生产地毯的方法

专利名称：生产地毯的方法
背景技术：
本发明涉及地毯和使用利用热塑粘合剂粘结剂的挤出涂覆方法制造地毯的方法。更具体地，本发明涉及生产簇绒地毯的方法，该簇绒地毯具有改善的在磨损条件下的绒头纤维保留值。
簇绒地毯的制造通常包括将染色或者未染色的面纱簇绒到第一背衬中。所述纱可以从各种各样的材料制备，包括天然纤维，例如羊毛或者棉花，或者从聚合物，包括尼龙、聚酯、丙烯酸类和聚烯烃，纺丝的合成纤维。这些中，鉴于具有综合平衡的美观性、成本和应用性能，尼龙66和尼龙6是占优势的材料。簇绒操作详细描述于美国专利4,844,765，第1栏，第19-43行，其引入作为参考。如果面纱是未染色的，则接下来在间歇或者连续操作中将簇绒第一背衬印刷或者匹染。在染色之后，将地毯洗涤和干燥，并且通常准备在簇绒第一背衬的背面应用第二背衬。第二背衬通常是织造或者非织造聚丙烯或者聚酯合成织物或者织造黄麻天然织物。
作为地毯精整工序的一部分，第二背衬的施加传统上包括施加显著量的水基胶乳粘接剂，其典型地包含相当大量的填料。这些胶乳粘接剂在工业中占支配地位已经许多年，因为它们能够以低成本提供良好的可湿性和良好的粘合性能。在常规胶乳方法中，预备胶乳涂料(“预涂层”)被首先施加到簇绒第一背衬的背面，以便在第一背衬中固定纤维。一旦该预涂层已经在烘箱中干燥，则通常将粘合胶乳粘结剂层和第二层纺织品背衬施加到第一背衬上，之后将胶乳粘接剂在干燥器中干燥和硫化。可选择地，胶乳泡沫可以直接施加到第一背衬上，以代替第二层纺织品背衬。对于乳胶粘合剂粘结剂，一种广泛使用的材料是羧基丁苯橡胶(XSBR)。
在地毯制造方法中使用水基胶乳粘接剂存在工艺和环境两方面的缺点。这种胶乳工艺要求有效的干燥步骤，以从胶乳中除去水和进而将胶乳固化。干燥步骤限制了生产速度，并且增加了地毯成本，尤其是当使用厚的针刺第二背衬时更是如此。当能源成本增大时，该问题更加突出。另外，干燥机需要较大的资本投入。用胶乳粘接剂制成的地毯同样具有缺点，即它们是透水的，并且它们甚至保留水，这使得洁化这种地毯是困难的。另外，胶乳特别难以重复利用，并且其在加热工艺期间产生气味，而加热工艺在地毯安装期间是可能存在的。
因此，长期以来一直需要一种制造耐久的地毯的方法，其使用热塑粘合剂粘结剂代替胶乳粘接剂，并且已有尝试开发用热塑性粘结剂生产的地毯。Bailey等，WO 96/29460A1，第5-8页，提供了已经被考虑用于后处理簇绒地毯的热塑性粘合剂的概要。WO 96/29460A1涉及用粘合剂粘结剂粘接的簇绒地毯，所述粘结剂包含热塑性树脂并且基本上不含无机和胶乳材料，该地毯具有良好的簇绒粘接。该出版物引用了一种试验方法(ASTM D-1335)，用于测定对整体簇绒从被擦损的地毯中拔出的抗性，这种情况在毛圈绒头地毯中可能存在。
Vinod等，WO 95/14806，公开了用于制造簇绒尼龙或者聚酯绒头地毯的方法，其中使主要由具有至少8％重量酯基和至少1重量％羧酸基团的乙烯三元共聚物组成的热塑性树脂，与其中包含尼龙或者聚酯纱簇绒的主地毯背衬接触。报道了通过ASTM D-1335测定的簇绒粘接强度为4-5.5lbs.(18-25牛顿)。
还存在对使用热塑粘合剂粘结剂生产地毯的工业上可接受的方法的需要，所述地毯耐纤维流失。已经发现，在割绒地毯和毛圈绒头地毯上的频繁的脚踩、椅子轮脚的滚压和滑动家具和用具，导致由磨损而引起的绒头纤维从地毯上损失，这使单根纤维从簇绒中出来，但不一定使整个簇绒从地毯中拔出。对于主要使用尼龙面纤维生产的短绒头高度丝绒地毯，这尤其是严重的问题。在纱束中单根纤维互相的缠结很少，因此除非粘结剂粘合剂基本上接触所有单根纤维、将纤维粘结并且在磨损条件下保持完整无损，否则很可能从地毯中磨损掉过高比例的纤维，留下不美观的薄点，并且地毯表面不希望地被散纤维污染。在地毯具有视觉设计或者图案的情况下，损失15到20百分数的地毯纱线纤维将导致地毯外观质量的大大恶化。
测定绒头纤维保留值的一种测试方法，其焦点是在商业环境中通常经受的磨损，是Lisson Tretrad测试，Draft InternationalStandard ISO/DIS 12951-1，在以下的试验方法部分中对其进行了描述。Lisson Tretrad测试模拟地毯在商业环境中将经受的磨损，其中通常的事件是椅子轮脚在地毯上的滚压，地毯上频繁的脚踩和在地毯上滑动家具和设备。Lisson Tretrad测试能够基于绒头纤维的累积损失区分有效的纤维粘结和包封水平，而ASTM D-1335与这不同，其仅仅测定将簇绒束从背衬中完全除去所需要的力。已经发现，在通过ASTM-D-1335测定的完全地毯簇绒损失和通过Lisson Tretrad测试ISO 12951-1测定的磨损条件下地毯纤维的损失之间存在很小的相关性。例如，以下对比实施例2显示了具有满意的大于9牛顿的D-1335簇绒粘接的地毯，在Lisson Tretrad测试中仍然具有不能令人满意的58％的绒头纤维损失。
