(57)【要約】  繊維面および裏面を有する一次バッキング、ならびに前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層を含む床敷物が開示される。繊維性材料または糸を一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、前記一次バッキングの層の裏面にプレコート組成物を適用してプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化することを含む、床敷物の製造方法も開示される。プレコート一次バッキング層を硬化するための装置も開示される。
2014509913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維面および裏面を有する一次バッキング、ならびに
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層
を含む床敷物。
【請求項２】
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項３】
繊維面および裏面を有する一次バッキング、
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層、ならびに
前記一次バッキングに固定されたバッキング層
を含む床敷物。
【請求項４】
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること、
前記プレコート加工された一次バッキング層に、バッキング層を適用すること、および
前記バッキング層を必要に応じて硬化すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項５】
支持表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第1の層をコーティングすること、
任意で、前記第1の層の上表面に、寸法安定性のシート材料を配置し、前記層を加熱してゲル化させ、前記シート材料の位置を定めること、
任意で、前記第1の層のゲル化した表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第2の層を適用すること、
繊維性材料または糸を、一次バッキング材料においてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの裏面にプレコートを施し、マイクロ波を使用してプレコートを硬化させること、
任意で、前記プレコートの層上に熱可塑性樹脂プラスチゾルをコーティングすること、
前記プレコート加工された一次バッキングを、前記第1または第2の熱可塑性樹脂層のプラスチゾルの上表面に積層して床敷物を形成すること、
形成された前記床敷物を加熱して、前記熱可塑性層を全体的に融合されたバッキング層へと融合すること、
前記床敷物を冷ますこと、および
任意で、前記床敷物をカーペットタイルに裁断すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項６】
請求項5に記載の方法により製造される床敷物。
【請求項７】
マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生器、
シングルパスまたはマルチパススロット導波管アプリケータ、および
未硬化プレコートを有する一次バッキング層を前記導波管アプリケータ内に送り入れるための手段
を含む、プレコート一次バッキング層を硬化するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレコートされた未硬化のカーペットをマイクロ波で硬化する方法に関し、そのようにして製造されたカーペットに関する。未硬化プレコートカーペットを硬化するための装置。
【背景技術】
【０００２】
フリーレイカーペットまたはバッキング付カーペットタイルのようなカーペットは、通常は、パイル糸が上向きに突き出ている摩擦繊維表面あるいはパイル表面を有するタフテッドまたは融合接着のいずれかのカーペット材料として調製される。カーペットタイルは、典型的なカーペットにおいて重いバッキング層を必要としないことから、普通のタフテッドその他の繊維表面カーペットの製造とは異なる。カーペットタイルにおいては、そのカーペットタイルを下方向に保持してフリーレイカーペットタイルとして機能できるようにするために、強固で安定化された熱可塑性バッキング層のかたまりが一般的に必要とされる。一般に、バッキング層は高い充填材含量（例えば石灰石）を有し、ガラス繊維、ポリエステル、またはそれらの組合せのような様々なスクリム材料を使用して寸法安定性を付与する。一般に、熱可塑性バッキング層は1つ以上のポリ塩化ビニル層である。
【０００３】
一例として、タフテッドカーペットタイルは一般的にポリエステルまたはポリプロピレンのような一次バッキング基シート材を含み、この一次バッキングを通してナイロン（登録商標）のような複数のタフテッド糸がループパイルまたはカットパイル（カーペットパイル）の摩擦表面を形成する。一次バッキングは、カーペット糸を製品にふさ（タフト）状に留めること、および製品の必要な上面布を提供することのために使用される。EVA（ポリエチレンビニルアセテート）またはカルボキシル化スチレン・ブタジエン・スチレンのようなラテックス型材料のプレコートを背（裏）面に適用して、糸を一次バッキングに結合させ、一次バッキングがバッキング層に固定されることを補助することができる。バッキング層は、第1のPVC層、繊維ガラス層、および第2のPVC層（リバック層）から構成され得るが、PVCの第1の層は一次バッキングを繊維ガラス層に結合させ、繊維ガラス層はカーペットタイルの寸法安定性を確保し、そしてPVCの第2の層はその上にある層を接着させてカーペットタイルの最終的なバッキングを提供する。
【０００４】
融合接着カーペットは一般的にタフテッドカーペットと同様のバッキングを有するが、ただし、融合接着カーペットではナイロンその他の適切な繊維性素材の複数のカットパイル糸が接着剤層（特にPVCのような熱可塑性物質またはホットメルト接着剤）に植え付けられており、この接着剤層に、繊維ガラス、ナイロン（登録商標）、ポリプロピレン、またはポリエステルのような織布材または不織布材の強化層または基質層をさらに積層し得る。複数の繊維糸が接着剤基層に結合され、そこから概して上向きに伸びて、摩擦表面を形成する。
【０００５】
カーペットタイルの製造方法においては、一般的に、未硬化のプレコート層が一次バッキングに対して適用され、プレコート層としてはラテックスが適当であって、これは通常は加熱によって硬化される。加熱は、通常は、コートされた一次バッキングをオーブンに通すことによって達成され、オーブン内で熱い空気がプレコート上に流れてプレコートを硬化させる。この加熱法は時間がかかり、加熱が必ずしも均一にならない。加熱は通常は天然ガス直接燃焼式ラテックス硬化オーブンにより行なわれる。天然ガスは非再生可能エネルギー源である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の1つの目的は、上記の欠点の1つ以上を実質的に克服するかもしくは少なくとも改善させ、または少なくとも適切な代替となるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［定義］
以下は、本発明の説明を理解する助けとなり得るいくつかの定義である。これらは一般的な定義として意図されるものであり、これらの用語のみに本発明の範囲を限定するべきでは決してなく、以下の説明をよりよく理解するために提供されるものである。
【０００８】
文脈に反するかまたは特に断り書きが無い限り、本明細書において単数の要件、工程、または要素として記載される発明の要件、工程、または要素は、その記載された要件、工程、または要素の単数形と複数形の両方を明確に包含する。
【０００９】
本明細書全体を通じて、文脈に反しない限り、「含む(comprise)」という語または「含む(comprises)」や「含む(comprising)」のようなその変形は、言及された工程もしくは要素もしくは要件、または工程もしくは要素もしくは要件の群を含むことを意味するが、何らかの他の工程もしくは要素もしくは要件または要素もしくは要件の群を排除することは意味しないものと理解される。従って、本明細書の文脈中において「含む」という用語は、「主にそれを含むが、必ずしもそれだけを含むわけではない」ことを意味する。
【００１０】
本明細書で提供される情報および引用される参考文献は、読者の理解を補助するために提供されるだけあり、これら参考文献または情報のいずれかが本発明の先行技術であることを自認するものではない。
【００１１】
「フィラメント(filament)」または「フィラメント(filaments)」とは、非常に長い、または長さが限定されていない繊維(strands)を意味する。「糸(yarn)」という用語は、多数のフィラメントが集まったものを意味し、これらのフィラメントは、一緒に絡み合わされたり、撚り合わされたり、糾われたりしていてもいいし、していなくてもよい。
【００１２】
「テクスチャリング」という用語は、フィラメントのあらゆる操作であって、縮れもしくはループをもたらし、または、その他の改変をフィラメントに施して被覆、弾性、嵩を増加させ、もしくは異なった表面質感もしくは手触りを提供するものを意味する。従って、「嵩高加工連続フィラメント」とは、1つ以上の「テクスチャリング」操作に付されたフィラメントである。
【００１３】
「バイオベース」とは、関係する素材が生物由来の物質から作られていることを意味する。
【００１４】
