DE60111232T2

DE60111232T2 - Reinigungswerkzeug und dessen herstellung

Info

Publication number: DE60111232T2
Application number: DE60111232T
Authority: DE
Inventors: Vincent Boisseau; Christine Crux; Jean Curtet; Bryan Johnson; Nadine Poupa
Original assignee: Financiere Elysees Balzac SA
Current assignee: Financiere Elysees Balzac SA
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: CN1443105A; DE60111232D1; KR20030028547A; ES2242756T3; US20030143911A1; ATE296717T1; CN1174837C; EP1301312B1; FR2811536A1; PL359096A1; WO2002006009A1; PL197753B1; EP1301312A1; AU2001276452A1; FR2811536B1; BR0112581A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beflocktes Reinigungswerkzeug, welches insbesondere für die Haushaltspflege geeignet ist. Sie betrifft ebenso das Verfahren zur Herstellung dieses Werkzeugs.
Die Technik des Beflockens ist eine sehr alte Technik, die darin besteht, dass auf eine Oberfläche, die zuvor mit einem geeigneten Klebstoff bestrichen wurde, kurze Textilfasern (deren Länge im Allgemeinen zwischen 0,1 und 20 mm beträgt), sogenannte Flocken, derart aufgebracht werden, dass, in Abhängigkeit der verwendeten Stoffe, ein samtiges, filziges, velourartiges oder pelziges Aussehen erhalten wird.
Diese Technik kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Derzeit existieren drei Hauptvarianten der Durchführung:

– Klopfen oder Rütteln des betreffenden Trägers,
– pneumatisches Aufbringen der Fasern,
– elektrostatisches Aufbringen der Fasern,

Die genannte Technik ist ausführlich in der Literatur beschrieben und dem Fachmann auf diesem Gebiet vertraut. Ihr Anwendungsbereich ist sehr groß. Sie wird insbesondere angewendet zur Herstellung von Materialien, die in der Textil-, Automobil-, Bau-, Verpackungs-, Papier- und Druck-, Gepäck- und Verkleidungs-, der Kunststoff-, Holz- und Möbel, Schuh- und Spielzeugindustrie Verwendung finden.
In dem Patent GB-B-1 539 477 wird die Durchführung dieser Beflockungstechnik zur Erzeugung von Reinigungswerkzeugen beschrieben.
Gemäß GB-B-1 539 477 umfassen die Reinigungswerkzeuge ein Substrat, auf das kurze gerade Fasern mit einem ihrer Enden aufgeklebt sind, wobei an ihren anderen Enden kleine Volumina Acrylharz gebunden sind. Diese kleinen Acrylharzvolumina liegen nicht notwendigerweise getrennt vor. Mehrere von ihnen können koaleszieren, in diesem Fall liegt ein einziges Harzvolumen an mehreren Fasern vor.
Bei einer Ausführungsvariante sind bei den kleinen Harzvolumina an den Enden der Fasern abrasive Partikel aufgebracht. Diese abrasiven Partikel liegen nicht in der Harzzusammensetzung vor, bevor diese auf den Fasern pulverisiert wird, jedoch nach dem Verfahren, nach dem Pulverisieren des Harzes auf den Fasern. Sie werden auf die Fasern, die bereits (nicht polymerisierte) Harzvolumina an ihren freien Ende aufweisen, aufgestäubt. Somit sind die abrasiven Partikel nicht fest in dem Harz verankert, wobei in jedem Fall das abrasive Vermögen des Werkzeugs streng durch ihr Vorkommen begrenzt wird. Wenn erst einmal die Partikel "der Oberfläche" verwendet wurden, sind keine anderen mehr da, um die Aufgabe zu übernehmen.
Gemäß GB-B-1 539 477 wird vorgeschlagen, Zwischenräume nicht unbedeutender Größe zwischen den Fasern zu lassen, um bei der Verwendung jegliche Probleme der Verschmutzung des Werkzeugs und seiner schlechten Spülbarkeit zu vermeiden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung machten sich an die Verbesserung eines beflockten Reinigungswerkzeugs des in dem genannten Patent GB-B-1 539 477 beschriebenen, mehr als 20 Jahre alten Typs, welches in Bezug auf seine abrasive Eigenschaft verbessert ist. Dazu widersetzten sie sich der Lehre des genannten Patents hinsichtlich der Parameter der Flockendichte und optimierten das Auftreten der abrasiven Partikel. Diese Partikel sind in der Struktur des erfindungsgemäßen Reinigungswerkszeugs ausgezeichnet stabilisiert. Sie treten schon vorher in dem Herstellungsverfahren auf.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug und sein Herstellungsverfahren beschrieben.
Das betreffende Werkzeug weist eine Struktur auf, die einen Träger umfasst, wobei auf wenigstens einer Oberfläche des Trägers Fasern durch Beflocken aufgebracht sind, wobei die Fasern wenigstens einen Teil der Oberfläche bedecken und hauptsächlich an ihren freien Enden (den nicht mit dem Träger verbundenen Enden) Bindemitteltröpfchen aufweisen. Somit ist das Werkzeug ein Reinigungswerkzeug im Sinne des Patents GB-B-1 539 477.
Das erfindungsgemäße Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass in seiner Struktur:

