花纹粘合地毯及制作方法 与本申请相互有关的参考文件
本申请要求并享有于2000年7月21日申请的第60/219,979号美国临时专利的优先权，该申请在此被结合作为参考。
【技术领域】
本发明可直接用于地毯着色、提花、制作图案和/或其它类似采用喷染方法的制作工艺，或其他任何辅助工艺，例如，后提花应用工艺，非排他性地包括，转移印花、丝网印花和滚筒印花等制作工艺，用于粘合地毯，其中纱线可以是全白色的、淡色的或浅颜色(未施染料)的、也可以是经过化学处理过的、染色前为单色或复合色的。粘合地毯的绒面重量优选为小于每平方码25盎司。
当编织地毯时，通过锁定预先染好颜色(绞纱染色)的纱线，使其形成经线和纬线的编织结构而形成图案。当织机运转时，图案即正面绒毛和衬背在同一结构，同一时间逐一形成。尽管最后的成品是一张漂亮的地毯，但有重大的缺陷，那就是如果人们希望制作低成本结构(结构松散，重量轻，等等)的地毯时，这种地毯图案的清晰度将大打折扣。对一个重量大约是22到24盎司，2/56纱支数，绒头高0.25英寸，每行的纬/经是7×5地地毯结构来说，对它评价的通用术语是：结构较松散，价格较便宜，重量较轻，成本较低。
要生产低成本的地毯，编织者就一定会减少地毯使用的材料，换句话说就是使其结构松散。这样做每英寸的网点数也随着减少，并且图案的清晰度受到极大影响。通常就是：廉价的地毯，廉价的外观。
一般说来，低成本的编织地毯结构大概是7×5纬/经/行，或每英寸35网点。因此在每英寸网点数很低的矩阵中，就会因为网点之间的间距变大而使得图案主题花纹看上去参差不齐，斑驳点点。
最终的结果是：产品没有市场，是“廉价外观地毯”。
每英寸网点数的纵横比是任意的，这是图案被传统地毯编织方法局限的又一结果。标准的经纱数在一台织机上的设置是固定的，一般是每英寸7根经纱。纬纱是可变的，一般来说每英寸可以是5、6、7、8、9、10。因此，改变地毯的密度(更厚或更薄，更便宜等)可以编织出很便宜的地毯，这种地毯的结构是5×7(每英寸35网点)，或者也可以编织很贵的地毯，这种地毯的结构是10×7(每英寸70网点)。评价一个重量大约是32到36盎司，2/56纱支数，绒头高0.50英寸，每行的纬/经是7×8到7×10的地毯结构，通用术语是：品质好，高纬数和高成本。
问题是，在每英寸网点数中有一个纵横比，它们不是正方形点阵而是矩形的，例如，7×7是一个正方形，而7×10是一个矩形点阵，当编织地毯例如毯子时，就会引起问题。
当点阵的纵横比是矩形时，地毯或图案仅仅能在一个方向编织。要使地毯图案旋转90°达到地毯网面使用的最大值，结果是地毯在长和宽的方向上都发生扭曲。采用传统的地毯编织方法只能制作点距大概是7×7平方点阵的地毯，当地毯被编织时，被束缚在这一个成本点上。
相同的图案不能够产生在多个传统编织结构中，因为图案和传统的编织结构是不可分的，你不能够在不同成本点(多种结构，重的，轻的等等，就像上面描述过的)的地毯中产生相同的图案。显而易见，如果在一个每英寸网点数(DPI)为10×7的结构中编织图案，当把这个图案转移到一个每英寸网点数5×7的结构中编织时，这个图案无法与上面图案相同，因为图案的细节被丢失，制作的图案只是摹写效果。
采用传统的编织方法，如果人们在一台织机正在编织地毯，在同一时间里只能编织一个构造，人们尽可能不做改变地毯结构的操作，即改变它的重量或织物密度或从剪绒改到循环圈绒。换句话说，一台织机在一个时间只制作一个成本点(构造、重些的、轻些的，等等)或圈绒类型的地毯。若要替换结构或绒圈类型，织机必须被停止运行，重新进行设置，这样就大大降低了效率。
