DE69304925T2

DE69304925T2 - Schmelzverbundene gegenstände aus vliesstoff und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69304925T2
Application number: DE69304925T
Authority: DE
Inventors: Raymond F Heyer; Connie L Hubbard
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JP3245170B2; BR9306966A; WO1994004738A1; AU4668893A; MX9304885A; EP0656080B1; JPH08500642A; ES2093976T3; US5685935A; KR950703093A; DE69304925D1; CA2140336A1; EP0656080A1; AU669202B2; ZA935496B

Description

Die Erfindung betrifft Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstände geringer Dichte und Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere umfassen die Gegenstände erste und zweite Stapelfasern, wobei die zweite Faser eine Zweikomponentenfaser ist, die ermöglicht, daß den Gegenständen "wieder Volumen verliehen" wird.
Die Verwendung luftiger, faserförmiger Vliesschleifprodukte zum Reinigen von Oberflächen, wie verschmutzte Oberflächen von Töpfen und Pfannen, ist allgemein bekannt. Diese Produkte sind typischerweise luftige offene Vliesmatten, gebildet aus Fasern, die an Punkten, wo sie sich kreuzen und in Kontakt miteinander sind, aneinander gebunden sind.
Schleifprodukte geringer Dichte dieses Typs können aus statistisch angeordneten Stapelfasern gebildet werden, die zusammen an den Kontaktpunkten mit einem Bindemittel gebunden sind, das Schleifteilchen enthalten kann. Eine sehr erfolgreiche kommerzielle Ausführungsform eines solchen Schleifprodukts ist das unter dem Warenzeichen "Scotch-Brite" von Minnesota Mining and Manufacturing Company von St. Paul MN. vertriebene. Schleifprodukte geringer Dichte dieses Tpys können mit dem von Hoover und Mitarb. im U.S.-Patent Nr. 2,958,593 offenbarten Verfahren hergestellt werden.
McAvoy, U.S.-Patent Nr. 3,537,121, McAvoy und Mitarb., U.S.-Patent Nr. 4,893,493 und McGurran, U.S.-Patent Nr. 5,030,496 beschreiben ebenfalls faserförmige Vlies-Oberflächenbehandlungsgegenstände.
Das U.S.-Patent Nr. 5,082,720 (Hayes) beschreibt schmelzbindfähige Zweikomponentenfasern zur Verwendung bei Vliesgeweben. Die darin beschriebenen Zweikomponentenfasern weisen als ersten Bestandteil ein zur Bildung von Fasern fähiges Polymer und einen zweiten Bestandteil auf, der ein verträgliches Gemisch von Polymeren umfaßt, die zur Haftung an der Oberfläche des ersten Bestandteils fähig sind. Der zweite Bestandteil weist eine Schmelztemperatur von mindestens 30ºC unterhalb der Schmelztemperatur des ersten Bestandteils aber mindestens 130ºC auf.
Die U.S.-Patente Nr. 3,377,151 (Lanham) und 4,856,134 (Wertz und Mitarb.) offenbaren als Reinigungsgegenstände geeignete offene luftige Gewebe, die hitzeversiegelte Kanten aufweisen. Es gibt in keiner Bezugnahme eine Offenbarung der Verwendung schmelzverbindbarer Fasern in einer solchen Vorrichtung und auch nichts über die Vorteile der Verwendung solcher Fasern.
Das U.S.-Patent Nr. 4,078,340 (Klecker und Mitarb.) offenbart ein Schleifpad, das zum Reinigen und Scheuern von Küchenutensilien geeignet ist, wobei das Pad eine luftige faserförmige Vliesstruktur gekräuselter Nylon- oder Polyesterfilamente mit gemischten Denier umfaßt, die an Kontaktpunkten mit einem wärmehärtbaren Harz gebunden sind, das feinverteilte weiche Schleifmittel enthält und auf einer seiner Oberflächen mit einem wärmehärtbaren Harz beschichtet ist, das fein verteilte harte Schleifmittel enthält.
Die vorliegende Erfindung stellt einen luftigen offenen porösen Vliesreinigungsgegenstand mit geringer Dichte bereit. Die erfindungsgemäßen Gegenstände weisen mindestens eine Hauptoberfläche, einen inneren (z.B. nicht freigelegten) Bereich und eine Peripherie auf und umfassen Gewebe, hergestellt aus ersten und zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfasern.
Die erste gekräuselte organische thermoplastische Stapelfaser umfaßt Materialien augewählt aus Polyamiden, Polyolefinen, Polyestern, und kann ein Gemisch solcher Fasern umfassen.
Die zweite gekräuselte organische thermoplastische Stapelfaser umfaßt Zweikomponentenfasern aus mindestens zwei Materialien unterschiedlicher Hitzestabilität. Die Hitzestabilität des weniger hitzestabilen Bestandteils der zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser ist geringer als die Hitzestabilität der ersten Faser. Für die Zwecke der Erfindung soll der Begriff "Zweikomponenten"-Fasern die bei der Erfindung geeigneten zweiten gekräuselten Stapelfasern beschreiben, obwohl selbstverständlich ist, daß der Begriff Fasern mit mehr als zwei Bestandteilen unterschiedlicher Hitzestabilität einschließt.
Die ersten und zweiten Fasern sind zusammen an mindestens einem Teil der Punkte, an denen sie in Kontakt sind, schmelzgebunden, wobei die Schmelzbindung zum Beispiel unter Durchleiten von erhitzter Luft oder eines anderen Gases durch das Gewebe oder Durchführen des Gewebes durch eine Gruppe von gegenüberliegenden Metallwalzen, die voneinander in einem geringeren Abstand angeordnet sind als die ursprüngliche Dicke des Gewebes, wobei eine oder beide Metallwalzen erhitzt sind (Kalandern), erfolgt.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände sind dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern der einen Hauptoberfläche des Vliesgegenstands eine daran gebundene Schleifbeschichtung aufweist und mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern des inneren Bereichs keine daran gebundene Schleifbeschichtung aufweist.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch statistisches Anordnen einer Vielzahl von gekräuselten ersten und zweiten thermoplastischen organischen Stapelfasern zu einem offenen luftigen Gewebe auf bekannte Weise hergestellt. Das offene luftige Gewebe wird dann Bedingungen unterzogen, die ausreichend sind, um den weniger hitzestabilen Bestandteil der zweiten gekräuselten Stapelfaser an mindestens einem Teil der Punkte zu schmelzen, an denen sie mit der ersten gekräuselten Stapelfaser in Kontakt sind, wobei eine Gewebevorstufe gebildet wird.
Das schmelzgebundene Gewebe wird dann durch eine oder mehrere Gruppen von gegenüberliegenden Walzen geführt, während das Gewebe noch eine ausreichende Temperatur aufweist, um den weniger hitzestabilen Bestandteil der zweiten Faser zu schmelzen. (Alternativ kann das Gewebe nach dem Schmelzbinden abgekühlt und dann wieder auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden.) Die Walzen sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der ausreichend ist, um ein verdichtetes schmelzgebundenes offenes luftiges Gewebe mit einem Teil der Luftigkeit des schmelzgebundenen offenen luftigen Gewebes zu bilden.
Der nächste Schritt des Verfahrens ist das Aufbringen (vorzugsweise unter Durchführen des Gewebes durch eine zweite Gruppe von gegenüberliegenden Walzen) einer Bindemittelvorstufenaufschlämmung auf mindestens einen Teil einer Hauptoberfläche des verdichteten schmelzgebundenen offenen luftigen Gewebes, aber nicht auf den inneren Bereich, wobei ein teilweise beschichtetes verdichtetes Gewebe gebildet wird. Die Bindemittelvorstufenaufschlämmung umfaßt vorzugsweise Schleifteilchen und eine Bindemittelvorstufenlösung. Die Viskosität der Bindemittelvorstufenaufschlämmung bestimmt hauptsächlich den Abstand der zwischen der zweiten Gruppe von Walzen erforderlich ist. Die Abstandsstrecke und die Viskosität der Bindemittelvorstufenaufschlämmung werden so gewählt, daß die Bindemittelvorstufenaufschlämmung nicht in die Mitte des Gewebes eindringt. Mit anderen Worten durchdringt die Bindemittelvorstufenaufschlämmung nur einen Teil der Dicke des verdichteten Gewebes, vorzugsweise weniger als etwa ein Drittel der Dicke.
Das teilweise beschichtete verdichtete Gewebe wird dann Bedingungen ausgesetzt, die ausreichend sind, um die Bindemittelvorstufenlösung zu härten, um ein Gewebe zu bilden, das teilweise mit einer Bindemittelvorstufenaufschlämmung beschichtet ist, die teilweise oder vollständig gehärtet ist.
Der Endschritt des Verfahrens ist der, bei dem das schmelzgebundene verdichtete mit der Bindemittelvorstufenaufschlämmung teilweise beschichtete und gehärtete Gewebe einer Temperatur ausgesetzt wird, die ausreichend ist, um ein offenes luftiges Gewebe zu bilden, dem wieder Volumen verliehen wurde. Wie hier verwendet bedeutet "wieder Volumen verleihen", daß das Gewebe einen Teil oder seine ganze ursprüngliche Voluminosität oder "Luftigkeit" wieder erreicht hat (Luftigkeit bedeutet die Dicke des Gewebes, gemessen von der Oberfläche des Gewebes, die die abzureibende Oberfläche berührt, bis zur unteren Oberfläche des Gewebes). Die Dichte der Gewebe mit wiederverliehenem Volumen ist geringer als die der kalanderten und beschichteten Gewebe. Der Härtungsschritt und der Schritt des wieder Volumen verleihens kann im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
Das fertige Gewebe kann dann zu einzelnen Schleifgegenständen geschnitten werden. Die peripheren Kanten der Gegenstände können gebunden, zum Beispiel durch Ultraschallschweißen "hitzeversiegelt", werden. Das Hitzeversiegeln schließt das Zusammenschmelzen der thermoplastischen Fasern unter Anwenden von Hitze darauf ein. Andere Verfahren des Bindens, wie das Aufbringen eines Klebstoffs, sind ebenfalls als mögliche Bindeverfahren betrachtet.