– das Bindemittel in seiner Masse mit abrasiven Partikeln beladen ist, und
– die Fasern (oder Flocken), die auf wenigstens einem Teil der Oberfläche vorliegen, mit einer Dichte von über 1000 Fasern/cm² vorliegen.

Erfindungsgemäß treten die abrasiven Partikel in der Masse des Bindemittels, genauer gesagt, in der Masse der Bindemitteltröpfchen, auf. Sie sind dort fest verankert, größtenteils vollständig versenkt, und damit perfekt stabilisiert.
Neben den vollständig versenkten Partikeln treten vorteilhafterweise herausragende Partikel auf. Ihr Verankerungsgrad steht im Allgemeinen im Verhältnis zu dem Maß, in dem sie mit dem Bindemittel versehen sind (siehe später in der Beschreibung des Verfahrens). Das Auftreten von Partikeln, die weit herausragen, instabil sind und leicht abgelöst werden, ist nicht vollständig auszuschließen. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug keine (oder sehr wenig) dieser weit herausragenden abrasiven Partikel auf.
In jedem Fall werden bei der Verwendung des erfindungsgemäßen beflockten Reinigungswerkszeugs nacheinander (durch Ausfallen oder Abnutzen) die weit herausragenden abrasiven Partikel, die herausragenden Partikel und schließlich die versenkten Partikel (des neuen Werkzeugs) verbraucht.
Die Bindemitteltröpfchen, die in ihrer Masse mit abrasiven Partikeln beladen sind, sind vorteilhaft für optimierte Bedingungen bezüglich der abrasiven Eigenschaft des beflockten Werkzeugs. In den Tröpfchen ist das Bindemittel somit vorteilhafterweise mit einem Beladegrad (λ) vorhanden, der folgendermaßen definiert ist:
größer als 0,5, bevorzugt größer als 0,9.
Die Begriffe Partikelvolumenkonzentration (CPV) und kritische Partikelvolumenkonzentration (CPVC) sind dem Fachmann auf dem Gebiet geläufig.
Der Vollständigkeit halber sei daran erinnert, dass die Partikelvolumenkonzentration (CPV) einer Beladung durch folgende Gleichung definiert ist:
CPV(%) = 100.
wobei Vc das Volumen der Beladungen (hier die abrasiven Partikel) und Vl das Volumen des Bindemittels darstellen. Diese Volumina werden ausgehend von den Massen und Dichten der Bestandteile der betreffenden Formulierung, hier des Bindemittels und der abrasiven Partikel, berechnet; die kritische Partikelvolumenkonzentration (CPVC) einer Beladung wird ausgehend von einer Messung der Ölzahl der Beladung gemäß der Norm ISO 787-5 bestimmt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es somit vorteilhaft, sowohl im Hinblick auf die Optimierung der abrasiven Eigenschaft, als auch in ökonomischer Hin sicht, wenn der oben definierte Parameter λ größer als 0,5, bevorzugt größer als 0,9, und möglichst nahe 1, ist. Nebenbei sei erwähnt, dass es nicht ausgeschlossen ist, dass λ über 1 liegt, die Gegenwart von weit herausragenden Partikeln ist jedoch nicht wirklich erwünscht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird also vorteilhafterweise die Menge an Bindemittel minimal (jedoch stets ausreichend) gehalten, um die Zwischenräume zwischen den abrasiven Partikeln auszufüllen.
Diese Optimierung der jeweiligen Beladungsmengen und Bindemittelmengen in den abrasiven Tröpfchen wirken sich auf die abrasiven Eigenschaften des beflockten Endprodukts aus.
Erfindungsgemäß wurde ebenso versucht, die Verteilung der abrasiven Formulierung, dem Vorläufer der beladenen Tröpfchen, zu optimieren, um ein Produkt mit einem Tröpfchen pro Faser mit minimaler Koaleszenz der betreffenden Tröpfchen zu erhalten. Durch die Minimierung der Koaleszenz wird die Menge an erforderlichem beladenen Bindemittel herabgesetzt, das Abriebvermögen des beflockten Endprodukts optimiert und seine Spülbarkeit erhöht (durch Minimierung der Verschmutzung).
Das erfindungsgemäße beflockte Reinigungswerkzeug weist somit im Sinne dieser Optimierung an den freien Enden seiner Fasern (seiner Flocken) beladene Bindemitteltröpfchen auf, deren mittlerer Äquivalentdurchmesser (⌀_m) folgendermaßen ist: ⌀_m < f + 4c, wobei f den mittleren Äquivalentdurchmesser der Fasern und c den mittleren Äquivalentdurchmesser der abrasiven Partikel, welche in den Tröpfchen vorliegen, darstellen.
Noch vorteilhafter ist es, wenn der mittlere Äquivalentdurchmesser der Tröpfchen (⌀_m) in etwa oder gleich f + 2c ist (wobei f den mittleren Äquivalentdurchmesser der Fasern und c den mittleren Äquivalentdurchmesser der betreffenden abrasiven Partikel darstellen).
Auf der oder den beflockten Oberflächen des Trägers der erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeuge liegen somit Flocken mit einer Dichte über 1000 Flocken/cm² vor, die an ihren freien Enden Bindemitteltröpfchen aufweisen, die in ihrer Masse mit abrasiven Partikeln beladen sind. Diese Tröpfchen sind vorteilhafterweise gekennzeichnet durch:

