專利名稱：防污地毯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型的地毯結構。更具體地說，本發(fā)明涉及具有增強的防污性和去污性以及優(yōu)良的防異味性能的地毯。
背景技術：
今天，簇絨地毯在美國和美國以外的國家被廣泛地使用。這種地毯由實質上為多針縫紉機的簇絨機生產出來。簇絨機推動地毯的面紗(也被稱為絨頭紗)通過主襯里，或者更具體地說將地毯的面紗縫到主襯里中，在面紗中形成若干環(huán)。這種簇絨機還在退針的同時將這些面紗保持到位。然后，將由這些面紗所形成的環(huán)松開，從而形成毛圈絨頭、簇絨地毯，或者將環(huán)切開，從而形成割絨、簇絨地毯。
通常在主襯里的背面(即與面紗從其突出以將簇絨面紗保持到位的那側相對的一側)聯(lián)接有輔助襯里。輔助襯里一般借助于將乳膠或者其它粘合劑涂敷在主襯里的背面而被聯(lián)接于主襯里。除了將絨頭紗固定在地毯上，輔助襯里和粘合劑的結合還為地毯提供了必要的剛性和尺寸穩(wěn)定性，從而使地毯保持平坦并防止在使用中翹曲或者移動。
對地毯的簇絨纖維進行疏水處理以賦予地毯防水性能是眾所周知的。已知的處理已包括了含氟化合物基的材料和非含氟化合物基的材料。在某些情形中，處理作為表面處理和涂層被施加到最終的纖維或者甚至地毯結構上，在其它情形中，通過將所選擇的材料結合到制成纖維的材料中，實現(xiàn)了防水性能。然而，即便在采用了這些處理時，所產生的地毯仍然不具有所期望的抗溢流作用性。灑在這種地毯上的液體將易于滲透地毯的絨面層，并進入該地毯內的主襯里和下面的其它層中，甚至滲透過地毯絨毛，到達地毯下面的地板表面。
雖然這些已知的防水處理可以給予地毯簇絨所期望的防水性，但是它們并未提供完全期望的性能。當液體灑在地毯表面上時，一般至少一部分液體將滲透穿過絨毛區(qū)，進入和通過地毯的襯里。然后，滲透的液體將橫向地在地毯結構內移動，或者在地毯和下面的地板之間移動。一旦液體滲透到地毯中，則難以消除，而且通常導致地毯看得見的褪色，并且可能會導致有異味產生。在具有防水處理過的絨毛的地毯的情形中，這個問題可能會加劇，這是因為溢流的動能和重力趨向于使液體滲透穿過絨毛，而且絨毛的防水性將趨向于阻止液體向上移動通過地毯絨毛，例如當試圖吸出溢流時，從而導致液體進一步向下移動進入地毯，并且橫向移動。
美國專利No.4,643,930(Ucci)公開了一種地毯，包括防污簇絨纖維和基本上不滲水的襯里。
美國專利No.5,612,113(Irwin)公開了一種地毯，包括流體屏障，該流體屏障被結合于主襯里的背面，或者結合于輔助襯里的背面。
存在對具有提高的溢流控制和防污性以及防異味產生的地毯的需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種地毯，其具有優(yōu)良的溢流控制和防污性以及防異味產生的性能。
簡言之，本發(fā)明的地毯包括a)包括多根面紗的絨面；b)主襯里，其具有兩個主表面，即正面和背面，所述多根面紗被固定于該主襯里，并且從該主襯里的正面延伸出來；以及c)不可滲透的、疏水的屏障，結合于該主襯里。大致上所述面紗未被包裹在該屏障或者主襯里至少其中之一內的那部分的整個表面都是疏水性的。
具體實施例方式
如在此所使用的，術語“地毯”專指呈闊幅或者平鋪構造的所有形式的簇狀的、紡織的、針式的地毯。