需要一种有效的生产地毯的方法，所述地毯用聚酰胺-型面纤维，例如羊毛或者尼龙纤维，和热塑粘合剂粘结剂制成，该地毯适合用于高磨损商业环境，例如营业所。该地毯生产方法需要保证地毯纤维被粘结剂充分接触，以及基本上所有的在簇绒中的单根纤维被良好地粘合。当然，必须使地毯结构的其它必要特性得到保持，包括地毯第二层纺织品背衬对脱层的耐受性。

发明内容
本发明涉及生产簇绒聚酰胺-型纤维地毯的方法，其包括提供用纱簇绒的第一背衬，所述纱由至少85％重量的选自尼龙纤维、羊毛纤维和其混合物的纤维组成，所述簇绒的第一背衬具有地毯侧和相反的背侧；在簇绒第一背衬的背侧上提供熔融聚合物粘合剂，所述聚合物粘合剂由至少85％重量的一种或多种乙烯共聚物组成，每种乙烯共聚物由50到95重量％乙烯和5-50重量％的至少一种选自酯和羧酸类的共聚单体组成；在施加至少1N/cm2的压力的运动皮带下，将簇绒第一背衬和熔融聚合物粘合剂层压制至少5秒的时间，在此期间聚合物粘合剂保持在熔融状态中；然后，将熔融聚合物粘合剂冷却到低于熔融粘合剂的熔点的温度。在第一背衬和熔融聚合物粘合剂在运动皮带下压制之前或者之后，可以将第二背衬放在第一背衬背面的熔融聚合物粘合剂上。具有熔融聚合物粘合剂的簇绒第一背衬还可以被引入钳口，以进一步将熔融聚合物粘合剂压制到簇绒第一背衬中。
按照本发明方法的一个优选实施方案，簇绒第一背衬和熔融聚合物粘合剂层在运动皮带下的压制，包括在运动皮带和具有外加热表面的旋转加热鼓之间压制簇绒第一背衬和熔融聚合物粘合剂层，其中加热鼓具有1到3米的直径，所述加热鼓的外加热表面和运动皮带以在10到30米/分钟范围内的基本上相同的线速度运动，并且所述加热鼓的表面被加热到在130到180℃范围内的温度。
按照本发明方法的另一个优选实施方案，在运动皮带下压制簇绒第一背衬、熔融聚合物粘合剂层和第二背衬，包括在两个被加热到130到200℃的温度的运动皮带之间、在3到10米的距离上压制簇绒第一背衬、熔融聚合物粘合剂层和第二背衬，并且其中两个运动皮带以在10到30米/分钟范围内的基本上相同的线速度运动。


图1是由本发明方法生产的地毯的一部分的剖视图。
图2是显示本发明方法的优选实施方案的简图。
图3是显示本发明方法的另一个优选实施方案的简图。
定义在此，术语“聚合物”通常包括，但是不局限于，均聚物、共聚物(例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物和其共混物和改性物。此外，除非另外特别地限定，术语“聚合物”将包括所有可能的材料几何构型。这些构型包括，但是不局限于，等规、间规和无规对称性。
在此，术语“聚烯烃”用以指一系列基本上饱和的、仅仅由碳和氢构成的聚合物烃的任何一种。典型的聚烯烃包括，但是不局限于，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯以及单体乙烯、丙烯和甲基戊烯的各种组合。
术语“聚丙烯”在此不仅用以包括丙烯的均聚物，而且包括其中至少85％的重复单元是丙烯单元的共聚物。
在此，术语“尼龙”用以包括包含至少85％的一种或多种已知的通常被称为尼龙的脂族聚酰胺聚合物和共聚物的聚合物，包括聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺612、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺1212和聚酰胺6/66。生产这些脂族聚酰胺的方法是众所周知的，并且包括等摩尔量的包含4到12个碳原子的饱和二羧酸与二胺的缩合，其中二胺包含4到14个碳原子，例如己二胺和己二酸的聚合[尼龙66]或者己内酰胺的聚合[尼龙6]。
术语“非织造织物”在此指单根纤维或者线的结构，它们以无规方式定位形成平面材料，而没有如编织织造物中的那种可识别的图案。
试验方法地毯纤维保留值按照ISO方法DIS 12951-1(亦称Lisson Tretrad测试)(其还被指定为欧洲标准EN-1963)进行测定，其在此引为参考。该试验方法测定簇绒地毯在一定条件下的磨损耐久性，所述条件用来模拟在高负荷商业环境中通常的磨损。试验装置由Lisson Tretrad机器组成，其包括支承处于张力下的地毯样品的台板，将磨损力施加到地毯样品上的Tretrad组件，和收集在测试期间松开的地毯纤维的真空净化系统。所述Tretrad组件包括具有四个彼此以90度角间隔的腿的轮子。将用橡胶底覆盖的盘状足连接到每个腿的末端。在测试期间，所述足在地毯样品上以150牛顿的垂直力向下压，并且当轮子连续地在地毯上来回滚压时，所述足借助于杠杆臂沿着地毯运动。Tretrad臂的线速度是0.28米/秒，并且足的圆周速度比所述线速度大20％，导致所述足在测试样品上滑移。吸入咀跟随所述足，以收集任何从地毯中磨损掉的纤维。将磨损的纤维称重，并且纤维保留指数ITR通过以下公式计算ITR＝0.19{MAP[100-MRV]/100}1/2，其中MAP是在第一背衬之上每单位面积绒头的质量，单位g/m2MRV是纤维重量减少百分数，其通过以下公式确定MRV＝(MV/MAP)100，其中MV＝从地毯上收集的纤维的重量(克)除以地毯的测试面积(平方米)熔融指数按照ASTM D-1238，@190℃测定，使用2.16千克砝码，不报告单位。
