地毯底布組合物的製作方法

2023-04-25 04:07:31

專利名稱：：地毯底布組合物的製作方法
技術領域：
：本發明涉及含乙烯基酯基乳液粘合劑的地毯塗布組合物。
背景技術：
：大多數常規地毯包含第一層底布(primarybacking),其中紗線簇以割開或未割開的環的形式從底布向上延伸以形成絨面。在簇絨地毯的情況下，紗線被簇絨針插入第一層底布中，然後向其塗覆預塗層或粘合劑。在非簇絨地毯或粘絨地毯的情況下，纖維被嵌入並且實際上被粘合劑組合物固定在位置上。在這兩種情況下，地毯結構通常還包括粘合到第一層底布上的第二層底布。第二層底布可以向地毯提供額外的襯墊(padding)、吸收噪音、增加尺寸穩定性並且經常起到絕熱體的作用。第二層底布，典型地為泡沫塑料板或織物，通過塗覆於簇絨撮(tuft-lock)塗布的第一層底布的粘合劑或膠粘劑層被層壓到第一層底布上。類似的技術被用於製備闊幅地毯以及小方地毯中。粘合劑的物理性質對作為地毯底布塗層的成功使用是重要的。在這方面，存在這種塗層必須滿足的許多重要要求。必須能夠使用地毯工業中常規使用的方法和設備將塗層塗覆到地毯上並且乾燥。在簇絨和非簇絨結構中，塗層都必須提供對絨頭纖維優異的粘附性，以將它們牢固地固定到底布上。塗層必須還具有低煙霧濃度值和高阻燃性，並且必須接受常規填充劑如碳酸鈣、三水合鋁、重晶石和長石的高負載。此外，塗層即使具有高填充劑負荷或在低溫下也必須保持充分的軟性和撓性，從而使得地毯，如果以寬幅形式生產，在安裝過程中可以被容易地巻起和展開。軟性和撓性性質取決於地毯的形式而變化，但是，在所有情況下，重要的是地毯將平放而不表現出巻曲或鼓起的趨勢。持續地希望將再循環的內容物結合到寬幅地毯和小方地毪中。有許多環境驅動並且推進在建築產品中使用再循環的內容物的倡導者，比如美國綠色建築委員會在能量和環境設計方面的領導(USGreenBuildingCouncil'sLeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign(LEED))。再循環材料正被評價用於在底布和正面這兩者中的纖維，以及用於在地毯底布混合物(compound)中的填充物以代替碳酸鈣。CFA是已多年被評價為地毯底布中的再循環填充物的填充物。儘管將CFA結合到某些底布體系如PVC或聚氨酯基系統中已獲得了一些成功，但是膠乳基系統以兩種方式表現出了對CFA的不穩定性。首先是當將CFA結合到含膠乳的地毯混合物中時，粘度不切實際地升高，通常至凝膠點。這種凝膠化通常在生產後的第一個24小時內出現。第二種方式是通過將底布混合物的膜暴露於熱老化測試而表現出的。當將含CFA的膜暴露於熱時，其會在48小時內並且通常在24小時內變得非常脆。地毯混合物的工業標準是其必須保持撓性4天，而大多數保持撓性6至8天。一些地毯應用需要高度的抗水性，一種可以通過使用塑料溶膠或通過向第一層和/或第二層底布中加入熱的熔融膠粘劑滿足的要求。塑料溶膠的使用對在第一塗層中使用的粘合劑提出另外的要求，即粘合劑必須具有對塑料溶膠良好的粘附性。此外，塑料溶膠含有可以緩慢地遷移到乾燥的地毯塗層混合物中的增塑劑，比如鄰苯二甲酸二辛酯。增塑劑遷移導致地毯物理性質隨時間劣化。目前，乙酸乙烯酯乙烯(vinylacetateethylene,VAE)膠乳被用於塗布PVC作底布(backed)的地毯和小方地毯，但是VAE膠乳對CFA不穩定。適宜的是獲得用於生產地毯和小方地毯的塗布組合物，使得塗布組合物表現出對再循環的填充物優異的穩定性，所述再循環的填充物尤其是CFA。理想地，穩定性表現在對地毯混合物的粘度隨時間的測量和通過對同一混合物的熱老化穩定性的評價。還適宜的是獲得這樣的地毯混合物，其表現出優異的對PVC塑料溶膠的粘附性和優異的抗增塑劑遷移性，並且其還可以結合再循環填充劑如煤飄塵和磨砂玻璃。