簡言之，本發(fā)明的地毯包括a)包括多根面紗的絨面；b)主襯里，其具有兩個主表面，所述多根面紗被固定于該主襯里，并且從該主襯里的第一主表面延伸出來；以及c)不可滲透的、疏水的屏障，結合于該主襯里。大致上所述面紗未被包裹在該屏障或者主襯里至少其中之一內的那部分的整個表面都是疏水性的。
與一般的地毯一樣，本發(fā)明的典型地毯包括多根面紗，這些面紗一般為簇狀、紡織的，或者針刺的以進入到或者通過主襯里組織，從而提供了鎖在該主襯里中的若干環(huán)。通過將現(xiàn)有的乳膠或者粘合劑或者其它輔助襯里涂敷在該主襯里的背面，而使這些環(huán)更牢固地保持到位。
面紗可以由本領域中已知適合于用作面紗的任何材料制成，并且優(yōu)選地從由下列材料所構成的組中選出的聚合物制成聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)及其混合物。最優(yōu)選地是聚丙烯、聚酯和尼龍。如果需要，則可以使用具有其它成分的纖維，包括天然纖維。
面紗可以借助于本領域已知的任何現(xiàn)有裝置來制備。優(yōu)選地，采用現(xiàn)有的裝備和方法來制成細紗，或者膨體連續(xù)長絲紗線，該紗線包括用現(xiàn)有裝備通過現(xiàn)有的擠出方法所制成的多根聚合物纖維。從而，術語“面紗”意在包括可以用來生產地毯的所有形式的紗線，不管是細紗、膨體連續(xù)長絲紗線還是其它形式的紗線。
主襯里組織可以通過使用幾個已知的可接受方法中的任何一種來生產。一般的，主襯里以及輔助襯里(如果有的話)由聚酰胺和聚烯烴制成，尤其是聚丙烯。如所了解的，主襯里組織和輔助襯里組織由纖維制備出，一般是合成纖維，它們已被用于替代天然纖維或者短纖維。然而，纖維成分可以從天然以及合成纖維中獲得，且合成材料可以從原始的材料以及回收的材料中獲得，從而本發(fā)明的實施意在包括在主襯里組織和輔助襯里組織的制造(紡織)中的所有形式的纖維，而纖維的選擇對于實施并不是決定性的。
關于粘合劑，所用的一般材料包括苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、PVC、EVA、聚酯、聚氨酯、聚烯烴、乳化聚合物等。因此，本發(fā)明的實施包括所有已知的面紗和襯里材料以及粘合劑，它們都沒有構成對實施的限制。而且，用于將主襯里部件和輔助襯里部件連接在一起的其它方法包括擠壓涂覆、熔吹、包括超聲波、紅外線、微波、射頻等的熱粘合。任何粘合劑優(yōu)選地都不溶于、且更優(yōu)選地不能滲透進入家用的和商用的設施中的液體，例如水、酒精飲料、尿液等。
根據(jù)本發(fā)明，在地毯的主襯里的背面或者輔助襯里的背面施加了不透水的、疏水的屏障，用以獲得流體屏障，從而灑在地毯上的液體不能滲透穿過地毯并到達地毯下面的次級表面上。通常優(yōu)選的是，屏障被結合于主襯里的背表面，而輔助襯里(如果有的話)結合于該屏障的背表面，從而屏障保護輔助襯里不接觸到任何灑下的液體，該液體可能會滲透過絨面和主襯里。所謂的“不透水”，指的是有關的層對于家用和商用設施中的常見溢流(諸如水和酒精飲料以及尿液)而言具有不可滲透性。
