專利名稱：具有瀝青襯料層的地板覆蓋材料的制作方法
在制造組合地毯時(shí)常用氧化和聚合物改性瀝青作襯料。組合地毯的結(jié)構(gòu)頗為復(fù)雜并可由纖維狀的，例如簇絨的基布和作為襯料的輔布構(gòu)成。為使簇絨堅(jiān)牢先用凝固膠乳浸漬基布，然后使用上述瀝青將基布層合到輔助襯布上。
在此種應(yīng)用中，對瀝青的控制簇絨基布中的應(yīng)力松弛、在廣泛圍的可能應(yīng)用條件下保持關(guān)鍵性的實(shí)際尺寸、防止過多的靜電積聚(靜電不僅會(huì)損害電氣和計(jì)算機(jī)器件，而且使建筑物內(nèi)居住者感到身體不適)、在靜荷條件(例如當(dāng)重物壓在組合地毯上經(jīng)一段時(shí)間后)下保持實(shí)際尺寸的能力等方面規(guī)定一些嚴(yán)格的物理要求。
所使用的瀝青還必須具備以下特性在熔融狀態(tài)下易于制備和加工，即在制造產(chǎn)品時(shí)的操作溫度下，在具有合適的粘度之同時(shí)還具有最大的熱穩(wěn)定性和最小的尺寸不穩(wěn)定性。
在英國專利申請GB 2219802 A(Vulcanite Ltd.)中提到，在瀝青中摻入低密度聚乙烯供屋頂材料和組合地毯襯料用。但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這種摻合物并不能滿足作組合地毯襯料用的所有要求。使用這種瀝青制造的組合地毯其靜荷和尺寸穩(wěn)定性不能被商業(yè)上所接受，而且不符合組合地毯和地板層壓材料工業(yè)所制定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
在英國專利第1417571號(hào)(Ruberoid Ltd.)中建議，將含聚乙烯或結(jié)晶聚丙烯的自粘性瀝青組合物用于帶自粘性襯料的組合地毯中。此外，在美國專利第4201812號(hào)(殼牌石油公司)中，使用瀝青和少量的熱塑性苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的摻合物作為整體襯料層制造出組合地毯。然而，這種嵌段共聚物作為組合地毯的襯料摻合物在加工、相容性，價(jià)格及其它方面均存在問題。
本發(fā)明涉及的瀝青組合物具有改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性，粘合性、靜荷及導(dǎo)電特性。這種組合物特別(但不限于)適合在生產(chǎn)組合地毯、地面材料和其它層壓材料中應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明提供一種地面覆蓋材料，它具有作為襯料層的瀝青組合物。這種瀝青組合物不僅滿足前述的所有要求，同時(shí)，與前述已被使用的體系相比，還具有大大節(jié)省費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種作為地面材料層壓襯料層的瀝青聚合物填料摻合物。此摻合物包含約占成品摻合物重量至少40%的惰性填料。其余的瀝青組分為包括高瀝青烯和樹脂成分的直餾瀝青，其針入度值(IP 49/83)為100絲米(dmm)或更小，以及含有低密度和高密度聚乙烯混合物的摻合物。一般說，全部聚乙烯的含量不超過成品摻合物重量的約10%。
本發(fā)明提供一種用作組合地毯襯料層的瀝青組合物。這種組合物成本低，可使用當(dāng)?shù)啬艿玫降牟牧?，即直餾瀝青不是吹制或氧化瀝青來制備，并且既可使用新的聚乙烯也可使用價(jià)格便宜的廢或回收的聚乙烯作改性劑。這種用作襯料層的瀝青-聚乙烯組合物改善了組合地毯的尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，因此無需使用抗靜電劑就能符合現(xiàn)行的有關(guān)導(dǎo)電性的IBM/ICL標(biāo)準(zhǔn)。
此外，由于瀝青組合物粘性的增大，所以為瀝青-聚乙烯組合物提供了更好的粘合效果，使得瀝青襯料層和已涂膠乳及固化的、針刺或簇絨基襯片的背面之間的層合質(zhì)量得以提高。這種瀝青組合物使有可能降低使用或涂敷溫度，導(dǎo)致能量的節(jié)省并允許在組合地毯背面使用價(jià)格便宜、熔點(diǎn)低的輔助襯片，例如，可使用無紡聚丙烯片代替高熔點(diǎn)的聚酯或聚酯-聚丙烯襯片。所生產(chǎn)的組合地毯具有一纖維狀的表面層和整個(gè)地粘著到作為襯料層的瀝青組合物的背面，并且通常是將輔助的襯片固定在瀝青襯料層的背面上的。
