CN115812022A - 无划痕磨料复合物 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种磨料复合物，该磨料复合物包含第一可交联粘结剂组分，其中当聚合时，该第一可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)和小于约150MPa的模量；第二可交联粘结剂组分，该二可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg；能够引发加成聚合的材料；以及微粒颗粒，该微粒颗粒具有小于或等于约3的莫氏硬度值。

Description

无划痕磨料复合物
背景技术
由于消费者希望保护易于被硬矿物质和树脂损坏的高价值表面，因此消费者对用于家庭清洁的无划痕擦洗/清洁产品的兴趣正在增加。此外，如果清洁产品在清洁过程期间不会弄脏自身，也是期望的。即，如果清洁产品在其表面上具有抗污垢积聚的能力或者在使用后可被冲洗干净污垢，则是期望的。
磨料性能的非正式理论假定工件材料去除速率与磨料材料的机械性质(即，硬度)、尺寸和形状(即，锐度)相关。另一方面，磨料材料在工件上产生划痕的可能性通常是根据磨料材料和工件的相对硬度来讨论的。虽然尺寸和形状肯定会影响到磨料是否会产生划痕以及划痕的明显程度，但实际上形成划痕需要磨料材料使工件发生变形。要做到这一点，磨料材料必须比工件更硬。因此，如果磨料材料不硬到使工件变形，则位于工件表面上的具有比工件本身低的硬度的污垢可通过磨料材料有效地清洁，该磨料材料具有适于高污垢去除率的尺寸和形状，即具有相对尖锐边缘的相对高的突起，例如，具有约500微米的高度和500微米至1200微米之间的基部宽度的方形锥形磨料突起，其中形成的边缘具有通常小于50微米的曲率半径。
附图说明
结合附图，参考以下对本公开的各种实施方案的详细说明，能够更全面地理解本公开，其中：
图1示出了本发明的清洁制品的第一实施方案的透视图。
图2示出了本发明的清洁制品的第二实施方案的透视图。
图3示出了本发明的清洁制品的第三实施方案的透视图。
虽然上述附图阐述了本公开的若干实施方案，但如描述中提到的，也想到其他的实施方案。在所有情况下，本公开通过示例性而非限制性的方式介绍本发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其它修改形式和实施方案，这些修改形式和实施方案均落在本发明的范围内并符合本发明原理的实质。
发明内容
在一个实施方案中，本发明是一种磨料复合物，该磨料复合物包含：第一可交联粘结剂组分，其中当聚合时，该第一可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)和小于约150MPa的模量；第二可交联粘结剂组分，该二可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg；能够引发加成聚合的组分；以及微粒颗粒，该微粒颗粒具有小于或等于约3的莫氏硬度值。
在另一个实施方案中，本发明是一种结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括基底和粘附到基底的磨料复合物。该磨料复合物包含：第一可交联粘结剂组分，其中当聚合时，该第一可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)和小于约150MPa的模量；第二可交联粘结剂组分，该二可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg；能够引发加成聚合的组分；以及微粒颗粒，该微粒颗粒具有小于或等于约3的莫氏硬度值。
具体实施方式
本发明是一种可用于清洁或擦洗的磨料复合物，该磨料复合物基本上是无划痕的，并且能够基本上冲洗干净在使用过程中聚集在磨料复合物表面上的污垢。该磨料复合物被设计成具有高擦洗性能，而不会对被清洁的下面的基底造成明显的损坏。在一个实施方案中，磨料复合物可用于家庭清洁，其基本上不对材料(诸如例如，聚(四氟乙烯)、不锈钢和硬塑料)造成损伤或造成最小损伤。在用于清洁之后，该磨料复合物基本上可冲洗干净从被清洁的表面上去除的碎屑。此外，本发明的磨料复合物是耐用的并且磨损性好。
