ПЕРВИЧНЫЙ ГРУНТОВОЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОВРА
PRIMARY GROUND MATERIAL FOR CARPET

Изобретение относится к первичным грунтовым материалам для ковров, содержащим по меньшей мере два различных слоя волокон.
Нетканые первичные грунтовые материалы для тафтинговых ковров известны в течение многих лет. Нетканые первичные грунтовые материалы для ковров, использовавшиеся в производстве ковров, являлись либо неткаными материалами, содержавшими несущую основу из волокон из сложного полиэфира, например полиэтилентерефталата (ПЭТФ), либо неткаными материалами, содержавшими несущую основу из полипропиленовых волокон. Термин «волокна» при употреблении в настоящем описании относится как к штапельным волокнам, так и к элементарным нитям.
В общем, полипропиленовые волокна или волокна из сложного полиэфира являются элементарными нитями, обладающими линейной плотностью в диапазоне от 1 дтекс до 25 дтекс, предпочтительно в диапазоне от 2 дтекс до 20 дтекс, наиболее предпочтительно в диапазоне от 5 дтекс до 15 дтекс, чем обеспечивается требуемая стабильность при выработке. Единицей измерения «дтекс» определяется линейная плотность (тонина) элементарной нити, соответствующая массе в граммах 10000 м элементарной нити.
Волокна несущей основы могут быть перепутаны механически иглокалыванием и/или гидроперепутыванием тонкими струями воды и опционально скреплены химическим связующим.
Альтернативно волокна несущей основы могут быть термически скреплены, например, посредством каландрирования или скрепления посредством горячего воздуха, или подобным способом с использованием полимера с более низкой температурой плавления, присутствующего в виде волокна или добавленного в виде порошка или гранул. Если полимер с более низкой температурой плавления присутствует в виде волокон, то он может присутствовать в виде отдельных однокомпонентных волокон, или полимер с более низкой температурой плавления может присутствовать вместе полимером несущей основы в тех же самых волокнах, в так называемых бикомпонентных или многокомпонентных волокнах. Бикомпонентные волокна хорошо известны в данной области техники, например, в виде волокон со структурой «бок о бок», «сердцевина-оболочка» или с сегментированной хаотической структурой. Альтернативно можно использовать волокна, состоящие из одного полимера, но с переменной кристалличностью вдоль длины волокна, как бикомпонентное волокно, так как переменная кристалличность приводит к образованию в волокне секций, состоящих из полимера с различными температурами плавления вдоль длины волокна. Такой эффект может быть, например, получен посредством вытягивания волокон в различной степени в процессе формования-вытяжки для достижения переменной кристалличности и, таким образом, переменной температуры плавления вдоль длины волокна, как это раскрыто в WO 93/13254.
В случае если оба полимера - полимер несущей основы, например сложный полиэфир или полипропилен, и полимер с более низкой температурой плавления - присутствуют в виде отдельных мононитей, так называемые нетканые материалы из двойных элементарных нитей создаются. Альтернативно, полимер с более низкой температурой плавления может присутствовать в той же самой элементарной нити, которая содержит полимер, составляющий несущую основу, и таким образом можно формировать нетканые материалы из бикомпонентных элементарных нитей.
В WO 03/033801 раскрыты грунтовые материалы для ковров, изготовленные в виде многослойных нетканых материалов, в которых состав варьируют в различных секциях в одном слое нетканого материала для оказания влияния на механические свойства каждой секции внутри этого одного слоя, для способствования оптимизированному формованию тафтинговых ковров для автомобилей.
В US 6808786 раскрыт состоящий из двух частей первичный грунтовой материал для ковра, предназначенный для улучшения акустических свойств. Первый слой является тканью или нетканым материалом. Второй слой грунтового материала сформирован в виде материала «спанлейс» из элементарных микроволокон для обеспечения звукопоглощающих акустических свойств. Оба слоя скрепляют вместе в ходе отдельного этапа изготовления с помощью клеящего полотна.
