专利名称：具有沥青衬料层的地板覆盖材料的制作方法
在制造组合地毯时常用氧化和聚合物改性沥青作衬料。组合地毯的结构颇为复杂并可由纤维状的，例如簇绒的基布和作为衬料的辅布构成。为使簇绒坚牢先用凝固胶乳浸渍基布，然后使用上述沥青将基布层合到辅助衬布上。
在此种应用中，对沥青的控制簇绒基布中的应力松弛、在广泛围的可能应用条件下保持关键性的实际尺寸、防止过多的静电积聚(静电不仅会损害电气和计算机器件，而且使建筑物内居住者感到身体不适)、在静荷条件(例如当重物压在组合地毯上经一段时间后)下保持实际尺寸的能力等方面规定一些严格的物理要求。
所使用的沥青还必须具备以下特性在熔融状态下易于制备和加工，即在制造产品时的操作温度下，在具有合适的粘度之同时还具有最大的热稳定性和最小的尺寸不稳定性。
在英国专利申请GB 2219802 A(Vulcanite Ltd.)中提到，在沥青中掺入低密度聚乙烯供屋顶材料和组合地毯衬料用。但是，现已发现，这种掺合物并不能满足作组合地毯衬料用的所有要求。使用这种沥青制造的组合地毯其静荷和尺寸稳定性不能被商业上所接受，而且不符合组合地毯和地板层压材料工业所制定的标准要求。
在英国专利第1417571号(Ruberoid Ltd.)中建议，将含聚乙烯或结晶聚丙烯的自粘性沥青组合物用于带自粘性衬料的组合地毯中。此外，在美国专利第4201812号(壳牌石油公司)中，使用沥青和少量的热塑性苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的掺合物作为整体衬料层制造出组合地毯。然而，这种嵌段共聚物作为组合地毯的衬料掺合物在加工、相容性，价格及其它方面均存在问题。
本发明涉及的沥青组合物具有改进的尺寸稳定性，粘合性、静荷及导电特性。这种组合物特别(但不限于)适合在生产组合地毯、地面材料和其它层压材料中应用。
根据本发明提供一种地面覆盖材料，它具有作为衬料层的沥青组合物。这种沥青组合物不仅满足前述的所有要求，同时，与前述已被使用的体系相比，还具有大大节省费用的优点。
在一个实施例中，本发明涉及一种作为地面材料层压衬料层的沥青聚合物填料掺合物。此掺合物包含约占成品掺合物重量至少40%的惰性填料。其余的沥青组分为包括高沥青烯和树脂成分的直馏沥青，其针入度值(IP 49/83)为100丝米(dmm)或更小，以及含有低密度和高密度聚乙烯混合物的掺合物。一般说，全部聚乙烯的含量不超过成品掺合物重量的约10%。
本发明提供一种用作组合地毯衬料层的沥青组合物。这种组合物成本低，可使用当地能得到的材料，即直馏沥青不是吹制或氧化沥青来制备，并且既可使用新的聚乙烯也可使用价格便宜的废或回收的聚乙烯作改性剂。这种用作衬料层的沥青-聚乙烯组合物改善了组合地毯的尺寸稳定性和导电性，因此无需使用抗静电剂就能符合现行的有关导电性的IBM/ICL标准。
此外，由于沥青组合物粘性的增大，所以为沥青-聚乙烯组合物提供了更好的粘合效果，使得沥青衬料层和已涂胶乳及固化的、针刺或簇绒基衬片的背面之间的层合质量得以提高。这种沥青组合物使有可能降低使用或涂敷温度，导致能量的节省并允许在组合地毯背面使用价格便宜、熔点低的辅助衬片，例如，可使用无纺聚丙烯片代替高熔点的聚酯或聚酯-聚丙烯衬片。所生产的组合地毯具有一纤维状的表面层和整个地粘着到作为衬料层的沥青组合物的背面，并且通常是将辅助的衬片固定在沥青衬料层的背面上的。
与使用苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物相比，在沥青的相容性方面不存在问题，沥青对温度不敏感，在高温下长期贮存也不交联，也不需要具有危险组分的特殊沥青组合物。
用于本发明的沥青-聚乙烯掺混组合物的软化点为115℃至128℃，例如118℃至124℃，针入度为10dmm至15dmm，例如10dmm至12dmm。软化点(环和球法测定)和针入度值是根据英国石油学会标准规范，分别为IP 58/83和IP 49/83测定的。沥青组合物是通过以下步骤制备的将沥青加热到约180℃至200℃，例如190℃，然后加入聚乙烯聚合物，通常是先添加高密度聚乙烯，然后在中等剪力下连续搅拌足够时间，例如60分钟以上进行混合，直到得到光滑均匀的分散体为止，也就是直到沥青作为分散相被分散在聚乙烯连续相中时为止。通常对分散体质量的监视可在紫外线照射下对掺合物样品进行观察，紫外线照射会影响聚合物的荧光性，因此可以目测估计掺合物的质量。