與使用苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物相比，在瀝青的相容性方面不存在問題，瀝青對溫度不敏感，在高溫下長期貯存也不交聯(lián)，也不需要具有危險(xiǎn)組分的特殊瀝青組合物。
用于本發(fā)明的瀝青-聚乙烯摻混組合物的軟化點(diǎn)為115℃至128℃，例如118℃至124℃，針入度為10dmm至15dmm，例如10dmm至12dmm。軟化點(diǎn)(環(huán)和球法測定)和針入度值是根據(jù)英國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，分別為IP 58/83和IP 49/83測定的。瀝青組合物是通過以下步驟制備的將瀝青加熱到約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，然后在中等剪力下連續(xù)攪拌足夠時(shí)間，例如60分鐘以上進(jìn)行混合，直到得到光滑均勻的分散體為止，也就是直到瀝青作為分散相被分散在聚乙烯連續(xù)相中時(shí)為止。通常對分散體質(zhì)量的監(jiān)視可在紫外線照射下對摻合物樣品進(jìn)行觀察，紫外線照射會(huì)影響聚合物的熒光性，因此可以目測估計(jì)摻合物的質(zhì)量。
作為地板層壓材料，特別是組合地毯襯料的瀝青組合物是通過加熱瀝青組合物，然后將其作為一層或多層涂層敷施到纖維表面的地面覆蓋材料的背面來使用的。一般來說，瀝青組合物的敷施溫度為160℃至180℃，例如165℃至170℃，其涂敷或敷施工位的溫度低于通常使用吹制瀝青時(shí)的溫度，粘度為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改性瀝青作為襯料層的敷施溫度為180℃至190℃;然而，在160℃至170℃或更低的溫度下，高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)改性直餾瀝青的粘度不像吹制和氧化瀝青的粘度那么快地增加，因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的低溫敷施和使用廉價(jià)的輔助襯片。較低的敷施溫度使有可能使用低熔點(diǎn)(160℃至170℃)、100%聚丙烯的無紡或其它片材作輔助襯料。這種瀝青可以以任何方式被敷施，例如用擦輥或鋪敷工藝來敷施。
瀝青組合物使用含有高瀝青烯和樹脂的直餾瀝青，其針入度為100dmm或以下，一般為低于約60dmm，例如20至60dmm。直餾瀝青比吹制瀝青更容易得到、成本低，而且粘度低。通常，瀝青全由直餾瀝青組成;然而，如需要時(shí)也可摻入少量，例如多達(dá)10%重量的其它瀝青，諸如吹制瀝青或其它烴產(chǎn)物。
直餾瀝青與其量足以形成聚乙烯聚合物占優(yōu)勢的連續(xù)相的高密度和低密度聚乙烯聚合物的混合物相摻合。一旦聚乙烯濃度達(dá)到相變量時(shí)，進(jìn)一步加入聚乙烯聚合物也不會(huì)增加瀝青摻合物的軟化點(diǎn)。一般說來，聚乙烯的使用總量最高達(dá)12%重量，例如在8%到10%之間。舉例說，HDPE范圍可以從約0.5%至3.0%重量，例如為1%至2%，而LDPE范圍可以從約3.0至9.5%重量，例如為3%到6%。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，為降低直餾瀝青的軟化點(diǎn)而使用中密度聚乙烯并不令人滿意，由于要求高的濃度以及加工和費(fèi)用方面的因素，使其應(yīng)用不能令人滿意。單獨(dú)使用低密度聚乙烯來生產(chǎn)商業(yè)上可接受的、具有規(guī)定的針入度值和軟化點(diǎn)的組合地毯瀝青襯料其結(jié)果也不能使人滿意。
聚乙烯的性質(zhì)取決于它們的分子構(gòu)型、分子量以及分子量分布。重要的因素是選擇和摻混所使用的聚乙烯。在商業(yè)上聚乙烯是按密度和熔體流動(dòng)指數(shù)來分級(jí)的，此兩種測量標(biāo)準(zhǔn)對確定任何一種級(jí)別來說是必不可少的。熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)是在壓力為2160克，溫度為190℃，10分鐘內(nèi)強(qiáng)迫通過0.0825英寸測流孔的聚合物的克數(shù)(根據(jù)ASTM D1238-70)。
