ES2710705T3

ES2710705T3 - Artículo abrasivo y métodos de fabricación y uso

Info

Publication number: ES2710705T3
Application number: ES15748752T
Authority: ES
Inventors: James P Endle; John M Brandner; Lauren K Carlson; Robert J Maki; Stephen M Sanocki
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: AU2015218232B2; AU2015218232A1; WO2015123635A1; EP3108050A1; RU2016133739A; US10435827B2; CA2939907C; RU2016133739A3; EP3108050B1; EP3108050A4; JP6550402B2; TWI648025B; KR102291963B1; RU2651439C2; MX363673B; CN106029965B; TW201538115A; KR20160122228A; JP2017507040A; SG11201606853PA

Abstract

Un artículo abrasivo, que comprende: una almohadilla de material no tejido monolítica que comprende un interior y una primera superficie principal y una segunda superficie principal; comprendiendo la almohadilla de material no tejido monolítica: al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre sí mediante consolidación en estado fundido fibra-fibra; y al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre sí mediante un aglutinante distribuido por toda la almohadilla de material no tejido monolítica en forma de glóbulos; en donde la almohadilla de material no tejido monolítica comprende una primera capa fibrosa semidensificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolítica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolítica; y en donde la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolítica comprende una primera matriz de cuerpos abrasivos separados entre sí, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa fibrosa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido monolítica y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera más allá de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolítica.

Description

DESCRIPCION

Articulo abrasivo y metodos de fabricacion y uso

Antecedentes

Con frecuencia se usan articulos de material no tejido para limpiar diversas superficies, p. ej., superficies en contacto con alimentos y similares.

Resumen

Resumiendolo ampliamente, en la presente memoria se describe un articulo abrasivo que comprende una almohadilla de material no tejido monolitica que comprende al menos una primera capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que proporciona una primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica. Estos y otros aspectos, incluyendo metodos de fabricacion y de uso del articulo, resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada. No obstante, este amplio resumen no debe considerarse en ningun caso como limitativo del objeto reivindicado, independientemente de si dicho objeto se presenta en las reivindicaciones en la solicitud inicialmente presentada o en las reivindicaciones modificadas o presentadas de otro modo durante su examen.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 es una vista superior de un articulo abrasivo ilustrativo segun se describe en la presente memoria.

La Fig. 2 es una vista esquematica lateral de una parte de un articulo abrasivo ilustrativo segun se describe en la presente memoria.

La Fig. 3 es una vista esquematica lateral de una parte de otro articulo abrasivo ilustrativo segun se describe en la presente memoria.

La Fig.4 es una vista esquematica lateral de un cuerpo abrasivo ilustrativo segun se describe en la presente memoria.

La Fig. 5 es una micrografia optica de una superficie principal de una almohadilla de material no tejido monolitica ilustrativa, a titulo de ejemplo practico, segun se describe en la presente memoria.

La Fig. 6 es una fotografia optica de un articulo abrasivo ilustrativo, a titulo de ejemplo practico, colocado junto a un articulo abrasivo, a titulo de ejemplo comparativo.

En las diversas figuras, los numeros de referencia similares indican elementos similares. Algunos elementos pueden estar presentes en multiplos identicos o equivalentes; en tales casos, es posible indicar solo uno o mas elementos representativos mediante un numero de referencia, aunque se entendera que dichos numeros de referencia son aplicables en todos los elementos mencionados. Las Figs. 1 -4 no estan dibujadas a escala y se han seleccionado con el fin de ilustrar diferentes realizaciones de la invencion. De forma especifica, las dimensiones de los diversos componentes se representan unicamente en terminos ilustrativos, y no se deberia inferir ninguna relacion entre las dimensiones de los diversos componentes a partir de las Figs. 1-4. Aunque en esta descripcion es posible usar terminos tales como “parte superior” , “parte inferior” , “superior” , “ inferior” , “debajo” , “encima” , “frontal” , “posterior” , “arriba” y “abajo” , y “primero” y “segundo” , debe entenderse que estos terminos se usan en su sentido relativo, salvo que se indique lo contrario. Como se utiliza en la presente memoria, el termino “hacia dentro” significa hacia un plano imaginario situado en el centro de un articulo, a lo largo de un eje que esta generalmente orientado a lo largo de la dimension mas corta (es decir, la dimension de espesor, en vez de la dimension de longitud o anchura) del articulo. El termino “ hacia fuera” significa una direccion generalmente en alejamiento con respecto a un plano de este tipo. Como se utiliza en la presente memoria, como modificador de una propiedad o atributo, el termino “generalmente” , salvo que se indique lo contrario de forma especifica, significa que la propiedad o atributo seria facilmente reconocible por parte de un experto en la tecnica, aunque sin requerir una precision absoluta o una coincidencia perfecta (p. ej., dentro del /- 20 % para propiedades cuantificables). El termino “sustancialmente” , salvo que se indique lo contrario de forma especifica, significa un alto grado de aproximacion (p. ej., dentro del /- 10 % para propiedades cuantificables), aunque, nuevamente, sin requerir una precision absoluta o una coincidencia perfecta. Se debe entender que terminos tales como mismo, igual, uniforme, constante, estrictamente y similares, se encuentran dentro de las tolerancias o los errores de medicion habituales aplicables en la circunstancia especifica, en vez de requerir una precision absoluta o una coincidencia perfecta.

Descripcion detallada

En la Fig. 1 se muestra una vista superior de un articulo abrasivo 1 ilustrativo. En terminos generales, por articulo abrasivo se entiende cualquier articulo que comprende, al menos en una primera superficie principal del articulo, una matriz 160 de cuerpos abrasivos 162, cuyos cuerpos abrasivos 162 estan configurados de modo que, cuando la primera superficie 104 del articulo 1 contacta con una superficie (p. ej., una superficie en contacto con alimentos) y se mueve por la superficie, los cuerpos abrasivos 162 pueden desplazar elementos presentes (p. ej., adheridos) en la superficie.

El artfculo abrasivo 1 comprende una almohadilla 100 de material no tejido monolftica que comprende un interior 102, una primera superficie principal 104 y una segunda superficie principal 108, mas claramente visibles en las Figs. 2 y 3. La almohadilla 100 de material no tejido puede ser cualquier banda de material no tejido adecuada, p. ej., una banda depositada por aire, una banda cardada, una banda de solidificacion rapida, una banda unida mediante costuras, una banda depositada en humedo, una banda soplada por fusion, etc. Por monolftica se entiende que la composicion de la almohadilla 100 (es decir, en terminos del porcentaje de fibras presentes de diversas composiciones) es al menos sustancialmente igual en todo el espesor de la almohadilla 100, incluyendo las superficies principales 104 y 108 (debe tenerse en cuenta que esto no excluye que la densidad general de dichas fibras presentes difiera en todo el espesor de la almohadilla 100, tal como se analiza de forma detallada mas adelante). Por definicion, el termino monolftico no abarca almohadillas que se conforman mediante estratificacion o uniendo de otro modo una almohadilla de material no tejido a otra, incluso aunque dichas almohadillas tengan una composicion similar o identica.

Una almohadilla de material no tejido monolftica como se describe en la presente memoria comprende al menos algunas fibras de material no tejido que estan unidas entre sf mediante consolidacion en estado fundido fibra-fibra. De forma especffica, la almohadilla 100 de material no tejido monolftica comprende al menos algunas consolidaciones en estado fundido fibra-fibra en todo el interior 102 de la almohadilla 100, asf como en una capa 140 fibrosa semi-densificada, que se describe mas adelante en la presente memoria. En algunas realizaciones, al menos algunas fibras de la almohadilla 100 pueden ser fibras cortadas, definidas en la presente memoria como fibras que se han cortado hasta una longitud identificable (p. ej., predeterminada). Como tales, las fibras cortadas pueden distinguirse de las fibras practicamente continuas (p. ej., fibras de solidificacion rapida y similares). De forma tfpica, las fibras cortadas se conforman y solidifican y, a continuacion, se cortan con una longitud y se incorporan posteriormente en una banda de material no tejido (p. ej., a diferencia de unirlas directamente como una banda, de la misma manera que, p. ej., fibras de solidificacion rapida o sopladas por fusion). Cualquier fibra cortada adecuada, puede seleccionarse p. ej., de fibras sinteticas, asf como fibras naturales. Las fibras sinteticas adecuadas pueden incluir materiales polimericos termoplasticos organicos, que pueden ser, p. ej., extrudidos, solidificados rapidamente, hilados por disolvente, etc. Ejemplos no limitativos de dichos materiales pueden incluir p. ej., poliamidas tales como policaprolactama (nailon 6) y polihexametileno adipamida (nailon 6, 6), poliolefinas tales como polipropileno y polietileno, poliesteres tales como tereftalato de polietileno, fibras acrflicas tales como las formadas a partir de acrilonitrilo, etc. Otras fibras potencialmente adecuadas incluyen fibras naturales, tales como las realizadas en algodon, rayon, seda, yute, bambu, sisal, lana, canamo, cerda de puerco, celulosa, etc. Si asf se desea, se pueden usar fibras de base ceramica o metalica. Cualesquiera de estas fibras pueden ser fibras vfrgenes o pueden ser fibras recuperadas, p. ej., a partir de recortes de prendas de vestir, fabricacion de alfombras, fabricacion de fibras, procesamiento textil, etc. Se pueden usar combinaciones y mezclas de cualesquiera tipos o composiciones de fibras adecuados. En algunas realizaciones, al menos algunas fibras de la almohadilla 100 pueden ser primeras fibras cortadas 110 que presentan un primer punto de fusion (cuyo primer punto de fusion es mas alto que un segundo punto de fusion de segundas fibras cortadas, en caso de estar presentes, tal como se analiza mas adelante). Dichas primeras fibras cortadas 110 pueden transmitir a la almohadilla 100 p. ej., rigidez, resistencia, espesor, resiliencia, etc., y pueden seleccionarse, p. ej., de cualquiera de las fibras mencionadas anteriormente. En realizaciones especfficas, las primeras fibras cortadas 110 pueden comprender tereftalato de polietileno (PET), cuyo termino se usa ampliamente para abarcar cualquier mezcla, copolfmero y similares que incluye unidades de PET.