可以采用現(xiàn)有的熱熔粘合劑、或者諸如聚氨脂的其它非水性粘合劑作為粘合劑，聚氨脂有時用來代替乳膠，用以將輔助襯里結合于主襯里，以便于獲得比乳膠更堅固的結合效果，或者可以采用不含溶劑或者水的其它粘合劑。粘合劑可以作為用于輔助襯里的預敷劑，以及作為用于薄膜疊層的粘合劑，其中薄膜被層疊到主襯里或者輔助襯里上，或者，粘合劑可以是用于敷到輔助襯里的薄膜的結合劑，其可以是泡沫墊層。
可以形成屏障的材料的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨脂、聚酯、聚氯乙烯(PVC)、這些材料的組合物以及可以被表面處理的類似的熱塑性材料，而且可以是復合結構，該復合結構由具有無紡纖維或者紡織纖維并具有或者沒有增強纖維的這些纖維的疊層形成。薄膜的厚度可以變化，例如一般在約1mil(千分之一英寸)到5mil之間變化，從而使地毯的整體結構保持所期望的柔性。在闊幅地毯的實施例中，當然必需的是，地毯具有足夠的柔性，以便于在制造、運輸、遞送以及安裝中卷起。在呈平鋪形式的本發(fā)明的實施例中，地毯相對較為剛性并且柔性相對較小通常是可以接受的。
為了在現(xiàn)有的家用地毯上獲得流體屏障，結合于輔助襯里的無支撐薄膜足以提供流體屏障，因為家用地毯通常被鋪設在墊子上，被展開，并通過大頭釘或者地毯安裝卡條而被聯(lián)接于地板，即家用地毯并未膠粘在地板上。在商用中，在可以將地毯直接膠粘在地板上時，在面對地板的那側具有纖維表面的薄膜是優(yōu)選的。這允許使用現(xiàn)有的地毯-地板粘合劑。疊層的薄膜還可以具有另外的聚酯纖維層或者玻璃纖維層，以增強地毯的尺寸穩(wěn)定性。
可以用非水性粘合劑、而不是熱熔粘合劑，將流體屏障施加在地毯上。這種粘合劑優(yōu)選地不含溶劑或水，溶劑或水將需要額外的處理且困難。聚氨酯是在粘合領域中已知的這種現(xiàn)有粘合劑的一種。其它的有聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、環(huán)氧樹脂等。這些粘合劑通常可以涂在地毯的輔助襯里的背面，或者直接涂在薄膜上，并根據(jù)粘合劑的具體成分，通過加熱或者不通過加熱固化。從而，這一工藝類似于用于熱熔粘合劑所用的工藝，但是采用了本領域公知的適當?shù)恼澈蟿┗旌显O備和處理。這些粘合劑還可以涂敷在主襯里上，以用作輔助襯里的預涂層，并用作薄膜的粘合劑。在需要將泡沫墊層施加在地毯上，而不是現(xiàn)有的紡織輔助襯里上時，流體屏障被施加在主襯里和該泡沫之間，并被粘合于這兩者之間。在大多數(shù)的這種情形中，優(yōu)選的是使用在兩面均包括無紡或者紡織組織的薄膜，以獲得最大的結合作用。然而，在薄膜一面上的電暈處理可足以使其結合于襯里上。優(yōu)選的是，當需要將預涂層和泡沫施加在主襯里上時，在施加泡沫之前，在生產線上將薄膜層加到具有預涂層的地毯的表面上。
大致上面紗未被包裹在該屏障或者襯里至少其中之一內的那部分的整個表面都是疏水性的。在某些實施例中，這可通過使用具有固有疏水性(由于纖維材料的固有性質或者在其中結合了所選擇的添加劑)的纖維作為面紗而實現(xiàn)，或者通過使用已被例如表面處理或者涂覆以給予所期望的疏水性的纖維獲得。在某些其它實施例中，面紗纖維可以在聯(lián)接于主襯里之后進行處理。這可以通過多種已知的處理工藝和合成物中的任意一種做到。這種方法的優(yōu)點是主襯里的正面還可以同時被處理，以給予所期望的疏水性。
