具有通用背層的地板覆蓋物和制造、安裝及回收再造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]對(duì)于相關(guān)申請(qǐng)的奪叉參考
[0002] 本申請(qǐng)是非臨時(shí)申請(qǐng)，要求對(duì)于美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/797, 496的優(yōu)先權(quán)，該 臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)?012年12月10日提交，該臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容全部通過(guò)引用而包含 在這里。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)指向紡織地板覆蓋物（如闊幅地毯和模塊式組合地毯）的領(lǐng)域，并且具體 地說(shuō)，指向紡織地板覆蓋物，該紡織地板覆蓋物具有纖維-加強(qiáng)聚合物背層。更具體地說(shuō)， 根據(jù)這里提供的一個(gè)或多個(gè)方面，本公開(kāi)指向一種地板覆蓋物，并且指向制造、安裝及回收 再造這樣一種地板覆蓋物的方法，這種地板覆蓋物包括栽絨紡織基片和通用背層系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著栽絨設(shè)備的出現(xiàn)，地板覆蓋物相對(duì)于時(shí)間從織造地毯向今天使用的栽絨地毯 演變。機(jī)器栽絨從單針開(kāi)始，這與縫紉機(jī)類(lèi)似。如圖1所示，針1000攜帶紗線104穿過(guò)基 本背層基片120,該紗線104在與基本背層基片120相鄰的背層側(cè)上形成線圈112。在正面 側(cè)上，彎針1002將紗線104保持到在基本背層基片120上方的特定高度，以形成地毯的絨 頭110。栽絨紗線104和基本背層基片120這里可以統(tǒng)稱(chēng)為栽絨紡織基片114。
[0005] 單針構(gòu)造最終發(fā)展到并排操作的多針，這是栽絨地毯當(dāng)前如何制造。高達(dá)十六英 尺的栽絨寬度用這種設(shè)備是可能的，并且當(dāng)在這些寬度下銷(xiāo)售時(shí)，這些地毯在行業(yè)中稱(chēng)作 "闊幅"地毯。這種類(lèi)型的地毯對(duì)于近似90 %的居家和商業(yè)建筑物是優(yōu)選地板材料。
[0006] 最初，隨著生產(chǎn)闊幅地毯的技術(shù)進(jìn)步，唯一可用基本背層基片118是織造黃麻材 料。作為天然纖維，黃麻易于膨脹和收縮。因此，制造商開(kāi)始如下實(shí)踐：用水基粘合劑130 涂敷黃麻基本背層基片118,并且然后連結(jié)輔助背層基片140,以形成栽絨闊幅地毯100,如 圖2所示。
[0007] 闊幅地毯在傳統(tǒng)上通過(guò)將地毯在襯墊或墊層上拉伸，并且將拉伸地毯連結(jié)到粘性 帶條上，而安裝在小居住房間中（如圖18所示），這些粘性帶條沿墻壁連結(jié)。相對(duì)于時(shí)間并 且特別是關(guān)于濕度，黃麻背層膨脹和收縮，使地毯折皺或拉離銷(xiāo)針。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)靥罕?露于濕潤(rùn)條件或應(yīng)力載荷時(shí)，輔助背層可能與基本紡織層分層，這些應(yīng)力載荷來(lái)自在襯層 上的腳行走。盡管制造商開(kāi)始認(rèn)識(shí)到對(duì)于地毯背層的增加穩(wěn)定性的需要，但這些問(wèn)題的多 個(gè)繼續(xù)存在，直到合成基本和輔助背層的引入，這些合成基本和輔助背層減少，但沒(méi)有完全 解決以前提到的滋長(zhǎng)問(wèn)題。
