專利名稱：可發(fā)泡水性組合物的制作方法
可發(fā)泡水性組合物公開領(lǐng)域本公開內(nèi)容總體涉及一種可發(fā)泡水性組合物，并且特別涉及一種包含所述可發(fā)泡 水性組合物的地毯背襯組合物(carpet backing composition)。背景大多數(shù)常規(guī)地毯包含第一背襯(primary backing)，其中紗線簇以割開或未割開 的環(huán)的形式從背襯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背 襯中，然后向其涂覆預(yù)涂層或粘合劑。在非簇絨地毯或粘絨地毯的情況下，纖維被粘合劑組 合物包埋并且固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在這兩種情況下，地毯結(jié)構(gòu)通常還包括粘合到第一背襯上的第二背襯。第二背襯 可以向地毯提供額外的填塞(padding)、吸收噪音、增加尺寸穩(wěn)定性并且經(jīng)常起到絕熱體的 作用。第二背襯，典型地為泡沫塑料板或織物，通過涂覆于簇絨撮(tuft-lock)涂布的第一 背襯或直接涂覆于第二背襯的粘合劑組合物被層壓到第一背襯上。類似的技術(shù)被用于制備 闊幅地毯以及小方地毯中。粘合劑的物理性質(zhì)對(duì)作為地毯背襯涂層的成功使用是重要的。在這方面，存在這 種涂層必須滿足的許多要求。必須能夠使用地毯工業(yè)中常規(guī)使用的方法和設(shè)備將涂層涂覆 到地毯上并且干燥。在簇絨和非簇絨結(jié)構(gòu)中，涂層都必須提供對(duì)絨頭纖維優(yōu)異的粘附性， 以將它們牢固地固定到背襯上。涂層必須還具有低煙霧密度值和高阻燃性，并且必須接受 常規(guī)填料如碳酸鈣、三水合鋁、重晶石和長(zhǎng)石的高負(fù)載。此外，涂層即使具有高填料負(fù)荷或 在低溫下也必須保持充分的軟度和撓性，從而使得地毯，如果以寬幅形式生產(chǎn)，在安裝過程 中可以被容易地卷起和展開。軟度和撓性性質(zhì)取決于地毯的形式而變化，但是，在所有情況 下，重要的是地毯將平放而不表現(xiàn)出卷曲或鼓起的趨勢(shì)。在涂布組合物向地毯底層上的涂覆中，通常有利的是在涂覆之前用氣體，典型地 為空氣使涂布組合物發(fā)泡或起泡。通過機(jī)械作用(發(fā)泡)使氣體結(jié)合到涂布組合物中以形 成泡沫。如果可以迅速且可重復(fù)地獲得所需的化合物泡沫密度或空氣含量，則涂布組合物 發(fā)泡良好。在發(fā)泡涂布組合物的制備中，典型的方法涉及將所有組分混合，然后使用混合設(shè) 備將氣體結(jié)合到混合物中。可以將表面活性劑加入涂布組合物中以改變截留(entrap)空 氣的比率和程度。這樣的表面活性劑的實(shí)例包括月桂基硫酸鈉或月桂基硫酸銨。涂布組合物的發(fā)泡有助于涂層重量控制。重要的是泡沫在涂布組合物的涂覆之 后、但是在涂層的干燥完成之前塌陷(collapse)。這種塌陷對(duì)于獲得與第二背襯的良好粘 合是必需的。如果泡沫沒有充分塌陷，則可能具有差得多的第二背襯粘合的泡沫結(jié)構(gòu)殘留。適宜的是具有在地毯和小方地毯的生產(chǎn)中使用的涂布組合物，使得涂布組合物 發(fā)泡或起泡良好，足夠穩(wěn)定以獲得良好的涂層重量控制，并且在涂覆之后或干燥過程早期 (在通過干燥的化合物將空隙固定在適當(dāng)位置之前)的某個(gè)點(diǎn)充分塌陷。鍵本公開內(nèi)容涉及一種可發(fā)泡水性組合物，其包括聚合物粘合劑和發(fā)泡助劑。對(duì)于 各種實(shí)施方案，發(fā)泡助劑包括聚丙二醇，聚丙二醇醚，或它們的組合。對(duì)于各種實(shí)施方案，發(fā)泡助劑具有130至2000的重均分子量。此外，聚丙二醇醚具有式R-O-[CH2CH(CH3) ]n-0H，其 中R可以是氫或含1至22個(gè)碳原子(C1-C22)的烷基，并且η是2至35的數(shù)。在一個(gè)實(shí)施 方案中，地毯背襯組合物可以使用可發(fā)泡水性組合物形成。當(dāng)用作地毯背襯組合物時(shí)，可發(fā) 泡水性組合物還可以包括至少一種無機(jī)填料。本公開內(nèi)容的另一方面包括使用本公開內(nèi)容 的地毯背襯組合物制備的地毯產(chǎn)品。此外，本文中還公開了一種采用地毯背襯組合物制備 地毯產(chǎn)品的方法，以及一種用地毯背襯組合物涂布地毯的方法。本公開內(nèi)容的實(shí)施方案還 包括一種用如本文中公開的地毯背襯組合物產(chǎn)生泡沫的方法。對(duì)于各種實(shí)施方案，由于發(fā) 泡助劑的存在，地毯背襯組合物表現(xiàn)出發(fā)泡增加以及泡沫穩(wěn)定性降低，使得泡沫在涂布組 合物的涂覆之后、但是在涂層的干燥完成之前逐漸地塌陷。本公開內(nèi)容的以上概述不意欲描述本公開內(nèi)容的每個(gè)公開實(shí)施方案或每種實(shí)現(xiàn)。 以下描述更具體地示例說明性實(shí)施方案。在本申請(qǐng)中的幾處，通過實(shí)例的名單提供引導(dǎo)，所 述實(shí)例可以以各種組合使用。在每種情況下，所述名單僅起到代表性組的作用，并不應(yīng)當(dāng)被 理解為排他的名單。