一般說來，高密度聚乙烯組分的密度約在0.945克/厘米3至0.97克/厘米3之間，熔體流動(dòng)指數(shù)大于約0.2，諸如0.2至10，例如4至6。本發(fā)明的低密度組分之密度范圍約在0.915克/厘米3至0.93克/厘米3之間，熔體流動(dòng)指數(shù)大于約0.2，例如為2至10。
一般說來，瀝青組合物包含惰性礦物填料以降低成本和防止使用時(shí)組合物的冷流動(dòng)，例如使用板巖灰或石灰石，其用量大于約40%重量，例如在約40%至65%重量之間，特別是50%至55%。瀝青組合物可含有各種各樣通常用于組合地毯襯料層的改性劑和添加劑。被摻入的改性劑和添加劑對襯料層令人滿意的質(zhì)量沒有不良的影響。這樣的添加劑和改性劑可包括(但不限于)抗靜電劑，諸如脂肪胺;炭黑，包括炭黑與聚乙烯母料的混合物，例如被用來加入到瀝青混合物中的HDPE和LDPE與炭黑;其它填料;著色顏料;少量的其它聚合物和填加劑。
為了說明將結(jié)合某些實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，然而應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員能對本發(fā)明作出種種改變、修改、增加及改進(jìn)，所有這些都落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
實(shí)施例說明在Hubis混合器中裝入190℃、50針入度(按IP 49/83)的直餾瀝青311公斤和28公斤的HDPE(MFI為3、密度為0.95克/厘米3)和10.5公斤的LDPE(MFI為4，密度為0.92克/厘米3)，然后開始混合操作周期。10分鐘后，取出摻混料的樣品作估計(jì)摻混質(zhì)量的紫外線檢查。繼續(xù)以10分鐘為一個(gè)操作周期進(jìn)行混合，直到分散體的質(zhì)量觀察不到進(jìn)一步提高時(shí)為止。當(dāng)達(dá)到這點(diǎn)時(shí)，加入350公斤的石灰石填料而得到700公斤重的最終批量。
此批料被用來制造樣品組合地毯，使用擦涂輥將瀝青涂施到地板材料基材的背面，瀝青的敷施溫度為153℃至162℃。此聚乙烯-瀝青組合物的軟化點(diǎn)為121℃(IP 58/83)，針入度為10dmm(IP 49/83)，并且具有如下的粘度溫度分布圖3粘度 溫度(帕斯卡) (℃)47.0 13030.0 14020.0 15014.0 1609.5 1707.5 1806.0 190
分散體質(zhì)量-已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用高速粉碎機(jī)在20到30分鐘后可以得到最佳的分散體。由它制造的組合地毯可與作為對照物并以相同方式(除了吹制瀝青的敷施溫度為190℃外)制得的被稱為Collage(Interface flooring Systems，Inc.的商標(biāo))的類似的商品組合地毯相比。
大規(guī)模工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果 Collage，對照物組合地毯聚合物改性的組合地毯Aachen試驗(yàn)24小時(shí)調(diào)節(jié)處 Wa.1 N.A. Wa.1-.02理后的尺寸變化 Wa.2 N.A. Wa.2-.04Wt.1 N.A. Wt.1+.02Wt.2 N.A. Wt.2-.02在60℃2小時(shí) Wa.1-.106 Wa.1-.130后的尺寸變化 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時(shí)后的尺寸變化 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時(shí)后的尺寸變化 Wa.2-.244 Wa.2-.186Wt.1-.140 Wt.1-.014Wt.2-.072 Wt.2-.056在20℃，相對濕 Wa.1-.266 Wa.1-.126度65%，經(jīng)48 Wa.2-.228 Wa.2-.178小時(shí)再調(diào)節(jié)處理 Wt.1-.117 Wt.1 0后的尺寸變化 Wt.2-.068 Wt.2-.034
限度在+0.2%至-0.4%一般為合格，除美國和法國規(guī)定限度在+0.1至-0.2%為合格外。