バイオベース繊維とは、ポリマーまたは2つ以上のポリマーのブレンドもしくは混合物から構成される繊維であって、そのポリマーの1つ以上が、その高分子を作り上げる構成成分の少なくとも1つとして、生物学的で再生可能な供給源に全部または一部が究極的に由来する物質を有するもの、として本明細書において定義される。そのような供給源は例えば植物、あるいは根、茎、葉、花、もしくは種のような植物の一部であり得る。
【００１５】
本発明のカーペットまたはカーペットタイルは「層」という見地から説明されているが、加工された後にはカーペットタイルは結合され統一された完全なる構造であり、そこでは個々の層は必ずしも容易に識別または分離することができないことは理解されるであろう。
【００１６】
本発明の第1の側面によれば、
繊維面および裏面を有する一次バッキング、ならびに
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層
を含む床敷物が提供される。
【００１７】
本発明の第2の側面によれば、
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること
を含む、床敷物の製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の第3の側面によれば、
繊維面および裏面を有する一次バッキング、
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層、ならびに
前記一次バッキングに固定されたバッキング層
を含む床敷物が提供される。
【００１９】
本発明の第4の側面によれば、
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること、
前記プレコート加工された一次バッキング層に、バッキング層を適用すること、および
前記バッキング層を必要に応じて硬化すること
を含む、床敷物の製造方法が提供される。
【００２０】
本発明の第5の側面によれば、
支持表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第1の層をコーティングすること、
任意で、前記第1の層の上表面に、寸法安定性のシート材料を配置し、前記層を加熱してゲル化させ、前記シート材料の位置を定めること、
任意で、前記第1の層のゲル化した表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第2の層を適用すること、
繊維性材料または糸を、一次バッキング材料においてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの裏面にプレコートを施し、マイクロ波を使用してプレコートを硬化させること、
任意で、前記プレコートの層上に熱可塑性樹脂プラスチゾルをコーティングすること、
前記プレコート加工された一次バッキングを、前記第1または第2の熱可塑性樹脂層のプラスチゾルの上表面に積層して床敷物を形成すること、
形成された前記床敷物を加熱して、前記熱可塑性層を全体的に融合されたバッキング層へと融合すること、
前記床敷物を冷ますこと、および
任意で、前記床敷物をカーペットタイルに裁断すること
を含む、床敷物の製造方法が提供される。
【００２１】
本発明の第6の側面によれば、前記第3の側面の方法により製造される床敷物が提供される。
【００２２】
本発明の第7の側面によれば、
マイクロ波を発生させるための少なくとも1つのマイクロ波発生器、
少なくとも1つのシングルパスまたはマルチパススロット導波管アプリケータ、および
未硬化プレコートを有する一次バッキング層を前記導波管アプリケータ内に送り入れるための手段
を含む、プレコート一次バッキング層を硬化するための装置が提供される。
【００２３】
上記の方法は連続的に実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1は、ラテックス／プレコートラテックス一次バッキング層のマイクロ波処理のための適切な装置の設計を示す。
【図２】図2は、ラテックス／プレコートラテックス一次バッキング層のマイクロ波処理のための適切な装置の設計を示す。
【図３】図3は、ラテックスの低出力試験のために構成された適切な試験を示す。
【図４】図4は、試験に使用された実際の装置の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書において、
繊維面および裏面を有する一次バッキング、ならびに
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層
を含む床敷物が開示される。
【００２６】
本明細書ではまた、
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること
を含む、床敷物の製造方法が開示される。
【００２７】
本明細書ではまた、
繊維面および裏面を有する一次バッキング、
前記一次バッキングの裏面上にある、マイクロ波で硬化されたプレコート層、ならびに
前記一次バッキングに固定されたバッキング層
を含む床敷物が開示される。
【００２８】
本明細書ではまた、
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、プレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートをマイクロ波で硬化すること、
前記プレコート加工された一次バッキング層に、バッキング層を適用すること、および
前記熱可塑性バッキング層を必要に応じて硬化すること
を含む、床敷物の製造方法が開示される。
【００２９】
本明細書ではまた、
支持表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第1の層をコーティングすること、
任意で、前記第1の層の上表面に、寸法安定性のシート材料を配置し、前記層を加熱してゲル化させ、前記シート材料の位置を定めること、
任意で、前記第1の層のゲル化した表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第2の層を適用すること、
繊維性材料または糸を、一次バッキング材料においてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの裏面にプレコートを施し、マイクロ波を使用してプレコートを硬化させること、
任意で、前記硬化されたプレコートの層上に熱可塑性樹脂プラスチゾルをコーティングすること、
前記プレコート加工された一次バッキングを、前記第1または第2の熱可塑性樹脂層のプラスチゾルの上表面に積層して床敷物を形成すること、
形成された前記床敷物を加熱して、前記熱可塑性層を全体的に融合されたバッキング層へと融合すること、
前記床敷物を冷ますこと、および
任意で、前記床敷物をカーペットタイルに裁断すること
を含む、床敷物の製造方法が開示される。
【００３０】
本明細書ではまた、前記方法により製造された床敷物が開示される。
【００３１】
本明細書ではまた、
マイクロ波を発生させるための少なくとも1つのマイクロ波発生器、
少なくとも1つのシングルパスまたはマルチパススロット導波管アプリケータ、および
未硬化プレコートを有する一次バッキング層を前記導波管アプリケータ内に送り入れるための手段
を含む、プレコート一次バッキング層を硬化するための装置が提供される。
【００３２】
本発明者らは、カーペット／カーペットタイルの製造において、ラテックスを硬化するために使用される加熱および乾燥の処理における天然ガス直接燃焼式ラテックス硬化オーブンの替わりに、マイクロ波を代替形態のエネルギーとして効果的に使用することができることを発見した。マイクロ波技術を使用して、伝統的に天然ガス燃焼式である既存のラテックス硬化オーブンを、エネルギー効率のよいマイクロ波織物硬化オーブンに置き換えることができる。
【００３３】
［繊維性材料または糸］
糸は、紡績糸、練篠(drawn)フィラメント、マルチフィラメント、または嵩高加工連続糸であってもよい。糸はテクスチャード加工されたものであってもよく、仕上げ加工されたものであってもよい。
【００３４】
糸または繊維性材料は、床敷物に利用されるいかなる適切な糸または繊維性材料であってもよい。そのような繊維性材料および糸は、合成繊維、天然繊維、または合成繊維と天然繊維の組合せを含み得、例えばナイロンのようなポリアミド、ポリプロピレンのようなオレフィン、ウールおよびウール混合物、綿、アクリル、アクリル・ナイロン混合物、ポリエステル糸、ならびにこれらの組合せおよび混合物であり得るが、これらに限定されない。これらの糸／繊維性材料は、一次バッキングを用いて表面糸または背面糸を形成することに使用できる。
【００３５】
一実施態様において、糸はバイオベース繊維から形成される。例えば、バイオベースのポリヘキサメチレンセバカミドポリマーである。適切なポリマーの1つは、BASF社から入手できるウルトラミッド・バランス6, 10である。この材料は、ヒマシ油に由来するセバシン酸に基づく部分が60%を超えるポリアミド6, 10であり、ヒマシ油自体はRicinus Communisの種子から得られる再生可能資源である。このポリマーは63%バイオベースであることが適当である。一実施態様において、上記バイオベースのポリヘキサメチレンセバカミドポリマーは、このバイオベースのポリヘキサメチレンセバカミドポリマーと適合性のある最大80重量%の少なくとも1つのポリマーと混合される。バイオベースのポリヘキサメチレンセバカミドポリマーとの混合に適したポリマーとしては、ナイロン6,6またはナイロン6, 12が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３６】