拉伸强度通过DIN 53504-85或者S2/ISO 37 T2测定，其在此引入作为参考。在测试中，将0.3厘米乘7.5厘米的哑铃样品(如53504-85或者S2/ISO 37 T2所描述的)于样品的两端夹住。夹具在样品上彼此相距5厘米。以200毫米/分钟的速度将样品稳定地拉伸，直到样品断开。将断裂时的应力作为断裂拉伸强度记录，单位MPa。断裂伸长率以百分数记录。
粘合性通过以下尼龙粘合试验方法测定。使用压机在270℃的温度下制备2毫米厚的聚酰胺6，6板材。将颗粒状形式的聚酰胺6，6加入压机，并且在5巴压力下预热5分钟。将压力提高到100巴，持续2分钟。将板材冷却大约8分钟(同时保持100巴的压力)，然后将其从压机中除去。通过相同的过程，但是在150℃的温度下，制备2毫米厚的粘合剂聚合物板材。将颗粒状形式的粘合剂聚合物加入压机，并且在5巴的压力下预热5分钟。然后，将压力提高到100巴，持续2分钟。将板材冷却大约8分钟(同时保持100巴的压力)，然后将其从压机中除去。然后，在压机的夹钳之间和在20巴的压力下压制聚酰胺6，6板材和粘合剂聚合物板材1分钟，以将两个板材彼此粘合，其中与PA66接触的夹钳维持在150℃，与粘合剂聚合物接触的夹钳维持在室温。将粘合的板材留在压机中，并且在从压机中除去之前将其冷却到大约室温。然后准备1厘米乘15厘米的该结构的条带，并且人工地将粘合剂聚合物在3厘米长度上从PA66上剥离。然后，将人工剥离的样品末端夹在拉伸试验设备的夹钳中，从聚酰胺6，6部分上除去粘合剂部分。夹具彼此相距2厘米固定。剥离以50毫米/分钟的速度稳定地进行。测定将粘合剂从聚酰胺6，6上剥离所需要的力，并且以N/cm的单位报告。
进行目视外观评价，如标准DIN EN 1963-部分A所规定的，使用以下等级1.破坏。观察到在磨损区域中存在极度的结构变化，例如由于失去纱线簇绒而能够看到第一背衬，在试验区域中失去超过三个割绒或者毛圈(对于毛圈地毯)，长度≥15毫米的毛状松散长丝。
2.满意的。适合于居住目的。在磨损区域中存在中等的结构变化，例如某些纱线捻度(萨克森)损失和/或膨松度损失，具有5到15毫米长度的毛状松散长丝，地毯毛圈中存在某些短粗纤维(对于割绒地毯和毛圈地毯)。
3.良好。适合于正常负荷的商业目的。在磨损区域中存在小的结构变化，例如较小的纱线捻度损失，长度＜5毫米的毛状松散长丝，簇绒表面几乎没有损坏。充分保持了表面完整性。
4.很好。适合于高负荷商业目的。磨损区域中具有极少的结构变化，充分保持了表面完整性。
详细说明本发明方法被用来生产具有聚酰胺-型面纱的地毯，所述聚酰胺-型面纱例如是尼龙、羊毛或者其共混物。聚酰胺-型纱通过常规簇绒方法被簇绒到一片第一背衬材料中。热塑粘合剂被施加到穿过第一背衬背面的簇绒的部分，以便将纱纤维固定就位。在此，“纤维”指连续长丝纤维和短纤维两者。如图1中所示，第一背衬10用面纱12簇绒。粘合剂1 4被施加到簇绒的第一背衬的背面，并且第二背衬16被优选地粘合到粘合剂14上。优选地，簇绒地毯20由簇绒在聚烯烃纺粘第一背衬上的聚酰胺-型纤维纱例如尼龙或者羊毛组成。更优选，簇绒地毯20具有割绒、毛圈绒头或者两者的组合，并且由尼龙面纱组成。优选的地毯用ANTRON尼龙66纱制成，该纱由E.I.Du Pont de Nemours andCoMPany(“杜邦”)出售，并且被簇绒在聚丙烯纺粘非织造第一背衬上，例如由DuPont出售的TYPAR非织造片材。
按照本发明，热塑性聚合物粘合剂被施加到簇绒第一背衬的背面，其方式是能够渗透纱簇绒，以致接触大多数或者所有的在簇绒中的纤维。粘合剂粘合到簇绒中的聚酰胺-型纤维上，并且将基本上全部的在簇绒中的纤维固定。粘合剂还可以粘合到第二背衬材料上，该第二背衬材料可以被施加到地毯背侧的粘合剂上。用于本发明地毯的聚合物粘合剂具有大量不同的功能。首先，该粘合剂必须以这样一种方式施加，使得粘合剂渗透到簇绒的纤维网络中，并且接触簇绒中的绝大多数的纤维。该粘合剂，在其熔融状态，必须渗入穿过第一背衬的背面的地毯簇绒部分的纤维网络中。优选地，该粘合剂与地毯的纤维相容，使得粘合剂易于润湿聚酰胺-型地毯簇绒的纤维。第二，该粘合剂粘合到在地毯簇绒中的聚酰胺-型纤维。当地毯经受磨损时，为了借助于粘合剂粘结剂将地毯纤维保持固定在地毯中，这种粘合性是需要的。优选地，粘合剂以化学方式结合到地毯簇绒的聚酰胺-型纤维上。第三，在磨损期间，当将纤维从地毯中拉出时，粘合剂在其凝固状态必须牢固地粘合到地毯纤维上。