Bevorzugte Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß durch Kalandern das schmelzgebundene offene luftige Gewebe an mindestens einem Teil seiner Peripherie hitzeversiegelt wird, und ein Verfahren, bei dem anschließend an den Kalanderschritt aber vor dem Beschichtungsschritt das verdichtete schmelzgebundene offene luftige Gewebe an mindestens einem Teil seiner Peripherie hitzeversiegelt wird. Ebenfalls bevorzugt sind jene Verfahren, bei denen das schmelzgebundene verdichtete hitzeversiegelte Gewebe einer Temperatur ausgesetzt wird, die ausreichend ist, um vor dem Beschichtungsschritt ein offenes luftiges Gewebe zu bilden, dem wieder Volumen verliehen wurde. Ferner kann der Schritt des Aussetzens der Gewebevorstufe an Bedingungen, die ausreichend sind, um ein Schmelzen des niedriger schmelzenden Bestandteils der zweiten gekräuselten Stapelfaser zu bewirken, falls gewünscht im wesentlichen gleichzeitig mit dem Kalanderschritt, durchgeführt werden.
Die nicht hitzeversiegelten nicht mit Bindemittelvorstufe beschichteten aber schmelzgebundenen Teile des fertigen Gewebes werden so zwischen den hitzeversiegelten Kanten und beschichteten Bereichen gebildet. So sind die erfindungsgemäßen Schleifgegenstände von den bei Hoover und Mitarb., vorstehend erörtert, offenbarten verschieden, da die Verwendung der Bindemittelvorstufenlösung oder -aufschlämmung verringert wird, ohne daß die Festigkeit geopfert wird. Die Verwendung von Zweikomponentenfasern bei den erfindungsgemäßen Gegenständen ermöglicht eine Verringerung der Menge an verwendetem Lösungsmittel, da weniger Bindemittelvorstufenlösung verwendet wird, um die teilweise beschichteten Gewebe zu bilden. Die Zweikomponentenfasern ergeben eine Stabilität des inneren Bereichs ohne Beschichtung. Außerdem können, wenn ein Pad mit größerer Schleiffähigkeit auf einer Hauptoberfläche erwünscht ist, Schleifteilchen mit variierender Härte haftend an die gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfasern des Gegenstands gebunden werden, vorzugsweise bevor die einzelnen Gegenstände vom fertigen schmelzgebundenen Gewebe abgetrennt werden.
Die hitzeversiegelten Bereiche (wenn bereitgestellt) sind in ausreichender Größe, um eine Aufteilung davon in mindestens zwei Bindungsflächensegmente pro Bindungsfläche zu ermöglichen, wobei jedes Bindungsflächensegment das teilweise beschichtete schmelzgebundene Gewebe in einheitlicher Struktur aufweist. Einzelne Pads können durch Aufteilen jeweils der ersten bzw. zweiten gebundenen Flächen in mindestens zwei Bindungsflächensegmente, die jeweils das schmelzgebundene Gewebe darin gebunden in einheitlicher Struktur aufweisen, durch Schneiden des schmelzgebundenen Gewebes innerhalb der Bindungsflächen bereitgestellt werden, wie im U.S.-Patent Nr.4,991,362 gelehrt.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten in bezug auf die beigefügte Zeichnung verstanden werden, in der:
Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung eines Verfahrens und einer zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifpads geeignete Apparatur ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten einzelnen Pads ist, das keine periphere Kantenversiegelung aufweist; und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines anderen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten einzelnen Pads ist, das zwei periphere Kanten aufweist, die hitzeversiegelt sind.
Die erfindungsgemäßen offenen luftigen Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstände werden aus den ersten Fasern hergestellt, die gekräuselte thermoplastische organische Stapelfasern, wie Polyamid- und Polyesterfasern, sind. Gekräuselte Stapelfasern können verarbeitet und zu Vliesgeweben mit herkömmlichen Gewebebildungsmaschinen verwickelt werden, wie denen, die unter dem Warenzeichen "Rando-Webber" vertrieben werden (im Handel erhältlich von Curlator Corporation). Zur Herstellung der Vliesgewebe aus den gekräuselten synthetischen Stapelfasern geeignete Verfahren, die zur Verwendung bei der Erfindung geeignet sind, sind von Hoover und Mitarb. im U.S.- Patent Nr. 2,958,593 und auch im U.S.-Patent Nr. 3,537,121 offenbart.
Die Stapelfasern können mit einem Stopfwerksbehälter gekräuselt, mit einem Getriebe gekräuselt, helixförmig gekräuselt (wie zum Beispiel im U.S.-Patent Nr. 4,893,439 beschrieben) oder eine Kombination dieser oder anderer mit äquivalenten Verfahren gekräuselter Fasern sein. Geeignete auf dem Fachgebiet bekannte Stapelfasern sind typischerweise aus Polyester oder Polyamid hergestellt, obwohl auch die Verwendung anderer Fasern, wie Viskosefilamentfaser und Olefinfasern, bekannt ist. Geeignete Polyamide sind Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipinsäureamid (z.B. Nylon 6 und Nylon 6,6) und dgl., während geeignete Polyolefine Polypropylen und Polyethylen und dgl. einschließen. Die bevorzugten ersten Fasern der Erfindung sind gekräuselte Polyesterstapelfasern, insbesondere gekräuselte Polyethylenterephthalat (PET)-Stapelfasern.
Vorzugsweise sind die in den ersten und zweiten Fasern verwendeten thermoplastischen Materialien ausreichend, um den Fasern eine Zähfestigkeit (Bruchfestigkeit) von mindestens 1 g pro Denier zu verleihen, um den für eine längere Verwendung als Reinigungsgegenstand erforderlichen Grad an Zähigkeit bereitzustellen.
Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstände geeignete Vliesgewebe bis zu etwa 50 Gew.-%, stärker bevorzugt etwa 20 bis etwa 40 Gew.-%, Zweikomponentenfasern enthalten können, um die Stabilisierung des Vliesgewebes zu unterstützen, die Auftragung des Beschichtungsharzes zu erleichtern, und am wichtigsten, einen Mechanismus bereitzustellen, um dem verdichteten Gewebe bei Anwendung von ausreichend Wärme wieder Volumen zu verleihen.
Die bei der vorliegenden Erfindung geeigneten Zweikomponentenfasern weisen typischerweise und vorzugsweise einen weniger hitzestabilen Bestandteil auf, der aus Polypropylen oder einem anderen niedrigschmelzenden Polymer, wie einem Polyester mit geringer Hitzestabilität, hergestellt ist, sofern die Temperatur, bei der der weniger hitzestabile Bestandteil der Zweikomponentenfaser an die anderen Fasern im Vliesgewebeaufbau bei einer Temperatur schmilzt und haftet, die geringer ist als die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der ersten Fasern oder des zweiten Bestandteils der Zweikomponentenfasern. Geeignete und bevorzugte Zweikomponentenfasern müssen bei erhöhten Temperaturen unterhalb Temperaturen aktivierbar sein, die die gekräuselten ersten Fasern negativ beeinflussen würden. Zusätzlich sind die Zweikomponentenfasern vorzugsweise zusammen mit den ersten gekräuselten Fasern verarbeitbar, wobei ein luftiges offenes nicht gebundenes Vliesgewebe unter Verwendung herkömmlicher Gewebeerzeugungsausstattung gebildet wird.
Typischerweise und vorzugsweise weisen die bei der Erfindung geeigneten Zweikomponentenfasern einen konzentrischen Kern und eine Hülle auf, wurden mit einem Stopfwerksbehälter mit etwa 6 bis etwa 12 Kräuselungen pro 25 mm gekräuselt, wurden zu einer Stapellänge von etwa 25 bis etwa 100 mm geschnitten und weisen eine Tenazität von etwa 2-3 g/Denier auf. Alternativ können die Zweikomponentenfasern einen Seite-auf-Seite-Aufbau oder einen exzentrischen Kern und Hülle-Aufbau aufweisen.
Zweikomponentenfasern, wie im U.S.-Patent Nr. 5,082,720 des Anmelders beschrieben, sind bevorzugt. Das Patent wurde im Hintergrund der Erfindung erörtert. Der erste Bestandteil der Zweikomponentenfasern wird typischerweise aus Polyestern, z.B. PET, Polyphenylensulfiden, Polyamiden, z.B. Nylon, Polyimid, Polyetherimid und Polyolefinen, z.B. Polypropylen, ausgewählt.
Vorzugsweise umfaßt der zweite Bestandteil der Zweikomponentenfasern ein Gemisch, das mindestens ein Polymer, das mindestens teilweise kristallin ist, und mindestens ein amorphes Polymer umfaßt, wobei das Gemisch eine Schmelztemperatur aufweist, die mindestens 30ºC unter der Schmelztemperatur des ersten Bestandteils liegt. Zusätzlich beträgt die Schmelztemperatur des zweiten Bestandteils vorzugsweise mindestens 130ºC, um ein übermäßiges Weichwerden zu vermeiden, das sich aus den Verarbeitungsbedingungen ergibt, denen die Fasern während der Bildung der Vliesgewebe daraus ausgesetzt sind. Diese Verarbeitungsbedingungen beziehen typischerweise Temperaturen im Bereich von 140ºC bis 150ºC ein. Fasern, die diese Eigenschaften zeigen, schließen Polyester, Polyolefine und Polyamide ein. Das Verhältnis von kristallinem zu amorphem Polymer weist eine Wirkung auf sowohl den Grad der Schrumpfung der die schmelzbindbaren Fasern enthaltenden Vliesgewebe als auch den Grad der Bindung zwischen den ersten und zweiten Bestandteilen der schmelzbindbaren Fasern auf. Das Verhältnis von amorphem zu teilweise kristallinem Polymer kann von etwa 15:85 bis etwa 90:10 betragen.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff "amorphes Polymer" ein schmelzextrudierbares Polymer, das während des Schmelzens keine eindeutige Übergangstemperatur erster Ordnung, d.h. Schmelztemperatur, zeigt. Die den zweiten Bestandteil bildenden Polymere müssen verträglich oder fähig sein, verträglich gemacht zu werden. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff "verträglich" auf ein Gemisch, in dem die Komponenten als eine einzige Phase existieren. Der zweite Bestandteil muß zur Haftung am ersten Bestandteil fähig sein. Das Gemisch aus Polymeren, das den zweiten Bestandteil umfaßt, umfaßt vorzugsweise kristalline und amorphe Polymere des gleichen allgemeinen polymeren Typs, wie zum Beispiel Polyester. Die zur Verwendung als zweiten Bestandteil geeigneten Materialien schließen Polyester, Polyolefine und Polyamide ein. Polyester sind bevorzugt, da Polyester eine bessere Haftung bereitstellen als andere Gruppen polymerer Substanzen.