定義對(duì)于本公開內(nèi)容而言，術(shù)語(yǔ)“干”表示基本上不存在水，而術(shù)語(yǔ)“干基”是指干材料 的重量，并且"干重量份"是指干材料的重量份。對(duì)于本公開內(nèi)容而言，術(shù)語(yǔ)“共聚物”表示由超過一種單體得到的聚合物。如在此所使用的，“Tg”是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的縮寫。對(duì)于本公開內(nèi)容而言，術(shù)語(yǔ)“低 Tg單體”表示當(dāng)均聚時(shí)產(chǎn)生Tg低于10°C的均聚物的單體，并且術(shù)語(yǔ)“高Tg單體”表示當(dāng)均 聚時(shí)產(chǎn)生Tg至少為10°C的均聚物的單體。對(duì)于本公開內(nèi)容而言，術(shù)語(yǔ)“(甲基)”表示甲基取代的化合物包括在由該術(shù)語(yǔ)修 飾的化合物種類中。例如，術(shù)語(yǔ)(甲基)丙烯酸表示丙烯酸和甲基丙烯酸。盡管在地毯工業(yè)中術(shù)語(yǔ)“泡沫(foam)”是指不含填料的材料，而術(shù)語(yǔ)“泡沫 (froth) ”通常是指填充的材料，但是在本文中術(shù)語(yǔ)“泡沫(foam) ”和“泡沫(froth) ”可互 換地使用。對(duì)于本公開內(nèi)容而言，“發(fā)泡性(frothability)”可與“發(fā)泡性(foamability) ”可 互換地使用，是指經(jīng)時(shí)間間隔的泡沫密度，以至于較大的發(fā)泡性在較短時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生較低的 泡沫密度。如本文中使用的，關(guān)于泡沫的“穩(wěn)定性”，是指泡沫隨著時(shí)間的塌陷。例如，可以在 30分鐘時(shí)通過將30分鐘時(shí)的泡沫體積除以起始泡沫體積并且乘以100而測(cè)得泡沫的百分 比(％ )穩(wěn)定性。保持較低的泡沫百分比(％ )體積表示較低的泡沫穩(wěn)定性。如本文中使用的，“pphm”是按100重量份單體計(jì)的重量份數(shù)的縮寫。如本文中使用的，“麗”是重均分子量的縮寫。如本文中使用的，“。C，，是攝氏度的縮寫。如本文中使用的，“g”是克的縮寫。如本文中使用的，“ cP，，是厘泊的縮寫。如本文中使用的，“ cc ”是立方厘米的縮寫。如本文中使用的，“烷基”是指具有通式CnH2n+1的烴基，其中η是碳原子的個(gè)數(shù)。術(shù)語(yǔ)“和/或”表示一個(gè)，一個(gè)或多個(gè)，或全部所列要素。
如本文中使用的，“室溫”是指20°C至25°C的環(huán)境溫度。除非另外指出，在本說明書和權(quán)利要求中使用的所有表示組分的量、重量份、溫 度、百分比等的數(shù)字都可以理解為被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。如本文中使用的，“一種(a) ”、“一種(an) ”、“所述(the) ”、“至少一種”和“一種或 多種”可互換地使用。術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”及其變體在這些術(shù)語(yǔ)在本說明書和權(quán)利要求 中出現(xiàn)時(shí)沒有限制的含義。因此，例如，包含“一種”聚合物粘合劑的地毯背襯組合物，可以 被解釋為表示聚合物粘合劑包括“一種或多種”聚合物粘合劑。此外，在本文中，通過端點(diǎn)列舉的數(shù)值范圍包括在該范圍內(nèi)包含的全部數(shù)值(例 如，1 至 5 包括 1,1. 5、2、2· 75,3,3. 8、4、5 等)。詳細(xì)描述本公開內(nèi)容包括一種至少具有聚合物粘合劑和發(fā)泡助劑的可發(fā)泡水性組合物，其 提供增加的發(fā)泡與降低的泡沫穩(wěn)定性。對(duì)于本文中討論的各種實(shí)施方案，發(fā)泡助劑包括聚 丙二醇，聚丙二醇醚或它們的組合。對(duì)于各種實(shí)施方案，用于發(fā)泡助劑的量的選擇，重均分 子量，和/或聚丙二醇和/或聚丙二醇醚的種類可以允許在降低泡沫穩(wěn)定性的同時(shí)增加泡 沫產(chǎn)生。如本文中討論的，可發(fā)泡水性組合物允許迅速且可重復(fù)地獲得具有所需水平的泡 沫密度的泡沫，以使泡沫充分穩(wěn)定歷時(shí)足以將其以所需涂層重量涂覆到底層(例如，地毯 原坯布(griege))上的預(yù)定時(shí)間，然后使得泡沫在涂覆后和/或在干燥過程中早期地塌陷， 從而在干燥的化合物中沒有固定泡沫空隙。此外，本公開內(nèi)容的發(fā)泡助劑可以用于需要水 性組合物迅速發(fā)泡然后在泡沫涂覆于底層后快速塌陷的應(yīng)用中。作為實(shí)例，這樣的應(yīng)用可 以包括可發(fā)泡水性組合物作為地毯背襯組合物的應(yīng)用，所述地毯背襯組合物包括聚合物粘 合劑，發(fā)泡助劑和無機(jī)填料，以及其它添加劑。對(duì)于各種實(shí)施方案，聚合物粘合劑可以以用于制造所需制品的粘合量使用。因此， 例如，當(dāng)與地毯產(chǎn)品一起使用時(shí)，地毯背襯組合物的聚合物粘合劑以粘合量存在。例如，當(dāng) 與地毯產(chǎn)品一起使用時(shí)，粘合量的聚合物粘合劑可以起到將纖維簇固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?將第二背襯粘附到纖維結(jié)構(gòu)上，和/或?qū)ψ罱K的地毯結(jié)構(gòu)提供尺寸穩(wěn)定性的作用?？砂l(fā)泡水性組合物可以包括各種的一種或多種聚合物粘合劑。例如，在地毯產(chǎn)品 的制備中使用的聚合物粘合劑是周知的并可商購(gòu)的。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在本公開內(nèi) 容的可發(fā)泡水性組合物中采用的聚合物粘合劑可以包括合成膠乳。如所熟知的，合成膠乳 是通過一種或多種單體的乳液聚合制備的聚合物顆粒的水性分散體。其中，合成膠乳的實(shí) 例可以包括聚烯烴和/或聚氨酯的分散體。聚合物粘合劑的聚合物可以是均聚物，但是優(yōu)選為共聚物。