本发明的磨料复合物是通过将矿物质相或微粒颗粒相分散在有机粘合剂相中而形成的。在磨料复合物中，相对微粒颗粒通过粘结剂粘结在一起，该粘结剂用作微粒颗粒的分散介质，并且如果需要的话，该粘结剂提供将磨料复合物附接至基底或背衬上的方式。这些微粒颗粒主要用作未固化液体前体中的填料和粘度调节剂，这与传统的涂覆或非织造磨料相比，传统的涂覆或非织造磨料的微粒颗粒通常具有高的莫氏硬度值，并且能够以取决于微粒颗粒的形状、硬度和尺寸以及研磨操作的压力和几何形状的方式通过凿切从工件去除大量材料。在该应用中，这种凿槽被框定为“划痕”，并且虽然具有低莫氏硬度值的单个微粒颗粒可能不会在测试表面中产生可见的划痕，但是矿物质可通过根据复合物的一般混合规则改变复合物的机械性质来影响划痕。在一个实施方案中，本发明的磨料复合物含有具有小于或等于约3的莫氏硬度的微粒颗粒。在一个实施方案中，微粒颗粒相包括具有小于约50微米、并且具体地小于约30微米的d90和小于或等于约3的莫氏硬度值的无机矿物质。粒度分布的增加增加了划擦的可能性并且降低了对固化之前液体浆料的流变性质的控制。
具有小于3的莫氏硬度的微粒颗粒的示例包括但不限于：粘土(诸如高岭土、蒙脱石、伊利石、绿泥石粘土、滑石、皂石)、石膏、碳酸钙(诸如石灰石和大理石)、云母、岩盐和喷射石。另外，许多软的有机材料可提供与软的微粒矿物质颗粒相同的功能，诸如坚果/果实的压碎或磨碎的壳，包括但不限于：杏仁、摩洛哥坚果、椰子、榛子、夏威夷果、美洲山核桃树、松树、开心果和胡桃；果实的压碎或磨碎的核/谷粒，包括但不限于：杏、橄榄、桃、樱桃、李子、棕榈和塔瓜；压碎或磨碎的玉米棒；压碎或磨碎的节肢动物的壳；木粉；压碎或磨碎的合成聚合物材料，包括但不限于任何热塑性聚合物或任何热固性聚合物；以及压碎、磨碎或未改性的天然衍生的聚合物材料，包括但不限于：聚羟基链烷酸酯；精确成形的合成聚合物材料。在一个实施方案中，磨料复合物包含多于一种类型的颗粒。
在一个实施方案中，该磨料复合物包括按重量计在约26％与约80％之间、具体地在约47％与约65％之间、并且更具体地在约52％与约61％之间的微粒颗粒。
磨料复合物的粘结剂必须能够提供微粒颗粒可分布在其中的介质。粘结剂通常包括软的可交联粘结剂组分、硬的可交联粘结剂组分和能够引发加成聚合的材料。当聚合时，软的可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)(因此是橡胶状的并且能够变形)和小于约150MPa的模量。在一个实施方案中，软的可交联粘结剂组分包括氨基甲酸酯二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。合适的软的可交联粘结剂组分的示例包括但不限于脂族氨基甲酸酯二丙烯酸酯。在一个实施方案中，当聚合时，软的可交联粘结剂组分具有大于约25％的断裂伸长率％。
硬的可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg(因此是玻璃状和刚性的)。在一个实施方案中，硬的可交联粘结剂组分包括双官能或三官能丙烯酸酯。合适的硬的可交联粘结剂组分的示例包括但不限于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
在一个实施方案中，能够引发加成聚合的材料是UV光引发剂。
根据经验，不存在经受筛选的单一粘结剂材料产生高清洁性能和低表面划痕的期望组合。较高的模量有益于清洁性能，不利于避免表面损伤，而较低的模量有益于避免表面损伤，不利于清洁性能。通过使用软的粘结剂组分和硬的粘结剂组分的可混溶共混物，可调节粘结剂混合物的玻璃化转变温度和硬度以优化清洁性能和表面损伤的平衡，避免合成具有所需玻璃化转变温度和模量的单一材料所需的更昂贵的分子工程。
在一个实施方案中，粘结剂能够相对快速地固化或胶凝，使得可快速地制造磨料复合物。一些粘结剂相对快速地胶凝，但需要更长时间来完全固化。胶凝化保持复合物的形状直到固化开始。快速固化或快速胶凝粘结剂可产生具有高稠度的磨料复合物的带涂层磨料制品。适用于本发明的粘结剂的示例包括但不限于：热塑性树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、热熔胶、以及它们的混合物。
取决于所用的粘结剂，固化或胶凝可通过本领域技术人员已知的能量源来进行。例如，能量源可包括但不限于：热、红外辐射、电子束、紫外辐射、或可见辐射。可辐射固化的粘结剂为可通过辐射能至少部分固化或至少部分聚合的任何粘结剂。通常，这些粘结剂通过自由基机制聚合。
