CN102747613B - 带有塑性泡沫背衬的地毯结构 - Google Patents

带有塑性泡沫背衬的地毯结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种泡沫衬垫背衬，该泡沫衬垫背衬包括至少一种同质支化乙烯聚合物(HBEP)或基本线性乙烯聚合物(SLEP)。更具体而言，本发明涉及适于应用到地毯或方块地毯产品中的泡沫衬垫背衬。本发明进一步涉及带泡沫衬垫背衬的地毯和方块地毯产品。本发明进一步涉及制备本中描述的这种泡沫衬垫背衬以及地毯和方块地毯产品的方法。

Description

带有塑性泡沫背衬的地毯结构
本申请是2004年11月19日提交的题为“带有塑性泡沫背衬的地毯结构”的PCT/US2004/039070号发明专利的分案申请，原申请于2006年7月19日进入中国国家阶段，并获得中国专利申请号200480040653.7。
技术领域
本发明涉及泡沫衬垫背衬(foam cushion backing)。更具体而言，本发明涉及适用于地毯和方块地毯(carpet t i le)产品的泡沫衬垫背衬。本发明还涉及带有泡沫衬垫背衬的地毯(foam cushion－backedcarpet)和方块地毯产品。本发明进一步涉及制作所述的泡沫衬垫背衬以及地毯和方块地毯产品的方法。
背景技术
泡沫衬垫(foam cushion)通常用作地毯或方块地毯产品的背衬(backing)。当背衬有衬垫时，地毯和方块地毯会比那些不具有这些背衬的地毯和方块地毯更持久耐用。特别是，当应力(s tress)施加于垫有背衬的地毯或方块地毯产品上固定的地毯面纱时，例如通过在表面上行走、碾压或放置重物，载荷就从地毯面传递到所垫的背衬上。因此，所垫的背衬会承受大部分载荷，地毯面通常不会像没有带衬垫背衬的的产品那样快地被磨损。这样，设计为吸收所述力的带衬垫背衬的系统可以大幅提高地毯或方块地毯的外观稳定性，从而增加其使用寿命并降低对于消费者而言的总成本。另外，由于带衬垫背衬的地毯或方块地毯产品能够吸收人的行走或站立所施加的载荷，所以可以减轻人的疲劳。这使得带衬垫背衬的地毯或方块地毯产品在人行走或站立时间长的地方，例如办公室、购物中心、机场等环境中尤其有利。
然而，当应力反复作用于地毯或方块地毯结构上时，例如行走、站立、碾压或将重物放在表面上时，一些泡沫背衬具有塌陷的趋势。发生这种情况时，背衬就不再具有足够的衬垫特性。在地毯或方块地毯上行走或站立一段时间的人可能会由于背衬材料的衬垫作用丧失而感觉到疲劳增强。反过来，由于所施加的应力不再被传递给背衬，因此这通常会导致面纤维(face fiber)更大的磨损。这还可能促进地毯或方块地毯产品的分层，即一个或多个独立层的分离。
聚氨酯广泛用于制备用泡沫衬垫作背衬的地毯和方块地毯。将聚氨酯衬垫背衬应用到地毯和方块地毯中普遍提高了产品的寿命，并能降低人行走或站立于其上的疲劳。
然而，衬有聚氨酯的地毯和方块地毯产品通常不能很容易地用低成本方法回收。也就是说，聚氨酯背衬的地毯或方块地毯产品通常必须首先将和地毯表面和一级背衬(primary backing)分离，然后才能回收，以便能够由这些组分获得有用成分供后续使用，由这些回收的材料制备产品。回收的聚合材料的异质混合物—即未分离的材料—的潜在用途通常非常有限，因为所期望的产品难于由这些材料获得。例如，虽然可回收的地毯或方块地毯可通过使用聚乙烯面纤维、聚乙烯一级背衬和含乙烯的粘性材料而制得，但当该地毯具有聚氨酯泡沫衬垫背衬时，泡沫衬垫背衬不能很容易地与其它材料相容。这通常导致对由这一混合物制成的任何物品的机械性能(例如，拉伸和冲击强度)以及美观性有负面影响。虽然在用于再生产品中之前，可将不同成分彼此分离，但分离过程通常需要花费大量时间和能量。
有鉴于此，获得应用于地毯或方块地毯产品的不含聚氨酯的泡沫衬垫背衬是有利的。具有这样的泡沫衬垫背衬，并表现出耐用性和足下舒适性的地毯或方块地毯产品也是需要的。
发明内容
本发明涉及泡沫衬垫背衬。更具体而言，本发明涉及适用于地毯或方块地毯产品中的泡沫衬垫背衬。本发明中的泡沫衬垫背衬由同质支化乙烯聚合物或基本线性乙烯聚合物制备。该泡沫衬垫背衬可包含弹性材料。本发明还涉及带泡沫衬垫背衬的地毯和方块地毯产品。该地毯和方块地毯可包括第二背衬材料。本发明还涉及制备本文中描述的这种泡沫衬垫背衬以及地毯和方块地毯产品的方法。
本发明的其它优点一部分将在以下的详细说明中给出，另一部分在阅读说明书之后是显而易见的，或者可以通过对本发明的实施获知。本发明的优点通过所附权利要求中特别指出的要素及其结合实现和获得。可以理解的是，前述总的说明和以下详细说明都是示例性的，都是为了对本发明进行解释，而不是为了限制所要求保护的本发明。
附图简述
图1示出了本发明的一方面，其上附有非织造背衬。
图2示出了本发明的一方面，其上涂有面部涂层。
具体实施方式
通过参考在此提供的本发明的下列详细说明和实施例，可以更容易地理解本发明。可以理解的是，本发明并不限于所描述的具体方法、配方和条件，这些具体方法、配方和条件当然可以有所变化。还可以理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体方面，而非旨在进行限制。
在以下的这篇说明书和权利要求中引用了许多术语，这些术语应当被定义为具有以下含义。
单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文清楚地指出不同的情况。
范围在此可以通过从“大约”一个具体值和/或到“大约”或者另一个具体值来表达。当表达这样一个范围时，另一方面包括从该一个具体值和/或到另一个具体值。相似地，当使用先行词“大约”近似表达数值时，可以理解的是，该具体值构成另外一方面(aspect)。
“可选的”或“可选地”指的是紧接着描述的事件或情形可以发生也可以不发生，该描述包括所述事件或情形发生的情况，也包括所述事件或情形不发生的情况。例如，短语“可选地含水”指的是该组合物可以含水，该描述既包括含水的组合物，也包括不含水的组合物。
此处的“地毯”和“方块地毯”按照本领域普通技术人员公认的方式使用。这里的地毯和方块地毯的定义不包括本领域普通技术人员所知的“弹性地板”产品。作为实例，属于弹性地板类的产品包括，但不限于，油毡、乙烯基板、软木砖、橡胶砖和小地毯。
在本申请中引用专利文献的地方，这些专利文献公开的全部内容都通过引用的方式被纳入本公开文件中。
在该申请中引用ASTM方法的地方，这些ASTM方法中的每个所公开的全部内容都通过引用的方式被纳入本公开文件中。
第一方面，本发明涉及适用于地毯或方块地毯产品中的泡沫衬垫背衬。本发明还涉及具有所述泡沫衬垫背衬的地毯或方块地毯产品。另一方面，该泡沫衬垫背衬由具有某种聚合成份和其它成份的聚合物组合物构成。
一方面，用于制备泡沫衬垫背衬的聚合物组合物含有一种乙烯聚合物，特别是一种同质支化乙烯聚合物。术语“同质支化乙烯聚合物”(homogeneous ly branched ethylene polymer)(“HBEP”)指的是这样一种乙烯共聚体，其中共聚单体随机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相同的乙烯对共聚单体摩尔比。更具体而言，该术语指具有较高的短链分支分布指数(SCBDI)或组分分布分支指数(CDBI)特征的乙烯共聚体。也就是说，共聚体具有大于或等于约50％的SCBDI，或者大于或等于约70％的SCBDI，或者大于或等于约90％的SCBDI，通常没有可测量的高密度(结晶)聚合物成份。SCBDI定义为共聚单体含量在共聚单体总摩尔含量中值(median total molarcomonomer content)的50％以内的聚合物分子的重量百分比，它代表共聚体中的单体分布与伯努利分布所预期的单体分布的比较。共聚体的SCBDI可由本领域已知技术得到的数据很容易地计算得出，例如Wi ld等人在Journa l of Polymer Science,Poly.Phys.Ed.,第20卷第441页(1982)中，或者美国专利No.4,798,081中，或者L.D.Cady在〝TheRole of Comonomer Type and Dis tribut ion in LLDPE ProductPerformance〞，SPE Regional Technical Conference,Quaker SquareHilton,Akron,Ohio,10月1-2日,第107-119页(1985)中描述的升温洗脱分馏法(略作“TREF”)。共聚体的单体分布和SCBDI也可以根据美国专利No.5,292,845以及J.C.Randall在Rev.Macromol.Chem.Phys.，C29，第201-317页所描述的方法而使用13C NMR分析加以确定。