[0008] 在準(zhǔn)備安裝闊幅地毯100時(shí)，常常必要的是，用膠帶將接縫粘合在一起，以得到具 有希望尺寸的一塊地毯。用膠帶粘合接縫是耗時(shí)的，因?yàn)榻涌p膠帶包括熱熔粘合劑，該熱熔 粘合劑在施加到地毯上時(shí)必須加熱，以在相鄰地毯面板之間形成接合。除將相鄰地塊片與 接縫膠帶對(duì)準(zhǔn)而沒(méi)有折皺的困難之外，接縫粘合劑的加熱有時(shí)引起輔助背層的收縮，特別 是因?yàn)檩o助背層由合成材料制成。結(jié)果，接縫可能彎扭，使安裝更困難。用于闊幅地毯安裝 的這個(gè)接縫膠帶粘合過(guò)程繼續(xù)到現(xiàn)今。
[0009] 約四十年前，引入了模塊式地毯產(chǎn)品（就是說(shuō)，組合地毯），以解決以上描述的關(guān) 于闊幅地毯產(chǎn)品遇到的問(wèn)題的一些。最初，制造商嘗試將現(xiàn)有闊幅構(gòu)造切割成模塊式單元。 制造商還嘗試通過(guò)將厚聚合物層（沒(méi)有穩(wěn)定化）施加到紡織基片的背層上創(chuàng)建模塊式產(chǎn) 品。關(guān)于這些嘗試經(jīng)歷的主要問(wèn)題是不足的穩(wěn)定性。當(dāng)這些初始產(chǎn)品供給失敗時(shí)，要求地 板覆蓋物的完全更換，導(dǎo)致客戶信心的失去、將來(lái)銷(xiāo)售的失去、及對(duì)于制造商的顯著財(cái)務(wù)損 失的流入。
[0010] 這些初始模塊式地毯使用粘絨闊幅產(chǎn)品，而不是栽絨地毯創(chuàng)建。粘絨地毯200通 過(guò)使用聚氯乙烯（PVC)粘合劑132將正面紗線205物理地粘合到基本粘結(jié)基片（150)的正 面?zhèn)壬隙瞥?，如圖3所示。同樣，織造黃麻是最初材料，該最初材料用作在粘絨地毯200 中的基本粘結(jié)基片（150)。隨著技術(shù)進(jìn)步，黃麻基片用合成粘結(jié)基片150代替，以克服以上 討論的穩(wěn)定性問(wèn)題。沉重背層160直接施加到基本粘結(jié)基片150的背面?zhèn)壬希](méi)有分離加 強(qiáng)層）_該沉重背層160由聚氯乙烯制成，這允許將地毯200切割成個(gè)別塊片，這些個(gè)別塊 片可不用粘合劑而安裝（導(dǎo)致制造商杜撰出術(shù)語(yǔ)"自由鋪設(shè)"）。
[0011] 要求的是，模塊式組合地毯擁有足夠的穩(wěn)定性，以保持在它們?cè)诘匕迳系陌惭b位 置中，并且保持成平的而沒(méi)有邊緣升起（稱(chēng)作"卷曲"的現(xiàn)象）并且沒(méi)有中心升起（稱(chēng)作"蘑 菇形凸起")。為了滿足這些目的，塊片典型地用網(wǎng)格圖案的粘合劑安裝，該粘合劑沿塊片的 周界施加到地板上。另外，期望的是，模塊式地毯構(gòu)造呈現(xiàn)出高水平的尺寸穩(wěn)定性，并且在 使用中不收縮或膨脹。