如果粘结剂通过紫外辐射固化，则需要光引发剂来引发自由基聚合。光引发剂的示例包括但不限于：有机过氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亚硝基化合物、酰卤、腙、巯基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯酰基咪唑、双咪唑、氯代烷基三嗪、苯偶酰缩酮、噻吨酮、以及苯乙酮衍生物。其它示例包括但不限于：安息香醚及其衍生物，诸如α-甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α-烯丙基苯偶姻；α-苄基苯偶姻；苯偶姻醚，诸如苯偶酰二甲基缩酮(以IRGACURE651从纽约州塔里敦的汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，N.Y.)商购获得)、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，诸如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如，以DAROCUR 1173得自汽巴特殊化学品公司(CibaSpecialty Chemicals))和1-羟基环己基苯基酮(例如，以IRGACURE 184得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(例如，以IRGACURE 907得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))；2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如，以IRGACURE 369得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))。其它示例包括含磷有机分子，诸如双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(例如，以IRGACURE 819得自汽巴特殊化学品公司(CibaSpecialty Chemicals))和乙基(2，4,6-三甲基苯甲酰基)苯基亚膦酸酯(例如，以TPO-L得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))。还更可用的光引发剂包括：例如，新戊偶姻(pivaloin)乙醚、茴香偶姻乙醚、蒽醌(例如，蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1，4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、或苯并蒽醌)、卤代甲基三嗪、二苯甲酮和它的衍生物、碘鎓盐和锍盐、钛络合物，诸如双(η5-2，4-环戊二烯-1-基)-双[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(例如，以CGI 784DC得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))；以及卤代硝基苯(例如4-溴甲基硝基苯)、单酰基膦和双酰基膦(例如，以IRGACURE 1700、IRGACURE1800、IRGACURE 1850和DAROCUR 4265得自汽巴特殊化学品公司(Ciba SpecialtyChemicals))。在一个实施方案中，使用了多于一种光引发剂。可与光引发剂一起使用一种或多种光谱敏化剂(例如，染料)，例如，以提高光引发剂对具体光化辐射源的灵敏度。
在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计在约15％与约35％之间，具体地在约22％与约28％之间，以及更具体地在约24％与约27％之间的软的可交联粘结剂组分。在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计在约8％与约28％之间，具体地在约10％与约15％之间，以及更具体地在约11％与约14％之间的硬的可交联粘结剂组分。在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计在约0.5％与约5％之间，具体地在约0.6％与约1％之间，以及更具体地在约0.7％与约0.9％之间的能够引发加成聚合的材料。