除了指同质(或窄)短链分支分布以外，术语“HBEP”还指共聚体不具有大量长链分支。也就是说，乙烯共聚体不具有长支链，具有按照“线性”的常规意义的线性聚合物骨架。然而，术语“HBEP”不指本领域普通技术人员公知的具有大量长支链的高压支化聚乙烯。可使用提供均一的(窄的)短分支分布(即同质支化)的聚合方法(例如Elston在美国专利No.3,645,992中描述的方法)来制备HBEP。在Elston的聚合方法中，使用可溶的钒催化剂体系制备这些聚合物，然而其他人，例如Mi tsui ChemicalCorporation、Exxon Chemical Corporation和Dow Chemical Company，使用所谓的单位点(single site)催化剂体系制备具有相似的同质结构的聚合物。在此适用的HBEP可以使用铪、锆和钒催化剂体系在溶液、浆液或气相工艺中制备。Ewen等人在美国专利No.4,937,299中描述了使用金属茂催化剂的制备方法。
此外，聚合物组合物包括基本线性的乙烯聚合物(“SLEP”)。“SLEP”是HBEP的一类，在美国专利No.5,272,236和No.5,278,272中公开，在此,针对SLEP及其制备方法，通过引用的方式将所述专利的全部内容纳入本说明书中。这些聚合物能够以AFFINITYTM聚烯烃塑性体从DowChemical Company购买，以ENGAGETM聚烯烃弹性体从Dupont DowElastomers JV购买。
更具体地，这里使用的“SLEP”指的是同质支化乙烯/α-烯烃共聚体，所述共聚体具有窄的短链分支分布，并在包括可归于同质共聚单体结合(homogeneous comonomer incorporat ion)的短链分支的同时也包括长支链。长支链与聚合物骨架的结构相同，并比短链分支长。基本为线性的烯烃聚合物的聚合物骨架每1000个碳由平均0.01个到3个长支链取代。SLEP用于本发明中会具有某些加工优点。当需要这些优点时，适用于本发明的SLEP由从每1000个碳0.01个长支链到每1000个碳1个长支链取代，更优选由从每1000个碳0.05个长支链到每1000个碳1个长支链取代。
长支链在这里被定义为至少6个碳的链长，超过该长度，就不能使用13C核磁共振谱辨别。长支链的长度大于由共聚单体结合(incorporation)得到的短支链的长度。
在乙烯均聚物中长支链的存在可以使用13C核磁共振(NMR)谱确定，并通过Randall描述的方法(Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29,V.2&3,第285-297页)定量。实际上，现有的13C核磁共振谱不能确定超过六个碳原子的长支链的长度。然而，有其它已知方法可以用于确定乙烯聚合物、包括乙烯/1-辛烯共聚体中的长支链的存在。这样的方法中的其中两种是凝胶渗透色谱法结合低角度激光散射检测器(GPC－LALLS)，以及凝胶渗透色谱法结合微分粘度计检测器(GPC－DV)。这些长支链检测技术的使用以及其所依据的理论都已详细地记载在文献中。例如，见Zimm,G.H.和Stockmayer,W.H.,J.Chem.Phys.,17,1301(1949)和Rudin,A.,ModernMethods of Polymer Characterization,John Wi ley&Sons,New York(1991)第103-112页。
由于SLEP具有改善的熔体挤出加工性和独特的流变性—如Lai等人在美国专利No.5,272,236和No.5,278,272中所述，所以它们包括在适用于本发明的HBEP中，所述美国专利No.5,272,236和No.5,278,272的全部公开内容通过引用的方式纳入本说明书中。
SLEP与通常称为HBEP的聚合物类不同，原因在于基本线性乙烯聚合物不具有术语“线性”的常规意义上的线性聚合物骨架，例如Els ton在美国专利No.3,645,992中所述。
可用于本发明的SLEP可具有以下特征：(a)熔体流动率，I10/I2.5.63；(b)分子量分布Mw/Mn，由凝胶渗透色谱法确定，通过方程(Mw/Mn)(I10/I2)－4.63定义；(c)气体挤出流变学(gas extrus ion rheology)，使得基本线性乙烯聚合物的表面熔体破裂开始时的临界剪切速率比线性乙烯聚合物的表面熔体破裂开始时的临界剪切速率至少高大约50％以上，其中SLEP和线性乙烯聚合物都包括相同的一种或多种共聚单体，线性乙烯聚合物的I2、Mw/Mn和密度在SLEP的10％以内，并且在相同的熔体温度下使用气体挤出流变仪测量SLEP和线性乙烯聚合物各自的临界剪切速率；(d)优选单差示扫描量热法，DSC，熔融峰介于－30和150℃之间；以及(e)大于约50％的短链分支分布指数。
可用于本发明的SLEP是同质支化共聚体，并且基本上不具有可通过TREF方法测得的“高密度”成份(即具有窄的短链分布和高SCBD指数)。SLEP通常不包含支化度小于或等于每1000个碳2个甲基的聚合物成份。“高密度聚合物成份”也可以被描述为支化度小于约每1000个碳2个甲基的聚合物成份。
可用于本发明的基本线性乙烯共聚体是乙烯与至少一个C3－C20α-烯烃和/或C4－C18二烯烃的共聚体。可以使用乙烯和C3－C20碳原子的α-烯烃的共聚物。在此使用术语“共聚体”以表示共聚物或三元共聚物或类似物，其中至少一种其它共聚单体与乙烯聚合形成共聚体。可用于与乙烯聚合的合适的不饱和共聚单体包括，例如烯类不饱和单体、共轭或非共轭二烯、多烯等。这种共聚单体的实例包括C3－C20α-烯烃，如丙烯、异丁烯、1－丁烯、1－己烯、4－甲基－1－戊烯、1－庚烷、1－辛烯、1－壬烯、1－癸烯、1,9－癸二烯等等。其它合适的单体包括苯乙烯、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－辛二烯以及环烯，例如环戊烯、环己烯和环辛烯。
尽管具有较窄的分子量分布(对于本发明目的，Mw/Mn比通常小于约3.0，或者小于约2.5，或者小于约2)，但是SLEP已知具有极好的可加工性。使人吃惊的是，不像同质和异质支化线性乙烯聚合物，基本线性乙烯聚合物的熔体流动率(I10/I2)可以基本独立于分子量分布Mw/Mn而改变。因而，特别适用于本发明的乙烯α-烯烃聚合物可以是SLEP。
在此使用的术语“异质支化线性乙烯聚合物”(heterogeneouslybranched l inear ethylene polymer)以常规的意义指具有较低的短链分支分布指数的线性乙烯共聚体。也就是说，共聚体具有相对宽的短链分支分布。异质支化线性乙烯聚合物具有小于约50％的SCBDI，更典型的是小于约30％的SCBDI。HBEP和SLEP也与常规意义上的异质支化的传统齐格勒催化剂聚合的线性乙烯共聚体的聚合物类不同，不同之处在于基本线性乙烯共聚体是同质支化共聚物，所述的传统齐格勒催化剂聚合的线性乙烯共聚体包括，例如用Anderson等人在美国专利No.4,076,698中公开的方法制得的例如超低密度聚乙烯(“ULDPE”)、极低密度聚乙烯(“VLDPE”)、线性低密度聚乙烯(“LLDPE”)、中密度聚乙烯(“MDPE”)或高密度聚乙烯(“HDPE”)。一方面，VLDPE、ULDPE、LLDPE、MDPE和HDPE不在本发明的泡沫衬垫背衬中用作主要乙烯组分(虽然这些材料可用作此处使用的任何粘性聚合物或弹性材料的组分，下文有述)。另外，根据本发明，在聚合物组合物中，异质支化线性乙烯聚合物的重量不超过聚合物组合物总重的20％。另外，在本发明的泡沫衬垫背衬中，异质支化线性乙烯聚合物不构成主要乙烯组分(虽然可使用少量这样的材料来做为此处使用的任何粘性聚合物和/或弹性材料的组分，下文有述)。