Die ersten und zweiten Bestandteile der Zweikomponentenfasern können verschiedene Polymerarten aufweisen, wie zum Beispiel Polyester und Polyamid, aber vorzugsweise sind sie von der gleichen Polymerart. Die Verwendung von Polymeren des gleichen Typs für sowohl den ersten als auch zweiten Bestandteil ergibt Zweikomponentenfasern, die beständiger gegen die Auftrennung der Komponenten während des Faserspinnens, Dehnens, Kräuselns und der Erzeugung der Vliesgewebe sind.
Das U.S.-Patent Nr. 3,595,738 offenbart Verfahren zur Herstellung helixförmig gekräuselter Zweikomponenten-Polyesterfasern, die zur Verwendung bei der Erfindung geeignet sind. Die mit dem Verfahren des Patents hergestellten Fasern weisen eine helixförmige Umkehrkräuselung auf. Fasern mit einer helixförmigen Umkehrkräuselung sind gegebenüber Fasern bevorzugt, die in einer gewickelten Konfiguration, wie einer gewickelten Feder, gekräuselt sind. Jedoch sind beide Arten von helixförmig gekräuselten Fasern für diese Erfindung geeignet. Die U.S.-Patente Nr. 3,868,749, 3,619,874 und 2,931,089 offenbaren verschiedene Verfahren der Kantenkräuselung synthetischer organischer Fasern zur Herstellung helixförmig gekräuselter Fasern.
Helixförmig gekräuselte Fasern weisen typischerweise und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 15 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm Faserlänge auf, während in einer Stopfbüchse gekräuselte Fasern etwa 3 bis etwa 15 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm Faserlänge aufweisen. Wie im '439-Patent gelehrt, weisen, wenn helixförmig gekräuselte Fasern in Verbindung mit in einer Stopfbüchse gekräuselten Fasern verwendet werden, vorzugsweise die helixförmig gekräuselten Fasern weniger Kräuselungen pro festgelegter Länge auf als die Fasern der Stopfbüchse.
Der Kräuselungsindex, ein Maß der Faserelastizität beträgt vorzugsweise etwa 35 bis etwa 70 % für helixförmig gekräuselte Fasern, was etwa das gleiche ist wie für mit einer Stopfbüchse gekräuselte Fasern. Der Kräuselungsindex kann unter Messen der Faserlänge bei voller Dehnung ("gedehnte Länge"), Messen der Faserlänge bei entspannter Faser ("entspannte Länge"), dann Abziehen der entspannten Länge von der gedehnten Länge und dann Teilen des entstandenen Werts durch die gedehnte Länge und Multiplizieren des Werts mit 100 bestimmt werden. (Die Werte der geeigneten Last, die zur Dehnung der Faser verwendet wird, hängt vom Faserdenier ab. Für erfindungsgemäße Fasern mit 50 bis 100 Denier kann eine Läst von etwa 0.1 - 0.2 g verwendet werden, während eine Läst von etwa 5 - 10 g für Fasern mit höherem Denier verwendet wird.) Die Abweichung im Kräuselungsindex unter Erhitzen kann auch durch Aussetzen der Fasern an eine erhöhte Temperatur, z.B. 135ºC bis 175ºC für 5 bis 15 Minuten, Berechnen des Kräuselungsindex und diesen Wert verglichen mit dem Kräuselungsindex vor dem Aussetzen an Hitze, bestimmt werden. Der Kräuselungsindex, gemessen nachdem die Faser 5 bis 15 Minuten erhöhter Temperatur, z.B. 135ºC bis 175ºC, ausgesetzt wird, sollte sich nicht deutlich zu dem vor dem Aussetzen an Hitze gemessenen Wert ändern.
Die Länge der verwendeten Fasern ist abhängig von den Einschränkungen der Verarbeitungsapparatur, auf der das offene Vliesgewebe gebildet wird. Jedoch können abhängig von den Arten der Apparatur Fasern unterschiedlicher Längen oder Kombinationen davon sehr wahrscheinlich bei der Bildung der luftigen offenen Gewebe der gewünschten hier angegebenen Endeigenschaften verwendet werden. Für helixförmig gekräuselte Fasern betragen die geeigneten Faserlängen vorzugsweise etwa 60 mm bis etwa 150 mm, währenddessen die geeigneten Faserlängen für Stopfbüchsen-Fasern etwa 25 bis etwa 70 mm betragen.
Das Denier (Gewicht in Gramm einer Faser mit 9000 Meter Länge) der bei den erfindungsgemäßen Vliesgegenständen verwendeten Fasern ist wichtig. Wie allgemein auf dem Fachgebiet der Vliesschleifmittel bekannt, sind Fasern mit größerem Denier für stärker schleifende Gegenstände, Fasern mit kleinerem Denier für weniger schleifende Gegenstände bevorzugt, und die Fasergröße muß für luftige offene Schleifprodukte geringer Dichte geeignet sein. Obwohl das Denier für typischerweise bei Vliesschleifgegenständen verwendete Fasern allgemein etwa 6 bis etwa 400 betragen kann, beträgt die Fasergröße für erfindungsgemäße Vliesgegenstände etwa 6 Denier bis etwa 200 Denier, stärker bevorzugt etwa 15 bis etwa 70 Denier. Feinere Denier als etwa 15 ergeben einen erhöhten Reibungswiderstand, während größere Faserdenier als etwa 200 den Widerstand vermindern, aber eine vom Benutzer angewandte Kraft das Gewebe eher verdrehen als es hin und her bewegen kann, wie es gewünscht ist.
Die erfindungsgemäßen Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstände weisen vorzugsweise eine nicht zusammengedrückte Dicke von mindestens etwa 0.5 cm, stärker bevorzugt im Bereich von etwa 2 cm bis etwa 4 cm, auf. Wie vorstehend erwähnt ist die Dicke abhängig von dem für die betreffende Anwendung gewählten Faserdenier. Wenn das Faserdenier zu fein ist, sind die erfindungsgemäßen Vliesgegenstände weniger luftig und offen und so dünner, woraus sich ergibt, daß der Gegenstand dazu neigt, leichter mit Schutt aus der Oberfläche, die geschliffen wird, belastet zu werden.
Zur Verwendung bei den erfindungsgemäßen Vlies-Oberflächenbehandlungsgegenständen geeignete Bindemittel können jedes thermoplastische oder wärmehärtbare Harz umfassen, das zur Herstellung der Vliesgegenstände geeignet ist, aber es ist dem Herstellungs-Fachmann bekannt, daß das Harz in seinem endgültigen gehärteten Zustand mit den gewählten Fasern verträglich (oder dazu fähig, verträglich gemacht zu werden) sein muß.
Das gehärtete Harz haftet vorzugsweise an allen Arten von Fasern in einem betreffenden erfindungsgemäßen Vliesgegenstand, wobei es so vermeidet (vorzugsweise verhindert), daß der anschließend hergestellte Vliesschleifgegenstand während der Verwendung vorzeitig verschlissen wird. Zusätzlich haften die zur Verwendung bei der Erfindung geeigneten gehärteten Harze vorzugsweise an den Schleifteilchen, sodaß verhindert wird, daß die Teilchen sich während der Verwendung von den Vliesschleifgegenständen vorzeitig lösen, während aber das Auftreten neuer Schleifteilchen an der behandelten Oberfläche ermöglicht wird.
Die Harze der zur Verwendung bei den erfindungsgemäßen Vlies-Oberflächenbehandlungsgegenständen geeigneten Bindemittel können jedes einer großen Reihe von Harzen umfassen, einschließlich synthetischer Polymere, wie Styrol-Butadien (SBR)-Copolymere, carboxylierte SBR-Polymere, Melaminharze, Phenol-Aldehyd-Harze, Polyester, Polyamide, Polyharnstoffe, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Acrylsäure- Methacrylsäuremethylester-Copolymere, Acetalcopolymere, Polyurethane und Gemische und vernetzte Arten davon.
Insbesonders bevorzugte Phenol-Aldehyd-Harze weisen die Bestandteile in den in Tabelle A aufgeführten Mengen auf. Tabelle A: Bevorzugte Bindemittelvorstufenaufschlämmungen
1 erhältlich von Neste Chemical Company, Mississauga, Ontario, Canada, als ein 1.96:1 Formaldehyd zu Phenolharz mit 2 Gew.-% KOH als Basenkatalysator
2 erhältlich von 3M
3 bekannt unter dem Warenzeichen "Q23168 Anti-Foam Emulsion" von Dow Corning Corp., Midland, MI
4 bekannt unter dem Warenzeichen "CAB-O-SIL" von Cabot Corp., Tuscola, IL
5 betriebsintern erzeugt von 3M, einschließlich Ruß, bekannt unter dem Warenzeichen "Monarch 120" von Cabot Corporation, Phenol-Formaldehyd-Harz, wie vorstehend in dieser Tabelle unter 1 erwähnt, und eines Gemisches aus Propylenglycolmonomethylether und Ethylenglycolmonomethylether.
6 bekannt unter dem Warenzeichen "Aqua-Sperse", Nummer 877-0018, von Huls- America, Piscataway, NJ
Die erfindungsgemäßen Vliesschleifgegenstände, die eine wesentliche Menge Polyamidfasern (z.B. Nylon 6,6) umfassen, verwenden als Harzbestandteil vorzugsweise Phenol-Aldehyd-Harze, Aminoplastharze, Urethanharze, Harnstoff-Aldehyd-Harze, Isocyanuratharze und Gemische davon. Ein bevorzugtes Harz ist ein thermisch härtbares phenolisches Resolharz und das gewählte phenolische Resolharz weist ein Gewichtsverhältnis von etwa 1.7:1 Formaldehyd zu Phenol, 70 Gew.-% Feststoffe, auf.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesgegenstände wird eine beschichtbare Bindemittelvorstufenaufschlämmung, die ungehärtetes Harz, Schleifteilchen und andere Bestandteile, wie Verdickungsmittel, abhängig vom Beschichtungsverfahren umfaßt, auf ein Vliesgewebe unter Verwendung einer Zweiwalzenbeschichtung aufgebracht. Dann wird während der weiteren Verarbeitung die Bindemittelvorstufe gehärtet oder polymerisiert, um ein gehärtetes Bindemittel zu bilden. Andere Beschichtungsverfahren können selbstverständlich verwendet werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt, wie Sprühbeschichten und dgl. Die Bindemittelvorstufenaufschlämmung kann alternativ auf das Gewebe ohne Schleifteilchen aufgebracht werden (d.h. in Form einer Lösung), wobei die Schleifteilchen elektrostatisch oder mechanisch danach auf dem Gewebe abgeschieden werden. Jedoch wird bevorzugt, die bei der Erfindung verwendeten Schleifteilchen mit der Bindemittelvorstufenlösung zu mischen, um unnötige Staubrisiken zu verhindern.
Zur Verwendung bei der Erfindung geeignete Bindemittelvorstufenaufschlämmungen oder -lösungen und gehärtete Bindemittel können geeignete Härtungsmittel, Füllstoffe auf Nichtschleifmittelbasis, Pigmente und andere Materialien enthalten, die zur Änderung der Endeigenschaften der erfindungsgemäßen Vliesschleifgegenstände erwünscht sind. So sind die bei der Erfindung geeigneten Harze, Bindemittelvorstufenlösungen und Bindemittel mit Pigmenten vorzugsweise verträglich oder fähig, damit verträglich gemacht zu werden.

Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gegenstände

FIG. 1 veranschaulicht ein Verfahren und eine Apparatur zur Herstellung der erfindungsgemäßen schmelzgebundenen Reinigungsgegenstände. Die erfindungsgemäßen offenen luftigen teilweise beschichteten schmelzgebundenen Gewebe werden aus offenen luftigen Gewebevorstufen hergestellt. Die Gewebevorstufen 17 können aus gekräuselten Stapelfasern 15 an der Gewebebildungsstation 16 mit den in Hoover und Mitarb. im U.S.-Patent Nr. 2,958,593 und von McAvoy im U.S.-Patent Nr. 3,537,121 beschriebenen Verfahren gebildet werden.
Nach Bilden der luftigen offenen Gewebevorstufe 17 wird das Gewebe unter Durchführen des Gewebes durch eine Schmelzbindestation 18 schmelzgebunden, die ein erhitzter Luftraum oder ein äquivalentes Erhitzungsverfahren sein kann. Das Gewebe 19 kann gegebenenfalls auf Raumtemperatur oder weniger mit einem Kühlverfahren, wie einem Gebläseluftventilator 18a, abgekühlt werden, sodaß der weniger hitzestabile Bestandteil der Zweikomponentenfasern sich verfestigt und an die ersten Fasern auf bekannte Weise bindet.
Das schmelzgebundene Gewebe wird dann durch den Walzenspalt von zwei gegenüberliegenden Walzen 20 und 21 geführt, während das Gewebe 19 noch eine Temperatur aufweist, die ausreichend ist, um den weniger hitzestabilen Bestandteil der Zweikomponentenfaser zu schmelzen. Ein Durchleiten des schmelzgebundenen Gewebes durch die Walzen 20 und 21 ergibt ein verdichtetes schmelzgebundenes Gewebe 22, das eine größere Dichte aufweist als das schmelzgebundene Gewebe 19. Das Verhältnis der Dichte des verdichteten schmelzgebundenen Gewebes 22 zu dem schmelzgebundenen Gewebe 19 kann in einem weiten Bereich variieren, ist aber vorzugsweise ein Verhältnis im Bereich von etwa 2:1 bis etwa 8:1, stärker bevorzugt etwa 4:1 bis etwa 8:1.
Im nächsten Schritt der Herstellung des erfindungsgemäßen offenen luftigen Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstands wird das verdichtete schmelzgebunde Gewebe 22 (auf einer oder beiden Seiten) in der Station 23 mit einer flüssigen Bindemittelvorstufenaufschlämmung, die eine Bindemittelvorstufenlösung und Schleifteilchen umfaßt, beschichtet, wobei ein teilweise beschichtetes Gewebe gebildet wird. Ein Abstreifmesser 23a wird typischerweise verwendet, um sicherzustellen, daß das Gewebe 22 nicht zu viel Bindemittelvorstufenaufschlämmung annimmt. Die Abstandsstrecke zwischen den Walzen 23b und 23c beträgt vorzugsweise etwa 1.0 bis etwa 3.0 mm, jedoch ist die Abstandsstrecke etwas abhängig von der Viskosität der anschließend aufgetragenen Bindemittelvorstufenaufschlämmung. Ein enger Abstand kann verwendet werden, wenn die Viskosität der Bindemittelvorstufenaufschlämmung hoch ist, während ein größerer Abstand (oder überhaupt keine Walzen) verwendet werden kann, wenn die Viskosität der Bindemittelvorstufenaufschlämmung niedrig genug ist, um ein vollständiges Eindringen der Bindemittelvorstufe in das Gewebe zu verhindern. Die in der vorstehenden Tabelle A dargestellten Bindemittelvorstufenaufschlämmungen weisen typischerweise und vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von etwa 4000 bis etwa 8000 cps auf (gemessen unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters, Spindel #3, 12 Upm, bei Raumtemperatur (etwa 20 - 25ºC)).
Die Bindemittelvorstufenlösung auf dem Gewebe 24 wird anschließend an der Härtungsstation 25 gehärtet, wobei ein teilweise beschichtetes verdichtetes schmelzgebundenes Gewebe 26 gebildet wird. Nach diesem Härtungsschritt weist das beschichtete verdichtete schmelzgebundene Gewebe 26 eine Schicht 27 aus Fasern und gehärtetem Harz auf, die durch das Vorhandensein des Bindemittels dichter als das restliche Gewebe ist. Es ist selbstverständlich, daß das Gewebe 26 umgekehrt werden kann und auch eine auf der gegenüberliegenden Seite beschichtete Bindemittelvorstufenaufschlämmung aufweisen kann. Schließlich wird das teilweise beschichtete und gehärtete verdichtete schmelzgebundene Gewebe 26 durch eine Station zum Wiederverleihen von Volumen 28 geleitet, die vorzugsweise ein erhitzter Luftraum ist, in der das Gewebe erhitzt wird, um den niederschmelzenden Bestandteil der zweiten Fasern wieder zu schmelzen, um die Erzeugung eines Gewebes 32, dem wieder Volumen verliehen wurde, zu bewirken. Die genaue Temperatur hängt von der Zusammensetzung der schmelzbindbaren Faser und der verwendeten Bindemittelvorstufenaufschlämmung ab. Die Temperatur muß hoch genug sein, um den weniger hitzestabilen Bestandteil zu schmelzen, aber nicht hoch genug, um den Bestandteil zu zersetzen.
Das Gewebe 32, dem wieder Volumen verliehen wurde, weist in seinem unteren Teil die mit Bindemittel und Schleifteilchen beschichteten Fasern 30 auf, während der obere Teil 29 kein Bindemittel oder Schleifteilchen aufweist. Die Teile 30 und 29 weisen relativ die gleiche Dichte auf, aber das Gewebe 32 weist grob 20 % bis etwa 90 % der Dichte des Gewebes 19 auf. Der Grad des wieder Verleihens von Volumen kann durch Ändern der Zeit und/oder Temperatur des erhitzten Abstands, der Zusammensetzung der verwendeten Fasern und den Grad der Kräuselung in den Stapelfasern geändert werden.
FIG. 2 veranschaulicht perspektivisch einen einzelnen Reinigungsgegenstand 32, der in allen Punkten ähnlich dem Gewebe, dem wieder Volumen verliehen wurde, in FIG. 1 ist. FIG. 3 veranschaulicht den Gegenstand von FIG. 2 mit zwei parallelen hitzeversiegelten Kanten 34 und 35, die unter Durchleiten des Gewebes 32 von FIG. 1 durch eine Bindestation gebildet werden können. Die hitzeversiegelten Kanten können selbstverständlich variierende Breiten aufweisen, wobei Breiten von 1 bis 50 mm typisch und bevorzugt sind. Kleinere Breiten ermöglichen, daß der Endgegenstand ohne unbequeme rauhe Kanten ausgewunden wird, während größere Breiten für besonders hart angebackene Essensreste oder wenn ein robusterer Gegenstand bevorzugt ist, vorteilhaft sein können. Die gesamte Peripherie oder nur ein Teil der Peripherie der erfindungsgemäßen Gegenstände kann hitzeversiegelte Kanten aufweisen. FIG. 2 und 3 veranschaulichen einen nicht beschichteten Innenbereich 29 und einen beschichteten Bereich 30, in dem Schleifteilchen 30a veranschaulicht sind. Strukturen, wie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht, liefern eine einzigartige Kombination von Festigkeit und Reinigungswirkung, während die Bindemittelvorstufe und Schleifteilchen bewahrt werden.
Das bevorzugte Verfahren des Bindens der Gewebe an der Kante besteht in Hitzeversiegeln mit einem Ultraschallschweißgerät, wie Branson "Sonic Sealer", erhältlich von Branson Sonic Power Company of Danbury, CT. Andere Verfahren zum Kantenbinden können verwendet werden, wie ein Heißschmelzklebstoff oder gegenüberliegende erhitzte Platten.