糸／繊維性材料に添加することができる他の任意添加物としては、帯電防止剤、抗酸化剤、抗菌剤、耐炎性剤、着色剤、つや消し剤、安定化剤、染み防止剤、および滑沢剤のうちの1つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
着色剤は適切ないかなる顔料であってもよく、有機および／または無機の種類から選ぶことができる。一実施態様において、顔料は、キナクリドン・マゼンタPR202、ペリレン赤PR178、酸化鉄赤PR101、亜鉛鉄黄PY119、ニッケルアゾ黄PY150、フタロシアニン緑PG7、フタロシアニン青PB15:1、二酸化チタンPW6、およびカーボンブラックPBlk7の中から選択される少なくとも1つの顔料である。添加される着色剤の範囲は、通常は、それより低くなると外観もしくは耐褪色性が不適当となる機能的最小量、または、着色飽和が達成される機能的最大量により限定される。上記の無機および有機着色剤のそれぞれについて異なるが、0.05重量%という典型的な最小量、および2.5重量%という典型的な最大量が見出され得る。
【００３８】
［一次バッキング層］
一次バッキングは、タフテッド繊維層または融合接着材料であり得る。タフテッド繊維層が使用される場合には、材料の間隙を通して繊維をふさ状にする従来型のタフティング機に一次バッキング材料を供給することによって調製することができる。タフティングは通常、生じるタフトがバックステッチを有する裏面から突き出て、このバックステッチが、加工中に材料の上面においてタフトを定まった位置に保持するように実施される。
【００３９】
一次バッキングは、織られた、または織られていない、合成または非合成の繊維から適切に形成される。タフテッド面のような繊維性面あるいは摩擦表面と、ループまたはタフテッド面のような繊維性裏面とを有する（カーペットタイルがタフテッドの場合）、織布ポリプロプレンバッキングまたは不織布ポリエステルのような熱可塑性バッキングが適切に使用される。PVCでバッキングされた床敷物を製造する場合には、ルトラドゥール(Lutradur)（登録商標）のようなポリエステルが好ましく使用されるが、これは、ゲル化処理の際の熱による収縮をあまり受けず、従って、ドレープが十分でないことによるタイルの持ち上がりの危険性が最小限になるからである。その他の適切なバッキングとしては、ナイロン（登録商標）、繊維ガラス、綿、ジュート、レーヨン、紙、天然もしくは合成のゴム、スポンジゴムもしくは気泡ゴム、ポリクロロプレン、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、石油樹脂、ビニルポリマー（例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、これらの共重合体もしくは混合物）、ポリブテン樹脂、ポリイソブテン・ブタジエン樹脂、ならびにこれらの共重合体および混合物が挙げられる。
【００４０】
融合接着カーペットタイルにおいては、カーペットタイルに適用される繊維性材料および糸は、PVCまたはホットメルト接着剤のような材料（これは、繊維ガラス、ナイロン（登録商標）、ポリプロピレン、またはポリエステルのような織布または不織布材料のような基質に積層されていてもよい）に植え付けられる。
【００４１】
［プレコート］
一次バッキング層は、バッキング層を適用する前に、ラテックスその他の本発明による適切なプレコート組成物でプレコート処理することができる。通常はプレコートを適用してループ背部を被覆しループを固定する。
【００４２】
ラテックスは、EVAラテックスまたはその他のビニルポリマーもしくはアクリル様ポリマーラテックスであり得る。例えばラテックスは、アクリル酸およびメタクリル酸とアルキルアクリレートおよびアルキルエステル（例えばアクリル酸エチルまたはアクリル酸メチル）の共重合体、アクリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合体、ならびにこれらの組合せであり得る。ラテックスはハロゲン化されていないものが適切である。使用し得る他の適切なラテックス材料としては、他のビニル、短鎖カルボン酸共重合体、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン、カルボキシル化スチレン・ブタジエン、カルボキシル化スチレン・ブタジエン・スチレンが挙げられる。ウレタン、PVC、アクリル、または塩化ビニリジンも使用し得る。
【００４３】
プレコート組成物／ラテックスは、増粘剤、抗菌剤、難燃剤、および／または界面活性剤をさらに含み得る。適切な抗菌剤の1つは亜鉛オマジン―亜鉛-2-ピリジンチオール-1-オキシドである。適切な難燃剤の1つは水酸化アルミニウムである。適切な界面活性剤の1つはラウリル硫酸ナトリウムである。
【００４４】
一実施態様では、アクリルまたはメタクリル単量体およびスチレン単量体に由来する少なくとも1つの共重合体；アクリルエステルおよびメタクリルエステルに由来する少なくとも1つの共重合体；少なくとも1つの増粘剤；ならびに水を含むプレコート組成物が使用される。アクリルまたはメタクリル単量体およびスチレン単量体に由来する共重合体は、例えばアクロナル(Acronal)（登録商標）S 728 naとしてBASF社から提供されているアクリル酸／スチレン共重合体分散液が好適である。アクロナル（登録商標）S 728 naはアクリル酸ブチル／スチレン共重合体の分散液であって、49〜51%w/wの量の水および約49〜51%w/wの量の専売権下の共重合体を含有する。この分散液は300°F（149℃）より高い引火点を有し、乳白色でかすかなエステル臭を有し、pHは約6.5〜7.5、沸点は212℃（760 mmHg）、蒸気圧は23 mbar（20℃）、相対的密度は1.04（20℃）、粘度は200〜700 mPa.sであり、水に混和性である。この共重合体は、紙業界では従来からコーティングに使用されているが、今日までカーペットタイルの製造においては使用されていなかった。プレコート組成物に加える前に、共重合体は水で25%固形分まで希釈することが好適である。上述のように、プレコート組成物は、アクリルエステルおよびメタクリルエステル由来の共重合体も含み得る。この共重合体は、アクリルスチレンが熱可塑性材料（例えば床敷物の製造において好適に使用されるPVC）にはり付くことを促進する。適切な重合体の1つは、BASF株式会社から入手できるアクロナル（登録商標）AX 8281 APである。この分散液は白色であってかすかな臭いがあり、pH値は7〜8、密度は20℃において約1.02 g/cm3、絶対粘度は300〜1500 mPa.s（23℃）、固形分含量は48.5〜51.5%である。このポリマー分散液は水に混和性である。このアクリル性添加物は水溶液中のガラス転移温度を上昇させる。単独で使用されるとこのアクリル性樹脂は非常にもろい。アクリル酸／スチレン共重合体と一緒に含有されると、組成物がバッキング層にはり付くこと／固定されることを可能とする。約20%の乾燥重量のアクロナル（登録商標）が加えられることが好適である（16%体積）。プレコート組成物は増粘剤を含むことが好適である。この増粘剤としては、ポリマー分散に適した増粘剤、例えばカルボキシル基を含むアクリル共重合体が好適である。適切な増粘剤の1つは、BASF株式会社から入手できるラテコール(Latekoll)（登録商標）Dであり、低粘度、乳白色のアニオン性分散液である。ラテコール（登録商標）Dは、約25±1%の固形分含量（ISO 1625）を有し、pH値が2.3〜3.3であり、23℃・せん断速度250 s-1における粘度が2〜10 mPa.sであり、20℃における密度が約1.05 g/cm3である。増粘剤は、プレコート組成物が一次バッキング層の穴を染み通ることを防ぐのを助ける。増粘剤は、樹脂に添加する前に、水で事前希釈して均一な溶液を形成させることが好適である。
【００４５】
上述したプレコート組成物は、アクリルまたはメタクリルの単量体およびスチレンの単量体から得られる共重合体と、アクリルエステルおよびメタクリルエステルから得られる共重合体とをまず混合し、次に水で事前希釈した増粘剤を添加し、続いてさらなる水を加えることによって調製することができる。約20%（S728の乾燥重量に対して）のAX8281アクロナル（登録商標）をアクロナル（登録商標）S728に加えることが好適であり、1〜2重量%（最大5%）の増粘剤を添加することが好適である。一次バッキングの通り抜けが起こり得るので、増粘剤を多く加えすぎないことが重要である。水を加える前に添加剤を基材に加えないことも重要であるが、これは組成物が局所的に過粘化し得るからである。アクロナル（登録商標）に水／増粘剤溶液を急速に加えすぎないことも重要であるが、これは、そうすると凝結を引き起こし溶液の効力が失われるからである。AX8281の量は、S728の乾燥重量の10%から40%までに渡ることができ、例えば20〜35%である。抗菌剤、難燃剤、および界面活性剤が存在するときは、それらは、水と増粘剤の添加後、混合サイクルの最後に加えることができる。
【００４６】
［一次バッキング層へのラテックス／プレコート組成物の適用］
ラテックス／プレコート組成物は、ローラーコーティング、スプレー処理、または発泡処理により一次バッキングに適用することができる。850 g/m2のカーペットのために使用されるラテックス／プレコートの量は、最大100 g/m2であり得る。ラテックス／プレコート組成物は、一次（例えばタフテッドの）バッキング層の裏に繊維を固定することに役立ち、かつ障壁として作用し、繊維性のカーペットをその下にあるバッキングから分け隔てる。プレコートは、十分に水分を追い出して堅固な障壁を提供し、かつ、起こり得る架橋反応を起こさせるために、加熱することが好適である。この点に関しては、マイクロ波エネルギーを使用して加熱が達成され、そして適切な装置として、マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生器；シングルパスまたはマルチパススロット導波管アプリケータ；および、未硬化プレコートを有する一次バッキング層を前記導波管内に送り入れるための手段が挙げられる。
