CN102575418B - 地毯和地毯衬垫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地毯和小方地毯。在一方面，该地毯包括(a)具有正面和背面的主要衬垫，(b)多根纤维，其附接至所述主要衬垫并从所述主要衬垫的正面延伸，和在所述主要衬垫的背面显露，(c)粘合剂衬垫，(d)靠近所述粘合剂衬垫的任选的第二衬垫，和(e)至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物，其在40℃具有特定生长张力且在25％应变具有特定残余应力。另外的步骤和工序包括在所述挤出步骤之前洗涤或者擦洗所述主要衬垫和纤维，和利用内爆剂。优选的热塑性聚合物为烯烃嵌段共聚物，更优选是基于乙烯的嵌段互聚物。本申请描述的结构和方法适合用于制备阔幅簇绒地毯，所述地毯具有改善的耐磨性。

Description

地毯和地毯衬垫
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2009年7月8日提交的美国申请序列号12/499,667的优先权。出于美国专利实践的目的，这些申请的内容以其整体在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及地毯、小方地毯(carpet tile)和地毯衬垫。虽然已经尝试了使用各种聚合物例如聚乙烯和聚丙烯将地毯纤维粘结在一起，继续需要基于聚合物的体系，既容易应用又仍然保持足够的柔性，同时尤其是在升高的温度下使“生长(growth)”最小化。
发明内容
本发明提供地毯或小方地毯，其包含具有正面和背面的主要衬垫材料，多根纤维，所述多根纤维附接至所述主要衬垫材料并从所述主要衬垫材料的正面延伸和在所述主要衬垫材料的背面显露，任选的预涂层，粘合剂衬垫材料，任选的尺寸稳定性层，任选的覆盖涂层材料，和相邻于尺寸稳定性层或粘合剂衬垫材料的任选的第二衬垫材料，其中该多根纤维、主要衬垫材料、任选的预涂层、粘合剂衬垫材料、任选的尺寸稳定性层、或任选的第二衬垫材料中至少之一包含至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物，该至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在40℃具有少于约25psi的生长张力和在25％应变具有少于约63％的残余应力，优选其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在40℃具有的生长张力少于约20psi。所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在25％应变可具有少于约60％的残余应力，更优选少于约55％，和/或可具有在40℃的生长张力少于或等于约10psi。
所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物可选自乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)聚合物，乙烯丙烯酸甲酯(EMA)聚合物，无定形聚-α-烯烃(APAO)聚合物，烯烃嵌段共聚物(OBC)，和均匀支化的乙烯聚合物。所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在70℃可具有大于4.3MPa的储能模量(G’)。所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物可进一步包含至少一种增粘剂。
所述地毯或小方地毯可具有包括乙烯嵌段互聚物的烯烃嵌段共聚物，该乙烯嵌段互聚物特征为具有至少一个或多个以下特征：
(a)具有的Mw/Mn为约1.7至约3.5，至少一个熔点Tm，以摄氏度计，和密度d，以克/立方厘米计，其中Tm和d的数值对应以下关系：
Tm＞-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2；或
(b)特征在于熔解热ΔH，以J/g计，和以摄氏度计的Δ量，ΔT，定义为在最高DSC峰和最高CRYSTAF峰之间的温差，其中所述ΔT和ΔH的数值具有以下关系：
对于ΔH大于0且至多130J/g，ΔT＞-0.1299(ΔH)+62.81，
对于ΔH大于130J/g，ΔT≥48℃，
其中所述CRYSTAF峰使用至少5％的累积聚合物确定，以及如果少于5％的聚合物具有可识别的CRYSTAF峰，则CRYSTAF温度为30℃；或
(c)特征在于用所述乙烯/α-烯烃互聚物的压塑膜测量的在300％应变和1个循环时的弹性回复率Re，以百分率计，以及具有密度d，以克/立方厘米计，其中当所述乙烯/α-烯烃互聚物基本不含交联相时所述Re和d的数值满足以下关系：
Re＞1481-1629(d)；或
(d)具有当使用TREF分级时在40℃和130℃之间洗脱的分子级分，其特征在于所述级分的共聚单体摩尔含量比与之相当的无规乙烯互聚物在相同温度之间洗脱的级分的共聚单体摩尔含量高至少5％，其中所述与之相当的无规乙烯互聚物具有相同的共聚单体，并且其熔体指数、密度和共聚单体摩尔含量(基于整个聚合物)与所述乙烯/α-烯烃互聚物的这些性质相差±10％以内；或
(e)特征在于在25℃的储能模量，G’(25℃)，和在100℃的储能模量，G’(100℃)，其中G’(25℃)与G’(100℃)的比例为约1∶1至约10∶1，且优选地，其中该乙烯/α-烯烃嵌段互聚物是中间相分离的，如PCT/US09/032699和US临时序列号61/024674所述(对于多嵌段)，且控制的顺序分布案件(二嵌段)为PCT/US09/032705和US临时序列号61/024688。
该地毯或小方地毯预涂层优选为不任选的。
公开了本发明的地毯，其中(i)该纤维、主要衬垫、粘合剂衬垫和任选的第二衬垫均包括聚烯烃多嵌段聚合物，(ii)该粘合剂衬垫的烯烃单体化学性质不同于纤维和主要衬垫的烯烃单体化学性质，和(iii)该地毯在出售时包括标签或者说明书，所述的标签或者说明书表明该地毯可在不分离地毯组分的情况下重复利用。
公开了本发明的地毯或小方地毯，其中所述覆盖涂层材料或者所述粘合剂衬垫材料还包括：
(a)至少一种填料，其量为大于0％和至多约90wt％，基于所述材料的总重量，其中所述填料选自粉煤灰、ATH、CaCO3、滑石、回收的玻璃、氢氧化镁、碾碎的轮胎和碾碎的地毯，
(b)任选的至少一种其它聚合物，其选自MAH-g-HDPE、EEA和EAA
(c)任选的至少一种油，
(d)任选的颜色添加剂如炭黑，和
(e)0至约15重量％的至少一种增粘剂。
发明概述
本发明涉及地毯和制备地毯的方法，其中对于每种情况，所述地毯包括至少一种柔性乙烯聚合物衬垫材料。在特定的情况下，本发明涉及地毯和通过挤出贴合技术制备地毯的方法，其中对于每种情况，所述地毯包括由至少一种烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段共聚物构成的衬垫材料。
本发明涉及由主要衬垫材料构造的任何地毯，并且包括簇绒地毯和非-簇绒地毯例如针刺地毯。虽然具体的实施方式可涉及簇绒的和非-簇绒地毯，但是簇绒地毯是优选的。
所述地毯衬垫配制物，尤其是使用乙烯嵌段共聚物的那些，具有改善的耐久性(sustainability)以及较高的填料含量。
所述预涂层衬垫材料，粘合剂衬垫材料或者覆盖涂层衬垫材料可包括至少一种烯烃嵌段共聚物。
无论是作为单层还是作为多层挤出施用，所述预涂层都可包括作为聚烯烃分散体、作为热熔粘合剂聚烯烃分散体、作为热熔粘合剂、作为粉末涂层、作为挤出涂层施用的烯烃嵌段共聚物。
无论是作为单层施用还是多层挤出施用，或者是作为热熔体施用，包括烯烃嵌段共聚物的所述粘合剂层可作为挤出涂层施用。
无论是作为单层施用还是多层挤出施用，或者是作为热熔体施用，包括烯烃嵌段共聚物的所述覆盖涂层或者第二衬垫层都作为挤出涂层施用。
簇绒地毯是复合材料结构，其包括纱线(其也称为纤维束)，具有正面和背面的主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和，任选的第二衬垫材料。为了形成簇绒地毯的正面，所述纱线通过所述主要衬垫材料而簇绒，从而使得每个绒圈(stitch)的较长的长度延伸通过所述主要衬垫材料的正面。通常，所述主要衬垫材料由机织材料或者非织造材料例如热塑性聚合物(最通常为聚丙烯或者聚酯)制成。