Das wie vorstehend beschriebene und in FIG. 1 veranschaulichte Verfahren kann wie gewünscht modifiziert werden. Bevorzugte Modifikationen schließen ein Verfahren ein, bei dem anschließend an den Schritt, bei dem das Gewebe abgekühlt wird, um ein schmelzgebundenes Gewebe zu bilden, aber vor dem Kalandern, das schmelzgebundene offene luftige Gewebe ungefähr an mindestens einem Teil seiner Peripherie hitzeversiegelt wird. Ebenfalls bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem anschließend an den Kalanderschritt, aber vor dem Beschichtungsschritt, das verdichtete hitzegebundene offene luftige Gewebe an etwa mindestens einem Teil seiner Peripherie hitzeversiegelt wird. Ein anderes bevorzugtes Verfahren besteht darin, daß das schmelzgebundene verdichtete hitzeversiegelte Gewebe einer Temperatur ausgesetzt wird, die ausreichend ist, um ein offenes luftiges Gewebe, dem wieder Volumen verliehen wurde, anschließend vor dem Beschichtungsschritt zu bilden. Ein besonders bevorzugtes Verfahren ist das, bei dem der anfängliche Erhitzungsschritt und der Kalanderschritt im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden. Ein anderes besonders bevorzugtes Verfahren ist das, bei dem der Härtungsschritt 25 und der Schritt des wieder Verleihens von Volumen 28 im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
Übliche Gewebebeschichtungsverfahren, wie Tauchbeschichten, Walzenbeschichten und Spraybeschichten können verwendet werden, um mit dem flüssigen Haftbindemittel zu beschichten. Jedoch kann Walzenbeschichten in bestimmten Situationen bevorzugt sein, da es eine größere Kontrolle gegenüber dem Verlust an Bindemittelvorstufe an die Umgebung bereitstellt, wenn die Bindemittelvorstufenlösung auf das Gewebe aufgetragen wird, als bei Spraybeschichten. Der Nachteil des Walzenbeschichtens (Erhöhen der Dichte des beschichteten Gewebes beim Walzenbeschichten) wird überwunden und in einen Vorteil umgewandelt, indem man dem schmelzgebundenen Gewebe durch Erhitzen des Gewebes auf eine ausreichend Temperatur, um den weniger hitzestabilen Bestandteil der Zweikomponenten-Stapelfaser zu schmelzen, wieder Volumen verleiht, um so die Fasern von den ersten Fasern loszulösen. Vorzugsweise werden etwa 90 Prozent der ursprünglichen Luftigkeit wieder erreicht, obwohl weniger Luftigkeit für bestimmte Endverwendungen der Gegenstände erwünscht sein kann. Abhängig vom Grad und der Art der Faserkräuselung kann es möglich und erwünscht sein, eine größere als 100 % der ursprünglichen Luftigkeit zu erreichen, aber der typische Grad der Luftigkeit beträgt etwa 50 bis etwa 90 %.
Eine andere Alternative zum Verfahren ist, daß das verdichtete Gewebe 22 von FIG. 1 mit der Bindemittelvorstufenlösung und danach mit den Schleifteilchen beschichtet werden kann, und nicht das Gewebe 22 mit einer Aufschlämmung zu beschichten. Übliche Schleifgranulatbeschichtungsverfahren, wie Tropfbeschichtung, elektrostatische Beschichtung und Sprühverfahren, die ähnlich zu den beim Sandstrahlen verwendeten außer mit milderen Bedingungen sind, können zur Beschichtung der nassen schleifbeschichteten Filamentanordnung mit den Schleifteilchen verwendet werden. Eine Walzenbeschichtung ist aus den vorstehend erörterten Gründen wiederum bevorzugt. Danach wird das mit Bindemittelvorstufe und Schleifteilchen beschichtete verdichtete schmelzgebundene Gewebe typischerweise durch einen Druckluftofen 25 geführt, um das Bindemittelharz zu härten oder abzubinden und die Schleifteilchen an die Fasern zu binden.
Die Schleifteilchen haften vorzugsweise an den Fasern des Vliesgewebes durch die Harze der wie vorstehend beschriebenen Bindemittelvorstufenlösungen. Die bei den erfindungsgemäßen Vliesoberflächenbehandlungsgegenständen verwendbaren Teilchen können einzelne Schleifteilchen, Agglomerate von einzelnen Schleifteilchen oder ein Gemisch davon sein.
Die Schleifteilchen können jedes bekannte Schleifmaterial sein, das üblicherweise auf dem Schleiffachgebiet verwendet wird. Vorzugsweise weisen die Schleifteilchen eine Härte von etwa 7 Moh oder größer auf. Beispiele geeigneter Schleifteilchen schließen einzelne Siliciumcarbidschleifkörner (einschließlich feuerbeständig beschichteter Siliciumcarbid-Schleifkörnchen, wie im U.S.-Patent Nr. 4,505,720 offenbart), geschmolzenes Aluminiumoxid, hitzebehandeltes geschmolzenes Aluminiumoxid, Aluminiumoxid- Zirkoniumoxid (einschließlich geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid, wie in den U.S.-Patenten Nr. 3,781,172, 3,891,408 und 3,893,826 offenbart, im Handel von Norton Company of Worcester, Mass. unter dem Warenzeichen "NorZon" erhältlich), kubisches Bornitrid, Granat, Bimssteim, Sand, Schmirgel, Glimmer, Korund, Quarz, Diamant, Borkarbid, geschmolzenes Aluminiumoxid, gesintertes Aluminiumoxid, auf alpha Aluminiumoxid basierendes keramisches Material (von Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), St. Paul, MN unter dem Warenzeichen "Cubitron" erhältich), wie in den U.S.-Patenten Nr. 4,314,827; 4,518,397; 4,574,003; 4,744,802; 4,770,671 und 4,881,951 offenbart, und Kombinationen davon ein.
Die Schleifteilchen sind vorzugsweise in einer beschichtbaren Bindemittelvorstufenaufschlämmung (die Wasser und/oder organisches Lösungsmittel, Kautschuk oder anderes Harz, Schleifteilchen und andere Bestandteile enthält) in einem Gewichtsprozentbereich (pro Gesamtgewicht beschichtbarer Lösung) von etwa 10 bis etwa 65 Gew.- %, stärker bevorzugt etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%, vorhanden.
Es ist nicht erforderlich, daß die Schleifteilchen gleichförmig auf den Fasern der Vliesgegenstände mit solchen Teilchen dispergiert sind, aber eine gleichförmige Dispersion innerhalb des Teils des Gegenstands mit beschichteten Fasern kann gleichmäßigere Schleifeigenschaften bereitstellen.
Die Teilchengröße der Schleifteilchen kann etwa 80 Grad (durchschnittlicher Durchmesser von etwa 200 Mikrometer) bis etwa 280 Grad (durchschnittlicher Durchmesser von etwa 45 Mikrometer) oder feiner betragen. Jedoch sollte bei der Verwendung in einem Küchenreinigungspad die bevorzugte durchschnittliche Teilchengröße der Schleifteilchen in der Größe von etwa 45 Mikrometer oder feiner sein, um eine aggressive Schleifoberfläche bereitzustellen, die zur Reinigung von Töpfen und Pfannen, die mit angebackenen oder angebrannten Kochresten verunreinigt sind, ohne schädliches Verkratzen fähig ist.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände können jede einer Reihe von Formen und Größen annehmen. Zum Beispiel kann der Gegenstand rund, elliptisch oder quadratisch sein. Jedoch ist der bevorzugte Gegenstand rechteckig und weist die Größe und den Umfang auf, daß er leicht von der Hand des Verwenders ergriffen wird. Vorzugsweise weist das Pad etwa 5 bis 15 cm Länge, etwa 5 bis 10 cm Breite und etwa 1 bis 5 cm Dicke auf.
Die am stärksten bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfmdung umfaßt ein rechteckiges Pad mit einer Länge von etwa 7 cm, einer Breite von etwa 4 cm und einer Dicke von etwa 3 cm, 280 Grad oder feiner, wobei Aluminiumoxidschleifteilchen an den gekräuselten Stapelfasern mit einem phenolischen Harzbindemittel haften. Jedoch liegt es im Bereich der Erfindung, andere Bestandteile in den Pads einzuschließen, wie Pigmente, einen Füllstoff oder andere Zusätze. Es kann zum Beispiel erwünscht sein, das Pad mit einer Reinigungszusammensetzung zu tränken, wie im U.S.- Patent Nr. 3,788,999 oder U.S.-Patent Nr. 4,189,395 offenbart.
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht, in denen alle Teile und Prozentsätze, wenn nicht anders angegeben, mit dem Gewicht angegeben sind.