Процесс изготовления тафтингового ковра включает этапы: подачу первичного грунтового материала для ковра в тафтинговую машину; прошивку грунтового материала на тафтинговой машине ворсовыми нитями для получения сурового ковра с лицевой стороной, на которой расположены пучки волокна, и с изнаночной стороной, на которой сформированы изнаночные стежки. Пучок волокон ворса является видимой частью ворсовой нити на лицевой стороне сурового ковра или ковра. Изнаночные стежки являются видимой частью ворсовой нити на изнаночной стороне сурового ковра.
С годами нетканый первичный грунтовой материал для ковров постоянно усовершенствовали для того, чтобы он отвечал все более высоким требованиям, предъявляемым к коврам изготовителями и потребителями. Для нового тафтингового оборудования, например, предназначенного для выработки ковров с высоким и низким ворсом, для изготовления тафтинговых ковров с высокими пучками ворса и низкими пучками ворса в одном ковре требуется первичный грунтовой материал для ковров с повышенной способностью к удерживанию стежков для удерживания пучка волокон ворса на месте во время процесса прошивки. Особенно важное значение имеет улучшение внешнего вида готового ковра, обеспечение возможности эффективной ликвидации дефектов, возникающих во время прошивки, и способствование улучшению процесса прошивки, т.е. обеспечение меньшего сопротивления проникновению тафтинговой иглы и меньшего отклонения иглы во время прошивки, исключение провисающих концов, повышение способности к удерживанию стежков и уменьшение шума во время работы тафтинговой машины.
Вновь сформированные пучки волокон ворса в суровом ковре удерживают на месте благодаря способности первичного грунтового материала для ковра к удерживанию стежков. Сила, удерживающая стежок, является силой, требующейся для вытаскивания петли ворсовой нити из сурового ковра с изнаночной стороны ковра. По этой силе определяют силу взаимодействия между первичным грунтовым материалом для ковра и ворсовой нитью. Удерживанием стежков определяется возможность возникновения нарушений процесса на последующих этапах обработки после прошивки и до нанесения предварительного покрытия для закрепления пучка волокон ворса на месте. Эти этапы обработки могут включать: крашение; нанесение предварительного покрытия; ширение; пропаривание и/или транспортирование рулонов суровых ковров. Каждый из этих этапов обработки осуществляют в жестких условиях, касающихся температуры и/или приложения натяжений, которые выражаются в высоких требованиях, предъявляемых к первичному грунтовому материалу для ковра. Характеристика закрепления пучка волокон ворса с помощью предварительного покрытия определяется в основном тем, как хорошо пучки волокон ворса удерживаются на месте в ковре с предварительным покрытием. После нанесения предварительного покрытия может быть нанесен тяжелый слой покрытия на изнаночную сторону ковра с предварительным покрытием и/или может быть наложен вторичный грунтовой материал для ковра.
Первичный грунтовой материал для ковра должен обладать хорошими характеристиками удерживания пучка волокон ворса. Первичный грунтовой материал для ковра должен обладать высокой способностью к удерживанию стежков для удерживания пучка волокон ворса на месте во время динамического процесса прошивания на тафтинговой машине для получения пучка волокон ворса по существу одинаковой высоты для обеспечения ровной поверхности сурового ковра. Способность первичного грунтового материала для ковра к удерживанию стежков является способностью к размещению пучка волокон ворса на месте во время процесса прошивки, когда формируют пучки волокон ворса, и способностью к удерживанию пучков волокон ворса на месте непосредственно после их формирования, во время формирования следующих пучков волокон ворса. Этой способностью определяется лицевая поверхность и провисающие концы сурового ковра во время процесса прошивки. Провисающий конец - это свободный или неровный изнаночный стежок в суровом ковре, в сущности - это пучок волокон, который был раньше на лицевой поверхности ковра и который сейчас (частично) находится на изнаночной стороне. Во время последующих этапов обработки, подобных крашению и предварительному нанесению покрытия, способность первичного грунтового материала для ковра к удерживанию стежков должна быть достаточно высокой для сохранения поверхности ковра в том виде, в котором она была выполнена во время прошивки на тафтинговой машине.
