JPH10511301A - 弾力性象眼製品及びその製造方法 - Google Patents
弾力性象眼製品及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
装飾エレメントを含む反応性マトリックス(70)を用いることによって弾力性象眼フローリング製品の摩耗層を形成する、製品およびプロセスを開示する。好ましいフローリング製品の象眼層は、相互侵入ポリマーネットワークおよび、相互侵入ポリマーネットワークに少なくとも部分的に埋め込まれた複数の装飾エレメントを有する。本発明の方法局面は、マトリックス(70)を昇圧に曝すことによって固化することと、固化工程中にマトリックス中の反応性成分の重合を開始することとを包含する。
Description
【発明の詳細な説明】
弾力性象眼製品及びその製造方法
関連の出願
本出願は、1993年5月25日出願で現在係属中の、シリアル番号08/66,568の出
願の、一部継続出願である。
発明の属する技術分野
本発明は象眼表面カバーリング製品及びそのような製品の製造方法に関する。
より具体的には、本発明は、床、壁及び天井のカバーリング;テーブル、机及び
カウンタートップの表面;自動車の内装等、弾力性のある表面カバーリングとし
て有用な改良型象眼シート材に関する。
発明の背景
弾力性象眼シート材は表面カバーリング材として広い用途を有しており、床、
壁及び天井のカバーリングの摩耗表面又は摩耗表面の一部分として広く使用され
る。ここで使用される「象眼」という用語は、カバーリングが摩耗しても視覚的
に変化のない状態で残るある装飾エレメントを有する摩耗層によって特徴付けら
れる装飾シート製品を指す。
従来、弾力性象眼表面カバーリングは、樹脂性のチップ、フレーク、細粒、ビ
ード等の樹脂材の粒子からなる摩耗表面を含む。このような製品を形成する公知
の一方法によると、装飾象眼パターン又はデザインは、異なる色及び/又は形の
粒子材を、基板あるいは表面カバーリングの裏打ち部分に適用することによって
ビルドアップされる。粒子を所望のパターン又はデザインにアレンジするために
、一般にステンシル群が使用され、従ってこのような構築は、ここでは時として
、「ステンシルビルドアップ」型の象眼製品と呼ばれる。このような製品では、
樹脂性粒子は熱及び圧力を加えた状態で固化され、装飾が実質的に層の全厚みを
通して形成される摩耗層が形成される。
より最新の構築技術によると、基板の表面上に接着性の樹脂性粒子材からなる
マトリックスを形成することによって、象眼の特徴が達成される。このような構
築では、マトリクス材は適切な圧力及び温度の条件下で処理され、樹脂性粒子に
よって提供される装飾的な様相が層の全域にわたり設けられている層が形成され
る。ここで時として「マトリックス」構築と呼ばれる、このタイプの象眼構築は
、例えば、Potosky等による米国特許第4,212,691号で述べられている。
種々の弾力性象眼表面カバーリングが知られているが、最も一般的なタイプと
して、熱可塑性接着性組成物によって結びあわされている熱可塑性粒子材からな
るマトリックス象眼がある。このような象眼床カバーリングでは、熱可塑性接着
性組成物としてポリ(ビニルクロライド)(「PVC」)プラスチゾル組成物が、
今日まで一般的に使用されてきた。
象眼型の床カバーリング製品が、多くの重要な点で非象眼型製品と異なってい
ることは、当該分野の通常の知識を有する者の理解するところである。例えば、
象眼床製品の摩耗層内の装飾粒子材の存在により、他のタイプの床製品では得る
ことが、不可能ではないにしても難しい美的効果を生むことが可能である。非常
に望ましい3次元効果といろいろな手触りとを有するように象眼製品を製造する
ことが可能であることは、一般に知られている。更に、消費者及びその他のユー
ザによって、象眼床カバーリングが、非象眼材に較べて並外れた耐久性と高品質
とを有するものであるとしばしば受け止められる。これら及びその他の性質の結
果、弾力性象眼床カバーリング製品は、床カバーリング産業において、一般に非
常な成功を収めてきた。
弾力性象眼床の従来の形態の成功にも関わらず、本出願人は、先行技術による
象眼製品によって未だ達成されずにあるある種の必要性があるものと考える。例
えば、ほとんどの象眼製品の望ましい外見は、主に、使用される装飾粒子の特性
に帰し、これらの粒子は、一般的に、フローリング製造者の特別なデザイン目的
に合うように行われる集中的調査及び解析の後に初めて選択される。しかし、今
日まで一般に使用されてきた製造技術では、しばしば、求められる美的性質の実
質的な変質を生じるか、少なくとも生じようとする傾向を有する。より具体的に
は、マトリックス型象眼表面カバーリングの一般的な製造方法では、フェルト等
の基板又は裏打ち表面上の熱可塑性プラスチゾル接着材のコーティングへ、装飾
チップ又はフレークを導入する工程が含まれる。粒子を含んだ熱可塑性プラスチ
ゾルは、その後、加熱ドラム及び/又はプラニッシングローラによって熱及び/
又は圧力が加えられることによって固化(consolidated)され溶融(fused)さ
れる。例えば、Potosky等による米国特許第4,212,691号を参照されたい。
しかし、本出願人は、固化及び/又は溶融プロセスの結果、時として装飾粒子
の望ましくない「縞」が発生すると考える。ここで使用される「縞」という用語
は、装飾粒子、特に装飾樹脂性粒子が、装飾シートがドラム及び/又はプラニッ
シングローラ周りを通過する際、その方向に変形又は引き伸ばされる傾向を示す
現象を指す。従って、象眼表面カバーリングの、望まれる美的な外見及び/又は
手触りは、損なわれるか又は得ることができない。
本出願人は、従来の象眼床カバーリング製品の「ハンド」又は感触を向上する
必要性をも認識している。ここで使用される「ハンド」という用語は、象眼シー
ト材の伸びと引っ張り強度との間の適正なバランスを指す。ステンシルビルドア
ップ法によって製造される従来の象眼製品は、不必要に堅い、すなわち伸びの値
が低すぎると言う点で、しばしば欠陥を有する。この状況は、特にそのような製
品が幅広、例えば6フィート又はそれ以上で製造される際、そのような製品を据
え付ける際の困難さを増加するので有害である。この特徴により、製品は望まし
くなくなり、同時に商業的に成功しなくなる。
一方、接着性マトリックス技術に従って製造される象眼製品では、しばしば柔
軟すぎる、すなわち伸びの値が高すぎると考えられる。この状況は、「柔軟」な
床カバーリング製品は、消費者によってしばしば低品質なものとして受け止めら
れるため、望ましくない。
更に、本出願人は、接着性マトリックス技術に従って製造された商業製品は、
特にステンシルビルドアップ技術に従って製造された象眼製品と比較した場合、
耐凹み性が劣ることを認識している。ここで使用される「耐凹み性」という用語
は、繰り返される及び/又は持続される圧力による凹みに対抗するカバーリング
表面の能力を指す。耐凹み性は、象眼表面カバーリングが、例えば、重量物によ
る衝撃及び/又はテーブル、椅子等による集中負荷へ曝される、往来の多い領域
の床カバーリングとして使用される際に特に重要である。
発明の要旨
本出願人は、改良型象眼表面カバーリング製品とそのような製品の製造プロセ
スとを発見した。本発明の製品とプロセスとは、従来の製品及びプロセスにおい
て本出願人によって認められ、先に述べられた欠陥を含む数々の欠陥を解決する
。より具体的には、本出願人は、摩耗層を形成するために装飾エレメントを含有
する反応性マトリックスを利用する製品とプロセスとが、特にステンシルビルド
アップ製品と比較した場合向上したハンドと、従来の接着性マトリックス技術に
基ずく象眼製品と比較した場合向上した耐凹み性とを有する、弾力性象眼床カバ
ーリング製品を提供可能であることを発見した。本発明の好ましい床カバーリン
グ製品は、弾力性象眼床カバーリング製品で、その象眼層は、相互侵入ポリマー
ネットワークと該相互侵入ポリマーネットワークに少なくとも部分的に埋め込ま
れた複数の装飾エレメントとからなる。
本発明の方法的局面は、好ましくは、昇圧された圧力に曝すことによるマトリ
ックスの固化と、マトリックスの固化の最中に少なくとも反応性成分の重合を開
始することによって象眼摩耗層を形成するための、粒子を含んだ反応マトリック
スのプロセスとを包含する。本出願人は、そのようなプロセス工程が、従来の方
法における縞に関する問題を排除する強い傾向を有することを見出した。
本発明の製品及びプロセスは、以下の詳細な説明において明らかとなるように
、その他の有利な特徴をも有する。
図面の簡単な説明
図1A、1B、1C、1D及び1Eのそれぞれは、本発明の一実施態様の模式図であり、
そのための好ましい且つ一般的なプロセス及び装置を示す。
好ましい実施態様の詳細な説明
I.製品
本発明の好ましい表面カバーリング製品は、マトリックス構造の象眼摩耗層を
含む。重要なことは、そのような好ましい製品の摩耗層は、相互侵入ポリマーネ
ットワークを備えた組成物に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の装飾エレメ
ントを有することである。
A.装飾エレメント
ここで使用される装飾エレメントという用語は、個別の装飾効果を含むあるい
は表す摩耗層のエレメントを指す。一般に、好ましくは、装飾エレメントは装飾
粒子からなり、より好ましくは装飾樹脂性粒子からなる。
装飾粒子は、合成樹脂、可塑剤、充填材、光及び熱安定剤、染料、着色剤、顔
料及びその他従来技術で望まれている又は必要とされる構成材料を含有し得る樹
脂ポリマー組成物から得られる、チップ、フレーク又は細粒からなる。ある実施