通过选择粘合剂聚合物和通过控制涂覆工艺条件，实现了对足够百分比的在地毯中的簇绒纤维的粘合，从而将纤维保持就位。本发明的地毯制造方法使用层压机与压力皮带，其有助于压制熔融聚合物粘合剂，使其与穿过第一地毯背衬背面的面纱部分的纤维接触。具有大的加有皮带的加热鼓的层压机示于图2中，并且具有延长的加有皮带的平床的层压机示于图3中。
在示于图2中的具有加有皮带的鼓的层压机中，簇绒第一背衬首先用一种或多种聚合物粘合剂涂覆，然后压在大的加热鼓上，以便将粘合剂压入第一背衬背面上的纱中，然后将第二背衬施加在粘合剂上，并且将地毯冷却，以固化聚合物粘合剂。由在第一背衬上的聚酰胺-型面纤维纱组成的簇绒第一背衬11从辊22展开并且通过导辊46和皮带辊48。地毯面纱朝向下，使得地毯面纱接触到皮带50，该皮带50在皮带辊48上运动。该皮带优选由用无粘性的聚合物例如TeflonPTFE涂覆的高强度织物制成。皮带50保持在张力下，该张力足以将地毯压到转鼓54上，产生至少1N/cm2和更优选2到10N/cm2的压力。皮带以1到100米/分钟的速度和更优选10到30米/分钟的速度运动。将如上所述的特别配制的热塑粘合剂聚合物在挤出机34、例如螺杆挤出机中熔融，并且通过加热的模头36进料，以形成熔融粘合剂38的均匀的层。将熔融粘合剂层38，以足以覆盖簇绒第一背衬的背面并且渗入穿过地毯的第一背衬背侧的面纱簇绒部分的纤维之间的空隙空间的量，施加在第一背衬11的背面上。从模头36的出口到粘合剂熔体接触第一背衬的背面的点之间的距离优选小于5厘米，并且更优选小于1厘米，使得聚合物粘合剂的均匀的膜能够被施加在第一背衬的全宽度上。具有第二加热的模头36a的第二挤出机34a可以用来在粘合剂层38上施加更粘的和较不昂贵的粘合剂38a的层。第二粘合剂层不需要渗透到纱簇绒中，而是用来填充簇绒第一背衬的背面上的凹陷，其有助于所述皮带将较不粘稠的粘合剂38压入纱簇绒中。在挤出步骤期间，平台58支承皮带50和簇绒第一背衬，使得第一地毯背衬和挤出机模头开口之间的距离保持恒定。
皮带50和粘合剂涂覆的第一背衬11由转移辊49(其可以被加热)引导到大直径的加热鼓54上。鼓54优选具有1到3米的直径，具有涂覆了抗粘着聚合物的金属表面，并且通过蒸汽或者热油加热，使得鼓54的表面，根据热塑粘合剂聚合物的熔点，优选维持在130到180℃的温度。皮带50上的张力对簇绒第一背衬11的面纱侧面施加径向力，并且第一背衬11被进而压在加热鼓54上，使得涂覆在第一地毯背衬背面上的熔融聚合物粘合剂被逐渐地压入穿过第一地毯背衬背面的纱簇绒部分的几乎所有空隙空间中。如果希望将增强网格引入地毯中，以提高尺寸稳定性，则增强网格材料可以在层压的第一背衬与加热鼓接触之前或者之后被施加在熔融粘合剂层上。在图2中，显示了刚好在第一背衬被压在加热鼓54上之前，增强网格42通过导辊53和55被施加在熔融粘合剂上。增强网格42可以是增强稀松布材料，例如玻璃纤维网格、聚酯网格，或者在最高90℃的温度下能够提供良好的尺寸稳定性的任何其它材料。优选，增强网格42是基础重量为大约60g/m2、用340分特玻璃纤维经纱和680分特玻璃纤维纬纱制成的玻璃纤维网格。
剥离辊51将簇绒第一背衬11和熔融聚合物粘合剂涂层从加热鼓54上除去。第二背衬材料30，例如织造、非织造或者针刺毛毡织物，或者热塑性片材，从辊32进料，并且围绕辊57，其将第二背衬压在簇绒第一背衬11的粘合剂涂覆的背侧上。将现在由至少簇绒第一背衬11、粘合剂聚合物38和第二背衬30组成的地毯从旋转皮带50除去，并且转移到冷却辊56上。冷却辊56将粘合剂聚合物固化，然后通过剥离辊59将地毯从冷却辊除去。通过选择冷却辊的尺寸和温度、冷却辊上的包角和线速度来控制聚合物粘合剂的固化。优选，冷却辊被维持在4到40℃和更优选8到25℃的范围内。可以通过使用多个冷却辊来提高冷却。当完工的地毯离开冷却辊时，聚合物粘合剂应该充分地冷却，使得地毯簇绒中的纤维被牢固地固定(在簇绒中)。完工的地毯20被最后缠绕在辊40上。本领域技术人员将认识到，所描述的方法可以使用任选设备例如皮带加热器、附加的冷却辊和用于将添加剂加入粘合剂聚合物中的供料器来补充。
在本发明可选择的实施方案中，示于图2中的方法可以被改变，使得第二背衬材料30在簇绒第一背衬11通过图2的辊49和55之间并且围绕鼓54之前被施加在熔融粘合剂层38上。使用这样的方案，第二背衬材料被插入熔融聚合物和鼓54的表面之间，因此避免了可能的熔融聚合物对鼓的粘着。