簇绒地毯的正面通常可以通过三种方式制备。首先，对于圈绒(loop pile)地毯，在簇绒过程中形成的纱线毛圈是左边完美的(left intact)。第二，对于割绒(cut pile)地毯，在簇绒的过程中或者之后将所述纱线毛圈切开，从而产生单个纱线末端的绒面(pile)，而不是毛圈(loop)。第三，一些地毯样式同时包括圈绒和割绒。这种混杂的一种变体称为轻剪绒头(tip-sheared)地毯，其中将不同长度的毛圈簇绒，接着通过在某一高度修剪该地毯从而产生未切开的、部分切开的和完全切开的毛圈的混合。或者，可配置簇绒机从而使它仅切开一些毛圈，由此留下切开的和未切开的毛圈的图案。无论是毛圈、割绒或是混杂的绒，所述主要衬垫材料的背面上的纱线都包括致密的、不延伸的毛圈。
簇绒的纱线和主要衬垫材料的组合，在不施用粘合剂衬垫材料或者第二衬垫材料的情况下，在地毯工业中称为生簇绒地毯或者粗品(greige goods)。
粗品借助于将粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料施用至主要衬垫材料的背面而变成成品簇绒地毯。成品簇绒地毯可制成通常为6或12英尺宽的卷状的阔幅地毯。
或者，地毯可制成为小方地毯，其通常在美国为18英寸见方，而在其它地方为50cm见方。
将粘合剂衬垫材料施用至主要衬垫材料的背面从而将所述纱线固定在主要衬垫材料上。通常，粘合剂衬垫材料通过盘施涂器(pan applicator)使用辊、在辊或床上的辊，或者在辊或床上的刮刀(也称为剖刀(doctor blade))施用。合适地施涂的粘合剂衬垫材料基本上不会穿过所述主要衬垫材料。
最通常地，将粘合剂衬垫材料作为单个涂层或者层施涂。纱线附接的程度或者韧度称为簇绒锁(tuft lock)或者绒头联结强度。具有足够的绒头联结强度的地毯显示出良好的耐磨性，并且同时具有长的使用寿命。同样，粘合剂衬垫材料应该基本上渗透在所述主要衬垫材料的背面显露的纱线(纤维束)，并且应该在纱线内将各个纤维基本上固定。
纱线的良好渗透和纤维的固定产生良好的耐磨性。此外，除了良好的绒头联结强度和耐磨性之外，粘合剂物质也应该赋予或者容许地毯有良好的柔性，从而便于容易地安装地毯。第二衬垫材料通常是由织造的或者非织造的材料例如热塑性聚合物，最通常地聚丙烯制成的轻重量的粗布。任选地将第二衬垫材料施用至地毯的背面粘合剂衬垫材料上，主要是为了给地毯结构提供提高的尺寸稳定性，以及提供更多的表面用于直接胶结粘合剂(directglue-down adhesive)的施用。
也可将可供选择的衬垫材料施用到粘合剂衬垫材料的背面和/或施用到第二衬垫材料(如果有的话)的背面。
可供选择的衬垫材料可包括泡沫体缓冲垫(例如发泡的聚氨酯)和压敏地板粘合剂。也可将可供选择的衬垫材料作为具有提高的表面积的网状物施用，从而便于直接胶结粘合剂的安装(例如，在对减震的需要常常很少的定单商业地毯，汽车地毯和飞机地毯中)。也可任选地施用可供选择的衬垫材料，从而提高在水气、昆虫和食品方面的阻挡保护，以及提供或者提高地毯的抑火性(fire suppression)，热绝缘，和消音性。
已知的粘合剂衬垫材料包括可固化的胶乳，聚氨酯或者乙烯基树脂体系，其中胶乳体系是最常见的。常规的胶乳体系是低粘度的水性组合物，其以高的地毯生产速率施用，并且赋予良好的纤维至衬垫的粘着力，绒头联结强度和足够的柔性。通常，通过穿过干燥炉而驱走过量的水并使胶乳固化。苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)是用于胶乳粘合剂衬垫材料的最常见的聚合物。通常，该胶乳衬垫体系大量地填充有无机填料例如碳酸钙或者氢氧化铝，并且包括其它成分例如抗氧化剂，杀菌剂，阻燃剂，抑烟剂，润湿剂，和发泡助剂。
常规的胶乳粘合剂衬垫体系可能具有某些缺点。作为一个重要的缺点，典型的胶乳粘合剂衬垫体系不提供湿气阻挡性。另一可能的缺点，尤其是对于具有聚丙烯纱线和聚丙烯主要衬垫材料和第二衬垫材料的地毯，是胶乳体系的不同聚合物连同无机填料会减小地毯可回收性。
从这些缺点可看出，地毯工业的一些人员已经开始寻求常规的胶乳粘合剂衬垫体系的合适的替代品。一种替代方案是使用聚氨酯粘合剂衬垫体系。除了提供足够的粘着力使地毯固定之外，聚氨酯衬垫通常显示出良好的柔性和阻挡性质，并且当发泡时，能够消除对单独的衬垫物的需要(即，能够形成直接胶结一体的衬垫体系)。但是，聚氨酯衬垫体系也具有重要的缺点，包括它们较高的价格，和苛刻的固化要求，这使得必需以相对于胶乳体系低的地毯生产速率进行施用。
也已经建议将热塑性聚烯烃例如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物和低密度聚乙烯(LDPE)作为粘合剂衬垫材料，这部分原因是由于它们具有低的成本，良好的湿气稳定性和没有固化要求。可使用各种方法施用聚烯烃衬垫材料，包括粉末涂覆，热熔施涂和挤出的膜或片材层合。
但是，使用聚烯烃来代替胶乳粘合剂衬垫也可能存在困难。例如，美国专利5,240,530，在第10栏表A中表明普通的聚烯烃树脂具有的粘着力不足以用于地毯结构中。此外，相对于胶乳和其它固化的体系，普通的聚烯烃具有较高的施用粘度和较高的热需要。也即，普通的热塑性聚烯烃的特征在于相对于胶乳以及其它固化(热固性)体系特有的典型的水性粘度和固化温度需要，具有较高的熔融粘度和高的再结晶或固化温度。
即使普通的弹性体聚烯烃，即具有低结晶度的聚烯烃，通常也具有较高的粘度和较高的再结晶温度。再结晶温度高导致在加工过程中较短的熔融时间，同时具有高的熔体粘度，会使得难以获得足够的纱线渗透，在常规的粘合剂衬垫施用速率下尤其是这样。克服普通的聚烯烃的粘度和再结晶缺陷的一种方法是将聚烯烃树脂配制为热熔粘合剂，这常常涉及到配制低分子量的聚烯烃和蜡，增粘剂，各种流动改性剂和/或其它弹性物质。例如，乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物已经用于配制热熔粘合剂衬垫组合物，然而也建议了将其它的聚烯烃组合物作为热熔衬垫组合物。例如，在美国专利3,982,051中，Taft等公开了包括乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，无规聚丙烯和硫化橡胶的组合物可用作热熔地毯衬垫粘合剂。
不幸的是，热熔粘合剂体系通常认为不完全适合于替代常规的胶乳粘合剂衬垫。基于EVA和乙烯和不饱和共聚单体的其它共聚物的通常的热熔体系会需要大量的配制，并且仍然常常不能产生足够的绒头联结强度。但是，典型的热熔体系的最显著的缺点是它们的熔体强度，它们通常太低从而不允许通过直接挤出贴合技术施涂。因而，聚烯烃热熔体系通常通过较慢的不太有效的技术例如通过使用加热的刮刀或者旋转的熔体转印辊施用到主要衬垫。
虽然未配制的高压低密度聚乙烯(LDPE)能够通过常规的挤出贴合技术施用，但是LDPE树脂通常具有差的柔性，这会导致过度的地毯刚性。
相反，具有改善的柔性的那些普通的聚烯烃，例如超低密度聚乙烯(ULDPE)和乙烯/丙烯互聚物，仍然不具有足够的柔性，具有过低的熔体强度和/或易于在挤出贴合过程中引起拉伸共振。为了克服挤出贴合的困难，具有足够柔性的普通聚烯烃可通过层合技术施用，从而确保足够的纱线-至-衬垫的粘着力；但是，层合技术通常是昂贵的，并且相对于直接挤出贴合技术而言，会导致延长的生产率。
柔性聚烯烃衬垫材料的已知实例披露于美国专利3,390,035；3,583,936；3,745,054；和3,914,489。通常，这些公开描述了基于乙烯共聚物(例如，乙烯/乙酸乙烯酯(EVA))和蜡的热熔粘合剂衬垫组合物。提高热熔粘合剂衬垫组合物对纱线的渗透性的已知技术包括：在粗品与旋转熔体转印辊接触时施加压力，如美国专利3,551,231中所述。
提高热熔体系的效果的另一已知技术包括使用预涂层体系。例如，美国专利3,684,600；3,583,936；和3,745,054描述，在施用热熔粘合剂组合物之前，将低粘度的水性预涂层施涂到主要衬垫材料的背面。
这些专利中公开的热熔粘合剂衬垫体系源自基于功能乙烯聚合物例如乙烯/丙烯酸乙酯(EEA)和乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物的多组分配制物。
