流程圖。
詳細描述
開發了改進的輕質地毯產品諸如組合地毯以及製造輕質地毯產品的方法。提供將以相對減少的量起作用並且仍然賦予輕質地毯產品充分的耐久性和尺寸穩定性的粘合劑組合物的問題已通過以下解決:提供具有相對減少的量的填料的改性PET組合物，該改性PET組合物具有小於未改性PET的結晶度和從約90°C至約150°C的熔點，該填料具有足夠高的比熱使得低粘度粘合劑組合物在應用於第二背襯和/或本色地毯之後不會冷卻得太快。另外，該組合物和工藝克服了當嘗試加熱第一背襯以達到粘合劑組合物的有效滲透時用不同方法會發生的尺寸不穩定性的難題。
在下文中將參照附圖更充分地描述這些產品和方法，在附圖中相同的數字是指相同的元件。
地毯產品
在一個方面中，提供了輕質地毪產品。如圖1中所示，輕質地毪產品100包括本色地毯120、第二背襯130，及粘附於本色地毯120和第二背襯130的熱塑性粘合劑組合物140。
在某些實施方案中，本色地毯120包括第一背襯122和簇絨纖維124。例如，簇絨纖維124可織造在第一背襯122上以形成本色地毯120。第一背襯可主要由非織造或織造聚酯、聚丙烯、尼龍織物、其組合或本領域已知的其它合適的材料組成。簇絨纖維可主要由尼龍、聚酯、丙烯酸類、人造絲、棉花、其組合或本領域已知的其它合適的材料組成。
在某些實施方案中，第二背襯130主要由合成纖維的非織造紡織品組成。在一個實施方案中，合成纖維是聚酯纖維。例如，第二背襯可主要由聚酯纖維的紡粘法非織造紡織品(spunlaid nonwoven textile)組成。其它合適的合成纖維可包括聚丙烯、尼龍塗覆的聚酯纖維，或其組合。第二背襯可包括單層或多層材料。
在某些實施方案中，第二背襯包括具有相對低孔隙率的非織造聚酯紡織品，使得熱塑性粘合劑組合物在製造過程中基本上不會滲透第二背襯。第二背襯的孔隙率可通過測量熱塑性粘合劑組合物的滲透，通過測量另一種流體諸如空氣的流動滲透，或通過測量材料的光散射作用來確定。一種示例性的低孔隙率的非織造聚酯第二背襯材料是LUTRADURFSI 200 (從 Freudenberg Nonwovens, ffeinheim, Germany 商購)。
在某些實施方案中，第二背襯具有小於6盎司每平方碼的基重。例如，第二背襯可具有從約2.5盎司每平方碼至約6盎司每平方碼的基重。在一個實施方案中，第二背襯可具有從3至5.5盎司每平方碼的基重。
另外，第二背襯材料可以在相對高的溫度下抵抗尺寸變形。例如，第二背襯材料可在高至350° F的溫度下展現出尺寸熱穩定性。如本文所用的，尺寸熱穩定性是指第二背襯材料在給定的溫度下在經緯兩個方向上收縮小於約5%。
熱塑性粘合劑組合物140滲透本色地毯並粘附到本色地毯和第二背襯這兩者，賦予最終地毯產品100尺寸穩定性和耐久性。在某些實施方案中，熱塑性粘合劑組合物主要由改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和顆粒填料組成，該改性PET具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點。
一般地，未改性PET具有相對高的結晶度，這使其作為地毯產品中的粘合劑是不切實際的。例如，高結晶度使未改性PET迅速變硬，且因此不允許PET滲透本色地毯或粘附到本色地毯和第二背襯。另外，未改性PET沒有為地毯產品提供所需的柔性。因此，具有小於未改性PET的結晶度的改性PET是期望的。
在某些實施方案中，改性PET具有為未改性PET的結晶度的一部分的結晶度。例如，改性PET可具有比未改性PET的結晶度小至少約10%、比未改性PET的結晶度小至少約20%、至少約30%，或至少約50%的結晶度。結晶度可利用本領域已知的技術諸如差示掃描量熱法(DSC)來測量。在一個實施方案中，改性PET具有在未改性PET的結晶度的40%和70%之間的結晶度。
在優選的實施方案中，改性PET具有相對低的熔點。在某些實施方案中，改性PET具有從約90°C至約150°C的熔點。在實施方案中，改性PET組合物具有從約100°C至約135°C，例如，約105°C至約125°C的熔點。例如，改性PET可具有從約100°C至約115°C的熔點。在一個實施方案中，改性PET具有相對低的熔點以及在未改性PET的結晶度的40%和80%之間的結晶度。
熱塑性粘合劑組合物還可包括顆粒填料。在某些實施方案中，顆粒填料主要由玻璃、陶瓷、重晶石、碳酸鈣、磁鐵礦、石頭，或其組合組成。在某些實施方案中，顆粒填料具有小於60目的粒度。例如，顆粒填料可具有從約80目至約60目的粒度。在優選的實施方案中，顆粒填料包括玻璃粒子，這樣的被壓碎的玻璃具有從約80目至約60目的粒度。
在優選的實施方案中，顆粒填料具有相對高的比熱，這能夠使填料在地毯產品的製造過程中保留充足的熱且從而使熱塑性粘合劑組合物保持熔化使得其可滲透本色地毯。在某些實施方案中，這利用具有從約0.15kcal/kg°C至約0.25kcal/kg°C的比熱的顆粒填料來完成。