Для закрепления пучков волокон ворса на месте в суровом ковре на изнаночную сторону сурового ковра может быть нанесено предварительное покрытие. Под закреплением пучка волокон ворса понимают силу, требующуюся для вытаскивания полностью одного пучка волокон ворса из ковра (с предварительным покрытием или готового ковра) с лицевой его стороны. По этой силе определяют, насколько прочно адгезивное крепление между ворсовыми волокнами и адгезивным покрытием первичного грунтового материала для ковра. Предварительное покрытие обычно наносят либо в виде раствора латекса, либо в виде вспененного латекса на изнаночную сторону сурового ковра, а затем латекс сушат для формирования мест крепления между основаниями пучков волокон ворса и первичным грунтовым материалом для ковра.
Если предварительное покрытие обладает слишком большим сродством с первичным грунтовым материалом для ковра, то предварительное покрытие может мигрировать полностью сквозь первичный грунтовой материал для ковра, и латекс становится видимым с лицевой стороны ковра. Это явление известно как протекание латекса, и оно нежелательно в определенных конструкциях ковров.
Если имеет место небольшая адгезия между предварительным покрытием и первичным грунтовым материалом для ковра, то предварительное покрытие не образует достаточно прочные места крепления между основаниями пучков волокон ворса и первичным грунтовым материалом для ковра для удерживания пучка волокон ворса на месте во время дальнейшей обработки. Кроме того, если первичный грунтовой материал для ковра не очень хорошо скреплен с другими компонентами готовой конструкции ковра, то возникают проблемы при отрезании кромок.
Обычно пучки волокон ворса покрывают всю поверхность ковра, но при определенных условиях первичный грунтовой материал для ковра может стать видимым во время использования ковра, особенно если ковер уложен на неплоских поверхностях. Примером этого является использование таких нетканых материалов в коврах для автомобилей. Учитывая форму пола кузова автомобиля, ковер приходится сгибать, т.е. сильно деформировать в различных областях. Особенно выраженной, конечно, является деформация в области туннеля в полу кузова автомобиля над коробкой передач и карданной передачей. В таких случаях благоприятным является условие, при котором первичный грунтовой материал для ковра имеет тот же цвет, что и ворсовые нити. При использовании предварительно окрашенных ворсовых нитей для изготовления ковра первичный грунтовой материал для ковра должен иметь, по существу, тот же цвет, что и предварительно окрашенные ворсовые нити. Однако экономически нецелесообразно изготовителю первичного грунтового материала для ковров изготавливать различные нетканые первичные грунтовые материалы для ковров, подходящие для каждого возможного цвета ворсовой нити, и в то же время экономически нецелесообразно изготовителю ковров держать на складе большие количества первичных грунтовых материалов для ковров, окрашенных в различные цвета.
Альтернативно, первичный грунтовой материал для ковра может быть прошит на тафтинговой машине с использованием неокрашенных, так называемых «суровых» белых ворсовых нитей. Суровый ковер может быть окрашен на последующем этапе обработки. Предпочтительно, чтобы первичный грунтовой материал для ковра обладал хорошей способностью к окрашиванию для исключения (слишком большого) несовпадения цветов окрашенных ворсовых нитей и окрашенного первичного грунтового материала для ковра, что приводило бы к тому, что первичный грунтовой материал для ковра был бы виден при сгибании ковра. Кроме того, существуют конструкции ковров, в которых первичный грунтовой материал для ковра виден, даже когда ковер не сгибают. В принципе, требуется окрашивание только верхней стороны первичного грунтового материала для ковра, которая обращена к лицевой стороне ковра.
Целью изобретения является улучшение нетканых первичных грунтовых материалов для ковров с учетом упомянутых выше требований.
Цель изобретения может быть достигнута при использовании первичного грунтового материала для ковра, содержащего по меньшей мере первый и второй слои волокон, отличающиеся тем, что оба слоя волокон - первый слой и второй слой - имеют одинаковый состав по всему слою волокон, при этом линейная плотность волокон находится в диапазоне от 1 дтекс до 25 дтекс, предпочтительно от 2 дтекс до 20 дтекс, более предпочтительно от 5 дтекс до 15 дтекс, в котором оба слоя волокон - первый слой и второй слой - содержат по меньшей мере два различных полимера, при этом по меньшей мере один полимер, содержащийся в первом слое, отличается от полимеров, содержащихся во втором слое.