本发明的新方法制作的地毯，消除或解决了前面提到的所有三个问题，使传统的编织方法得到大大改善，可以织出高品质的粘合地毯或簇绒地毯。
根据本发明的一个实施方案，一张粘合白色地毯通过传送带被送到喷染图案施压器下，喷染机器和工艺就象在美国专利号为3,969,779中描述的一样，在这里作为参考。地毯在给定的数字色档下通过，每一色档保存一种不同颜色。使用设计软件，在地毯上喷射染料，就形成多变的颜色和图案。染料随后被固定、清洗、干燥并完成。本发明的先进之处在于：图案和花纹的产生从粘合地毯自身的结构分离出来，并且是独立的过程。图案的每英寸网点数能在现场独立确定，以便能制作出各种重量、结构厚度的粘合地毯。且施加于地毯上面的图案是连续而清晰的。例如，采用本发明，一个图案可以在每英寸网点数为10×10，20×20，40×40或60×60的结构中形成低绒面重量的粘合地毯，且该图案不再显得便宜而粗糙。采用本发明还可以制作每英寸网点数20×20(400)或每英寸网点数40×40(1600)的结构的地毯，这些编织结构是不能使用传统编织机来制作的，使用传统编织机至多只能制作16×7或每英寸网点数112结构的地毯。
因为本发明图案应用与地毯构造无关，纵横比就可以是正方形，例如，每英寸网点数为20×20或每英寸网点数为10×10。因此，所有类型图案，包括毯子，步行毯，宽毯和饰边都可以旋转90°到粘合地毯网面可利用的最大值，且图案没有扭曲。
相同的图案可以在多个编织结构中产生，因为本发明的设计应用与地毯结构无关，确切地说相同的图案能被放置在任何一个粘合地毯结构中，而且在同一操作中不用停止图案施压机，这一重要改善使效率大大超过传统方法。
本发明的一个目的是生产一种低重量粘合地毯块，用白色的、100％通过成匹染色的方法着色(染色)的天然纱线，制成具有颜色均匀一致和良好缝合能力的毯块。因使用水溶性乳胶粘合剂，而允许纱线茎的粘接中的渗透程度更加精确，这种渗透程度影响着有多少纱线可以通过提花工艺被染色。在染色中，染料渗入纱线茎中，并且在遇有乳胶的地方停止渗透。低表面重量和乳胶良好的渗透性保证了纱线可被染色的限定数量，这样保持染料在接近纱线表面的地方形成非常清晰和透明的图案。乳胶具有的高渗透性能保证了纱线硬挺且直立。硬的、直的绒头方向使地毯块边缘的纱线使用更适合的图案，且这些地毯块在铺设中的接缝用肉眼不易察觉。这种易缝合的特性符合了地毯块铺设的需要，使铺好的地毯看上去象无缝的宽幅地毯一样，而不是一个个的地毯方块。
采用本发明可以对方案做多处修改。例如，融合粘合白色纱线的方法或材料可以改变；粘合纱线使用的粘合剂可以改变，基础布和易保留纱线和粘合剂的底衬可以改变。折叠纱线的方法可以改变。采用本发明最好使用水溶性乳胶粘合剂，因为其他粘合技术对于在粘合过程中粘合剂渗透到纱线茎中的程度不可控制。
施加于地毯，用以形成色彩的染料或方法是能改变的。有不同的颜色，不同类型的染料，不同的染色配方，和不同颜色的图案。都可以使用不同的提花机器在白色或浅色的地毯块上施加颜色。
还有，尽管首选使用白色纱线，而其他颜色的纱线，诸如浅米色的纱线也可以使用。
进一步说，一种亮色染料或浅米色染料施加在地毯块上，形成图案映像或图案，以便使全部裸露的绒头被染色，以避免出现容易被污染或显得脏的未染色区域。
【附图说明】
图1所示是本发明的一个实施方案的简图。
图2所示是本发明的另一个实施方案的简图。
图3所示是本发明的另一个实施方案的简图。
图4所示是粘合地毯的构造简图。