虽然存在在地毯衬垫领域已知的各种体系，但是仍然需要热塑性聚烯烃地毯衬垫体系，该体系提供足够的绒头联结强度，良好的耐磨性和良好的柔性，从而替代固化的胶乳衬垫体系。仍然需要施用方法，其容许高的地毯生产速率，同时获得期望的特征：良好绒头联结强度，耐磨性，阻挡性质和柔性。最后，也需要提供具有纤维和衬垫材料的地毯结构，其不需要大量的处理和分离地毯组分材料，是容易回收的。根据本发明的一方面，地毯包括多根纤维，具有正面和背面的主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料，所述多根纤维附接至所述主要衬垫材料并从所述主要衬垫材料的正面突出和在所述主要衬垫材料的背面显露，粘合剂衬垫材料置于所述主要衬垫材料的背面上，和任选的第二衬垫材料与所述粘合剂衬垫材料相邻，其中所述的多根纤维，主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料或者任选的第二衬垫材料中至少之一包括至少一种烯烃嵌段共聚物。本发明的另一方面是制备地毯的方法，所述地毯包括多根纤维，具有正面和背面的主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料，所述多根纤维附接至所述主要衬垫材料并从所述主要衬垫材料的正面突出和在所述主要衬垫材料的背面显露，所述方法包括以下步骤：将所述粘合剂衬垫材料或者任选的第二衬垫材料挤出贴合到主要衬垫材料的背面，其中所述挤出贴合的粘合剂衬垫材料或者任选的第二衬垫材料包括至少一种烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，特征在于其中所述互聚物的平均嵌段指数大于0并且至多约1.0，和分子量分布，Mw/Mn，大于约1.3。另一方面，本发明涉及包含乙烯和α-烯烃的聚合单元的乙烯/α-烯烃互聚物，其中平均嵌段指数大于0但是小于约0.4，并且分子量分布，Mw/Mn，大于约1.3。优选地，所述互聚物是具有至少三个嵌段的线性多嵌段共聚物。也优选地，互聚物中的乙烯含量为至少50mol％。
本发明的另一方面是制备地毯的方法，所述地毯具有致密不膨胀的粘合剂衬垫材料基质，并且包括附接至主要衬垫材料的纱线，所述粘合剂衬垫材料包括至少一种乙烯聚合物，并且与所述主要衬垫材料紧密接触，且基本上渗透所述纱线并且基本上使所述纱线固定，该方法包括以下步骤：将有效量的至少一种内爆剂添加到所述粘合剂衬垫材料，然后在挤出贴合步骤的过程中激活所述内爆剂，从而迫使熔融的或者半熔融的聚合物进入到暴露于所述主要衬垫材料的背面上的纱线的自由空间。
本发明的另一方面是制备地毯的方法，所述地毯具有正面并且包括纱线，主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料，其中所述主要衬垫材料具有与所述地毯的正面相对的背面，所述纱线附接至所述主要衬垫材料，所述粘合剂衬垫材料施加到所述主要衬垫材料的背面，和所述任选的第二衬垫材料施加到所述粘合剂衬垫材料上，所述方法包括在施加所述粘合剂衬垫材料之前，用蒸汽，溶剂和/或热擦洗，洗涤或者闪蒸(flashing)所述主要衬垫材料的背面的步骤，从而基本上除去或者转移加工材料。
术语″紧密接触″、″基本上包封(substantial encapsulation)″和/或″基本上使...固定″在本申请中用来指代在不同的地毯组件之间的机械粘着或者机械相互作用(与化学粘结相反)，而不管一种或者多种地毯组分是否能够与另一地毯组分化学地相互作用。对于本发明的机械粘着或者相互作用，可能有一些有效量的聚合物材料的相互混合或者相互熔融；但是，不存在各种组分的连续或者整体的熔接，这从视觉观察各种地毯界面的显微照片(以20x放大倍数)而确定。在这个意义上来说，纱线或者纤维束或者各个纤维在纤维束内彼此的熔接在本质上不认为是整体熔接，这是因为纤维在本申请中称为一个地毯组件。
术语″紧密接触″是指主要衬垫材料的背面和粘合剂衬垫材料之间的机械相互作用。
术语″基本上包封″是指粘合剂衬垫材料在主要衬垫材料的背面和粘合剂衬垫材料之间的界面处或者紧邻该界面处的地方显著包围纱线或者纤维束。术语″基本上使...固定″是指通过基本上包封所述纱线或者纤维束和使粘合剂衬垫材料紧密接触所述主要衬垫材料的背面获得的地毯总的整体性和尺寸稳定性。基本上固定的地毯对于各个地毯组件具有良好的组分内聚力和良好的耐分层性。
术语″整体熔接″在本申请中使用的是与本领域中已知的相同的含义，是指使用高于粘合剂衬垫材料的熔点的温度使地毯组件热粘结。整体熔接发生在当粘合剂衬垫材料包括与纤维或者主要衬垫材料或者二者相同的聚合物时。
但是，当粘合剂衬垫材料包括与纤维和主要衬垫材料不同的聚合物时，不会发生整体熔接。术语″相同聚合物″是指聚合物的单体单元具有相同的化学性质，但是它们的分子或者形态性质可能不同。相反，术语″不同的聚合物″是指无论是否有任何分子或者形态的不同，聚合物的单体单元都在化学性质上不同。因此，根据本发明的各种定义，聚丙烯主要衬垫材料和聚乙烯粘合剂衬垫材料将不会整体熔接，这是因为这些地毯组件具有不同的化学性质。术语″地毯组件″在本申请中用来分别指代地毯纤维束，主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料。
术语″挤出贴合″在本申请中使用的是它的常规含义，是指一种挤出技术，其中常常是粒料形式的聚合物组合物在挤出机中加热至高于它的熔融温度的温度，然后迫使其通过缝形模头从而形成半熔融的或者熔融的聚合物幅。半熔融的或者熔融的聚合物幅连续向下拉到连续进料的粗品上，从而用聚合物组合物涂覆粗品的背面。挤出方法可用于本发明，其中在辊隙处，粗品的正面朝向冷却辊取向，而粘合剂衬垫材料的背面朝向压料辊取向。挤出贴合与层合技术不同。
术语″层合技术″在本申请中使用的是它的常规含义，是指如下将粘合剂衬垫材料施加到粗品上：通过首先将所述粘合剂衬垫材料成型为固化的或者基本上固化的膜或片材，然后在分开的加工步骤中，重新加热所述膜或者片材或者升高它的温度，然后将它施加到主要衬垫材料的背面上。术语″热含量(heat content)″在本申请中用来指填料的热容和比重的算术乘积。特征在于具有高热含量的填料用于本发明的具体实施方式中来延长粘合剂衬垫材料的固化或者熔融时间。文献Handbook for Chemical Technicians，Howard J.Strauss and Milton Kaufmann，McGraw Hill Book Company，1976，Sections 1-4and 2-1提供了精选的矿物填料的热容和比重的信息。适合用于本发明中的填料在本发明的挤出贴合加工温度范围内不改变它们的物理状态(即，保持为固体物质)。
优选的高热含量填料具有高比重和热容的组合。
术语″内爆剂″在本申请中用于指代使用常规的发泡剂或者当通过加热(通常是在一些特定的活化温度)活化时除气或者导致除气的其它化合物。在本发明中，内爆剂用于向内破裂或者迫使粘合剂衬垫材料浸入纱线或者纤维束的自由空间。
术语″加工材料″在本申请中用来指代各种物质例如纺丝整理蜡(spinfinishing waxes)，机油(equipment oil)，上浆剂等，它们能够影响粘合剂衬垫材料的粘性或物理界面相互作用。可通过本发明的擦洗和洗涤技术除去或者转移加工材料，由此完成改善的机械粘结。术语″聚丙烯地毯″和″聚丙烯粗品″在本申请中用来指代基本上由聚丙烯纤维构成的地毯或者粗品，无论用于地毯或者粗品的主要衬垫材料是否包括聚丙烯或者一些其它材料。
术语″尼龙地毯″和″尼龙粗品″在本申请中用来指代基本上由尼龙纤维构成的地毯或粗品，无论用于地毯或者粗品的主要衬垫材料是否由尼龙或者一些其它材料组成。
术语″线性″用来描述乙烯聚合物，其在本申请中用来指代乙烯聚合物的聚合物主链缺少可测量的或者可证实的长支链，例如，所述聚合物平均每1000个碳原子取代有小于0.01个长支链。
术语″均匀的乙烯聚合物″在本申请中用来描述乙烯聚合物，使用Elston在美国专利3,645,992原始公开的常规含义，用来指代乙烯聚合物，其中共聚单体无规地分布在给定的聚合物分子内，并且其中基本上所有的聚合物分子都具有基本上相同的乙烯与共聚单体的摩尔比。如本申请所定义的，基本上线性的乙烯聚合物和均匀支化的线性乙烯聚合物是均匀的乙烯聚合物(homogeneous ethylene polymers)。
各专利申请描述和要求保护了烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，这些专利申请包括美国专利7,355,089(Chang等人)(将其通过参考并入本申请)，WO 2005/090425，WO 2005/090426和WO 2005/090427。