Под термином «слой волокон» при употреблении в настоящем описании следует понимать слой нетканого материала из хаотически уложенных волокон.
Под термином «одинаковый состав» при употреблении в настоящем описании следует понимать, что тип волокна и количество волокна по всему слою являются постоянными в пределах, которыми руководствуются в стандартных процессах производства нетканых материалов. Каждый слой волокон - первый слой и второй слой - содержит по меньшей мере два различных полимера. Предпочтительно, чтобы различные полимеры в слое волокон обладали различными температурами плавления. Когда слой волокон состоит из двух различных полимеров, один полимер должен обладать более низкой температурой плавления, чем другой полимер.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения первичный грунтовой материал для ковра термически скреплен посредством связующего полимера, находящегося в волокнах. Так как температура плавления полимера с более низкой температурой плавления может быть, а предпочтительно является различной в каждом слое волокон, процесс термоскрепления должен осуществляться при температуре, соответствующей температуре плавления полимера с более низкой температурой плавления, который обладает наиболее высокой температурой плавления. Например, если первый слой содержит ПЭТФ и полиамид-6 (ПА-6), а второй слой содержит ПЭТФ и полипропилен (ПП), то полимером с более низкой температурой плавления в первом слое волокон является ПА-6, а во втором слое волокон - ПП. Так как ПА-6 обладает более высокой температурой плавления, чем ПП, то нетканый материал должен быть термически скреплен при температуре плавления ПА-6.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения различные полимеры находятся в отдельных волокнах для создания грунтового материала для ковра, содержащего слои нетканых материалов, состоящие из двойных элементарных нитей.
Первичный грунтовой материал для ковра согласно изобретению может содержать дополнительные слои волокон, состоящих только из одного полимера. Например, первичный грунтовой материал для ковра может состоять из: первого слоя волокон из полиамида, например, ПА-6; второго слоя волокон, состоящего из отдельных волокон из сложного полиэфира и полиамида (представляющего слой нетканого материала, состоящего из двойных элементарных нитей); третьего слоя волокон, состоящего из отдельных волокон из сложного полиэфира и полиолефиновых волокон (представляющего второй слой нетканого материала, состоящего из двойных элементарных нитей); и, опционально, четвертого слоя из полиолефиновых волокон, например, из ПП.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения различные полимеры находятся вместе в бикомпонентных волокнах для создания грунтового материала для ковра, содержащего слои нетканых материалов из бикомпонентных волокон. Наиболее предпочтительно, чтобы различные полимеры находились вместе в бикомпонентных волокнах со структурой сердцевина-оболочка.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в первом слое волокон различные полимеры находятся в отдельных волокнах, а во втором слое различные полимеры находятся вместе в бикомпонентных волокнах для создания сочетания слоев нетканых материалов из двойных элементарных нитей и слоев нетканых материалов из бикомпонентных волокон.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первичный грунтовой материал для ковра состоит из: первого слоя, состоящего из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира, например из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), и оболочку из полиамида (ПА), например из ПА-6; и второго слоя, состоящего из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира, например из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), и оболочку из полиолефина, например из ПП. Если слой, состоящий из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира и оболочку из полиолефина, расположен с изнаночной стороны первичного грунтового материала для ковра, а слой, состоящий из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира и оболочку из полиамида, расположен с лицевой стороны первичного грунтового материала для ковра, то благодаря наличию полиамида, находящегося в лицевой стороне первичного грунтового материала для ковра, улучшается способность к окрашиванию первичного грунтового материала для ковра, исключается необходимость в окрашивании всех волокон во всем первичном грунтовом материале для ковра.