En algunas realizaciones, al menos algunas fibras de la almohadilla 100 pueden ser segundas fibras 112 que son fibras de union. En este contexto, una fibra de union es cualquier fibra (p. ej., fibra cortada) que comprende al menos un componente principal que presenta un segundo punto de fusion que es mas bajo que el primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas 110. Dichas fibras de union (p. ej., cuando se calientan y se enfrfan a continuacion, como se describe mas adelante) pueden proporcionar una consolidacion en estado fundido entre las fibras de union y las primeras fibras cortadas en puntos de contacto entre las mismas (por supuesto, tambien se puede producir la consolidacion en estado fundido entre las propias fibras de union). En algunas realizaciones, dichas fibras de union pueden ser fibras de dos componentes (segun el uso habitual, este termino no limita una fibra a solamente dos componentes, sino que abarca fibras multicomponente con cualquier numero deseado de componentes). Estas fibras de dos componentes incluyen al menos un componente que presenta un segundo punto de fusion que es mas bajo que el primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas, y ademas incluyen al menos un componente adicional que presenta un tercer punto de fusion que es mas alto que el segundo punto de fusion de las fibras de dos componentes. Con frecuencia, un componente de este tipo con un punto de fusion mas alto de una fibra de dos componentes de este tipo puede estar presente como un nucleo de la fibra, con un componente con un punto de fusion mas bajo que esta presente como una funda (aunque puede usarse cualquier configuracion adecuada, p. ej., de forma adyacente). El tercer punto de fusion puede tener, aunque no necesariamente, un valor similar al primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas descritas anteriormente. En diversas realizaciones especfficas, el componente con un punto de fusion mas alto de dichas fibras de dos componentes puede seleccionarse, p. ej., de poliesteres (p. ej., tereftalato de polietileno), sulfuros de poli(fenileno), poliamidas (p. ej., nailon), poliimida, polieterimida o poliolefinas (p. ej., polipropileno). El componente con un punto de fusion mas bajo de las fibras de dos componentes puede seleccionarse segun se desee. En numerosas realizaciones, un componente de este tipo puede tener una composicion qufmica generalmente similar a la del componente con un punto de fusion mas alto, aunque puede tener una estructura cristalina diferente, puede tener un contenido de polimero amorfo mas alto, etc., a efectos de presentar un punto de fusion mas bajo. Opcionalmente, un componente con un punto de fusion mas bajo de una fibra de dos componentes puede tener una composicion quimica diferente de la del componente con un punto de fusion mas alto de la fibra de dos componentes. Estas diferencias pueden variar, p. ej., de la inclusion de unidades monomericas en un material de copolimero al uso de un material polimerico totalmente distinto.

En algunas realizaciones, las segundas fibras 112 (de union) pueden ser fibras monocomponente que presentan un punto de fusion mas bajo que el primer punto de fusion de las primeras fibras 110. El experto en la tecnica entendera facilmente que las fibras de union (monocomponente o de dos componentes) se ablandaran, p. ej., se fundiran al menos parcialmente, al ser llevadas a una temperatura suficientemente alta. Estas fibras pueden consolidarse en estado fundido a continuacion con las fibras 110 (y/o entre si) al enfriarse y resolidificarse, sirviendo por lo tanto para transformar una masa de fibras en una almohadilla al menos parcialmente autoportante (siendo posible aumentar de forma adicional la resistencia de dicha almohadilla mediante el uso de un aglutinante, tal segun se describe mas adelante). Las fibras de union monocomponente pueden diferir levemente de las fibras de union de dos componentes por el hecho de que, en algunos casos, las fibras de union monocomponente pueden fundirse para perder parcialmente, casi totalmente o totalmente su forma fibrosa en el proceso de union, mientras que las fibras de dos componentes conservan normalmente al menos parcialmente su forma fibrosa gracias a la presencia del componente con un punto de fusion mas alto (p. ej., en el nucleo de la fibra). Se puede usar cualquier tipo de fibra de union, sola o en combinacion.

Las fibras cortadas 110 y/o las fibras 112 cortadas de union pueden estar onduladas o no onduladas. De forma ventajosa, el uso de fibras onduladas puede mejorar el espesor y/o la resiliencia de la almohadilla 100 de material no tejido. Las fibras onduladas pueden obtenerse facilmente a partir de numerosas fuentes; opcionalmente, se puede rizar cualesquiera fibras adecuadas mediante el uso de una caja de compresion, un ondulador por engranajes o similares. Si las fibras estan onduladas, el grado de ondulacion puede variar, p. ej., de 2 a 12 ondulaciones por centimetro. En diversas realizaciones, las fibras onduladas pueden presentar un indice de ondulacion (medido mediante los procedimientos descritos en la publicacion de solicitud de patente US 2007/0298697, de Charmoille de p. ej., aproximadamente 35 % a aproximadamente 70 %. Como se utiliza en la presente memoria, las fibras cortadas (onduladas o no) pueden tener cualquier longitud adecuada; p. ej., de 0,5 a 15 centimetros. Como se utiliza en la presente memoria, las fibras cortadas pueden tener cualquier denier adecuado; p. ej., de aproximadamente 1 a aproximadamente 200. En realizaciones especificas, las fibras cortadas (110 y 112) pueden variar cada una de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 denier. Cualquiera de estas fibras puede tener cualquier forma de seccion transversal deseada (p. ej., circular, triangular, cuadrada, de multiples lobulos, hueca, de canales, etc.). En algunas realizaciones, las fibras cortadas (110 y 112) pueden ser fibras hidrofobas en vez de fibras hidrofilas. Una persona experta en la tecnica entendera que numerosas fibras convencionales (p. ej., numerosos poliesteres, poliolefinas, poliamidas, etc.) tienen una naturaleza inherentemente hidrofoba, a no ser que se seleccionen composiciones y/o acabados superficiales especificos.

La almohadilla 100 de material no tejido monolitica incluye al menos un aglutinante 120 que esta distribuido en toda la almohadilla 100 (es decir, de la superficie principal 104 a la superficie principal 108, incluyendo la parte mas hacia dentro del interior 102 de la almohadilla 100) en forma de globulos, uniendo al menos algunos de los mismos al menos algunas de las fibras de la almohadilla a otras fibras de la almohadilla. El termino globulo se usa para abarcar ampliamente una parte de aglutinante 120 con cualquier forma o relacion dimensional, teniendo en cuenta que dichos globulos no deben tener necesariamente una forma esferica o incluso aproximadamente esferica. En las Figs. 2 y 4 se muestran a titulo de representacion ilustrativa numerosos globulos de aglutinante 120. Aunque algunos globulos pueden extenderse una longitud considerable a lo largo de las fibras y/o pueden contactar con otros globulos (p. ej., para formar una red al menos parcial de globulos de aglutinante), como se describe en la presente memoria, una disposicion en la que los globulos de aglutinante estan distribuidos en toda la almohadilla 100 se distingue, p. ej., de una disposicion en la que los espacios intersticiales de una almohadilla de material no tejido estan totalmente llenos de aglutinante.

Con frecuencia, los globulos 120 de aglutinante pueden proporcionarse para impregnar un precursor aglutinante en una almohadilla 100 de material no tejido, transformando a continuacion el precursor aglutinante en aglutinante 120. Se puede usar cualquier precursor aglutinante adecuado (teniendo en cuenta que, aunque en la tecnica estos materiales se denominan con frecuencia aglutinantes, estrictamente, muchos de los mismos se suministran en forma de un precursor aglutinante que se transforma en el propio aglutinante). Al menos en algunas realizaciones, se puede proporcionar este precursor aglutinante en forma de un material fluido (p. ej., una resina) que se impregna en la almohadilla 100 y a continuacion se transforma en el aglutinante mediante calor (ya sea favoreciendo su reticulacion, retirando agua y/o disolvente, o mediante una combinacion de dichos mecanismos). En algunas realizaciones, se puede proporcionar un precursor aglutinante de este tipo como un material fluido (p. ej., como un precursor aglutinante de fusion en caliente) que se impregna en la almohadilla 10 y a continuacion se enfria para transformarse en el aglutinante. Una lista no limitativa de precursores aglutinantes adecuados incluye, p. ej., resina acrilica, resina fenolica, resina de nitrilo, resina de vinilacetato de etileno, resina de poliuretano, resina de poliurea o urea-formaldehido, resina de isocianato, resina de estireno-butadieno, resinas de estirenoacrilico, resina acrilica de vinilo, resina de aminoplasto, resina de melamina, resina de poliisopreno, resina epoxi, resina etilenicamente insaturada y combinaciones de los mismos. Una experto en la tecnica entendera que dichas resinas abarcan resinas termoendurecibles y termoplasticas. En algunas realizaciones, se puede aplicar de forma practica un precursor aglutinante de este tipo, p. ej., como una mezcla que incluye agua (p. ej., como un latex) y, opcionalmente, puede incluir un agente de reticulacion que favorece la reticulacion de un polimero en la resina. Ejemplos no limitativos de precursores aglutinantes adecuados incluyen, por ejemplo, Rovene 5900, comercializado por Mallard Creek Polymers (North Carolina, USA), Rhoplex TR-407, fabricado y distribuido por Dow Company (New Jersey, USA) y Aprapole SAF17, fabricado y distribuido por AP Resinas (Ciudad de Mexico, Mexico). En la patente US 6312484, de Chou, y en la publicacion de solicitud de patente u S-20120064324, de Arellano, se analizan de forma detallada aglutinantes y precursores aglutinantes de diversos tipos (debe tenerse en cuenta que Chou incorpora dichos aglutinantes en una suspension acuosa que recubre la superficie de una banda de material no tejido en vez de, p. ej., impregnar con dichos aglutinantes todo el espesor de una banda).

Tal como resultara evidente a partir de los analisis en la presente memoria, en numerosas realizaciones, una funcion principal del aglutinante 120 puede consistir en mejorar la resistencia de la almohadilla 100 (en vez de, p. ej., mantener particulas abrasivas en su posicion o en la almohadilla 100). Por lo tanto, en algunas realizaciones el aglutinante 120 puede no incluir ninguna particula abrasiva de cualquier tipo (p. ej., ninguno de los abrasivos inorganicos usados con frecuencia, tales como oxido de aluminio, etc.). No obstante, en otras realizaciones, el aglutinante 120 puede incluir particulas abrasivas (p. ej., cualquiera de las particulas abrasivas enumeradas mas adelante en la presente memoria) si asi se desea. Es posible la presencia de cualquier carga, aditivo, coadyuvante de procesamiento y similares en el aglutinante 120, segun se desee para cualquier funcion.

Capa fibrosa semi-densificada

Tal como puede observarse en la representacion ilustrativa de las Figs. 2 y 3, la almohadilla 100 de material no tejido monolitica comprende una primera capa 140 fibrosa semi-densificada. Por “ semi-densificada” se entiende que, en la capa 140, al menos las fibras (p. ej., las fibras 110 y 112) estan presentes con una densidad volumetrica mas grande (es decir, en volumen de fibras por volumen de espacio) en comparacion con el interior 102 de la almohadilla 100. Una disposicion de este tipo se muestra en la representacion ilustrativa de la Fig. 2. Al menos en algunas realizaciones, el aglutinante 120 tambien puede estar presente en una densidad mas grande en la capa 140 que en el interior 102 de la almohadilla 100, nuevamente, tal como se muestra en la representacion ilustrativa de la Fig. 2. La caracterizacion de la capa 140 como una capa “fibrosa semi-densificada” se usa para destacar que la capa 140 conserva al menos generalmente su naturaleza fibrosa y no se densifica o consolida hasta el punto de ser un revestimiento continuo (o incluso significativamente continuo). Esto se ilustra en la Fig. 5, que muestra una vista superior de una capa 140 obtenida experimentalmente de un ejemplo practico de una almohadilla 100 de material no tejido representativa y que confirma que la naturaleza de la capa 140 permanece practicamente fibrosa y altamente porosa. Como tal, la capa 140 se distingue, p. ej., de un revestimiento continuo.