共聚物可以由提供預(yù) 期應(yīng)用所需的粘合劑性能的多種單體的組合制備。例如，聚合物粘合劑的Tg可以基于預(yù)期 應(yīng)用而變化。有利地，聚合物粘合劑的Tg為-20°c至30°C，優(yōu)選-15°c至20°C，并且更優(yōu) 選-10°C至10°C。對(duì)于各種實(shí)施方案，聚合物粘合劑可以由一種或多種低Tg單體、一種或 多種高Tg單體、和官能共聚單體的組合制備。低Tg單體的實(shí)例包括Tg低于10°C的單體，它們是二烯、丙烯酸的C1-Cltl烷基酯、 α，β -烯鍵式不飽和C4-C6單羧酸的C2-Cltl烷基酯、α，β -烯鍵式不飽和C4-C8 二羧酸的 C4-Cltl 二烷基酯、乙烯，和羧酸的乙烯基酯，包括而不限于異丁酸乙烯酯、2-乙基-己酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、異辛酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯(vinyl versatate) 0優(yōu)選地，低Tg單體 選自二烯、(甲基)丙烯酸WC1-Cltl烷基酯，S卩(甲基)丙烯酸烷基酯，以及馬來酸、衣康 酸和富馬酸的C4-C8 二烷基酯。特別優(yōu)選的低Tg單體包括丁二烯、異戊二烯、丙烯酸乙酯、 丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、馬來酸二丁酯和馬來酸二辛酯，其中丁二烯 是優(yōu)選的單體。高Tg單體的實(shí)例包括苯乙烯、α -甲基苯乙烯、偏二氯乙烯、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酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯腈、乙酸乙 烯酯，和Tg為10°C以上的羧酸的乙烯基酯。這種乙烯基酯的實(shí)例包括新戊酸乙烯酯、新 癸酸乙烯酯、新壬酸乙烯酯，和支鏈乙烯酯的混合物如可商購(gòu)的VEOVA 11 (分辨性能產(chǎn)品 (Resolution Performance Products))禾口 EXXAR ΝΕΟ-12 (ExxonMobil Chemical)。苯乙煉 是優(yōu)選的高Tg單體。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物粘合劑是共聚的苯乙烯和丁二烯(例如1， 3-丁二烯)單體的合成膠乳。還可以適宜的是在聚合物粘合劑中結(jié)合一種或多種官能共聚單體。合適的可共聚 的官能共聚單體包括例如丙烯酸；甲基丙烯酸；衣康酸；富馬酸；馬來酸的半酯，比如馬來 酸單乙酯、馬來酸單丁酯或馬來酸單辛酯；丙烯酰胺；叔辛基丙烯酰胺；N-羥甲基(甲基) 丙烯酰胺；N-乙烯基吡咯烷酮；己二酸二烯丙酯；氰尿酸三烯丙酯；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(yīng)的甲 基丙烯酸酯。取決于具體的共聚單體的性質(zhì)，官能共聚單體通常以小于5pphm，優(yōu)選小于 3pphm的水平使用。此外，有助于聚合物粘合劑的穩(wěn)定性的一些可共聚的單體，例如乙烯基磺酸、乙烯 基磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉、烯丙醚硫酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基-丙磺酸鈉(AMPS)、甲基丙 烯酸2-磺基乙酯和甲基丙烯酸2-磺基丙酯，可以用作乳液穩(wěn)定劑。如果使用，則這些任選 的單體有利地以0. Ipphm至2pphm的量加入。用于制備聚合物粘合劑的方法在本領(lǐng)域是已知的，并且可以使用這些方法。例如， 聚合物粘合劑可以通過其中反應(yīng)物為乳化形式的乳液聚合方法制備。合適的自由基聚合引發(fā)劑是能夠促進(jìn)乳液聚合的引發(fā)劑，并且包括水溶性氧化 劑，比如有機(jī)過氧化物(例如，叔丁基過氧化氫、氫過氧化枯烯等)、無機(jī)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(fā)劑。 這種引發(fā)劑以足以導(dǎo)致聚合的量使用。通常，足夠的量為0. Ipphm至5pphm。作為選擇，可 以使用氧化還原引發(fā)劑，特別是當(dāng)聚合在較低溫度進(jìn)行時(shí)。例如，除了上述的過硫酸鹽和過 氧化物引發(fā)劑以外，還可以使用還原劑。典型的還原劑包括但不限于堿金屬的連二亞硫酸 鹽(hydrosulfite)、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，還原劑以O(shè).Olpphm至5pphm的水平使用。許多這樣 的弓I發(fā)劑對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的?？梢允褂靡l(fā)劑的混合物。對(duì)于各種實(shí)施方案，在制備聚合物粘合劑的過程中和/或在可發(fā)泡水性組合物中 可以使用表面活性劑。這種表面活性劑的實(shí)例包括通常在乳液聚合方法中使用的那些表面 活性劑。表面活性劑可以是陰離子型、非離子型或它們的混合物。術(shù)語(yǔ)“表面活性劑”、“乳 化劑(emulsifying agent)”和“乳化劑(emulsif ier) ”在此可互換地使用。合適的非離子型乳化劑包括聚氧乙烯縮合物。