HBEP和SLEP还显著区别于被称为自由基引发高支化高压低密度乙烯均聚物和乙烯共聚体的物类，例如，乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物，原因在于基本线性乙烯聚合物不具有相等的长链支化度，并且使用单位点催化剂体系而非自由基过氧化物催化剂体系制备。根据本发明，聚合物组合物中，自由基引发高支化高压低密度乙烯均聚物和乙烯共聚体的重量不超过聚合物组合物总重的20％，不计包含这些均聚物和共聚体的任何粘性聚合物和/或弹性材料(下文有详述)。
换言之，本发明的泡沫衬垫背衬中使用的聚合物组合物的特征在于，它可以具有：a)HBEP或SLEP组分；b)可选地，弹性材料组分；c)可选地，粘性聚合物组分；以及d)可选地，包含其它材料—例如填料等—的组分。根据本说明书，组分a)中，自由基引发高支化高压低密度乙烯均聚物和乙烯共聚体或者非SLEP或非HBEP聚合物的重量不超过聚合物组合物总重的20％。
还一方面，聚合物组合物的组分a)的乙烯聚合物基本由HBEP和/或SLEP组成，组合物中的任何含乙烯的粘性聚合物除外。进一步，本发明的聚合物组合物的组分a)中，HBEP的重量至少为组合物重量的约80％。更进一步，聚合物组合物的组分a)含有占聚合物组合物重量至少约80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％的HBEP，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
又一方面，本发明的聚合物组合物的组分a)中包含至少约80重量％的SLEP，组合物中的任何含乙烯的粘性聚合物除外。进一步，在聚合物组合物中，聚合物组合物的组分a)含有占聚合物重量至少约80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％的SLEP，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
另一方面，本发明的聚合物组合物的组分a)部分中可以包括HBEP和SLEP的混合物，并且该混合物中HBEP和SLEP的量之和至少占聚合物组合物重量的约80％。进一步，聚合物组合物中HBEP和SLEP的混合物占聚合物组合物重量的至少约80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。在这样的混合物中，HBEP和SLEP的量可以独立地例如从下列数值开始的重量范围内变化：约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、97％或98％，其中任一值都可用于各个单一成分，并且任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
HBEP和/或SLEP的密度可以为从下列数值起：约0.880、0.890、0.895、0.900、0.905、0.910、0.915或0.920g/cc，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
另一方面，用于制备泡沫衬垫背衬的聚合物组合物可包含弹性材料。“弹性材料”指的是一种将类似橡胶的特性赋予泡沫背衬的材料。在一些方面，已经发现，根据本发明，含有这种弹性材料能够提高泡沫背衬的耐用性，这通常又转化为附有这种泡沫衬垫背衬的地毯或方块地毯产品的耐用性提高。也就是说，已经发现，弹性材料可以通过降低泡沫背衬变成“死泡沫”和/或变成“压缩孔(compressed cells)”的趋势而增加泡沫背衬的耐用性。“死泡沫”指的是在被例如行走或其它施加于地毯或方块地毯表面上的力压缩之后回弹大大减小的泡沫。“压缩孔”被定义为已经失去多孔状结构并且看起来像硬皮(hardback)一样的泡沫。本领域普通技术人员可以理解的是，当泡沫背衬在使用过程中塌陷或压缩时，具有这种背衬的地毯或方块地毯产品就不再充分地起衬垫材料的作用了。相反，背衬材料会更像硬皮材料。这种硬皮结构在大多数商业用途中不能提供足够的衬垫作用，这样就更有可能导致在地毯或方块地毯上行走的人疲劳，并常常会导致地毯或方块地毯的分层。
在一个重要方面，本发明的泡沫衬垫背衬不包括聚合物的接枝共混物(grafted blends of polymers)，例如美国专利No.6,395,791所公开的聚合物，其公开内容在此通过引用的方式全部纳入本说明书中。
另外，已经发现在一些方面，具有本发明的泡沫衬垫背衬的地毯或方块地毯的衬垫作用可以靠掺入弹性材料来增强。这在一些方面已经表明可以转化为使行走或站立在产品上的人觉得足下舒适度提高且疲劳减小的地毯或方块地毯产品。
这样，在另一方面，用于制备本发明的泡沫衬垫背衬的聚合物组合物包括一种或多种下列弹性材料：乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)、乙烯-丙烯单体(“EPM”)、丙烯腈－丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯-丁二烯(SBR)、羧化NBR和羧化SBR。
再一方面，热塑性弹性体(“TPE”)可用作弹性材料。就结构和特性而言，TPE处于热塑性塑料和弹性体之间。类似热塑性塑料，TPE会由于加热而变成塑性的，并且冷却后又重新保持弹性特性。本领域普通技术人员可以理解的是，TPE是具有物理交联的(physicalcross-linking)弹性材料，而所述物理交联通过进一步加热可逆转。适用于本发明的TPE实例为多种可从Kraton Polymers(Houston，TX)购买的聚合物。适于在此使用的一种这样的Kraton聚合物可以是苯乙烯嵌段共聚物。
另外，聚合物，例如EP(Bayer AG，Pittsburgh，PA)的材料，可用作弹性材料。这些材料被认为包括EPDM和EPM聚合物。EPM代表由乙烯和丙烯单体制备的共聚物，而EPDM表示基于乙烯、丙烯和非共轭二烯三种单体的三元共聚物。
可使用的弹性材料的另一个实例是由Dow Chemica l(Houston，TX)提供的树脂。这些材料被认为是柔性(flexible)的VLDPE树脂，以便当与其它聚合物—例如此处的聚合物组合物中使用的聚合物—混合时，能够起抗冲击改性剂的作用。
当被包括在用于制备本发明的泡沫衬垫背衬的聚合物组合物中时，添加至组合物中的弹性材料占聚合物组合物重量的约5％到40％。进一步，添加至组合物中的弹性材料占聚合物组合物重量的约15％到25％。再进一步，添加至组合物中的弹性材料占聚合物组合物重量的大于约0、0.1、1.0、3.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0或40.0％，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。该弹性材料可以与其它材料，例如乙烯聚合物一起存在，以助于弹性材料在聚合物组合物中的分散。
需要注意的是，本发明的泡沫衬垫背衬不需要为了适合地应用于地毯和方块地毯产品中而包含弹性材料。然而，在一些情况下，已经发现在期望提高产品的耐用性和/或足下舒适度时，添加弹性材料是有益的。本领域内普通技术人员明白的是，地毯和方块地毯产品的消费者会对这些产品提出不同的具体要求。因此，是否需要具有提高的耐用性和/或提高的足下舒适度需要由本发明的地毯和方块地毯产品的消费者确定。因此，本发明的聚合物组合物中是否包括弹性材料会根据消费者的要求而改变。作为一个实例，当打算将方块地毯使用在人行密集区域，例如机场或商场时，向聚合物组合物中添加弹性材料以提高泡沫衬垫背衬的耐用性并因此提高地毯或方块地毯本身的耐用性是有益的。弹性材料用量的变化或是否需要将其包括，对本领域普通技术人员来说不需要过多的实验。
另一方面，用于制备本发明的泡沫衬垫背衬的聚合物组合物包括一种粘性材料。在这一方面，本发明的聚合物组合物进一步包括至少一种官能化聚乙烯。这里的术语“官能化聚乙烯”指的是在其聚合物结构中包括至少一个官能团的聚乙烯。示例性的官能团可以包括，例如乙烯式不饱和单官能和双官能羧酸、乙烯式不饱和单官能和双官能羧酸酐、它们的盐和酯。这种官能团可以接枝到乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚体上，或者，它可以与乙烯和可选的其它共聚单体共聚，以形成乙烯、官能化共聚单体和可选的其它共聚单体的共聚体。