[0012] 因?yàn)榘惭b的個(gè)別塊片當(dāng)弄臟或磨損時(shí)可除去和更換，所以模塊式地毯在在其中闊 幅地毯不實(shí)用的用途中是有用的，如辦公室、機(jī)場(chǎng)、及其它交通頻繁區(qū)域。關(guān)于組合地毯可 除去的容易性，在具有地板下布線或HVAC設(shè)備的設(shè)施中證明特別便利。
[0013] 盡管對(duì)于模塊式地板產(chǎn)品的商業(yè)市場(chǎng)熱情甚至大于對(duì)于闊幅地毯的熱情，但初始 模塊式產(chǎn)品證明不足以滿足環(huán)境的需要，它安裝在這些環(huán)境中。明確地說(shuō)，隨著時(shí)間過(guò)去， 在PVC背層（160)中使用的增塑劑從背層迀移，引起背層（160)的尺寸變化。塊片開(kāi)始經(jīng) 歷蘑菇形凸起，在這種蘑菇形凸起中，組合地毯的正面?zhèn)染哂斜缺硨哟蟮某叽?，并且組合地 毯的中部升起得高于地板。
[0014] 如圖4所示，緊接在后面的進(jìn)步導(dǎo)致粘絨組合地毯202的生產(chǎn)，該粘絨組合地毯 202具有密集切割絨頭205,并且具有較大穩(wěn)定性。密集切割絨頭205沒(méi)有賦予紗線的織構(gòu)。 為了增加塊片202的穩(wěn)定性，預(yù)制玻璃纖維墊170代替合成基本背層基片120 (作為粘合絨 頭紗線205的表面），并且第二玻璃纖維墊175嵌在PVC背層160、165之間。"I形梁"構(gòu)造 防止PVC背層160、165收縮和形成剛性、相當(dāng)不可伸縮的結(jié)構(gòu)，該"I形梁"構(gòu)造由PVC背層 160、165和玻璃纖維墊175創(chuàng)建。組合地毯202必須堆疊和裝箱，而不是如用于闊幅地毯的 常規(guī)裝運(yùn)方法那樣，卷到管上。關(guān)于制造組合地毯202的另外問(wèn)題是，玻璃纖維175在PVC 背層160、165之間的關(guān)鍵定位要求專(zhuān)用設(shè)備。因而，由于高設(shè)備成本、較高材料成本、增大 的產(chǎn)品重量、過(guò)多品質(zhì)不合格、及產(chǎn)品返回的可能性，只有少數(shù)公司承辦這些模塊式地毯產(chǎn) 品的制造。
[0015] 相對(duì)于時(shí)間，對(duì)于粘絨組合地毯（例如202)的需要減少，并且為了轉(zhuǎn)換成模塊式 產(chǎn)品，考慮栽絨闊幅構(gòu)造。用栽絨設(shè)備，關(guān)于或不關(guān)于織構(gòu)，并且按比粘絨產(chǎn)品大的制造速 度，可生產(chǎn)起圈絨頭和切割絨頭兩者。不幸地，栽絨過(guò)程不能支持預(yù)制玻璃纖維墊（例如 170)作為基本背層材料的使用。隨著栽絨針（1000)透入玻璃纖維墊，玻璃纖維會(huì)斷開(kāi)，使 玻璃纖維墊破裂，并且防止紗線（104)在玻璃纖維墊的背面?zhèn)壬闲纬删€圈。
[0016] 相應(yīng)地，對(duì)于栽絨模塊式產(chǎn)品204,如圖5所示，合成基本背層基片120用作用于 紗線210的栽絨基片。發(fā)現(xiàn)的是，當(dāng)合成基本背層基片120是聚酯或尼龍非織造墊時(shí)，紗線 110在加工期間沒(méi)有牢固地保持。結(jié)果，在絨頭中的紗線可經(jīng)歷"摩擦"，其中，一簇由下個(gè) 簇縮短或摩擦，引起絨頭高度的討厭變化。在栽絨期間要求紗線的較多修補(bǔ)，由于非織造墊 的薄弱使得這種修補(bǔ)更困難。