我们已经发现烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，给予了挤出贴合的地毯衬垫应用，尤其是商业的和家居地毯市场独特的优点。烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，相对于常规的乙烯聚合物例如低密度聚乙烯(LDPE)，非均匀支化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，和非均匀支化的超低密度聚乙烯(ULDPE)，具有低的固化温度，对聚丙烯的良好粘着力，和低模量。因而，烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物可用于制备地毯纤维，主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选的第二衬垫材料。但是，烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物尤其是可用作簇绒地毯和非-簇绒地毯(例如，针刺地毯)的粘合剂衬垫材料，并且尤其是可用于簇绒地毯。
在本发明中，在地毯的背面的挤出贴合施用粘合剂衬垫材料的过程中，合适地选择的乙烯嵌段互聚物显示出良好的对地毯纱线(纤维束)的渗透性，并且也容许将纤维在纱线内很好地固定。
当用于簇绒地毯时，地毯的绒头联结强度和耐磨性通过将乙烯嵌段互聚物渗透到纱线中而增加。优选地，获得3.25磅(1.5kg)或者更大的绒头联结强度(或者簇绒锁)，更优选5磅(2.3kg)或者更大，最优选7.5磅(3.4kg)或者更大。除了改善的纱线渗透性之外，绒头联结强度也可通过增加聚合物的分子量而增加。但是，选择用于改善的绒头联结强度的较高的聚合物分子量与较低的聚合物分子量的要求相反，较低的聚合物分子量通常对于良好的纱线渗透性和良好的可挤出贴合性是所需要的。同样，较高的聚合物密度对于改善的耐化学性和阻挡耐性是所期望的，然而较高的密度总是产生较硬的地毯。因而，必需选择聚合物的性质，使得在挤出贴合性和耐磨性之间保持平衡，以及在耐化学性和地毯柔性之间保持平衡。
当地毯粗品用合适地选择的乙烯嵌段互聚物加衬时，这些聚合物的低挠曲模量给予地毯安装和总体上地毯处理的容易性的优点。
乙烯嵌段互聚物，尤其是当用作粘合剂衬垫材料时，显示出提高的对聚丙烯的机械粘着力，这改善了各个地毯层和组件(即，聚丙烯纤维，纤维束，主要衬垫材料，粘合剂衬垫材料和任选施用的第二衬垫材料)的固定和耐分层性。因而，可获得异常良好的耐磨性和绒头联结强度。良好的耐磨性在商业地毯的清理操作中是尤其重要的，因为良好的耐磨性通常改善地毯的耐久性。
合适地选择的乙烯嵌段互聚物能够容许消除第二衬垫材料，并且本身能够导致显著节约制造成本。此外，用乙烯嵌段互聚物粘性加衬的地毯能够提供基本上的流体和粒子阻挡性，这提高地毯的卫生性质。乙烯嵌段互聚物粘合剂衬垫材料能够容许得到总体上可回收的地毯产品，当所述地毯包括聚丙烯纤维时尤其是这样。
此外，乙烯嵌段互聚物与纤维级的聚丙烯树脂的混合物会导致冲击改性的回收组合物，其可用于注塑和其它模塑应用，以及再用于地毯结构中，例如，作为主要衬垫材料或者作为粘合剂衬垫材料聚合物组合物的共混组分。也即，聚烯烃聚合物混合物能够包括足够类似的聚合物化学性质，相容性，和/或可混溶性，从而使得具有良好的可回收性，而无需具有足以容许整体熔接的类似性。
优选的烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段共聚物在-30℃和150℃之间具有单个熔融峰，使用差示扫描量热测定。优选地，基于乙烯的嵌段互聚物在-30℃和150℃之间，通常在约100和约130℃之间具有单个差示扫描量热DSC熔融峰。在本发明中使用的基于乙烯的嵌段互聚物特征在于具有单个DSC熔融峰。所述的单个熔融峰使用用铟和去离子水标准化的差示扫描量热仪测定。该方法涉及5-7mg样品尺寸，″第一次加热″至约140℃，将其保持4分钟，以10℃/min冷却至-30℃，将其保持3分钟，然后以10℃/min加热至150℃，为″第二次加热″。单个熔融峰从″第二次加热″的热流与温度的曲线上取得。聚合物的总熔化热由该曲线下的面积计算得到。
整个聚合物产品的样品和各个聚合物组分通过凝胶渗透色谱(GPC)在安装有三个混合的多孔柱(Polymer Laboratories 103，104，105和106A)，操作在140℃的***温度的Waters 150高温色谱单元上分析。溶剂为1，2，4-三氯苯，由该溶剂制备0.3wt％的样品溶液用于注射。流速为1.0毫米/分钟，而注射量为几微升。分子量测定通过使用窄分子量分布的聚苯乙烯标样(来自于Polymer Laboratories)联合它们的洗脱体积推导得到。当量聚乙烯分子量通过使用用于聚乙烯和聚苯乙烯的合适的Mark-Houwink系数(如Williams和Ward在Journal of Polymer Science，Polymer Letters，Vol.6，p.621，1968中所述)，从而推导出以下方程：M聚乙烯＝a(M聚苯乙烯)b来确定。在该方程中，a＝0.4316，b＝1.0。重均分子量，Mw，和数均分子量，Mn，根据下式以通常的方式计算：Mw＝∑wi*(Mi)；其中wi和Mi是从GPC柱洗脱的第i个部分的重量分数和分子量。嵌段指数、和软/硬链段比率(split)可根据US11/376,835和EP 1 716 190 B1测量。
用于本发明的合适的烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，包括通过溶液、气相或淤浆聚合方法制备的乙烯和至少一种α-烯烃的互聚物或其组合。合适的α-烯烃通过以下式表示：CH2＝CHR*，其中R为烃基。而且，R可为可为具有1至20个碳原子的烃基，且因此该式包括C3-C20α-烯烃。用作共聚单体的合适的α-烯烃包括丙烯，1-丁烯，1-异丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯，1-庚烯和1-辛烯，以及其它共聚单体类型如苯乙烯，卤代-或烷基-取代的苯乙烯，四氟乙烯，乙烯基苯并环丁烷，1，4-己二烯，1，7-辛二烯，和环烯烃，例如，环戊烯，环己烯和环辛烯。优选地，该共聚单体为1-丁烯，1-戊烯，4-甲基-1-戊烯，1-己烯，1-庚烯，1-辛烯，或其混合物，这是因为由较高级的α-烯烃构成的粘合剂衬垫材料将具有尤其改善的韧性。术语“互聚物”是指主要的(占支配地位的)单体与至少一种其它共聚单体共聚。由此，术语互聚物可指代共聚物以及三元共聚物(3种单体)等。然而，最优选地，该共聚单体为1-辛烯且该乙烯聚合物将以溶液方法制备。
根据ASTM D-792测量的基于乙烯的嵌段互聚物的密度通常不超过0.92g/cc，并且通常为约0.85g/cc至约0.92g/cc，优选约0.86g/cc至约0.91g/cc，尤其是约0.86g/cc至约0.90g/cc。所述基于乙烯的嵌段共聚物的分子量常规地使用根据ASTM D-1238在条件190℃/2.16kg(前面称为″条件(E)″，并且也称为I2)的熔体指数测量值表征。熔体指数与聚合物的分子量成反比。因此，分子量越高，熔体指数越低，但是该关系不是线性的。基于乙烯的嵌段互聚物的熔体指数通常为约1克/10分钟(g/10min)至约500g/10min，优选约2g/10min至约300g/10min，更优选约5g/10min至约100g/10min，尤其是约10g/10min至约50g/10min，和最尤其是约25至约35g/10min。在表征基于乙烯的嵌段互聚物的分子量中有用的另一种量度通常使用根据ASTM D-1238在条件190℃/10kg(前面称为″条件(N)″，并且也称为I10)的熔体指数测量值表征。I10和I2熔体指数术语的比是熔体流动比率，表示为I10/I2。基于乙烯的嵌段互聚物的I10/I2比为至少6.5，优选至少7，尤其是至少8。
用于本发明中的优选的乙烯聚合物具有较低的模量。也即，乙烯聚合物的特征在于具有的2％割线模量小于24,000psi(163.3MPa)，尤其是小于19,000psi(129.3MPa)，最尤其是小于14,000psi(95.2MPa)，根据ASTMD790测得。