总体上，这样的官能化聚乙烯的实例可以包括：乙烯和乙烯式不饱和羧酸—例如丙烯酸和甲基丙烯酸—的共聚物；乙烯和羧酸酯—例如乙酸乙烯酯—的共聚物；不饱和羧酸或羧酸酐—例如顺式丁烯二酸酐—接枝的聚乙烯。这样的官能化聚乙烯的具体实例可包括乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯/甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、它们(含离子键的聚合物)的盐、马来酸酐(MAH)接枝的各种聚乙烯，例如MAH接枝的高压低密度聚乙烯、异质支化线性乙烯/α-烯烃共聚体(通常称“LLDPE”和“ULDPE”)、同质支化线性乙烯/α-烯烃共聚体、基本线性乙烯/α-烯烃共聚体和HDPE。将官能团接枝到聚乙烯上的方法记载在例如美国专利No.4,762,890、4,927,888或4,950,541中，每篇专利中的公开内容都通过引用的方式在此全部纳入本说明书中。
适用于形成本发明的组合物的两种有用的官能化聚乙烯是乙烯/丙烯酸共聚物和马来酸酐接枝的聚乙烯。更多具体的实例是可以在这里使用的官能化聚乙烯，例如乙烯/丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝的基本线性的乙烯/α-烯烃共聚体和马来酸酐接枝的高密度聚乙烯。
官能化聚乙烯中存在的官能团的数量可以变化。通常，存在于接枝型官能化聚乙烯中的官能团的水平(例如，马来酸酐接枝的聚乙烯中的马来酸酐含量)在至少约0.1重量％，或至少约0.5重量％。进一步，通常官能团在接枝型官能化聚乙烯中存在的量小于约10重量％，或者小于约5重量％，或者小于约3重量％。与此相比，通常官能团在共聚型官能化聚乙烯中存在的量(例如，乙烯丙烯酸共聚物中的丙烯酸含量)占被接枝的聚乙烯材料重量的至少约1.0％，或者至少约5％，或者至少约7％。通常官能团在共聚型官能化聚乙烯中存在的量小于约40重量％，或者小于约30重量％，或者小于约25重量％。
在聚合物组合物中，官能化聚乙烯的重量占聚合物组合物重量的0以上至约20％。进一步，官能化聚乙烯的重量可以占聚合物组合物重量的下列值以上：约1、3、5、7、10、13、15、17或20％，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。另外，本领域普通技术人员可以理解的是，向本发明的聚合物组合物中添加的官能化聚乙烯的量可以根据接枝的量而变化。
官能化聚乙烯的熔融指数(I2)可以变化，只要它不达到令人难以接受地影响本发明组合物的可加工性和成品的物理性能的程度。通常，官能化聚乙烯具有至少约0.1g/10min或至少约0.2g/10min的熔融指数。通常，官能化聚乙烯具有小于约500g/10min或小于约350g/10min的熔融指数。
再一方面，用于制备本发明的泡沫衬垫背衬的聚合物组合物包括填料。本领域普通技术人员可以明白的是，基于所期望的成品的物理性能选择所使用的填料的类型。示例性的填料包括碳酸钙、硫酸钡、重晶石、玻璃纤维和粉末、金属粉末、氧化铝、水合氧化铝、粘土、碳酸镁、硫酸钙、二氧化硅或玻璃、煅制氧化硅、滑石、碳黑或石墨、飘尘、水泥粉尘、长石、霞石、氧化镁、氧化锌、硅酸铝、硅酸钙、二氧化钛、钛酸盐、玻璃微球、白垩及其混合物。进一步可使用的填料包括碳酸钙、硫酸钡、滑石、二氧化硅/玻璃、氧化铝、二氧化钛及其混合物。特别适合的填料是碳酸钙，在业界它可以以石灰石和岩粉的形式获得。
同样，所述填料可属于通常所知的“抗引燃性填料”的填料类。示例性的抗引燃性填料包括氧化锑、十溴二苯醚、三水合氧化铝、氢氧化镁、硼酸盐和卤代化合物。可使用的其它各种填料包括木纤维/木粉/木屑、粉碎的稻壳、棉花、淀粉、玻璃纤维、合成纤维(例如聚烯烃纤维)和碳纤维。
用于制备本发明的泡沫背衬的聚合物组合物中存在的填料的量根据最终应用的需要而选择。例如，在活化发泡剂之前将聚合物组合物施用于地毯原坯物(greige good)上的情况下，可能需要限制填料的用量，以便提高泡沫对原坯物的粘附性。聚合物组合物中填料的量可以占聚合物组合物重量的至少约5％。进一步，填料的量可以占聚合物组合物重量的至少约20％。再进一步，本发明的聚合物组合物中，填料量占聚合物组合物重量的下列值以上：约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、75或80％，其中任一值都可用作合适的上端点或下端点。
在某些方面，使用可称为“回收成份”的填料是有益的。作为一个这样的实例，飘尘是用于发电机的煤处理的残留物。
本发明的聚合物组合物可以包含其它材料，例如加工助剂、油、颜料、抗菌剂、胶粘剂、化学阻燃剂等。是否包括这些材料主要根据泡沫衬垫背衬的期望用途而定。当包括这些材料时，以现有技术中通常的用量使用。
另一方面，泡沫衬垫背衬具有大于0.075英寸的厚度。进一步，泡沫衬垫具有不小于约0.075英寸的厚度。再进一步，泡沫层具有下列值以上的厚度：约0.080英寸、0.090英寸、0.100英寸、0.110英寸、0.120英寸、0.140英寸、0.160英寸、0.180英寸、0.200英寸、0.220英寸、0.240英寸、0.260英寸、0.280英寸或0.300英寸的厚度，其中任一值都可用作合适的上端点或下端点。在这些度量中，测量的厚度不包括面部、一级背衬和预涂层，也就是说，不将原坯物的厚度作为这里指出的厚度的一部分。
又一方面，泡沫衬垫背衬具有从约10lbs/ft3到约30lbs/ft3的密度。进一步，本发明的泡沫衬垫背衬可具有下列值以上的密度：约7lbs/ft3、10lbs/ft3、13lbs/ft3、15lbs/ft3、17lbs/ft3、20lbs/ft3、23lbs/ft3、25lbs/ft3、27lbs/ft3、30lbs/ft3或者33lbs/ft3的密度，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
本领域普通技术人员可以明白的是，密度是对泡沫衬垫背衬中每单位重量的材料量的度量。例如，泡沫密度可以通过聚合物组合物中的填料装载量和气体百分比(例如发泡剂的量)的变化而变化。在一定程度上，根据情况，较高密度通常意味着有较多的衬垫材料可用于起保护地毯和提供足下舒适度的作用。因此，密度是所需要的地毯衬垫性能的一个因素，较高密度通常性能更好，这在某些情况下是需要的。
还可以明白的是，泡沫的密度和厚度可以改变，以影响成品的性能。进一步，可以明白的是，在某些情况下降低地毯或方块地毯成品的重量是有益的。例如，可以通过降低每平方码泡沫的重量，或者提高泡沫的密度而使得产品的厚度最小化。在人流量大的办公室走廊，对地毯和衬垫的要求很高，需要能长期保持高性能、高密度的衬垫。相反，在人流量小的董事会议室，需要足够的足下舒适度，并需要满足带轮脚的椅子适度移动的要求。这种情况下，较低密度已经足够。
另一方面，附有本发明的泡沫衬垫背衬的地毯和方块地毯具有非常好的压缩形变(compression set)值。本领域普通技术人员可以理解的是，压缩形变涉及衬垫在重物周期性地移动的地方(例如，家具例如桌子的重新放置)的性能。高压缩形变的产品通常会在地毯或方块地毯产品上留下明显的、长时间的凹痕。在本发明的具体的方面，这里的背衬的压缩形变可以从约1％到约20％，这里的％指的是在3”×3”的样品以25％的压缩比被压缩22小时后，衬垫的恢复百分比，其中温度为室温(约75℉)。进一步，背衬的压缩形变可以为下列值以上：约1、3、5、7、10、13、15或20％，其中压缩形变根据这里所述的参数测量，并且其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
本发明的带衬垫的背衬还具有抗压性。本领域普通技术人员可以明白的是，抗压性与衬垫的足下舒适度如何以及衬垫提供支承而不“着底(bottoming out)”的能力有关。衬垫支承行人而不着底的能力对长期维持外观很重要。一方面，本发明的衬垫背衬具有从约5psi到约25psi的抗压性，测试条件为在厚度方向上压3”×3”的背衬样品1分钟，恢复厚度的力以psi计，温度为室温(约75℉)。进一步，这里的背衬的抗压性为下列值以上：约5、7、10、13、15、17或20psi，所述抗压性根据本文中的参数测量，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点，温度为室温(约75℉)。