態様において好まれる装飾樹脂性粒子は、当該技術分野において公知のタイプの
乾式ブレンドPVC樹脂粒子である。
装飾エレメントが樹脂性フレークからなる実施態様によると、選択されたフレ
ークの形成の種々の構成物は、例えばカレンダーロールを通る経路又は押し出し
(extrusion)プロセス等、適切ないかなる手段によっても、望ましい厚さのシ
ートに形成され、そのように製造され結果的に得られるシートは、例えば、四角
形、回転楕円体、三角形、円、環形、その他の多角形等、又は不規則な寸法及び
形状、又はこれらのいかなるあるいは全ての形状の混合物である、望ましい幾何
学的形状に変換される。重複する色及び色合いが望ましい場合、それぞれが個別
の着色剤、染料、又は顔料を有する複数の個別のシートが用意され、これらのシ
ートが個別に望ましい寸法及び形状に裁断され、その後多色効果を得るために望
ましい又は要求される比率で混ぜられる。異なる厚さを有するシートも使用し得
る。このような実施態様で使用される粒子の詳細は、Potosky等による米国特許
第4,212,691号に十分に開示されており、その内容は本明細書中で参考のため援
用される。
装飾チップ又はフレークが形成される材料の種々のシートの厚さは、主に望み
のパターン又はデザインと、それらが究極的に埋め込まれる反応性接着物の層の
厚さとに依存する。通常の状況下では、湿った、粘着性の(tacky)、ゲル化し
ていない反応性プラスチゾル材の厚さの約1から約3倍、好ましくは約2から約
3倍のシート厚が使用される。そのような厚さ範囲は、通常約5ミルから約60ミ
ルであり、好ましくは約45ミルから約55ミルである。もちろん、これらの幾何学
的装飾チップ又はフレークの種々の厚さは混ぜ合わすことができる。
湿った、粘着性の、ゲル化していないプラスチゾルの表面に最初に適用される
際の装飾チップ又はフレークの層の厚さは、広い範囲に異なるが、通常約3ミル
から約30ミル、あるいは状況と条件によって望まれるか要求されるかによって、
それ以上の範囲である。
装飾的チップ又はフレークは、その全てが可塑性である必要はない。先に述べ
られたものと同様に、着色されたビニルコートの組成物でコーティングされた、
アルミニウム等の金属箔の一切れ、チップ又はフレークを使用することによって
特に望ましい効果が得られる。これらの材料は、先に述べられたようにシートに
加工され、望みの幾何学的形状に変換される。金属箔は非常に薄くすることがで
き、約2ミル程度にまで小さい値に、又は0.6ミルまで薄くすることができる。
金属箔は、更なる光沢を得るためにエンボス加工することもできる。これらの装
飾チップ又はフレークの最長又は最大の寸法は、約50ミル又は100ミル程度まで
の範囲、あるいはある状況下では500ミルまでもの範囲にある。
B.相互侵入ポリマーネットワーク
相互侵入ポリマーネットワーク(IPN)とは、高度にネットワーク化された構
造中で2つ又はそれ以上のポリマーが存在する、ポリマーブレンドの特殊なクラ
スである。ここでのこの用語の使用に関し、相互侵入ポリマーネットワークとは
、現実のIPN、見かけ上のIPN、準IPN(semi-IPN)、並びにそれらの組み合わせ
及び混成物を指す。
現実のIPNとは、2つ又はそれ以上のポリマーのシステムで、ポリマーがそれ
自身とは架橋しているが互いには架橋していないポリマーネットワークを指す。
そのようなネットワークでは、個別のポリマーシステムが相互侵入ネットワーク
を形成する。準IPNとは、1つのポリマーシステムが非架橋状態で存在する一方
で、第2のポリマーシステムがそれ自身と架橋しているポリマーネットワークを
指す。見かけ上のIPNという用語は、1つのポリマーも化学的に架橋されていな
いが、それにもかかわらず物理的ポリマー架橋によって安定化される、相互連続
相互侵入相を指す。
本発明のIPNが種々のタイプのポリマー材から形成され得ると考えられるが、
IPNは、少なくとも1つの熱硬化性ポリマーで相互侵入した、少なくとも第1の
熱可塑性ポリマーからなることが一般的には好ましい。公知のように、熱可塑性
ポリマーは、通常、架橋ポリマーではないが、熱硬化性ポリマーは、通常、少な
くとも部分的に架橋されている。従って、これらの好ましい実施態様ては、IPN
は、準IPN及び/又は見かけ上のIPNからなる。
IPN形成のための種々の技術が本製品での使用のために適応でき得ることは考
えられるが、好ましい技術は、本発明の方法的局面に関連し、以下に詳細に述べ
られる。
C.熱可塑性ポリマー
本製品の象眼層のIPN部分での使用のための好ましい熱可塑性ポリマーはビニ
ル樹脂であり、より好ましくはポリ(ビニルクロライド)樹脂である。好ましい
熱可塑性ポリマーはPVCホモポリマーからなるが、他の多くのビニル樹脂も使用
し得る。例えば、ビニルクロライド−ビニルアセテートコポリマー(vinyl chlo
ride-vinyl acetate copolymers)、ビニルクロライド−ビニリデンクロライド
コポリマー(vinyl chloride-vinylidene chloride copolymers)、及びビニル
ブチレート(vinyl butyrate)、ビニルプロピネート(vinyl propionate)、ア
ルキル置換ビニルエステル(alkyl substituted vinyl esters)等の他のビニル
エステル(vinyl ester)とビニルクロライド(vinyl chloride)とのコポリマ
ーである。
ビニルポリマーは、フローリング産業で公知のタイプの可塑化ビニルポリマー
からなることも好ましい。第2の熱可塑剤(secondary plasticizer)を回避す
ることは一般的に好ましいが、この目的のために従来の可塑剤を使用し得る。適
切な熱可塑剤は、ジブチルセバケート(dibutyl sebacate)、ジオクチルセバケ
ート(dioctyl sebacate)、ブチルベンジルセバケート(butyl benzyl sebacat
e)、ジベンジルセバケート(dibenzyl sebacate)、ジオクチルアジペート(di
octyl adipate)、ジデシルアジペート(didecyl adipate)、ジブチルフタレー
ト(dibutyl phthalate)、ジカプリルフタレート(dicapryl phthalate)、ジ
オクチルフタレート(dioctyl phthalate)、ジブトキシエチルフタレート(dib
utoxyethyl phthalate)、ブチルベンジルフタレート(butyl benzyl phthalate
)、ジベンジルフタレート(dibenzyl phthalate)、ジ(2−エチルヘキシル)
フタレート(di(2-ethylhexyl)phthalate)、アルキルアリール変性フタレート
エステル(alkyl aryl modified phthalate esters)、アルキルアリールヒドロ
カーボン(alkyl aryl hydrocarbons)、トリクレシルフォスフェート(tricres
yl phosphate)、オクチルジフェニルフォスフェート(octyl diphenyl phospha
te)、ジプロピレングリコールジベンゾエート(dipropylene glycol dibenzoat
e)、及び2塩基酸グリコールエステル(dibasic acid glycol esters)。
D.熱硬化性ポリマー
本発明による好ましいIPNを形成するために、数々の熱硬化性ポリマーを使用
し得ることが考えられる。それでもなお、本出願人は、アクリルポリマーが非常
に好ましい結果を生むことを見出した。好ましくは、本発明のアクリルポリマー
は、反応性アクリレート化合物、より好ましくは反応性多官能性アクリレート化
合物からなる、更に好ましくはそれのみからなる組成物から形成される。模範と
なり且つ好ましい反応性アクリレートは、反応性アクリレートモノマー及びオリ
ゴマーである。ここで使用される「アクリレートモノマー」および「アクリレー
トオリゴマー」という用語は、広くは、アクリル酸又はエステル部分(H2C=CHCO2
R;Rは例えば水素又はアルキル)の存在によって特徴付けられる実質的に低分
子量の化合物を指す。
特に適するアクリレートモノマーは、多官能性アクリレートモノマー、すなわ
ち約2つ又はそれ以上のアクリル酸又はエステル基によって置換されているモノ
マーである。ここでは、このような好ましい化合物は、約2又はそれ以上の官能
性(functionality)を有するアクリレートモノマーを指す。
本発明の好ましい局面によると、アクリレートモノマーはアルコールとアクリ
ル酸試薬との反応生成物からなる。「アクリル酸試薬」という用語は、アクリル
酸及び/又はアルコールと反応するアクリル酸類似物を指す。アルコールのアク
リル酸試薬との反応は、1つ又はそれ以上のアルコールの1つ又はそれ以上のア
クリル酸試薬との反応を含み得ることが考えられる。ここで使用される「アルコ
ール」という用語は、アクリル酸試薬と反応する1つ又はそれ以上の水酸置換基
からなる有機化合物を指す。従って、アクリル酸試薬と反応し得るアルコールは
、一般にモノアルコール(mono-alcohols)、ジオール(diols)、トリオール(
triols)、ポリオール(polyols)等である。
本発明の好ましい実施態様によると、モノマーはジオール(diol)とアクリル
酸試薬との反応生成物からなる。好ましいジオール(diols)は、エチレングリ
コール(ethylene glycol)、プロピレングリコール(propylene glycol)、1,6
ヘキサンジオール(1,6-hexanediol)、ネオペンチルグリコール(neopentyl gl