用于本发明的优选的乙烯聚合物是基本上无定形的或者完全无定形的。也即，该乙烯聚合物的特征在于具有的百分比结晶度小于40％，优选小于30％，更优选小于20和最优选小于10％，通过差示扫描量热使用方程百分比结晶度＝(Hf/292)*100测得，其中Hf是以焦耳/克计的熔化热。烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物可单独使用，或者可与一种或者多种合成的或者天然聚合物材料共混或者混合。用于与烯烃嵌段共聚物，尤其是用于本发明中的基于乙烯的嵌段互聚物共混或者混合的合适的聚合物包括但不限于另一烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，低密度聚乙烯，非均匀支化的LLDPE，非均匀支化的ULDPE，中密度聚乙烯，高密度聚乙烯，接枝聚乙烯(例如马来酸酐挤出支化的非均匀支化线性低密度聚乙烯或者马来酸酐挤出接枝的(MAH-g)均匀支化超低密度聚乙烯)，乙烯丙烯酸共聚物，乙烯乙酸乙烯酯共聚物，乙烯丙烯酸乙酯共聚物，聚苯乙烯，聚丙烯，聚酯，聚氨酯，聚丁烯，聚酰胺，聚碳酸酯，橡胶，乙烯丙烯聚合物，乙烯苯乙烯聚合物，苯乙烯嵌段共聚物，和硫化橡胶(vulcanates)。各种聚合物的实际共混或者混合可通常通过本领域中已知的任何技术完成，包括但不限于，熔融挤出混配，干共混，辊混，熔融混合例如在Banbury混合器和多反应器聚合反应中进行。优选的共混物或者混合物包括烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物，和非均匀支化的乙烯α-烯烃互聚物，其中所述α-烯烃是C3-C8α-烯烃，使用平行操作的或者串连操作的两个反应器制备，其中在每个反应器中使用不同催化剂体系。
已经发现了一系列的树脂性质，加工条件和设备配置可用于可挤出贴合的地毯衬垫体系，它赋予与所目前所依赖的胶乳和聚氨酯体系类似的或者更好的性能。聚烯烃预涂层，层合体涂层，和泡沫体涂层可通过本领域普通技术人员已知的制备这种衬垫的方法制备。由分散体制备的预涂层，层合体涂层和泡沫体涂层描述于P.L.Fitzgerald，″Integral Dispersion Foam CarpetCushioning″，J.Coat.Fab.1977，Vol.7(pp.107-120)，和R.P.Brentin，″Dispersion Systems for Carpet Backing″，J.Coat.Fab.1982，Vol.12(pp.82-91)。
优选地，挤出每层含有不同树脂的两层树脂，使该层直接施加至主要衬垫材料(第一层)的背面，所述第一层具有比施加到第一层的背面上的第二层高的熔体指数。由于依赖的是第一层来包封和渗透纱线，所以这一层应该具有足够高的熔体指数(熔体粘度足够低)，而促进纱线的包封和渗透。通常不依赖用来包封和渗透纱线的第二层，可用作地毯的底表面，或者用来便于施加任选的第二衬垫材料。对于这两种用途，都优选具有较低的熔体指数来在冷却之后提供较高的强度。此外，因为不借以用于包封或者渗透纤维束，较低品质的和/或较低紧密控制性质的树脂可用于第二层。在优选的实施方式中，第二层是回收的原料。
同样，第一和第二层可由不同的聚合物化合物或者组合物组成。例如，第一层可包括粘合剂聚合物(作为粘合剂或者作为整个层的组分)例如但不限于乙烯乙酸乙烯酯共聚物，乙烯丙烯酸共聚物或者马来酸酐/乙烯聚合物接枝物(优选，乙烯嵌段互聚物/马来酸酐挤出接枝物或者高密度聚乙烯/马来酸酐挤出接枝物)，第二层可包括非极性聚合物例如烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段共聚物，低密度聚乙烯或者超低密度聚乙烯。或者，第一层可包括非极性聚合物，第二层可包括粘合剂聚合物。优选地，第一层的I2熔体指数为约5至约175g/10分钟，第二层的I2熔体指数为约1至约70g/10min。最优选，第一层的I2熔体指数为约30至约70g/10分钟，第二层的I2熔体指数为约10至约30g/10min。也优选挤出两层单个的聚合物组合物，从而具有对施加到地毯上的树脂的厚度或者重量有更大的控制。
在可供选择的实施方式中，可将三层或者更多层的树脂挤出到主要衬垫材料的背面上，从而获得甚至更高的涂层重量和/或获得施加的第一和第最后一层之间的更渐进的过度。优选地，双模唇模头用来施加两层。或者，可使用两个或者更多个挤出位置或者单模唇共挤出模头来施加这两个或者多个层。本发明的另一方面是使用改性的烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段互聚物。合适的接枝技术描述于美国专利号4,762,890；4,927,888；4,230,830；3,873,643；和3,882,194，将这些文献各自公开的全部内容并入本申请。
优选的用于本发明的粘合剂聚合物添加剂是马来酸酐接枝物，其中马来酸酐接枝到乙烯聚合物上，马来酸酐的浓度为约0.1至约5.0wt％，优选约0.5至约1.5wt％。乙烯聚合物/马来酸酐接枝物在本发明中用作粘合剂聚合物添加剂显著改善了作为粘合剂衬垫材料的挤出贴合的烯烃嵌段共聚物(尤其是基于乙烯的嵌段互聚物)的性能和操作窗口，对于极性聚合物例如但不限于尼龙和聚酯饰面的地毯尤其是这样。改善在于显著较高的比较耐磨性和绒头联结强度。这种改善的出乎意料之处在于：通常认为，在有与地毯结构中存在的不连续界面相对的连续基底时，为了获得改善的作为膜和涂层的中间层粘合剂的性能和功能，接枝粘合剂需要长的熔融或者半熔融接触时间。优选的用于接枝的宿主聚合物(host polymer)的乙烯聚合物包括低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，非均匀接枝的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，均匀支化的线性乙烯聚合物和基本上线性的乙烯聚合物。优选的宿主乙烯聚合物的聚合物密度大于或等于0.915g/cc，最优选大于或等于0.92g/cc。基于乙烯的嵌段互聚物和高密度聚乙烯是优选的宿主乙烯聚合物。
在本发明的这一方面，粘合剂聚合物添加剂添加到烯烃嵌段共聚物，尤其是基于乙烯的嵌段共聚物中的量为约0.5至约30wt％，优选约1至约20wt％，更优选约5至约15wt％，基于聚合物的总重量。对于优选的乙烯聚合物马来酸酐接枝物，添加过程应该提供的最终马来酸酐浓度为约0.01至约0.5wt％，优选约0.05至约0.2wt％，基于聚合物的总重量。可纯净地使用挤出的聚合物，或者可使其中含有一种或者多种添加剂。优选的添加剂是无机填料，更优选，具有高热含量的无机填料。这种填料的实例包括但不限于粉煤灰，碳酸钙，氢氧化铝，滑石，重晶石。认为高热含量填料在本发明中是有用的，这是因为这种填料容许挤出物保持在升高的温度更长时间，提供提高的包封和渗透的有利结果。也即，将常规的填料添加到地毯衬垫材料从而仅增加体积(即作为增量剂)或者赋予绝缘和消音特性。但是，我们已经发现具有高热含量的无机矿物填料出乎意料地改善纱线包封和渗透，其进而又改善挤出贴合的地毯样品的耐磨性和绒头联结强度性能。
优选地，高热含量填料添加的水平为总挤出物的约1至约75wt％，更优选约15至约重量％，更优选约20wt％至50wt％。这些填料的比热含量将为大于或等于0.4cal-cc/℃(1.8焦耳-cc/℃)，优选大于或等于0.5cal-cc/℃(2焦耳-cm3/℃)，更优选大于或等于0.6cal-cc/℃(2.5焦耳-cm3/℃)，最优选大于或等于约0.7cal-cc/℃(2.9焦耳-cm3/℃)。用于本发明的高热含量填料的代表性实例包括但不限于石灰石(主要是CaCO3)，大理石，石英，二氧化硅，和重晶石(主要是BaSO4)。高热含量填料应该研磨或者沉淀至可方便地结合到挤出贴合熔体流中的尺寸。合适的粒度为约1至约100微米。如果地毯上期望有发泡的衬垫，可将发泡剂添加到粘合剂衬垫材料和/或任选的第二衬垫材料中。如果使用，发泡剂优选是常规的热活化的发泡剂例如偶氮二碳酰胺，甲苯磺酰氨基脲，和氧联二(苯磺酰基)酰肼。添加的发泡剂的量取决于寻求的发泡程度。典型的发泡剂水平是约0.1至约1.0wt％。