本领域普通技术人员可以明白的是，根据背衬体系的化学组成，用于地毯和方块地毯的衬垫背衬的各种性质可用不同方法测量。例如，根据背衬是否是聚氨酯、橡胶、烯烃聚合物或烯烃聚合物的混合物，存在不同的ASTM方法。
ASTM测试3575可用于测量本发明的泡沫衬垫背衬的性质。当这项测试的Suffix B用于测量本发明的泡沫的压缩形变时，压缩形变为约8％到20％，或为下列值以上：约8、10、12、14、16、18或20％，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。当这项测试的Suffix D用于测量抗压性时，本发明的泡沫的抗压性为约18psi到约32psi。进一步，当根据ASTM 3575 Suffix D测量时，抗压性为下列值以上：约18psi、20psi、22psi、24psi、26psi、28psi、30psi或32psi，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。
聚合物组合物的聚合物组分可以颗粒的形式提供。在将聚合物组合物熔融之前，通常在其它成分(例如，填料、发泡剂、加工助剂等)的存在下将这样的颗粒混和在一起。或者，可以以本领域普通技术人员认为可接受的任何方式将聚合物组合物混合。这样的方法可以包括混和、混合、挤出等。
可以明白的是，原坯物通常包括装簇(tuft)在一级背衬中的地毯纤维。“预涂的原坯物”是一种如下的原坯物：将粘性材料(“预涂料”)施用到其背面以将地毯纤维固定到一级背衬材料上的原坯物。
用于生成本发明使用的原坯物绒面的面纤维或纱通常由多种纤维中的任一种制成，所述纤维包括例如尼龙、丙烯酸类纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚脂、羊毛、棉花、人造纤维等。
本文用于原坯物的一级背衬可以是由一种或多种天然或合成纤维或纱—例如黄麻、羊毛、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚脂和人造纤维—制成的织造的或非织造的织物。合成材料，例如聚丙烯、聚乙烯和乙烯-丙烯共聚物的膜，也可用于形成一级背衬。
通过用独立的粘合剂将泡沫衬垫背衬成品迭合到原坯物上的方式，可将泡沫衬垫背衬施用于原坯物的背面，特别是预涂的原坯物的背面。这种迭合技术是常规的，并且是本领域普通技术人员公知的。或者，在制备本发明的泡沫衬垫背衬过程中，可将熔融状态的聚合物组合物涂布到地毯或方块地毯结构的背面，例如预涂的原坯物的背面，并按下文详述的方法使泡沫活化。
稳定材料，例如玻璃纤维或FLW或非织造材料(这些材料中的每一种都被本领域普通技术人员称为“平纹棉麻织物(scrim)”)可以存在于泡沫衬垫背衬中。纳入这种平纹棉麻织物也是本领域普通技术人员所熟知的。例如，可以使用“原位”方法纳入平纹棉麻织物。使用这种方法，可以在泡沫仍然处于熔融状态时将平纹棉麻织物定位于泡沫上。可以向玻璃纤维/熔融聚合物结合体上施加挤压压力，以在玻璃纤维和聚合物之间提供良好的接触。当发泡剂在泡沫中活化时，这种接触可以得到增强。也就是说，当被活化时，发泡的聚合物组合物就可以穿透玻璃纤维的间隙，以在玻璃纤维和泡沫之间提供适合的连接。
可以使用合适的粘合剂将原坯物迭合到平纹棉麻织物-泡沫衬垫结构的平纹棉麻织物侧。还可以通过将平纹棉麻织物结合到原坯物背面的粘合剂(即预涂料或第二粘合剂)中的方式，使得平纹棉麻织物邻近原坯物的底面结合。这种方法在美国专利No.4,522,857中公开，在此通过引用的方式将其公开内容全部纳入本说明书。然后可通过用合适的粘性材料进行迭合的方式，将泡沫衬垫背衬附在原坯物上。平纹棉麻织物还可以按美国专利No.4,798,644中公开的内容施用，在此通过引用的方式将其公开内容全部纳入本说明书中。
除了美国专利申请序列号No.10/077,609中记载的聚合物第二背衬之外—在此通过引用的方式将其公开内容全部纳入本说明书中－，其它第二背衬也可用于簇绒地毯或簇绒方块地毯。这种第二背衬可以是用一种或多种天然或合成纤维或纱制成的织造的或非织造的织物。这种第二背衬可以是纱罗组织(leno weave)，即，经向的扁丝和纬向的切段纤维(spun staple fiber)。当使用这种织物型第二背衬时，将它们施用到泡沫背衬的外表面。该连接可以是根据前文讨论的原位方法。或者，可根据本领域普通技术人员已知的方法，用粘合剂将第二背衬附着。这种第二背衬可以是聚酯(“PET”)或PET和其它聚合材料的混合物。本领域普通技术人员可以明白的是，第二背衬可用于改善地毯和方块地毯产品的尺寸稳定性。
另外，在某些方面，可以将面部涂层(cap coat)施用于泡沫衬垫背衬的外表面。如本文所进一步描述，可以在活化发泡剂之前或在活化发泡剂之后施用面部涂层。
面部涂层可以是例如HBEP、SLEP、LDPE、VLDPE、MDPE或HDPE的挤出层，所述各种材料中含有粘性材料。如别处所述，该粘性材料可以是官能化聚乙烯材料。面部涂层还可进一步包括美国专利申请序列号No.10/077,609中公开的聚合物第二背衬材料，在此通过引用的方式将其公开内容全部纳入本说明书中。面部涂层可以施用约5oz/yd2到约25oz/yd2。进一步，面部涂层可以施用约下列值以上：5oz/yd2、10oz/yd2、15oz/yd2、20oz/yd2、25oz/yd2，其中任一值都可构成合适的上端点或下端点。
本发明的泡沫衬垫背衬适用于6或12英尺的成卷地毯(roll goodcarpets)。如果需要方块地毯，可以使用将成卷制品切割为方块地毯的常规方法。将成卷制品切割为方块地毯的方法是本领域普通技术人员熟知的，在此不作详述。
现参见图1，其中显示了预涂的原坯物10。原坯物具有粗节纱(tufted yarn)12、一级背衬14和粘性预涂层16。粘合剂18将泡沫衬垫背衬22粘附到预涂的原坯物10上。该图中，在将预涂的原坯物10与泡沫衬垫背衬22结合在一起之前，将玻璃纤维平纹棉麻织物20粘附到泡沫衬垫背衬22上。非织造的织物背衬26附在泡沫衬垫背衬22的下表面24上。图2中，面部涂层28附在泡沫衬垫背衬22的下表面24上。
本发明的泡沫衬垫背衬可以通过挤出发泡方法制备。该背衬可以通过下述步骤制备：将聚合物组合物和加入其中的任何添加剂加热，以形成增塑的或熔融的聚合物材料，向其中加入发泡剂以形成可发泡组合物，并将该组合物通过模具挤出以形成泡沫产品。可以将可发泡组合物直接挤出到原坯物的背面。或者，可以将可发泡组合物涂布到适合的表面，以形成独立的泡沫衬垫背衬材料，该材料可以随后用本文别处所述的合适粘合剂迭合到原坯物的背面，或者迭合到附着在原坯物上的聚合物第二背衬上。当将可发泡组合物直接挤出到原坯物的背面上或者附着在原坯物上的第二背衬上时，聚合物组合物可含有一种或多种上文讨论的粘性材料。