图5所示是具有不同定向的印染图案的粘合地毯底衬(基础)的一段，该粘合地毯在其整个长度上具有恒定的编织结构。
图6所示是根据本发明工艺的一块印有图案的地毯或块毯的实施方案的简图。
图7所示是印有图案的一块地毯，上面也包括印制上的边框样式的饰边，以提供从粘合底衬裁出的毯子的图案行数的略微变化。
图8所示是一块没有加强层的粘合地毯的例示性实施方案的侧剖视简图。
图9所示为一种粘合地毯替换结构的侧剖视图，该地毯具有加强材料，该加强材料至少部分被聚氨脂环绕或埋入。
图10所示是低重量的复合地毯或块毯实施方案的侧剖视图。其中粘合地毯是由纱线、粘合剂、纱布、加固材料或热熔粘合剂的弹性层和玻璃纤维，及涂有聚氨脂泡沫的衬垫构成。
图11所示是类似于图示10的粘合地毯产品的侧剖视图。
【具体实施方式】
在一个具体实施方案中，本发明可直接用于低表面重量融合粘合割绒花纹地毯块的制作。
本发明的一个例示性实施方案的优选元素如下：
1.地毯块
2.使用白色纱线
3.用水溶性乳胶粘合剂融合粘接
4.低表面重量(粘合体小于25盎司/每码)
5.控制粘合剂进入面纱的渗透率
6.使绒头直立，挺括
7.在形成图案其间装饰边
本发明选择的优点在于：
1.良好的缝合性能
2.优良的图案清晰度
3.良好的染料吸收率
4.低重量条件下的表面特性
根据本发明的一个优选实施方案，提供一块融合粘合地毯，它用白色的、100％可以被染色的天然纱线制成，这些天然纱线通过使用注射染色或喷射染色的提花工艺染色。白色粘合地毯块最好是低纱面重量(小于25盎司/每平方码)，这一构造本身有助于在施加染料的方向形成图案，例如，喷射染色或注射染色可以使燃料均匀地穿过地毯块的表面，在地毯块的边缘没有可见的不均匀现象。
参照图1，根据本发明的一个实施方案，粘合地毯底衬，裁剪成具有不同用途的片或块或类似其他形状，裁剪后的片再被印或染上花纹图案。
参照图2，根据本发明的另一个实施方案，粘合地毯底衬，然后在上面喷染实际所需的颜色、花纹、图案和/或类似装饰颜色，最后裁剪成具有用途的例如，毯子、块毯、步行毯、砖毯等。
虽然如图1、2所示，优选为在一个单一步骤中染或印地毯底色和花纹图案，参照图3，并根据如本发明的另一实施方案，首先粘合地毯底衬，其次地毯用一种颜色，例如素色作为底色，然后染色或印(套印)上图案，最后裁剪成毯子、砖毯。可替换地，如果选择了不染色的粘合底衬，图案就可以用有阻止化学作用的染料，在底衬上用溢出施压器涂成线条，底色阴影就分步在“Beck Dye”应用器中制成。
如果一件例如块毯的产品制作完成，它可以用胶粘，针缝或其他一些方法在四边镶上凸纹、滚边、波浪等类似的装饰。
图4所示显示的是一个粘合工艺的流程。
根据本发明的一个优选实施方案以及图4，把由两股纺成的白色尼龙纱线插入融合粘合机器(喂纱)，使织物成割绒粘合地毯形状。所用纱线可以是不分股的单股，或三股纱线，纱线被机器(折叠机)在玻璃纤维纱网眼布的两个网面之间折叠。(涂胶机)施加乳胶粘合剂到纱布和纱线的两边。用粘合剂于把纱线固定到纱布上，粘合剂经热风箱(烘干箱)烘干。然后合成织物沿纱线中心被(切条机)撕开切成两条割绒粘合地毯。并卷成两个粘合地毯卷(卷紧)。之后地毯的表面被修剪成一个清洁、平滑的绒线面(割绒)。最后再在地毯的背面粘压至少一个辅助衬垫，并将其切割成标准方型的地毯块。背衬一般用聚氨脂衬垫，但也可以使用其它泡沫或弹性衬垫，诸如橡胶(SBR)、聚氯乙烯(PVC)、毛毡等等，或是有聚合膜、沥青膜制成的硬垫，或是聚氯乙烯、塑料熔胶。背衬还可以是一个加固层和一个毛毡衬垫。而加固层又可以是玻璃纱布或涂有热熔粘合剂的垫子或聚氨脂胶合布。