其它添加剂也可包括在粘合剂衬垫材料，程度是它们不影响申请人所发现的提高的性质。例如，可使用抗氧化剂例如空间位阻酚，空间位阻胺和亚磷酸酯[盐]。合适的抗氧化剂包括来自Ciba-Geigy的IrganoxTM 1010(其是位阻酚)和来自Ciba-Geigy的IrgafosTM 168(其是亚磷酸酯[盐])。其它可能的添加剂包括防粘连添加剂，颜料和着色剂，防静电剂，抗微生物剂(例如季铵盐)和冷却辊脱模添加剂(例如脂肪酸酰胺)。如上所述，本发明的地毯优选也包括第二衬垫材料。优选地，当挤出物在挤出贴合之后仍然还是熔融的时候，将第二衬垫材料直接层合到挤出的层上。已经发现，这种技术能够改善挤出涂层渗透到主要衬垫中。
或者，第二衬垫材料可通过再加热和/或再熔化至少挤出层的最外面部分或者通过共挤出贴合技术使用至少两个专门的挤出机在后面的步骤中层压。同样，第二衬垫材料可通过一些其它方式层压，例如通过将一层聚合物粘合剂材料***到粘合剂衬垫材料和第二衬垫材料之间进行层压。
合适的聚合物粘合剂材料包括但不限于乙烯丙烯酸(EAA)共聚物，离聚物和马来酸酐接枝的聚乙烯组合物。挤出加衬的地毯结构和本申请所述的方法特别适合于制备小方地毯。在小方地毯的优选的实施方式中，该地毯包括约5至约200 OSY(约176.8至约7,074cm3/m2)的挤出粘合剂衬垫。更优选地，用于小方地毯的地毯包括约30至约80 OSY (约1061至约2,830cm3/m2)的挤出衬垫，最优选50OSY(1,768cm3/m2)。优选地，用于小方地毯的地毯在两次通过中接受它的挤出衬垫，即，施加两层挤出衬垫。在两次通过中施加挤出衬垫使得有机会施加具有不同的物理和/或化学性质的第一和第二层。如上所述，有时候优选靠近主要衬垫施加具有较高熔体指数的聚合物，和在它下面施加具有较低熔体指数的聚合物。此外，也可优选在紧接着主要衬垫的层中使用具有较低填料含量的挤出物，和在其下面的层中使用具有较高填料含量的挤出物。在一种优选的实施方式中，紧接着主要衬垫的层包括30wt％的填料含量，而其下面的层包括60wt％的填料含量。认为较低的填料含量提供由挤出物产生的更好的主要衬垫渗透和在地毯中的回针针迹。
小方地毯可包括在挤出衬垫的第二层下面的第二衬垫织物。用于第二衬垫织物的合适的材料包括以上所述的那些。但是，目前不优选在小方地毯上包括第二衬垫织物。小方地毯通常如下制备：生产一定长度的加衬垫的地毯，然后将该地毯切成合适尺寸的方块。在美国，最通常的尺寸是18英寸(45.7cm)见方。在世界的其它地方，最通常的尺寸是50cm见方。
小方地毯有在热湿环境下生长的趋势。这是个重要的问题，因为该小方地毯是边靠边安装的，没有膨胀空间。即使膨胀率低达0.08％，也会发生小方地毯体系的翘曲(Buckling)。小方地毯的生长量与该小方地毯的各个层的固有生长相关。纱线常常由尼龙制成，尼龙已知在暴露于潮湿环境时会膨胀。这种膨胀常常被预涂层阻止，预涂层能够在应用中遇到的几乎所有的温度将预涂覆的地毯复合物保持在原位。但是，如果衬垫或者粘合剂或者覆盖涂层在暴露于热时膨胀，就会出现问题。因为这个原因，玻璃纤维无纺织物的层常常嵌在粘合剂和覆盖涂层之间。但是，尽管进行了这些努力，还已知小方地毯会由于聚合物的固有生长而生长。线性热膨胀系数(CLTE或CTE)是这种生长趋势的量度。
CLTE仅是小方地毯中聚合物衬垫层的生长预测的一部分。这是因为CLTE的经典测量在具有很少或者没有力施加在样品上的情况下完成。尤其是使用软材料例如用于地毯衬垫的那些的情况下，即使通过测试设备例如膨胀计和TMA设备施加小的力到样品也会改变测得的生长。生长可发生在X(横向)，Y(纵向)或者Z(厚度)方向上。在实际小方地毯的情况下，X和Y方向的生长受到预涂覆的地毯、包埋的玻璃层和它粘附到的地板限制。这些限制往往会迫使粘合剂和盖涂层向Z方向热膨胀，这是“阻力最小的路径”。这发生的程度涉及到材料生长的力的量，下文中称为“生长张力”。这种具有高生长张力的软材料在X和Y方向上比具有低生长张力的材料膨胀得多些。
生长张力测量
生长张力使用TA Instrument RSA III (Rheometric Solids Analyzer III)测量。将0.8-1mm厚度的各样品的压缩模塑的片材切成12.7mm宽的长方形，并装载到该设备中。在测试过程中，设置应变和张力，从而使得夹具距离(长度)固定在20mm。温度升高是以20℃/min循序渐进式的，从室温运行直到熔融。记录温度升高过程中的力，从该力根据方程1计算得到生长张力。
σ ( MPa ) = F Area = F ( gf ) * 0.0098 ( N / gf ) t ( mm ) * W ( mm ) - - - ( 1 )
其中σ是生长张力，F是生长力，面积是该膜的横截面面积，t是该膜的厚度，W是该膜的宽度。在40℃的生长张力值用于在不同样品之间比较。该步骤进行三次且平均生长张力针对各样品报告。
残余应力测量
残余应力性质按照ASTM D1708样品几何学使用Instron通过小拉力试棒测量。该样品以100％/分拉至25％且在25％保持30min，在该过程中随时间记录应力。该测试在环境室中进行，其设定为40℃以代表安装可能经受的极端温度。将30min后的残余应力百分比用于在不同样品间比较。该过程进行两次且平均残余应力针对各样品报告。
表1：在40℃的生长张力
对比例1是这样的配制物，其包括24wt％的基本上线性的乙烯/1-辛烯共聚物(其熔体指数为约30g/10分钟和密度为约0.885g/cm3)；约4wt％的AMPLIFY GR 204(其是熔体指数为65g/10分钟和密度为约0.952g/cm3的乙烯聚合物，接着用马来酸酐接枝至约1.2wt％马来酸酐和约12g/10分钟的最终熔体指数)；约60wt％的填料；约1wt％的油(Chevron/Phillips Paralux 6001)；和约11wt％增粘剂(参见US 7,338,698的第59栏的顶部的实施例)。该对比例1配制物在70℃具有约7.8MPa的储能模量(G’)。G′获自压缩模塑的复合膜的Dynamic Mechanical光谱学数据。其使用Rheometrics ARES动态力学分析仪以扭转模式测量。该测试在低于Tg至200℃的温度以10rad/s的频率进行。报告在70℃的G′值。
实施例1是这样的配制物，其包括24重量％的乙烯/1-辛烯多嵌段共聚物(其熔体指数为约15g/10分钟，密度为约0.877g/cm3，约25％硬链段，约75％软链段且嵌段指数为约0.4至约0.6)；约4重量％的AMPLIFY GR204(其为熔体指数为65g/10分钟和密度为约0.952g/cm3的乙烯聚合物，接着用马来酸酐接枝至约1.2wt％马来酸酐和约12g/10分钟的最终熔体指数)；约60重量％煤灰；约1重量％油(Chevron/Phillips Paralux 6001)；和约11重量％增粘剂Eastotac H115R。
乙烯/1-辛烯多嵌段共聚物的其它性质包括以下所列的那些：
表2：在25％应变的百分比残余应力
  百分比
  对比例1   67
  实施例1   54
对比例1为与上述相同的配制物。
实施例1为与上述相同的配制物。
低生长张力和低残余应力的组合可通过使用非常低模量的材料实现。这些低模量可通过塑化实现(如PVC的情况)，或通过使用非常低结晶度的材料如具有高共聚物水平的乙烯共聚物实现。然而，这些非常低结晶度的材料通常在低温熔化。对于地毯和小方地毯应用，运送温度可高达80℃。因此，衬垫材料的熔点必须保持在该范围或更高。
对于具有较低熔点的聚合物，可使用固化或交联以增加分子量以防止聚合物在高温流动，优选不显著影响生长张力和残余应力特征。这可使用过氧化物交联、电子束和其它类似方法实现。
仍然在另一可供选择的实施方式中，将压敏粘合剂施加至加衬垫的地毯的底面，并且包括释放片材。以此方式，生产″剥离和粘贴(Peel and stick)″地毯。当地毯将被切成小方地毯的情况下这是特别有利的。合适的压敏粘合剂的实例包括配制有增粘剂和聚合物蜡的乙烯乙酸乙烯酯共聚物和基本上线性的乙烯聚合物和基于乙烯的多嵌段聚合物。释放片材可由常规的聚合物和/或纸产品制备。优选地，释放片材由聚酯/蜡配制物制备。已经确定，在来自挤出贴合方法的粘合剂衬垫材料仍然在升高的温度时，最好将压敏粘合剂直接施用至粘合剂衬垫材料。优选的技术是将该压敏粘合剂与粘合剂衬垫材料挤出层合；也即，在辊隙处施用压敏粘合剂。或者，可在施加压敏粘合剂之前再加热粘合剂衬垫材料。