ycol)を含む。プラスチゾル組成物28での使用に特に適したジオール(diol)と
アクリル酸試薬との反応生成物の例として、1,6ヘキサンジオールジメタクリレ
ート(1,6-hexanediol dimethacrylate)がある。この材料は、Sartomer Co.か
らSARTOMER 239B として商業的に入手可能である。
本発明の好ましい他の局面によると、モノマーはトリオール(triol)とアク
リル酸試薬との反応生成物からなる。好ましくは、トリオール(triol)はトリ
メチロールプロパン(trimethylol propane)からなる。プラスチゾル組成物28
での使用のためのトリオール(triol)とアクリル酸試薬との反応生成物の例と
して、トリメチロールプロパントリメタクリレート(trimethylol propane trim
ethacrylate) がある。この材料は、Sartomer Co.からSARTOMER S-350 とし
て商業的に入手可能である。
その他の適するアクリレートモノマーは、本開示内容に鑑み、当該分野の通常
の知識を有する者には容易に明らかとなるであろう。
E.製品の性質
本出願人は、ある特定の操作理論に必ずしも縛られたり限定したりする意図は
ないが、本発明の多くの有益な性質及び特性は、主に実質的に埋め込まれる装飾
エレメントを含有する相互侵入ポリマーネットワークの形成によるものと考えら
れる。より具体的には、装飾エレメントのための埋め込み材としての相互侵入ポ
リマーネットワークの形成、特に本発明の好ましいIPNの形成は、先行技術によ
るプロセスによって特徴付けられる望ましくない縞現象の回避に、主に貢献する
。例えば、本出願人は、熱可塑性樹脂からなる第1のポリマーと熱可塑性ポリマ
ーと共に及びその中へ相互侵入する第2の熱硬化性ポリマーとを有するIPNを利
用することが、本製品によって示される良好なハンドの主な理由であると考える
。より具体的には、以下に述べられる様式及び条件においてポリマー成分を組み
合わせることにより、今まで長い間求められ達成されなかった、引っ張り強度と
伸びとのバランスを有する象眼製品が可能となる。
本発明の製品は、好ましくは約5ミルを越えない、より好ましくは約4ミルを
越えない、更により好ましくは約3ミルを越えない、ローリング耐凹み性を示す
。ローリング耐凹み性は、キャスター付き椅子及びテーブル等の家具が、表面に
沿って移動することに起因する摩耗層の恒久的表面変形に抗する能力を表す点に
おいて、床及び壁カバーリングに使用される摩耗層の品質の重要な指標である。
ローリング耐凹み性のここでの報告結果は、その決定のために最初に円形路のよ
うなトラベル経路を設定する。この経路上で7つの点が決定され、サンプルの当
初の厚さがこれらの各点で測定される。3つのキャスターを有し、各キャスター
が100ポンドの負荷を有する装置が、各キャスターが全経路を一度通過するよう
に、所定の経路に沿って移動される。その後、キャスターが経路を横切った後、
所定の7つの点での製品の厚さを測定する。その後、これと同じテストを、同じ
製品の第2のサンプルに対して繰り返す。ローリング耐凹み性は、各サンプルの
各所定の部位における当初の厚さから、各サンプルの各所定の部位における最終
の厚さを引くことによって得られ、ミル単位(0.001インチ)で表示される平均
値として表される。
本発明の製品は、好ましくは、約10ミルを越えない、より好ましくは約9ミル
を越えない、更により好ましくは約8ミルを越えないスチレット耐凹み性をも示
す。スチレット耐凹み性は、スチレットヒールへの露出に起因する恒久的変形に
耐え得る摩耗層の相対的能力の指標である。スチレット耐凹み性のここでの報告
値は、製品のサンプルを、直径2分の1インチの球による150ポンドの加重に約1
0秒間曝すことにより、決定される。テストは、床製品の2インチ×6インチの
サンプルを用意し、このサンプル上に3つのテスト点をマーキングすることによ
って実施される。フローリングサンプルのゲージは、4分の1インチフラットフ
ットを備えた Randall Stickney gauge を使用して、各テスト点において測定さ
れる。2分の1インチの鋼鉄球を介して、150ポンドの負荷が各テスト点に10秒
間加えられる。サンプルは負荷から復元するように1時間放置され、その後、各
テスト点における残留凹み量を4分の1インチ半球状先端ゲージを使用し測定す
る。各テスト点において、当初の厚さからミルで計測される最終の凹み厚さを引
き、これら3つの計測値の平均が残留耐凹み性として報告される。
本発明の好ましい製品は、引っ張り強度と伸びとの間の並外れたバランスをも
有する。より具体的には、本製品は、好ましくは相対的に高い引っ張り強度を示
し、このことは製品の耐久性及び品質的局面を表し、一方、相対的に高い伸びの
値をも同時に示し、このことは設置の観点から望ましい。特に好ましい実施態様
によると、本表面カバーリング製品は、少なくとも約30ポンド、より好ましくは
少なくとも約45ポンド、更により好ましくは少なくとも約50ポンドの引っ張り強
度を呈する。本発明のフローリング製品は、約25%を越え約60%未満、より好ま
しくは約30%から約60%、更により好ましくは約45%から約55%の範囲の伸びを
も有することが好ましい。
ここで報告される引っ張り強度及び伸びの数値は、モデル番号No.Motorized
M1 のDilman テスターを使用して測定される。1インチ×1/32インチ×5インチ
の寸法で、サンプルの長い寸法がサンプルの機械方向と平行であるフローリング
材のサンプルが用意される。フローリングサンプルは、その後、上部の摩耗層が
基板より分離するようにはがされる。摩耗層は、その後、テスターを通常の手順
で較正した後、上部及び下部ジョー間に1インチのギャップを設けてテスター内
に配置され、テストされる。装置は、約12インチ毎分の引っ張り速度、もしくは
通常の手順で操作される。破断時の力が引っ張り強度としてポンド単位で報告さ
れる。伸びも、Dilman tester 等のための通常の手順でもって同様に決定され、
伸びがインチ単位で報告される。インチ単位の数値は100倍され、伸びパーセン
トとして報告される。
本発明の製品は、好ましくは約600未満の、より好ましくは約500未満の、更に
より好ましくは約450未満の Taber 剛性値をも呈する。ここで報告されるTaber
剛性値は、モデル150-B又は150-DのTaber 剛性テスターを使用し決定される。テ
ストでは、2-3/4インチ×1-1/2インチのテストサンプルを、長い方の寸法が機械
の方向と平行となるように使用する。温度と湿度とは剛性に影響を与えるために
、サンプルは、一定条件室内(73°F±2°F、50%RH±4%RH)で6ポンドの
重さで24時間平坦にされる。重りは、テスト開始の1時間前に除去される。テス
ト装置は、ディグリースイッチが15°にセットされ、通常の条件に従って操作さ
れる。「左」及び「右」の読み取り値の平均が決定される。この結果は、結果と
して生じるTabor 剛性を2分の1Tabor 剛性単位(TU/2)で表すために以下の表
に従って、振り子の重りに従って掛け算される。振り子の重り
平均読み取り値×
なし 0.5
125 0.62
250 1.25
500 2.5
1,000 5.0
2,000 10.0
II.プロセス
A.反応性マトリックスの準備
一般に、本発明では、基板上に、反応性接着物層上又はその中に装飾エレメン
トを有する反応性接着物層を設けることが要求される。簡便の目的のために、こ
の層はここでは、しばしば粒子を含んだ反応性マトリックス又は反応性接着物マ
トリックスと呼ばれる。ここで使用される「反応性接着物」という用語は、ポリ
マー、コポリマー、及び/又はポリマーネットワークを形成するように反応する
ことのできる反応性成分を含む、接着物又は結合組成物を指す。非常に好ましい
実施態様によれば、反応性接着物は、反応性プラスチゾルから、好ましくはそれ
のみからなり、更に好ましくは、反応性PVCプラスチゾルからなる。ここで使用
される「反応性プラスチゾル」という用語は、先に述べた反応性モノマー材又は
反応性オリゴマー材を含むプラスチゾル組成物を指す。
一般に、装飾エレメントは反応性接着材に実質的に埋め込まれており、ある実
施態様では、装飾エレメントの少なくともある部分は反応性接着物と接触してい
ないことが認識されている。例えば、ある好ましい実施態様では、装飾エレメン
トの少なくともいくつかの部分が摩耗層の上部を通じて露出しており、従って反
応性接着物と接触していない。それでもなお、本発明の目的として、そのような
装飾エレメントはマトリックス層に実質的に埋め込まれていると考えられる。
基板上に粒子を含んだ反応性接着マトリックス層を設けるために、数々の技術
が本発明の範囲において容易に適用可能であることが考えられる。例えば、装飾
エレメントが、適切なブレンダー又はその他の混合装置内で反応性接着組成物と
混合され、反応性接着物内に装飾エレメントの実質的に均一な分布を生むことは
、本発明の範囲内である。この装飾エレメントが分布する反応性接着物は、従来
技術のコーティング装置を使用し、適切な基板にコート又は塗布される得る。し
かし、そのような実施態様では、粒子を含むプラスチゾル組成物を塗布するリバ
ースロールコーターの使用が望ましい。本発明の譲受人に譲渡され引例としてこ
こに援用されるPiacenteによる米国特許第5,178,912号にそのような技術が開示
されている。
最初に反応性接着物の層で基板をコートし、その後その反応性接着物の表面上
へ装飾エレメントを堆積することによって、そのような粒子を含む反応層を設け
ることも、本発明の範囲に含まれる。反応性接着物へ沈み込む装飾エレメントの