熱塑性粘合劑組合物可含有相對低的量的填料以減小組合物的重量並允許增加量的PET滲透本色地毯。發現，在壓縮負載有含有低量填料的熱塑性粘合劑組合物的第二背襯以及本色地毯時，富聚合物的薄膜滲透到本色地毯中，而大量的填料保留在本色地毯層和第二背襯之間的粘合層中。因此，可利用減少量的顆粒填料，同時保持由填料賦予的尺寸穩定性。
在某些實施方案中，顆粒填料以小於熱塑性粘合劑組合物的按重量計43%的量存在。例如，顆粒填料可以以熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量存在。
所得到的熱塑性粘合劑組合物可具有允許組合物更完全地滲透本色地毯的相對低的粘度。在某些實施方案中，熱塑性粘合劑組合物具有325° F下約5，000釐泊至325° F下約10，000釐泊的粘度。例如，熱塑性粘合劑組合物可具有325° F下約6，000釐泊至325 ° F下約8，500釐泊的粘度。
熱塑性粘合劑組合物還可包括一種或多種添加劑以賦予成品地毯另外的有益的品質。例如，染料、阻燃劑、填料、增重劑(weighter)、氧化穩定劑、抗菌劑、抗微生物劑、抗真菌劑、UV穩定劑或其組合可以任選地被添加到熱塑性粘合劑組合物中。
與傳統的地毯產品相比，所得到的地毯產品100可以是輕質的。特別地，本文所描述的熱塑性粘合劑組合物可顯示出這樣的粘度和結晶度，使得較低量的熱塑性粘合劑組合物足以賦予最終地毯產品希望的尺寸穩定性和耐久性。
在某些實施方案中，輕質地毯產品具有小於約60盎司每平方碼的基重。例如，地毯產品可具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。在一個實施方案中，地毯產品的基重是從52至58盎司每平方碼，諸如約55盎司每平方碼。
在沒有任何結構增強物的情況下，本文所描述的地毯產品可顯示出必要的尺寸穩定性。例如，地毯產品可以不需要纖維玻璃墊或稀鬆布(scrim)。而是，熱塑性粘合劑組合物和第二背襯可對地毯產品提供足夠的尺寸穩定性。
在某些實施方案中，地毯產品顯示出小於約0.125的MT4值以及小於約0.1的CT4值，如根據AACHEN試驗所測量的，該AACHEN試驗被標準化為ISO 2551。
在某些實施方案中，輕質地毯產品是組合地毯。在一個實施方案中，具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重的組合地毯包括本色地毯、紡粘法非織造聚酯第二背襯以及粘附到本色地毯和第二背襯的熱塑性粘合劑組合物，該熱塑性粘合劑組合物包含具有小於未改性PET的結晶度和從約90°C至約150°C的熔點的改性PET以及以熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量的玻璃顆粒填料。
方法
在另一個方面中，提供了製造輕質地毯產品諸如組合地毯的方法。方法包括提供具有第一背襯和簇絨纖維的本色地毯；提供主要由合成纖維的非織造紡織品組成的第二背襯；提供包含改性PET和顆粒填料的熱塑性粘合劑組合物，該改性PET具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點；及利用熱塑性粘合劑組合物來將本色地毯粘附到第二背襯以形成地毯產品。
製造輕質地毯產品的方法還可包括利用熱塑性粘合劑組合物來將本色地毯粘附到第二背襯材料的工藝，諸如Doney等人的美國專利第8，021，506號中描述的那些。在某些實施方案中，熱塑性粘合劑組合物被分散在第二背襯的表面上以形成粘合劑負載的第二背襯，且然後使本色地毯與粘合劑負載的第二背襯接觸以將本色地毯粘附到第二背襯。如圖2中所示，例如，熱塑性粘合劑組合物210可被分散在第二背襯220的表面上以形成粘合劑負載的第二背襯222，然後粘合劑負載的第二背襯222可在熱刮片230之下通過，且然後本色地毯240可以與粘合劑負載的第二背襯222接觸以形成地毯產品250。在某些實施方案中，熱塑性粘合劑組合物可在第二背襯220的表面上形成池(pool)212。
在某些實施方案中，可利用壓輥260將擠壓壓力應用於最終的地毯產品。壓輥可以以足以將輕微壓力應用於地毯產品的間隙距離與地毯產品間隔開。發現，將輕微壓力應用於輕質地毯產品增強了熱塑性粘合劑組合物進入本色地毯中的滲透而不損壞簇絨纖維。在一個實施方案中，地毯產品和壓輥之間的間隙是從約185mm至約285mm。
在某些實施方案中，第二背襯包括聚酯纖維的紡粘法非織造紡織品。在某些實施方案中，第二背襯具有從約2.5盎司每平方碼至約6盎司每平方碼的基重，並且具有的孔隙率使得熱塑性粘合劑組合物基本上不會滲透第二背襯。