然后，经过修剪和粘合具有白色表面的地毯块或毯子，被用喷染或注入染色的提花工艺进行染色处理。下面是一个喷染过程。用微小的喷嘴把不同颜色施加到地毯块的表面，然后用饱和蒸汽蒸大约4分钟使进入到纱线纤维的颜色永久固定。下一步地毯块被清洗以去掉未被固定住的染料，以及作为辅助材料用于染色工艺的辅助化学制品。接下来地毯被送到热空气箱干燥，在那里热空气排除掉地毯块中的水分，热空气一般以高速吹动。最后花纹地毯块被冷却、剪切、整理、包装和装运。
本发明的一个目的是提供一种低重量然后粘合地毯块，其利用白色的、100％通过成匹染色的方法着色(染色)的天然纱线，制成具有颜色均匀一致和良好缝合能力的毯块。因为使用水溶性乳胶粘合剂，而允许纱线茎的粘接中的渗透程度更加精确，这种渗透程度影响着有多少纱线可以通过提花工艺被染色。在染色中，染料渗入纱线茎中，并且在遇有乳胶的地方停止渗透。低表面重量和乳胶良好的渗透性保证了纱线可被染色的最少数量，使染料在接近纱线表面的地方形成非常清晰和透明的图案。乳胶的高渗透性能保证了纱线硬挺且直立。硬的、直的绒头方向使地毯块边缘的纱线使用更适合的图案，且这些地毯块在铺设中的接缝用肉眼不易察觉。这种易缝合的特性符合了地毯块铺设的需要，铺好的地毯看上去象无缝的宽幅地毯一样，而不是一个个的地毯模块。 低重量粘合地毯 优选数值 范围 纱线 2股 单股、2股或3股 纱线重量 24盎司/平方码 18到26盎司/平方码 纱线密度 10fpi×13.4epi 低：9fpi×10epi 高：15fpi×20epi 纱线尺寸 3.15/2 2.01/1到3.6/3 绒头高度 0.205英寸 0.190到0.220英寸 标准重量粘合地毯 优选数值 范围 3股 2股，或3股 28盎司/平方码 28到32盎司/平方码 6.8fpi×8.45epi 低：6.5fpi×8epi 高：8fpi×9epi 1.92/3 2.1/2或2.1/3到1.85/2或1.85/3 0.245英寸 0.240到0.280英寸
采用本发明可以对方案做多处修改。例如，融合粘合白色纱线的方法或材料可以改变；粘合纱线使用的粘合剂可以改变，基础布和易保留纱线和粘合剂的底衬也可以改变。还可以改变折叠纱线的方法。采用本发明最好使用水溶性乳胶粘合剂，因为其他粘合技术对于在粘合过程中粘合剂渗透到纱线茎中的程度不可控制。
施加于地毯上的染料或用于染色的设备和方法都是能改变的。有不同的颜色，不同类型的染料，不同的染色配方，和不同颜色的图案，都可以使用各种提花机器在白色或浅色的地毯块上染色。
还有，尽管首选使用白色纱线，而其他颜色的纱线，诸如浅米色的纱线也可以使用。
进一步说，一种亮色染料或浅米色染料能够用于在地毯上形成图案映像或图案，以便使全部裸露的绒头被染色，以避免出现容易被污染或显得脏的未染色区域。
根据本发明的一个实施方案，白色的粘合剂底衬可以由2股纱线合成，每盎司56码，这些纱线可以是100％的毛，100％的尼龙或其他可以进行后染色的天然纱线，合成纱线或混合纱线，还可以是80％的尼龙，20％的毛或类似纱线，并且表面重量优选为小于28盎司/每平方码，最好为大约15-27盎司/每平方码，并且用能被印和染(在上面喷或染)的白色或浅色或素色纱线制成最终产品。例如，当白色纱线用于生产白色粘合地毯底衬或毯子时，地毯底色如果不是白色，就可以沿着花纹或图案印染。另外，如果纱线是染过色或是彩色纱线(溶液染色，纱染，自然染色的等等)，那么花纹或图案就可以直接印在上面，而底色就是纱线自身颜色。