[0017] 進(jìn)一步，拉伸紗線（S卩，沒(méi)有由非織造墊牢固保持的紗線）引起在絨頭正面中的空 穴、和在背層施加中的缺陷。有時(shí)，不牢固紗線可在背層施加期間拉伸或泮住，導(dǎo)致以上描 述的缺陷。非織造墊的薄弱導(dǎo)致在最后地板覆蓋物中的薄弱簇約束，因?yàn)榧喚€缺陷防止粘 合劑預(yù)涂成分的適當(dāng)透入。
[0018] 還觀察到，非織造墊本身當(dāng)通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程拉伸時(shí)，可失去寬度（收縮），導(dǎo)致稱(chēng)作 "頸縮"的條件。最后，即使關(guān)于以上描述的問(wèn)題，非織造墊也比"商品級(jí)"織造基本基片昂 貴。
[0019] 當(dāng)使用生產(chǎn)"圖形栽絨"產(chǎn)品的特種栽絨設(shè)備完成栽絨時(shí)，以上關(guān)于非織造基本背 層基片描述的問(wèn)題的全部都被夸大。在圖形栽絨時(shí)，采用鋸齒形線圈和/或多重"跨過(guò)"圖 案，以在地板覆蓋物的正面上得到顏色和織構(gòu)。結(jié)果，圖形栽絨紡織基片具有兩根或更多 根紗線，這些紗線在基本背層基片的背面?zhèn)壬媳舜松舷露询B，紗線的全部都要求從粘合劑 (預(yù)涂）成分的透入，以生產(chǎn)成品地板覆蓋物。
[0020] 由于以上描述的原因，制造商喜歡將"商品級(jí)"織造基本基片用作栽絨基片。最常 用的商品級(jí)基本背層基片是織造聚丙烯材料，該織造聚丙烯材料設(shè)計(jì)成，在栽絨過(guò)程期間 緊密地保持紗線線圈。特別是，關(guān)于圖形栽絨，織造基本背層基片產(chǎn)生地板覆蓋物，該地板 覆蓋物具有關(guān)于非織造基本背層基片可實(shí)現(xiàn)得的大的圖案或設(shè)計(jì)分清晰度、顏色分離、及 織構(gòu)均勻性。觀察到這樣的結(jié)果，因?yàn)榭椩旎颈硨踊募喚€保持能力容許紗線定位在 基本背層基片的正面?zhèn)壬媳仍诒趁鎮(zhèn)壬隙啵@不僅改進(jìn)地板覆蓋物的外觀，而且也減小固 定紗線需要的粘合劑成分的體積。
[0021] 這種織造聚丙烯基本背層基片120的熱穩(wěn)定性不如以前使用的玻璃纖維背層墊， 這導(dǎo)致較大尺寸穩(wěn)定性問(wèn)題（如起皺）。在任何輔助背層材料的施加發(fā)生之前，必要的是， 栽絨絨頭基片（就是說(shuō)，絨頭紗線210和基本背層基片120)接收粘合劑涂層132,以將紗線 210固定到位。粘合劑涂層132可由地毯制造商希望的任何聚合物類(lèi)型（如水基的、PVC、 熱熔物、聚氨基甲酸乙酯等）制成。不管栽絨絨頭基片供闊幅地毯還是模塊式地毯之用，都 使用這個(gè)涂層132。粘合劑涂層132透入到各個(gè)正面紗線線圈中，既將紗線保持到位，又防 止地毯當(dāng)暴露于腳行走時(shí)起球和/或起毛。
[0022] 還表示在圖5中，栽絨模塊式地毯204包括"I形梁"加強(qiáng)構(gòu)造，在該"I形梁"加 強(qiáng)構(gòu)造中，玻璃纖維加強(qiáng)墊175定位在PVC背層160、165的各層之間。玻璃纖維加強(qiáng)墊175 想來(lái)定位得盡可能離基本背層基片120遠(yuǎn)，以使穩(wěn)定性最大。PVC背層160以后固定到粘合 劑涂層132上。
[0023] 在地板覆蓋物工業(yè)中，粘合劑涂層（例如，132)如果沒(méi)有輔助背層要使用，則稱(chēng)作 "整體的"，并且如果要施加輔助背層，則叫做"預(yù)涂層"。