– ein Verhältnis λ > 0,5, bevorzugter > 0,9;
– einen mittleren Äquivalentdurchmesser ⌀_m < f + 4c, bevorzugter in etwa oder gleich f + 2c.

Bezüglich der Beflockungsdichte sei folgendes hinzugefügt:
Sie liegt über 1000 Fasern/cm². Sie liegt vorteilhafterweise unter 4000 Fasern/cm², besser noch unter 3500 Fasern/cm².
Bevorzugt liegt sie zwischen 2000 und 2500 Fasern/cm².
Mit derartigen Beflockungsdichten werden erfindungsgemäß völlig überraschend leistungsfähige Werkzeuge erhalten. Dadurch ist es gelungen, die Koaleszenz der Tröpfchen zu begrenzen oder sogar vollständig zu verhindern.
Durch Kombinieren der Beflockungsdichten mit den optimierten Eigenschaften der beladenen Bindemitteltröpfchen (λ, ⌀_m) werden erfindungsgemäß sehr leistungsstarke Werkzeuge erhalten.
Nebenbei sei daran erinnert, dass die durch Beflocken auf den Träger der erfindungsgemäßen Werkzeuge aufgebrachten Fasern beladene Bindemitteltröpfchen hauptsächlich an ihren freien Enden aufweisen. Die Gegenwart dieser Tröpfchen entlang dieser Fasern ist jedoch nicht immer vollständig auszuschließen.
Die erfindungsgemäßen Werkzeuge können in verschiedenen Formen vorliegen, insbesondere:

– mit einer oder mehreren beflockten Oberflächen
– mit einer oder mehreren Oberfläche(n), die vollständig oder teilweise, gleichmäßig oder ungleichmäßig beflockt ist/sind.