ため、及び/又はその後のプロセス工程のため、装飾エレメントは実質的に反応
性接着物の層に埋め込まれた状態となる。そのような工程を、添付の図面を参照
し、以下により詳細に説明する。
本発明の反応性接着物は好ましくは以下からなる。熱可塑性ポリマー、熱可塑
性ポリマー用可塑剤、及び反応性成分。熱可塑性ポリマー及び可塑剤は、好まし
くは前記の教示内容に従って選択される。更に、本発明の反応性成分は、好まし
くは、上記の反応性モノマー化合物及び反応性オリゴマー化合物のみでなく、反
応性化合物用の触媒をも含む。特に好ましい実施態様では、熱可塑性ポリマーと
可塑剤とは、流体であるコートできるポリ(ビニルクロライド)プラスチゾル組
成物からなり、反応性成分は反応性熱硬化性モノマー及びモノマー用の触媒から
なる。
多くの種類の触媒が好ましい反応性プラスチゾルでの使用に適することが考え
られる。好ましくは、触媒は、昇温状況下で反応性モノマーの重合反応及び/又
は架橋反応を触媒する熱触媒からなる。
本出願人は、ある触媒は本発明における使用には通常好ましくなく、一方他の
触媒は非常に好ましいことを発見した。ある特定の操作理論に必ずしも縛られた
り限定したりする意図はないが、この違いはある触媒はPVC樹脂によって不活性
化されるため生じると考えられる。従って、本出願人の発見による好ましい実施
態様によれば、触媒は好ましくは過酸化物部分(-O-O-)の存在によって特徴付
けられる化合物からなる。アルキル過酸化物(alkyl peroxide)、例えばジ-t-
ブチル過酸化物(di-t-butyl peroxide)及びジカミル過酸化物(dicumyl perox
ide)、及び過酸エステル(peroxy ester)化合物を含む、種々のタイプの過酸
化物触媒が本発明の反応性プラスチゾル組成物で使用できると考えられる。ここ
で使用される過酸エステル(peroxy ester)化合物という用語は、-C(=O)-O-O-
部分の存在によって特徴付けられる化合物、例えばt-ブチル過酸化ベンゾエート
(t-butyl peroxybenzoate)及びt-ブチル過酸化2-メチルベンゾエート(t-but
yl peroxy-2-methylbenzoate)である。本発明者は、過酸エステル(peroxy est
er)触媒は、本発明の方法での使用において好ましい触媒である。t-ブチル過酸
化ベンゾエート(t-butylperoxy benzoate)は特に好ましく、ESPEROX 10として
商業的に入手可能である。
以下に更に詳しく説明されるように、触媒は、好ましくは、昇温及び昇圧下に
プラスチゾルを曝した際に重合反応及び/又は架橋反応が起こるのに十分な量が
、反応性接着物組成物に加えられる。
本出願人は、PVC樹脂の反応性組成物に対する比率は、反応性PVCプラスチゾル
を反応性接着物として利用する本発明の実施態様において特に重要であることを
見出した。より具体的には、本出願人は、PVC樹脂の反応性アクリレートに対す
る比率がある範囲内にない場合、本発明による普通でなく非常に好ましい物理的
性質の組み合わせが得られないことを見出した。より具体的には、本出願人は、
本発明の反応性プラスチゾルは、好ましくはPVC:反応性アクリレートの重量比
が約2:1から約5:1で、より好ましくは約3.5:1から約4.5:1であること
を見出した。
本発明の反応性PVCプラスチゾル接着組成物は、好ましくは約35から約50重量
部(pbw)、より好ましくは約35から約45重量部のPVC樹脂からなる。反応性プラ
スチゾルはまた、好ましくは約8から約12重量部、より好ましくは約9から約11
重量部の可塑剤からなる。反応性プラスチゾルはまた、約8から約12重量部の反
応性アクリレート、より好ましくは約9から約11重量部の反応性アクリレートか
らなる。更に、約0.2から約0.5重量部、より好ましくは約0.3重量部の触媒が、
反応性プラスチゾル組成物に加えられる。
反応性プラスチゾルの反応性成分が多官能性アクリレートモノマー及びモノマ
ー用の過酸(peroxy)触媒からなる実施態様では、反応性プラスチゾル組成物は
、好ましくは、約35から約45重量部のPVC樹脂と、約8から約10重量部のPVC樹脂
用の可塑剤と、約8から約12重量部の反応性モノマーと、約0.2から約0.3重量部
の過酸(peroxy)触媒とからなる。
B.マトリックス固化
装飾エレメントが反応性接着物のコーティング上に堆積される実施態様では、
本方法は、好ましくは反応性マトリックスを固化(consolidating)する工程を
包含する。マトリックスの装飾エレメントは、上記のように反応性接着物内にそ
の形成時に少なくとも部分的に埋め込まれ得るが、好ましくはマトリックスを圧
力に曝すことによって、マトリックスを固化し、それによって圧縮及び高密度化
することが望ましい。そのようなプロセスは、粒子の最大限の埋め込みを保証し
、更に重要なことは、接着物マトリックス層中の不要なボイドを削除するか少な
くとも実質的に減少させるように働く。
従って、本発明の固化手順は、好ましくは、反応マトリックスを、接着物マト
リックス中での粒子の十分な埋め込みを引き起こし、マトリックス層の高密度化
を引き起こすのに十分である、時間、温度及び圧力条件に曝すことを包含する。
好ましい条件は、反応マトリックス層を、約150から約350ポンド(ゲージ)/平
方インチ(psi)の圧力に曝すことを含む。そのような露出は、圧力ドラム及び
プラニッシャーロールを含む、いくつかの公知の手段の内のいずれによっても提
供することができ得る。
本発明のある好ましい実施態様では、2つ又はそれ以上の段階で固化を行う。
そのような段階的固化プロセスは、装飾エレメントが反応性接着物のコーティン
グ上に堆積される実施態様において特に好ましい。より具体的には、そのような
実施態様では反応性接着物マトリックスが、第1の固化工程で、粒子を含む接着
物マトリックスを含む基板が、好ましくは、マトリックスを約150から約300 psi
の圧力に曝す加熱された圧力ドラムに通すことによって、昇圧条件下に曝される
ことが好ましい。そのような操作は、マトリックスの固化を起こすだけでなく、
接着物内への装飾エレメントの十分な埋め込みを保証するようにも働く。その後
、接着物マトリックスは、好ましくは、その後の段階でより高い圧力に曝される
。
固化のその後の段階は、マトリックスを1つ又はそれ以上のプラニッシャーロ
ール、及び好ましくは冷却されたプラニッシャーロール内に導入する工程を包含
する。製品は、そのようなプラニッシャーロール内で、好ましくは、約330 psi
から約350 psi の圧力に曝される。
C.マトリックスのゲル化及び溶融
好ましい多段固化の実施態様では、固化及びゲル化の第1段階は、以下により
詳細に説明されるように、加熱された圧力ドラム中で共に行われる。
液状PVCプラスチゾル組成物は、流体可塑剤と可塑剤中のPVC樹脂の分散液(di
spersion)又は懸濁液(suspension)とを含むことが知られている。当該分野の
通常の知識を有する者に公知のように、従来使用されていた従来の非反応性流体
プラスチゾル組成物は、弾力性フローリングに要求される望ましい耐摩耗特性を
有するように処理せねばならない。非反応性流体プラスチゾルへ熱を加えると、
通常、プラスチゾルの流動の物理的変化が現れる。すなわち、プラスチゾルの温
度が十分に高いレベルにまで引き上げられるに従って、流体プラスチゾル組成物
はゲル相を通過あるいはゲル相に入る。
簡便の目的のために、ここでは「ゲル化温度範囲」という用語が使用され、プ
ラスチゾルのおおよそのプリゲル化段階、あるいはプラスチゾルの粘度のおおよ
その初期増加からおおよそのゲル化点までの温度範囲を指す。プラスチゾルのゲ
ル化点を決定する技術は、当該分野の通常の知識を有する者には公知であり、適
用可能である。例えば、その一端が加熱され、従ってプレートの一端から他端ま
で温度勾配が形成されるゲル化プレートを使用して、ゲル化点を測定し得る。こ
のプレートに流体プラスチゾル組成物を落とし、プラスチゾルが流動性を失うプ
レート上の点の温度が、しばしばプラスチゾルのゲル化温度又はゲル化点と呼ば
れる。
あるプラスチゾルのゲル化温度範囲は多くの変数を含む関数で、それらの変数
は、存在する可塑剤樹脂のタイプと相対量とを含む。しかし、本発明の流体プラ
スチゾルのゲル化温度範囲は、約150°Fから約340°F、好ましくは280°Fか
ら約340°Fの温度範囲であることが、通常考えられる。ゲル化が完全に終了後
、プラスチゾルは、通常実質的に乾燥した相対的に堅い固体である。
本発明の接着物マトリックスは、ゲル化、溶融(fused)されているのが通常
好ましい。当該分野の通常の知識を有する者に公知のように、可塑剤とPVC樹脂
とを含むゲルは、十分な熱が加えられると溶融する。特に、ゲル化点を十分に超
えてプラスチゾルを加熱すると、可塑剤分子はPVCポリマーの分子に取り込まれ
始め、「溶融(fusion)」が開始される。加熱が続くに従って、可塑剤はPVCポ
リマーと実質的に一体となる。そのような状態では、プラスチゾルは「溶融プラ
スチゾル(fused-plastisol)」であると言われる。「溶融温度範囲(fusion te
mperature range)」という用語は、溶融が起こる温度範囲を指すのに使用され
、通常おおよそゲル化点を超えて始まる温度範囲である。多くの好ましい実施態
様では、溶融温度範囲はおおよそ280°Fを越える。
本発明のある実施態様では、粒子を含む反応マトリックスは、ゲル化及び溶融
を引き起こすのに十分な時間、単に層の温度を引き上げることによって、ゲル化
及び溶融し得る。そのような実施態様では、溶融は、固化した製品を約325°F