可以使用的示例性聚氧乙烯縮合物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， 比如聚氧乙烯壬基苯酚醚和聚氧乙烯辛基苯酚醚；高級(jí)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(huán)氧乙烷與樹脂酸和妥爾油酸的縮合物；聚氧乙烯酰 胺和胺縮合物，比如N-聚氧乙烯月桂酰胺和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烷基硫醚?？梢允褂玫姆请x子型乳化劑還包括可獲自BASF的商品名為PLUR0NIC和TETR0NIC 的一系列表面活性劑。此外，由Air Products銷售的商品名為SURFYN0L的一系列炔屬二 元醇的環(huán)氧乙烷加合物也適于作為非離子型乳化劑。合適的陰離子型乳化劑包括烷基芳基磺酸鹽、堿金屬烷基硫酸鹽、磺化烷基酯和 脂肪酸皂。具體實(shí)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、N-十八烷基磺基琥珀酸鹽和二辛基磺基琥珀酸鈉。當(dāng)在聚合物粘合劑的 制備過程中使用時(shí)，乳化劑以對(duì)于獲得聚合物在水相中的適當(dāng)乳化并且提供所需粒度和粒 度分布有效的量使用。在本領(lǐng)域已知的出于各種特定目的而用于乳液聚合的其它成分，比如酸、鹽、鏈轉(zhuǎn) 移劑、螯合劑、緩沖劑、中和劑、去泡劑和增塑劑，也可以用于所述聚合物粘合劑的制備。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(yōu)選在酸性條件(PH 2至低于pH 7，優(yōu)選pH 2至pH 5)下聚合。在這種情況下，水性介質(zhì)可以包含通常用于提供在所需pH 范圍內(nèi)的緩沖體系的那些已知的弱酸及其鹽。還可以使用各種保護(hù)性膠體代替上述乳化劑，或除上述乳化劑外還可以使用各種 保護(hù)性膠體。合適的膠體包括在乳液聚合技術(shù)的領(lǐng)域內(nèi)已知的酪蛋白、羥乙基淀粉、羧乙 基(carboxyxethyl)纖維素、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 丙烯酰胺類、聚醚類等。通常，當(dāng)使用時(shí)，基于乳液聚合反應(yīng)器內(nèi)容物的總重量，以0. 05重 量％至10重量％的水平使用這些膠體。將用于制備聚合物粘合劑的聚合成分合并的方式可以是各種已知的單體進(jìn)料方 法，比如連續(xù)的單體添加、遞增的單體添加或在一次進(jìn)料中加入全部量的單體。水性介質(zhì)與 聚合添加劑的總量可以在引入單體之前就存在于聚合容器內(nèi)，或作為選擇，水性介質(zhì)或其 一部分可以在聚合的過程中連續(xù)地或遞增地加入。在聚合之后，可以通過加入水或通過蒸餾移除水，將產(chǎn)生的聚合物粘合劑的水性 分散體的固含量調(diào)節(jié)到所需水平。通常，聚合物粘合劑固含量的所需水平基于聚合物粘合 劑的總重量為40重量％至75重量％，更優(yōu)選基于聚合物粘合劑的總重量為50重量％至70
重量％。當(dāng)用作地毯背襯組合物時(shí)，在添加劑中，可發(fā)泡水性組合物還可以包含無機(jī)填料。 適于在地毯背襯組合物中使用的無機(jī)填料是已知的且可商購(gòu)的。這種無機(jī)填料或顏料的 實(shí)例可以包括碳酸鈣、煤飛塵、玻璃粉、粘土、高嶺土、滑石、重晶石、長(zhǎng)石、二氧化鈦、鈣鋁顏 料、緞光白、合成聚合物顏料、氧化鋅、硫酸鋇、石膏、二氧化硅、三水合氧化鋁、云母、空心聚 合物顏料和硅藻土。可以使用無機(jī)填料的混合物。可以在地毯背襯組合物的制備中使用的無機(jī)填料的量可以根據(jù)無機(jī)填料密度和 所需的涂布性能而變化。有利地，在本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物中使用的無機(jī)填料的量按100干重量份的聚合物粘合劑計(jì)為至多1000干重量份，優(yōu)選按100干重量份的聚合物粘 合劑計(jì)為150至約650干重量份，并且更優(yōu)選按100干重量份的聚合物粘合劑計(jì)為200至 600干重量份。對(duì)于各種實(shí)施方案，本公開內(nèi)容的發(fā)泡助劑包括聚丙二醇，聚丙二醇醚，或其組 合，其中所述組合可以包括一種或多種的聚丙二醇與一種或多種的聚丙二醇醚。換言之，盡 管可行的是，聚丙二醇或聚丙二醇醚中的任一種可以作為單一的同質(zhì)化合物單獨(dú)使用，但 可以使用來自同源系列化合物的一種或多種的聚丙二醇和/或聚丙二醇醚的組合，其中所 述組合的重均分子量在本文中提供。因此，對(duì)于各種實(shí)施方案，可發(fā)泡水性組合物的發(fā)泡助 劑的重均分子量為130至2000，優(yōu)選其重均分子量為190至1200。對(duì)于各種實(shí)施方案，聚丙二醇醚具有式R-0-[CH2CH(CH3)]n-0H，其中R是氫或含1 至22個(gè)碳原子(C1-Q)的烷基，并且η為2至35的數(shù)。對(duì)于η的其它優(yōu)選范圍包括3至 20的數(shù)。優(yōu)選的聚丙二醇醚是其中R是含1至8個(gè)碳原子(C1-C8)的烷基的情況，最優(yōu)選 的是其中R是含1至4個(gè)碳原子(C1-C4)的烷基的二醇醚。對(duì)于各種實(shí)施方案，當(dāng)R為烷基 時(shí)，烷基可以是直鏈和/或支鏈(含仲和/或叔烷基)。可發(fā)泡水性組合物的發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性可以受聚丙二醇和/或聚丙二醇醚的 重均分子量，和/或二醇醚的烷基長(zhǎng)度的影響。例如，處于在本文中給出的重均分子量范圍 下端的聚丙二醇和/或聚丙二醇醚與處于重均分子量范圍的上端的那些相比趨于更迅速 地發(fā)泡，但是它們還趨于產(chǎn)生更穩(wěn)定的泡沫。