Por lo tanto, se entendera que la capa 140 fibrosa semi-densificada no es necesariamente muy distinta en su naturaleza del interior 102 de la almohadilla 100; de hecho, las fibras y el aglutinante simplemente estan presentes con una densidad algo mas grande en la capa 140 que en el interior 102. No obstante, la presencia de la capa 140 fibrosa semi-densificada puede tener efectos considerables y ventajosos, tal como se analiza mas adelante en la presente memoria. En algunos casos, es posible caracterizar esta densidad mas grande en terminos de “solidez” (termino que se describe de forma detallada, p. ej., en la columna 3, lineas 17-24, y en la columna 11, linea 50, hasta la columna 12, linea 3, de la patente US-8162153, de Fox) de la capa 140 en comparacion con la solidez del interior 102 de la almohadilla 100. En diversas realizaciones, la capa 140 puede presentar una solidez que es al menos aproximadamente 10, 20, o 30 % mas grande que la solidez del interior 102 de la almohadilla 100 de material no tejido. En otras realizaciones, la capa 140 puede presentar una solidez que es como maximo aproximadamente 120, 80, 60, o 40 % mas grande que la solidez del interior 102 de la almohadilla 100 de material no tejido. En algunos casos, la capa 140 puede ser, p. ej., tan delgada como para hacer que sea dificil medir la solidez de la capa 140 segun los procedimientos descritos en la patente US-8162152. En tales casos, es posible estimar la solidez, p. ej., mediante mediciones opticas, microtomografia de rayos X o similares.

La capa 140 fibrosa semi-densificada es integral con la almohadilla 100 de material no tejido monolitica (lo que significa que al menos algunos segmentos de fibra que proporcionan la capa 140 son segmentos de fibras que tienen otros segmentos que se extienden en el interior 102 de la almohadilla 100) y comprende una superficie principal hacia fuera que forma la primera superficie principal 104 de la almohadilla 100. Con frecuencia, la capa 140 puede extenderse hacia dentro desde la superficie principal 104 solo una distancia muy corta (con frecuencia, menos de aproximadamente 200 micrometros) hacia el interior de la almohadilla 100. En algunas realizaciones, la capa 140 fibrosa semi-densificada puede extenderse hacia dentro en la almohadilla 100 una distancia que no es mas grande que 10, 5, 2, 1 o 0,5 % del espesor total de la almohadilla 100 (midiendose el espesor total de la almohadilla 100 a lo largo de la dimension mas corta, entre la primera y la segunda superficies principales 104 y 108). En terminos absolutos, en diversas realizaciones, la capa 140 fibrosa densificada se puede extender hacia dentro en la almohadilla 100 una distancia que no es mas grande que aproximadamente 400, 200, 100, 40 o 20 micrometros. En ocasiones, un limite hacia dentro de la capa 140 fibrosa semi-densificada puede ser visible facilmente, tal como se indica en la Fig. 2 mediante el numero de referencia 142. No obstante, aunque la transicion entre la capa fibrosa densificada 140 y el interior 102 de la almohadilla 100 puede distinguirse claramente en algunos casos (tal como en la representacion ilustrativa de la Fig. 2) la misma puede ser mas gradual en otros casos.

Cuerpos abrasivos

La primera superficie principal 104 de la almohadilla 100 de material no tejido comprende una matriz 160 de cuerpos abrasivos 162 separados entre sf, tal como se muestra en la representacion ilustrativa de la Fig. 1. Por una matriz de cuerpos separados entre sf se entiende que los cuerpos abrasivos 162 ocupan colectivamente menos de aproximadamente 50 % del area de la superficie principal 104, de modo que areas expuestas de la superficie 104 (p. ej., provistas por segmentos de fibra hacia fuera de las fibras de la almohadilla 100) estan presentes entre los cuerpos 162. En diversas realizaciones, los cuerpos abrasivos 162 pueden ocupar colectivamente menos de aproximadamente 40, 30, 20 o 10 % del area de la superficie principal 104. En otras realizaciones, los cuerpos abrasivos 162 pueden ocupar colectivamente mas de aproximadamente 5, 10, 20 o 30 % del area de la superficie principal 104. En diversas realizaciones, la matriz160 puede estar configurada de modo que los cuerpos 162 estan presentes en forma de islas separadas (tal como en la ilustracion a tftulo de ejemplo de la Fig. 1) que no estan en contacto entre sf o como tiras que no intersecan, una red de tiras que intersecan, etc. Es posible usar cualquier diseno, aleatorio o regular, repetitivo o no repetitivo, etc. Los cuerpos individuales 162 pueden tener cualquier forma deseada (p. ej., puntos circulares o generalmente circulares, cuadrados, formas irregulares, etc.) y relacion dimensional de longitud/anchura (teniendo en cuenta que el termino tira no se limita a formas de lfnea recta sino que abarca cualquier forma de arco deseada).

Por un cuerpo abrasivo se entiende que un cuerpo 162 incluye al menos un componente con suficiente dureza para proporcionar una funcion abrasiva. Un componente de este tipo puede ser cualquier material adecuado con una dureza Mohs de al menos 3, haciendose referencia a dichos materiales en la presente memoria por comodidad de uso como materiales abrasivos (aunque la escala de Mohs se desarrollo originalmente para minerales, un experto en la tecnica entendera que la misma es un ensayo de resistencia a aranazos sencillo que es posible aplicar en cualquier material deseado). En algunas realizaciones, un componente de este tipo puede ser, p. ej., un aditivo 172 en forma de partfculas que se combina (p. ej., se mezcla) con una resina precursora que se usa para formar un cuerpo 162, o que se dispersa sobre una resina precursora despues de que la resina se dispone en la superficie principal 104. En algunas realizaciones, un aditivo en forma de partfculas de este tipo puede ser cualquiera de los materiales inorganicos bien conocidos (es decir, partfculas abrasivas) que presentan una dureza Mohs en el intervalo, p. ej., de 8 a 10 (p. ej., oxido de aluminio, carburo de silicio, alumina circonia, ceria, nitruro de boro cubico, diamante, granate, cualquier ceramica adecuada, y combinaciones de los anteriores). En otras realizaciones, un aditivo en forma de partfculas de este tipo puede incluir cualquier material polimerico organico que presenta una dureza suficientemente alta (es decir, una dureza Mohs en el intervalo de al menos aproximadamente 3). Los materiales adecuados pueden incluir, p. ej., partfculas de resina de melamina-formaldehfdo, resina fenolica, poli(metacrilato de metilo), poliestireno, policarbonato, determinados poliesteres y poliamidas y similares.

En algunas realizaciones, un cuerpo abrasivo 162 puede estar hecho de un material (p. ej., una resina precursora solidificada) que es suficientemente duro, de modo que se puede obtener un rendimiento abrasivo aceptable sin la presencia de un aditivo en forma de partfculas. Por ejemplo, algunas resinas fenolicas permiten proporcionar una dureza suficiente, tal como se describe en los ejemplos practicos en la presente memoria. No obstante, muchas otras resinas de polfmero pueden resultar adecuadas, tal como entendera un experto en la tecnica. De forma general, se podrfa considerar cualquiera de los precursores aglutinantes mencionados anteriormente para usar en la conformacion de un cuerpo abrasivo 162, siempre que el propio aglutinante formado presente una dureza suficiente o sea capaz de soportar de forma adecuada aditivos en forma de partfculas que puedan proporcionar una propiedad abrasiva. De manera similar a los precursores aglutinantes descritos anteriormente, una resina precursora usada para formar cuerpos abrasivos 162 puede ser un material termoendurecible o un material termoplastico, segun se desee (y puede incluir cualquier carga, aditivo, coadyuvante de procesamiento y similares, segun se desee para cualquier funcion). Las resinas precursoras adecuadas pueden incluir, p. ej., los materiales descritos en los Ejemplos 21-31 de la patente US-5227229, de McMahan McCoy, y los materiales descritos en el Ejemplo 1 de la patente US-7393371, de O'Gary.

Tal como se muestra en la ilustracion a tftulo de ejemplo de la Fig. 2, al menos en algunas realizaciones, un cuerpo abrasivo 162 puede comprender una parte 166 hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la primera superficie principal 104 de la almohadilla 100. Se entendera que, debido a que la primera superficie principal 104 esta definida principalmente por partes de fibras de la almohadilla 100 (y, ocasionalmente, por partes de globulos aglutinantes), la primera superficie principal 104 no adopta la forma de una superficie ffsicamente continua y plana real. De hecho, la primera superficie principal 104 (y la segunda superficie principal 108 descrita mas adelante) de la almohadilla 100 esta provista generalmente departes de fibra y/o partes de globulo abrasivas. Para los fines de la presente memoria, es posible definir la primera superficie principal 104 como un plano imaginario en el que se apoya la superficie inferior plana de un peso de 2 gramos y 0,5 cm2 al disponerlo en el primer lado (es decir, el lado superior con respecto a la gravedad) de la almohadilla 100 (entre los cuerpos abrasivos 162, en caso de estar presentes), con la almohadilla 100 soportada en una superficie plana. Un peso de este tipo sera suficiente para comprimir cualquier segmento de fibra saliente que se extiende significativamente hacia fuera mas alla de las otras fibras de la almohadilla 100, aunque sin comprimir la almohadilla 100 una cantidad significativa. Un plano 106 imaginario representativo que define una primera superficie principal 104 de esta manera se muestra en la realizacion ilustrativa de la Fig. 2. Es posible establecer de manera similar la segunda superficie principal 108. En diversas realizaciones, una parte 166 hacia fuera de un cuerpo abrasivo 162 puede extenderse al menos aproximadamente 0,05, 0,1, 0,2, 0,4 o 0,8 mm hacia fuera mas alla de la primera superficie principal 104 de la almohadilla 100 de material no tejido. En otras realizaciones, una parte 166 hacia fuera de un cuerpo abrasivo 162 puede extenderse como maximo aproximadamente 2,0, 1,4, 1,2, 1,0, 0,8 o 0,6 mm hacia fuera mas alla de la primera superficie principal 104 de la almohadilla 100 de material no tejido. Dichas distancias pueden medirse desde el plano imaginario 106 descrito anteriormente hasta el punto mas hacia fuera de la superficie 168 hacia fuera del cuerpo 162, a lo largo de un eje perpendicular con respecto al plano principal de la almohadilla 100.