在某些實施方案中，顆粒填料以熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量存在。
在某些實施方案中，最終的地毯產品具有小於60盎司每平方碼的基重。例如，地毯產品可具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。在某些實施方案中，地毯產品被切割以形成多個組合地毯。
在另一個方面中，提供了製造熱塑性粘合劑組合物的方法。該方法包括使粗PET與單體混合物進行酯交換以產生改性PET和未改性PET反應產物，以及除去未改性PET反應產物的至少一部分以產生具有小於未改性PET的結晶度和從約90°C至約150°C的熔點的改性PET組合物。
PET與單體混合物的酯交換可根據Salsman等人的美國專利第7，157，139號和/或Salsman的美國專利申請公布第2008/0236443號來進行。在某些實施方案中，酯交換可在從約200°C至約270°C的溫度下進行。在某些實施方案中，單體混合物包含二醇(glycol)。
未改性PET反應產物的除去可以例如在真空下進行。在某些實施方案中，被除去的未改性PET反應產物的那一部分有效給予改性PET組合物從約11.5泊至約12泊的粘度。在操作中，相對低的粘度可例如通過減小酯交換反應的周期來實現。
本文所引用的出版物及其引用的材料通過引用方式特別地併入。從前述詳細描述中，對於本領域技術人員來說本文所描述的方法和裝置的修改和變化將是明顯的。這樣的修改和變化意圖歸入所附權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種地毯產品，包括: 本色地毯，所述本色地毯包括第一背襯和簇絨纖維； 第二背襯，所述第二背襯包括合成纖維的非織造紡織品 '及 熱塑性粘合劑組合物，其粘附到所述本色地毯和所述第二背襯，所述熱塑性粘合劑組合物包含: 改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點；和顆粒填料。
2.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述熱塑性粘合劑組合物具有325°F下約5，OOO釐泊至325° F下約10，000釐泊的粘度。
3.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述熱塑性粘合劑組合物具有325°F下約6，000釐泊至325° F下約8，500釐泊的粘度。
4.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述改性PET具有從約100°C至約115°C的熔點。
5.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述顆粒填料以小於所述熱塑性粘合劑組合物的按重量計43%的量存在。
6.如權利要求5所述的地毯產品，其中所述顆粒填料具有從約0.15kcal/kg°C至約0.25kcal/kg°C 的比熱。
7.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述顆粒填料以所述熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量存在。
8.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述顆粒填料包括玻璃、陶瓷、重晶石、碳酸鈣、磁鐵礦、石頭，或其組合。
9.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述顆粒填料具有小於60目的粒度。
10.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述顆粒填料具有從約80目至約60目的粒度。
11.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述合成纖維包括聚酯纖維。
12.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述第二背襯包括聚酯纖維的紡粘法非織造紡織品。
13.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述第二背襯具有小於6盎司每平方碼的基重。
14.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述第二背襯具有從約2.5盎司每平方碼至約6盎司每平方碼的基重。
15.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述第二背襯具有使得所述熱塑性粘合劑組合物基本上不會滲透過所述第二背襯的孔隙率。