粘结剂可以是通过加成聚合机制可辐射固化的。为了促进粘结剂和微粒颗粒之间的联接，可在微粒颗粒和粘结剂前体的浆料中包含硅烷偶联剂。在一个实施方案中，硅烷偶联剂可以按重量计在约0％至约1％之间，具体地在约0.05％与约0.4％之间，以及更具体地在约0.1％与约0.3％之间的量存在。然而，本领域技术人员将知道也可使用其它量，这取决于例如矿物质的大小。合适的硅烷偶联剂包括：例如，甲基丙烯酰氧基丙基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3，4-环氧环己基甲基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基-三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷(例如，分别以商品名A-174、A-151、A-172、A-186、A-187和A-189得自康涅狄格州格林威治的维特克公司(Witco Corp.ofGreenwich，Conn.))、烯丙基三乙氧基硅烷、二烯丙基二氯硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷和问、对-苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷(例如，分别以商品名A0564、D4050、D6205和S1588从宾夕法尼亚州布里斯托尔的联合化学工业公司(United Chemical Industries，Bristol，Pa.)商购获得)、二甲基二乙氧基硅烷、二羟基二苯基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷醇、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三乙氧硅烷、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、乙基三乙氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、乙基三氯硅烷、戊基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、以及它们的混合物。
出于特殊目的，可向磨料复合物中添加其它材料，包括但不限于：单官能丙烯酸单体、热自由基引发剂、促进剂、聚合物蜡或珠、流平剂、润湿剂、消光剂、着色剂、染料、颜料、滑爽剂、粘合促进剂、填料、流变改性剂、触变剂、增塑剂、UV吸收剂、UV稳定剂、分散剂、抗氧化剂、抗静电剂、润滑剂、遮光剂、消泡剂、抗微生物剂、杀真菌剂、以及它们的组合。在一个实施方案中，添加剂为有机的。在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计至多约1％，具体地在约0.1％与约0.8％之间，以及更具体地在约0.2％与约0.6％之间的分散剂。在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计至多约1％，具体地在约0.05％与约0.4％之间，以及更具体地在约0.1％与约0.3％之间的偶联剂。在一个实施方案中，磨料复合物包含按重量计至多约1％，具体地至多约0.3％，以及更具体地至多约0.2％的着色剂。在一个具体的实施方案中，磨料复合物包含按重量计在约15％与约35％之间，具体地按重量计在约22％与约28％之间，以及更具体地按重量计约26.8％的软的可交联粘结剂组分；按重量计在约8％与约28％之间，具体地在约22％与约15％之间，以及更具体地约12.6％的硬的可交联粘结剂组分；按重量计在约0.5％与约5％之间，具体地在约0.6％与约1％之间，以及更具体地约0.8％的光引发剂；按重量计在约25％与约55％之间，具体地在约35％与约45％之间；以及更具体地约42.1％的第一微粒颗粒；以及按重量在计约1％与约25％之间，具体地在约12％与约20％之间，以及更具体地约16.9％的第二微粒颗粒。
虽然磨料复合物包括粘结剂相和矿物质相，但是矿物质相对磨料复合物的擦洗能力没有贡献，并且更多地起到填料的作用。而是，冲洗性能由粘结相和矿物质相整体的特性产生。
在一个实施方案中，磨料复合物用于形成结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括附接至基底的多个精确成形的磨料复合物。如本文所用，术语“精确成形的磨料复合物”指具有一定形状的磨料复合物，所述形状通过如下方式形成：固化还含有软的矿物质颗粒的可流动混合物的一种或多种粘结剂组分，同时该混合物既支撑于背衬上，又填充生产工具的表面上的腔体。这种精确成形的磨料复合物具有与腔体的形状精确相同的形状。在一个实施方案中，磨料复合物可以是锥形的，其尺寸基本上是精确的。