本領域技術人員可獲得關于這里所公開結構的多種改變的啟示。然而，要理解本發(fā)明的公開內容涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施例，實施例僅用于說明目的，并不認為是用于限定本發(fā)明。未背離本發(fā)明精神的所有的修改都被包括在所附權利要求的范圍內。
實例現(xiàn)在將通過以下示例進一步描述本發(fā)明。
測試方法使用了以下測試方法。
噴濺測試從36英寸(91厘米)的高度，將質量為50.0克的紅色染料No.40溶液(用檸檬酸將pH值調節(jié)到3.0；每升水70毫克紅色染料No.40)灑在一平方英尺的若干片地毯(絨面?zhèn)?上。在每一片地毯下都放置了8張紙巾(Kimberly Clark)，這些紙巾都被事先稱過重量(Wi)。在溢流后，重新稱紙巾的重量(Wf)，以確定來自滲透穿過地毯試樣的液體的重量增益(Wdiff)，計算如下Wf-Wi＝Wdiff。較低的數(shù)值表明地毯起到了對液體溢流滲透的較好的屏障作用。
吸液測試通過將25.0克紅色染料No.40溶液(用檸檬酸將pH值調節(jié)到3.0；每升水70毫克紅色染料No.40)直接施加在地毯的絨面?zhèn)?，以弄污一平方英尺的若干片地毯。溶液被灌到直?.5英寸(6.4厘米)的環(huán)中，以限制污點尺寸。然后，將液體壓入地毯中。在試樣變干之后，穿過污跡將地毯對半切開，并且觀察紅色染料No.40溶液的進展。通過測量污染后地毯的橫截切口中的流動圖案的直徑，確定污跡在地毯纖維或者襯里中的橫向擴散性。
地毯的制造在實例中所使用的地毯材料通過以下方式制造。
共同施加涂飾將無襯里的、染色、蒸著過、以及真空引出到大約40％到60％的水分吸收量(WPU)的地毯從頂部到底部豎直地通過含有水、涂飾化學品(諸如抗污劑和含氟化合物)以及輔助化學品的液池。地毯通過被兩個中空橡膠密封之間的槽離開液池的底部，這兩個橡膠密封被充氣以提供對移動中的地毯的柔性密封件，并且在地毯經過時，從其中擠出一些過多的液體。留在地毯中的液體量(一般200％-400％)取決于地毯的結構和密封件中的壓力。將涂飾化學品和輔助劑的濃度調節(jié)到與“FLEXNIP”WPU相匹配。對于排出施加的抗污劑，或者排出共同施加的抗污劑和含氟化合物，液池含有1.9克/升當量的MgSO4，并使用可商購的酸，諸如Sulfamic Acid(氨基磺酸)，或者Autoacid A-80(美國佐治亞州羅馬的Peach國家實驗室)，將該液池調節(jié)到pH值約為2。使地毯通過蒸汽室，以將涂飾劑固定在纖維上。然后，在另外的涂飾施加、干燥和加襯里之前，漂洗地毯，并浸出地毯，以除去盡可能多的水，一般浸出到小于30％的水分吸收量的程度。
如果在單獨步驟中將含氟化合物處理噴涂到抗污地毯上，則該施加通常在緊隨最后的抗污劑漂洗和浸出步驟之后，并恰好在干燥和加襯里之前進行。濕地毯通過噴頭的歧管陣列下方，這些噴頭被布置成以便于在地毯的整個寬度上提供完全而又均勻的覆蓋。在較低的水分吸收量(一般小于10％WPU)下將含氟化合物的含水噴霧噴涂到地毯表面上。根據(jù)水分吸收量，調節(jié)含氟化合物的濃度以獲得所期望的施加水平。
輔助襯里可以作為同一工藝的一部分施加到地毯上，或者可以在單獨操作中干燥地毯，并施加輔助襯里。在任何一種情形中，地毯都通過連續(xù)的一排爐子，直至地毯變干。爐溫通常超過250?？刂频靥和ㄟ^爐子的速度，使得在地毯離開爐子時恰好變干。如果襯里在單獨步驟中施加，則地毯和涂飾劑將經受第二次高溫處理。