發明內容本發明包括地毯底布組合物，其包含.-(1)粘合量的共聚物粘合劑，所述共聚物粘合劑由單體混合物聚合而成，所述單體混合物包含10至50重量份的第一低Tg單體(A)，其包含丙烯酸烷基酯單體，並且任選地包含另外的低Tg共聚單體；50至90重量份的第二高Tg單體(B)，其包含乙酸乙烯酯，並且任選地包含另外的高Tg共聚單體；並且任選地包含至多5份的羧酸單體(C);其中A、B和C的總和為IOO重量份單體；以及(2)填充物；條件是單體混合物基本上不含乙烯。本發明的另一方面包括使用本發明的地毯底布組合物製作的地毯產品。令人驚奇的是，本發明的組合物表現出以下各項中的至少一項對煤飄塵的良好穩定性、對PVC塑料溶膠的良好粘附性、和/或對增塑劑從PVC塑料溶膠遷移的抵抗力。具體實施例方式本發明的塗布組合物包含填充劑和粘合劑。對於本發明而言，術語"幹"表示基本上不存在水，而術語"幹基重(drybasis)"是指乾材料的重量。對於本發明而言，術語"phr"是本領域的技術人員熟知的表示百份橡膠的份數feartsperhundredrubber)並且表示幹份數/百幹份膠乳粘合劑。對於本發明而言，術語"共聚物"表示由至少兩種單體形成的聚合物。對於本發明而言，術語"低Tg單體"表示當均聚時產生Tg低於l(TC的均聚物的單體，並且包括這些單體的混合物。類似地，術語"高Tg單體"表示當均聚時產生Tg至少為10。C的均聚物的單體，並且包括這些單體的混合物。對於本發明而言，術語"(甲基)"表明甲基取代的化合物包括在由該術語修飾的化合物種類中。例如，術語(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和甲基丙烯5酸。有利地，在底布混合物配方中使用的粘合劑包含合成膠乳。如所熟知的，合成膠乳是通過一種或多種單體的乳液聚合製備的聚合物顆粒的水性分散體。對於本發明而言，使用膠乳，從而使得粘合劑具有足以用在地毯產品的製造中的粘附性。在膠乳的製備中使用的單體組合物包含約10至50pphm的第一單體(A)、約50至90pphm的第二單體(B)和0至約5pphm的羧酸單體(C)，其中單體A、B和C的總和為100重量份單體。如在此所使用的，術語"pphm"表示每百份單體的份數(partsperhundredmonomer),—種本領域技術人員熟知的術語。因此，基於重量，使用的單體的總份數為100份單體。粘合劑的Tg不是特別關鍵，並且可以基於涉及的具體應用而變化。有利地，粘合劑的Tg為約-20至3(TC，優選約-10至約2(TC，並且更優選約-5至約l(TC。第一單體(A)是包括丙烯酸烷基酯的低Tg單體。優選地，丙烯酸垸基酯在垸基部分中含1至10個碳原子。可以使用第一單體的混合物，例如，第一單體(A)可以是丙烯酸烷基酯的混合物，或一種或多種丙烯酸垸基酯與一種或多種低Tg共聚單體的混合物。丙烯酸焼基酯和低Tg共聚單體的實例包括Tg低於l(TC的單體，它們是丙烯酸的CVC,o烷基酯、a，(3_烯鍵式不飽和C4-C6單羧酸的CVC,。烷基酯、a，(3-烯鍵式不飽和C4-Cs二羧酸的Crdo二烷基酯，和羧酸的乙烯基酯，包括而不限於異丁酸乙烯酯、乙烯基-2-乙基-己酸酯、異辛酸乙烯酯、支鏈垸烴羧酸乙烯酯(vinylversatate，新癸酸乙烯酯)，以及支化乙烯基酯的混合物，比如可商購的VeoVa11和EXXARNeo-12。優選地，低Tg單體選自(甲基)丙烯酸的C,-C,o垸基酯，即(甲基)丙烯酸烷基酯，以及馬來酸、衣康酸和富馬酸的C4-Cs二垸基酯。優選地，使用丙烯酸C2-Cs垸基酯中的至少一種。特別優選的低Tg單體包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸(2-乙基己基)酯、丙烯酸癸酯、馬來酸二丁酯和馬來酸二辛酯，其中丙烯酸丁酯是最優選的。有利地，以約10pphm至約50pphm，優選15pphm至40pphm的量使用第一單體(A)。在本發明的一個實施方案中，丙烯酸烷基酯的量大於任選的低Tg單體的量。有利地，基於單體(A)的總重量，使用的任選的低Tg單體的量為約0至約10重量％。第二單體(B)是包括乙酸乙烯酯的高Tg單體。可以使用第二單體的混合物，例如，第二單體(B)可以是乙酸乙烯酯與一種或多種高Tg共聚單體的混合物。任選地，在此用於製備粘合劑的乙酸乙烯酯的一部分可以被至多20pphm的一種或多種高Tg共聚單體代替，所述高Tg共聚單體的Tg高於1CTC，例如羧酸的乙烯基酯，所述酸含2至約13個碳原子。代表性的任選使用的高Tg共聚單體包括甲基丙烯酸甲酯、馬來酸二甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸叔丁基異冰片基酯(t-butylisobornylacrylate)、甲基丙烯酸苯酯、丙烯腈和Tg至少為l(TC的羧酸乙烯基酯。