Tal como tambien se muestra en la realizacion ilustrativa de la Fig. 2, un cuerpo abrasivo 162 puede comprender una parte 164 hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa 140 fibrosa semi-densificada de la almohadilla 100 de material no tejido. Esta penetracion puede permitir que el cuerpo abrasivo 162 se fije firmemente a la almohadilla 100, de modo que el cuerpo 162 no se desplace facilmente de la almohadilla 100 cuando el cuerpo 162 queda sujeto a fuerzas de cizalla que pueden producirse en el proceso abrasivo. No obstante, de forma tipica, las partes 164 hacia dentro de los cuerpos abrasivos 162 no penetran en gran medida en el interior 102 de la almohadilla 100. En diversas realizaciones, las partes 164 hacia dentro de los cuerpos abrasivos 162 se extienden hacia dentro desde la primera superficie principal 104 una distancia que es menor que aproximadamente 10, 4, 2 o 1 % del espesor general de la almohadilla 100 de material no tejido.

Ventajas proporcionadas por la capa fibrosa semi-densificada

Habiendose descrito diversas caracteristicas y funcionalidades del articulo 1, es posible apreciar las ventajas transmitidas por la capa 140 fibrosa semi-densificada. La naturaleza porosa de la superficie 104 y la capa 140 pueden proporcionar que el material que forma el cuerpo abrasivo 162 (p. ej., una resina precursora) pueda penetrar al menos parcialmente en los espacios intersticiales entre las fibras (y/o los globulos aglutinantes) de la capa 140, de modo que el cuerpo 162 puede fijarse de forma mas segura en su posicion en la almohadilla 100 en comparacion con el caso de que la capa 140 este tan densificada como para, p. ej., adoptar la forma de un revestimiento continuo. (El cuerpo abrasivo 162 tambien puede fijarse de forma mas segura en su posicion en comparacion con el caso de que, p. ej., la capa 140 sea tan abierta y porosa como el interior 102 de la almohadilla 100). Ademas, la presencia de fibras y/o globulos aglutinantes en la capa 140 (con una densidad mas alta que la densidad en la que estan presentes en el interior 102 de la almohadilla 100) puede limitar el grado en que el material que forma el cuerpo abrasivo 162 puede penetrar en la almohadilla 100. Esto permite asegurar que el cuerpo abrasivo 162 mantiene una parte 166 hacia fuera (en vez de ubicarse a demasiada profundidad en la almohadilla 100), lo que puede proporcionar una accion abrasiva ventajosa.

De forma mas detallada, se ha descubierto que, aunque la diferencia en la densidad en la cual las fibras (y, en algunas realizaciones, los globulos aglutinantes) estan presentes en la capa 140 con respecto a la densidad a la que estan presentes en el interior 102 puede no parecer necesariamente muy grande (p. ej., cuando se inspecciona visualmente con un microscopio o se caracteriza mediante microtomografia de rayos x), esta pequena diferencia tiene inesperadamente un efecto profundo sobre el grado en que los cuerpos abrasivos 162 se extienden hacia fuera desde la almohadilla 100 con respecto a la penetracion en la almohadilla 100. Esto tiene un efecto muy significativo sobre la funcion y rendimiento de los cuerpos abrasivos. Esto se ha documentado en la Fig. 6, que muestra una fotografia optica (en la izquierda) de un ejemplo practico de un articulo abrasivo con una matriz 160 de cuerpos abrasivos 162 proporcionados sobre una almohadilla de material no tejido que comprendia una capa 140 fibrosa semi-densificada; y (en la derecha), de un ejemplo comparativo de un articulo abrasivo con una matriz similar de cuerpos abrasivos proporcionados en una almohadilla de material no tejido que no comprendia una capa fibrosa semi-densificada. Los cuerpos abrasivos de la invencion tienen partes hacia fuera que se extienden desde la almohadilla de material no tejido y estan muy bien definidas, mientras que los cuerpos abrasivos del ejemplo comparativo se extienden poco, en caso de extenderse, y estan bastante poco definidos. Se descubrio que el articulo abrasivo de la invencion funciona muy bien como elemento abrasivo, mientras que el articulo del ejemplo comparativo funciono menos bien, como se analiza en los Ejemplos.

Ademas, en ensayos semi-cuantitativos se observo que la presencia de una capa 140 fibrosa semi-densificada (aunque no es un revestimiento continuo o incluso un revestimiento practicamente continuo) podria al menos en algunos casos limitar la penetracion (durante la abrasion) de residuos de alimentos en el interior 102 de la almohadilla 100 y, por lo tanto, podria permitir que dichos residuos de alimentos se retiren mas facilmente de la almohadilla 100. Evidentemente, esto permite alargar la vida util del articulo abrasivo 1. Ademas, tambien debe tenerse en cuenta que el uso de una capa fibrosa semi-densificada como se describe en la presente memoria permite obtener las ventajas descritas anteriormente, conservando al mismo tiempo otras ventajas, p. ej., con respecto a una almohadilla de material no tejido densificada en todo su espesor. De forma especifica, el uso de una capa fibrosa semi-densificada permite que la almohadilla de material no tejido conserve una muy alta flexibilidad y resiliencia, propiedades que podrian verse afectadas negativamente o perderse con la densificacion de todo el espesor de la almohadilla.

Se ha descubierto que, al menos en algunas realizaciones, al menos algunas partes de al menos algunos cuerpos abrasivos 162 pueden presentar una superficie hacia fuera que sigue generalmente una topografia establecida por segmentos de fibras que forman la primera superficie principal 104 de la almohadilla 100 de material no tejido. Este fenomeno se ilustra de manera representativa en la Fig. 4, en la que pueden observarse partes de la superficie 168 hacia fuera del cuerpo 162 que presentan una topografia ondulante que sigue generalmente la topografia establecida por segmentos de fibra individuales (p. ej., los segmentos 116) dispuestos de forma subyacente hacia dentro con respecto a dichas partes del cuerpo 162. Esta topografia variada de la superficie 168 hacia fuera (en vez de que la superficie 168 sea, p. ej., una superficie generalmente lisa) puede proporcionar una rugosidad superficial que permite mejorar de forma adicional la capacidad abrasiva del cuerpo 162. Se entenderan posibles variaciones considerables y que cualquier cuerpo especifico 162 puede tener una parte que se extiende hacia fuera bastante mas alia de la superficie principal 104 de la almohadilla 100 (como se ha descrito anteriormente en la presente memoria) y otra parte que no se extiende tan hacia fuera y que presenta una topografia que se corresponde con la de los segmentos de fibra subyacentes. Tambien se entendera que una superficie hacia fuera del cuerpo abrasivo que sigue generalmente una topografia establecida por fibras y segmentos de fibra individuales de una almohadilla se distingue de una disposicion en la que una superficie hacia fuera de un cuerpo abrasivo sigue una estructura a gran escala que esta superpuesta en cualquier estructura fina provista de segmentos de fibra que forman una superficie principal del sustrato.

Se entendera que los bordes laterales expuestos (p. ej., el borde 167 mostrado en la Fig. 2) de los cuerpos 162 pueden transmitir una capacidad ventajosa para desplazar, p. ej., residuos de alimentos de una superficie en contacto con alimentos. Esto se debe a que dichos bordes laterales expuestos pueden tener una accion de desbastado al incidir en un elemento, p. ej., en un residuo de alimento adherido a una superficie. Por lo tanto, se pueden apreciar las ventajas de usar cuerpos abrasivos como una matriz de cuerpos separados entre si en vez de, p. ej., como una capa continua. Ademas, al menos en algunas realizaciones, se puede establecer una distancia minima entre cualquier borde lateral expuesto especifico en un cuerpo abrasivo y el borde lateral expuesto de un cuerpo abrasivo adyacente mas cercano para mejorar la capacidad abrasiva. En diversas realizaciones, esta distancia minima puede ser, p. ej., al menos aproximadamente 1, 2, 3 o 4 mm. Tambien se entendera que la fijacion descrita anteriormente de los cuerpos abrasivos 162 a la almohadilla 100 de material no tejido puede reducir de forma ventajosa cualquier tendencia de un cuerpo abrasivo 162 a desplazarse (en su conjunto) de la almohadilla 100 durante una operacion de abrasion. De hecho, esta fijacion segura puede proporcionar que la parte 164 hacia dentro del cuerpo abrasivo 162 permanezca fijada firmemente a la almohadilla 100 mientras la parte 166 hacia fuera del cuerpo abrasivo 162 se desgasta gradualmente con una abrasion reiterada. Esto permite alargar la vida util del articulo abrasivo 1. Ademas, esta retirada gradual de la parte 166 hacia fuera puede funcionar como un indicador de desgaste, especialmente si los cuerpos abrasivos 162 estan provistos de un aspecto de contraste (p. ej., ya sea mediante color, matiz, tono, textura, brillo, etc.) con respecto a las fibras y/o el aglutinante de la almohadilla 100 de material no tejido. Es decir, los propios cuerpos abrasivos 162 pueden funcionar como indicadores de desgaste, en vez de tener que incluir algun componente separado adicional que funciona como indicador de desgaste.

En algunas realizaciones, es posible la presencia de una capa semi-densificada solamente en una superficie principal de la almohadilla 100 de material no tejido (en tales realizaciones, es posible la presencia de cuerpos abrasivos solamente en dicha superficie principal). Tal como se muestra en la representacion ilustrativa de la Fig. 3, en otras realizaciones, la almohadilla 100 de material no tejido monolitica puede comprender una segunda capa 180 fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla 100 y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la segunda superficie principal 108 de la almohadilla 100. (Por comodidad de uso en la descripcion, los globulos aglutinantes no se han representado en la Fig. 3). Ademas, la segunda superficie principal 108 de la almohadilla 100 de material no tejido puede comprender una segunda matriz 182 de cuerpos abrasivos 184 separados entre si. (Por lo tanto, un articulo abrasivo 1 de este tipo puede tener una funcionalidad de abrasion de doble cara y, de este modo, puede ser reversible). Al menos cuerpos abrasivos 184 seleccionados pueden comprender cada uno una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la segunda capa 180 fibrosa semi-densificada de la almohadilla 100 y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la segunda superficie principal 108 de la almohadilla 100. Dicha segunda capa semidensificada 180, y una segunda matriz 182 y sus cuerpos abrasivos 184, pueden comprender cualquiera de las caracteristicas, propiedades y/o atributos analizados anteriormente en lo que respecta a sus partes correspondientes respectivas (primera capa 140, primera matriz 160, y cuerpos abrasivos 162). Estas caracteristicas, propiedades y/o atributos no se repetiran en este caso, sino que se consideraran incluidos a titulo de referencia en este punto.