另一个用于按照本发明方法生产地毯的皮带层压机具有安装有皮带的平床，并且示于图3。使用该平床层压机，首先用一种或多种聚合物粘合剂涂覆簇绒第一背衬的背侧，随后将第二背衬通过平床送入，其中地毯在加热的运动皮带之间被压制，然后被冷却而使聚合物粘合剂固化。由在第一背衬上的聚酰胺-型面纤维纱组成的簇绒第一背衬11从辊22展开并且通过导辊46和皮带辊48。皮带50保持在轻的张力下，并且其优选以10到30米/分钟的速度运动。将热塑粘合剂聚合物在挤出机34、例如螺杆挤出机中熔融，并且通过加热的模头36进料，以形成熔融粘合剂38的均匀的层。将熔融粘合剂层38，以足以覆盖簇绒第一背衬的背面并且渗入穿过地毯的第一背衬背侧的面纱簇绒部分的纤维之间的空隙空间的量，施加在簇绒地毯的第一背衬11的背面上。从模头36的出口到粘合剂熔体接触第一背衬的背面的点之间的距离优选小于5厘米，并且更优选小于1厘米，使得聚合物粘合剂的均匀的膜能够被施加在第一背衬的全宽度上。具有第二加热的模头36a的第二挤出机34a可以用来在粘合剂层38上施加更粘的和较不昂贵的粘合剂38a的层。该第二粘合剂层不需要渗透到纱簇绒中，而是用来填充簇绒第一背衬的背面上的凹陷，其有助于所述皮带将较不粘稠的粘合剂聚合物层38压入纱簇绒中。平台58支承皮带50和簇绒第一背衬的背面，使得第一地毯背衬和挤出机模头之间的距离保持恒定。
第二背衬材料30，例如织造、非织造或者针刺毛毡织物，或者热塑性片材，从辊32进料，并且围绕导辊57，到达皮带辊61，其将第二背衬压在簇绒第一背衬11的粘合剂涂覆的背侧上。任选地，可以将增强网格在第二背衬和熔融粘合剂层之间加入地毯，以提高地毯的尺寸稳定性。增强网格42可以从辊子41进料并且通过导辊57接触第二背衬，然后皮带辊61将第二背衬和增强网格压在簇绒第一背衬11的粘合剂涂覆的背侧上。增强网格42可以是任何上述讨论到的增强稀松布材料。辊子61和辊子48优选是以大约10N/cm2的恒定压力彼此相对地偏压的，迫使用熔融聚合物粘合剂涂覆的簇绒第一背衬和第二背衬互相接合。
然后，地毯通过具有热压部分、钳口和冷却区的平床层压机。平床层压机具有皮带50和50a，它们被设置成在它们之间具有相当于簇绒第一背衬和第二背衬的总厚度的大约40到80％的间隙。皮带50和50a之间的间隙通过弹簧加载的加热和加压组件65和65a来保持，该组件在地毯上施加0.5到10N/cm2的表面压力。皮带50和50a优选由用无粘性聚合物例如Teflon聚四氟乙烯涂覆的高强度织物制成。皮带50和50a被加热到这样的温度，其允许熔融聚合物保持熔融形式，并且取决于粘合剂聚合物的熔点，优选在100到175℃范围内，和更优选在120和150℃之间。当地毯被挤入皮带50和50a之间的间隙时，熔融聚合物被逐渐地压入穿过第一地毯背衬背面的纱簇绒的部分内的空隙空间中。优选皮带50和50a通过电阻加热器加热，但是它们可以可选择地用其它方式例如热空气或者蒸汽加热。皮带以这样一种线速度运动，使得在进入在辊子63和64之间形成的钳口之前，粘合剂聚合物被压到穿过第一背衬背面的纱簇绒部分的纤维之间的大部分空隙空间中。优选皮带50和50a各自以基本上相同的速度运动。在通过辊子63和64之间之前，地毯优选在皮带50和50a之间挤压5到15秒。
辊子63和64之间的间隙优选维持在皮带50和50a之间的间隙的大约80％。辊子63和64优选具有金属或者硬橡胶表面。在辊子63和64之间形成的钳口用来驱使熔融粘合剂进入穿过第一背衬背面的纱簇绒部分的纤维之间的基本上全部空隙空间。在皮带和地毯从在辊子63和64之间形成的钳口出来之后，冷却单元67和67a将皮带和地毯冷却。冷却单元67和67a可以是弹簧加载的水冷却组件，其具有接触运动皮带的光滑的无粘性表面，或者它们可以可选择地包括用以冷却皮带和地毯的风扇。冷却单元67和67a将地毯冷却到允许粘合剂聚合物在从平床层压机出来之前开始固化的温度。最后的皮带辊48和61将皮带从地毯上除去，然后地毯通过导辊69被引导到冷却辊56上。冷却辊56将粘合剂固化，然后地毯通过另一个导辊70从冷却辊上除去。通过选择冷却辊的尺寸和温度、冷却辊上的包角和线速度来控制聚合物粘合剂的固化。优选，冷却辊被维持在4到40℃和更优选8到25℃的范围内。当完工的地毯离开冷却辊时，聚合物粘合剂应该已经充分地冷却，使得地毯簇绒中的纤维被牢固地固定。完工的地毯20被随后缠绕在辊40上。本领域技术人员将认识到，所描述的方法可以使用任选设备例如皮带加热器、夹辊、冷却辊、电晕处理和用于将添加剂加入粘合剂聚合物中的供料器来补充。