から約470°Fの温度に、約1分から約6分の間加熱することによって達成し得
る。好ましくは、製品は、使用されるポリマー材の性質に依存しながら、少なく
とも約385°Fの温度に加熱される。これは、例えば、層が溶融オーブンを通過
することによって達成し得る。
ここに述べられた固化、ゲル化及び溶融の各工程は必ずしも同時にそして個別
に行われる必要はないことは評価に値する。むしろ、ある実施態様では、これら
の固化、ゲル化及び溶融工程が段階的に行われ、これらの内の2つ又はそれ以上
の工程がその他の種々の工程の1つ又はそれ以上と重なり得ることが望ましい。
例えば、マトリックスの固化とゲル化の双方を、少なくとも、実質的に同時にマ
トリックスを昇圧昇温条件下に曝すことによって開始することが好ましい。これ
は、例えば、加熱された圧力ドラムを使用して行うことができる。装飾エレメン
トが、反応性接着物が基板に塗布される時点で既に反応性接着物内に分布されて
いる実施態様においては、加熱された圧力ドラムによる圧力の印加は、主に層の
平坦化のためである。一方、装飾エレメントが反応性接着物のコーティング上に
堆積される実施態様においては、加熱された圧力ドラムによって加えられる圧力
は、好ましくは約150 psiから約300 psiと比較的高く、平坦化のためだけでなく
固化のためにも加えられる。後者では、ゲル化と固化は、少なくとも、実質的に
同時に開始される。更に、ある実施態様では、可塑剤とPVC樹脂との溶融も、加
熱された圧力ドラム内で起こり始め得ることが考えられる。従って、固化、ゲル
化及び溶融のそれぞれの工程は、ある程度、1つの装置内で行われ得ることがわ
かる。
D.反応性マトリックスの重合
重要かつ必須的(critically)に、本方法は、反応性マトリックスの反応性成分
の重合を必要とする。更に、反応性マトリックスがPVC樹脂等の実質的に非反応
性ポリマーと反応性成分とを有するような実施態様においては、本方法は、非反
応性ポリマーの存在下において少なくとも部分的に反応性成分を重合することに
よって、IPNを形成することを包含することが非常に好ましい。そのような好適
なプロセスによって、装飾エレメントが重合性マトリックス中に「ロック」され
、本発明による効果に大きく寄与すると考えられる。
ある好適な実施態様においては、反応性成分の少なくとも部分的な重合は、摩
耗層の最終的な固化以前に起きる。このようなプロセスは、例えば、前記層を2
段階以上にわけて固化圧に曝し、最初の段階では後の段階よりも低い圧力を用い
ることによって達成され得る。このことによって、反応性化合物の少なくとも部
分的な重合により、本発明に係る有利な特性が少なくとも部分的に付与された後
にのみ、象眼層は最大固化圧に曝される。
当該分野における当業者には理解されるように、従来の装飾エレメントを含有
するプラスチゾル組成物は、マトリックス層を加熱および圧力下において固化さ
せることを必要とする。前述のように、このプロセスにおいて装飾エレメントの
伸び(elongtation)や縞状化(streak)が時折起こっていた。しかし出願人は、反
応性接着物の反応性成分が固化工程中に少なくとも部分的な重合することを要求
する、本発明の好適なプロセスによって、この望ましくない現象を実質的に避け
得ることを見出した。このような好適なプロセスによって、固化中に接着物マト
リックスが通常受ける圧力が、装飾エレメントを伸ばしたり変形させることのな
いように、IPNの形成が少なくとも開始される。
非常に好適な実施態様において、出願人は、反応性プラスチゾルの反応性成分
を、固化中にマトリックスが受ける最大圧力に反応性マトリックスが曝されるよ
りも以前に、重合を少なくとも開始するように選択することが、必須的に重要で
あることを見出した。本発明による好適な多段階固化工程としては、最終固化段
階より以前に重合が少なくとも開始されることが好ましく、更には固化の初期段
階において重合が開始されることがより好ましい。
出願人はまた、プラスチゾル中のPVC樹脂が完全に溶融(fuse)する以前、そし
て更には溶融が実質的に開始する以前に、反応性マトリックスの反応性成分の重
合を少なくとも開始することが好ましいことを見出した。
本発明による重合の開始は、以下に図面を参照して更に詳しく説明するように
、粒子を含むマトリックスを加熱された加圧ドラム(pressure drum)中で処理す
ることによって望ましく達成され得る。
III.実施態様例の説明
本発明の好適な一実施態様を、以下に添付の図面を参照して説明する。
図中特に図1Aを参照すると、回転可能な送りロール10が示されており、ここ
から、比較的平らで、繊維質または非繊維質の裏打ちシート(backing sheet)材
料または基材12、例えば繊維質のフェルト状またはつや消しの比較的平らな重畳
かつ交差する、通常石綿またはセルロース由来の繊維が、送り出される。基材12
は、所望であれば、織られるか、不織であるか、編まれているかその他の仕上げ
された織編物材(textile material)、紙ストック、合成または人工(man-made)プ
ラスチックのシートまたは膜であり、あるいは、例えば米国特許第3,152,002号
、第3,232,780号、第3,239,364号、第3,359,352号、および第3,660,187号に開示
される材料のうち任意のものであり得る。
好ましくはポリビニルクロライド(PVC)プラスチゾルである、ベース樹脂性
ポリマー組成物14は、コーティング位置16において、例えばリバースロールコー
タによって、基材12表面に実質的に均一に塗布される。
ベース樹脂性ポリマー組成物またはプラスチゾル14の厚さは、基材12表面に塗
布されまだ濡れている状態においては、実質的に均一であり、約0.005インチか
ら約0.060インチの範囲にあるか、将来に必要性が生じるかまたは所望であれば
更に厚くてもよい。
ベース樹脂性ポリマー組成物14を基材12の表面に塗布するための具体的な手段
は、本発明の本質に関係しないため、任意の適切なコーティング手段が実質的に
使用可能である。
ベース樹脂性ポリマー組成物14のための好適な合成樹脂は、PVCホモポリマー
であるが、前述した他の多くのビニル樹脂もまた使用可能である。
プラスチゾル類に加えて、有機ゾル類(organosols)、水性格子類(aqueous lat
tices)、例えばアクアゾルおよびヒドラゾル等が、それぞれ分散または懸濁媒体
有機溶剤および水として、使用可能である。
ベース樹脂性ポリマー組成物14の他の構成要素として、発泡手順が所望であれ
ば、例えばアゾジカーボンアミド等の発泡剤や、例えば亜鉛オクトエート(zinco
ctoate)および亜燐酸塩鉛(lead phosphite)等の様々な促進剤/安定剤、開始剤
および触媒や、例えば金属石鹸等の様々な熱および/または光安定剤、紫外線吸
収剤や、二酸化チタニウムを含む着色剤、染料、および顔料や、例えばメチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトンおよびドデシルベンゼン等の溶剤および希
釈剤や、例えば粘土(clay)や石灰岩等の充填材や、粘度調整剤や、酸化防止剤や
、および静菌剤ならびに殺菌剤を含んでいてもよい。
ベース樹脂性ポリマー組成物14が基材12に塗布され固着(adhere)した後、約24
0°Fから約450°F、好ましくは約260°Fから約410°Fの昇温に保たれたオーブン
その他の適切な加熱装置18中で、約1分〜約5分間加熱され、その結果、組成物
がゲル化し、堅牢(firm)になる。温度および時間は互いに依存関係にあり、温度
が高いほど時間が短くなり、その逆も真である。しかし、昇温は、ベース樹脂性
ポリマー組成物14の形成に際して存在し得る発泡剤を活性化または分解して発泡
をこの時点で起こすほど高くはない。
任意の選択として、ゲル化または堅牢化したベース樹脂性ポリマー組成物14a
は、最終製品にデザインまたはパターンが所望または必要である場合、所望であ
れば、印刷位置20にて適切に彫印された(engraved)2対以上の印刷ロール22およ
び24により、染料、着色料および顔料等を含有する印刷インク組成物を用いて、
印刷またはコーティングを施してもよい。印刷インク組成物はまた、エンボスま
たは織編物表面状の外観が所望または必要である際には、合成樹脂、可塑剤、安
定剤、酸化防止剤、および発泡剤変性(modifying)剤を選択された領域に含有し
ていてもよい。塗布された印刷インク組成物の乾燥は、空気乾燥または従来の加
熱乾燥手順を用いることによって達成される。
ある実施態様においては、発泡可能なベース樹脂性ポリマー組成物14の発泡現
象は、発泡剤から発達または放出されるガスが加熱されたベース樹脂性ポリマー
組成物から上向きに逃げようとし、摩耗層またはその上に位置する他の任意の層
に入り込み、摩耗層表面の滑らかさおよび平滑さ(evenness)に悪影響を及ぼすよ
うな、強く激しい性質で起こり得る。これは、そのような特性が所望である場合
の、表面の滑らかさおよび平滑さを劣化させるため、美的観点から望ましくない
。
このような望ましくない効果は、印刷パターンまたはデザインが加えられた前
または後で、更なるコーティングまたは層が設けられるより以前に、約6ミル(m
il)以下かつ最低1または2ミルの厚さの比較的薄いバリアコートまたは層を、
ベース樹脂性ポリマー組成物14上に設けることによって避けることが出来る。こ
のようなバリアコートまたは膜は、ガスが発泡しているベース樹脂性ポリマー組
成物から上向きに逃げることを効果的に防ぐ。
このようなバリアコートは、膜としても塗布可能であるが、通常は、プラスチ