【００４７】
上記装置はチャンバーに収容することが好適である。導波管アプリケータにおいてマイクロ波により加熱するために、プレコート一次バッキング層をそのチャンバー内に通して、プレコートの硬化を行なうことが好適である。
【００４８】
スプリットまたは共振器スロット導波管を使用し得る。あるいは、蛇行（迂曲）進行波アプリケータを使用し得る。蛇行アプリケータは基本的に180℃のベンドによって接続された一連のスロット導波管アプリケータである。そのようなアプリケータの使用により、各パスが高度に均一な電界および比較的低い減衰を有することとなり、均一な加熱がもたらされる。
【００４９】
適切な導波管はアルミニウムから作られ、マイクロ波が内面反射を伴って導波管内を進行する。スロットの幅は必要に応じて変動させ得る。マイクロ波発生器としては、922 MHzマグネトロンが好適に使用されるが、2.45 GHzマグネトロンも使用し得る。過剰マイクロ波を捕捉し漏洩を防ぐために、チョーク、シンク、水、およびダミーロードが好適に提供される。
【００５０】
プレコート一次バッキングは、マイクロ波透過コンベアによってチャンバー内に、そして導波管アプリケータ内に好適に送り入れられる。
【００５１】
チャンバー内には複数の加熱区域を提供することができ、例えば第1の区域で一次バッキングにプレコートが適用され第2の区域で硬化が起こる。プローブを提供して各区域における表面温度を決定することができる。第3の冷却区域が提供されてもよい。マイクロ波の使用により、20秒以内でプレコート一次バッキング層を硬化することが可能である。
【００５２】
プレコート層が有する厚みは通常は非常に薄い。その厚みは乾燥時において約0.005 mm〜0.1 mmであることが好適である。厚みは、スプレーノズルの使用およびスプレー圧によって適切に制御される。プレコート層は、ループまたは繊維を含む一次バッキングの裏面に直接設置されることが好適であり、ループ背部を完全に覆ってループを固定し起伏が顕在しないようになる量で適用される。処理中に共重合体が硬化し架橋する。得られるプレコート製品は非常に柔軟性がある。
【００５３】
［バッキング層］
床敷物は、安定性およびフリーレイ特性を床敷物に付与するバッキング層を含み得る。
【００５４】
バッキング層を適用する前に、所望ならばカーペット繊維を剪断することが可能である。剪断は、上表面にある閉じたループのタフテッド糸を切って、摩擦上表面繊維の高さと同じ全般的な高さとなるようなカットされたタフテッド糸を提供するために実施される。
【００５５】
バッキング層は、熱可塑性ポリマー、または一次バッキングについて上述したようなその他の適切なバッキング材料の1つ以上の層から形成され得る。一実施態様において、熱可塑性物質はハロゲン化ビニルである。好適なハロゲン化ビニルの1つはPVC（ポリ塩化ビニル）である。その他の適切なバッキングとしては、ビチューメン、アタクチックなポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレンビニルアセテート共重合体、熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、PVC／ラテックス、ビチューメンでバッキングされたラテックス、ポリウレタン、ポリアミン、ジュート、ウレタン、塩化ポリビニリジン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、天然もしくは合成のゴム、またはポリクロロプレンが挙げられる。バッキング層は発泡状、スポンジ状、または中実の形態であり得る。発泡状の形態である場合には、バッキング層によって弾力および／または安定性が加えられる。
【００５６】
バッキング層は、使用されるポリマー、可塑剤、安定化剤、および充填材の性質に依存して幅広い特性を有し得る。
【００５７】
一般的にカーペットを製造するためには約2.88 kg/m2のPVCが必要となる。本発明の任意のプレコート組成物を使用する場合には、2.88 kg/m2を使用することもなお可能ではあるが、PVCの量を約1〜2 kg/m2に減少させることが望ましく、1.5〜1.6 kg/m2が特に好適であって柔軟性がなお維持される。
【００５８】
［本発明の一実施態様によるバッキング組成物］
一実施態様において、バッキングは、可塑剤をPVCのような熱可塑性ポリマーと共に含む組成物から形成される。充填材が含まれてもよい。本発明の一実施態様では、カーペットタイルの製造のためのPVCプラスチゾルにおける充填材としての、リサイクルされたガラスの使用が提供される。一実施態様において、熱可塑性樹脂、エポキシ化ダイズ油とヒマシ油酢酸エステルとの混合物である可塑剤、および充填材を含む、床敷物を製造するための組成物が使用される。別の実施態様では、熱可塑性樹脂、少なくとも1つの可塑剤、およびリサイクルガラスを含む、床敷物を製造するための組成物が使用される。
【００５９】
充填材は、石灰石もしくはリサイクルガラス、またはこれら両方のあらゆる比率の組合せであり得る。特に好ましい一実施態様では、充填材はリサイクルガラスである。使用し得るガラスは2.0〜2.5の比重を有し、石灰石は2.7の比重を有するので、ガラスの方が石灰石よりも必要とされる体積が小さい。例えば1357 kgのPVCペーストに対して約825 kgの石灰石充填材が必要であるが、リサイクルガラスは611 kgしか必要とされない。
【００６０】
リサイクルガラス繊維は砂粒よりも小さい粒径を有することが好適であり、丸いガラス粒子となるようにボールミルを使用して調製される。これらは典型的には不活性な副産物（消費者廃棄物）であり可塑剤油を一切吸収しないのに対し、石灰石は使用時に約17重量%の可塑剤油を吸収し得る。
【００６１】
リサイクルガラスは、オーストラリア国95ワイズマンズフェリーロード、サマーズビーNSW 2250にあるリサイクルガラスミディアムズ・オーストラリア社から入手できるエンヴァイロガラス(Enviro-glass)であってもよく、これは0.106 mm未満から最大10 mmまでの粒径範囲で入手可能であり、例えば2.5 mm〜1.5 mm、1.5 mm〜0.75 mm、0.75 mm〜0.3 mm、および0.3 mm〜0.106 mmである。
【００６２】
一実施態様では300μm以下の微細度(fine)のものが使用され、粒子の大部分が200ミクロン未満である微細度のものが好ましい。
【００６３】
この製品は破砕ガラス（無色、青色、琥珀色混合、緑色混合）であり得、800℃より高い融点、約2.5の比重（この値は包括的なものであり、製品の測定される比重は2であり得る）を有する、無臭、無機固形状の、粉砕され且つ類別されたガラスであり得、通常は水に不要である。
【００６４】
リサイクルガラスは、以下の化学組成のソーダ石灰シリカガラスを含み得る。
Na2O＋K2O＋Li2O    12〜15%
CaO＋MgO    10〜13%
Al2O3    1〜2%
その他の酸化物（SiO2を除く）    0〜1%
結合シリカ    残余（遊離シリカは非含有）
【００６５】
プラスチゾルの全混合物に対し約40〜70重量%のリサイクルガラスを使用し得る。50〜61重量%を使用することが好適である。
【００６６】
可塑剤は、標準的なフタル酸可塑剤、例えばDINP、DEHP、DOP、PEG 100、またはPEG 200であり得る。
【００６７】
特に好ましい可塑剤は、エポキシ化ダイズ油とヒマシ油誘導体の組合せである。エポキシ化ダイズ油はウィンターする（すなわち、低温において油が固形化する）という事実を考慮すると、必要とされる粘度を得ることが難しく、従って単独で使用されるとプラスチック移動(plastic migration)が生じてしまう。エポキシ化ダイズ油は貯蔵寿命も長くない。ひまし油誘導体は良好な粘度をもたらし、ダイズ油の取込みおよび移動を回避させる。適切な組成物は30%のひまし油および70%のダイズ油を含む。可塑剤の適切な範囲は40〜20重量%のひまし油および60〜80重量%のダイズ油である。必要に応じてアルコールのような粘度調整剤を含ませて粘度を低下させてもよい。適切な粘度調整剤はエタノールである。一実施態様では、5〜10重量%のエタノールが含まれ得る。
【００６８】
エポキシ化ダイズ油とヒマシ油誘導体の組合せは相乗的に作用する。この組合せは室温で好適に混合される。
【００６９】
適切なダイズ油可塑剤の1つは、オーストラリア国372ウェリントンロード、マルグレイブ、ヴィクトリア3170にあるスイフト・アンド・カンパニー社から入手できるランクロフレックス(Lankroflex) E2307（ESBO）AGのようなエポキシ化ダイズ油である。ランクロフレックスE2307は、純粋なエポキシ化ダイズ油を含有する低臭エポキシ可塑剤であって、最低6.6%のオキシラン酸素含量、最大2.5のヨウ素価、最大350 cポアズの粘度（30℃）、最大0.4 KOH mg/gの酸価、最大0.1%の含水量、0.992±0.01の比重（25℃）、1.470±0.002の屈折率（25℃）、および最大120 APHAの色相を有する。ランクロフレックスE2307は、透明で黄色い油状の液体であり、かすかな脂質臭を有し、正常温度において液体である。この製品は、100 kPaにおいて200℃より高い沸点を有し、約314℃の引火点を有し、25℃において0.99の比重を有し、水に不溶であって、25℃において350センチポアズの粘度を有する。
【００７０】