In einer ersten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug auf einer seiner Hauptoberflächen gleichmäßig und vollständig beflockt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug auf wenigstens einem Teil einer seiner Oberflächen ungleichmäßig beflockt. Somit können die beflockten Fasern in verschiedenen Längen, vorteilhafterweise in zwei verschiedenen Längen, auftreten; die Verteilung der Fasern verschiedener Längen kann zufällig oder bestimmt sein.
Es können Fasern verschiedener Längen auf wenigstens zwei Zonen einer Oberfläche vorliegen, wobei die Länge der Fasern in jeder dieser Zonen im wesentlichen die gleiche ist. Auf diese Weise können eine Zone mit starker Scheuerkraft (Zone der kurzen Fasern) und eine Zone mit schwacher Scheuerwirkung (Zone der langen, biegsameren Fasern) erzeugt werden.
Es können ebenso kurze Fasern und lange Fasern) gemischt auf wenigstens einem Teil einer Oberfläche vorliegen. In einem solchen Fall ermöglichen verschiedene Anfärbungen, vorteilhafterweise der langen Fasern mit Harz bzw. der kurzen Fasern, die Beurteilung des Abnutzungsgrads des Materials, wobei sich die Anfärbung der langen Fasern mit Harz zu der der kurzen Fasern ändert. Andere Ausführungsformen sind selbstverständlich auch möglich.
Ebenso kann ein beflocktes Werkzeug hergestellt werden, welches asymmetrisch auf der einen oder anderen seiner zwei Hauptoberflächen beflockt ist.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Werkzeuge genauer beschrieben, ohne dass dadurch die Natur der einzelnen Hauptbestandteile – des Trägers, der Fasern, des Bindemittels, der abrasiven Partikel – eingeschränkt wird.
Der Träger, der im Allgemeinen weich und flexibel ist, besteht vorteilhafterweise aus einem nicht-gewobenen Material, einem synthetischen oder künstlichen Schwamm oder einem nicht-gewobenen Material, der mit einem derartigen Schwamm verbunden ist. Bevorzugt besteht er aus einem mit einem derartigen Schwamm verbundenen nicht-gewobenen Material. Die Verbindung nichtgewobenes Material/Schwamm kann verschiedenen Typs sein, insbesondere kann sie durch Zusammenkleben, Nadeln oder Zusammennähen entstehen.
Die Fasern können insbesondere Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern oder Acrzlfasern sein. Bevorzugt handelt es sich um Polyamidfasern. Die Fasern sind in Bezug auf die durchgeführte Beflockung nicht zu lang (siehe Einführung). Es stellte sich heraus, dass die abrasiven Eigenschaften des Gegenstands mit der Länge der Fasern herabgesetzt werden. Die aufgebrachten Fasern haben bevorzugt eine Länge zwischen 2 und 5 mm.
Das eingesetzte Bindemittel weist bevorzugt als Grundbestandteil ein warmaushärtendes Harz, insbesondere ein warmaushärtendes Phenol-, Acryl-, Epoxy- oder Melaminharz auf. Bevorzugter ist als Grundbestandteil ein warmaushärtendes Phenolharz. Es ist nicht völlig ausgeschlossen, andere Harztypen, insbesondere durch Ultraviolettstrahlung oder andere Bestrahlungsarten aushärtende Harze, zu verwenden. Das Bindemittel wird zuvor pulverisiert, danach beladen, nicht gehärtet, und der Träger mit den Tröpfchen des beladenen, nicht gehärteten Bindemittels wird anschließend, im Allgemeinen thermisch, behandelt, um die beladenen Bindemitteltröpfchen auszuhärten.
Die Partikel oder abrasiven Beladungen sind bevorzugt ausgewählt aus minera lischen Quarz (SiO₂)-, Aluminiumoxid-, Calcit-, Siliziumkarbid- oder Talkpartikeln oder deren Mischungen. Bevorzugt handelt es um Quarz (SiO₂)- und/oder Aluminiumoxidpartikel. Es ist nicht ausgeschlossen, wenn ein schwächeres Abriebvermögen gewünscht ist, synthetische (organische) Beladungen, wie Polyethylenterephthalat (PET)-Partikel, Polymethylmethacrylat (PMMA)-Partikel, Polyurethan (PU)-Partikel oder Polystyrol (PS)-Partikel ... zu verwenden.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden alle diese Beladungen, mineralische und organische, als abrasive Beladungen bezeichnet.
In jedem Fall wird erfindungsgemäß die Menge an Material (Bindemittel und abrasive Partikel) minimiert, indem die beladenen Bindemitteltröpfchen hauptsächlich nur an den freien Enden der Fasern vorgesehen sind, und wodurch die Wirksamkeit dieser Tröpfchen zusammen mit den "starren", kurzen und mit hoher Dichte eingesetzten Fasern optimiert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht oder enthält das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug ein nicht-gewobenes Material mit Poly amidflocken, wobei vorwiegend an deren freien Enden Tröpfchen eines vernetzten Phenolharzes vorliegen, die mit Quarz- und/oder Aluminiumoxidpartikeln beladen sind. Die Flocken sind vorteilhafterweise vollständig vereinzelt bzw. individualisiert. Jedoch kann die Koaleszenz bestimmter Tröpfchen zu einem geringen Prozentsatz nicht in jedem Fall vollständig ausgeschlossen werden.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen be flockten optimierten Reinigungswerkzeuge beschrieben.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es