這種乙烯基酯的實例包括新戊酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯和丙酸乙烯酯。當使用任選地高Tg共聚單體時，其優選以小於15pphm並且更優選小於10pphm存在。有利地，第二單體(B)以約50pphm至約90pphm，優選60pphm至85pphm的量使用。粘合劑聚合物基本上沒有聚合的乙烯。可能還適宜的是在粘合劑聚合物中結合較少量的一種或多種官能共聚單體(C)。合適的可共聚的共聚單體(C)包括例如羧酸類單體比如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸，以及馬來酸的半酯如馬來酸單乙酯、馬來酸單丁酯或馬來酸單辛酯；丙烯醯胺；叔辛基丙烯醯胺；N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺；N-乙烯基吡咯烷酮；己二酸二烯丙酯；氰脲酸三烯丙酯；二丙烯酸丁二醇酯；甲基丙烯酸烯丙酯；等；以及C2-C3羥烷基酯，比如丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯和相應的甲基丙烯酸酯。取決於具體的共聚單體的性質，共聚單體(C)通常在小於5pphm，優選小於2.5pphm並且更優選小於lpphm的水平使用。可以使用共聚單體(C)的混合物。此外，有助於粘合劑的穩定性的一些可共聚的單體如乙烯磺酸、乙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、烯丙醚硫酸鈉、2-丙烯醯胺-2-甲基-丙烷磺酸鈉(AMPS)、甲基丙烯酸(2-磺乙基)酉旨和甲基丙烯酸(2-磺丙基)酯可以用作乳液穩定劑。如果使用，則這些任選的單體以0.1pphm至約2pphm的極低的量加入。用於製備合成膠乳的方法在本領域是眾所周知的，並且可以被使用這些方法中的任何一種。合適的自由基聚合引發劑是對於促進乳液聚合已知的引發劑，並且包括水溶性氧化劑，比如有機過氧化物(例如，過氧化氫叔丁基、氫過氧化枯烯等)、無機氧化劑(例如，過氧化氫、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等)和在水相中被水溶性還原劑活化的那些引發劑。這種引發劑以足以導致聚合的量使用。通常，足夠的量為約0.1至約5pphm。作為選擇，可以使用氧化還原引發劑，特別是當聚合在低溫進行時。例如，除了上述的過硫酸鹽和過氧化物引發劑以外，還可以使用還原劑。典型地還原劑包括但不限於鹼金屬的亞硫酸氫鹽、次硫酸鹽、硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、還原性糖如葡萄糖、山梨糖、抗壞血酸、異抗壞血酸等。通常，還原劑在約0.01pphm至約5pphm的水平使用。乳化劑是通常用在乳液聚合中的那些。乳化劑可以是陰離子、陽離子、表面活性化合物或它們的混合物。合適的非離子型乳化劑包括聚氧乙烯縮合物。可以使用的聚氧乙烯縮合物實例包括聚氧乙烯脂族醚，比如聚氧乙烯月桂基醚和聚氧乙烯油烯基醚；聚氧乙烯烷芳基醚，比如聚氧乙烯壬基酚醚和聚氧乙烯辛基酚醚；高級脂肪酸的聚氧乙烯酯，比如聚氧乙烯月桂酸酯和聚氧乙烯油酸酯，以及環氧乙垸與樹脂酸和松裝油酸的縮合物；聚氧乙烯醯胺和胺縮合物比如N-聚氧乙烯月桂醯胺和N-月桂基-N-聚氧乙烯胺等；和聚氧乙烯硫醚，比如聚氧乙烯正十二垸基硫醚。可以使用的非離子型乳化劑還包括可獲自BASF的商品名為PLURONIC和TETRONIC的一系列表面活性劑。此外，由AirProducts商售的商品名為SURFYNOL的一系列炔屬二元醇的環氧乙烷加合物也適於作為非離子型乳化劑。代表性的陰離子型乳化劑包括烷基芳基磺酸鹽、烷基硫酸鹼金屬鹽、磺化垸基酯和脂肪酸皂(fattyacidsoaps)。具體實例包括十二烷基苯磺酸鈉、丁基萘磺酸鈉、月桂基硫酸鈉、十二烷基二苯基醚二磺酸二鈉(disodiumdodecyldiphenyletherdisulfonate)、N-十八垸基磺基丁二酸鹽和二辛基磺基丁二酸鈉。乳化劑以對於獲得聚合物在水相中的充分乳化並且提供所需粒度和粒度分布有效的量使用。