相反，那些處于在本文中給出的重均分子量范 圍的上端的聚丙二醇和/或聚丙二醇醚趨于抵抗發(fā)泡，但是它們還趨于產(chǎn)生與在本文中給 出的重均分子量范圍下端相比較不穩(wěn)定的泡沫。因此，可以根據(jù)預(yù)期應(yīng)用定制使用的發(fā)泡助劑的量、重均分子量、混合物和/或聚 丙二醇和/或聚丙二醇醚的比率以實(shí)現(xiàn)所需的來自可發(fā)泡水性組合物的泡沫密度和泡沫 穩(wěn)定性。例如，當(dāng)將可發(fā)泡水性組合物用作地毯背襯組合物時(shí)，其適宜具有較大的發(fā)泡性以 促進(jìn)在涂層重量控制下更完全的泡沫覆蓋率。還適宜的是泡沫具有降低的穩(wěn)定性以使得泡 沫在涂覆之后和干燥完成之前塌陷，以獲得良好的與第二層背襯的粘附并且降低干燥化合 物對(duì)空隙的固定。具有這種降低的穩(wěn)定性的泡沫可以被認(rèn)為是可塌陷的。至少部分基于此理解，通過選擇和使用本公開內(nèi)容的發(fā)泡助劑，使用本公開內(nèi)容 的發(fā)泡助劑則將可以從可發(fā)泡水性組合物產(chǎn)生泡沫，其具有增加體積與降低穩(wěn)定性的所需 特性。例如，可以選擇發(fā)泡助劑的聚丙二醇和聚丙二醇醚之一以降低可發(fā)泡水性組合物的 泡沫的穩(wěn)定性，而可以選擇發(fā)泡助劑的聚丙二醇和聚丙二醇醚的另一種來增加可發(fā)泡水性 組合物的泡沫的體積。在另外的實(shí)施方案中，還可以進(jìn)行發(fā)泡助劑的選擇以使得混合物的 泡沫既增加體積又在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)塌陷。在一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)定時(shí)間間隔為2至5分 鐘。如認(rèn)識(shí)到的，時(shí)間間隔將隨涂覆和涂覆條件(例如剪切和溫度)變化，因而根據(jù)預(yù)期應(yīng) 用的其它預(yù)定的時(shí)間間隔也是可能的。在另外的實(shí)施方案中，發(fā)泡助劑的一種或多種聚丙二醇和/或聚丙二醇醚還可以 與如本文中討論的加入到可發(fā)泡水性組合物中的表面活性劑一起使用，其中可以定制發(fā)泡 助劑和表面活性劑的組合以提供可發(fā)泡水性組合物的迅速的初始泡沫密度和隨后不穩(wěn)定 性的類似益處。例如，本公開內(nèi)容的發(fā)泡助劑可以與表面活性劑如月桂基硫酸鈉等一起使用。
對(duì)于各種實(shí)施方案，可發(fā)泡水性組合物的泡沫可以具有5體積％至95體積％空氣 的空氣含量，優(yōu)選30體積％至80體積％空氣的空氣含量。發(fā)泡的程度通常表達(dá)為空氣截 留百分比或泡沫密度。例如，50%空氣截留對(duì)應(yīng)于這樣的空氣量如果特定體積的未發(fā)泡的 組合物重200克，則同樣體積的發(fā)泡的組合物將重100克。備選地，泡沫密度可以通過確定 特定體積的可發(fā)泡水性組合物的泡沫的質(zhì)量來確定。對(duì)于各種實(shí)施方案，以干基計(jì)，相對(duì)于100干重量份的聚合物粘合劑，在可發(fā)泡水 性組合物中采用的發(fā)泡助劑的量可以為0. 05至3. 0重量份。優(yōu)選地，以干基計(jì)，相對(duì)于100 干重量份的聚合物粘合劑，在可發(fā)泡水性組合物中使用的發(fā)泡助劑的量可以為0. 1至1. 5
重量份。本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物可以具有各種重量百分比(％ )濃度的聚合物粘合 劑和無機(jī)填料。例如，基于粘合劑和填料的總重量，地毯背襯組合物可以具有11重量％至 100重量％的聚合物粘合劑和至多89重量％的無機(jī)填料。優(yōu)選地，基于粘合劑和填料的總 重量，地毯背襯組合物含有14重量％至50重量％的聚合物粘合劑和50重量％至86重量％ 的無機(jī)填料。通常，公開的可發(fā)泡水性組合物可以在4°C至57°C的溫度范圍內(nèi)，更優(yōu)選在18°C 至41°C的溫度范圍內(nèi)發(fā)泡。對(duì)于各種實(shí)施方案，還可以進(jìn)行可發(fā)泡水性組合物的預(yù)調(diào)節(jié)。 這種預(yù)調(diào)節(jié)步驟可以包括但不限于，可發(fā)泡水性組合物在發(fā)泡之前冷卻至預(yù)定溫度。對(duì)于各種實(shí)施方案，本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物還可以包括常規(guī)添加劑。這 些常規(guī)添加劑的實(shí)例包括但不限于，增稠劑、催化劑、分散劑、螯合劑、著色劑、殺生物劑 等。這樣的常規(guī)添加劑的實(shí)例列舉在“2002 McCutcheon的第二卷功能材料(Functional Materials)，，，McCutcheon' s Division, MC Publishing Co. , 175 Rock Road, Glen Rock, NJ 07452 USA中。常見的表面活性劑列舉在“2002MCCutCheon的第一卷乳化劑和洗滌劑 (Emulsifiers and Detergents)，，中。本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物可以有利地用于生產(chǎn)地毯產(chǎn)品。地毯背襯組合物還 可以用于根據(jù)已知技術(shù)制造地毯。例如，如本文中討論的，地毯背襯組合物可以通過混合聚 合物粘合劑與其它組分中的無機(jī)填料和發(fā)泡助劑形成。將氣體引入地毯背襯組合物中以形 成泡沫。