輔助的地毯襯里(有時被稱為“作用層”(action back))通常是乳膠橡膠層，其作為泡沫與增強乳膠并向成品地毯提供尺寸穩(wěn)定性的聚丙烯網(wǎng)或平紋棉麻織物一起施加。乳膠/平紋棉麻織物層為地毯提供了在機械方面堅固的基底，并且粘附到紗線毛上，將它們鎖定到位。乳膠橡膠一般通過在研磨的碳酸鈣(石灰石)中混合而延展。根據(jù)幾種考慮，超過50％的所施加的乳膠層可以是石灰石。最后的襯里通常是疏水性的且內部多孔。雖然輔助襯里在肉眼看來是基本連續(xù)的，但是它通常含有穿透襯里的整個厚度的多個溝槽。
共同施加抗污劑和含氟化合物將地毯試樣預先潤濕、蒸煮、漂洗、浸出，并將其放置在含有處理合成物的盤中，纖維面向下。處理合成物含有足夠的抗污物質(和含氟化合物，如果它與抗污劑共同施加的話)，以在地毯上給出所期望百分比的固體(％SOC)，并且通過在水中溶解或者分散該物質和所期望量的鹽(MgSO4)，并用10％的水性Sulfamica Aicd將pH值調節(jié)到大約為2(除非指定為其它數(shù)值)而進行制備。盤中的該水性處理溶液的重量大約為地毯試樣重量的4倍。用手處置地毯試樣，使處理溶液均勻地分配到整個地毯，達到400％WPU的處理水平。然后，在飽和蒸汽中蒸煮地毯2分鐘，漂洗，以離心方式浸出。
如果處理是共同施加抗污劑和含氟化合物，則立即將地毯放到爐子中，在250下干燥/固化25分鐘。如果含氟化合物是在單獨的噴涂施加步驟中施加的，則將抗污地毯密封在塑料袋中，以保持最終的濕度水平，直至施加了含氟化合物。
噴涂施加含氟化合物No.1通過在前面已留有濕氣的抗污處理過的地毯上的較低水分吸收量噴涂(一般為15％-20％)，施加含有含氟化合物的水性處理合成物。根據(jù)水分吸收量，調節(jié)液池中的含氟化合物的濃度，以獲得所期望的施加速率。在噴涂之后，將地毯試樣放在爐子中，在250下干燥25分鐘。
實驗室應用所使用的地毯試樣為標準的產品，是從美國佐治亞州道爾頓的Shaw公司購買的染色的但是未處理且無襯里的26盎司/平方碼的尼龍6，6地毯。
具有標準襯里的對照例C1噴涂施加#2；含氟化合物在約300％的WPU下，使用通過縮絨(mill)“FLEXNIP”應用、根據(jù)纖維重量(POF)的1.75％產品比率的FC-661抗污劑(可從美國明尼蘇達州圣保羅市的3M公司獲得)處理染色的、無襯里的尼龍地毯，蒸煮約2分鐘，漂洗，并真空浸出到小于30％的最終濕度水平。根據(jù)纖維重量，將FX-1367(由3M公司生產)施加到大約500ppm F的水平，并如上所述，通過較低的水分吸收量噴涂施加。以通常方式施加填滿乳膠和平紋棉麻織物的輔助襯里，并使地毯通過處于大于250下的爐子，直至地毯變干且乳膠固化。
具有疏水、不透水襯里的對照例C2噴涂施加#2；含氟化合物通過使用實驗室模擬的“FLEXNIP”施加1.75％的FC-661，并在15％WPU下通過實驗室噴涂施加500ppm F下的FX-1367，隨后在處于250下的爐子中干燥25分鐘，從而制備出染色、無襯里的尼龍地毯。通過用熱溶膠(BS521，縐紋飾面的熱熨(Satin faced iron-on)材料，可從美國佐治亞州道爾頓的Brown Printing公司獲得)將緊密紡織的織物粘附到地毯上，使地毯具有了疏水性的而且不透水的襯里。