ヒマシ油誘導体は、例えばダニスコ・エマルシファイアーズ社から入手できるグラインドステッド(Grindsted)（登録商標）Soft-n-Safe/Cのような、完全に水素化されたひまし油から製造されるモノグリセリドの酢酸エステルであることが好適である。この製品は、約0.9のアセチル化度、最大4のヨウ素価、最大3の酸価、約435のけん化価を有し、透明な液体の形態である。この製品は、オクタデカン酸12-(アセチルオキシ)ビス(アセチルオキシ)プロピルエステル（約85%）およびオクタデカン酸2,3-ビス(アセチルオキシ)プロピルエステル（約10%）を含有する。この製品は室温において液体であり、水に不溶であり、300℃より高い温度で分解し、100℃より高い引火点、中性の臭い、20℃において1.0030 g/mlの密度、および123.6℃において1.05 x 10-4トルの蒸気圧を有する。
【００７１】
好ましいバッキング層は、リサイクルガラスとダイズ油／ひまし油の組合せとを含む組成物から形成される。その結果として、より再生可能であってより化石燃料依存性の低い製品が得られる。そのような組合せにおいては、組成物は最大約60%の熱可塑性物質（化石燃料由来）を含み得る。
【００７２】
［任意の添加物および層］
一次バッキングおよびバッキング層またはラテックス／プレコート組成物は、難燃剤もしくは防火剤、石灰石もしくは重晶石のような不活性充填材、酸化カルシウム、カーボンブラック、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、エラストマー、抗酸化剤、着色剤、硬化剤、可塑剤、UV／熱安定剤、粘度調整剤、架橋剤、および／または増粘着性剤のうちのいずれか1つ以上を含み得る。
【００７３】
熱可塑性樹脂と組み合わせた可塑剤の使用は、必要とされる柔軟性、耐久性、および硬度を提供する。熱安定剤の存在は熱可塑性物質を安定化させて熱分解を防止し、UV安定剤は熱可塑性物質を安定化させてUV光への曝露による分解を防止し、酸化カルシウムは混合過程から一切の水分が除去されることを保証し、炭酸カルシウム（石灰石）は充填材として機能して低いコストにて熱可塑性化合物混合物の体積を増加させ、粘度調整剤は粘度を維持させて混合物がよく混ざった懸濁状態であり続けることを保証する（固形物の脱落(dropping out)を遅らせる）。
【００７４】
床敷物は、ガラス、繊維ガラス、ポリエステル、ナイロン（登録商標）、またはポリプロピレンの織布または不織布の1つ以上の層、例えば組織、メッシュ、もしくはフリースもしくはスクリムシート材料またはこれらの組合せを、一次バッキングおよびバッキング層に含み得る。スクリム材料は、一次バッキングの隣接部または隣接部付近に利用することができる。ガラス繊維または組織材料は熱可塑性バッキング層内において利用して、寸法安定性を付与しカーペットタイルの敷設特性を向上させることができる。例えば発泡材から形成されるクッション層を含ませることもできる。
【００７５】
バッキング層の下面には、剥離可能な保護層が取り付けられた接着剤を付けて提供することができ、この場合、使用の際にこの保護層を剥して床敷物を床表面に適用し、あるいは、感圧接着剤を用いて適用することもできる。
【００７６】
［バッキング層の適用およびカーペットタイルの調製］
床敷物はあらゆる適切なやり方で調製し得る。例えば、熱可塑性物質の層を、硬化済みプレコート一次バッキング層の裏面に、湿ったプラスチゾルとして、定められた厚さで適用／成型(cast)することができる。コートされた材料はドクターブレードで平らにされ、これによって熱可塑性物質層がならされ滑らかになり、熱可塑性物質層がガラススクリムおよび一次バッキングと関わり合うことが強制されるようになる。
【００７７】
あるいは、フッ化炭素、ガラス繊維エンドレスベルト、テフロン（登録商標）被覆繊維ガラスベルト、またはステンレス鋼支持体のような取り外し可能な支持体の上にキャスティングによってバッキング層を事前に形成してもよい。その後その液状／ペースト状バッキング層中にプレコート一次バッキング層を置く。
【００７８】
バッキング層を適用した後、カーペットを適切に加熱して熱可塑性物質を融合／ゲル化させかつ硬化させ、冷まし、そして任意でカーペットタイルの断片に裁断する。加熱は、加熱器、放射パネル、または発熱体によるものであり得る。加熱は熱可塑性材料を硬化させ、タフテッドカーペットにおいては、それによりバックステッチが定まった位置で固定され、一次バッキングの繊維がバッキング層に埋め込まれることによって、一次バッキングがバッキング層に結着する。カーペットタイルは、50℃〜175℃の範囲内の硬化温度、例えば90℃〜170℃、90℃〜160℃、100℃〜150℃、または140℃〜150℃に加熱することができる。例えばPVCについては、可塑剤は50℃において融けて粒子中に分散し始め、ゲル化は約50℃において開始して約130℃まで継続し、この時点で粒子は膨張し、130℃と170℃の間でゲル化段階が終了する。91℃においてポリマーは連続的なひとかたまりの流体となる。
【００７９】
カーペットタイルを仕上げるための適切な装置は、所望の温度で作動し、その中を一次バッキングとバッキング層とが通過して加熱されバッキング層の塑性変形が提供されるチャンバーを有する、加熱器を含む装置であり得る。一対のプレスローラーが適切に提供され、一次層およびバッキング層が加熱器によって加熱された後にこのプレスローラーに一次バッキング層、バッキング層、およびあらゆる追加のクッション層が送り込まれて力が適用され、これらの層を接着させ得る。加熱器に作用できるようにコントローラーを付随させてもよく、このコントローラーはチャンバー内の温度を維持してバッキング層の加熱を提供し、バッキング層がローラーによって比較的変形を受けて層の接着が起こるように構成される。
【００８０】
ゲル化の途中またはゲル化の後に、カーペットをエンボス加工ローラー下に通すこともでき、これはカーペットの裏にくぼみ、波形等のエンボス加工をして摩擦増加表面（移動が妨げられ、本来の敷設場所における位置が維持される）を形成し、かつ、各層が統一された製品にまとまることを助ける。まとめられたカーペット材料はその後、適切な裁断手段によって適切な長さの断片（例えば正方形）に切り取ることができる。層状の構築物を例えば約105℃まで冷まして、構築物を支持体から取り外すことを可能にし得る。それから構築物を加熱器に通して約100℃まで上昇させ、その後エンボス加工ローラーにかけて熱可塑性層にエンボス加工し得る。
【００８１】
一実施態様において、バッキング層は、PVCのような熱可塑性物質の層、繊維ガラスのスクリム、およびPVCのような第2の熱可塑性物質層から形成される。熱可塑性物質の第1の層は一次バッキングを繊維ガラス層に結合させ、この層の厚みはドクターブレードで調整することが好適である。繊維ガラス層はカーペットタイルの寸法安定性を確保するためのものである。熱可塑性物質の第2の層はその上にある層を接着させてカーペットタイルの最終的なバッキングを提供する。この層の厚みもまたドクターブレードによって適切に調整される。
【００８２】
バッキング層を連続方式にて一次バッキングに適用して不定の長さの材料を生産することができ、これを後で希望に応じて切断してカーペットタイルを形成することができる。
【００８３】
各層の厚さは、内実層が使用されるかあるいは発泡層が使用されるかによって変動し得る。例えば、第1のPVC層の範囲はPVCバッキングの重量に依存し、すなわち2.64 kg/m2ならば0.88 mmの2つの層であり、2 kg/m2ならば0.67 mmの2つの層であり、1.5 kg/m2ならば0.5 mmの2つの層である。カーペット全体としての厚さは約4〜約12 mmであることが好適であり得、例えば発泡材バッキングなしで約6 mmであり、発泡材バッキングありで約10 mmである。
【００８４】
［応用］
得られる床敷物は家庭用および／または業務用の床敷物としての使用に適している。設置のためには感圧接着剤が必要となり得、床タイルが調製される場合には、希望に応じて床タイルを入れ替えたり回転させたりすることができる。
【００８５】
マイクロ波硬化の使用により、製造時間が短縮されコストが最小限化される。使用されるエネルギー総量が減少する。
【００８６】
本発明は、実行可能なマイクロ波カーペット織物処理方法を提供し、この方法は、例えばEVAのようなラテックスおよびインターロックプレコートを急速硬化させるために連続的に実施することができる。既存の硬化方法と比較して高エネルギー効率が達成され得る。
【００８７】
以下の実施例は本発明の好ましい実施態様を示すが、本発明を限定するものと解するべきではない。これらの実施例は、マイクロ波を使用してラテックスを急速硬化することが可能であることを示すものである。
【００８８】
マイクロ波技術は、天然ガス燃焼式オーブンの代わりに電気によって供給されるので、非再生可能天然ガスの使用の代替となるものを見つけるという課題が解決される。
【実施例】
【００８９】
あらゆる物質の誘電特性（ε）は、マイクロ波エネルギーがいかにその物質に組み入れられるか、および、そのエネルギーがいかに効率よく熱エネルギーに変換されるかに影響する主たるパラメータの1つである。この特性は下記等式により表され、
【数１】
2014509913.tif 000003
式中、ε’は比誘電率であって、マイクロ波電界が適用されたときにその物質がエネルギーを貯蔵できる能力を表し、ε”は誘電損率を表し、その物質内でいかに容易にマイクロ波エネルギーが熱に変換されるかを決定する。
【００９０】
物質が電磁場に置かれる際には、エネルギーの貯蔵および熱への変換を提供する様々な機序が存在する。イオン伝導および双極子回転は、溶液における加熱の2つの主要な機序である。
【００９１】