簇絨拉拔試驗(yàn)對照組合 聚合物改性地毯 組合地毯去掉簇絨所需的平均力 4.26牛頓 4.40牛頓靜導(dǎo)電性試驗(yàn)條件19.90℃，29%相對濕度對照組合地毯 聚合物改性組合地毯IBM 1.2×10＊11歐姆 7.75×10＊10歐姆ICL 1.2×10＊11歐姆 2.9×10＊11歐姆粘合/脫層試驗(yàn)在聚合物改性的組合地毯內(nèi)部再次提供了優(yōu)于在氧化瀝青組合地毯內(nèi)部所顯示的粘合性。
低和高密度聚乙烯改性直餾瀝青摻合物提供一種獨(dú)特的、用于地面層壓材料的瀝青襯料，并具有節(jié)能、加工和制造方面的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種具有瀝青組合物襯料層的地板覆蓋材料，其瀝青組合物包括a)具有針入度值最高達(dá)100dmm的直餾瀝青的分散相；b)低密度和高密度聚乙烯混合物的連續(xù)相；以及c)瀝青組合物的軟化點(diǎn)為115℃至128℃，針入度值為10至15dmm。
2.如權(quán)利要求1中所述的地板覆蓋材料，其中所述的組合物還包括最高達(dá)10%重量的吹制瀝青組合物作為分散相。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的地板覆蓋材料，其中所述的組合物還包括至少占組合物重量40%的礦物填料。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的地板覆蓋材料，其中組合物含有占其重量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.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中高密度聚乙烯的密度為0.945克/厘米3至0.970克/厘米3，低密度聚乙烯的密度為0.915克/厘米3至0.930克/厘米3。
6.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中組合物含有占其重量4%至10%的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物。
7.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中直餾瀝青的針入度值為40dmm至60dmm。
8.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中瀝青組合物的粘度范圍為6帕斯卡至30帕斯卡。
9.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中高和低密度聚乙烯的熔體流動(dòng)指數(shù)為0.2至10。
10.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中地板覆蓋材料包括具有纖維狀的表面和背面、而瀝青組合物被粘著在背面上的組合地毯。
11.如權(quán)利要求10中所述的地面覆蓋材料，它包括一被粘著到瀝青組合物背面的無紡聚丙烯輔助襯片。
12.如前述任一權(quán)利要求中所述的地板覆蓋材料，其中瀝青組合物的針入度值為10dmm至12dmm、軟化點(diǎn)為118℃至124℃。
13.一種組合地毯用的瀝青摻合物，它包括一種針入度為100dmm或以下的直餾瀝青，一種密度為0.945克/厘米3至0.97/厘米3、熔體流動(dòng)指數(shù)大于0.2的高密度聚乙烯，該組分的濃度占成品摻合物重量的0.5%至3%，一種密度為0.915克/厘米3至0.93克/厘米3、熔體流動(dòng)指數(shù)大于0.2的低密度聚乙烯，該組分的濃度占成品摻合物重量的3%至9.5%，以及一種惰性礦物填料，該組分至少占成品摻合物重量的40%。
全文摘要
一種具有瀝青組合物作為襯料層的地板覆蓋材料，例如組合地毯。該瀝青組合物包括直餾瀝青以及被摻合并以最高達(dá)約10％重量的連續(xù)相分散在直餾瀝青中的高密度和低密度聚乙烯的混合物。該瀝青組合物含有最少約為40％重量的礦物填料，例如，石灰石。此瀝青組合物具有改進(jìn)的尺寸穩(wěn)定性、粘合性、靜載荷和導(dǎo)電性，并且有成本低和操作方面的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D06N7/00GK1058245SQ9110307
公開日1992年1月29日 申請日期1991年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月10日
發(fā)明者安德魯·湯普森 申請人:應(yīng)特菲斯公司