在本領域已知的出於各種特定目的可用於乳液聚合中的其它成分，比如酸、鹽、鏈轉移劑、螯合劑、緩衝劑、中和劑、消泡劑和增塑劑也可以8用於所述聚合物的製備中。例如，如果可聚合的組分包括單烯鍵式不飽和羧酸單體，則優選在酸性條件(pH2至7，優選2至5)下聚合。在這種情況下，水性介質可以包含通常用於提供處於所需pH範圍的緩衝體系的那些已知的弱酸及其鹽。還可以使用各種保護性膠體代替上述乳化劑，或除上述乳化劑外還使用各種保護性膠體。合適的膠體包括如在乳液聚合技術的領域內己知的，酪蛋白、羥乙基澱粉、羧乙基纖維素(carboxyxethylcellulose)、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、阿拉伯樹膠、藻酸鹽、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮類、聚丙烯醯胺類、聚醚類等。通常，當使用時，基於反應器內容物的總重量，在0.05至10重量％的水平使用這些膠體。將聚合反應成分混合的方式可以是通過各種已知的單體進料方法，比如連續的單體添加、遞增的單體添加或在一次進料中加入全部量的單體。水性介質與聚合反應添加劑的總量可以在引入單體之前就存在於聚合反應容器內，或作為選擇，水性介質或其一部分可以在聚合反應的過程中連續地或遞增地加入。在聚合反應之後，可以通過加入水或通過蒸餾移除水，將產生的水性聚合物粘合劑分散體的固體含量調節到所需水平。通常，基於粘合劑的總重量，粘合劑固體內容物的所需水平為約40重量％至約75重量％，更優選約50重量％至約70重量％。所使用的填充劑基本上可以是任何適用於地毯製作的填充劑。這種填充劑是廣泛可商購的。礦物填充劑或顏料的實例包括飄塵和磨砂玻璃以及本領域中已知的那些，比如碳酸鈣、粘土、高嶺土、滑石、重晶石、長石、二氧化鈦、藥鋁顏料(calciumaluminumpigments)、緞光白、合成聚合物顏料、氧化鋅、硫酸鋇、石膏、矽石、三水合氧化鋁、雲母、空心聚合物顏料(hollowpolymerpigments)和硅藻土。可以使用填充劑的混合物。儘管使用的填充劑不是特別關鍵，本發明的粘合劑的一個優點在於其令人驚奇地表現出與煤飄塵的良好相容性。在本發明中使用的煤飄塵是眾所周知的材料並且通常可以作為大規模燃煤發電廠的廢棄副產物而得到。煤飄塵的化學成分取決於煤源、煤是如何燃燒的以及收集方法。煤飄塵的化學組成通常包括大部分的Si02、Al2O^PFe203以及小部分的CaO、MgO、Na20、K20、S03和Ti02。在本發明中使用的優選煤飄塵材料根據ASTM標準C618-05歸類為"F級"飄塵。這種飄塵通常是從燃燒滿足C618-05中給出的對F級飄塵的適當要求的無煙煤或煙煤而產生的。在本發明的一個實施方案中，填充劑基本上不含C級飄塵。使用的填充劑的量可以根據填充劑密度和所需的塗布性能而變化。有利地，在本發明的組合物中使用的填充劑的量為約50至約800phr，並且優選為約100至約600phr。在本發明的一個實施方案中，部分或全部填充劑可以是煤飄塵。當使用小於約350phr的填充劑時，填充劑可以全部是煤飄塵。有利地，填充劑包含約100至約600phr煤飄塵，並且優選為約150至約350phr煤飄塵。在本發明的一個實施方案中，基於粘合劑和填充劑的總重量，地毯塗布組合物可以包含11至67重量％的粘合劑和33至89重量％的填充劑。優選地，地毯塗布組合物包含14至50重量％的粘合劑和50至86重量％的填充劑。如果需要，可以將常規填充劑結合到本發明的地毯底布混合物中以改變其性能。這些添加劑的實例包括增稠劑、催化劑、分散劑、著色劑、殺生物劑、消泡劑等。本發明的塗布組合物可以有利地用於生產常規簇絨地毯、非簇絨地毯和針刺地毯，並且可以利用本領域技術人員熟知的設備，如在地毯工廠中使用的設備使其千燥。因此，所述塗布組合物可以用於製備包含第一層底布的絨頭地毯，其中絨頭紗線從第一層底布延伸從而形成絨頭簇絨；以及非簇絨地毯，其中纖維嵌入已被塗布到編織或非編織地毯底層上的粘合劑組合物中。根據本領域技術人員熟知的技術將塗布組合物用在地毯的製造中。從其出眾的抗增塑劑遷移性考慮，所述塗布組合物被有利地用於製造PVC作底布的小方地毯。