具有標準襯里的對照例C3共同施加抗污劑和含氟化合物在縮絨“FLEXNIP”應用中，將FC-661和FC-1395(可從美國明尼蘇達州圣保羅市的3M公司獲得)共同施加到染色、蒸煮并漂洗過、無襯里的尼龍地毯上。在從如上述具有1.9克/升的MgSO4濃度的、pH為2.0(用氨基磺酸調節(jié))的液池的350％WPU“FLEXNIP”應用中施加1.75％的抗污劑和500ppm F的含氟化合物。處理后的地毯設置有石灰石填滿的乳膠和聚丙烯平紋棉麻織物的標準襯里，然后使地毯通過處于大于250下的爐子，直至地毯變干且乳膠固化。
具有疏水、不透水襯里的實例1共同施加抗污劑和含氟化合物在實驗室應用中，使用FC-661和FC-1395處理預先染色的、無襯里的未處理的地毯。在350％WPU下，從含有1.9克/升的MgSO4的、pH為2的液池中，通過實驗室“FLEXNIP”將1.75％FC-661和500ppm F的FC-1395共同施加到地毯試樣上。使這些地毯試樣在250下干燥25分鐘。通過用熱溶膠將緊密紡織的織物粘附到地毯上，使地毯具有了疏水而且不透水的襯里。
獲得了以下結果。

*2次的平均值
權利要求
1.一種地毯，包括a)包括多根面紗的絨面；b)主襯里，其具有正面和背面，所述多根面紗被固定于該主襯里，并且從該主襯里的正面延伸出來；以及c)不可滲透的、疏水的屏障，與該主襯里結合，其中大致上未被包裹在該屏障或者主襯里至少其中之一內的那部分面紗的整個表面都是疏水性的。
2.如權利要求1所述的地毯，其中，所述面紗從由下列材料所構成的組中選出聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、天然纖維及其混合物。
3.如權利要求1所述的地毯，其中，所述主襯里從由下列材料所構成的組中選出聚烯烴、聚酰胺、天然纖維及其混合物。
4.如權利要求3所述的地毯，其中，所述主襯里包括聚丙烯纖維。
5.如權利要求1所述的地毯，其中，用粘合劑將所述屏障結合于所述主襯里的背面。
6.如權利要求1所述的地毯，其中，所述屏障自身直接粘附到所述主襯里上。
7.如權利要求1所述的地毯，其中，所述屏障充填至少一部分的所述主襯里。
8.如權利要求1所述的地毯，其中，所述屏障與所述面紗直接接觸。
9.如權利要求1所述的地毯，其中，所述面紗的暴露出的部分涂有防污/阻污劑。
10.如權利要求1所述的地毯，其中，還包括輔助襯里。
11.如權利要求10所述的地毯，其中，所述輔助襯里被直接結合于所述主襯里的背面。
12.如權利要求10所述的地毯，其中，所述輔助襯里為所述主襯里和該輔助襯里的中間層。
全文摘要
一種地毯，包括(a)包括多根面紗的絨面；(b)主襯里，具有兩個主表面，即正面和背面，這些面紗被固定于該主襯里，并且從該主襯里的正面延伸出來；以及(c)不可滲透的、疏水的屏障，結合于該主襯里。大致上面紗未被包裹在該屏障或者襯里至少其中之一內的那部分的整個表面都是疏水性的。
文檔編號B32B27/12GK1902355SQ200480039578
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權日2003年12月30日
發(fā)明者約翰·C·克拉克, 馬爾科爾姆·B·布爾利, 威廉·P·瓊斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司