作为地板层压材料，特别是组合地毯衬料的沥青组合物是通过加热沥青组合物，然后将其作为一层或多层涂层敷施到纤维表面的地面覆盖材料的背面来使用的。一般来说，沥青组合物的敷施温度为160℃至180℃，例如165℃至170℃，其涂敷或敷施工位的温度低于通常使用吹制沥青时的温度，粘度为6000厘泊至35000厘泊(6至35帕斯卡)，例如20000厘泊至35000厘泊(20至35帕斯卡)。通常，SBS改性沥青作为衬料层的敷施温度为180℃至190℃;然而，在160℃至170℃或更低的温度下，高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)改性直馏沥青的粘度不像吹制和氧化沥青的粘度那么快地增加，因此可以实现节能的低温敷施和使用廉价的辅助衬片。较低的敷施温度使有可能使用低熔点(160℃至170℃)、100%聚丙烯的无纺或其它片材作辅助衬料。这种沥青可以以任何方式被敷施，例如用擦辊或铺敷工艺来敷施。
沥青组合物使用含有高沥青烯和树脂的直馏沥青，其针入度为100dmm或以下，一般为低于约60dmm，例如20至60dmm。直馏沥青比吹制沥青更容易得到、成本低，而且粘度低。通常，沥青全由直馏沥青组成;然而，如需要时也可掺入少量，例如多达10%重量的其它沥青，诸如吹制沥青或其它烃产物。
直馏沥青与其量足以形成聚乙烯聚合物占优势的连续相的高密度和低密度聚乙烯聚合物的混合物相掺合。一旦聚乙烯浓度达到相变量时，进一步加入聚乙烯聚合物也不会增加沥青掺合物的软化点。一般说来，聚乙烯的使用总量最高达12%重量，例如在8%到10%之间。举例说，HDPE范围可以从约0.5%至3.0%重量，例如为1%至2%，而LDPE范围可以从约3.0至9.5%重量，例如为3%到6%。现已发现，为降低直馏沥青的软化点而使用中密度聚乙烯并不令人满意，由于要求高的浓度以及加工和费用方面的因素，使其应用不能令人满意。单独使用低密度聚乙烯来生产商业上可接受的、具有规定的针入度值和软化点的组合地毯沥青衬料其结果也不能使人满意。
聚乙烯的性质取决于它们的分子构型、分子量以及分子量分布。重要的因素是选择和掺混所使用的聚乙烯。在商业上聚乙烯是按密度和熔体流动指数来分级的，此两种测量标准对确定任何一种级别来说是必不可少的。熔体流动指数(MFI)是在压力为2160克，温度为190℃，10分钟内强迫通过0.0825英寸测流孔的聚合物的克数(根据ASTM D1238-70)。
一般说来，高密度聚乙烯组分的密度约在0.945克/厘米3至0.97克/厘米3之间，熔体流动指数大于约0.2，诸如0.2至10，例如4至6。本发明的低密度组分之密度范围约在0.915克/厘米3至0.93克/厘米3之间，熔体流动指数大于约0.2，例如为2至10。
一般说来，沥青组合物包含惰性矿物填料以降低成本和防止使用时组合物的冷流动，例如使用板岩灰或石灰石，其用量大于约40%重量，例如在约40%至65%重量之间，特别是50%至55%。沥青组合物可含有各种各样通常用于组合地毯衬料层的改性剂和添加剂。被掺入的改性剂和添加剂对衬料层令人满意的质量没有不良的影响。这样的添加剂和改性剂可包括(但不限于)抗静电剂，诸如脂肪胺;炭黑，包括炭黑与聚乙烯母料的混合物，例如被用来加入到沥青混合物中的HDPE和LDPE与炭黑;其它填料;着色颜料;少量的其它聚合物和填加剂。
为了说明将结合某些实施例对本发明进行描述，然而应该认识到，本领域的技术熟练人员能对本发明作出种种改变、修改、增加及改进，所有这些都落入本发明的精神和范围之内。
实施例说明在Hubis混合器中装入190℃、50针入度(按IP 49/83)的直馏沥青311公斤和28公斤的HDPE(MFI为3、密度为0.95克/厘米3)和10.5公斤的LDPE(MFI为4，密度为0.92克/厘米3)，然后开始混合操作周期。10分钟后，取出掺混料的样品作估计掺混质量的紫外线检查。继续以10分钟为一个操作周期进行混合，直到分散体的质量观察不到进一步提高时为止。当达到这点时，加入350公斤的石灰石填料而得到700公斤重的最终批量。
此批料被用来制造样品组合地毯，使用擦涂辊将沥青涂施到地板材料基材的背面，沥青的敷施温度为153℃至162℃。此聚乙烯-沥青组合物的软化点为121℃(IP 58/83)，针入度为10dmm(IP 49/83)，并且具有如下的粘度温度分布图3粘度 温度(帕斯卡) (℃)47.0 13030.0 14020.0 15014.0 1609.5 1707.5 1806.0 190
分散体质量-已经发现使用高速粉碎机在20到30分钟后可以得到最佳的分散体。由它制造的组合地毯可与作为对照物并以相同方式(除了吹制沥青的敷施温度为190℃外)制得的被称为Collage(Interface flooring Systems，Inc.的商标)的类似的商品组合地毯相比。