– die Herstellung eines aushärtenden (im Allgemeinen warmaushärtenden) Bindemittels, welches mit abrasiven Partikeln beladen ist (die Partikel liegen bereits vor diesem Verfahren vor);
– das Beflocken zumindest eines Teils wenigstens einer Oberfläche des Trägers mit Fasern (es können eine oder mehrere Oberflächen in ihrer Gesamtheit oder teilweise, gleichmäßig oder ungleichmäßig ... betroffen sein), wobei der betreffende Teil zuvor klebend gemacht wurde (nach einem an sich bekannten Verfahren) und das Beflocken derart durchgeführt wird, dass eine Faserdichte von über 1000 Fasern/cm² erhalten wird (diese Dichte kann optimiert werden);
– das Aufbringen (im Allgemeinen durch Pulverisieren) des beladenen härtbaren Bindemittels auf den erhaltenen beflockten Träger, wobei Tröpfchen des beladenen Bindemittels hauptsächlich an den freien Enden der Fasern positioniert werden; und
– die im Allgemeinen thermische Behandlung des beflockten Trägers mit dem aushärtenden beladenen Bindemittel, wobei die Behandlung der Aushärtung des Bindemittels dient (zur Stabilisierung der in ihrer Masse beladenen Tröpfchen am Ende der "geraden bzw. aufrechten" Fasern), umfasst.

Die Beflockung ist ein an sich bekanntes Verfahren. Hierbei sei auf die Einführung in der vorliegenden Beschreibung hingewiesen. Üblicherweise wird sie gemäß der Erfindung durchgeführt, um Reinigungswerkzeuge mit einer vergleichsweise erhöhten und der Verwendung angepassten Faserdichte, wobei an den freien Enden dieser Fasern mit abrasiven Partikeln beladene Bindemitteltröpfchen vorliegen, zu erzeugen.
Im Falle der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei der Beflockung vorteilhafterweise um elektrostatische Beflockung, die kontinuierlich auf einem ablaufenden Band des Trägers durchgeführt wird.
Bezüglich der Herstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, welches auf der gleichen Oberfläche Fasern verschiedener Längen aufweist, können verschiedene Varianten der Beflockungsverfahren durchgeführt werden. Um die Fasern verschiedener Länge in den unterschiedlichen Zonen zu verteilen, können entweder mindestens zwei unabhängige Beflockungsvorgänge hintereinander durchgeführt werden (einer mit den kurzen Fasern, der andere mit den langen Fasern, in dem Fall, in dem zwei Fasersorten vorkommen: kurze und lange); oder es wird ein einziger Beflockungsvorgang mit langen Fasern durchgeführt und bestimmte Langfasern auf der betreffenden Oberfläche gekürzt, um sie in kürzere Fasern zu überführen.
Wenn diese Fasern unterschiedlicher Länge gemischt vorkommen, wird eine einzige Beflockung dieser Mischung durchgeführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Beispiele veranschaulicht.
Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeuge verwendeten Ausgangsmaterialien sind im Folgenden aufgeführt.
Der Träger ist ein nicht-gewobenes Material von etwa 60 g/m², bestehend aus Viskose- und Polyesterfasern, die durch Nadelung und Harzlatex verbunden sind.
Die Fasern der Flocken sind Polyamid-6,6-Fasern mit einer Länge von 4 mm, mit einem Fasertiter von 22 dtex, die zur Beflockung konditioniert wurden. Sie weisen einen mittleren Äquivalentdurchmesser von f = 50 μm auf.
Die verwendete abrasive Formulierung (Vorläufer der beladenen Bindemitteltröpfchen) besteht pro 100 g aus:

– 23,4 g eines Phenolharzes vom Resoltyp, kommerziell erhältlich von der Gesellschaft CRAY VALLEY unter der Handelsbezeichnung Norsophen,
– 20,7 g destilliertem Wasser,
– 0,3 g grünem Pigment, kommerziell erhältlich von der Gesellschaft FAP-CO unter der Bezeichnung Vert (Grün) 60202,
– 55,6 g abrasiven Beladungen: Quarz (SiO₂), kommerziell erhältlich von der Gesellschaft SIFRACO unter der Bezeichnung C4. Die Quarzkörnchen haben einen mittleren Äquivalentdurchmesser von c = 55 μm. Für dieses Quarz (Dichte 2,65) beträgt die Ölzahl gemäß der Norm ISO 787-5 19 ml Leinöl (Dichte 0,935) pro 100 g Beladung. Die CPVC beträgt somit 64,99%.