ゾルまたは樹脂性ポリマー組成物として、例えば比較的高分子量のビニルクロラ
イドポリマーまたはコポリマー等の、樹脂の薄層の形で塗布される。このような
バリアコートのゲル化は、発泡剤の活性化または分解温度よりも低い昇温におい
て、自然に起こる。典型的なバリアコーティング位置25を、図1Aに概略図示す
る。
以下は2つの典型的なバリアコート配合である。
図1Bに示すように、ゲル化した樹脂性ポリマー組成物14bは、次にコーティ
ング位置26に進められ、濡れておりかつ粘着性(tacky)の未ゲル化プラスチゾル
である反応性プラスチゾル28が、例えば適切なコーティングアプリケータロール
30を従来のコーティングパー32に浸すことによって、実質的に均一にその表面に
塗布される。
濡れておりかつ粘着性の未ゲル化プラスチゾル28の、ベース樹脂性ポリマー組
成物14b表面に塗布されまだ濡れている状態での厚さは、実質的に均一であり、
約20ミルから約26ミルの範囲にある。未ゲル化プラスチゾル28層のコーティング
の厚さは、エアナイフドクター装置34およびバッキングロール36によって制御さ
れ得る。未ゲル化反応性プラスチゾル28の層を塗布し厚さを制御するための具体
的な手段は、本発明の本質に関係しないため、正確にコーティングを塗布し厚さ
を制御し得る限り、任意の適切なコーティング装置が実質的に使用可能である。
当然未ゲル化、未硬化で未溶融状態である反応性接着物組成物28の層は、プラ
スチゾルが濡れおよび粘着性の特性および性質を維持する限りは、約2500センチ
ポイズ(cps)(ブルックフィールド)〜最高3500cps(ブルックフィールドNo.
3スピンドル、20rpm、87〜89°F)もの範囲の粘度を有する。
後に示すように、濡れておりかつ粘着性の未ゲル化プラスチゾル28層の厚さお
よび粘度は、その上に堆積し接着する装飾チップまたはフレークの量および層厚
の計量(metering)および制御を決定するファクターの一部である。
図1Cに示すように、ゲル化樹脂性ポリマー組成物14bおよびその上に形成さ
れた未ゲル化樹脂性ポリマー組成物28は、次に装飾チップまたはフレークコーテ
ィング装置36に進められる。樹脂性ポリマー組成物14bおよび未ゲル化樹脂性ポ
リマー組成物28は、回転可能なインデックスロール(index roll)38上を通過後、
後の接着および埋め込みのために、濡れておりかつ粘着性の未ゲル化プラスチゾ
ル28の表面に実質的に均一に堆積されるチップ、フレークまたは微粒子(granule
s)42を保持している、供給ホッパー40下を通過する。
粒子(particles)42を反応性接着物に供給するための好適な設備は、本発明に
属するものではなく、米国特許第4,212,691号に完全に開示されている。
接着物プラスチゾル組成物28がフレキシブルシールブレード部材54の下を前方
方向に通過する際、装飾チップまたはフレーク42の供給バンクの一部が、その上
に実質的に均一に堆積し、接着する。好ましくは、装飾チップまたはフレークは
、プラスチゾル組成物28上に、チップ:接着物重量比約1.5:1〜約2.0:1の割
合で堆積する。より好ましくは、約1.8:1の重量比が用いられる。
装飾チップまたはフレークの堆積と実質的に同時または直後に、ゲル化した樹
脂性ポリマー組成物14bおよび、その上の濡れておりかつ粘着性の未ゲル化プラ
スチゾル樹脂性ポリマー組成物28を運んでいる基材キャリア12は、角度が傾けら
れたベッドプレート46とスライド接触し、それにより積極的に(positively)前方
および上方向にガイドされる。
放射状に延びるスポークまたは翅脈部(vein)が設けられた回転バックビータ56
が、角度が傾けられたベッドプレート46の上端のすぐ向こう側に設けられており
、キャリア基材12の裏面を間欠的に叩くことで、キャリア基材12が揺すられある
いは振動し、不十分にまたは緩く接着していた装飾チップまたはフレーク42で、
下方向に戻って供給バンクに滑り落ちていなかったものが、もう一度解放されて
供給バンクに滑り戻る機会を与えられる。このことにより、よく接着した装飾チ
ップまたはフレークのみが、濡れておりかつ粘着性の未ゲル化プラスチゾル28層
の表面に残る。
ゲル化ベース樹脂性ポリマー組成物14bおよび、その上の濡れておりかつ粘着
性の未ゲル化プラスチゾル樹脂性ポリマー組成物28を装飾チップまたはフレーク
材料付きで運んでいる基材12は、次にこの方向かつ上方向に進み、回転可能ガイ
ドロール58上を通過することによって、以下により詳しく説明する固化、ゲル化
および溶融を含む更なる処理および仕上げに供される。
そのような更なる処理および仕上げ操作は、様々な形態を取り得、様々な形態
の装置を使用し得る。そのような更なる処理手順の一つを図1Dに示す。図には
、固化を開始するために約400°Fあるいはそれ以上の昇温に加熱され得る、蒸気
加熱(または超加熱された蒸気加熱(superheated steam-heated)される大きな回
転可能円筒ドラムを用いた、多段階固化手順の第1段階が示されている。
一般に、接着物マトリックスをそのような加熱されたドラムに曝すことによっ
て、その温度が約300〜310°Fに上がることが好ましい。これはまたゲル化段階
であり、多段階重合の第一段階である。
加熱されたドラムの円筒状の表面のまわりには、複数の加熱された回転可能な
圧力印加用円筒プレスロール62、64、66および68が位置していており、これらは
、加熱された円筒ドラム60の円筒状の表面に置かれた任意の材料に圧力を印加す
ることが可能である。加熱された円筒ドラム60と各プレスロール62、64、66およ
び
68との間の接触圧力は、最高約300psiまで用いることが出来る。
出願人は、製品70上の接着物マトリックス層が、加熱されたドラム60に最初に
接触する際には、比較的低い圧力、好ましくは最高約200psiの圧力に曝されるこ
とが非常に好ましいことを見出した。この結果、マトリックスを比較的低い固化
圧に曝しながら、マトリックスの反応性成分の重合が開始される。これは例えば
、例えば250〜300psiの比較的高い圧力をプレスロール66および68に印加しなが
ら例えば150〜200psiの比較的低い圧力をプレスロール62および64に印加するこ
とによって、達成し得る。このことにより、異なる段階の圧力が用いられるとい
う点において、第一の固化段階そのものが多段階プロセスとなっている。接着物
マトリックスの加熱されたドラム60のまわりにおける好ましいドエル時間は約20
〜約60秒であるため、このことにより、比較的低い圧力固化条件において、重合
開始のために約10〜約30秒を与えることができる。
よって、ベース組成物14bおよびプラスチゾル組成物28を含む基材12は、加熱
されたドラム60およびプレスロール62、64、66および68から、実質的に同時に(
1)反応性プラスチゾルの反応性成分の重合を少なくとも開始し(2)粒子を含
むプラスチゾル層の固化およびゲル化を少なくとも開始するために効果的な時間
だけ、温度および圧力条件に曝される。好適な実施態様によれば、ドラム60は、
接着物マトリックスを、約295°F〜約315°Fの温度、更に好ましくは約300°F〜
約310°Fの温度に加熱する。非常に好適な実施態様によれば、円筒ドラム60は約
305°Fのマトリックス温度を生み出す。出願人は、そのような好適な手順により
、反応性プラスチゾルのIPNへの少なくとも初期の変換がなされることを、見出
した。すなわち、上記の粒子を含む反応性層を加熱および/または加圧すること
により、PVC樹脂および装飾エレメントの存在下において反応性成分の重合、そ
して好ましくは架橋が起こり、その結果好適な相互侵入ポリマーネットワークの
形成が少なくとも開始される。ただし、反応性成分の更なる反応、例えば摩耗層
の溶融等が後の処理工程において起こり得ることが理解されるだろう。これらの
実施態様において、IPNはより高度にネットワーク化され、本の完全な効果が実
現される。
マトリックスをドラム60の昇温に曝すことにより、反応性成分の重合が好まし
くは開始されるだけでなく、プラスチゾルの少なくとも部分的なゲル化、更に好
ましくは実質的に完全なゲル化が起こる。
重合およびゲル化の好ましい開始の間に、本プロセスは、接着物マトリックス
層の固化の開始をも好ましくは包含する。この初期固化段階は、主に複数の加熱
された回転可能プレスロール62、64、66および68によって達成される。
この初期固化段階において、装飾表面カバーリングを、好ましくは約150〜約3
00psiの圧力に曝し、この圧力を製品70がドラムの周囲を移動するにつれて増加
させる。好ましくは、装飾表面カバーリングは、固化の第一段階において最高約
300psiの圧力に曝される。
未ゲル化のコートされた基材が、ドラム60とプレスロール62、64、66および68
との間を通過することによって部分的に硬化および固化するために必要な時間は
、所望に応じて選択され得、様々なパラメータがあるが、樹脂性組成物の性質お
よび厚さならびに用いられる温度および圧力の関数である。好ましくは、未ゲル
化の基材は、上記の好ましい昇温および圧力に、約20秒〜約40秒、好ましくは約
25秒〜約35秒の時間曝される。好ましくは、プリゲル化したコートされた基材を
そのような昇温および圧力に、約30秒の時間供することによって、部分的な重合
、部分的な固化および実質的に完全なゲル化を起こす。
この固化段階の結果の一つとして、部分的に固化した樹脂性ポリマーシート材
70が得られる。装飾チップまたはフレーク42が濡れておりかつ粘着性の未ゲル化
プラスチゾル28に埋め込まれていることによって、下に位置するキャリア基材12