通常は、物質が加熱すると、誘電損率が増加する。これは熱暴走として知られる効果（負荷物(workload)の内、より熱い部分が優先的に加熱される）を引き起こし得、これは非均一な加熱を促進する。誘電損率の増加が有利となる場合もある。
【００９２】
物質の温度を（例えば従来型の手段を使用した前加熱工程により、または、より高い誘電損率を有する添加物を含ませることにより）適切なレベルまで上昇させることができれば、マイクロ波加熱を使用して製品を最終的に必要とされる温度にまで上昇させることができる。
【００９３】
従って、マイクロ波加熱システムの設計においては誘電性データの知識があることが望ましい。処理中物質における出力密度(power density)、付随する電界ストレス、および浸透深度について見積ることが可能になるからである。
【００９４】
あらゆるマイクロ波加熱システムにおける主たる関心事項の1つは、負荷物への出力束(power flux)の浸透深度である。それは熱分布、ひいては加熱均一性の直接的な理解を与える。浸透深度とは、誘電体に浸入する波であって、その物質に熱として出力吸収されることによって振幅が減少しているもののことを表す。波動場の強度および出力束密度は、表面からの距離に伴って指数関数的に小さくなる。減衰の率は上述した複素誘電率ε（実成分ε’および誘電損率ε”を含む）の関数である。浸透深度DPは、出力束が表面における値の37%（1/e）にまで落ちる、その物質における深度として定義される。処理される物質の比誘電率は、その物質の内部における波動の電磁気的挙動についての洞察を提供し、適切な装置を設計するための基準を定義することを可能とする。
【００９５】
物質のDPと誘電特性との間の関係は、低損失誘電体については下記式を使用して記述することができる。
【数２】
2014509913.tif 000004
【００９６】
この式は、浸透深度が入射マイクロ波エネルギーの波長に比例し、従って、誘電特性がどちらの周波数でも同様であるならば、より高い周波数は負荷物への浸透がより低いであろうことを示している。
【００９７】
浸透深度は、出力束密度が表面値の37%にまで減少する、その物質への浸透距離を表すだけであるから、対応する温度は、物質内により深く浸透する際の出力の指数関数的減衰と直接的に関係するであろう。
【００９８】
以下の実施例では、マイクロ波を使用して連続方式でラテックスを硬化することの適切性を評価するための試験を行なった。この試験にはラテックスの静的試験および高出力試験（高出力マイクロ波発生器を使用）が含まれた。
【００９９】
［実施例1］
未硬化ラテックスプレコートを処理するための熱源としてマイクロ波を使用することの実現可能性を確かめるために、一連の実験を試行した。製品について、および加熱に付随する潜在的な問題について徹底した理解を得るために、様々な異なるキャビティ（空洞）中で異なる周波数において試験を実施した。これらの実験では、ラテックスを、2片の低い誘電損率を有する物質（例えばテフロン（登録商標）または雲母）の間に挟んでアプリケータ内に置いた。これにより、必要ならば負荷物全体に圧力を均一に分布させることが可能となり、また、処理される試料のいずれかの側に絶縁材を置いて周囲への熱損失を減少させることが可能となる。
【０１００】
最初の試験は900W、2.45GHzの電子レンジで行い、さらなる試験は30kW 922MHz発生器を用いて行なった。不織布ポリエステル一次バッキングにタフト化されたナイロン6およびナイロン6.6のタフテッドカーペットを含むタフテッドカーペット試料について実験を行なった。発泡化EVAラテックス化合物（76%）固形物をハンドローラーでタフテッドカーペットの裏側に適用し、マイクロ波中で2、3、4、および5分間加熱した。結果を下記の表1に示す。
【表１】
2014509913.tif 000005
【０１０１】
全ての場合において、EVAラテックス化合物は、従来型のラテックスオーブンで硬化されたラテックスカーペットと同様の外観で硬化したと見られた。標準の適用率は750 gm/ m2（乾燥）であるから、この結果は、極端な過剰コーティングの場合においてでさえもマイクロ波処理は成功することを示している。900W、2.45GHzのマイクロ波システムを使用して未硬化ラテックスカーペットの試料を20秒未満で硬化できることが見出された。
【０１０２】
この研究の主たる成果は、マイクロ波エネルギーを使用して未硬化ラテックス化合物の急速硬化を達成できるということである。
【０１０３】
以下は、ラテックスプレコートを硬化するためのシステムを設計する上で検討する必要がある、いくつかの一般的結論である。
【０１０４】
‐所与の電界Eについて、エネルギーの吸収はε”に依存する。加熱の効率は、その物質の誘電損率だけでなく、アプリケータ（オーブン）の設計にも同様に依存する。
【０１０５】
‐上記等式は、浸透深度が周波数（あるいは波長λ0）に大きく影響されることを示している。一般的に、2.45 GHzにおける浸透深度は922 MHzにおけるものの約30%であり、これは主に周波数の効果による。
【０１０６】
‐周波数の選択は、基本的に、2.45 GHz、最大定格出力30 kWで作動する複数のマグネトロンを使用するか、922 MHz、定格最大出力100 kWで作動するより高出力のマグネトロンを使用するかのいずれかである。それぞれのアプローチについてのいくつかの事実を以下に列挙する。
【０１０７】
‐マグネトロン効率は2.45 GHzでは50〜70%であるのに対し、高出力922 MHzでは80〜87%である。
【０１０８】
‐個々のマグネトロン源の数が増加するにつれ、アプリケータの大きさおよび複雑さが増加する。
【０１０９】
‐複数マグネトロンの装置では、出力のクロスカップリングのためにマグネトロンの寿命が低下する。
【０１１０】
‐複数マグネトロンのシステムは高度な重複性(redundancy)を提供する。
【０１１１】
‐浸透深度は2.45 GHzよりも922 MHzにおいての方が著しく大きい。
【０１１２】
‐2.45 GHz用の導波管のサイズは922 MHz用のものより著しく小さい。より大きなサイズでは、単一モードキャビティを使用することがより容易であるが、これは単一モードキャビティが物理的により大きいからである。
【０１１３】
‐922 MHzの周波数を選択することが好適である。この選択の主たる理由は、100 kWというより高い最大出力、より均一な加熱をもたらすより高い浸透深度、およびより大きな導波管サイズである。
【０１１４】
‐マイクロ波加熱の1つの問題は、製品にわたる場の強度が均一でないことであり、従って、定常波およびエッジ効果、ならびに製品の長さにわたるマイクロ波出力の吸収による減弱により引き起こされる境界場歪み(boundary field distortions)を最小限化するよう注意を払う必要がある。この点に関して、製品の各単位長は一定量の出力を吸収するが、それは、次なる単位長にとって、出力がより少なくなり、ひいては電界がより弱くなることを意味する。従って、例えばスロット長、出力レベル、スプリットもしくは共振器アプリケータの使用のような、処理の可変要素を選択するときには、製品の幅にわたる電界強度の変動が低くなることが確保されるよう注意すべきである。
【０１１５】
‐低減衰のシングルパスは、出力のほとんどが無駄になってしまうので、あまり効率的でない。これを克服するために、数個の一連のスロット導波管アプリケータを使用して、各アプリケータがその前のアプリケータからの残余出力を使用するようにすることができる。このようにして、複数のパスを経て出力のほとんどが吸収されることができ、吸収の総パーセンテージが高くなる。
【０１１６】
‐小さく分離された製品はマイクロ波伝播の方向と平行に導波管に通し得る一方で、より大きな織物は、スロットを介して、伝播の方向と垂直に導波管の広い面に通すことができる。小さく分離された物体は、物質に対する境界の比率が連続的な製品の場合よりも高いため、境界場歪みによる影響をより受けやすい。場歪みは物体の端部において加熱の増加を起こし、対処せずにいると過熱により製品に損傷を引き起こし得る。この問題は、導波管の広い面に波形のしわを加えることにより電界に軸方向成分を導入することによって克服し得る。スロット導波管を介して加熱されるより大きな織物は、製品によるマイクロ波出力の減衰によって引き起こされる不均一電界強度による影響をより受けやすい。
【０１１７】
‐製品の幅にわたる電界強度の変動を低減することができれば、より均一な加熱を達成することができる。低減衰のシングルパスは、出力のほとんどが無駄になってしまうのであまり効率的でなく、温度上昇の可能性が非常に制限される。これを克服するために、数個の一連のスロット導波管アプリケータを使用して、各アプリケータがその前のアプリケータからの残余出力を使用するようにすることができる。このようにして、複数のパスを経て出力のほとんどが吸収されることができ、吸収の総パーセンテージが高くなる。これを達成するための主な方法は、蛇行（迂曲）進行波アプリケータを使用することである。蛇行アプリケータは180°のベンドによって接続された一連のスロット導波管アプリケータである。各パスは、比較的低い減衰のために高度に均一な電界を有し、これが加熱の均一性をもたらす。
【０１１８】
‐導波管の広い面の中心に提供されるスロットからの漏洩を最小限にすることにも注意すべきであり、これらスロットは、流れとの関係で導波管壁上に位置していることから本質的に非放射性(non-radiating)であるが、電界および壁部の流れを乱し得る。
【０１１９】
ラテックス／プレコートラテックス一次バッキング層のマイクロ波処理のための適切な装置の2つの設計を図1および2に示す。どちらの設計も、この応用に適するように特にデザインされた設備を備えている。図1では、マイクロ波システムは２つのスロット導波管を必要とし、エネルギーは、出力スプリッタを介して、処理される織物の両側に入力される。第2の例では、ラテックス織物を横切って迂曲して複数のパスを達成するスロット導波管を必要とする。この場合はアプリケータは連続的であり、2つのチョーク部分が必要となるだけである。