当形成结构化磨料制品时，将多个精确成形的磨料复合物附接至基底的至少一个主表面上。精确成形的磨料复合物提供了从基底的表面向外突出的三维形状。磨料复合物可以图案(即，非随机阵列)或随机阵列设置在基底上。在一个实施方案中，磨料复合物以表现出一定程度重复性的非随机阵列设置在基底上。
适用于本发明的基底的材料包括但不限于：聚合物膜、纸、布、金属膜、硫化纤维、非织造基底、它们的组合、以及它们的化学处理形式。在一个实施方案中，基底是聚合物膜，诸如聚酯或聚氨酯膜。在一个实施方案中，基底对紫外辐射是透明的。在一个实施方案中，基底涂覆有粘合促进层，诸如聚(乙烯-共-丙烯酸)，或可UV固化的“接合涂层”，或者经历粘合促进表面改性，诸如电晕或火焰处理或电子束照射。在形成带涂层磨料制品之后，可将基底层压到另一基底上。例如，可将基底层压到柔性或刚性聚氨酯泡沫材料上，从而提供使用者有效操作磨料的手段。
生产工具可用于形成具有精确成形的磨料涂层的磨料制品或用于生产精确成形的磨料复合物。生产工具具有限定主平面的表面，该主平面包含作为压痕从主平面膨胀的多个腔体。这些腔体限定了磨料复合物的反向形状，并且负责产生磨料复合物的形状、尺寸和布置。腔体可以与适用于磨料复合物或磨料复合物颗粒的几何形状相反的基本上任何几何形状提供。例如，磨料复合物可以是立方体、圆柱形、棱柱形、半球形、矩形、锥形、截棱锥、圆锥形、截头圆锥形和具有平坦顶面的柱形。选择腔体的尺寸以实现磨料复合物的所需面密度。在一个实施方案中，腔体可以点状图案存在，其中相邻的腔体彼此对接。在一个实施方案中，腔体的形状被选择为使得磨料复合物的表面积随着远离背衬而减小。
生产工具可为束带、片材、连续片材或幅材、涂布辊(诸如轮转凹版辊)、安装在涂布辊上的套管、或模具的形式。在一个实施方案中，从母模工具复制生产工具。母模工具可通过本领域技术人员已知的任何常规技术制造，包括但不限于：光刻法、压花纹、雕刻、滚铣、电铸和金刚石车削。美国专利号5,851,247(Stoetzel等人)描述了一种由热塑性材料制成的生产工具，该生产工具可从母模工具复制而成，并且该美国专利在此以引用方式并入。当从母模工具复制生产工具时，母模工具被提供生产工具所期望的图案的反面。在一个实施方案中，母模工具由镀镍金属制成，诸如镀镍铝、镀镍铜或镀镍青铜。通过在加热母模工具和/或热塑性片材的同时将热塑性材料的片材压在母模工具上使得热塑性材料压印有母模工具图案，可从母模工具复制生产工具。替代地，可将热塑性材料直接挤出或浇铸到母模工具上。然后将热塑性材料冷却至固体状态，并且然后将其从母模工具中分开以产生生产工具。生产工具还可任选地包括脱模涂层，以允许磨料制品更容易脱离。合适的脱模涂层的示例包括但不限于有机硅和含氟化合物。用于生产生产工具的优选方法公开于美国专利号5,435,816(Spurgeon等人)、5,658,184(Hoopman等人)和美国专利序列号08/923，862(1997年9月3日提交的“Method and Apparatus for Knurling aWorkpiece，Method of Moldingan Article with Such Workpiece，and Such Molded Article(用于压花纹工件的方法和设备、利用这种工件模制制品的方法、以及这种模制制品)”(Hoopman))中，其公开内容以引用方式并入本文。
如果用于形成磨料制品，则在固化之前磨料复合物的流变特性对于其以高保真度涂覆到生产工具的腔体中的能力是关键的。在一个实施方案中，可通过首先将包含粘结剂前体和多种矿物质的混合物的可流动且可固化的浆料引入到包含在生产工具的外表面上的腔体中以填充此类腔体来制造结构化磨料制品。然后将基底引入到生产工具的外表面的填充的腔体上，使得浆料润湿基底的一个主表面以形成中间制品。然后在中间制品离开生产工具的外表面之前使粘结剂固化以形成涂覆的结构化磨料制品。然后将经涂覆的结构化磨料制品从生产工具的表面移除。
在另一个实施方案中，结构化磨料制品可通过以下方式制备：首先将包含粘结剂前体和多种矿物质的混合物的可流动且可固化的浆料引入到基底的正面上，使得浆料润湿基底的正面以形成中间制品。然后将浆料引入到中间制品的承受侧至生产工具的外表面，在其外表面中具有多个腔体，使得腔体被填充。然后在中间制品离开生产工具的外表面之前使粘结剂前体固化以形成涂覆的结构化磨料制品。然后将经涂覆的结构化磨料制品从生产工具的表面移除。
在所描述的两种方法中，在一个实施方案中，以连续方式进行这些步骤，从而提供了制造本发明的结构化磨料制品的有效方法。