上のベース層樹脂性ポリマー組成物14に堅く結合した、比較的堅牢かつ滑らかな
表面を有する粒子を含んだプラスチゾルを形成している。
ゲル化し、部分的に固化し、部分的に重合したマトリックス70は、好ましくは
次に、必要または所望であれば固化を完了するように、また溶融を完了するよう
に処理される。プラスチゾルの完全な溶融は、フローリング産業で普通にみられ
る種類の溶融オーブン中(不図示)において単純にシート70を昇温に曝すことに
よって起こると考えられる。そのような実施態様においては、反応性プラスチゾ
ルマトリックスが実質的に完全に溶融し、その反応性成分が実質的に完全に重合
していることが好ましい。そのような場合の溶融は通常、製品70を約1分〜約6
分間約325°F〜約470°Fの温度に加熱することによって得られる。好ましくは、
使用されている特定の重合性材料の性質に依存して、製品70は、少なくとも約38
5°Fの温度に加熱される。このような昇温はまた、発泡剤が元々ベース配合に含
有されている場合、ベース樹脂性ポリマー組成物中で発泡を引き起こすのに通常
十分である。印刷インク成分によって加えられたデザインまたは所望の印刷され
たパターン中の、選択された部分の特定の領域に阻害剤を含有することによって
発泡剤の効果が阻害されていない任意のかつ全ての領域において、発泡は起こり
得る。
しかし、より好適な実施態様においては、固化、重合、および溶融は、図1E
に示すような段階的プロセスによって完了される。このようなプロセスによれば
、ゲル化し、部分的に固化し、部分的に重合した製品70を、図1Eにおいて概略
的に80として表している、一連の赤外線加熱バンクを有するオーブン中に導入す
る。この工程は、このことにより、好ましくは接着物層の温度を更に、約370°F
まで上げ、反応性成分の更なる重合を引き起こす。好ましくは、製品70をオーブ
ン80中に導入することによって、プラスチゾルのPVC樹脂への溶融もまた、少な
くとも開始される。
オーブン80を出た部分的に溶融した製品70は、次にプラニッシャー(planisher
)ロール81に導入され、製品70の接着物マトリックス層が固化の第二段階に曝さ
れる。固化の第二段階中において、接着物マトリックス層が約320〜約350psi、
より好ましくは約330〜約350psiの圧力に曝されることが好ましい。また好まし
くは、プラニッシャーロール81は、冷却されたプラニッシャーロールである。
プラニッシャーロール81を離れた製品は、次にガス火力放射オーブン82(gas f
ired radiant oven)中に導入され、接着物マトリックスが好ましくは実質的に完
全に溶融および重合される。好適な実施態様においては、この最終溶融および重
合段階は、接着物マトリックスを、実質的に完全な溶融および重合を行うのに十
分な時間、約270〜約320°Fの範囲の温度に加熱することを包含する。出願人は
、このような時間は好ましくは約1〜4分間であることを見出した。
必要に応じてであるが好ましくは、オーブン82を出た製品70は更なる第二のプ
ラニッシャーロール83のセットに曝される。プラニッシャーロール83は、製品70
の接着物マトリックス層の更なる固化に一部寄与する一方、そのようなプラニッ
シャーロールは、製品70の表面を所望のパターンまたはデザインにエンボス加工
する、エンボシングロールを有していることが好ましい。
プラニッシャーロール83において、接着物マトリックス層はまた好ましくは約
320〜350psi、より好ましくは約330〜350psiの圧力に曝される。
最終製品は次に、回転可能な巻き取りロール84に進み、処理(processing)され
るか更なる加工および処理(handling)に所望または必要に応じて供される。
本発明を、本発明を主に例示している以下の実施例について特に、更に説明す
る。
実施例I
図1に概略図示する装置を用いて以下のプロセスを行う。
繊維質の裏打ちシート材または基材は、アクリルの滑らかな平坦化(leveling)
コーティングをその上に有する、フェルト状またはつや消しの石綿繊維からなる
比較的平らな厚さ0.040インチの繊維質シートである。
PVCプラスチゾル等の、ベース樹脂性発泡性ポリマー組成物が、実質的に均一
な濡れ厚さで、基材に塗布される。発泡性ベース樹脂性ポリマー組成物のゲル化
および堅牢化は、約300°Fの昇温に加熱されたオーブン中、約3分間で起こる。
ゲル化および堅牢化したPVCプラスチゾルは、次に所望であればパターンまたは
デザインが印刷され、その後バリアコート層が約3ミルの厚さでPVCベース層の
表面上に塗布される。印刷され、ゲル化および堅牢化した、バリアコート層をそ
の上に有するベース層プラスチゾルは次に、約33重量%のカルシウムカーボネイ
ト充填材;約9重量%のブチルベンジルフタレート可塑剤;約40重量%PVCホモ
ポリマー樹脂;および約10重量%のSARTOMER 350を含有する、濡れておりかつ粘
着性の未ゲル化PVCプラスチゾル樹脂性ポリマー組成物の層でコートされる。PVC
ホモポリマー樹脂は、80重量%の分散樹脂および20重量%の懸濁樹脂の混合物を
含有する、低分子量の樹脂である。分散樹脂は、Occidental Chemical Co.から
の688Cの製品名で販売されており、懸濁樹脂は、BordenからR501の製品名で販
売されている。反応性プラスチゾルは更に、SARTOMER 350の重量に基づいて3重
量%のEXPEROX 10を含有している。
未ゲル化で濡れておりかつ粘着性のプラスチゾルをその上に有している、ゲル
化ベース樹脂性ポリマー組成物は次に、チップまたはフレークコーティング位置
に進められ、その上に樹脂性の装飾チップまたはフレークの層が、約1.8:1の
チップ:接着物重量比で実質的に均一に堆積される。次に、コートの施された基
材は、例えば図1Dに示すような固化装置に進められ、少なとも部分的に重合お
よび/または固化される。
メインの、超加熱された蒸気加熱回転ドラムは、約410°Fの温度を有し、周囲
の4つの回転可能圧力印加ロール62、64、66および68が、圧力150、200、250お
よび300psiをそれぞれ印加する。製品のドラムでのドエル時間は、約30秒である
。
部分的な固化/重合手順中、装飾チップまたはフレークは、濡れておりかつ粘
着性の未ゲル化プラスチゾル中に圧縮され、埋め込まれる。SARTOMER 350の部分
的な重合および、粒子を含むプラスチゾルの部分的な固化は、固化/重合手順中
に、実質的に同じに起こる。
部分的に固化した製品は、次に図1Eに示すように一連のヒータおよびプラニ
ッシャーロールに進められ、弾力性の象眼フロアカバーリング製品が製造される
。
比較例1
本例は、反応性プラスチゾル接着物を用いない、従来技術製品として典型的な
象眼表面カバーリングに関する。プラスチゾル接着物が約13重量%のカルシウム
カーボネイトの充填材と、約26重量%の可塑剤と、約51重量%のPVC樹脂とから
実質的になる点以外は実施例1の手順、成分および装置を用いて、象眼表面カバ
ーリングを用意する。
比較例II
プラスチゾル接着物が約40重量%のカルシウムカーボネイトの充填材と、約16
重量%の可塑剤と、約32重量%のPVC樹脂とから実質的になる点以外は実施例1
の手順、成分および装置を用いて、象眼表面カバーリングを用意する。
上記例の各々に基づいて製造された製品を、以下の特性を決定するために試験
した:すなわち、引っ張り強度、伸び、耐凹み性(残存(residual)およびローリ
ング(rolling))、剥離(delamination)、およびテーバ剛性である。これらの結
果を下記表1に報告する。表中、比較例Iおよび比較例IIの結果を、それれぞれ
CEX.IおよびCEX.IIとして示す。また表1には、ステンシルビルドアップ法を用
いて製造された抜きんでて競争力のある象眼製品、すなわちCORLON(商標)の試
験結果を報告する(CORLON(商標)は、Armstrong World Indutries,Inc.の登
録商標である)。
上記試験結果は、本発明の象眼表面カバーリングが、引っ張り強度、伸び、耐
凹み性、剥離およびテーバ剛性に関して測定したところ、非常に望ましい物理特
性を有していることを示している。反応性マトリックスを使用しない典型的な従
来製品(CEX.IおよびCEX.II)に比較して、本発明の表カバーリングは、より優
れた引っ張り、伸び、凹み、および剥離特性を有している。また、本象眼表面カ
バーリングは、過剰にフレキシブルである(CEX.IおよびCEX.II)か過剰に剛性
が高い(CORLON(商標))かである従来技術の表面カバーリングに比較して、よ
り優れたハンドを有している。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C09D 133/00 C09D 133/00
D06N 7/00 D06N 7/00
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C
H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB
,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR,
KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M
N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU
,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TT,UA,
US,UZ,VN
(72)発明者 パップ,ジョージ ジェイ.