可用于制备本发明的泡沫背衬的发泡剂包括无机试剂、有机发泡剂和化学发泡剂。适合的无机发泡剂包括二氧化碳、氮、氩、水、空气、六氟化硫(SF6)和氦。有机发泡剂包括具有1－9个碳原子的脂族烃、具有1－3个碳原子的脂族醇以及具有1－4个碳原子的全部或部分卤代的脂族烃。脂族烃包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷等。脂族醇包括甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇。全部或部分卤代的脂族烃包括碳氟化合物、氯代烃和含氯氟烃。碳氟化合物的实例包括甲基氟、全氟甲烷、乙基氟、1,1－二氟乙烷(HFC－152a)、氟代乙烷(HFC－161)、1,1,1－三氟乙烷(HFC－143a)、1,1,1,2－四氟乙烷(HFC－134a)、1,1,2,2－四氟乙烷(HFC－134)、1,1,1,3,3－五氟丙烷、五氟乙烷(HFC－125)、二氟甲烷(HFC－32)、全氟乙烷、2,2－二氟丙烷、1,1,1－三氟丙烷、全氟丙烷、二氯丙烷、二氟丙烷、全氟丁烷、全氟环丁烷。用于本发明的部分卤代的氯代烃和含氯氟烃包括氯甲烷、二氯甲烷、氯乙烷、1,1,1－三氯乙烷、1,1－二氯－1-氟乙烷(HCFC－141b)、1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)、一氯二氟甲烷(HCFC-22)、1,1－二氯－2,2,2－三氟乙烷(HCFC－123)和1－氯－1,2,2,2－四氟乙烷(HCFC－124)。完全卤代的含氯氟烃包括三氯一氟甲烷(CFC－11)、二氯二氟代甲烷(CFC－12)、三氯三氟乙烷(CFC－113)、二氯四氟代乙烷(CFC－114)、一氯七氟丙烷和二氯六氟丙烷。化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二羧酸钡、N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺、苯磺酰肼、4,4-羟苯磺酰氨基脲、对甲苯磺酰氨基脲、三肼基三嗪以及柠檬酸和碳酸氢钠的混合物，例如以名称HydrocerolTM(Boehr inger Ingelheim的产品)出售的各种产品。前述任一发泡剂都可以单独使用或与其它一种或几种发泡剂组合使用。优选的发泡剂包括异丁烷、二氧化碳、HFC-152a及其混合物。
掺入聚合物组合物中的发泡剂的量占聚合物组合物重量的约0.05％到约5.0％，或者约0.2％到约3.0％。进一步，发泡剂的量占聚合物组合物重量的下列值以上：约0.2％、0.5％、0.7％、1.0％、1.2％、1.5％、1.7％、2.0％、2.2％、2.5％、2.7％或3.0％，其中任一值都可以构成合适的上端点或下端点。再进一步，可以在100份聚合物组合物中加入约0.5份、1份、2份、3份或4份发泡剂。
在与发泡剂混合之前，可以将可发泡聚合物组合物加热到一个等于或高于其玻璃化转变温度或熔点的温度。随后通过本领域已知的任何方法，例如用挤出机、搅拌器或混和器等将发泡剂加入或混合入熔融的聚合物组合物中。发泡剂与熔融的聚合物组合物可以在升高的压力下混合，所述压力足以防止熔融聚合物组合物的显著膨胀，并有利地在其中均匀地分散发泡剂。可选地，可以将成核剂混和在熔融的聚合物组合物中，或者在塑化或熔融之前与聚合物组合物干混。在挤出可发泡组合物之前，可以将组合物冷却到一个最佳温度。可以将组合物冷却到比熔融温度低的温度，以最优化泡沫背衬的物理特性。这个温度也经常称作“发泡温度”，一般高于每种组分的聚合物玻璃化转化温度(Tg)，或者，对于具有足够结晶度的组分，该温度接近最高结晶熔融温度(Tm)。“接近”指的是等于、高于或低于，且很大程度上根据稳定泡沫的存在而定。温度最好在Tm上或下30℃范围内。对于本发明的泡沫，最佳发泡温度在泡沫不破裂的范围内。可以将聚合物组合物在挤出机或其它混合装置中或单独的冷却器中冷却。然后可将组合物通过所需形状的模具挤出或传送通过所需形状的模具至一个低压区域，以形成泡沫背衬。
另一方面，发泡剂可以与聚合物组合物干混，即与未熔融的聚合物组合物混合。
又一方面，使聚合物材料通过一个多孔模具挤出而得到的泡沫背衬可选地以合并股(coalesced strand)的形式形成。这些孔可以布置为使得在发泡过程中熔融挤出物的各相邻物流之间发生接触，并且接触表面之间以足够的粘附力粘结而得到整体泡沫背衬。从模具挤出的熔融挤出物物流呈股形式或异形形式，它们按照需要发泡、合并并且互相粘结以形成整体结构。合并的独立股或异形形式应当保持为粘结为整体的结构，以防止各股在泡沫的制备、成型和使用过程中遇到的应力的作用下分层。以合并股的形式生产泡沫背衬的设备和方法在美国专利No.3,573,152和4,824,720中有记载，其公开内容通过引用的方式在此全部纳入本说明书中。
或者，可以通过美国专利No.4,323,528和5,817,705中记载的蓄积挤出工艺(accumulating extrusion process)和设备方便地形成泡沫背衬，其公开内容通过引用的方式在此全部纳入本说明书中。该设备通常被称为“挤出机－储料器系统(extruder-accumulator system)”，允许间歇式地、而非连续地进行操作。该设备包括一个贮存区(holdingzone)或储料器，在该贮存区或储料器中，可发泡的凝胶体保持在不发泡的条件。贮存区配备有出口模具，该模具向低压区域，例如向大气环境敞开。该模具具有一个可以打开或闭合的孔，优选采取在贮存区外部的门的方式。除了会使得可发泡的组合物流过模具以外，门的操作不会影响可发泡的组合物。打开门并且几乎同时通过机械(例如机械撞击装置)在凝胶体上施加机械压力，迫使可发泡的组合物通过模具进入低压区。该机械压力足以迫使可发泡的组合物以一定的速度通过模具，该速度快得足以使得在模具内不明显发泡，又慢得足以将泡沫横截面积或形状的不规则最小化并优选完全消除。这样，不同于间歇操作，该方法和通过其得到的产品与用连续挤出方法制造的产品非常相象。
该过程中，可以通过以下步骤制备具有大的横向截面面积的低密度泡沫背衬：1)在压力下、在某一温度下形成聚合物或混合材料与发泡剂的凝胶体，在该温度下，当凝胶体可以膨胀时，凝胶体的粘性足以夹持住发泡剂；2)将该凝胶体挤出到贮存区，该贮存区保持在不允许凝胶体发泡的温度和压力下，该贮存区具有一个出口模具以及一个将模具孔闭合的可敞开的门，该出口模具形成朝低压区敞开的口，凝胶在所述低压区中发泡；3)周期性地打开门；4)基本同时通过可移动撞击装置在凝胶体上施加机械压力，以使其从贮存区通过模具孔喷射入低压区域，其速度大于在模具孔中发生明显发泡的速度，又小于横截面积或形状发生明显不规则的速度；以及5)使喷出的凝胶体在至少一个方向上不受限地膨胀，以生产泡沫背衬。
可以任选地在泡沫上打孔，以提高或促进气体渗透交换，在所述气体渗透交换中，发泡剂从泡沫中排出，空气进入泡沫。得到的经打孔的泡沫上具有多个通道，这些通道的方向优选独立于泡沫的纵向延伸方向。这些通道从一个泡沫表面延伸，至少部分地穿过泡沫，有时从一个外部表面到另一个外部表面完全穿过泡沫。该通道有利地存在于基本上整个泡沫外表面上，优选具有均匀或基本均匀的间距。适合的间距可以最高达并包括2.5cm，优选最高达并包括1.3cm。泡沫任选地将上述类型的稳定性控制剂与打孔结合使用，以使发泡剂的渗透或释放加速，同时保持泡沫的尺寸稳定。为了说明其中的泡沫生产，将美国专利No.5,424,016、美国专利No.5,585,058、WO 92/19439和WO 97/22455中的公开内容在此通过引用的方式全部纳入本说明书中。如果需要，可以采用任何已知的方法对本发明的泡沫进行后处理，以提高泡沫开孔含量(foam open cel l content)。这种后处理方法包括，但不限于，将泡沫机械压缩以及通过将泡沫暴露于蒸汽或热空气中使其膨胀。
在本发明的一方面，使用以上描述的一种挤出方法。在这种方法中，将所有成分在挤出机中混合，当聚合物组合物从挤出机排出时，直接制得泡沫。当使用一步法时，可能希望将聚合物组合物中填料的量最小化，以增强聚合物组合物中各种成分的混合作用。在一步法的某些方面，可能希望使用已预先分散在聚合物组合物中的发泡剂，以提高材料的可混合性。适合的材料的一个实例是SL50(Bayer AG，Pittsburgh，PA)。该材料被认为是于LDPE中的50％的偶氮二甲酰胺。该方法中，将聚合物成分与填料(如果有)、发泡剂和其它材料混合并熔融。
在另一方面，本发明的泡沫背衬可通过两步法制造。在该两步法中，将发泡剂随后添加到完全混合的聚合物组合物中。
聚合物组合物应当受热一段时间，该时间足以使发泡剂活化，以提供合适的泡沫。一方面，可以将组合物加热约1到约10分钟。进一步，可以将组合物加热约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10分钟，其中任一值都可以构成适合的上端点或下端点。再进一步，加热组合物的温度可以从约200到500℉。本领域普通技术人员可以领会的是，该温度需要足够高，以活化发泡剂，但低于聚合物分解的温度。实现这些目标的最佳温度可以由本领域普通技术人员无需进行过多的试验而很轻易地确定。