La segunda capa 180 fibrosa semi-densificada puede ser similar o practicamente identica en caracter (p. ej., en porosidad, solidez, etc.) con respecto a la primera capa 140 fibrosa semi-densificada. Opcionalmente, las dos capas fibrosas semi-densificadas pueden diferir en su caracter. De forma similar, la segunda matriz 182 y sus cuerpos abrasivos 184 pueden ser similares o diferentes de cualquier manera deseada con respecto a la primera matriz 160 y sus cuerpos abrasivos 162. En algunas realizaciones, la segunda matriz y sus cuerpos pueden ser practicamente identicos con respecto a la primera matriz 160 y los cuerpos 162 (p. ej., dentro de las limitaciones de fabricacion real). En otras realizaciones, p. ej., se pueden proporcionar cuerpos 182 con una cobertura de area y/o separacion diferentes, con una distancia saliente hacia fuera diferente, y/o los mismos pueden incluir un material abrasivo mas o menos agresivo que el material de los cuerpos 162. (Por lo tanto, un articulo abrasivo de este tipo puede tener una funcionalidad diferente en las dos superficies principales). En algunas realizaciones, una segunda matriz 182 de cuerpos abrasivos 184 en el segundo lado de una almohadilla 100 puede proporcionar una mejor sujecion del segundo lado de la almohadilla mientras el primer lado se usa para llevar a cabo una funcion abrasiva (o viceversa).

La almohadilla 100 de material no tejido monolitica (en su forma final en el articulo abrasivo 1) puede tener cualquier espesor util (medido entre la primera y la segunda superficies 104 y 108). En diversas realizaciones, la almohadilla 100 puede comprender un espesor de al menos aproximadamente 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 o 16 mm. Se entendera que es posible diferenciar las almohadillas con este espesor de, p. ej., laminas delgadas de papel de lija y similares. En algunas realizaciones, los bordes principales (p. ej., los bordes 190a-d mostrados en la Fig. 1) de la almohadilla 100 pueden ser bordes acabados que, p. ej., (en la conformacion del articulo 1) se ondulan o pinzan conjuntamente y se mantienen unidos posteriormente entre si mediante medios mecanicos, mediante union ultrasonica, etc. El articulo 1 puede tener cualquier numero adecuado de bordes principales (p. ej., 3, 4, 5 y mas) y puede tener cualquier forma, aunque, con frecuencia, una forma rectangular de cuatro lados como la mostrada en la Fig. 1 podra resultar conveniente. En algunas realizaciones se puede usar el artfculo 1 tal como esta realizado (p. ej., en forma de doble cara, tal como se muestra en la Fig. 3). En otras realizaciones, una o mas capas (p. ej., capas de esponja, capas de abrillantado o pulido, etc.) pueden estar unidas (p. ej., estratificadas) con respecto a la segunda superficie principal 108 del artfculo 1 para formar un estratificado de multiples capas. No obstante, incluso en estas realizaciones, los requisitos analizados anteriormente de que la almohadilla 100 de material no tejido sea una almohadilla monolftica siguen siendo aplicables.

Se entendera que, cuando la almohadilla 100 de material no tejido monolftica esta en su forma acabada, las fibras de la almohadilla se mantienen unidas entre sf no solamente mediante consolidacion en estado fundido entre las fibras (p. ej., entre las fibras aglutinantes 112 y las fibras 110), sino que tambien se mantienen unidas mediante globulos aglutinantes 120. Esto se debe al hecho de que el aglutinante 120 se distribuye en toda la almohadilla 100 de material no tejido (incluyendo todo su interior), a diferencia de las disposiciones en las que un aglutinante recubre una superficie de una almohadilla con poca o ninguna penetracion en su interior. Por lo tanto, se entendera que, al menos en algunas realizaciones (p. ej., cuando el aglutinante 120 es un aglutinante termoestable), incluso si la almohadilla 100 de material no tejido queda expuesta a una temperatura suficientemente alta como para debilitar las uniones por fusion fibra-fibra, esto no permitira que las fibras se descompriman, alarguen o desplieguen suficientemente para “ rehinchar” la almohadilla hasta un estado mas abierto y esponjado (ya que las fibras siguen unidas entre sf por el aglutinante). Asimismo, incluso si el aglutinante 120 es un aglutinante termoplastico, en algunos casos, el punto de fusion de un aglutinante de este tipo puede ser, p. ej., mas alto que el punto de fusion de las fibras de la almohadilla 100; por lo tanto, cuando una almohadilla de este tipo se calienta, es posible que la misma se funda (y, p. ej., colapse) en vez de rehincharse. Por lo tanto, al menos en algunas realizaciones (pudiendo comprender al menos algunas de dichas realizaciones aglutinantes que son termoplasticos, asf como aglutinantes que son termoestables), la almohadilla 100 de material no tejido monolftica no es una almohadilla rehinchable ni es una almohadilla rehinchada.

Metodos de uso

Tal como se ha mencionado anteriormente, el artfculo abrasivo 1 esta configurado de modo que cuando la primera superficie 104 del artfculo 1 entra en contacto con una superficie y se mueve a lo largo de la superficie, los cuerpos abrasivos 162 pueden ser capaces de desplazar elementos (p. ej., residuos de alimentos) que estan presentes en la superficie (p. ej., adheridos a la misma). En algunas realizaciones, el artfculo abrasivo 1 puede ser un artfculo de uso manual, lo que significa que el usuario la sujeta con la mano y se mueve a lo largo de una superficie con la mano. En algunas realizaciones, el artfculo abrasivo 1 puede ser un artfculo desechable/reemplazable que se monta en un mango o accesorio reutilizable. En algunas realizaciones, el artfculo abrasivo 1 puede estar montado en un aparato motorizado que sirve para mover el artfculo abrasivo 1 a lo largo de una superficie (y/o para girar el artfculo abrasivo 1) de cualquier manera adecuada.

En algunas realizaciones, se puede usar el artfculo 1 para limpiar superficies en contacto con alimentos. En este contexto, hay que tener en cuenta que la expresion “en contacto con alimentos” no se limita a superficies que estan disenadas especfficamente para su contacto previsto con alimentos (p. ej., platos, utensilios, ollas y sartenes, etc.). De hecho, se puede usar el artfculo abrasivo 1 para llevar a cabo una accion abrasiva en superficies tales como hornillos, encimeras, superficies de hornos y, de forma general, cualquier superficie sobre la que pueden verterse residuos de alimentos. Ademas, el termino “ alimento” no se limita a un producto final comestible de un proceso de preparacion de alimentos, sino que abarca cualquier material usado en la preparacion de alimentos (p. ej., materias primas, aceites de cocina y similares) asf como cualquier resto de material producido por la preparacion de alimentos (p. ej., carbonilla en una superficie de coccion y similares). Si el artfculo 1 se va a usar en superficies que se preve que esten a temperaturas relativamente elevadas al limpiarlas (p. ej., superficies de parrillas, planchas, freidoras y similares), es posible seleccionar las fibras de la almohadilla 100 de material no tejido (p. ej., las fibras 110 y 112), el aglutinante 120 y los cuerpos abrasivos 162 para tener una mejor resistencia a dichas temperaturas.

Metodos de fabricacion

La almohadilla 100 de material no tejido monolftica puede fabricarse, p. ej., mediante cualquier proceso de conformacion de bandas adecuado, siempre que sea posible transmitir en la almohadilla de material no tejido conformada de este modo una capa fibrosa semi-densificada segun se describe en la presente memoria. Procesos de conformacion de bandas potencialmente adecuados incluyen p. ej., deposicion por aire, deposicion en humedo, cardado, solidificacion rapida, soplado por fusion, union mediante costuras, etc. En algunas realizaciones, una banda de material no tejido puede ser una deposicion por aire de fibras cortadas (p. ej., tal como cuando se usa un aparato denominado Rando Webber, comercializado por Rando Machine Corporation, Macedonia, NY).

Una masa de fibras recogidas en el proceso de conformacion de bandas puede ser procesada de cualquier manera adecuada para unir al menos algunas fibras de la banda a otras fibras de la banda. En realizaciones especfficas, dichas fibras pueden incluir al menos algunas fibras aglutinantes (ya sean de dos componentes o monocomponente), en cuyo caso las fibras recogidas se pueden exponer a calor (ya sea haciendo pasar las fibras recogidas a traves de un horno o por un rodillo calentado, o sometiendo las fibras recogidas a una union denominada a traves de aire) y se pueden enfriar posteriormente para unir al menos algunas fibras entre sf. En tales casos, puede resultar ventajoso calentar las fibras a una temperatura cercana o superior a dicho segundo punto de fusion de las fibras aglutinantes, aunque inferior a dicho primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas, para llevar a cabo una operacion de union de este tipo. En otros casos (p. ej., cuando la mayor parte o la totalidad de las fibras presentan un punto de fusion similar), es posible que todavia se lleve a cabo una consolidacion en estado fundido fibra-fibra, siempre que se aplique un control suficiente en el proceso de calentamiento/enfriamiento, de modo que se obtenga una consolidacion en estado fundido suficiente sin provocar, p. ej., una fusion a gran escala de fibras y/o un colapso de la estructura fibrosa. Despues de la operacion de union, las fibras (que en su estado recogido podian tener poca o ninguna integridad) pueden presentar en este caso una union fibra-fibra suficiente para obtener una resistencia mecanica e integridad suficientes a efectos de permitir su manipulacion como una banda o almohadilla de fibra autoportante.

Una almohadilla de material no tejido de este tipo puede ser procesada a continuacion para conformar una capa fibrosa semi-densificada al menos en una superficie principal de la almohadilla; ademas, es posible distribuir un aglutinante en toda la almohadilla. Aunque estas etapas pueden llevarse a cabo en cualquier orden, se ha descubierto que es ventajoso conformar la capa semi-densificada y distribuir posteriormente el aglutinante, por los motivos analizados mas adelante. Se puede usar cualquier proceso adecuado para conformar una capa fibrosa semi-densificada. Se ha descubierto que una manera ventajosa de hacer esto es un proceso de calandrado en caliente, en el que una almohadilla de material no tejido pasa a traves de un hueco entre dos rodillos de calandrado, siendo al menos uno de los mismos un rodillo calentado. Con el control adecuado de los parametros de proceso (p. ej., la temperatura del rodillo, la anchura del hueco, la velocidad de la linea, etc.), en combinacion con la composicion adecuada de la almohadilla de material no tejido, dicho proceso de calandrado puede proporcionar una capa fibrosa semi-densificada, tal como se describe de forma detallada en los ejemplos practicos de la presente memoria.

Un experto en la tecnica entendera que la densificacion parcial de una capa mas exterior de una almohadilla de material no tejido para formar una capa fibrosa semi-densificada (permanente) obtenida, p. ej., mediante el calor y la presion del proceso de calandrado, puede producirse, p. ej., mediante el movimiento de las fibras (y globulos aglutinantes, en caso de estar presentes) ligeramente mas cerca entre si, p. ej., mediante compresion mecanica, y/o mediante una ligera aglomeracion de las fibras (y globulos aglutinantes, en caso de estar presentes) para formar fibras y/o globulos aglutinantes mas grandes. En algunas realizaciones, la densificacion parcial de la capa 140 (y de una segunda capa 180, si asi se desea) puede venir acompanada por una reduccion significativa en el espesor total de la banda 100. En diversas realizaciones, un proceso de semi-densificacion de este tipo permite reducir el espesor total de la banda 100 al menos aproximadamente 40, 50, 60 o 70 %. En algunas realizaciones, la densificacion parcial de la capa 140 (y de una segunda capa 180, si asi se desea) permite reducir el espesor total de la banda 100 no mas de aproximadamente 50, 40, 30, 20 o 10 %. A partir de lo descrito en la presente memoria, un experto en la tecnica entendera que un proceso de calandrado de bandas de material no tejido convencional, sin prestar atencion especial a las propiedades de la banda y las condiciones de procesamiento, podria no resultar necesariamente en la conformacion de una capa fibrosa semi-densificada integral segun se describe en la presente memoria. De hecho, numerosos procesos de calandrado pueden p. ej., reducir significativamente el espesor total de una almohadilla de material no tejido sin provocar ningun aumento preferente de densidad en una superficie de la banda (o pueden no producir ni una capa fibrosa semi-densificada ni una reduccion significativa en el espesor total).