然后將地毯背襯組合物的泡沫以所需涂層重量涂覆到地毯背襯上的紗線上，以使 背襯的紗線包埋到地毯背襯組合物中。地毯背襯組合物的泡沫還具有足夠的固有不穩(wěn)定性 (例如，通過發(fā)泡助劑的選擇)，使得泡沫在涂覆之后和干燥完成之前塌陷。這種塌陷對(duì)于 獲得與地毯背襯的良好粘合是必要的。本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物可以用于生產(chǎn)常規(guī)簇絨地毯、非簇絨地毯、針刺地 毯和編織地毯，并且可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)備，如在地毯工廠中使用的設(shè)備使 其干燥。因此，地毯背襯組合物可以用于制造包含第一背襯的絨頭地毯，其中絨頭紗線從第 一背襯延伸從而形成絨頭簇絨；以及非簇絨地毯，其中纖維被包埋在已涂布到編織或非編 織底層上的粘合劑組合物中。在簇絨地毯的制備中，將紗線栽絨或針刺到第一背襯中，所述第一背襯通常為非 編織聚丙烯、聚乙烯或聚酯，或編織的黃麻或聚丙烯。如果使用第二背襯，則其通常由與作 為第一背襯使用的那些材料類似的編織或非編織材料形成。這種第二背襯為地毯提供尺寸 穩(wěn)定性。所述第二背襯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氨基甲酸酯聚合物，乙烯、丙烯、異丁烯和氯乙烯的聚合物和共聚物。當(dāng)使用泡沫第二背襯時(shí)，其可以被預(yù)發(fā)泡，然后層壓到第一背襯上，或其可以包含 熱活化性的發(fā)泡劑，并且可以在層壓之前或?qū)訅褐罅⒖瘫话l(fā)泡。此外，第二背襯可以表現(xiàn) 出其自身的熱塑性粘合性，并且第二背襯可以在層壓前被預(yù)熱以使其表面具有粘性。作為 選擇，第二背襯可以是熱熔體、一個(gè)或多個(gè)熔融的PVC塑料溶膠層或浙青，它們通常與玻璃 纖維稀松布或其它已知提供尺寸穩(wěn)定性的稀松布結(jié)合。還預(yù)期在此所公開的地毯背襯組合物可以被用作預(yù)涂層粘合劑和用作第二背襯 粘合劑。預(yù)涂層可以任選地在涂覆第二背襯粘合劑之前被干燥。第二背襯粘合劑可以涂覆 于預(yù)涂的原坯布或第二背襯上。對(duì)于各種實(shí)施方案，地毯背襯組合物通常被增稠至4000cP至30000cP的粘度(在 室溫用Brookfield RVT粘度計(jì)，錠子#5或#6在20rpm測(cè)量)。通常，較高粘度增加發(fā)泡性 和穩(wěn)定性。本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物比涂覆涂層需要昂貴和復(fù)雜的設(shè)備以及方法的熱 熔性的熱塑性粘合劑更易于涂覆于地毯產(chǎn)品上，并且地毯背襯組合物還穿透地毯紗線的纖 維從而產(chǎn)生更好的粘附性、纖維束完整性和抗起毛性能。術(shù)語(yǔ)“簇絨聯(lián)結(jié)(tuft-bind)”表 示地毯背襯組合物將絨頭紗線簇絨固定和穩(wěn)固在第一背襯上的能力，并且是按本文的描述 所確定的。簇絨聯(lián)結(jié)還用于包括在非簇絨涂層中所需的優(yōu)良特性，其中纖維絨頭的粘附性 僅通過背襯獲得。合適的簇絨聯(lián)結(jié)性能可以通過對(duì)地毯產(chǎn)品涂覆其量在10盎司/平方碼 至40盎司/平方碼(干基)范圍內(nèi)的地毯背襯組合物獲得，這導(dǎo)致地毯具有對(duì)于圈絨地毯 至少6磅力的絨頭聯(lián)結(jié)值(對(duì)于割絨為3磅)，而在很多情況下為15磅力以上的絨頭聯(lián)結(jié) 值。本公開內(nèi)容還提供一種制備絨頭地毯或簇絨地毯的方法，該方法可以包括將紗 線栽絨或針刺到編織或非編織背襯中；將本公開內(nèi)容的發(fā)泡地毯背襯組合物涂覆到地毯背 襯的背面，使得紗線被包埋在地毯背襯組合物中；和干燥涂覆到地毯背襯上的地毯背襯組 合物。在這種簇絨地毯的制造中，還適宜的是根據(jù)使用的背襯的類型，在干燥地毯預(yù)涂 層之前或之后向第一背襯涂覆第二背襯。還可以在制造地毯的過程中對(duì)地毯原坯布或第二 背襯使用另外的發(fā)泡或未發(fā)泡的涂層。也可以通過可以包括以下步驟的方法使用本公開內(nèi)容的地毯背襯組合物制備非 簇絨地毯將本公開的地毯背襯組合物涂布到底層上；將地毯纖維包埋在底層中；以及干 燥所得到的地毯結(jié)構(gòu)體。有利地，還可以利用第二背襯制備這些非簇絨地毯，以提供額外的尺寸穩(wěn)定性。有利地，使用本公開內(nèi)容的可發(fā)泡水性組合物制備的地毯產(chǎn)品在涂層中基本上不 含多孔結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例給出以下實(shí)施例以舉例說明，而非限制本公開內(nèi)容的范圍。除非另外說明，所有的 份數(shù)和百分比(％)是按重量計(jì)的。除非另外說明，使用的所有儀器和化學(xué)品是可商購(gòu)的。材料