【０１２０】
図1に関して、装置（1）は、マイクロ波発生器（2）、単一モード進行波アプリケータ（4）、およびウォーターロード（6、図2を参照）を含む。構成要素は一続きとして適切に提供される。図示していないが含ませることができる追加的な物としては、サーキュレータ、方向性結合器、および/または整合器が挙げられる。未硬化プレコート一次バッキングを導波管アプリケータに送り込むための手段も提供される（図には示していない）。
【０１２１】
発生器は、電源、マグネトロン、および導波管ラウンチャーを含み、典型的には922 MHzの周波数で5〜30 kWのマイクロ波出力レベルを提供する。出力は導波管（中空の長方形チューブが適切である）を通ってウォーターロードに伝導する。使用されるマイクロ波出力は製品に依存する。加熱率および最終温度のような処理の可変要素は、マイクロ波出力を変動させることにより制御することが最もよい。発生器はシステムに付随する制御装置のほとんどを収容する。
【０１２２】
広い面の中心に最大電界強度を有する安定した電界を付与することから、単一モード進行波アプリケータを選択した。理論上は、加熱する試料をキャビティの全長に渡るこの最大電界に合わせることにより、均一な加熱を達成することができる。図においては、単一モード進行波アプリケータは2つのスロット導波管を含んでおり、エネルギーは、出力スプリッタ（3）を介して、処理されるラテックス織物（5）の両側に入力される。マイクロ波出力スプリッタが適切に使用され、織物全体にわたって均一な加熱および均一な出力プロファイルが達成される。
【０１２３】
マイクロ波スロットに付随する間隙は35 mm以下の大きさであって、より好適には30 mm以下であり、さもなければ放射エミッションが著しいチョーキングを必要とするようになる。
【０１２４】
ウォーターロードあるいはダミーロードは、マイクロ波加熱システムにおける大量の出力を吸収するために特に設計されるものである。ウォーターロードは2つの理由で使用される。すなわち、（i）製品が加熱された後に残る出力を吸収するため、および（ii）アプリケータの後部壁からのマイクロ波の反射により形成される定常波の形成を防止するためである。単一モードアプリケータにおいては、アプリケータが短絡することにより定常波が発生し得る。短絡とは単純に、マイクロ波の伝播を完全に阻止して出力の反射を引き起こすものである。定常波は電界強度に著しいレベルの不均一性をもたらすので、これは望ましくない。反射点において電界が最小となり、導波管内で1/2波長ごとにこれが繰り返される。また、反射点から1/4波長のところから始まって半波長ごとに電界が最大となる。これによって、加熱される物質にホットスポットが生じる。
【０１２５】
マグネトロンからの出力の流れに続いて、サーキュレータを提供することができ、これは反射エネルギーを生じがちなマイクロ波アプリケータ（空キャビティの条件）に付随する問題を取り除く。もし反射エネルギーがラウンチャーに戻ることが許容されれば、反射エネルギーはマグネトロンに再吸収され、寿命の短期化および装置の故障を引き起こし得る。サーキュレータは従ってマグネトロンの直後に適切に配置される。サーキュレータは一方向弁として作用し、エネルギーがマグネトロンから回路の他の部分へと通って行くことを許容するが、反射したエネルギーがマグネトロンに戻ることは防止する。反射エネルギーはダミーロード（ウォーターロードと同様である）に適切に向けられ、定常的な水流の中に消散する。
【０１２６】
サーキュレータの後には方向性結合器が適切に配置され、これはその点における前進出力および反射出力の測定を可能とする―これらの出力の差が残りの回路構成要素への正味出力である。方向性結合器は各方向における出力の一部分をサンプリングし、これが測定されて「結合度(coupling factor)」から出力が決定される。
【０１２７】
整合器が提供される場合には、広い範囲で変動する負荷物／アプリケータインピーダンスをマイクロ波ネットワークに適合させることを可能にする。反射出力はインピーダンス不適合によるものであり、整合器は適合要素として作用してインピーダンス変換が起こることを可能とし、従って反射出力を減少させてアプリケータ／負荷物への正味出力伝達を向上させる。整合器は導波管に取り付けられた可変長のスタブを含み、これを変動させて直列(series)および並列(parallel)反射率の両方に影響を及ぼす。
【０１２８】
適切な技術的仕様は、三相交流を要する周波数922 MHzで作動する一定のkWの1つのマグネトロン（出力は決められる）、およびウォーターロードを含む。
【０１２９】
別の適切な装置（10）を図2に示す。この実施態様では、図1の導波管が、織物を横切って迂曲し複数のパスを達成するスロット導波管に置き換えられる。均一な加熱を達成するために1つの発生器源が好適に必要とされる。この場合にはアプリケータは連続的であり、2つだけのチョーク部分が必要となる。好適には、ラテックス／未硬化プレコート一次バッキング層が最大電界に位置するように、導波管はその広い面の中心においてスロットを有し、これによってマイクロ波エネルギーとの優れたカップリングが得られる。効率的で均一なエネルギー分布を確保するためにはいくつかのパスが必要となり得る。好適には、進行する導波管の間の領域は漏洩を減少させるために取り囲まれる。この実施態様の利点は織物をより均一に加熱する能力である。
【０１３０】
アプリケータの長さは図1のものよりも長いので、より長いコンベアシステムが必要となる。吸収される出力のレベルがより高いため、放射エミッションは図1のシングルパスアプリケータの場合よりも低いはずである。反射波と不均一加熱が最小限となることを確保するためには、導波管の末端にウォーターロードが必要とされる。マイクロ波スロットに付随する間隙は好適には30 mm以下である。
【０１３１】
適切な技術的仕様は、三相交流を要する周波数922 MHzで作動する一定のkWの1つのマグネトロン（出力は決められる）、およびウォーターロードを含む。
【０１３２】
各装置は、少なくとも1つのマイクロ波チョークが適切に備え付けられて、漏洩放射線についての国際的な労働安全限度値が維持されることが確保され、例えばオーストラリア国基準AS2772.1−1998「最大曝露レベル―100 kHz〜300 GHz」および欧州電気標準化委員会（CENELEC）予備規格ENV 50166-2が遵守される。
【０１３３】
使用の際には、マイクロ波発生器が電磁エネルギーを供給する。発生器内部で産生されたマイクロ波は導波管に沿って伝播し、そしてアプリケータ（導波管が未硬化ラテックスと近接する区域）へと伝播する。アプリケータに入るエネルギーはその後ラテックスにより吸収され、温度の上昇ひいては製品の硬化を引き起こす。
【０１３４】
ラテックスの温度および加熱率は、マイクロ波発生器からの出力を変えることによって制御することができる。これは処理中に手動で行なうことができ、あるいは制御スキームに依存して自動的に改変することもできる。最善の制御方法は、織物の速度を一定に保ちながらマイクロ波出力を改変して最終温度や加熱率のような可変要素を制御することである。この制御方法はまた、様々な量の製品を処理することを可能とする―より少量が必要とされているならば、その負荷に一致するように出力を減少させることができる。製品の産出温度を測定して、定められた最終温度のために出力レベルを自動的に修正することが可能である。上記で概説したように、未硬化プレコート一次バッキングはマイクロ波透過性コンベアによって適切にアプリケータに送り通される。均一な加熱を確保するためには材料の厚さを適切に加減する必要がある。マイクロ波キャビティの前の標準的なラテックス発泡アプリケータは一つのふさわしい解決策である。
【０１３５】
このプロセスはラテックスを硬化することに適しており、カーペットタイル中のその他の材料（例えばナイロン、ポリエステル）はマイクロ波を吸収しないので、いったん硬化が起これば、カーペットを加熱しすぎたり焦がしたりすることは起こり難い。
【０１３６】
この実施例は、マイクロ波を使用してラテックス／プレコートの急速硬化を達成することができることを示している。
【０１３７】
［実施例2］
実施例1で行なわれた実験は、電子レンジおよび／または実験用導波管アプリケータの内部にラテックスの試料を置いて行なった小規模静的実験室試験であった。難しい課題は、この方法を連続的プロセスに応用し、ラテックス硬化用のマイクロ波加熱装置を設計することであった。
【０１３８】
この点に関しては、ラテックスの誘電特性を決定することが望ましいであろう。適切なアプリケータを設計するのであればこれらの誘電特性の知識があることが望ましい。ラテックスの誘電特性を決定するための最も容易な方法は、ラテックスのマイクロ波エネルギー吸収の率を計算することであり、それにはネットワークアナライザが好適に使用される。ネットワークアナライザは、設定された周波数範囲にわたるマイクロ波を、非常に低い出力レベルで産生する（このエネルギーレベルは典型的な携帯電話のものよりも低い）。ネットワークアナライザは、ラテックスを通してエネルギーを伝送するように設定することができ、そしてラテックスを通過した後に装置によって検出されるエネルギーの量が記録される。エネルギーレベルにおける差異が、未硬化ラテックスによって吸収されたエネルギーである。
【０１３９】
図3は、ラテックスの低出力試験のために構成された適切な試験を示す。最も高い電界強度は導波管の中心線に沿って見出されるので、マイクロ波に対して透過性であってマイクロ波によって加熱されない無損失性物質を使用してラテックスを正しい位置に支持する。エネルギーは同軸ケーブルを介してネットワークアナライザからアプリケータへ行き来するので、アプリケータの両末端において同軸・導波管転換が必要である。