Если слой, состоящий из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира и оболочку из полиамида, расположен с изнаночной стороны первичного грунтового материала для ковра, а слой, состоящий из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира и оболочку из полиолефина, расположен с лицевой стороны первичного грунтового материала для ковра, то улучшается адгезия латекса к изнаночной стороне, что способствует закреплению пучка волокон ворса на месте, тогда как благодаря полиолефину, находящемуся в лицевой стороне первичного грунтового материала для ковра, предотвращается протекание латекса сквозь первичный грунтовой материал для ковра из-за малого сродства латекса с материалом оболочки из полиолефина.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первичный грунтовой материал для ковра состоит из трех слоев волокон: первого слоя и третьего слоя, где оба слоя состоят из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира, например из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), и оболочку из полиамида (ПА), например из ПА-6; и второго слоя волокон, расположенного между первым и третьим слоями, состоящего из элементарных нитей со структурой сердцевина-оболочка, содержащих сердцевину из сложного полиэфира, например из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), и оболочку из полиолефина, например из ПП. Благодаря наличию полиамида, находящегося в слое с изнаночной стороны первичного грунтового материала для ковра, улучшается адгезия латекса к первичному грунтовому материалу для ковра, благодаря чему усиливается закрепление пучка волокон ворса в ковре, тогда как благодаря полиолефину, присутствующему во втором (среднем) слое, предотвращают протекание латекса сквозь первичный грунтовой материал для ковра на лицевую сторону сурового ковра. Благодаря наличию полиамида, находящегося в лицевой стороне первичного грунтового материала для ковра, повышается способность к окрашиванию первичного грунтового материала для ковра, таким образом уменьшая видимость первичного грунтового материала для ковра в готовом ковре.
Первичные грунтовые материалы для ковров согласно изобретению могут также повысить способность к удерживанию стежков, так как свойства полимеров с более низкими температурами плавления в каждом из слоев могут быть отрегулированы таким образом, чтобы увеличить до максимума трение между первичным грунтовым материалом для ковра и полимером ворсовых нитей.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первичные грунтовые материалы для ковров согласно изобретению могут содержать один или большее количество дополнительных слоев, где каждый из дополнительных слоев выбран из группы, состоящей из тканей, нетканых материалов, грубых холстов, слоев однонаправленных элементарных нитей или нитей и слоев пленки. Предпочтительно, чтобы первичный грунтовой материал для ковра содержал дополнительный слой (дополнительные слои), расположенный (расположенные) между первым слоем волокон и вторым слоем волокон.
Дополнительные слои можно, например, использовать для обеспечения дополнительного упрочнения первичного грунтового материала для ковра, для дальнейшего повышения его способности к удерживанию стежков и/или для дальнейшего повышения его способности к обеспечению барьерных свойств от протекания латекса.
Пример 1
2
Все образцы были материалами «спанбонд», полученными с использованием общеизвестной технологии укладки трех слоев элементарных нитей один поверх другого на поверхность формирования. В каждом образце поверхностная плотность грунтового материала составляла 126 г/м. Все элементарные нити имели структуру сердцевина-оболочка. После укладки образцы термически скрепляли при температуре 230°C.
2
В эталонном образце, состоявшем из трех одинаковых слоев волокон, каждый слой обладал поверхностной плотностью 42 г/м и состоял из бикомпонентных элементарных нитей с линейной плотностью 15 дтекс, со структурой сердцевина-оболочка в объемном соотношении 74/26, где сердцевина состояла из ПЭТФ, а оболочка из ПА-6.
2
Образец 1 согласно изобретению состоял из двух одинаковых наружных слоев из элементарных нитей с линейной плотностью 15 дтекс, со структурой сердцевина-оболочка в объемном соотношении 74/26, где сердцевина состояла из ПЭТФ, а оболочка из ПА-6; и внутреннего слоя из элементарных нитей с линейной плотностью 15 дтекс, со структурой сердцевина-оболочка в объемном соотношении 74/26, где сердцевина состояла из ПЭТФ, а оболочка из ПП. Все три слоя (каждый) имели поверхностную плотность 42 г/м.
Определяли подходящие свойства образцов. Прочность на разрыв и удлинение при разрыве до и после прошивания на тафтинговой машине определяли в соответствии со стандартом EN 29073-3 от 08.1992 при скорости растяжения 200 мм/мин.