Beispiele

Beispiele 1 - 10: Schmelzgebundene Vliesgewebe

Schmelzgebundene Vliesgewebe geringer Dichte wurden mit einer herkömmlichen Webmaschine (Warenzeichen: "Rando-Webber") gebildet. Jedes gebildete Gewebe war ein Gemisch von Fasern, die die in Tabelle 1 aufgeführte Faserkombination umfaßte. Wenn Polyesterstapelfasern verwendet wurden, waren sie 84 mm lange helixförmig gekräuselte PET Polyesterstapelfasern mit einem Kräuselungsindex von 49 %, wenn nicht anders angegeben. Die bei allen Beispielen außer den Beispielen 7 und 10 verwendeten Hülle-Kern Zweikomponentenfasern waren 58 mm lange gekräuselte Hülle-Kern schmelzbindbare Polyesterstapelfasern (der Kern umfaßte Polyethylenterephthalat, die Hülle umfaßte einen Copolyester aus Ethylenterephthalat und Isophthalat) mit etwa 5 Kräuselungen pro 25 mm und einem Hüllengewicht von etwa 50 %, bekannt unter dem Warenzeichen "Alpha" von 3M. Die Beispiele 7 und 10 verwendeten ähnliche Fasern, bekannt unter dem Warenzeichen "K54" von Hoescht-Celanese Company. Das in jedem Fall gebildete Gewebe wurde für etwa 3 Minuten in einem Heißkonvektionsofen auf 160ºC erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur luftgekühlt, um die schmelzbindbaren Fasern an Kreuzungspunkten zusammen zu binden, um schmelzgebundene Gewebe mit einer Dichte von etwa 0.01 bis etwa 0.02 g/cm³ zu bilden.