Para conformar globulos aglutinantes recogidos distribuidos en toda la almohadilla de material no tejido (incluyendo la totalidad del interior de la almohadilla), se puede impregnar uno o mas precursores aglutinantes en la almohadilla de material no tejido y su conformacion posterior en un aglutinante que proporcione una union adicional de las fibras entre si y una resistencia adicional de la almohadilla. Estos precursores aglutinantes pueden comprender cualquier composicion fluida adecuada (tal como se ha analizado anteriormente en la presente memoria) y puede impregnarse en la almohadilla de material no tejido de cualquier manera adecuada. Puede resultar ventajoso aplicar un precursor aglutinante de este tipo en un liquido (p. ej., en una solucion o como un latex en agua), siendo posible aplicar dicho liquido en una superficie principal de la almohadilla de material no tejido mediante cualquier tipo adecuado de revestimiento (p. ej., revestimiento por rodillos), mediante pulverizacion, etc. En otras realizaciones, seria posible impregnar con un precursor aglutinante de este tipo la almohadilla de material no tejido en forma de particulas. Independientemente de su tipo especifico, el precursor aglutinante puede conformarse a continuacion, p. ej., calentando o reticulando o polimerizando grupos respectivos en el precursor aglutinante, calentando o retirando agua o disolvente, mediante la fotoactivacion de grupos fotoactivables en el precursor aglutinante, etc.

Se ha descubierto que si se conforma una capa semi-densificada en la almohadilla de material no tejido, y a continuacion se impregna con un precursor aglutinante la almohadilla de material no tejido por el lado de la almohadilla que tiene la capa semi-densificada, la mayor densidad de las fibras en esta capa puede provocar un aumento de la retencion (p. ej., atrapado) del precursor aglutinante en la capa semi-densificada. Una vez el precursor aglutinante se ha transformado en el aglutinante, esto puede hacer que la capa semi-densificada contenga una densidad mas alta de aglutinante (en comparacion con la densidad de aglutinante en el interior de la almohadilla de material no tejido), ademas de una mayor densidad de fibras. Esto permite mejorar de forma adicional el grado en que la capa semidensificada puede fijar los cuerpos abrasivos en la misma, manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad de la almohadilla de material no tejido. Si una almohadilla de material no tejido esta provista de capas semi-densificadas en ambas superficies principales de la almohadilla, puede resultar ventajoso impregnar con el precursor aglutinante la almohadilla por ambas superficies principales, en vez de impregnar la almohadilla solamente por una superficie principal.

Es posible disponer los cuerpos abrasivos en la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido (y en la segunda superficie principal, si asf se desea) de cualquier manera adecuada. Esto puede obtenerse de forma ventajosa proporcionando una resina precursora que se deposita en la superficie principal de la almohadilla de material no tejido y que se transforma a continuacion en un cuerpo abrasivo. Se puede usar cualquier resina precursora adecuada (p. ej., en forma de una solucion en disolvente, una emulsion en disolvente, una emulsion en agua, un revestimiento de fusion en caliente, etc.), y se puede depositarla de cualquier manera que permita la presencia de los cuerpos abrasivos en una matriz separada. Por ejemplo, se pueden usar metodos de revestimiento, tales como, p. ej., serigraffa. La resina precursora depositada puede transformarse a continuacion en un cuerpo abrasivo, p. ej., mediante calentamiento, mediante fotocurado, etc., dependiendo de la funcionalidad especffica de la resina precursora.

Una almohadilla de material no tejido que tiene una matriz de cuerpos abrasivos al menos en una superficie principal de la misma puede ser transformada en un artfculo abrasivo acabado segun se desee. Por ejemplo, se puede cortar los bordes principales (y plegarlos, coserlos, etc., tal como se ha mencionado anteriormente). Por lo tanto, se pueden obtener artfculos abrasivos con cualquier tamano, forma y espesor deseados. Si los cuerpos abrasivos se proporcionan solamente en una superficie principal, es posible aplicar un revestimiento abrasivo convencional en la otra superficie si asf se desea, tal como se describe, p. ej., en el ejemplo practico de variacion de la presente memoria.

Lista de realizaciones ilustrativas

La realizacion 1 es un artfculo abrasivo que comprende: una almohadilla de material no tejido monolftica que comprende un interior y una primera superficie principal y una segunda superficie principal, comprendiendo la almohadilla de material no tejido monolftica: al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre sf mediante consolidacion en estado fundido fibra-fibra; y al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre sf mediante un aglutinante distribuido por toda la almohadilla de material no tejido monolftica en forma de globulos; en donde la almohadilla de material no tejido monolftica comprende una primera capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolftica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolftica; y en donde la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolftica comprende una primera matriz de cuerpos abrasivos separados entre sf, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa fibrosa semidensificada de la almohadilla de material no tejido monolftica y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolftica.

La realizacion 2 es el artfculo abrasivo de la realizacion 1, en donde las fibras de material no tejido de la almohadilla incluyen primeras fibras cortadas que presentan un primer punto de fusion y segundas fibras cortadas que incluyen al menos un componente que presenta un segundo punto de fusion que es mas bajo que el primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas, en donde al menos segundas fibras cortadas seleccionadas estan consolidadas en estado fundido con primeras fibras cortadas en puntos de contacto entre las primeras y segundas fibras cortadas. La realizacion 3 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-2, en donde al menos algunas de las fibras de material no tejido de la almohadilla son fibras cortadas onduladas. La realizacion 4 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 2-3, en donde al menos algunas de las primeras fibras cortadas son fibras de poliester. La realizacion 5 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 2-4, en donde al menos algunas de las segundas fibras cortadas se seleccionan del grupo que consiste en fibras aglutinantes de dos componentes, fibras aglutinantes monocomponente y combinaciones y mezclas de las mismas. La realizacion 6 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-5, con la condicion de que al menos sustancialmente la totalidad de las fibras de material no tejido de la almohadilla sean fibras hidrofobas

La realizacion 7 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-6, en donde el al menos un aglutinante es un aglutinante termoestable que se deriva de un precursor aglutinante termoendurecible. La realizacion 8 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-7, en donde el al menos un aglutinante se deriva de un precursor aglutinante en forma de un latex en agua. La realizacion 9 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-8, con la condicion de que el aglutinante no sea un aglutinante soluble en agua.

La realizacion 10 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-9, en donde el al menos un aglutinante incluye partfculas abrasivas. La realizacion 11 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-9, con la condicion de que el al menos un aglutinante no incluya partfculas abrasivas. La realizacion 12 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-11, en donde al menos cuerpos abrasivos seleccionados comprenden cada uno una resina polimerica organica. La realizacion 13 es el artfculo abrasivo de la realizacion 12, en donde la resina polimerica organica es una resina fenolica. La realizacion 14 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-13, en donde al menos los cuerpos abrasivos seleccionados incluyen cada uno partfculas abrasivas. La realizacion 15 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1 -13, con la condicion de que los cuerpos abrasivos no incluyan partfculas abrasivas. La realizacion 16 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-15, en donde, en promedio, las partes hacia dentro de los cuerpos abrasivos se extienden hacia dentro desde la primera superficie principal del artfculo abrasivo una distancia que es inferior a aproximadamente el 10 % del espesor general de la almohadilla de material no tejido monolftica. La realizacion 17 es el artfculo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-16, en donde cada uno de al menos los cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz comprende una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera al menos 0,2 mm mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica. La realizacion 18 es el articulo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-17, en donde al menos los cuerpos abrasivos seleccionados tienen cada uno una superficie hacia fuera que sigue generalmente una topografia establecida por segmentos de fibras que proporcionan la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica. La realizacion 19 es el articulo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-18, en donde la primera capa fibrosa semi-densificada tiene una solidez que es al menos aproximadamente 20 % mas grande que la solidez del interior de la almohadilla.

La realizacion 20 es el articulo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-19, que ademas comprende una segunda capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que comprende una superficie principal hacia fuera que forma la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica, y en donde la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica comprende una segunda matriz de cuerpos abrasivos separados entre si, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha segunda matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la segunda capa fibrosa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido monolitica y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica. La realizacion 21 es el articulo abrasivo de cualquiera de las reivindicaciones 1-20, en donde el espesor general de la almohadilla de material no tejido monolitica es al menos aproximadamente 4 mm. La realizacion 22 es el articulo abrasivo de cualquiera de las reivindicaciones 1-21, en donde la almohadilla de material no tejido monolitica es una almohadilla depositada por aire. La realizacion 23 es el articulo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 1-22, con la condicion de que la almohadilla de material no tejido monolitica no sea una almohadilla rehinchable o una almohadilla rehinchada.

La realizacion 24 es un metodo para llevar a cabo una accion abrasiva sobre una superficie en contacto con alimentos, que comprende poner en contacto manualmente la primera superficie principal del articulo abrasivo de cualquiera de las realizaciones 2-13 con la superficie en contacto con alimentos y mover manualmente el articulo abrasivo por la superficie en contacto con alimentos mientras la primera superficie principal del articulo abrasivo se mantiene en contacto con la superficie en contacto con alimentos.

La realizacion 25 es un metodo de fabricacion de un articulo abrasivo, comprendiendo el metodo: proporcionar una almohadilla de material no tejido monolitica que comprende un interior y una primera superficie principal y una segunda superficie principal, comprendiendo la almohadilla de material no tejido al menos algunas fibras de material no tejido que se unen entre si mediante consolidacion en estado fundido fibra-fibra; conformar al menos una primera capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica; impregnar con al menos un precursor aglutinante toda la almohadilla de material no tejido monolitica, solidificar el precursor aglutinante en globulos aglutinantes que se distribuyen en toda la almohadilla de material no tejido monolitica, uniendo al menos algunos de dichos globulos aglutinantes al menos algunas de las fibras de la almohadilla de material no tejido monolitica a otras fibras de la almohadilla de material no tejido monolitica; conformar, en la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido, una primera matriz de cuerpos abrasivos separados entre si, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido. La realizacion 26 es el metodo de la realizacion 25, en donde la conformacion de la primera capa semi-densificada se lleva a cabo antes de impregnar con el precursor aglutinante toda la almohadilla de material no tejido monolitica.