在实践中，结构化磨料制品用作清洁制品。清洁制品可采取多种形式，包括但不限于：擦拭构造物、手垫或处理物品。在图1所示的擦拭构造物中，清洁制品包括磨料复合物和基底。当为擦拭物形式时，基底可包括基本上薄且柔性的材料，诸如但不限于：非织造物、织造物、泡沫等。
当清洁制品为手垫形式时，如图2所示，结构化磨料制品可附接至基底，诸如可适形材料，以允许使用者更好地抓握清洁制品。可使用允许结构化磨料制品适形于待清洁的表面周围的任何材料。在一个实施方案中，基底可包括但不限于泡沫或软聚合物网络，包括橡胶/弹性体或凝胶材料。这允许使用者更好地操纵结构化磨料制品以进行更有效的清洁。在这种构造中，清洁制品将包括邻近基底的第一侧定位的磨料复合物和邻近泡沫层定位的基底的第二侧。泡沫层可通过本领域技术人员已知的任何方式附接至基底上，包括但不限于机械或粘合方式。
在使用中，如图3所示，结构化磨料制品可附接至握持部或柄部。结构化磨料制品可通过附接机构永久地或可释放地附接至握持部或柄部。握持部或柄部可通过技术人员所知的任何方法附接至结构化磨料制品上。示例性的附接方法包括机械方式或粘合方式。一个示例性机械附接机构包括使用塑料按扣。例如，结构化磨料制品可通过将握持部或柄部的可插入部分接合到附接至结构化磨料制品的鞋状物或杯状物中而附接至握持部或柄部。鞋状物或杯状物可通过粘合或机械方式附接至结构化磨料制品。为了实现这种接合，使用者将握持部或柄部的可插入部分插入到结构化磨料制品的杯状物或鞋状物内，并且推动或施加力以将握持部或柄部牢固地引导到杯状物或鞋状物内/杯状物或鞋状物上。使用者的力使得握持部或柄部的可插入部分中的至少一个按扣向内弯曲或推动。这允许可插入部分滑入杯状物或鞋状物内。当按扣与杯状物或鞋状物上的相应狭槽对准时，按扣进入狭槽中并大致返回到其初始非弯曲(松弛)位置。以这种方式，按扣与附接至结构化磨料制品的杯状物或鞋状物的狭槽接合。在该接合位置，按扣将结构化磨料制品附接至握持部或柄部并将结构化磨料制品保持在适当位置。
在一个实施方案中，当结构化磨料制品附接至握持部或柄部时，在结构化磨料制品与柄部或握持部之间定位有附加层。例如，可在结构化磨料制品与握持部或柄部之间设置一层泡沫、软聚合物、或其它适形材料。在该实施方案中，泡沫层可通过本领域已知的任何方式附接至结构化磨料制品，所述方式包括但不限于机械或粘合方式。然后将握持部或柄部(永久地或可释放地)附接至泡沫层。清洁制品的总体结构包括邻近基底的第一侧定位的磨料复合物、邻近泡沫层的第一侧定位的基底的第二侧、以及邻近柄部或握持部定位并附接至柄部或握持部的泡沫层的第二侧。
在一些实施方案中，附接机构包括在握持部或柄部上的致动按钮或开关。当致动按钮被推动时，结构化磨料制品被弹出或脱离与握持部或柄部的附接。在该实施方案中，使用者可通过激活按钮或开关来激活激活机构，然后可将握持部或柄部的可插入部分插入结构化磨料制品的鞋状物或杯状物中。当按钮或开关被激活时，握持部或柄部上的按扣向内弯曲或推动。这使得结构化磨料制品能够容易地滑动到握持部或柄部上。一旦结构化磨料制品位于握持部或柄部上，使用者就将按钮或开关释放或滑动到其初始位置。这使得按扣与鞋状物或杯状物上的狭槽接合，并将结构化磨料制品牢固地保持在握持部或柄部上的适当位置。
为了将结构化磨料制品从握持部或柄部分离，使用者激活按钮或开关。这产生足够的力以向内推动或弯曲按扣并从狭槽中释放按扣。按扣能够弯曲运动，使得它们可向内弯曲，从而提供额外的“屈服”以将结构化磨料制品从握持部或柄部释放。一旦按扣被向内推动，结构化磨料制品就从可插入部分滑落。以此方式，结构化磨料制品容易地从握持部或柄部脱离，而不需要使用者接触结构化磨料制品。在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可对所描述的具体实施方案进行各种修改和改变。
握持部或柄部可由任何合适的材料制成。在一些实施方案中，握持部或柄部可以是模制的。在一些实施方案中，握持部或柄部由聚合物材料制成，诸如丙烯腈丁二烯(ABS)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯或高抗冲聚苯乙烯。在一些实施方案中，柄部可以“包覆成型”部件为特征，该“包覆成型”部件被设计成增强使用者在工具上的抓握。此类组分通常由基于氨基甲酸酯的弹性体或基于烃的嵌段共聚物弹性体如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)材料制成。
实施例
在以下仅意图用作例证的实施例中更具体地描述本发明，这是由于本发明范围内的许多修改和变型对于本领域技术人员而言将显而易见。除非另有说明，否则以下实施例中报告的所有份数、百分比和比率是基于重量的。