【０１４０】
試験構成の一端からもう一方の末端に通過するエネルギー、および減衰あるいはエネルギーレベルの減少を記録することができる。これによって誘電特性を計算することが可能になり、従ってコンピュータモデリングソフトウェアを使用して作動可能な試作品を創ることができる。それから結果をコンピュータのシミュレーション／モデリングプログラムに入力し、導波管アプリケータの様々なデザイン（スロット寸法についての変更および様々な突起の追加を含む）ならびに電界パターンおよび吸収に対するそれらの影響を比較することができる。
【０１４１】
迂曲導波管構成（突起ありまたは突起なし）は、連続方式のラテックス硬化のためには最も適切であり得ると予想される。従ってこのアプリケータを設計して構築し、コンベアシステム上に搭載することができる。
【０１４２】
図4は、試験に使用された実際の装置の写真である。この装置は、実際はPVC加工用に設計され作製されたものであり、毎分12直線メートルの最大現在ライン速度(maximum current line speed)で動く能力を有する実験的500 mm幅ラインを含んでいた。この装置はマルチパス（蛇行）スロット導波管アプリケータを含むものであった。3つのパスがあれば十分であることが決定された。突起は使用しなかった。スロットの大きさはPVC用にシミュレーションソフトウェアを使用して決定したが、これらはラテックス用に改変される。そこから先は、チョークを適切なサイズにすることおよび組立の問題であった。この設計は最小限の修正でコンベアフレームと統合された。ラテックスは、図の右下に示されている2つの拡散器を使って適用された。最下の導波管パスの左端に示されているウォーターロードは、残余エネルギーを吸収するために使用された。ウォーターロードは、ラテックスが通った後に残った出力を吸収することにより、著しい定常波の形成を防止した。ウォーターロードがなければ、全ての残余エネルギーが反射してアプリケータを逆戻りし、不均一な加熱がもたらされる。ウォーターロードはまた、その水中の温度上昇の測定によってどれだけのエネルギーがウォーターロードまで通り抜けたかを測定することによって、ラテックスに吸収されたエネルギーの量を計算することにも使用され得る。
【０１４３】
いくつかのカーペットパイルは、第2のドクターブレードを使用してEVAラテックスとインターロック（登録商標）（アクリルベースのラテックス）の両方をカーペット裏に適用しながら製造ラインに通された。
【０１４４】
この製造ラインのマイクロ波アプリケータはPVCの誘電特性のために特に設計されたものであったが、EVAラテックスとインターロック（登録商標）の両方を硬化することが可能であった。双方のプレコートの適用率はあまり正確ではなく、EVAの適用は標準よりも約50%高くインターロック（登録商標）は100%高かった。
【０１４５】
EVAラテックスは皮膜化(skin over)したように見られ、下にある硬いテフロンベルトのために残った水分が閉じ込められた。しかしながら、両プレコートについてのタフトロック試験結果は標準以上の結果を示した。下の表を参照のこと。
【０１４６】
この試行で観察されたもう1つのことは、幅方向の顕著な収縮であり、テンター上での硬化が必要となり得ることが示された。これはラテックスの皮膜化およびいくらかの水分が捕らわれたことに関連することでもあり得る。
【表２】
2014509913.tif 000006
【０１４７】
概算値は以下のように計算され、
・EVAラテックスについては1 m／分にて50〜80 kW（2 m幅織物）
・インターロック（登録商標）については1 m／分にて43 kW（2 m幅織物）
これらの結果はより速いベルト速度に適合可能である。
【０１４８】
適切な装置は、プレコート用および局所用（全繊維に適用される染み防止溶液）の発泡材アプリケータを含み得る。装置はテンター式またはベルト式のラインであり得る。
【０１４９】
フルスケールの製造ラインを提案することができる。フルスケールの製造ラインは、2つの100 k発生器、十分な出力を吸収して効率的なシステムとするためにそれぞれ少なくとも3回ないし最大5〜7回のパスを有する2つの迂曲式アプリケータ、2つのウォーターロード、および水分除去器、ならびにSCADA制御システムを含み、11メートル／分の現在ライン速度(present line speeds)を達成することができる。ベルト幅は2メートルであり得る。加熱区域は19メートル以下であり得る。マイクロ波アプリケータ内のラテックスのゲル化点を見出すことにより、カーペットをどのようにしてどこで積層するかを決定することが適切であり得る。
【０１５０】
アプリケータは、好ましくは2つの迂曲セクションを有し、ベルトの同じ側、または加熱の均一性を増加させるために好ましくは反対側から進入する。使用するパスの数がより少ないと、システムは漸次的に効率が低下し、必要とする接続出力のレベルが増加する。使用されるパスの数がより多いと、加熱プロファイルがより均一になる。出力が両方の側から入力される場合にも加熱プロファイルがより均一になる。
【０１５１】
いずれかの側からのフィードを構築することに関して、このシステムは、ベルトの反対側にフィードを設けるために、アプリケータの前に追加の導波管路を有し得る。チョークシステムはアプリケータの2つの部分の間で連続的にし、いかなる漏洩も食い止められることを確保する。マイクロ波発生器の操作は組み合わされ、1つの操作で両方の出力が制御されるようにする。水分除去システム（例えば熱風乾燥機）を含ませてもよい。使用の際には、熱風乾燥機は、それぞれのパスの一端にある管を介してベルトの幅方向にわたって空気を吹き付ける。ベルトを横切ってチョーク部分まで移動する熱風は、このようにして蒸気を除去する。熱風はまた、導波管の壁を熱し、結露の可能性を減少させる。
【０１５２】
好ましい実施態様に関して本発明を説明したが、本発明はこれらの好ましい実施態様に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内における様々な改変および同等な構成を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【図１】
2014509913.tif 000007
【図２】
2014509913.tif 000008
【図３】
2014509913.tif 000009
【図４】
2014509913.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維面および裏面を有する一次バッキング、ならびに
前記一次バッキングの裏面上にある、動的にマイクロ波で硬化されたラテックスプレコート層
を含む床敷物。
【請求項２】
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、ラテックスプレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートを動的にマイクロ波で硬化すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項３】
繊維面および裏面を有する一次バッキング、
前記一次バッキングの裏面上にある、動的にマイクロ波で硬化されたラテックスプレコート層、ならびに
前記一次バッキングに固定されたバッキング層
を含む床敷物。
【請求項４】
繊維性材料または糸を、一次バッキングにおいてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの層の裏面に、ラテックスプレコート組成物を適用することによりプレコートを施し、その後そのプレコートを動的にマイクロ波で硬化すること、
前記プレコート加工された一次バッキング層に、バッキング層を適用すること、および
前記バッキング層を必要に応じて硬化すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項５】
支持表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第1の層をコーティングすること、
任意で、前記第1の層の上表面に、寸法安定性のシート材料を配置し、前記層を加熱してゲル化させ、前記シート材料の位置を定めること、
任意で、前記第1の層のゲル化した表面に熱可塑性樹脂プラスチゾルの第2の層を適用すること、
繊維性材料または糸を、一次バッキング材料においてふさ状にするかまたは植え付けること、
前記一次バッキングの裏面にラテックスのプレコートを施し、動的にマイクロ波を使用してプレコートを硬化させること、
任意で、前記プレコートの層上に熱可塑性樹脂プラスチゾルをコーティングすること、
前記プレコート加工された一次バッキングを、前記第1または第2の熱可塑性樹脂層のプラスチゾルの上表面に積層して床敷物を形成すること、
形成された前記床敷物を加熱して、前記熱可塑性層を全体的に融合されたバッキング層へと融合すること、
前記床敷物を冷ますこと、および
任意で、前記床敷物をカーペットタイルに裁断すること
を含む、床敷物の製造方法。
【請求項６】
請求項5に記載の方法により製造される床敷物。
【請求項７】
マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生器、
シングルパスまたはマルチパススロット導波管アプリケータ、および
未硬化ラテックスプレコートを有する一次バッキング層を前記導波管アプリケータ内に送り入れるための手段
を含む、動的にプレコート一次バッキング層をマイクロ波で硬化するための装置。
【国際調査報告】
2014509913.tif 000011
2014509913.tif 000012