16.如權利要求1所述的地毯產品，其中所述地毯產品是組合地毯。
17.如權利要求1至16中任一項所述的地毯產品，其中所述地毯產品具有小於60盎司每平方碼的基重。
18.如權利要求1至16中任一項所述的地毯產品，其中所述地毯產品具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。
19.一種組合地毯，包括: 本色 地毯，所述本色地毯包括第一背襯和簇絨纖維； 第二背襯，所述第二背襯包括聚酯纖維的紡粘法非織造紡織品 '及熱塑性粘合劑組合物，其粘附到所述本色地毯和所述第二背襯，所述熱塑性粘合劑組合物包含: 改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點；和 玻璃顆粒填料，其以所述熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量， 其中所述組合地毯具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。
20.一種製造地毯產品的方法，包括: 提供熱塑性粘合劑組合物，所述熱塑性粘合劑組合物包含改性PET以及顆粒填料，所述改性PET具有小於未改性PET的結晶度和從約90°C至約150°C的熔點； 提供本色地毯，所述本色地毯包括第一背襯和簇絨纖維； 提供第二背襯，所述第二背襯包括合成纖維的非織造紡織品；及 利用所述熱塑性粘合劑組合物來將所述本色地毯粘附到所述第二背襯以形成地毯產品O
21.如權利要求20所述的方法，其中所述熱塑性粘合劑組合物被分散在所述第二背襯的表面上以形成粘合劑負載的第二背襯，且然後使所述本色地毯與所述粘合劑負載的第二背襯接觸以將所述本色地毯粘附到所述第二背襯。
22.如權利要求20所述的方法，還包括利用壓輥將擠壓壓力應用於所述地毯產品。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述地毯產品和所述壓輥之間的間隙是從約185mm 至約 285mm。
24.如權利要求20所述的方法，其中所述本色地毯通過包括以下的工藝而被粘附到所述第二背襯: 將所述熱塑性粘合劑組合物分散在所述第二背襯的表面上以形成粘合劑負載的第二背襯； 使所述粘合劑負載的第二背襯在熱刮片之下通過；且然後 使所述本色地毯與所述粘合劑負載的第二背襯接觸以形成所述地毯產品。
25.如權利要求20所述的方法，還包括切割所述地毯產品以形成多個組合地毯。
26.如權利要求20所述的方法，其中所述顆粒填料以所述熱塑性粘合劑組合物的按重量計從約37%至約41%的量存在。
27.如權利要求20所述的方法，其中所述第二背襯包括聚酯纖維的紡粘法非織造紡織品O
28.如權利要求20所述的方法，其中所述第二背襯具有從約2.5盎司每平方碼至約6盎司每平方碼的基重，並且具有使得所述熱塑性粘合劑組合物基本上不會滲透所述第二背襯的孔隙率。
29.如權利要求20至28中任一項所述的方法，其中所述地毯產品具有小於60盎司每平方碼的基重。
30.如權利要求20至28中任一項所述的方法，其中所述地毯產品具有從約50盎司每平方碼至約60盎司每平方碼的基重。
31.一種製造熱塑性粘合劑組合物的方法，包括: 使粗PET與單體混合物進行酯交換以產生改性PET和未改性PET反應產物；及 除去所述未改性PET反應產物的至少一部分以產生改性PET組合物， 其中所述改性PET組合物具有小於未改性PET的結晶度以及從約90°C至約150°C的熔點。
32.如權利要求31所述的方法，其中所述酯交換在從約200°C至約270°C的溫度下進行。
33.如權利要求31所述的方法，其中所述未改性PET反應產物在真空下被除去。
34.如權利要求31所述的方法，其中所述單體混合物包含二醇。
35.如權利要求31至34中任一項所述的方法，其中被除去的所述未改性PET反應產物的所述一部分有效給予所述改 性PET組合物從約11.5泊至約12泊的粘度。
全文摘要
一種輕質地毯產品包括具有第一背襯和簇絨纖維的本色地毯、包括合成纖維的非織造紡織品的第二背襯，及粘附到本色地毯和第二背襯的熱塑性粘合劑組合物。熱塑性粘合劑組合物包含改性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和顆粒填料，該改性PET具有小於未改性PET的結晶度以及從約90℃至約150℃的熔點。製造的方法包括利用熱塑性粘合劑組合物來將本色地毯粘附到第二背襯以形成輕質地毯產品。
文檔編號D06N7/00GK103180504SQ201180047730
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月3日 優先權日2010年10月1日
發明者R·K·塞斯曼 申請人:比利集團有限責任公司