在用于制造本发明地毯的可选择的方法中，如上所述的聚合物粘合剂可以借助于用于代替模头挤出机的一个或者几个粉化单元，以细粉末形式直接涂布在簇绒第一背衬的背面上。然后通过辐射加热器将粉末粘合剂熔融，使得聚合物粘合剂以熔融形式被涂布在簇绒第一背衬的背面上，然后通过示于图2和3中的方法将熔融聚合物压入地毯纱线簇绒中。
在另一个可选择的用于制造本发明地毯的方法中，如上所述的聚合物粘合剂可以借助于用于代替模头挤出机的一个或者几个粉化单元，以细粉末形式直接涂布在第二背衬材料的一侧。然后通过辐射加热器将粉末粘合剂熔融，使得聚合物粘合剂以熔融形式被涂布在第二背衬的一侧上，然后使该侧面接触簇绒第一背衬的背面。然后通过示于图2和3中的任何方法将熔融聚合物压入地毯纱线簇绒中。
在另一个可选择的方法中，特别地配制的聚合物粘合剂可以以细粉末形式涂布在具有非粘性表面的运动皮带上，然后用辐射加热器熔融。然后在辐射加热器出口，借助于夹辊，将熔融聚合物从皮带上转移到第一簇绒背衬的背面上。该可选择的方法还可以被用来代替示于图2和3的方法中的模头挤出机。
聚合物粘合剂优选具有这样一种粘度和对地毯纤维的亲合性，该粘度和亲合性能够使聚合物粘合剂接触和润湿簇绒中纤维的相当大的部分。熔融粘合剂的粘度通过用于生产粘合剂的聚合过程来控制和通过调节在地毯制造工艺中粘合剂被挤出时的温度来控制。还已经发现，粘合剂对地毯面纱的聚酰胺-型纤维的润湿性可以通过在粘合剂聚合物中包含极性组分来提高。在本发明方法中用于粘结本发明地毯的簇绒纤维的优选的热塑性聚合物粘合剂是选自乙烯共聚物和三元共聚物的树脂，其包含50-95重量％乙烯和5-50重量％一种或多种共聚单体，所述共聚单体是酯或者羧酸类。适合的酯共聚单体的实例是醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯或者丙烯酸甲酯。希望的羧酸类的实例是甲基丙烯酸和丙烯酸。用于本发明方法中的聚合物粘合剂还可以包括这类乙烯共聚物和三元共聚物的共混物。例如，已经配制了为第一种乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物和第二种乙烯和甲基丙烯酸的共聚物的共混物的粘合剂，其作为本发明地毯中的热塑性聚合物粘合剂具有较好的功能。乙烯/醋酸乙烯酯组分据信具有一定程度的极性，这能提高粘合剂对聚酰胺-型纤维的润湿，而粘合剂的乙烯/甲基丙烯酸组分据信提供了粘合剂和聚酰胺-型纤维之间的化学键接。另一种优选的热塑粘合剂是包含50-98重量％乙烯、1-25重量％丙烯酸丁酯和1-25重量％甲基丙烯酸的三元共聚物。更优选，该三元共聚物选自包含60-90重量％乙烯、5-20％丙烯酸丁酯和5-20％甲基丙烯酸的三元共聚物。在该三元共聚物中，丙烯酸丁酯据信提供充分地润湿聚酰胺-型纤维所需要的极性，而甲基丙烯酸组分据信能与聚酰胺类型纤维化学地键合。
乙烯共聚物或者三元共聚物聚合物粘合剂能较好地粘合到地毯簇绒的聚酰胺-型纤维上。乙烯共聚物或者三元共聚物聚合物粘合剂在其凝固状态具有优良的强度，以致于当地毯簇绒纤维在磨损期间被牵拉时不产生断裂和脱落的纤维。已经发现，较低粘度的粘合剂可以更容易地压入纱簇绒中的纤维之间的空隙空间。优选的粘合剂的熔融指数大于150，按照ASTM D-1238在190℃下使用2.16Kg的砝码测定，但是如果通过提高皮带对地毯的压力和/或增加地毯经受皮带压力的时间来抵偿所述较高的粘度，则较高粘度的粘合剂(具有较低的熔融指数)也是可以被使用的。更优选，聚合物粘合剂的熔融指数在200到800范围内，和最优选在400到600范围内，按照ASTM D-1238在190℃下使用2.16Kg砝码测定。然而，当使用熔融指数大于150的低粘度聚合物粘合剂时，难以在第一背衬的背面施加均匀的粘合剂层，因为这样的低粘度聚合物倾向于流动，而不是形成均匀的膜。已经发现，如果熔融粘合剂在与第一背衬接触之前从挤出模头运动的距离小于5厘米，并且更优选小于1厘米，则这样低粘度的聚合物粘合剂仍然可以被均匀地施加到第一背衬的背面。
粘合剂施加温度随粘合剂配方和地毯面纱的组成而变化，但是对于如上所述的乙烯共聚物和三元共聚物粘合剂，挤出温度优选在150到325℃范围内。粘合剂用量随粘合剂、施加条件和簇绒第一背衬的组成而变化。对于大多数地毯系统和粘合剂，至少150g/m2和更好地250g/m2到600g/m2的施用量将是有效的。在如下所述的方法中，粘合剂聚合物被压入穿过第一背衬背面的纱簇绒的部分中，以致于使熔融聚合物粘合剂在该粘合剂冷却之前与最大数量的毯簇绒中纤维接触。优选，粘合剂将渗入在第一背衬背面上的簇绒的纤维网络中的至少60％的空隙空间。更优选，粘合剂将渗入在第一背衬背面上的簇绒的纤维网络中的至少80％的空隙空间。