在美国专利6,203,881；5,948,500；5,540,968；5,545,276和4,522,857中所描述的方法和工艺中，衬垫地毯既可以是簇绒地毯，又可以是粘合地毯，上述专利在此被结合作为参考。
美国专利5,567,257和5,443,881揭示了几种用以形成热稳定性的粘合绒头织物的方法，其中，在至少一个实施方案中，在应用粘接之前，使用热融合将纱线固定到一种开放编织基础层上，从而利用低程度粘合来形成稳定性增强的粘合绒头织物。优选为低粘度乳胶的该粘合剂被应用于整个开放编织基础层上，以进一步粘接绒头。还提供了一种用于制造该粘合簇绒织物的装置。美国专利5,567,257和5,443,881在此结合作为参考。
如图5所示，在一个单片的粘合地毯的底衬上可以做出无限变化的图形图案。例如，在粘合底衬10上就有12、14、16和18类型的块毯图案。该粘合基础可以是例如6或12英尺宽，100或1000英尺长。此发明在不停止机器运转的情况下，以最低的成本，达到最高的生产效益，最大限度地满足制造商，设计者，印制商等不同客户提供的大宗项目的要求。基底上的图案可以嵌套制作以减少浪费。
图6显示为铺地地毯20，这类的织物有砖毯，块毯，或类似的把图案22印染在上面的毯子。
图7为一块铺地产品，它可以是砖毯、块毯、或步行毯30，上面印有图案32和装饰边或镶边33。通过在毯子30上印制像框架样的装饰边33，并且使这样的边有足够的幅宽，以方便生产厂家对齐图案和调整裁剪设备，最终使顾客看到的是整齐的图案，而不会注意到因为图案或裁剪产生的定位误差。
按照本发明的实施方案：颜色、花纹、图案和/或类似的装饰可以采用喷染方法，以及任何其他的辅助方法，或粘贴图案的方法，非限定性地包括：转移印花，丝网印花，和滚筒印花的方法等。对于的粘合地毯，它所使用的纱线可以是全白色(未施染料)的或浅色的，或是经过化学处理的，或是预先印染成单一或多种颜色的。虽然在融合粘合地毯中首选水溶性乳胶，但粘合地毯也可以用其它传统的粘合工艺制作。
参考图8，一块合成地毯或地毯块200上有粘合基底层212，它包括许多割绒纱线234，这些纱线被植入乳胶或热熔粘合剂236里，粘合剂则被粘压在加强织物或底衬层238(纱布)上，这些纺织的或无纺材料包括玻璃纤维、尼龙、聚脂、聚丙烯或它们的合成物。底衬材料270，涂有诸如聚合物278的无纺底衬(毛毡)、聚氨脂泡沫塑料合成物。
参考图9，一个粘合地毯底衬或地毯块300上有基底层3 12，它包括许多割绒纱线334，这些纱线被植入一个乳胶或热熔粘合剂336里，粘合剂则被压在加强织物或底衬层338上，在底衬338的下面是聚氨脂泡沫塑料378，在它的里面是诸如玻璃纤维纱布的加固材料358。例如，一个每平方码2盎司的玻璃纤维无纺材料中包含有尿素甲醛粘合剂，丙烯酸粘合剂或类似粘合剂。在毛毡370上的材料可以用以下材料替换：纺织玻璃纤维，纺织聚脂，无纺玻璃纤维，无纺聚脂或它们的合成物。
参照图10，并根据本发明的一个具体实施方案，一张粘合地毯底衬或合成材料50，诸如砖毯，它应该包括纱线，粘合剂和纱布组成的基层，它们的下面是热熔粘合剂和玻璃纤维的加固层。这一层在毛毡层上面，在聚氨脂泡沫层的下面。该复合物优选为形成于一个连续工艺中，其中热熔粘合剂施加于玻璃纤维。聚氨脂泡沫施加在毛毡上，然后把粘合地毯、加固材料层和泡沫层三者粘压在一起，就形成了一张完整的复合地毯。
带有衬垫的地毯或块毯是众所周知的，它在美国专利4,522,857；5,540,968；5,545,276；5,948,500和6,203,881中被描述，在这里一同作为参考。