Ejemplos

Procedimientos de ensayo

Los procedimientos de ensayo usados en los ejemplos incluyen los descritos a continuacion.

Ensayo de corte Schiefer

El ensayo de corte Schiefer se lleva a cabo de manera generalmente similar a lo descrito en la patente US 5626512, de Palaikis, siendo indicados los resultados en gramos de material retirado (de una pieza acrilica) cada 5000 revoluciones.

Ensayo de desgaste

El ensayo de desgaste se lleva a cabo de manera generalmente similar a lo descrito en la patente US 5227229, de McMahan McCoy; diferenciandose por el hecho de que el material de abrasion es Flexible Diamond Cloth Grade M125, de 3M (comercializado por 3M, St. Paul, MN), siendo indicados los resultados en gramos de material perdido (del articulo abrasivo ensayado) cada 100 ciclos.

Ensayo de suciedad por alimentos

El ensayo de suciedad por alimentos se lleva a cabo usando una placa de metal con una composicion de suciedad de alimentos mezclados cocinados sobre la misma, de manera generalmente similar a lo descrito en la patente US 5626512, de Palaikis. El ensayo se lleva a cabo manualmente en vez de con la plataforma giratoria mecanizada usada por Palaikis. Un articulo abrasivo sobre el que se realiza el ensayo se dispone sobre la capa de suciedad de alimentos cocinada y se aplica una ligera presion manual. El articulo abrasivo se mueve hacia delante y hacia atras de manera lineal por un area de la suciedad de alimentos cocinada, siendo cada movimiento hacia delante y hacia atras un ciclo abrasivo. Se registra el numero de ciclos abrasivos necesarios para retirar una cantidad de suciedad de alimentos a efectos de exponer de forma facilmente visible el area de la placa de metal subyacente con respecto a la suciedad de alimentos (la prueba finaliza en 40 ciclos si el metal no ha quedado expuesto). Al menos cinco operarios humanos diferentes llevan a cabo el ensayo, promediandose los resultados. Los resultados son inidicados en numero de ciclos abrasivos para retirar totalmente la suciedad de alimentos en un area visualmente distinguible.

Production de articulos abrasivos

Conformacion y union de bandas

Se preparo un ejemplo practico representativo de banda de material no tejido depositada por aire que comprendia una mezcla de 60 % de poliester (PET) tipo T295 de 15 denier y 51 mm (longitud) (comercializado por Stein Fibers, LTD., de Charlotte, NC) y de 40 % de fibras Tairilin Polyester Melty tipo LML21 de 6 denier y 51 mm (longitud) (comercializadas por Consolidated Fibers, de Charlotte, NC). La banda se conformo usando una maquina de conformacion de bandas mediante deposicion por aire convencional (comercializada por Rando Machine Company, Macedon, NY, con la designacion comercial “ RANDO WEBBER” ), con un peso por area nominal usado en el intervalo de 200 gramos por metro cuadrado (g/m2). Las fibras recogidas conformadas en el aparato Rando-Webber se soportaron en una cinta porosa y pasaron a traves de un aparato de calentamiento en el que se hizo pasar aire caliente (a 160 0C (320 0F)) a traves del espesor de las fibras recogidas de arriba a abajo. La velocidad de la banda fue de 1,82 m/min (6 pies/min). Esto dio como resultado una consolidacion en estado fundido fibra-fibra suficiente, de modo que la banda resultante era una banda autoportante que pudo retirarse de la cinta y ser sometida a un procesamiento adicional, como se describe mas adelante. Se calculo que el espesor de la banda producida estaba en el intervalo de aproximadamente 43 mm.

Conformacion de capas fibrosas semi-densificadas

A continuacion, el ejemplo representativo de banda se hizo pasar a traves de un proceso de calandrado con rodillos de acero lisos. El hueco de calandrado se fijo en 1,3 mm (50 milesimas de pulgada), con 8,75 Newtons por milimetro lineal (50 pli (libras por pulgada lineal)), y las temperaturas de los rodillos superior e inferior se establecieron cada una a 154 0C (309 0F). La banda se hizo pasar a traves de un hueco de calandrado a una velocidad de 2,44 m/min (8 pies/min). Se calculo que el espesor de la banda calandrada resultante era de aproximadamente 17 mm. El proceso de calandrado conformo preferiblemente una capa fibrosa semi-densificada en la superficie superior de la banda (tal como se comprobo mediante microscopia optica, p. ej., con un microscopio confocal, y mediante microtomografia de rayos X, en la que se obtuvo una serie de muestras en 2D, combinandose a continuacion para producir una representacion en volumen en 3D de la banda calandrada y/o de un articulo abrasivo en la superficie inferior de la banda) y una capa semi-densificada similar en la superficie inferior de la banda En cada capa fibrosa semi-densificada, las fibras estaban presentes con una densidad volumetrica mas alta que las fibras en el interior de la banda (tal como se comprobo, p. ej., cortando una muestra en seccion transversal de la banda calandrada). Cada capa semi-densificada conservo su naturaleza fibrosa y se parecio a la capa mostrada en la Fig. 5, excepto por la ausencia de aglutinante. Se conservo un ejemplo comparativo de banda que no habia sido calandrada y que presentaba su espesor original. En la siguiente tabla se compara el ejemplo representativo de banda calandrada con el ejemplo comparativo de banda (sin calandrar).

Impregnacion de aglutinante/agente de densificacion

Se formulo un lote de una mezcla de precursor aglutinante (no abrasivo) que era generalmente similar a lo descrito en el Ejemplo 1 (paragrafo 0059) de la publicacion de solicitud de patente US 20120064324, de Arellano, consistiendo las diferencias principales en que la mezcla incluia un agente de reticulacion (Cymel 303; Cytec, Woodland Park, NJ) y un espesante (Methocel; Dow Chemical; Midland, MI). Se preparo un lote de aproximadamente 16 kg (en un recipiente de 20 litros); la viscosidad de la mezcla era de aproximadamente 500 cps.

Se uso un revestidor de dos rodillos estandar para impregnar con el precursor aglutinante la banda de material no tejido. El revestidor de rodillos tenia un rodillo revestidor de caucho superior y un rodillo revestidor de grabado inferior. La presion entre los dos rodillos fue de 4,2 kg/cm2 (60 psi). La velocidad de la linea fue de 4,6 m/min (15,1 pies/min). La banda se impregno por la superficie inferior (la superficie contra el rodillo de grabado) en condiciones tales que el precursor aglutinante penetro a traves de todo el espesor de la banda de material no tejido (de modo que el rodillo de caucho se humedecio ocasionalmente mediante el precursor aglutinante penetrante). La banda impregnada con precursor aglutinante paso a continuacion a traves del aparato de calentamiento descrito anteriormente (a 4,6 m/min (15,1 pies/min)), en donde se hizo pasar aire caliente (establecido a 182 0C (360 0F)) a traves del espesor de la banda impregnada para secar y solidificar el aglutinante. Este proceso de impregnacion hizo que el precursor aglutinante impregnase todo el espesor de la banda (aunque, por supuesto, no llenase todos los espacios intersticiales de la banda); el proceso de calentamiento hizo que el precursor aglutinante se solidificase en un aglutinante, proporcionando una union adicional de las fibras y mejorando la integridad mecanica de la banda. De manera similar, un ejemplo comparativo de banda (no calandrada) se impregno y se calento para formar un aglutinante.

La siguiente tabla compara el ejemplo representativo de banda calandrada, impregnada con aglutinante y seca con el ejemplo comparativo de banda (no calandrada, impregnada con aglutinante y seca).

El ejemplo representativo de banda asi producida tenia un aspecto similar al de la banda (otro ejemplo practico de banda) mostrada en la Fig. 5. Al examinar estas bandas, p. ej., mediante microscopia optica, se observo que la densidad volumetrica mas alta de las fibras en las capas fibrosas semi-densificadas permitio obtener una mejor conservacion del precursor aglutinante en las capas semi-densificadas. El resultado final parecio tener una densidad volumetrica de aglutinante mas alta en las capas fibrosas semi-densificadas que en el interior de la banda; por lo tanto, en este caso, la presencia preferente de aglutinante en estas capas parecio mejorar de forma adicional la semi-densificacion de estas dos capas semi-densificadas con respecto al interior de la banda y, de este modo, el aglutinante funciono como agente de densificacion. (En el ejemplo comparativo de banda que no se habia calandrado no parecio que se produjese ninguna presencia preferente de aglutinante en capas junto a las superficies principales de la banda; o, como maximo, la misma fue minima).

Conformacion de cuerpos abrasivos

Se formulo un lote de mezcla de precursor aglutinante abrasivo generalmente similar a lo descrito en el Ejemplo 1 de la patente US 7393371, de O’Gary, consistiendo una diferencia en que en la mezcla se uso un abrasivo de clase 120/240, en vez de 100/150. Ademas, la mezcla incluia carbonato de calcio (Omycarb; Omya Canada, Perth Ontario, CA) y un espesante (Methocel; Dow Chemical; Midland, MI), y no incluia glicol eter, arcilla tipo bentonita o un agente de curado de amidoamina. Los ingredientes se dispusieron en un recipiente de 20 litros (para preparar un lote de aproximadamente 9 kg) y se agitaron utilizando un mezclador neumatico; la suspension acuosa de resina precursora aglutinante abrasiva resultante tenia una viscosidad de aproximadamente 11.000 cps.

Se utilizo un aparato de serigrafia giratorio estandar para revestir con la resina precursora areas de las superficies de la banda de material no tejido. La impresora de serigrafia utilizo una plantilla que comprende orificios pasantes en un diseno de malla de marcas de rayas. Los orificios pasantes individuales tenian una anchura de 1 mm y una longitud de 15 mm (debido a la dispersion de la suspension acuosa de resina precursora, los cuerpos abrasivos conformados a partir del paso de la suspension acuosa a traves de las aberturas de la plantilla con este tamano estuvieron de forma tipica en el intervalo de aproximadamente 2,5 mm de anchura y 16 mm de longitud). No se uso una malla de impresion (p. ej., una malla fina).

Las rayas se proporcionaron como disenos superpuestos y desplazados de primeras y segundas matrices de malla cuadradas, estando orientadas todas las rayas de la primera matriz en paralelo entre si a lo largo de una primera direccion y estando orientadas todas las rayas de la segunda matriz en paralelo entre si a lo largo de una segunda direccion que era ortogonal con respecto a la primera direccion. (Un ejemplo de este diseno se muestra en la Fig. 6). En cada malla, la separacion entre centros entre las rayas mas cercanas-vecinas fue de 20 mm. El ejemplo representativo de banda se hizo pasar a traves de la impresora de serigrafia a una velocidad de 1,7 m/min (5,6 pies/min) para depositar la resina precursora en una primera superficie principal de la misma segun el diseno descrito anteriormente. A continuacion, se hizo pasar la banda a traves del aparato de calentamiento descrito anteriormente (establecido a 160 0C (320 0F)) a 1,7 m/min (5,6 pies/min) para solidificar la resina precursora a efectos de conformar cuerpos abrasivos en la primera superficie de la banda. A continuacion, la banda se volteo y se hizo pasar a traves de la impresora de serigrafia y el aparato de calentamiento de manera similar para conformar cuerpos abrasivos en la segunda superficie de la banda. Por lo tanto, este proceso permitio obtener un ejemplo representativo de articulo abrasivo. Los cuerpos abrasivos se conformaron de forma similar en un ejemplo comparativo de banda que no habia sido calandrada pero que habia sido impregnada con la mezcla de precursor aglutinante (no abrasiva) mencionada anteriormente.