大规模工业性试验结果 Collage，对照物组合地毯聚合物改性的组合地毯Aachen试验24小时调节处 Wa.1 N.A. Wa.1-.02理后的尺寸变化 Wa.2 N.A. Wa.2-.04Wt.1 N.A. Wt.1+.02Wt.2 N.A. Wt.2-.02在60℃2小时 Wa.1-.106 Wa.1-.130后的尺寸变化 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时后的尺寸变化 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时后的尺寸变化 Wa.2-.244 Wa.2-.186Wt.1-.140 Wt.1-.014Wt.2-.072 Wt.2-.056在20℃，相对湿 Wa.1-.266 Wa.1-.126度65%，经48 Wa.2-.228 Wa.2-.178小时再调节处理 Wt.1-.117 Wt.1 0后的尺寸变化 Wt.2-.068 Wt.2-.034
限度在+0.2%至-0.4%一般为合格，除美国和法国规定限度在+0.1至-0.2%为合格外。
簇绒拉拔试验对照组合 聚合物改性地毯 组合地毯去掉簇绒所需的平均力 4.26牛顿 4.40牛顿静导电性试验条件19.90℃，29%相对湿度对照组合地毯 聚合物改性组合地毯IBM 1.2×10＊11欧姆 7.75×10＊10欧姆ICL 1.2×10＊11欧姆 2.9×10＊11欧姆粘合/脱层试验在聚合物改性的组合地毯内部再次提供了优于在氧化沥青组合地毯内部所显示的粘合性。
低和高密度聚乙烯改性直馏沥青掺合物提供一种独特的、用于地面层压材料的沥青衬料，并具有节能、加工和制造方面的优点。
权利要求
1.一种具有沥青组合物衬料层的地板覆盖材料，其沥青组合物包括a)具有针入度值最高达100dmm的直馏沥青的分散相；b)低密度和高密度聚乙烯混合物的连续相；以及c)沥青组合物的软化点为115℃至128℃，针入度值为10至15dmm。
2.如权利要求1中所述的地板覆盖材料，其中所述的组合物还包括最高达10%重量的吹制沥青组合物作为分散相。
3.如权利要求1或2中所述的地板覆盖材料，其中所述的组合物还包括至少占组合物重量40%的矿物填料。
4.如权利要求1、2或3中所述的地板覆盖材料，其中组合物含有占其重量3%至9.5%的高密度聚乙烯和占其重量0.5%至3.0%的低密度聚乙烯。
5.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中高密度聚乙烯的密度为0.945克/厘米3至0.970克/厘米3，低密度聚乙烯的密度为0.915克/厘米3至0.930克/厘米3。
6.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中组合物含有占其重量4%至10%的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。
7.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中直馏沥青的针入度值为40dmm至60dmm。
8.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中沥青组合物的粘度范围为6帕斯卡至30帕斯卡。
9.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中高和低密度聚乙烯的熔体流动指数为0.2至10。
10.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中地板覆盖材料包括具有纤维状的表面和背面、而沥青组合物被粘着在背面上的组合地毯。
11.如权利要求10中所述的地面覆盖材料，它包括一被粘着到沥青组合物背面的无纺聚丙烯辅助衬片。
12.如前述任一权利要求中所述的地板覆盖材料，其中沥青组合物的针入度值为10dmm至12dmm、软化点为118℃至124℃。
13.一种组合地毯用的沥青掺合物，它包括一种针入度为100dmm或以下的直馏沥青，一种密度为0.945克/厘米3至0.97/厘米3、熔体流动指数大于0.2的高密度聚乙烯，该组分的浓度占成品掺合物重量的0.5%至3%，一种密度为0.915克/厘米3至0.93克/厘米3、熔体流动指数大于0.2的低密度聚乙烯，该组分的浓度占成品掺合物重量的3%至9.5%，以及一种惰性矿物填料，该组分至少占成品掺合物重量的40%。
全文摘要
一种具有沥青组合物作为衬料层的地板覆盖材料，例如组合地毯。该沥青组合物包括直馏沥青以及被掺合并以最高达约10％重量的连续相分散在直馏沥青中的高密度和低密度聚乙烯的混合物。该沥青组合物含有最少约为40％重量的矿物填料，例如，石灰石。此沥青组合物具有改进的尺寸稳定性、粘合性、静载荷和导电性，并且有成本低和操作方面的优点。
文档编号D06N7/00GK1058245SQ9110307
公开日1992年1月29日 申请日期1991年4月10日 优先权日1990年4月10日
发明者安德鲁·汤普森 申请人:应特菲斯公司