聚合物粘合劑A 羧基化苯乙烯-丁二烯膠乳(XZ 92229. 00 Latex,陶氏化學(xué)公司 (The Dow Chemical Company))，在水中的 52 百分比(% )固體。±真料 A 干碳酸鈣(MW101，來自 O-N Minerals, Filler Products Operation, Chatworth, GA, USA)。增稠劑A :聚丙烯酸鈉增稠劑(PARAGUM洲5，來自Para-Chem Standard Division, Dalton, GA)。發(fā)泡助劑A :聚丙二醇單烯丙醚(UC0N Lubricant APPG-200, MW 200，R =烯丙 基,陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑B 聚丙二醇單烯丙醚(UC0N Lubricant APPG-800R，MW 800，R =烯丙 基,陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑C 聚丙二醇(P0LYGLYC0L P425, MW 425，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑D 聚丙二醇(P0LYGLYC0L P1200, MW 1200，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑E 聚丙二醇(P0LYGLYC0L P2000, MW 2000，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑F 聚丙二醇(P0LYGLYC0L P4000, MW 4000，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑G 三丙二醇-單甲醚(D0WAN0L TPM, Wi 206，R =甲基，陶氏化學(xué)公司 (The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑H 三丙二醇-單丁醚(D0WAN0L TPnB, Wi對(duì)8，R =正丁基，陶氏化學(xué)公 司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑I 聚丙二醇-單丁醚(UC0N Lubricant LB-65，MW 340, R =正丁基，陶 氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑J 聚丙二醇單甲醚(D0WFR0TH 250，Wi 250，R =甲基，陶氏化學(xué)公司 (The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑K 聚丙二醇單甲醚(D0WFR0TH 250A (PM Heavies)，R =甲基，陶氏化學(xué) 公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑L 聚丙二醇單丙醚(MW 280, R=正丙基，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑Μ:聚丙二醇單丁醚(MW 295, R=正丁基，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑N:丙二醇(Mff 76，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑0: 二丙二醇(MW 134，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑P:三丙二醇(MW 192，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑Q 丙二醇單甲醚(D0WAN0L PM Glycol Ether, MW 90, R =甲基，陶氏化 學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑R 二丙二醇單甲醚(D0WAN0L DPM Glycol Ether, MW 148，R =甲基，陶 氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。
發(fā)泡助劑S 丙二醇正丁基醚(D0WAN0L PnB Glycol Ether, MW 132，R =正丁基， 陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。發(fā)泡助劑T 二丙二醇正丁基醚(D0WAN0L DPnB Glycol Ether, MW 190，R =正丁 基，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company))。表面活性劑A 月桂基硫酸鈉(Calimulse SLS，獲自 Pilot Chemical Company, Santa Fe Springs，CA)，30%活性。測(cè)試方法以下測(cè)試程序評(píng)價(jià)聚合物粘合劑A和本公開內(nèi)容的可發(fā)泡水性組合物的水性分 散體的發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性?？砂l(fā)泡水性組合物包括但不限于聚合物粘合劑A和至少一 種的發(fā)泡助劑，其中可發(fā)泡水性組合物的一種或多種發(fā)泡助劑的量為以干基計(jì)、相對(duì)于100 干重量份的聚合物粘合劑的重量份。測(cè)試結(jié)果是示例性的而不應(yīng)理解為限制性的。發(fā)泡性的程度表達(dá)為泡沫密度。通過下列方法測(cè)定泡沫密度將IOOcc的發(fā)泡材 料轉(zhuǎn)移到燒杯中，測(cè)定燒杯中發(fā)泡材料以克(g)計(jì)的質(zhì)量，并且將發(fā)泡材料的質(zhì)量乘以10 得到以克/升計(jì)的泡沫密度。發(fā)泡件和泡沬穩(wěn)定件將200克的聚合物粘合劑A或根據(jù)本公開內(nèi)容的可發(fā)泡水性組合物的水性分散體 樣品在 Hobart N50 Model D 工業(yè)混合機(jī)(Hobart, Troy Ohio)中發(fā)泡。Hobart N50 混合 機(jī)具有改進(jìn)的線環(huán)攪拌器(wire-loop whisk)(將5條最短的線移除)和5升不銹鋼混合 筒。在1分鐘和6分鐘時(shí)測(cè)量發(fā)泡材料的泡沫密度以得到發(fā)泡材料產(chǎn)生得多快和百分比空