在簇絨地毯的製備中，將紗線簇絨(tuft)或針刺(needle)到第一層底布中，所述第一層底布通常為非編織聚丙烯、聚乙烯或聚酯，或編織的黃麻或聚丙烯。如果使用第二層底布，則其通常由與在第一層底布中使用的那些類似的編織或非編織材料形成，並且在乾燥步驟之前直接塗覆於溼的預塗布的第一層底布，或與單獨的添加劑一起塗覆於幹的預塗布的第一層底布。這種第二層底布為地毯提供尺寸穩定性。所述第二層底布可以是泡沫聚合物或共聚物的形式。合適的泡沫組合物包括聚氨酯聚合物、氯乙烯的聚合物和共聚物、以及乙烯、丙烯和異丁烯的聚合物和共聚物。當使用泡沫第二層底布時，其可以被預發泡，然後層壓到第一層底布上，或所述組合物可以包含可熱活化的發泡劑，並且在層壓之前或層壓之後可以立刻被發泡。此外，第二層底布可以表現出其自身的熱塑性粘合性，並且第二層底布可以在層壓前被預熱以使其表面具有粘性。作為選擇，第二層底布可以包含熱熔體、一種或多種融合的PVC塑料溶膠層或瀝青，它們通常與纖維玻璃稀鬆織物(scrim)或其它己知的稀鬆織物結合以提供尺寸穩定性。還預期本發明所公開的用作第一層底布的塗布組合物可以被用作第二層底布。在非簇絨地毯的形成中，地毯塗布組合物通常被增稠至約2,000至75，000cP的粘度，並且塗覆到稀鬆織物表面上。然後利用常規技術將纖維直接嵌入到溼的塗層中，然後乾燥。此外，適宜地使用與上述類似的第二塗層。本發明的塗布組合物比需要昂貴和複雜的塗覆塗層用設備以及方法的熱熔體熱塑性膠粘劑更易於塗覆於地毯上，並且塗層還穿透地毯紗線的纖維從而獲得更好的粘附性、纖維束完整性和抗起毛性能。術語"絨頭聯結能力"表示地毯塗層將絨頭紗線簇絨固定和穩固在第一層底布上的能力，並且是按下文的描述所確定的。絨頭聯結能力還用於包括在非簇絨塗層中所需的優良特性，其中纖維絨頭的粘附性僅通過底布獲得。合適的絨頭聯結性能可以通過塗覆在約10盎司/平方碼至約40盎司/平方碼(千基)範圍內的量的塗布組合物獲得，這導致地毯具有至少IO磅力的絨頭聯結值，而在很多情況下15磅力或更大的絨頭聯結值。本發明還提供製備絨頭地毯或簇絨地毯的方法，該方法包括以下步驟.'a)將紗線簇絨或針刺到編織或非編織底布中；b)將本發明的地毯塗布組合物塗覆到底布的背面，使得紗線嵌入地毯塗層中；以及C)乾燥所得到的地毯結構。在這種簇絨地毯的製備中，還適宜的是根據使用的底布的類型，在乾燥地毯塗層之前或之後向第一層底布塗覆第二層底布。也可以通過包括以下步驟的方法使用本發明的地毯塗布組合物製備非簇絨地毯a)將本發明的組合物塗布到地毯底層上；b)將地毯纖維嵌入地毯底層中；以及C)乾燥所得到的地毯結構。有利地，還可以利用第二層底布製備這些非簇絨地毯，以提供額外的尺寸穩定性。有利地，使用本發明的底布組合物製造的地毯可以包含再循環的內容物，從而導致更環境友好的產品。這種環境友好的地毯使得專業人員(specifier)和建築師更容易符合在各種環境上關注的購買標準，比如美國綠色建築委員會的LEED項目中所提出的要求。由於所述地毯底布混合物優異的抗增塑劑遷移性，本發明還允許PVC作底布的小方地毯或PVC作底布的寬幅地毯的撓性用途。本發明的具體實施方案給出以下實施例以舉例說明本發明，而所述的實施例不應當被理解為是對範圍的限制。除非另外說明，否則所有的份數和百分比是按重量計的。以下材料被用於塗布組合物中填充劑(A):幹碳酸鈣，其具有允許65%通過200目篩的粒度(65-200，可獲自美國喬治亞州Dalton的DuvallChemicals)。填充劑(B):F級煤飄塵(PV14A，可獲自澳大利亞雪梨的BoralIndustries)。膠乳(A):羧基化苯乙烯-丁二烯膠乳(LXC8476NA，可獲自美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司)，在水中52%的固體。膠乳(B):羧基化乙烯基丙烯酸膠乳(carboxylatedvinylacryliclatex)(UCAR162，可獲自美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司)，在水中1255%的固體。膠乳(C):乙酸乙烯酯乙烯膠乳(TX848，可獲自NationalStarch)在水中63%的固體。