优选，示于图1中的地毯的第二背衬16是由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或者两者的混合物的纤维组成的针刺毛毡织物。一种优选的针刺毛毡是5毫米厚度的绒头织物，具有大约550g/m2的基础重量，由80％细聚丙烯纤维(～2分特)和20％聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯具有低于聚丙烯纤维的熔融温度的熔融温度。另一种优选的第二背衬是橡胶或者热塑性聚合物的片材，例如泡沫橡胶。可以用作第二背衬的聚合物片材是KELDAX片材材料，由DuPont出售，其为成品地毯提供外加重量，噪音衰减，阻燃性，和防滑性能，同时还为地毯提供较大的对通常用于胶合地毯安装的胶液的亲合性。当第二背衬是热塑性片材或者泡沫时，第二背衬可以与聚合物粘合剂同时挤出。
如上所述的用于生产本发明地毯的方法与常规胶乳涂布方法相比使用大大减少的空间和能量。通过本发明方法生产的地毯是无胶乳的和无味的。它们通常是防水的，并且它们不保留水分，这提供了卫生和清洁两种优点，使这种地毯能理想地供医院和疗养院使用。此外，通过本发明方法生产的地毯可以被重复利用，并且它们与常规胶乳基地毯相比更容易处理，由于它们具有较低的单位面积的质量。根据使用的第二背衬，本发明方法可用于生产阔幅地毯，组合地毯或者汽车地毯。通过本发明方法生产的地毯在磨损条件下保留很高比例的纤维。这些地毯具有的Tretrad纤维保留指数(ITR)大于1.7(这对于家用地毯是希望的)，并且甚至大于3.0的指数(这对于商业地毯是希望的)。
实施例在以下的实施例中，制备了簇绒地毯。
实施例1在实施例1中，使用示于图3中的平床层压机制备了地毯。该地毯是毛圈绒头地毯，具有690g/m2的面纤维重量。第一背衬是108g/m2聚丙烯纺粘非织造织物，面纱是1360分特BCF尼龙66纱。
聚合物粘合剂是乙烯与10重量％丙烯酸异丁酯、10重量％甲基丙烯酸的三元共聚物，其熔融指数为400，按照ASTM D-1238(在190℃下，使用2.16Kg砝码)测定。该聚合物粘合剂与尼龙6，6的粘合性为11.6N/10毫米，拉伸强度为6.0MPa。
将地毯面纱侧朝下，将簇绒第一背衬放置在运动皮带上。皮带以4米/分钟的速度运动。在230℃的熔融温度下，以大约2500g/m2的基础重量，将聚合物粘合剂涂覆在第一背衬背面上，然后覆盖上第二背衬。第二背衬是5毫米厚度的针刺毛毡绒头织物，基础重量为大约550g/m2，由100％细(～2分特)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成。然后将地毯通过类似于对于图3所述的平床层压机。首先使地毯在两个皮带的一组之间通过，所述皮带对地毯施加大约2.5N/cm2的表面压力。层压机的皮带由具有平表面的电阻加热组件加热到130到150℃，该电阻加热组件压在皮带的背面。皮带之间的间隙被设置为7毫米。在3米长的加热部分的末端，所述皮带与它们之间的地毯通过一钳口，该钳口维持恒定的6厘米的开口。钳口中产生的压力被10N/cm2。然后，皮带与它们之间的地毯继续进入冷却区，其中皮带在一系列弹簧加载的水冷却组件之间通过，所述组件具有光滑的无粘性表面，其压在运动皮带上，使皮带之间保持7毫米的间隙。在2米长的冷却区末端，由两个辊子将皮带从地毯上除去。没有使用附加的冷却辊。
按照Lisson Tretrad纤维保留值测试程序，测试成品地毯的纤维保留值。在完成Lisson Tretrad纤维保留值测试程序后，按照DIN1963A，对成品地毯进行目视外观评价，结果为等级4(很好)。
实施例2在实施例2中，使用示于图3中的平床层压机制备了地毯。所述地毯是平毛圈绒头地毯，面纤维重量为460g/m2。第一背衬是108g/m2聚丙烯纺粘非织造织物，面纱是1360分特BCF尼龙66纱。
聚合物粘合剂是乙烯与10重量％丙烯酸异丁酯、10重量％甲基丙烯酸的三元共聚物，其熔融指数为400，按照ASTM D-1238(在190℃下，使用2.16Kg砝码)测定。该聚合物粘合剂与尼龙6，6的粘合性为11.6N/10毫米，拉伸强度为6.0MPa。
从给料辊将簇绒第一背衬铺在运动皮带上，将地毯的面纱侧朝下。皮带以4米/分钟的速度运动。在150℃的熔融温度下，以大约2500g/m2的基础重量，将聚合物粘合剂涂覆在第一背衬背面上，然后覆盖上第二背衬。第二背衬是3.5毫米厚度的针刺毛毡绒头织物，基础重量为大约350g/m2，由100％细(～2分特)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维组成。然后将地毯通过类似于对于图3所述的平床层压机。首先使地毯在两个皮带的一组之间通过，所述皮带对地毯施加大约2.5N/cm2的表面压力。层压机的皮带由具有平表面的电阻加热组件加热到130到150℃，该电阻加热组件压在皮带的背面。皮带之间的间隙被设置为7毫米。在3米长的加热部分的末端，所述皮带与它们之间的地毯通过一钳口，该钳口维持恒定的6毫米的开口。钳口中产生的压力为大约10N/cm2。然后，皮带与它们之间的地毯继续进入冷却区，其中皮带在一系列弹簧加载的水冷却组件之间通过，所述组件具有光滑的无粘性表面，其压在运动皮带上，使皮带之间保持7毫米的间隙。在2米长的冷却区末端，由两个辊子将皮带从地毯上除去。没有使用附加的冷却辊。