OBC与分子量小于2500g/mol(Mz)的完全氢化的增粘剂最相容。与OBC一起使用的最好的增粘剂是：1)氢化的芳族化合物例如Regalite R1090和R1100(通过Eastman Chemical制备)，2)完全氢化的烃例如EastotacH100L和Escorez 5600系列，3)部分氢化的烃例如Escorez 5400系列，和4)氢化的纯单体树脂例如Regalrez 1085和1094。
合适的油：将选择的矿物和环烷烃油与OBC增粘剂配制。最好的候选包括Chevron-Phillips’Paralux 6001(链烷烃)，Ergon-West Virginia’s HypreneP100N(氢化处理的链烷烃)，和Crompton-Witco’s Kaydol和Sonneborn’sHydrobrite 550矿物油(62-67.5％链烷烃)。
合适的蜡：蜡包括由原油精炼制成的蜡，例如石蜡，微晶蜡，和合成蜡，例如Fischer-Tropsch蜡。
合适的填料：
玻璃填料：玻璃粉通常通过回收消费后的玻璃产品制得，尤其是汽车和建筑物玻璃，也称为板玻璃。但是，其它类型的玻璃，如火石玻璃，E玻璃，硼硅酸盐玻璃，棕色玻璃(瓶玻璃)，和绿色玻璃(瓶玻璃)及其组合也可用于形成玻璃粉。因此，为了确保玻璃粉在填料中足够地分散，同时保持足够的粘性，玻璃粉的平均尺寸可为约100目至400目。更尤其是，在一些实施方式中，玻璃粉的平均尺寸可为约200目。
其它填料：玻璃粉可构成100％的填料。此外，玻璃粉可以与常规的填料结合使用形成复合物填料。例如，在一些实施方式中，该玻璃粉可与以下物质混合：碳酸盐，例如碳酸钙(CaCO3)，碳酸铯(CsCO3)，碳酸锶(StCO3)，和碳酸镁(MgCO3)；硫酸盐例如硫酸钡(BaSO3)；氧化物例如飞灰，铁氧化物(Fe2O3)，铝氧化物(Al2O3)，钨氧化物(Tg2O3)，钛氧化物(Ti2O3)，和硅氧化物(Si2O3)；硅酸盐，例如粘土；金属盐；飞灰；等。
表面活性剂：粘合剂混配物也可包括另外的添加剂。例如这些添加剂可包括表面活性剂来帮助保持填料均匀地分散在粘合剂中。合适的表面活性剂可包括非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，和含氟表面活性剂。除了将填料均匀地分散在整个粘合剂混配物中之外，该表面活性剂也可用作泡沫助剂来增加粘合剂的乳化。
抗氧化剂：当加热聚合物粘合剂，尤其是热熔粘合剂时，它们可能变得易于热氧化降解。因此，为了减少热氧化降解的可能性，本发明的粘合剂组合物也可含有抗氧化剂例如Irganox 1010，1092等。
PSA和HMA组合物的合适范围：
填料：40-70％，
增粘树脂：20-40％；
油：0-10％；
OBC-达到100％的余量。
可用于本发明的实施方式中的蜡包括Fischer-Tropsch蜡，源自石油的蜡，和合成蜡。例如，这些蜡可商购自Sasol company。大的油类公司例如Shell Oil，ExxonMobil，和其它油精炼厂供应适合用于这些应用中的石油蜡。褐煤蜡是另一种类型的合适的蜡。这些蜡的大部分在精炼润滑油的工艺中获得，其中这些蜡从润滑油原料中分离，并且精炼成含有石蜡和微晶蜡的蜡的各个级分。配方设计者例如Astor Wax，IGI，和Moore&Munger也供应适合用于这些应用的蜡。这些蜡如从油类公司所获得的原样被转卖，和/或被配制和再包装以满足具体的消费者需求。
除了合成和/或源自石油的蜡之外，可使用许多其它“天然”蜡，例如巴西棕榈蜡，和可商购的高甘油三酸酯蜡，源自含有天然油物品例如大豆，棕榈和其它可获得油的农作物的加工。
合适的蜡可得自Archer Daniels Midland(Decatur Ill.)，标明的它们的商品号为86-197-0；Cargill Incorporated(Wayzata，Mn)，标明的它们的商品号为800mrcs0000u；和以通用名‘氢化大豆油’获得的其它来源。棕榈油蜡可得自Custom Shortenings&Oils(Richmond，Va)，并且标明为Master Chef StableFlake-P。大豆蜡也由Marcus Oil and Chemical Corp.(Houston，Tex.)以商标名“Marcus Nat 155”出售。这些蜡也可用作食品添加剂。在涉及PSA的实施方式中，以上所列的蜡可用油代替(其可能是组成相似的)。
在本发明中有用的增粘树脂包括脂肪族烃，脂环族烃，和芳族烃和改性的烃和氢化的变体；萜烯和改性的萜烯和氢化的变体；和松香和松香衍生物和氢化的变体；及其混合物。这些增粘树脂具有70℃至150℃的环球软化点，并且在350°F(177℃)使用布氏粘度计测得的粘度为不大于2000厘泊。它们也可以不同水平的氢化或者饱和度(这是另一通常使用的术语)获得。
有用的实例包括来自Eastman Chemical Co.(Kingsport，TN)的EastotacTMH-100，H-115和H-130，尤其是当以总组合物的至多约15wt％的水平加入时，其是部分氢化的脂环族石油烃树脂，软化点分别为100℃，115℃和130℃。这些可以以E等级，R等级，L等级和W等级获得，表明不同水平的氢化，E是最少氢化的，W是最多氢化的。E等级的溴值为15，R等级的溴值为5，L等级的溴值为3，W等级的溴值为1。来自Eastman ChemicalCo.的EastotacTM H-142R的软化点为约140℃。其它有用的增粘树脂包括EscorezTM 5300，5400，和5637，部分氢化的脂环族石油烃树脂；和EscorezTM5600，部分氢化的芳族改性的石油烃树脂，其可得自Exxon Chemical Co.(Houston，Tex).；和WingtackTM Extra，这是脂肪族，芳族石油烃树脂，可得自Goodyear Chemical Co.(Akron，Ohio)。
存在许多类型的松香和改性的松香，其可以以不同水平的氢化获得，，包括脂松香，木松香，妥尔油松香，蒸馏的松香，二聚的松香，和聚合的松香。一些具体改性的松香包括木松香和妥尔油松香的甘油和季戊四醇酯。可商购的等级包括但不限于SylvatacTM 1103，可得自Arizona Chemical Co.(Jacksonville，FL)的季戊四醇松香酯；UnitacTM R-100Lite，可得自UnionCamp(Wayne，NJ)的季戊四醇松香酯；PermalynTM 305，可得自Hercules，Inc.(Brunswick，GA)的赤藓醇改性的木松香，和Foral 105，其是也可得自Hercules，Inc.(Brunswick，GA)的高度氢化的季戊四醇松香酯。SylvatacTMR-85和295是85℃和95℃熔点的松香酸，可得自Arizona Chemical Co.，Foral AX是70℃熔点的氢化的松香酸，可得自Hercules，Inc.，Nirez V-2040是酚类改性的萜烯树脂，可得自Arizona Chemical Co.。
另一示例性的增粘剂，可得自Eastman Chemical Co.的PiccotacTM 115，在350°F(177℃)的粘度为约1600厘泊。其它的典型增粘剂在350°F(177℃)的粘度比1600厘泊小得多，例如，50至300厘泊。
示例性的脂肪族树脂包括可以以商标名EastotacTM，EscorezTM，PiccotacTM，MercuresTM，WingtackTM，Hi-RezTM，QuintoneTM，TackirolTM，等得到的那些。示例性的聚萜烯树脂包括以商标名NirezTM，PiccolyteTM，WingtackTM，ZonarezTM等获得的那些。示例性的氢化树脂包括可以以商标名EscorezTM，ArkonTM，ClearonTM等获得的那些。这些增粘剂可以与本发明的聚合物一起使用，条件是它们以相容的水平使用。
在本发明的某些应用中，期望粘合剂可在不使用增粘剂或者使用最少量的增粘剂的情况下制备。粘合剂也可在没有蜡的情况下制备，例如聚合物和增粘树脂的共混物。
添加到粘合剂中的增粘剂的特征在于参数例如它们的软化点，比重，或者酸值。增粘剂可选自如上所述的各种增粘剂，但不限于此，并且选自特征在于具有一定的酸值范围的增粘剂，例如酸值为0和100之间，更优选酸值在0和25.8之间，最优选优选酸值为3-10的增粘剂。
在本发明的实施方式中，聚合物和/或蜡，增粘树脂，油，和分散剂通常占总分散体的约1至约74体积％。因此，水通常占约26至99体积％。但是，也可存在几个％的如下所述的分散剂，添加剂，生物杀灭剂，和其它化合物。所有的中间范围，例如，5至50体积％的聚合物/蜡/增粘树脂/油，也包括在本公开的范围内。具体的范围包括总分散体的50至60％的聚合物和/或蜡，增粘树脂，油，和分散剂。