预成型和烘培聚氨脂泡沫塑料基底，采用的方法和里衬材料都在美国专利号4,171,395；4,132,817和4,512,831中被描述，在这里一同作为参考。
市场上现有的高级衬垫地毯，由LaGrange的美利肯公司生产，注册商标为Comfort Plus衬垫地毯或标准衬垫是最著名的产品。佐治亚生产的衬垫地毯织物的表面重量大约为20到40盎司/每平方码，热熔层大约为38到54盎司/每平方码，衬垫大约0.1到0.2英寸厚，重量大约为28到34盎司/每平方码，密度大约18磅/立方英尺，整个产品大约厚0.4到0.8英寸。这种最优的衬垫地毯，具有良好的弹性，舒适的脚感，出色的展示特性使其具有重要的商业用途，并且因为有优良外观，抗磨损，舒适以及其他类似特性，在工业生产中达到了一种卓越的状态。由于在实际生产中对原材料的质量和数量要求较高，所以这种地毯的价格较贵。
参考图11，根据本发明实施的一个实施方案，粘合地毯底衬或地毯100，它包括一个基底地毯织物112，其具有许多割绒纱线134，该割绒纱线被植入在诸如乳胶或热熔粘合剂136中。上述三层粘压到纺织或无纺材料的底衬138上。纱线134，234或334既可以是短纺纤维，也可以是长丝纱线，这些纱线优选为由聚酰胺类的聚合物诸如尼龙6纤维，尼龙6长丝，尼龙6，6纤维，尼龙6，6长丝，或类似材料预先由例如设在特拉华州Wilmington的杜邦公司制成。天然纱线或合成纱线或混合纱线也可以同样被使用。上面所述仅仅是实施方案采用的方法，并不限制其它可以使用的材料，这些材料包括：涤纶短纤维或长丝，诸如聚对苯二甲酸乙脂(PET)、聚对苯二甲酸丁二脂(PBT)，聚烯烃类，诸如聚乙烯和聚丙烯短纤维或长丝，人造纤维和聚乙烯合成物，诸如聚丙烯腈。旦尼尔丝、绒头、捻数、气流喷射等，以及热定型的特性、都可在制作纱线时被使用。首选材料是尼龙6，6、短纤维、2股加捻、3.15英支棉纱线。可以使用其它的材料，诸如尼龙6，6长丝、1360旦数纱线、2股纱线、加捻纱线。
基底地毯112(见图示11)被附加到诸如热熔粘合剂的粘合剂160上，该粘合剂施加到加固材料158上，诸如无纺玻璃纤维材料。预先构成的合成基底层166，在它的下面附加了聚氨基酸合成物的衬垫178，它在毛毡层的底衬材料170的上面。
首选的聚氨脂合成材料在美国专利5,104,693中被描述，这里仅结合作为参考。这种材料包含有硅酮表面活性剂，用来改善有机硅聚合物的形成中的起泡和加强稳定性。正如在美国专利4,022,941中揭示的，这里仅做参考。
根据本发明的至少一个实施方案，提供了一种特别适合用注射印染方法染色的地毯底衬或毯子。该地毯表面平整，绒头短而密，且直立，这样的底衬有较高的清晰度，良好的色彩，还可以节约染料，且能减少染料的排放。
虽然结合一些优选实施方案和程序对本发明进行了描述，但本发明并非要局限于这些特定的实施方案和程序，而是要涵盖所有此类的落入本发明实质精神和范围内的实施方案、程序以及修正。例如，如图8-11所示的实施方案中的纺织或无纺衬垫以及缓压材料270，370，毛毡和材料170，它们可以用胶片或合成材料(诸如粘合剂和胶片的自粘合成物)替换，或去除。
理应了解，虽然以上描述和示出了几个优选实施方案，但本发明并非局限于此，因为本发明领域所属的普通技术人员可以在本发明的原理之下，做出若干修正和其它的实施方案。因而，应当结合包含在本发明实质精神和范围内的特征、以所附权利要求来涵盖任何的此等修正和其它实施方案。