[0024] 例如，如果闊幅地毯為對(duì)于地板的直接和永久粘接而設(shè)計(jì)，則它在背面?zhèn)壬峡芍?包含單個(gè)粘合劑層，以固定正面紗線。粘合劑層然后稱(chēng)作"整體"涂層，意味著不采用輔助 背層。然而，這種地毯沒(méi)有穩(wěn)定化處理，并且地毯如果不永久地粘接到地板上則不會(huì)完成。 可預(yù)知地，將地毯粘接到地板上使它在其使用壽命之后，非常難以除去和回收再造。
[0025] 在大多數(shù)地毯構(gòu)造中，不管是闊幅的還是模塊式的，粘合劑涂層（例如，132)都起 "預(yù)涂層"的作用，對(duì)于該"預(yù)涂層"可以粘結(jié)其它背層（如圖5所示），以防止地毯在使用 期間膨脹或收縮。輔助背層-和用來(lái)將它們粘結(jié)在一起的粘合劑層（一個(gè)或多個(gè)）_將重 量添加到地毯組件上。明確地說(shuō)，模塊式地毯的重量的大部分歸因于在粘合劑背層（例如 160、165)的各層之間的預(yù)制加強(qiáng)層（例如175)的包括，從而厚聚合物層透入和包封加強(qiáng) 層。
[0026] 背層160、165的熟化或冷卻為了熟化要求在高溫下的長(zhǎng)停留時(shí)間，并且為了冷卻 要求在環(huán)境溫度下的長(zhǎng)停留時(shí)間，而與背層160、165是否由PVC、熱熔化合物、或聚氨基甲 酸酯制成無(wú)關(guān)。熟化過(guò)程必要地使栽絨紡織基片暴露于高溫，因?yàn)楦鲗拥寞B合必須與熟化 過(guò)程同時(shí)發(fā)生。特別是當(dāng)基本背層基片120是織造聚丙烯基片時(shí)，用來(lái)熟化背層的熱量可 使合成基本背層基片120收縮，而聚合物背層160、165將不收縮，這些聚合物背層160、165 包含加強(qiáng)層175。差異收縮可能導(dǎo)致組合地毯的卷曲和蘑菇形凸起，并因而，組合地毯在裝 運(yùn)之前要求大量測(cè)試。
[0027] 盡管背層160、165沉重，并且生成產(chǎn)品相當(dāng)剛硬，但塊片的重量單獨(dú)不足以克服 關(guān)于蘑菇形凸起或卷曲的任何固有問(wèn)題。事實(shí)上，產(chǎn)品的剛性可妨礙產(chǎn)品成功地安裝在地 板表面上，如果蘑菇形凸起或卷曲存在，即使在地板與地毯產(chǎn)品之間有安裝粘合劑的施加 也如此。任何量的粘合劑（不管是永久的還是壓敏的）都不足以克服在剛性地板覆蓋物中 的任何固有蘑菇形凸起或卷曲。因?yàn)檫@個(gè)原因，模塊式地板覆蓋物必須鑒定為品質(zhì)不合格， 該模塊式地板覆蓋物已經(jīng)經(jīng)歷蘑菇形凸起或卷曲。
[0028]已知的是，水基（或膠乳）粘合劑可以在較低溫度下處理，因?yàn)椴灰缶酆衔锏氖?化，并且為了從粘合劑除去水只要求熱量的施加。因?yàn)檫@個(gè)原因和其它原因，大多數(shù)地毯制 造商喜歡使用水基粘合劑作為預(yù)涂粘合劑層。膠乳成分的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，制造商可在稱(chēng)作 "起沫"的過(guò)程中將空氣注入到膠乳成分中。起沫過(guò)程通過(guò)將聚合物的一部分用空氣氣泡 代替，減小施加的粘合劑的重量。在膠乳成分中空氣的重量體積允許得到較低重量，導(dǎo)致較 低制造和裝運(yùn)成本。除空氣之外，填充材料可以添加到膠乳基粘合劑中，進(jìn)一步降低成本。 制造商也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用起沫成分時(shí)，較容易控制在粘合劑中的水分到紗線中的透入。粘 合劑預(yù)涂層的透入可依據(jù)如下而改變：(a)粘合劑的粘度；(b)粘合劑涂敷輥抵靠紗線的壓 力；及（c)在粘合劑中包括的空氣量、以及線圈速率和紗線的尺寸。