膠乳(D):羧基化苯乙烯-丁二烯膠乳(LXC811NA，可獲自美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司)，在水中56%的固體。發泡助劑(frothaid)(A):包含月桂基硫酸鈉和月桂醇的專有共混發泡助劑(STANFAX561，可獲自美國南卡羅來納州Simpsonville的ParaChem)。發泡助劑(B):包含月桂基硫酸鈉和月桂醇的專用共混發泡助劑(CHEMFROTH2209，可獲自美國北卡羅來納州夏洛特的ChemTex)。滲透劑(A):專有滲透劑(CHEMWET1396B,來自美國北卡羅來納州夏洛特的ChemTe)。增稠劑(A):專有聚丙烯酸鈉增稠劑(CHEMTHIC102，美國北卡羅來納州夏洛特的ChemTex)。地毯樣品製備為了製備地毯樣品，根據可使用的材料的量和所需的測試樣品，將地毯原坯樣品切割成合適的尺寸。18英寸長xl3K英寸寬的地毯原坯片是典型的。還切割同等尺寸的第二層底布片。然後將待塗布的地毯原坯面朝下放置在剛性墊板上，並且將樣品的底部邊緣放置在垃圾箱上方的實驗臺邊緣附近，從而使得多餘的塗布混合物可以滴入到垃圾箱中。將砝碼放置在樣品的頂部邊緣上，並且在底部上安置夾具以在塗布過程中將樣品固定在位置上。然後使用霍巴特(Hobart)混合器，使測試混合物發泡至適當的空氣與混合物的比率，典型地在0%至70%空氣的範圍內。使用11/8英寸直徑xll英寸長、配備有金屬擋板(dam)並且重量為約1510克的自由轉動金屬塗覆器(刮刀)輥。將塗覆器輥安置在原坯樣品的頂部邊緣，並且將發泡或未發泡的混合物傾倒在輥正下方。在不增加任何額外的向下的力並且在均勻速率的情況下，將塗布機/輥組件向前拉(向樣品的底部邊緣)以將混合物均勻地沿樣品的長度分布。然後將塗布機/輥反轉，並且將多餘的混合物輥壓到樣品的頂部。將塗布機/輥再次反轉，移除底部夾具，然後將輥沿樣品向下拖拉(以不使輥轉動的相同的力)，從而使多餘的塗布組合物落到垃圾箱中。使用30密耳塗膜塗布器(drawdownbar)，將塗布混合物塗覆到玻璃板上。將稀鬆織物有絨頭的一側向下放置到溼的表面上。以一次通過將重量約3400克的金屬合布輥筒(marriageroll)(L75英寸直徑xll英寸長)應用到稀鬆織物上。將稀鬆織物從玻璃板上提起並且立刻排列到原坯料的溼(剛塗布的)區域的上方並且放置在位於樣品頂部邊緣的壓具砝碼的下方。將合布輥筒放置在樣品的頂部邊緣，並且在沒有額外的向下的力的情況下，以一次通過在單一的方向上以均勻速率沿樣品的長度向下滾動。立刻將地毯樣品以樣品的簇絨側向下在270-275。F(132-135。C)的烘箱內放置8分鐘。為了避免在塗布處理過程中以及將樣品運送到乾燥烘箱的過程中地毯樣品的過早彎曲，將待塗布的樣品放置在剛性載體板(玻璃)上，在樣品被放置到烘箱中之後將所述剛性載體板移走。測試方法以下測試程序用於評價本發明的地毯塗布組合物。布氏粘度-該粘度是在室溫下使用布氏RVT粘度計(可獲自美國麻薩諸塞州Stoughton的BrookfieldEngineeringLaboratories,Inc.)湖!j定的。速度和錠子(spindle)類型與相應的數據一起示出。絨頭聯結能力-測定絨頭聯結能力以確定紗線保持在簇絨地毯的第一層(primary)中有多好，並且除了實驗室製備的測試樣品為3in^9in(7.6cmx22.9cm)並且是從9inx9in(22.9cmx22.9cm)的塗布樣品切割的以外，該測試是根據ASTMD1335進行的。從每個塗布樣品切割三個測試樣品，並且從每個測試樣品上拔出3撮簇絨，對每個塗布樣品總共9次拔出。千分層強度-測定分層強度以確定膠乳化合物與第二層底布之間以及膠乳化合物與地毯原坯料之間的粘合強度。除了實驗室製備的測試樣品為3inx9in(7.6cmx22.9cm)並且是從9inx9in(22.9cmx22.9cm)的塗布樣品切割的以外，本方法是根據ASTMD3936進行的。由於該測試進行三次，所以將原始樣品中的整個9inx9in切割並且使用，而沒有依照離邊緣至少總寬度的5%切割樣品的ASTM要求。溼分層強度-測量溼分層強度以確定地毯在被再次溼潤後保持其分層強度有多好。將地毯浸入水中20分鐘、控幹、用紙巾吸乾，並且根據上述幹分層強度測試的方法拉扯以分層。漢德力(Hand)-本測試通過測定將地毯樣品偏轉0.5英寸(1.3cm)所需的力的磅數測量成品地毯樣品的撓性。