Beispiele 11 - 14 und Vergleichsbeispiel A: Gewebe mit wieder Volumen

Die schmelzgebundenen Gewebe der Beispiele 1, 5, 6 und 7 wurden durch Kalandern verdichtet, beschichtet und ihnen wurde gemäß einem ähnlichen Verfahren zu dem in FIG. 1 abgebildeten Verfahren wieder Volumen verliehen, wobei die Gewebe der Beispiele 11 - 14 gebildet wurden. Vergleichsbeispiel A war ein Reinigungsgegenstand, der unter dem Warenzeichen "No Rust Wool Soap Pad" von 3M erhältlich und in den U.S.-Patenten Nr. 4,991,362 und 5,025,596 beschrieben ist. Die schmelzgebundenen kalanderten Gewebe wiesen in jedem Falle eine Dichte von 4 - 8mal der des schmelzgebundenen Gewebes auf.
Jedes der schmelzgebundenen und kalanderten Gewebe wurde dann auf einer Hauptoberfläche mit der Bindemittelvorstufenaufschlämmung von Tabelle 2 auf ein Trockenbeschichtungsgewicht von etwa 3 g Harz in Schleifmittel pro Pad beschichtet (jedes Pad wies eine Länge von etwa 7 cm, eine Breite von etwa 4 cm und eine Dicke von etwa 3 cm auf). Die Bindemittelvorstufenaufschlämmung mit einer Viskosität von etwa 5000 cps (Brookfield Viskosimeter, Spindel # 3, 12 Upm, Raumtemperatur) wurde auf die verdichteten schmelzgebundenen Gewebe unter Durchführen der Gewebe zwischen einem Paar von vertikal gegenüberliegenden, rotierenden, kautschukbedeckten Quetschwalzen mit 250 mm Durchmesser, die in einem Abstand von etwa 1.6 mm getrennt waren, aufgetragen. Die rotierende untere Walze, die in die Bindemittelvorstufenaufschlämmung eingetaucht war, beförderte die Aufschlämmung zum Gewebe, um so die Hauptoberfläche des Gewebes, das der nassen Walze ausgesetzt war, zu beschichten. Das nasse Gewebe wurde in jedem Fall getrocknet und die Bindemittelvorstufenaufschlämmung in einem Heißluftofen bei etwa 165 - 170ºC für etwa fünf bis zehn Minuten getrocknet, was auch bewirkte, daß die verdichteten schmelzgebundenen Gewebe wieder etwas Luftigkeit erlangten und die Dichte abnahm. Die trockenen, teilweise beschichteten Gewebe, denen wieder Volumen verliehen worden war, wogen etwa 580 g/m². Die Dichte der Gewebe, denen wieder Volumen verliehen worden war, lagen im Bereich von etwa 30 bis etwa 51 Kilogramm/Meter³ (kg/m³). Der Anteil der Dicke der Pads mit Bindemittel und Schleifteilchen war in jedem Fall etwa ein Drittel der Gesamtdicke des Pads.
Die Gewebegewichte, Luftigkeit und Dichten vor und nach dem Kalandern und Wiederverleihen von Volumen sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Eine Legende ist nach Tabelle 3 gegeben, die die in der Tabelle verwendete Kurzbezeichnung definiert. Tabelle 1 Tabelle 2
1 Erhältlich von Neste Chemical Company, Mississauga, Ontario, Kanada, als ein 1.96:1 Formaldehyd zu Phenolharz mit 2 Gew.-% KOH als Basenkatalysator
2 im Handel von 3M erhältlich
3 betriebsintern erzeugt von 3M, einschließlich Ruß, bekannt unter dem Warenzeichen "Monarch 120" von Cabot Corporation, Phenol-Formaldehyd-Harz wie vorstehend in dieser Tabelle 2 erwähnt und ein Gemisch aus Propylenglycolmonomethylether und Ethylenglycolmonomethylether
4 bekannt unter dem Warenzeichen "Aqua-Sperse", Nummer 877-0018, von Huls- America, Piscataway, NJ
5 bekannt unter dem Warenzeichen "CAB-O-SIL" von Cabot Corp., Tuscola, IL bekannt unter dem Warenzeichen "Q23168 Anti-Foam Emulsion" von Dow Corning Corp., Midland, MI Tabelle 3: Gewebeeigenschaften
1 "MBWW": schmelzgebundenes Gewebegewicht,
"MBWIL": anfängliche Luftigkeit des schmelzgebundenen Gewebes;
"MBWID": anfängliche Dichte des schmelzgebunden Gewebes;
"CWL": Luftigkeit des kalanderten Gewebes;
"CWD": Dichte des kalanderten Gewebes;
"COATWT": Beschichtungsgewicht der Bindemittelvorstufe;
"RWL": Luftigkeit des Gewebes, dem wieder Volumen verliehen wurde
2 Im Handel von 3M erhältliches Pad, hergestellt gemäß den U.S.-Patenten Nr. 4,991,362 und 5,025,596, bekannt unter dem Warenzeichen "No Rust Wool Soap Pad"

Beispiele 11 - 14 und Vergleichsbeispiel A: Entfernung von Essensresten

Die in den vorstehend beschriebenen Beispielen 11 - 14 gebildeten Reinigungspads wurden dann untersucht, um ihre Wirksamkeit bei der Entfernung einer angebrannten Standardnahrungsverunreinigung von einer rostfreien Stahlplatte zu bestimmen. Eine abgemessene Menge einer Standard-Nahrungsverunreinigungs-Zusammensetzung wurde auf rostfreie Stahlplatten aufgetragen und 30 Minuten bei 232ºC gebacken. Alle Platten wurden 3mal auf diese Weise abwechselnd beschichtet und gebacken.
5.1 cm mal 22.9 cm rostfreie Stahlplatten wurden unter Verwendung des Gemisches wie folgt beschichtet. Ein Ofen wurde auf 232ºC vorgeheizt. Inzwischen wurden 2 g einer Nahrungsverunreinigungs-Zusammensetzung nahe einem Ende der zu beschichtenden rostfreien Stahlplatte aufgebracht und die Platte auf eine flache Oberfläche gelegt. Ein Beschichtungsstab, bekannt unter dem Warenzeichen "RDS #60" wurde in Kontakt mit der Nahrungsverunreinigung gebracht und der Beschichtungsstab über die gesamte Länge der Platte gezogen (nicht gerollt), wonach der Stab in die entgegengesetzte Richtung zum Ausgangspunkt durchgezogen wurde. Für jede mit diesem Schritt beschichtete Platte wurden insgesamt drei Beschichtungsdurchläufe wiederholt.
Die beschichteten Platten wurden dann auf ein Metallbackblech gelegt und das Blech für 30 Minuten in den vorgeheizten Ofen bei 232ºC gegeben. Nach 30 Minuten wurden die Platten aus dem Ofen genommen, und man ließ sie auf Raumtemperatur abkühlen.
Die zweiten und dritten Nahrungsverunreinigungs-Beschichtungen wurden auf den Platten über der ersten Beschichtung genau wie für die erste Beschichtung beschrieben gebildet (z.B. Beschichten, Backen, Abkühlen für die zweite Beschichtung und ähnlich für die dritte Beschichtung). Die beschichteten Platten ließ man dann 24 Stunden auf Raumtemperatur abkühlen.
Eine beschichtete Platte wurde dann in eine Platte mit Schlitzen in einen Wassertank gegeben und ein zu untersuchendes Reinigungspad in einem Standardgewichtshalter (Gesamtgewicht des Halters 2,5 kg) in einem Heavy Duty Gardner Wear Tester (im Handel von Gardner Laboratory, Inc. von Bethesda, MD erhältlich) so befestigt, daß 0.32 cm des Reinigungsgegenstands aus dem Halter ragten und der Halter und der Gegenstand zurück und nach vorne über die Oberfläche der beschichteten Platte bewegt, um einen Zyklus zu vervollständigen. Sobald der Reinigungsgegenstand sicher im Halter angebracht war, wurde dem Wassertank ein Geschirrwasch-Detergens (im Handel von Proctor and Gamble Company of Cincinnaty, OH erhältlich, bekannt unter dem Warenzeichen "Ivory") in einer Menge von 2 ml Detergens pro 250 ml Wasser zugegeben. Die Untersuchung wurde in jedem Fall unmittelbar nach der Zugabe der Seife zu dem Wasser begonnen, wobei der automatische Zähler auf null gestellt wurde.
Die Entfernung der Standardnahrungsverunreinigung wurde sorgfältig beobachtet. Bei einer anfänglichen visuellen Beobachtung der Entfernung von Nahrungsverunreinigung wurde die Maschine gestoppt und die Platte unmittelbar entfernt. Ein transparentes Scandiagramm wurde dann über die verschmutzte Platte gelegt und die Zahl der vollständig gereinigten Quadrate aufgezeichnet. Ebenfalls wurde die Zahl der 3/4 oder mehr gereinigten Quadrate gezählt, sowie die Zahl der 1/4 oder weniger gereinigten Quadrate. Die Zahl der halb gereinigten Quadrate wurde dann mit der Zahl der 1/4 gereinigten Quadrate minus der Zahl der 3/4 gereinigten Quadrate bestimmt. Die Zahl der Zyklen am automatischen Zähler wurde notiert.
Die teilweise gereinigten Platten wurden dann wieder in die Wasserbadplatte gegeben und die Maschine unmittelbar gestartet, ohne daß der automatische Zähler zurückgestellt wurde. Die Zahl der erforderlichen Zyklen, um 90 % der Nahrungsverunreinigung zu entfernen, wurde bestimmt und aufgezeichnet. Die Ergebnisse (jeweils Mittelwert von drei Versuchen) für die Untersuchungen der Nahrungsentfernung unter Verwendung der Reinigungsgegenstände der Beispiele 11 - 14 und des Vergleichsbespiels A sind in Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4: Ergebnisse der Entfernung von Essensresten
Eine geringere Zahl an Zyklen stellt ein wirksameres Reinigungspad dar. Die in Tabelle 4 gezeigten Daten zeigen, daß die Reinigungspads der Beispiele 11 - 14 etwa genauso wirksam waren wie das 3M "No Rust Wool Soap Pad" (Warenzeichen"), wobei man die kleine Zahl der untersuchten Pads erwägen sollte. Es kann gesagt werden, daß auf diese Weise ein wirksames Reinigungsprodukt hergestellt werden konnte.