氣截留量的量度。為了測(cè)試在相等泡沫密度下的泡沫穩(wěn)定性，將另外200克的聚合物粘合劑A或可 發(fā)泡水性組合物的水性分散體樣品發(fā)泡至155克/升的密度。測(cè)量發(fā)泡材料的體積。通過 將在30分鐘時(shí)的泡沫體積除以初始泡沫體積并乘以100，測(cè)量發(fā)泡材料在30分鐘時(shí)的百分 比穩(wěn)定性。較低的保持的泡沫體積百分比表示較低的泡沫穩(wěn)定性。為了確定不同發(fā)泡助劑和/或表面活性劑的效果，在Hobart N50混合機(jī)中發(fā)泡之 前，將發(fā)泡助劑和/或表面活性劑加入聚合物粘合劑A中。以干基計(jì)，相對(duì)于每100干重量 份的聚合物粘合劑，以重量份測(cè)量加入的發(fā)泡助劑和/或表面活性劑的量。例如為了計(jì)算 獲得0. 5份的在50%固體聚合物粘合劑中30%固體發(fā)泡助劑所需發(fā)泡助劑的以克計(jì)的質(zhì) 量，將所需發(fā)泡助劑的份數(shù)除以發(fā)泡助劑固體的百分?jǐn)?shù)，然后將結(jié)果乘以聚合物粘合劑固 體的百分?jǐn)?shù)，然后將結(jié)果乘以聚合物粘合劑的克數(shù)，然后除以100(在此情況下，0.5份發(fā)泡 助劑將為1. 66克的在200克的50%固體聚合物粘合劑中的30%發(fā)泡助劑)。下表1-7中的樣品是在室溫和以對(duì)于Hobart N50混合機(jī)設(shè)定為3的速度發(fā)泡的， 那些有星號(hào)的結(jié)果除外，星號(hào)表示該樣品是在室溫和對(duì)于Hobart N50混合機(jī)設(shè)定為2的速 度發(fā)泡的。
權(quán)利要求
1.一種可發(fā)泡水性組合物，所述可發(fā)泡水性組合物包含聚合物粘合劑；和發(fā)泡助劑，所述發(fā)泡助劑包含聚丙二醇，聚丙二醇醚或它們的組合，其中所述發(fā)泡助劑 的重均分子量為130至2000。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中以干基計(jì)，相對(duì)于100干重量份的 所述聚合物粘合劑，所述發(fā)泡助劑的量為0. 05至3. 0重量份。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中基于所述聚合物粘合劑的總重量， 所述聚合物粘合劑的粘合劑固體含量為40重量％至75重量％。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述組合物具有11重量％至100重 量％的所述聚合物粘合劑，和至多89重量％的無機(jī)填料，所述重量％基于所述聚合物粘合 劑和所述無機(jī)填料的總重量。
5.一種地毯背襯組合物，所述地毯背襯組合物包含權(quán)利要求4所述的可發(fā)泡水性組合物。
6.一種用權(quán)利要求5所述的地毯背襯組合物制造的地毯產(chǎn)品。
7.一種用于制造地毯產(chǎn)品的方法，所述方法包括使用權(quán)利要求5所述的地毯背襯組合物制造所述地毯產(chǎn)品。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述聚丙二醇醚具有式 R-O-[CH2CH (CH3) ]n-0H，其中R是氫或含1至22個(gè)碳原子的烷基。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合物，其中R是含1至8個(gè)碳原子的烷基。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述聚合物粘合劑的Tg為-20°C 至 30 0C ο
11.一種涂布地毯的方法，所述方法包括將可發(fā)泡水性組合物發(fā)泡以形成泡沫，所述可發(fā)泡水性組合物具有聚合物粘合劑，無 機(jī)填料和發(fā)泡助劑，所述發(fā)泡助劑包含聚丙二醇，聚丙二醇醚或它們的組合，其中發(fā)泡助劑 的重均分子量為130至2000 ；和將泡沫涂覆到地毯上。
12.一種用于產(chǎn)生泡沫的方法，所述方法包括將具有聚合物粘合劑的水性組合物與包含聚丙二醇，聚丙二醇醚或它們的組合的發(fā)泡 助劑合并，以形成混合物，其中所述發(fā)泡助劑的重均分子量為130至2000 ；和將所述混合物發(fā)泡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法包括選擇所述聚丙二醇和所述聚丙二醇醚 中的一種，以降低所述混合物的泡沫的泡沫穩(wěn)定性。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括選擇所述聚丙二醇和所述 乙二醇醚中的一種，以增加所述混合物的所述泡沫的體積。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括選擇所述發(fā)泡助劑以使得 所述混合物的泡沫在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)既增加體積又塌陷。
全文摘要
一種作為地毯背襯的包含聚合物粘合劑和發(fā)泡助劑的可發(fā)泡水性組合物，所述發(fā)泡助劑包含聚丙二醇，聚丙二醇醚或它們的組合，其中發(fā)泡助劑的重均分子量為130至2000。
文檔編號(hào)C08K5/06GK102084054SQ200980126168
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者羅格·W·貝格曼 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司