Sie wird durch einfaches Mischen ihrer Bestandteile erhalten.
Sie ist durch den folgenden Parameter gekennzeichnet:
Beispiel 1
a) Der auf Walzen konditionierte Träger (nicht-gewobenes Material) wird abgerollt. Eine seiner Oberflächen wird durch ein Rakel auf der Walze mit 200 g/m² eines Klebstoffs, bestehend aus 90 Gew.-% Acrylklebstoff und 10 Gew.-% Härtungsmittel, bestrichen.
Das mit dem Klebstoff bestrichene nicht-gewobene Material wird anschließend in eine Beflockungskammer vom Typ AIGLE eingebracht. Die Fasern der Flocken, die auf der Klebeschicht ausfallen, sind durch ein elektrisches Feld, welches 100 kV erreichen kann, vertikal orientiert. Ein Klopfsystem des nicht-gewobenes Materales gewährleistet ein gutes Aufsetzten der Fasern in dem Klebstoff, ein Überschuss an Fasern wird durch Absaugen herausgezogen.
Die Passage des beflockten nicht-gewobenen Materiales bei 180°C über 5 Minuten in einem Tunnelofen bei Heißluft ermöglicht das Trocknen und die Vernetzung des verwendeten Klebstoffs.
Das beflockte nicht-gewobene Material wird anschließend auf einer Walze abgekühlt, zum Anheben der nicht korrekt aufgesetzten Fasern gebürstet und anschließend aufgewickelt.
Durch den Beflockungsvorgang wird eine Faserdichte von 2500 Fasern pro cm² erhalten.
b) Das beflockte nicht-gewobene Material wird kontinuierlich, die beflockte Oberfläche nach oben, abgewickelt. Auf der gesamten beflockten Oberfläche wird die abrasive Formulierung gleichmäßig durch Düsen mit komprimierter Luft pulverisiert.
Nach der Pulverisierung wird in einem Tunnelofen unter Heißluft bei 180°C 5 Minuten eine thermische Behandlung durchgeführt, um das Trocknen und die Vernetzung der abrasiven Formulierung zu ermöglichen.
Der abrasive Niederschlag weist 150 g/m² (trocken) auf. Die an den freien Enden der Fasern erzeugten Tröpfchen besitzen einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 2,2 c + f ≃ 171 μm. Dieser Wert resultiert aus einer theoretischen Berechnung und wurde durch Mikroskopie verifiziert. Es liegt im Allgemeinen ein beladenes Tröpfchen pro Faser vor.
c) Das erhaltene Reinigungswerkzeug wurde getestet.
Seine abrasive Eigenschaft wurde auf klassische Weise auf einem Abriebprüfgerät vom Taber-Typ gemessen.
Eine feuchte Probe des Werkzeugs mit einem Durchmesser von 125 mm wurde mit 60 Umdrehungen/Min. gedreht. Zwei Aluminiumrollen mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 12 mm werden dabei unter reibende Bewegung gegen die beflockte Oberfläche der Probe gesetzt. Eine Masse von 1,5 kg wird auf jede der Rollen aufgebracht.
Der Masseverlust der Rollen wird aus der Differenz ihrer Masse vor und nach der Reibung nach 50 Umdrehungen und 200 Umdrehungen berechnet.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Werkzeugs sowie die Ergebnisse aus dem Taber-Test sind in folgender Tabelle wiedergegeben.
Beispiel 2
sUnter Verwendung der oben beschriebenen Ausgangsmaterialien und des in Beispiel 1 ausgeführten Verfahrens werden Proben des erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeugs hergestellt.
Von einer Probe zur anderen wird die Faserdichte variiert. Der Pulverisierungsgrad der abrasiven Formulierung wird derart an die jeweilige Faserdichte angepasst, dass etwa ein Tröpfchen pro Faser abgelagert wird; jedes Tröpfchen weist einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 2c + f ≃ 160 μm auf.
Die Proben werden in einem "Taber-Abriebprüfgerät" getestet. Die Eigenschaften der Proben sowie die Testergebnisse sind in folgender Tabelle wiedergegeben.
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass das Abriebvermögen mit der Anzahl der Fasern ansteigt, bis ein Optimum von etwa 2500–3000 Fasern/cm² erreicht ist. Dar über hinaus ist die Leistungsverminderung auf die Schwierigkeit zurückzuführen, die Tröpfchen durch das Pulverisierungsverfahren getrennt zu halten. Tatsächlich besitzen die Tröpfchen, die aufgrund der hohen Faserdichte zusammengebracht werden, die Tendenz, zu koaleszieren.