本发明的粘合剂也可含有许多另外的组分，例如稳定剂，增塑剂，颜料，填料，或者抗氧化剂。可在本发明的粘合剂组合物中应用的稳定剂或者抗氧化剂是高分子量的受阻酚和多官能酚，例如含硫和磷的酚。本领域技术人员已知的受阻酚可描述为酚类化合物，其也在邻近酚羟基处含有位阻大的基团。具体地，叔丁基通常取代到苯环上相对于酚羟基的至少一个邻位上。在羟基的邻位存在这些位阻大的基团用于阻碍它的拉伸频率，以及相应地它的反应活性。正是这种阻碍给这些酚类化合物提供了稳定化的性质。
代表性的受阻酚包括但不限于：2，4，6-三烷基化的单羟基酚；1，3，5-三甲基-2，4，6-三-(3，5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-苯；季戊四醇四-3(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯，可以以商标IRGANOX(R)1010购得；正十八烷基-3(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)-丙酸酯；4，4′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)；4，4′-硫联双(6-叔丁基-邻甲酚)；2，6-二叔丁基苯酚；6-(4-羟基苯酚)-2，4-二(正辛基-硫基)-1，3，5-三嗪；2-(正辛基硫基)乙基3，5-二-叔丁基-4-羟基-苯甲酸酯；二正十八烷基3，5-二-叔丁基-4-羟基-苄基膦酸酯；和山梨糖醇六(3，3，5-二-叔丁基-4-羟基-苯基)-丙酸酯。抗氧化剂包括但不限于，丁基化的羟基苯甲醚(“BHA”)或者丁基化的羟基甲苯(“BHT”)，其也可用于使配制物更加热稳定。这些稳定剂和抗氧化剂添加的量可为配制物的约0.01wt％至约5wt％。粘合剂业界中已知的其它添加剂也可与本发明的实施方式结合使用。本发明的范围不意图限于以上或者以下所示的任何特定的配制物，而是受权利要求所控制。其它典型的添加剂可包括但不限于成核剂，用于延迟结晶的化学物质，稠化剂，流变学改进剂，防粘连剂，油，和其它添加剂。

Claims (13)

1.一种地毯或小方地毯，其包括具有正面和背面的主要衬垫材料，多根纤维，任选的预涂层，粘合剂衬垫材料，任选的尺寸稳定性层，任选的覆盖涂层材料，和相邻于所述尺寸稳定性层或粘合剂衬垫材料的任选的第二衬垫材料，所述多根纤维附接至所述主要衬垫材料并从所述主要衬垫材料的正面延伸和在所述主要衬垫材料的背面显露，其中该多根纤维、主要衬垫材料、任选的预涂层、粘合剂衬垫材料、任选的尺寸稳定性层、或任选的第二衬垫材料中至少之一包含涂层重量为1061至2830cm3/m2的非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物的挤出涂层，该非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物为烯烃嵌段共聚物并且在40℃具有少于25psi的生长张力和在25％应变具有少于63％的残余应力。 
2.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在40℃具有的生长张力少于20psi。 
3.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在25％应变具有的残余应力少于60％。 
4.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在40℃具有的生长张力少于或等于10psi。 
5.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在25％应变具有的残余应力少于55％。 
6.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物在70℃具有大于4.3MPa的储能模量G’。 
7.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述至少一种非氯化的、非聚乙烯醇缩丁醛热塑性聚合物或组合物进一步包含至少一种增粘剂。 
8.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述烯烃嵌段共聚物包括乙烯嵌段互聚物，该乙烯嵌段互聚物的特征为具有大于0且至多为1.0的平均嵌段指数和大于1.3的分子量分布Mw/Mn。 
9.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述烯烃嵌段共聚物包括乙烯/α-烯烃嵌段共聚物，其特征为具有至少一个或多个以下特征: 
(a)Mw/Mn为1.7至3.5，至少一个熔点Tm，以摄氏度计，和密度d，以克/立方厘米计，其中所述Tm和d的数值对应于以下关系： 
Tm>-2002.9+4538.5(d)–2422.2(d)2；或 
(b)Mw/Mn为1.7至3.5，其特征在于熔解热ΔH，以J/g计，和以摄氏度计的Δ量，ΔT，定义为在最高DSC峰和最高CRYSTAF峰之间的温差，其中所述ΔT和ΔH的数值具有以下关系： 
对于ΔH大于0且至多130J/g，ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81， 
对于ΔH大于130J/g，ΔT≥48℃， 
其中所述CRYSTAF峰使用至少5％的累积聚合物确定，以及如果少于5％的聚合物具有可识别的CRYSTAF峰，则CRYSTAF温度为30℃；或 
(c)特征在于用所述乙烯/α-烯烃互聚物的压塑膜测量的在300％应变和1个循环时的弹性回复率Re，以百分率计，以及具有密度d，以克/立方厘米计，其中当所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物基本不含交联相时所述Re和d的数值满足以下关系： 
Re>1481-1629(d)；或 
(d)具有当使用TREF分级时在40℃和130℃之间洗脱的分子级分，其特征在于所述级分的共聚单体摩尔含量比与之相当的无规乙烯互聚物在相同温度之间洗脱的级分的共聚单体摩尔含量高至少5％，其中所述与之相当的无规乙烯互聚物具有相同的共聚单体，并且其熔体指数、密度和共聚单体摩尔含量与所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的这些性质相差±10％以内，所述摩尔含量是基于整个聚合物；或 
(e)特征在于在25℃的储能模量G’25℃，和在100℃的储能模量G’100℃，其中所述G’25℃与G’100℃的比率为1:1至10:1。 
10.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中该预涂层不是任选的。 
11.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中该烯烃嵌段共聚物为基于乙烯的聚合物，其具有的在40至130℃洗脱的TREF级分的共聚单体含量大于或等于-0.2013T+21.07的量，其中T为TREF级分的峰洗脱温 度的数值，以℃测量。 
12.权利要求1所述的地毯，其中(i)所述纤维，主要衬垫，粘合剂衬垫和任选的第二衬垫都包括聚烯烃多嵌段聚合物，(ii)所述粘合剂衬垫的烯烃单体化学性质与所述纤维和主要衬垫的烯烃单体化学性质不同，和(iii)所述地毯在出售时包括标签或者说明书，所述的标签或者说明书表明该地毯可在不分离地毯组分的情况下重复利用。 
13.权利要求1所述的地毯或小方地毯，其中所述覆盖涂层材料或者所述粘合剂衬垫材料还包括： 
(a)至少一种填料，其量为大于0％和至多90wt％，基于所述材料的总重量，其中所述填料选自粉煤灰、三水合铝、CaCO3、滑石、回收的玻璃、氢氧化镁、碾碎的轮胎和碾碎的地毯， 
(b)任选的至少一种其它聚合物，所述其它聚合物选自MAH-g-HDPE、EEA和EAA， 
(c)任选的至少一种油， 
(d)任选的颜色添加剂，和 
(e)0至15wt％的至少一种增粘剂。 
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