一方面，本发明的泡沫背衬基本不交联。“基本不交联”指的是泡沫包括低于约2％的交联。进一步，本发明的泡沫背衬基本不交联。泡沫背衬的交联量不包括弹性材料的任何交联的部分，这些弹性材料自身可以具有某些交联。根据本发明，已经发现，使用本发明的不交联的泡沫背衬材料可以很容易地使本发明的地毯和方块地毯循环。也就是说，本领域普通技术人员可以理解的是，由聚氨酯材料制备的泡沫衬垫背衬是交联的(热固性)。这样，就不可能再次熔化背衬并以与原先使用的方式相同或相似的方式重新使用它们。相反，本发明的基本不交联的泡沫背衬可以再次融化并再次用作地毯或方块地毯产品的背衬，或用作需要这种性质的产品中的高价值成份。当循环使用时，本发明的泡沫背衬的聚合物成分保留了原始聚合物组分的许多—如果不是大多数—物理性质。
另外，已经惊奇地发现，即使泡沫不是交联的，也能够得到具有相当的耐用性以及足下舒适度的泡沫衬垫背衬。也就是说，以前认为，为了从HBEP背衬获得耐用性和足下舒适度，需要使用交联的材料。已经发现，无论有没有添加以上详细讨论的弹性材料，带有本发明的泡沫背衬的地毯和方块地毯产品都格外耐用和舒适。
本发明的另一方面，本发明的衬垫背衬不施用于本文别处提及的弹性地板材料。进一步，弹性地板不在本发明的范围内，因为本发明的衬垫背衬的厚度不适合用于这些产品中。再者，这种地板不是为足下舒适而设计，通常不会减小在其表面上行走的人的疲劳。这样，美国专利No.5,910,358中公开的背衬不在本发明的范围内，其内容通过引用的方式在此全部纳入本说明书中。
如上所述，已经发现，当作为地毯或方块地毯产品的泡沫衬垫背衬时，与具有现有技术形成的泡沫地毯或方块地毯背衬，例如PVC或聚氨酯背衬相比，该产品特别耐用且在足下非常舒适。特别是，具有本发明的泡沫背衬的地毯或方块地毯结构在滚轮式凳子测试(roll stool test)中具有极好的结果。
本发明的再一方面涉及抗分层的地毯或方块地毯。特别是，本发明的地毯或方块地毯在不同层之间发生分层最少。在这些方面，地毯或方块地毯具有从约2.5lbs/in到约25lbs/in的一层或多层的分层强度，其中分层度是根据ASTM D 3936测量的。进一步，按照ASTM D 3936的测量，分层量为下列值以上：约2.5lbs/in、5lbs/in、7lbs/in、10lbs/in、12lbs/in、15lbs/in、17lbs/in、20lbs/in、22lbs/in或25lbs/in，其中任何值都可以构成合适的上端点或下端点。再进一步，本发明的地毯或方块地毯具有由ASTM D936测得的至少为2.5lbs/in的最小分层。本文所使用的分层值涉及一层或多层，也就是说，涉及泡沫和一级背衬之间的界面、泡沫和面部涂层之间的界面或泡沫和织物背衬之间的界面。本领域普通技术人员可以明白的是，这些界面中的一个或多个粘结失效会被视为不可接受。因此，本文中的分层强度值适用于这些界面中的每一个。
实施例
给出以下实施例是为了向本领域普通技术人员提供关于如何制备和评估本文所要求保护的组合物的完整公开和说明，并且纯粹是为了对本发明进行示例，而非要对发明人认为的发明的范围构成限制。虽然已经非常努力地去保证数字(例如数量、温度等)的准确度，但还会有一些误差和偏差。除非另有说明，否则，份数是重量份，温度是℉或者是室温，压力是等于或接近大气压力。
实施例1：使用各种量的各种添加剂进行衬垫背衬测试
所有样品都包含1％的油(Sunpar 150石蜡油，Sun Chemicals,Phi ladelphia,PA)
除非另有说明，所有样品都具有在后加入混合的发泡剂。(注意加入后的百分比与发泡剂在无发泡剂混合物中的量相关。)
抗压性数值为3个值的平均。
压缩形变和密度取自单次测量值。
样品包括所示的玻璃纤维材料泡沫和毡制的第二衬垫。
根据下列方法测定抗压性：
将3×3英寸的衬垫样品，即平纹棉麻织物、泡沫和第二衬垫(如果存在)在厚度方向压缩25％，保持1分钟，在环境温度(约75℉)下以psi为单位测量恢复到完全厚度的力。数值以psi为单位记录。
根据下列方法测定压缩形变：
将3×3英寸的衬垫样品在厚度方向压缩25％，保持22小时，并恢复24小时。24小时后的恢复百分比等于环境温度(约75℉)下的压缩形变。数值以％为单位记录。
密度通过计算样品重量/(样品厚度×样品面积)得出。数值以lbs/ft3为单位记录。
前/后的厚度：发泡剂活化之前和之后的材料厚度。
分层强度通过ASTM D3936以lbs/ft为单位测量。
实施例1
1发泡剂混在基础混合物中
实施例2：具有发泡剂、C类飘尘(Class C Fly Ash)和弹性材料的带有衬垫背衬的产品测试
实施例2(续)
材料来源如实施例1。
实施例3
样品包括玻璃纤维、泡沫和面部涂层。
在活化发泡剂之前施用面部涂层。泡沫和面部涂层包括以下材料：
24％Affinity 8185
4％Ampl ify GR204
11％Piccotac 1115
1％Sunpar 150
60％Class C Fly Ash
发泡剂后加入聚合物组合物中以制备泡沫。在450℉发泡7分钟。
密度测量包括面部涂层的贡献。
对本领域普通技术人员来说很显然的是，可对本发明做多种修改和变形而不脱离本发明的范围。研读本发明的说明书并进行实践之后，本发明的其它方面对本领域普通技术人员来说也是很显然的。说明书和实施例仅用于示例性目的。

Claims (65)

1.一种泡沫衬垫背衬，包括：
a)一种可发泡聚合物组合物，包括：
i)一种或多种同质支化乙烯聚合物，
其中该泡沫衬垫背衬由所述可发泡聚合物组合物制得，其中该泡沫衬垫背衬具有大于0.075英寸的厚度和从10lbs/ft3到30lbs/ft3的密度，并且其中该泡沫衬垫背衬适于使用在地毯中，其中该泡沫衬垫背衬包括低于2％的交联。
2.权利要求1的泡沫衬垫背衬，其中所述地毯包括方块地毯。
3.权利要求1或2的泡沫衬垫背衬，其中所述一种或多种同质支化乙烯聚合物包括基本线性乙烯聚合物。
4.权利要求1或2的泡沫衬垫背衬，具有从0.100到0.225英寸的厚度。
5.权利要求1或2的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种粘性材料，并且其中该粘性材料包括一种官能化聚合物。
6.权利要求1或2的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种粘性材料，并且其中该粘性材料包括一种官能化共聚物。
7.权利要求5的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物含有占可发泡聚合物组合物总重的从大于0到10％的官能化聚合物。
8.权利要求6的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物含有占可发泡聚合物组合物总重的从大于0到10％的官能化共聚物。
9.权利要求5的泡沫衬垫背衬，其中所述官能化聚合物材料包括接枝到乙烯聚合物上的马来酸酐。
10.权利要求6的泡沫衬垫背衬，其中所述官能化共聚物材料包括接枝到乙烯聚合物上的马来酸酐。
11.权利要求1或2的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种填料。
12.一种包括预涂的原坯物的地毯，该预涂的原坯物具有一个正面和一个背面，其中所述预涂的原坯物具有用一种粘性材料附于其背面的权利要求1或2的泡沫衬垫背衬。
13.权利要求12的地毯，其中所述地毯包括方块地毯。
14.权利要求12或13的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬使用一种粘性材料粘附在预涂的原坯物的背面，所述粘性材料分别施用于预涂的原坯物和泡沫衬垫背衬中任一个的背面或两者的背面。
15.权利要求12或13的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬使用一种粘性材料粘附在预涂的原坯物的背面，所述粘性材料掺于聚合物组合物中。
16.权利要求12或13的地毯，具有从1％到20％的压缩形变，其中的百分比指的是在室温下将3×3英寸的样品压缩样品厚度的25％并保持22小时后，背衬恢复的百分比。
17.权利要求12或13的地毯，具有从8％到20％的压缩形变，该形变通过ASTM 3575Suffix B测得。
18.权利要求12或13的地毯，具有从5psi到20psi的抗压性，其中psi是通过将3×3英寸的背衬样品在厚度方向上压1分钟，测量恢复完全厚度的力而得到，其中的温度为室温。