允許地毪樣品(9x9-英寸(22.9cmx22.9cm)或9xl2-英寸(22.9cmx30.5cm))在所需的測試條件下平衡至少2小時。"正常，，條件是50Q/。(士5。/。)相對溼度和72。F(士5。F)(22.2。C)溫度。該測試通過將地毯樣品面朝上放置在安裝在英斯特朗張力試驗儀(Instmn)的底部夾具內的5.5英寸(13.97cm)內徑的空心圓柱體上進行。將安裝在上部夾頭(topjaw)內的2.25英寸(5.71cm)外徑的實心底部(foot)降低到地毯的面上，直至施加的力記錄到0.05至0.10-lbs的偏轉力，並且這是開始位置。英斯特朗張力試驗儀構造有移動0.65-英寸並且移動速度-12.0in/min的十字頭，並且底部被推進到地毯樣品中。測量將地毯樣品偏轉0.5英寸所需的力。然後將樣品翻轉使得地毯的正面向下。再次將底部降低並且進行另一次測量。重複此過程直至記錄4次測量。將這些測量平均並且將平均值報告為地毯的漢德力。熱老化-對地毯塗布混合物進行熱老化測試以顯示氧化對乾燥混合物脆化的影響。通過使用高溫和增加空氣流動，使聚合物氧化速率加速，並且通過顏色變化和撓性測試監測聚合物氧化速率。通過將玻璃板放置在桌上，其中板的邊緣在桌的邊緣上方，測試地毯塗布混合物。然後將容器放置在玻璃板的邊緣下方，以接住多餘的膠乳化合物。在塗布特氟隆的板的頂部放置40密耳塗膜塗布器。然後將膠乳化合物在塗膜塗布器前面注入，使用足夠的化合物以在塗布器前覆蓋1英尺寬。然後將塗布器緩慢地沿板的長度下拉，並且將多餘的化合物擦去。將塗布的板放入通風箱內風乾過夜。一旦樣品乾燥，就將其從板上移除，並且從樣品切割1英寸條作為對照或"0天"樣品。將每個樣品在頂部用兩個壓舌板(一邊一個)和夾板夾(binderclip)固定，並且將它們從傳送帶懸掛在設定為135士2。C(275土3.5下)的對流爐中。將傳送帶開啟到低速。每隔24小時關閉傳送帶，並且移除樣品並且從膜切割1英寸(2.54cm)的條。將條標記上樣品號和暴露的天數。在樣品處於室溫的情況下，輕輕地將其彎曲以確定其是否己經到達脆性斷裂點。當樣品如炸土豆片一樣折斷時，或不能在不斷裂的情況下被彎曲時，其已經失效(fail)。報告膜通過該測試的天數。在地毯工業中目前通常認為4天是熱老化的最低可接受性能。增塑絨頭聯結能力-測量增塑絨頭聯結能力以確定在接觸增塑劑如鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸二異壬酯後，絨頭聯結能力強度保持有多好。這些增塑劑存在於塑料溶膠比如PVC塑料溶膠中，並且易於遷移到乾燥的地毯混合物中。該測試通過用塗布混合物塗布9英寸x9英寸(22.9cmx22.9cm)地毯樣品並使其乾燥而迸行。將該樣品對半切開產生9英寸x4.5英寸(22.9cmxl1.4cm)的兩片。將這些片中的一片用作對照。對另一片，向塗布的原坯的背面塗覆3.1盎司/平方碼(105.2g/m勺的鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)，並且在180。F(82.2。C)的烘箱內放置2小時。使用4英寸絲絨輥塗機(velourpaintroller)和盤塗覆DINP。將9英寸x4.5英寸的塗布的原坯放置在Mettler天平上，並且將DINP均勻地輥壓到地毯的背面，直至天平顯示己經塗覆了3.5克。然後將地毯復原(reconditioned)並且使用如上所述的絨頭聯結能力測試方法測試以確定絨頭聯結能力值。將用DINP處理之前(對照)與用DINP處理之後的絨頭聯結能力值對比。報告絨頭聯結能力值。塗布混合物製備將粘合劑配製到表1中表示的地毯塗布配方中，並且標記為Fl、F2和F3。製備地毯樣品並且如在表2-5中所標記的，對每種塗層根據最終性能進行評價。來自各個實施例的數據表標明了在每個樣品中使用的是哪種粘合劑和哪種填充劑，以及增稠劑水平和混合物(compound)粘度。表l:地毯塗層配方(表示為phr(幹份數/百幹份膠乳粘合劑》tableseeoriginaldocumentpage17粘度增加(buiW)表示地毯底布混合物的粘度隨時間的增加。在表2中可以找到粘度增加數據與使用#5和#6錠子在20rpm在RV型布氏粘度計上的初始粘度。