Claims

Reinigungswerkzeug, dessen Struktur einen Träger mit wenigstens einer Oberfläche umfasst, auf welcher Fasern durch Beflocken aufgebracht sind, wobei die Fasern zumindest teilweise die Oberfläche bedecken und hauptsächlich an ihren freien Enden Bindemitteltröpfchen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel in seiner Masse mit abrasiven Partikeln beladen ist, und dass die Fasern auf wenigstens einem Teil der Oberfläche mit einer Dichte von über 1000 Fasern/cm² vorliegen.
Reinigungswerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladegrad des Bindemittels mit den abrasiven Partikeln derart ist, dass das Verhältnis:
größer als 0,5, bevorzugt größer als 0,9, ist.
Reinigungswerkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Äquivalentdurchmesser (⌀_m) der beladenen Bindemitteltröpfchen folgendermaßen ist: ⌀m < f + 4cwobei f den mittleren Äquivalentdurchmesser der Fasern an den Enden, an denen die Tröpfchen vorliegen, darstellt, und c den mittleren Äquivalentdurchmesser der abrasiven Partikel, welche in den Tröpfchen vorliegen, darstellt.
Reinigungswerkzeug gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Äquivalentdurchmesser (⌀_m) der beladenen Bindemitteltröpfchen in etwa oder gleich f + 2c ist.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zumindest auf einem Teil der Oberfläche mit einer Dichte von weniger als 4000 Fasern/cm², bevorzugt von weniger als 3500 Fasern/cm², vorliegen.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zumindest auf einem Teil der Oberfläche mit einer Dichte von 2000 bis 2500 Fasern/cm² vorliegen.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern auf der Oberfläche in verschiedenen Längen, bevorzugt in zwei verschiedenen Längen, vorliegen.
Reinigungswerkzeug gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern auf wenigstens zwei Zonen der Oberfläche in verschiedenen Längen vorliegen, wobei die Länge der Fasern in jeder der Zonen genau die gleiche ist.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem nicht-gewobenen Material, einem synthetischen oder künstlichen Schwamm oder einem mit einem derartigen Schwamm verbundenen nicht-gewobenen Material besteht.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fasern um Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Polypropylenfasern, bevorzugt um Polyamidfasern, handelt.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel als Grundbestandteil ein wärmeaushärtendes Phenol-, Acryl-, Epoxy- oder Melaminharz, bevorzugt ein wärmeaushärtendes Phenolharz, aufweist.
Reinigungswerkzeug gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasiven Partikel ausgewählt sind aus Quarz-, Aluminiumoxid-, Calcit-, Siliziumkarbid- und/oder Talgpartikeln oder deren Mischungen.
Verfahren zur Herstellung eines Reinigungswerkzeugs gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren – die Herstellung eines aushärtenden Bindemittels, welches mit abrasiven Partikeln beladen ist; – das Beflocken zumindest eines Teils wenigstens einer Oberfläche eines Trägers mit Fasern, wobei der betreffende Teil zuvor klebend gemacht wurde, und das Beflocken derart durchgeführt wird, dass eine Faserdichte von über 1000 Fasern/cm² erhalten wird; – das Aufbringen des aushärtenden, beladenen Bindemittels auf den erhaltenen beflockten Träger, wobei Tröpfchen des beladenen Bindemittels hauptsächlich an den freien Enden der Fasern positioniert werden, und – die im allgemeinen thermische Behandlung des beflockten Trägers mit dem aushärtenden beladenen Bindemittel, wobei die Behandlung der Aushärtung des Bindemittels dient, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beflockung um elektrostatische Beflockung handelt, die kontinuierlich auf einem ablaufenden Band des Trägers durchgeführt wird.