19.权利要求12或13的地毯，具有从18psi到32psi的抗压性，该抗压性通过ASTM 3575Suffix D测得。
20.权利要求12或13的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬具有一个外表面，并且其中所述外表面具有附在其上的织造的或非织造的织物材料。
21.权利要求12或13的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬具有一个外表面，并且其中所述外表面具有附在其上的乙烯聚合物面部涂层。
22.权利要求21的地毯，其中所述面部涂层为5到25oz/yd2。
23.权利要求12或13的地毯，具有大于2.5lbs/in的分层强度，该分层强度通过ASTM D3936测得。
24.权利要求12或13的地毯，具有包括结合在泡沫衬垫背衬邻近所述粘性材料的表面上的平纹棉麻织物。
25.一种泡沫衬垫背衬，包括：
a)一种可发泡聚合物组合物，包括：
i)一种或多种同质支化乙烯聚合物；以及
ⅱ)一种或多种弹性材料，
其中该泡沫衬垫背衬由所述可发泡聚合物组合物制得，其中该泡沫衬垫背衬具有大于0.075英寸的厚度和从10lbs/ft3到30lbs/ft3的密度，并且其中该泡沫衬垫背衬适于使用在地毯中，其中该泡沫衬垫背衬包括低于2％的交联。
26.权利要求25的泡沫衬垫背衬，其中所述地毯包括方块地毯。
27.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述弹性材料包括热塑性弹性体。
28.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述弹性材料包括一种或多种下列材料：乙烯-丙烯-二烯单体橡胶、乙烯-丙烯单体橡胶、丙烯腈－丁二烯橡胶、丁苯橡胶、羧化丙烯腈－丁二烯橡胶、羧化丁苯橡胶、苯乙烯嵌段共聚物和柔性的极低密度的聚乙烯树脂。
29.权利要求27的泡沫衬垫背衬，其中在聚合物组合物中，弹性材料占可发泡聚合物组合物重量的5％到40％。
30.权利要求28的泡沫衬垫背衬，其中在聚合物组合物中，弹性材料占可发泡聚合物组合物重量的5％到40％。
31.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述一种或多种同质支化乙烯聚合物包括基本线性乙烯聚合物。
32.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，具有从0.100到0.225英寸的厚度。
33.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种粘性材料，并且其中该粘性材料包括一种官能化聚合物。
34.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种粘性材料，并且其中该粘性材料包括一种官能化共聚物。
35.权利要求33的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物中，官能化聚合物占可发泡聚合物组合物总重的从大于0到10％。
36.权利要求34的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物中，官能化共聚物占可发泡聚合物组合物总重的从大于0到10％。
37.权利要求33的泡沫衬垫背衬，其中所述官能化聚合物材料包括接枝到乙烯聚合物上的马来酸酐。
38.权利要求34的泡沫衬垫背衬，其中所述官能化共聚物材料包括接枝到乙烯聚合物上的马来酸酐。
39.权利要求25或26的泡沫衬垫背衬，其中所述可发泡聚合物组合物还包括一种填料。
40.一种包括预涂的原坯物的地毯，该预涂的原坯物具有一个正面和一个背面，其中所述预涂的原坯物具有用一种粘性材料粘附于其背面的权利要求25或26的泡沫衬垫背衬。
41.权利要求40的地毯，其中所述地毯包括方块地毯。
42.权利要求40或41的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬使用一种粘性材料粘附在地毯产品的背面，所述粘性材料分别地施用于地毯结构和泡沫衬垫背衬中任一个的背面或两者的背面。
43.权利要求40或41的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬使用一种粘性材料粘附在预涂的原坯物的背面，所述粘性材料掺入所述聚合物组合物中。
44.权利要求40或41的地毯，具有从1％到20％的压缩形变，其中的百分比指的是在室温下将3×3英寸的样品压缩样品厚度的25％并保持22小时后，背衬恢复的百分比。
45.权利要求40或41的地毯，具有从8％到20％的压缩形变，该形变通过ASTM 3575Suffix B测得。
46.权利要求40或41的地毯，具有从5psi到25psi的抗压性，其中psi是通过将3×3英寸的背衬样品在厚度方向上压1分钟，测量恢复完全厚度的力而得到，其中的温度为室温。
47.权利要求40或41的地毯，具有从18psi到32psi的抗压性，该抗压性通过ASTM 3575Suffix D测得。
48.权利要求40或41的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬具有一个外表面，并且其中所述外表面具有附在其上的乙烯聚合物面部涂层。
49.权利要求48的地毯，其中所述面部涂层以5到25oz/yd2存在。
50.权利要求40或41的地毯，其中所述泡沫衬垫背衬具有一个外表面，并且其中所述外表面具有附在其上的织造的或非织造的织物背衬。
51.权利要求40或41的地毯，具有大于2.5lbs/in的分层强度，该分层强度通过ASTM D3936测得。
52.权利要求40或41的地毯，包括结合在泡沫衬垫背衬邻近所述粘性材料的表面上的平纹棉麻织物。
53.一种制备适用于地毯的泡沫衬垫背衬的方法，其中该方法包括：
a)提供一种聚合物组合物，该聚合物组合物包括：
i)一种或多种同质支化乙烯聚合物；以及
ⅱ)一种发泡剂；
b)将该聚合物组合物施用到适于在活化发泡剂之后提供泡沫衬垫背衬的表面上；并且
c)活化发泡剂，
从而提供适于应用到地毯中的泡沫衬垫背衬，其中该泡沫衬垫背衬具有大于0.075英寸的厚度和从10lbs/ft3到30lbs/ft3的密度，其中该泡沫衬垫背衬包括低于2％的交联。
54.权利要求53的方法，其中所述地毯包括方块地毯。
55.权利要求53或54的方法，进一步包括提供预涂的原坯物，其中所述表面是预涂的原坯物，并且其中发泡剂在将聚合物组合物施用到原坯物上之后被活化，从而提供具有粘附于其上的泡沫衬垫背衬的地毯结构。
56.权利要求55的方法，其中具有粘附于其上的泡沫衬垫背衬的地毯结构具有大于2.5lbs/in的分层强度，该分层强度通过ASTM D3936测得。
57.权利要求53或54的方法，还包括提供预涂的原坯物，其中，在活化发泡剂之后，用一种粘性材料将泡沫衬垫背衬迭合到预涂的原坯物上。
58.权利要求53或54的方法，其中所述聚合物组合物含有一种填料。
59.权利要求53或54的方法，其中所述聚合物组合物含有一种弹性材料。
60.权利要求59的方法，其中所述弹性材料包括热塑性弹性体。
61.权利要求59的方法，其中所述弹性材料包括一种或多种下列材料：乙烯-丙烯-二烯单体橡胶、乙烯-丙烯单体橡胶、丙烯腈－丁二烯橡胶、丁苯橡胶、羧化丙烯腈－丁二烯橡胶、羧化丁苯橡胶、苯乙烯嵌段共聚物和柔性的极低密度的聚乙烯树脂。
62.权利要求60或61的方法，其中在聚合物组合物中，所述弹性材料占可发泡聚合物组合物重量的5％到40％。
63.权利要求57的方法，其中带泡沫衬垫背衬的地毯结构具有大于2.5lbs/in的分层强度，该分层强度通过ASTM D3936测得。
64.权利要求53或54的方法，还包括，在活化发泡剂之前，将一种平纹棉麻织物放在可发泡聚合物组合物上，从而提供具有附于其一侧的平纹棉麻织物的泡沫衬垫背衬。
65.权利要求53或54的方法，其中所述一种或多种同质支化乙烯聚合物包括基本线性乙烯聚合物。
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