アメリカ合衆国 ニュージャージー
08610,トレントン,レイラー ストリー
ト 904
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.以下の工程を包含する、装飾象眼フロアカバーリング製品を製造するための プロセス: (a)該製品上の層を、少なくともその製造の間において支持するため の、基材手段を設ける工程; (b)該基材上に反応性プラスチゾル層を設ける工程であって、該反応 性プラスチゾル層は、反応性プラスチゾルと、該反応性プラスチゾル中に少なく とも実質的に埋め込まれた状態で装飾効果を生む、複数の独立した(discrete)装 飾エレメントとを含有し、該反応性プラスチゾルは、ビニル樹脂と、該ビニル樹 脂のための可塑剤と、反応性成分とを含有する工程; (c)該プラスチゾルをゲル化する工程; (d)該ゲル化工程(c)中において、該反応性成分を少なくとも部分 的に重合する工程;および (e)該反応性プラスチゾルを実質的に完全に溶融することによって、 耐摩耗象眼層を形成する工程。 2.反応性プラスチゾル層を設ける前記工程は、該反応性プラスチゾルのコーテ ィングを前記基材上に設ける工程と、前記装飾エレメントを該コーティング上に 堆積する工程とを包含する、請求項1に記載のプロセス。 3.前記装飾エレメントは、装飾樹脂性粒子を含む、請求項1に記載のプロセス 。 4.前記反応性成分は、熱硬化ポリマーに重合し得るモノマーを含有し、前記ビ ニル樹脂の該反応性成分に対する重量比は、約2:1から約5:1である、請求 項1に記載のプロセス。 5.反応性プラスチゾル層を設ける前記工程は、該反応性プラスチゾルのコーテ ィングを前記基材上に設ける工程と、前記装飾エレメントを前記基材上に堆積す る工程と、該装飾エレメントを該プラスチゾルコーティング中に実質的に埋め込 む工程とを包含する、請求項1に記載のプロセス。 6.前記プラスチゾルは、約35から約50重量部のビニル樹脂と、約8から約12重 量部の可塑剤と、約8から約12重量部の反応性モノマーとを含有する、請求項1 に記載のプロセス。 7.前記プラスチゾルは、前記モノマーの重合を触媒するために、約0.2から約0 .5重量部の触媒を更に含有する、請求項1に記載のプロセス。 8.前記少なくとも部分的に重合を行う工程は、前記反応性プラスチゾルを約20 0から300°Fの温度に加熱する工程を包含する、請求項1に記載のプロセス。 9.前記部分的な重合は、前記接着物マトリックスを、回転する加熱されたドラ ムに約20から約40秒間曝す工程を包含する、請求項8に記載のプロセス。 10.前記ビニル樹脂は、ポリ(塩化ビニル)樹脂を含有する、請求項1に記載 のプロセス。 11.象眼摩耗層を有する類の装飾フロアカバーリングを製造するためのプロセ スであって、該摩耗層を、少なくともその製造の間において支持するための、基 材手段を設ける工程と、該基材に流体プラスチゾル組成物の層を設ける工程と、 該流体プラスチゾル組成物の層の上に装飾樹脂の粒子を堆積することによって粒 子を含む流体プラスチゾル層を製造する工程と、粒子を含むプラスチゾル層を溶 融することによって該フロアカバーリングのための象眼摩耗層を形成する工程と を有するプロセスにおいて、 (a)該プラスチゾルを、約35から約50重量部のビニル樹脂と、約8か ら約12重量部の可塑剤と、約8から約12重量部の反応性アクレートモノマーと、 該モノマーの重合を触媒するための約0.2から約0.5重量部の触媒とを含有するよ うに形成することによって、粒子を含む反応性プラスチゾル層を形成する工程; (b)該粒子を含む反応性プラスチゾルを、実質的に同時に(i)該反 応性モノマーの少なくとも部分的な重合を起こし、(ii)該粒子を含むプラスチ ゾル層の少なくとも部分的なゲル化を起こすために効果的な時間、温度、および 圧力条件に曝す工程;および (c)該粒子を含む反応性プラスチゾルを完全に溶融し、該反応性アク リレートモノマーを重合することによって、耐摩耗象眼層を形成する工程 によって改良が特徴づけられる、プロセス。 12.前記プラスチゾルを、約35から約45重量部のビニル樹脂を含有するように 形成する工程を包含する、請求項11に記載のプロセス。 13.前記プラスチゾルを、約41重量部のビニル樹脂を含有するように形成する 工程を包含する、請求項12に記載のプロセス。 14.前記ビニル樹脂は、ポリ(塩化ビニル)樹脂を含有する、請求項11に記 載のプロセス。 15.前記プラスチゾルを、約9から約11重量部の可塑剤を含有するように形成 する工程を包含する、請求項11に記載のプロセス。 16.前記プラスチゾルを、約12重量部の可塑剤を含有するように形成する工程 を包含する、請求項15に記載のプロセス。 17.前記可塑剤をは、ブチルベンジルフタレートを含有する、請求項11に記 載のプロセス。 18.前記プラスチゾルを、約9から約11重量部の反応性アクリレートモノマー を含有するように形成する工程を包含する、請求項11に記載のプロセス。 19.前記プラスチゾルを、約10重量部の反応性アクリレートモノマーを含有す るように形成する工程を包含する、請求項18に記載のプロセス。 20.前記モノマーは、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレートを含有する、請 求項11に記載のプロセス。 21.前記モノマーは、トリメチロールプロパントリメタクリレートを含有する 、請求項11に記載のプロセス。 22.前記触媒は、過酸化エステル触媒を含有する、請求項11に記載のプロセ ス。 23.前記触媒は、t-ブチルペロキシベンゾエートを含有する、請求項22に記 載のプロセス。 24.相互侵入ポリマーネットワークおよび、該相互侵入ポリマーネットワーク に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の装飾エレメント象眼層を有する、弾力 性象眼フロアカバーリング。 25.前記相互侵入ポリマーネットワークは、少なくとも第一の熱可塑性ポリマ ーおよび、少なくとも一つの熱硬化ポリマーを含有する、請求項24に記載の象 眼フロアカバーリング。 26.前記フロアカバーリングは、約5ミル以下の耐ローリング凹み性を有する 、 請求項25に記載の象眼フロアカバーリング。 27.前記フロアカバーリングは、約10ミル以下の耐スチレット凹み性を有する 、請求項25に記載の象眼フロアカバーリング。 28.前記フロアカバーリングは、少なくとも約30ポンドの引っ張り強度および 、約25%より大きく約60%未満の伸びを有する、請求項25に記載の象眼フロア カバーリング。 29.前記フロアカバーリングは、約5ミル以下の耐ローリング凹み性と、約10 ミル以下の耐スチレット凹み性と、少なくとも約30ポンドの引っ張り強度と、約 25%から約60%未満の伸びとを有する、請求項25に記載の象眼フロアカバーリ ング。 30.前記フロアカバーリングは、約600以下のテーバ剛性を有する、請求項2 5に記載の象眼フロアカバーリング。 31.前記熱可塑性ポリマーは、ポリ(塩化ビニル)を含有する、請求項25に 記載の象眼フロアカバーリング。 32.前記ポリ(塩化ビニル)は、プラスチゾル化したポリ(塩化ビニル)を含 有する、請求項31に記載の象眼フロアカバーリング。 バーリング。 33.前記熱硬化ポリマーは、アクリルポリマーを含有する、請求項25記載の 象眼フロアカバーリング。
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