按照Lisson Tretrad纤维保留值测试程序，测试成品地毯的纤维保留值。在完成Lisson Tretrad纤维保留值测试程序后，按照DIN1963A，对成品地毯进行目视外观评价，结果为等级4(很好)。
权利要求
1.一种用于生产簇绒聚酰胺-型纤维地毯的方法，其包括提供用纱簇绒的第一背衬，所述纱由至少85％重量的选自尼龙纤维、羊毛纤维和其混合物的纤维组成，所述簇绒的第一背衬具有地毯侧和相反的背侧；在簇绒第一背衬的背侧上提供熔融聚合物粘合剂，所述聚合物粘合剂由至少85％重量的一种或多种乙烯共聚物组成，每种乙烯共聚物由50到95重量％乙烯和5-50重量％的至少一种选自酯和羧酸类的共聚单体组成；在施加至少1N/cm2的压力的运动皮带下，将所述簇绒第一背衬和所述熔融聚合物粘合剂层压制至少5秒的时间，在此期间聚合物粘合剂保持在熔融状态中；将所述熔融聚合物粘合剂冷却到低于所述熔融粘合剂的熔点的温度。
2.权利要求1的方法，其中在于运动皮带下压制所述簇绒第一背衬和熔融聚合物粘合剂之前，将第二背衬放在位于第一背衬背面的熔融聚合物粘合剂上。
3.权利要求1的方法，其还包括将簇绒第一背衬与熔融聚合物粘合剂引入钳口并且在所述钳口中将熔融聚合物粘合剂压入所述簇绒第一背衬的步骤。
4.权利要求1的方法，其中在运动皮带下压制所述簇绒第一背衬和所述熔融聚合物粘合剂层包括在运动皮带和具有外加热表面的旋转加热鼓之间压制簇绒第一背衬和所述熔融聚合物粘合剂层，其中所述加热鼓具有1到3米的直径，所述鼓的外加热表面和所述运动皮带以10到30米/分钟的基本上相同的速度运动，并且所述鼓的表面被加热到130到180℃的温度。
5.权利要求4的方法，其中所述皮带以2到10N/cm2的压力将第一背衬压在加热鼓上。
6.权利要求2的方法，其中在运动皮带下压制所述簇绒第一背衬、所述熔融聚合物粘合剂层和所述第二背衬包括在两个运动皮带之间压制簇绒第一背衬、所述熔融聚合物粘合剂层和所述第二背衬的步骤，其中所述运动皮带在3到10米的距离上被加热到130到200℃的温度，并且其中两个运动皮带以10到30米/分钟的基本上相同的速度运动。
7.权利要求6的方法，其中两个运动皮带以2到10N/cm2的压力将第一背衬、熔融聚合物粘合剂和第二背衬挤压在一起。
8.权利要求1的方法，其中熔融聚合物粘合剂的挤出温度在150到325℃范围之内。
9.权利要求2的方法，其还包括在所述钳口中压制所述簇绒第一背衬、所述熔融聚合物粘合剂层和所述第二背衬之前，将增强网格引入簇绒第一背衬的背侧和第二背衬之间的步骤。
10.权利要求1的方法，其中选自酯和羧酸类的共聚单体由醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸组成。
11.权利要求10的方法，其中所述聚合物粘合剂是包含50-90重量％乙烯、5-20重量％丙烯酸丁酯和5-20重量％甲基丙烯酸的三元共聚物。
12.权利要求10的方法，其中聚合物粘合剂的至少20重量％是包含50-95重量％乙烯和5-50重量％甲基丙烯酸的共聚物。
13.权利要求12的方法，其中聚合物粘合剂的至少20重量％是包含50-95重量％乙烯和5-50重量％醋酸乙烯酯的共聚物。
14.权利要求1的方法，其中聚合物粘合剂的熔融指数为至少150，按照ASTM D-1238，在190℃下使用2.16Kg的砝码测定。
15.权利要求14的方法，其中聚合物粘合剂的熔融指数在200到800范围内，按照ASTM D-1238，在190℃下使用2.16Kg的砝码测定。
全文摘要
提供了用于生产簇绒聚酰胺－型纤维地毯的方法。提供了用纱簇绒的第一背衬，该纱由至少85％重量的选自尼龙纤维、羊毛纤维和其共混物的纤维组成。在簇绒第一背衬的背侧上提供熔融聚合物粘合剂，所述聚合物粘合剂由至少 85％重量的一种或多种乙烯共聚物组成，每种乙烯共聚物由50到95重量％乙烯和5－50重量％的至少一种选自酯和羧酸类的共聚单体组成。所述簇绒第一背衬和熔融聚合物粘合剂层在运动皮带下压制至少5秒，该运动皮带施加至少1N/cm
文档编号B32B37/20GK1681991SQ03821728
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月12日 优先权日2002年9月13日
发明者R·J·赖斯多夫, L·P·罗兰 申请人:纳幕尔杜邦公司