2
Сопротивление проникновению игл определяли посредством измерения силы, требовавшейся для приложения к одной игле типа HK01 R-W-P-B компании Groz-Beckert, для прокалывания первичного грунтового материала для ковра. Среднюю, минимальную и максимальную силы прокалывания отдельной иглы модели 3750 определяли для получения значимых параметров, описывающих силу прокалывания, так как первичный грунтовой материал для ковра всегда обладал значительными колебаниями свойств на уровне, сравнимом с размерами тафтинговой иглы, составляющей всего только несколько мм.
Способность первичного грунтового материала для ковра к удерживанию стежков определяли посредством прошивки на тафтинговой машине первичного грунтового материала для ковра в условиях, являвшихся критическими для формирования провисающих концов, и считали количество полностью провисавших концов, сформированных во время прошивки на тафтинговой машине, т.е. считали количество пучков волокон ворса, которые были полностью вытащены из сурового ковра, на площади с размерами 1,0 м × 12,2 см, содержавшей 9600 пучков волокон ворса. Прошивку на тафтинговой машине производили с использованием игл модели 0660 компании Groz-Beckert при шаге игл 1/5" (5,08 мм). В качестве ворсовых нитей использовали полиамидную нить ПА-6.6 типа 3252 O 2×1350 дтекс компании Texture Tex; скорость тафтинговой машины составляла 600 об/мин; разность скоростей подачи первичного грунтового материала для ковра и выпуска сурового ковра составляла 4,4%; плотность прошивки составляла 40 стежков/10 см; скорость подачи ворсовой нити соответствовала высоте ворса 11,8 мм. Высоту ворса определяли посредством вытаскивания 100 пуков волокон ворса из сурового ковра и измерения общей длины вытащенной ворсовой нити. Высоту ворса можно вычислить посредством деления общей длины ворсовой нити на количество вытащенных пуков волокон ворса.
Таблица 1
<b>Свойства до прошивки на тафтинговой машине</b>
Образец 1
Эталонный образец
Поверхностная плотность [г/м<sup>2</sup>]
125
125
Прочность на разрыв в продольном направлении [Н/5 см]
196
485
Прочность на разрыв в поперечном направлении [Н/5 см]
221
433
Удлинение при разрыве в продольном направлении [%]
16
32
Удлинение при разрыве в поперечном направлении [%]
19
34
Среднее сопротивление проникновению иглы [N]
9,28
14,23
Минимальное сопротивление проникновению иглы [N]
2,85
6,19
Максимальное сопротивление проникновению иглы [N]
18,24
24,75
Таблица 2
<b>Свойства после прошивки на тафтинговой машине</b>
Образец 1
Эталонный образец
Поверхностная плотность [г/м<sup>2</sup>]
982
980
Прочность на разрыв в продольном направлении [Н/5 см]
418
438
Прочность на разрыв в поперечном направлении [Н/5 см]
373
296
Удлинение при разрыве в продольном направлении [%]
42
36
Удлинение при разрыве в поперечном направлении [%]
48
41
Способность к удерживанию стежков [количество провисающих концов]
8
29
Пример ясно показывает, что хотя грунтовой материал согласно изобретению обладал пониженными прочностью на разрыв и удлинением при разрыве до прошивки на тафтинговой машине (см. таблицу 1; приблизительно на 50-60% ниже в сравнении с эталонным образцом грунтового материала), предложенный в изобретении грунтовой материал обладал повышенными прочностью на разрыв и удлинением при разрыве после прошивки на тафтинговой машине (см. таблицу 2; приблизительно на 25% выше в сравнении с эталонным образцом грунтового материала). Сила проникновения иглы предложенного в изобретении первичного грунтового материала для ковра меньше, благодаря чему снижается вероятность отклонения иглы во время прошивки на тафтинговой машине. Также количество провисающих концов в суровом ковре, изготовленном с использованием грунтового материала согласно изобретению, значительно уменьшено, т.е. уменьшено с 29 до 8 провисающих концов.