[0029]在預(yù)涂層（例如132)中使用的粘合劑必須擁有一定粘度，以有效地透入紗線。已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在約3, 000至約15, 000厘泊（cps)之間的粘度保證最佳紗線透入，從而在絨頭中 的絞合或氣流噴噴射交纏紗線內(nèi)的每根纖維由粘合劑接觸到。至今，因?yàn)閹讉€(gè)原因，制造商 一直避開(kāi)極低粘度粘合劑。首先，極低粘度粘合劑傾向于具有進(jìn)入紗線的較大透入，這可導(dǎo) 致粘合劑滲穿到地毯的正面?zhèn)取＿@種滲穿可引起各種品質(zhì)不合格問(wèn)題（如粘合劑堆、和顏 色不均勻性，這些粘合劑堆不利地影響地毯的感覺(jué)，該顏色不均勻性不利地影響地毯的外 觀）。第二，對(duì)于地毯涂敷使用的粘合劑包含填充物，如碳酸鈣（CaC02)和/或三水氧化鋁， 這些填充物在制造時(shí)可掉出或沉積到存儲(chǔ)容器的底部，引起涂敷的變化。這個(gè)問(wèn)題甚至在 低粘度粘合劑中更顯著，這些低粘度粘合劑缺乏將這些填充物保持在溶液中的固有稠度。
[0030] 預(yù)涂粘合劑的優(yōu)選粘度取決于待使用的涂敷方法。大多數(shù)制造商在板上方使用涂 敷輥1006 (有時(shí)稱(chēng)作"勻漿輥"），并且允許栽絨紡織基片（120、210)在輥1006下方拉動(dòng)， 如圖6所示。粘合劑132的潭堆形成在輥1006附近，從而潭堆騎在基片的背面?zhèn)壬?。隨著 栽絨紡織基片在涂敷輥1006下方拉動(dòng)，液壓力增大，因?yàn)樘抖言谳佅路奖焕瓌?dòng)，并且在輥 1006與栽絨紡織基片120的背面?zhèn)戎g的接觸強(qiáng)迫粘合劑132進(jìn)入紗線210中。預(yù)涂粘合 劑成分的粘度控制是重要的，以保證粘合劑到紗線210中的適當(dāng)透入，如以上討論的那樣。
[0031] 在模塊式地毯的生產(chǎn)中的下個(gè)發(fā)展步驟是，用熱熔背層成分代替PVC背層。熱熔 粘合劑（或熱熔聚合物）是按熔融形式施加的熱塑性塑料，這些熱塑性塑料在冷卻時(shí)固化， 以形成硬的、耐久背層。熱熔粘合劑的例子包括但不限于聚酯、酰胺、聚烯烴、聚乙烯、無(wú)規(guī) 立構(gòu)聚丙烯、及瀝青基化合物。熱熔聚合物因它們對(duì)于水和/或溶劑的耐受性而眾所周知。
[0032] 最初，制造商嘗試創(chuàng)建地板覆蓋物（未表明），該地板覆蓋物具有熱熔聚合物背 層，并且沒(méi)有預(yù)制加強(qiáng)墊。地板覆蓋物能放平，而沒(méi)有卷曲或蘑菇形凸起。然而，當(dāng)切割成 塊片時(shí)，殘余力使塊片失去尺寸，并且與其它塊片相比成為不均勻尺寸的，該殘余力在熱熔 涂敷期間施加到合成基本背層上。關(guān)于非加強(qiáng)熱熔地板覆蓋物的另一個(gè)問(wèn)題是在熱熔層內(nèi) 的"蠕變"或"冷流動(dòng)"。就是說(shuō)，施加在地板覆蓋物上的力，如來(lái)自辦公椅和腳行走，使熱熔 背層膨脹，導(dǎo)致塊片"滋長(zhǎng)"。
[0033] 同樣，制造商轉(zhuǎn)到以前使用的"