材料
Figure BDA0004037060660000111
Figure BDA0004037060660000121
测试方法
制品清洁功效测试(食物污物清洁)
制品清洁功效测试以与美国专利号5,626,512(Palaikis等人)中所述的大体上类似的方式进行。5mm厚、4英寸直径不锈钢盘涂覆有由120克牛奶、60克切达干酪、120克汉堡包、120克番茄汁、120克樱桃汁、20克面粉和100粒糖以及一个蛋组成的食品污物混合物。将带涂层板在烘箱中在230℃下烘烤1小时。将上述涂覆和固化过程重复三次以实现板上均匀的涂层。可接受的食品污物涂层重量应该至少等于0.9克。从每个磨料制品的较大样品上切割出量度为约1英寸2的测试样品，该测试样品包括贴附于聚合物膜上的精确成形的磨料复合物。借助于在其顶部通过1英寸厚的泡沫片由具有5磅重量的单个指状凸起(与样品具有约0.08英寸2的接触面积)传递的力，使样品接触食物污物盘。使用轨道作为导向，用手推动/拉动在涂覆的板上包括重物、指状凸起、泡沫和磨料样品的组件，直到涂覆的板的磨损区域是干净的(视觉上没有涂覆的材料保留在板上)。行进长度是2英寸。记录得到清洁面板所需的循环数(来回等于一个循环，速率为大约45转/分钟)。
划痕测试程序
从每个磨料制品的较大样品上切割出量度为约3cm2的测试样品，该测试样品包括贴附于聚合物膜上的精确成形的磨料复合物。用测试者拇指的一侧将测试样品推入测试表面，施加约5磅的力，并在表面上来回推拉5秒。然后，视觉上检查表面的表面光洁度的变化。所测试的聚(四氟乙烯)(PTFE)表面是不粘煎锅的表面，并且铬表面是用于电线圈烹饪范围的滴水锅的表面。
耐用性测试(磨损重量损失)
该测试用于确定磨料制品的耐用性，并且涉及在研磨材料上前后摩擦每个磨料制品样品，在测试后记录重量损失百分比。较低的重量损失百分比指示更耐用产品。以与美国专利号5,681,361(Sanders，Jr)中所述大体上类似的方式进行磨损测试。测试样品尺寸为2.5英寸×9.0英寸(63.5mm×228.6mm)。施加到测试样品上的向下负载为2.25kg。在温水的存在下，在经过调节的(磨合的)M125金刚石布带(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul，MN))上来回经过100次线性传递(行进长度为约14英寸)之后测定重量损失百分比。
实施例EX1-EX7
具有分散的软矿物质颗粒的粘结剂前体的制备
将液体组分AUDA、TMPTA、PI、DISP和CA添加到SPEEDMIXER杯状物中，并在DAC400.2VAC-P SPEEDMIXER(南卡罗来纳州兰德拉姆的弗莱克泰克公司(FlackTek，Inc，Landrum，SC))中以2400rpm混合60秒。然后将TA和PCC添加到杯状物中，完成200克的总批量大小，并且将混合物在1200rpm下混合30秒。然后将混合物置于150°F(66℃)的烘箱中30分钟，之后将其在2400rpm下混合3分钟以提供粘结剂前体和多个软矿物质颗粒的液体浆料。
表1：实施例EX1至EX7的制剂
Figure BDA0004037060660000131
Figure BDA0004037060660000141
涂覆的磨料制品的制备
使用与美国专利号5,152,917(Pieper等人)(例如，参见实施例1至5)和美国专利号7,267,700(Collins等人)(例如，参见第11栏第9至34行)中描述的那些方法类似的方法来制备涂覆的磨料制品。提供具有外表面的生产工具，该外表面具有对应于所需磨料复合物形状的反向形状的多个腔体。腔体均具有类似于锥形的形状，其中基部长度为400微米至700微米，并且高度为450微米。对于实施例EX1至EX7制剂中的每一个，将粘结剂前体和多个软矿物质颗粒的液体浆料涂覆到生产工具的腔体中。然后将背衬引入到生产工具的外表面的填充的腔体上，使得浆料润湿背衬的一个主表面以形成中间制品。背衬是聚酯膜(3密耳厚)，其具有经电晕处理的聚(乙烯-聚-丙烯酸)底漆层(0.81密耳厚)以对膜进行底涂。接着，将包含浆料和软矿物质颗粒的生产工具暴露于UV辐射以固化粘结剂前体。然后从生产工具中取出磨料制品。
然后使用上述测试方法测试实施例EX1至EX7的磨料制品的清洁功效(食物污垢清洁)、刮擦性质和耐用性(磨损重量损失)。为了进行比较，还测试了比较例CE1。比较例CE1是蜜胺-甲醛热固性树脂的标准密度泡沫，其从巴斯夫(BASF)获得，厚度为1英寸。结果提供于表2中。
表2：清洁能力、刮擦性能和耐久性测试结果