在地毯工廠中混合物典型地是用#5錠子進行的，但是粘度增加是用#6錠子測量的，以解決粘度隨時間增加到高於20,000cP的問題，因為20,000cP對於弁5錠子是100V。的比例。由於這個原因，使用#6錠子產生初始粘度有助於與增加數據進行對比。tableseeoriginaldocumentpage18與對照混合物相當的地毯物理數據，所述對照混合物是用膠乳A，即苯乙烯丁二烯(SB)膠乳製備的。表3中的數據表明用VA和CFA或CaC03製備的混合物適合於用作地毯底布混合物。當與相同填充劑負荷的使用S/B膠乳和CaC03的對照混合物對比時，用CFA製備的混合物實際上顯示出改善的分層強度。實施例2此實施例表明VA共聚物的抗熱老化性。除粘度穩定性以外，過去阻礙CFA與膠乳基化合物在地毯中使用的另一個問題是熱老化。儘管難以用CFA複合S/B膠乳，但是可以產生在低負荷下長得足以製備用於熱老化測試的膜的混合物。使用混合物配方F2進行研究，以將地毯混合物中的典型S/B膠乳與CFA的熱老化穩定性與地毯混合物中的VA(膠乳B)與CFA的熱老化穩定性進行對比。製備F2的兩種方案，並且標記為F2-1和F2-2:tableseeoriginaldocumentpage19下面在表4中顯示熱老化測試的結果。在IO天后停止對VA樣品的測試。表4:熱老化結果tableseeoriginaldocumentpage19表4中的數據表明即使在CFA填充劑的存在下，VA聚合物也有優異的抗熱老化性。實施例3-抗增塑劑遷移性製備F3的兩種方案並且標記為F3-l和F3-2:混合物#F3-lF3-2膠乳BC填充劑AA增稠劑(phr)0.020.02如上所述製備地毯樣品，不同之處在於，在沒有塗覆底布的情況下，將它們作為整體製備。表5中的數據顯示本研究的結果。表5:185負荷小方地毯預塗結果對比VAE膠乳樣品說明絨頭聯結能力溼TB增塑TB增塑TB的保留e/。F3-l:VA10.04.96.262F3-2:VAE(對照)9.54.63.740此實施例中的結果顯示與用VAE膠乳(F3-2)製備的對照相比，樣品F3-l具有優異的抗增塑劑性。VAE膠乳由於它們的增塑劑遷移性質，目前是用於PVC底布的小方和寬幅地毯的商品標準。20權利要求1.一種地毯底布組合物，其包含(1)粘合量的共聚物粘合劑，所述共聚物粘合劑由單體混合物聚合而成，所述單體混合物包含10至50重量份的第一低Tg單體(A)，其包含丙烯酸烷基酯單體，並且任選地包含另外的低Tg共聚單體；50至90重量份的第二高Tg單體(B)，其包含乙酸乙烯酯，並且任選地包含另外的高Tg共聚單體；並且任選地包含至多5份的羧酸單體(C)；其中A、B和C的總和為100重量份單體；以及(2)填充物；條件是單體混合物基本上不含乙烯。2.權利要求1所述的組合物，其包含100乾重量份粘合劑和約100至約600乾重量份填充劑。3.權利要求1所述的組合物，其中所述丙烯酸烷基酯單體具有低於(TC的Tg。4.權利要求1所述的組合物，其中所述單體混合物包含丙烯酸丁酯和乙酸乙烯酯。5.權利要求1所述的組合物，其中所述羧酸單體的量為0.1至5份。6.權利要求1所述的組合物，其中所述填充劑包含F級飄塵。7.權利要求l所述的組合物，其中所述填充劑包含磨砂玻璃。8.—種使用權利要求1所述的底布組合物製備的地毯產品。9.一種地毯塗布組合物，其包含(l)粘合量的共聚物，所述共聚物具有-20至3CTC的Tg;以及(2)作為填充劑的F級飄塵。全文摘要一種地毯底布組合物，其包含(1)粘合量的共聚物粘合劑，所述共聚物粘合劑由單體混合物聚合而成，所述單體混合物包含10至50重量份的第一低Tg單體(A)，其包含丙烯酸烷基酯單體，並且任選地包含另外的低Tg共聚單體；50至90重量份的第二高Tg單體(B)，其包含乙酸乙烯酯，並且任選地包含另外的高Tg共聚單體；並且任選地包含至多5份的羧酸單體(C)；其中A、B和C的總和為100重量份單體；以及(2)填充物；條件是單體混合物基本上不含乙烯。文檔編號C08F220/18GK101528790SQ200780040512公開日2009年9月9日申請日期2007年10月5日優先權日2006年10月31日發明者約翰·E·科沃特,羅家稹,羅格·W·貝格曼,賈森·K·哈伍德申請人:陶氏環球技術公司