Claims

1. Vliesgegenstand mit mindestens einer Hauptoberfläche, einem inneren Bereich und einer Peripherie, wobei der Gegenstand ein offenes luftiges Gewebe einer ersten und zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser einschließt, wobei die erste organische thermoplastische Faser ein Material, ausgewählt aus Polyamiden, Polyolefinen und Polyestern, ist und die zweite organische thermoplastische Faser aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Hitzestabilität besteht, wobei die Hitzestabilität eines weniger hitzestabilen Bestandteils der zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser geringer als die Hitzestabilität der ersten Faser ist, wobei die ersten und zweiten Fasern an mindestens einem Teil der Punkte, an denen die erste organische thermoplastische Faser in Kontakt mit der zweiten organischen thermoplastischen Faser ist, schmelzverbunden sind, wobei der Vliesgegenstand dadurch charakterisiert ist, daß mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern der einen Hauptoberfläche des Vliesgegenstands eine Schleifmittelbeschichtung aufweist, die daran gebunden ist, die ein Bindemittel und Schleifteilchen einschließt, und mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern des inneren Bereichs keine daran gebundene Schleifmittelbeschichtung aufweist.

2. Schleifgegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die erste Faser ein Polyester mit einem Schmelzpunkt ist, der größer ist als der Schmelzpunkt des weniger hitzestabilen Bestandteils der zweiten Faser, wobei die zweite Faser eine Kern-Hülle-Faser ist, wobei die Hülle geringere Hitzestabilität als der Kern und die erste Faser aufweist, und der Kern ausgewählt ist aus Polyamiden, Polyolefinen und Polyestern.

3. Gegenstand nach Anspruch 1, ferner durch das Denier der ersten und zweiten thermoplastischen Fasern gekennzeichnet, das im Bereich von 15 bis 70 Denier liegt.

4. Gegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Isocyanatharzen, Isocyanuratharzen, Phenolharzen, Epoxyharzen, Melaminharzen, Harnstoff-Formaldehydharzen, Firnis und Gemischen davon ausgewählt ist.

5. Gegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand entlang mindestens eines Teils seiner Peripherie hitzeversiegelt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstands mit mindestens einer Hauptoberfläche, einem inneren Bereich und einer Peripherie, wobei der Gegenstand ein Gewebe einer ersten und zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser einschließt, wobei die erste organische thermoplastische Faser Materialien, ausgewählt aus Polyamiden, Polyolefinen und Polyestern, einschließt und die zweite organische thermoplastische Faser mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Hitzestabilität einschließt, wobei die ersten und zweiten Filamente an mindestens einem Teil der Punkte, an denen sie in Kontakt sind, schmelzgebunden sind, und wobei mindestens ein Teil der ersten und zweiten Faser der einen Hauptoberfläche des Vliesgegenstands Schleifmittelbeschichtung aufweist, die daran gebunden ist, die ein Bindemittel und Schleifteilchen umfaßt, und wobei mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern des inneren Bereichs keine daran gebundene Schleifmittelbeschichtung aufweist, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

(a) Anordnen einer Vielzahl der ersten und zweiten gekräuselten thermoplastischen organischen Stapelfasern zu einem offenen luftigen Gewebe;

(b) Aussetzen des offenen luftigen Gewebes an Bedingungen, die ausreichend sind, um einen weniger hitzestabilen Bestandteil der zweiten gekräuselten thermoplastischen organischen Stapelfaser an mindestens einem Teil der Punkte, an denen die weniger hitzestabilen Bestandteile mit den ersten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfasern in Kontakt kommen, zu schmelzen, wobei eine Gewebevorstufe gebildet wird;

(c) noch unter den Bedingungen von Schritt (b), Durchführen der Gewebevorstufe von Schritt (b) durch eine oder mehrere Gruppen von gegenüberliegenden Walzen, die voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der ausreichend ist, um ein verdichtetes Gewebe mit einem Teil der luftigen Gewebevorstufe von Schritt (b) und mindestens einer Hauptoberfläche zu bilden;

(d) Aufbringen einer Bindemittelvorstufenaufschlämmung auf mindestens einen Teil von mindestens einer Hauptoberfläche des verdichteten Gewebes, aber nicht auf den inneren Bereich, wobei die Bindemittelvorstufenaufschlämmung Schleifteilchen und eine Bindemittelvorstufenlösung umfaßt;

(e) Aussetzen des Gewebes von Schritt (d) an Bedingungen, die ausreichend sind, um die Bindemittelvorstufenlösung mindestens teilweise zu härten und ein teilweise beschichtetes und teilweise gehärtetes verdichtetes schmelzgebundenes Gewebe zu bilden; und

(f) Aussetzen des teilweise beschichteten und teilweise gehärteten verdichteten schmelzgebundenen Gewebes von Schritt (e) an eine Temperatur, die ausreichend ist, um mindestens einen Teil des weniger hitzestabilen Bestandteils der zweiten Faser zu schmelzen, um so dem teilweise beschichteten und teilweise gehärteten verdichteten schmelzgebundenen Gewebe wieder Volumen zu verleihen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei anschließend an Schritt (c) aber vor Schritt (d) das schmelzgebundene offene luftige Gewebe an mindestens einem Teil seiner Peripherie hitzeversiegelt wird.

8. Vliesschleif- oder -reinigungsgegenstand mit mindestens zwei Seiten und einem inneren Bereich,

wobei der Gegenstand ein offenes luftiges Gewebe einer ersten und zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser einschließt, wobei der Gegenstand dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern von mindestens einer Seite der mindestens zwei Seiten des Vliesgegenstands eine Schleifmittelbeschichtung aufweist, die daran gebunden ist und ein Bindemittel und Schleifteilchen einschließt, und mindestens ein Teil der ersten und zweiten Fasern des inneren Bereichs keine daran gebundenen Schleifteilchen aufweist,

wobei der Gegenstand mit einem Verfahren hergestellt wird, das die Schritte einschließt:

(a) Anordnen einer Vielzahl der ersten und zweiten gekräuselten thermoplastischen organischen Stapelfasern zu einem offenen luftigen Gewebe, wobei die erste organische thermoplastische Faser ein Material, ausgewählt aus Polyamiden, Polyolefinen und Polyestern ist, und die zweite organische thermoplastische Faser mindestens zwei Materialien unterschiedlicher Hitzestabilität einschließt, wobei die Hitzestabilität des weniger hitzestabilen Bestandteils der zweiten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfaser geringer ist als die Hitzestabilität der ersten Faser,

(b) Aussetzen des offenen luftigen Gewebes an Bedingungen, die ausreichend sind, um den weniger hitzestabilen Bestandteil der zweiten gekräuselten thermoplastischen organischen Stapelfaser an mindestens einem Teil der Punkte, in denen die weniger hitzestabilen Bestandteile mit den ersten gekräuselten organischen thermoplastischen Stapelfasern in Kontakt kommen, zu schmelzen, wobei eine schmelzgebundene offene luftige Gewebevorstufe gebildet wird;

(c) Durchführen der schmelzgebundenen offenen luftigen Gewebevorstufe noch unter den Bedingungen von Schritt (b) oder nach Abkühlen und dann wieder Erhitzen auf Temperaturbedingungen von Schritt (b) durch eine oder mehrere Gruppen von gegenüberliegenden Walzen, die voneinander in einem Abstand angeordnet sind, der ausreichend ist, um ein verdichtetes schmelzgebundenes Gewebe zu bilden, das einen Teil der Luftigkeit der schmelzgebundenen offenen luftigen Gewebevorstufe aufweist;

(d) Aufbringen einer Bindemittelvorstufenaufschlämmung auf mindestens einen Teil von mindestens einer Seite des verdichteten schmelzgebundenen Gewebes, aber nicht auf den inneren Bereich, wobei die Bindemittelvorstufenaufschlämmung Schleifteilchen und ein härtbares Harz einschließt;

(e) Aussetzen des Gewebes von Schritt (d) an Bedingungen, die ausreichend sind, um das härtbare Harz mindestens teilweise zu härten und ein teilweise beschichtetes und teilweise oder vollständig gehärtetes verdichtetes schmelzgebundenes Gewebe zu bilden; und

(f) Aussetzen des teilweise beschichteten und teilweise oder vollständig gehärteten verdichteten schmelzgebundenen Gewebes an eine Temperatur, die ausreichend ist, um dem teilweise beschichteten und teilweise gehärteten verdichteten schmelzgebundenen Gewebe wieder Volumen zu verleihen.