Figure BDA0004037060660000142
注意，可通过调节UADA：TMPTA和/或TA：PCC的比率来调节这些磨料物品的非刮擦特性。每个比例的增加导致更软、更顺应性的磨料制品，其通常将更少刮擦，但当用于清洁表面时也需要更多努力。
在不脱离本公开的范围和实质的情况下，对本公开进行的各种变型和更改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，本公开并不旨在受本文中示出的例示性实施方案和实施例的不当限制，并且此类实施例和实施方案仅以举例的方式呈现，本公开的范围旨在仅受本文中如下示出的权利要求书的限制。在本公开中引用的所有参考文献都以引用的方式全文并入本申请。

Claims (19)

1.一种磨料复合物，所述磨料复合物包含：
第一可交联粘结剂组分，其中当聚合时，所述第一可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)和小于约150MPa的模量；
第二可交联粘结剂组分，所述二可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg；
能够引发加成聚合的材料；以及
微粒颗粒，所述微粒颗粒具有小于或等于约3的莫氏硬度值。
2.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述第一可交联粘结剂组分包括氨基甲酸酯二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中当聚合时，所述第一可交联粘结剂组分具有大于约25％的断裂伸长率。
4.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述第二可交联粘结剂组分包括双官能或三官能丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述能够引发加成聚合的材料包括UV光引发剂。
6.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述微粒颗粒包含具有小于约50微米的d90的无机矿物质。
7.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述磨料复合物包含按重量计在约15％与约35％之间的所述第一可交联粘结剂组分。
8.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述磨料复合物包含按重量计在约8％与约28％之间的所述第二可交联粘结剂组分。
9.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述磨料复合物包含按重量计在约0.5％与约2％之间的所述能够引发加成聚合的材料。
10.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述磨料复合物包含按重量计在约26％与约80％之间的所述微粒颗粒。
11.根据权利要求1所述的磨料复合物，其中所述微粒颗粒包括石膏。
12.根据权利要求1所述的磨料复合物，所述磨料复合物至少包含第一微粒颗粒和第二微粒颗粒。
13.一种结构化磨料制品，所述结构化磨料制品包括：
基底；以及
粘附至所述基底的磨料复合物，其中所述磨料复合物包含：
第一可交联粘结剂组分，其中当聚合时，所述第一可交联粘结剂组分具有低于室温的玻璃化转变温度(Tg)和小于约150MPa的模量；
第二可交联粘结剂组分，所述二可交联粘结剂组分具有高于室温的Tg；
能够引发加成聚合的材料；以及
微粒颗粒，所述微粒颗粒具有小于或等于约3的莫氏硬度值。
14.根据权利要求13所述的结构化磨料制品，其中所述结构化磨料制品附接至柄部。
15.根据权利要求13所述的结构化磨料制品，其中所述结构化磨料制品可释放地附接至柄部。
16.根据权利要求14所述的结构化磨料制品，其中所述结构化磨料制品通过机械方式附接至所述柄部。
17.根据权利要求14所述的结构化磨料制品，其中所述结构化磨料制品通过粘合剂附接至所述柄部。
18.根据权利要求13所述的结构化磨料制品，所述结构化磨料制品还包括邻近所述基底定位的可适形层。
19.根据权利要求18所述的结构化磨料制品，所述结构化磨料制品还包括柄部，其中所述可适形层位于所述结构化磨料制品与所述柄部之间。
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