La caida de presion de aire medida promedio a traves del espesor de los ejemplos representativos de articulos abrasivos (a 85 litros por minuto a traves de un area de aproximadamente 102 cm2, en correspondencia con una velocidad de aproximadamente 13,8 cm/seg) fue de aproximadamente 0,42 mm de agua. Esto ponia de manifiesto que las capas fibrosas semi-densificadas eran generalmente porosas, en vez de, p. ej., tener forma de revestimientos continuos que evitarian o limitarian considerablemente el paso de aire a traves de las mismas.

Se realizaron numerosos duplicados y variaciones de lo anteriormente descrito, con resultados generalmente similares. En la Fig. 6 se muestra una fotografia optica de un ejemplo practico habitual de articulo abrasivo dispuesto junto a un ejemplo comparativo de articulo abrasivo. Estos datos muestran claramente la mejor definicion de los cuerpos abrasivos en las muestras de la invencion.

Ensayo de rendimiento de articulos abrasivos

Se ensayaron diversos ejemplos practicos de articulos abrasivos en comparacion con los ejemplos comparativos de articulos abrasivos descritos anteriormente, y en comparacion con articulos abrasivos comercializados por Sysco, Houston, TX, con la designacion comercial Sysco Medium Duty Scour Pad, Royal Corp., Coatesville, PA, con la designacion comercial Medium Duty Green Scouring Pad, y 3M Company, St. Paul, MN, con la designacion comercial General Purpose Scouring Pad 96. La siguiente tabla muestra los resultados de este ensayo.

En la tabla, el peso total es el peso por area (en gramos por metro cuadrado) del articulo abrasivo, incluyendo el aglutinante y los cuerpos abrasivos. Tal como se ha mencionado anteriormente, el ensayo de corte de Schiefer es indicativo de la capacidad de un articulo abrasivo para retirar material de una pieza de ensayo acrilica estandar (indicando numeros mas altos mas material retirado por el articulo); la prueba de desgaste es indicativa de la capacidad de un articulo abrasivo de resistir el desgaste cuando el articulo abrasivo se desgasta mediante un material de abrasion estandar (indicando numeros mas bajos menos desgaste del articulo abrasivo). El ensayo de suciedad de alimentos es indicativo de la capacidad de un articulo abrasivo de retirar suciedad de alimentos cocinada de una superficie de ensayo (indicando numeros mas bajos menos ciclos abrasivos necesarios para retirar la suciedad de alimentos cocinada).

Ejemplo practico de variacion

Se preparo un ejemplo practico de variacion de banda de manera generalmente similar al ejemplo practico representativo, consistiendo la principal diferencia en que el ejemplo de variacion solamente presentaba cuerpos abrasivos conformados en una unica superficie principal (a la que se hace referencia por comodidad a continuacion como “primera” superficie) de la banda en vez de cuerpos abrasivos conformados en ambas superficies principales. Ademas, se revistio por pulverizado una suspension acuosa abrasiva para recubrir la otra superficie del ejemplo de variacion de banda, como se describe mas adelante. El ejemplo de variacion se realizo mediante los siguientes procedimientos.

Conformacion y union de bandas

Se preparo un ejemplo de variacion de banda de material no tejido depositada por aire, de manera generalmente similar al ejemplo representativo, excepto por el hecho de que la banda comprendia una mezcla de 70 % de poliester (PET) tipo T295 de 15 denier y 51 mm (longitud) (comercializado por Stein Fibers, LTD., de Charlotte, NC) y de 30 % de fibras Tairilin Polyester Melty tipo LML21 de 4 denier y 51 mm (longitud) (comercializadas por Consolidated Fibers, de Charlotte, NC). Se utilizo un peso por area nominal en el intervalo de 190 gramos por metro cuadrado (g/m2) y la velocidad de la cinta fue de 1,52 m/min (5 pies/min). Se calculo que el espesor de la banda producida estaba en el intervalo de aproximadamente 50 mm (2 pulgadas)

Conformacion de capas fibrosas semi-densificadas

A continuacion, el ejemplo representativo de banda se hizo pasar a traves de un proceso de calandrado con rodillos de acero lisos. El hueco de calandrado se establecio en 0,38 mm (15 milesimas de pulgada) a 7 kg/cm2 (100 psi), y la temperatura del rodillo superior se establecio en 146 °C (294 0F) y la temperatura del rodillo inferior se establecio en 750C (1680F). La banda se hizo pasar a traves de un intersticio de calandrado a una velocidad de 10,7 m/min (35 pies/min). Se calculo que el espesor de la banda calandrada resultante era de aproximadamente 14 mm (550 milesimas de pulgada). El proceso de calandrado conformo preferiblemente una capa fibrosa semi-densificada en la superficie superior de la banda (tal como se comprobo mediante microscopia optica, p. ej., con un microscopio confocal, y mediante microtomografia de rayos X); no hubo ninguna capa semi-densificada en la superficie inferior de la banda.

Impregnacion de aglutinante/agente de densificacion

Se formulo un lote de mezcla de precursor aglutinante (no abrasivo) generalmente similar a lo descrito anteriormente con respecto al ejemplo representativo. Se uso un revestidor de dos rodillos para impregnar con el precursor aglutinante la banda de material no tejido, de manera similar a lo usado en el ejemplo representativo. La banda impregnada con el precursor aglutinante paso a continuacion a traves del aparato de calentamiento descrito anteriormente, lo que hizo que el precursor aglutinante se solidificase en aglutinante, proporcionando una union adicional de las fibras y mejorando la integridad mecanica de la banda.

Conformacion de cuerpos abrasivos en una superficie de la banda

Se formulo un lote de mezcla de precursor aglutinante abrasivo de manera similar a lo descrito con respecto al ejemplo representativo. Se uso un aparato de serigrafia giratorio estandar para revestir con la resina precursora areas de una primera superficie de la banda de material no tejido segun un diseno de rayas del mismo tipo que el usado en el ejemplo representativo. A continuacion, la banda se hizo pasar a traves de un aparato de calentamiento para solidificar la resina precursora a efectos conformar cuerpos abrasivos en la primera superficie de la banda, de manera similar a lo descrito en el ejemplo representativo.

Revestimiento por pulverizacion de suspension acuosa abrasiva en otra superficie de la banda

Se formulo un lote de mezcla de precursor aglutinante abrasivo de manera similar a lo utilizado para serigrafiar los cuerpos abrasivos en el ejemplo representativo, excepto por el hecho de que, en este caso, la viscosidad se redujo de manera que la mezcla pudiese pulverizarse facilmente para llevar a cabo un revestimiento. Usando un aparato convencional de revestimiento por pulverizacion, se recubrio con la mezcla de precursor la otra superficie (opuesta a la superficie que comprende los cuerpos abrasivos) de la banda y se seco en un horno usando metodos convencionales. Esto dio como resultado una superficie abrasiva fibrosa convencional similar a la descrita, p. ej., en la patente US 2958593, de Hoover.

El peso por area del ejemplo de variacion acabado del articulo fue de 610 g/m2. La caida de presion de aire medida promedio fue de aproximadamente 0,17 mm de agua. Los articulos se sometieron a ensayos como los descritos anteriormente, con los siguientes resultados (todos los ensayos de corte de Schiefer, desgaste y suciedad de alimentos se llevaron a cabo en el lado del articulo que comprendia los cuerpos abrasivos):

Los anteriores Ejemplos se han proporcionado unicamente a efectos de una mejor comprension, y los mismos no se entenderan como limitaciones innecesarias. Se pretende que los ensayos y los resultados de los ensayos descritos en los ejemplos sean ilustrativos en vez de predictivos, y es previsible que variaciones en el procedimiento de ensayo produzcan resultados diferentes. Se entendera que todos los valores cuantitativos de los ejemplos son aproximados teniendo en cuenta las tolerancias conocidas habitualmente implicadas en los procedimientos usados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un articulo abrasivo, que comprende:

una almohadilla de material no tejido monolitica que comprende un interior y una primera superficie principal y una segunda superficie principal; comprendiendo la almohadilla de material no tejido monolitica:

al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre si mediante consolidacion en estado fundido fibra-fibra;

y

al menos algunas fibras de material no tejido unidas entre si mediante un aglutinante distribuido por toda la almohadilla de material no tejido monolitica en forma de globulos;

en donde la almohadilla de material no tejido monolitica comprende una primera capa fibrosa semidensificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica;

y en donde la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica comprende una primera matriz de cuerpos abrasivos separados entre si, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa fibrosa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido monolitica y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica.

2. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde las fibras de material no tejido de la almohadilla incluyen primeras fibras cortadas que presentan un primer punto de fusion y segundas fibras cortadas que incluyen al menos un componente que presenta un segundo punto de fusion que es mas bajo que el primer punto de fusion de las primeras fibras cortadas, en donde al menos segundas fibras cortadas seleccionadas estan consolidadas en estado fundido con primeras fibras cortadas en puntos de contacto entre las primeras y segundas fibras cortadas.

3. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, con la condicion de que al menos sustancialmente la totalidad de las fibras de material no tejido de la almohadilla sean fibras hidrofobas.

4. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde el al menos un aglutinante incluye particulas abrasivas.

5. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, con la condicion de que el al menos un aglutinante no incluya particulas abrasivas.

6. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde al menos los cuerpos abrasivos seleccionados estan compuestos cada uno de una resina polimerica organica.

7. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde al menos los cuerpos abrasivos seleccionados incluyen cada uno particulas abrasivas.

8. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde, en promedio, las partes hacia dentro de los cuerpos abrasivos se extienden hacia dentro desde la primera superficie principal del articulo abrasivo una distancia que es inferior a aproximadamente 10 % del espesor general de la almohadilla de material no tejido monolitica.

9. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz comprende una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera al menos 0,2 mm mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica.

10. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde la primera capa fibrosa semi-densificada tiene una solidez que es al menos aproximadamente 20 % mas grande que una solidez del interior de la almohadilla.

11. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, que ademas comprende una segunda capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica, y en donde la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica comprende una segunda matriz de cuerpos abrasivos separados entre si, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha segunda matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la segunda capa fibrosa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido monolitica y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la segunda superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica.

12. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde el espesor general de la almohadilla de material no tejido monolitica es al menos aproximadamente 4 mm.

13. El articulo abrasivo de la reivindicacion 1, en donde la almohadilla de material no tejido monolitica es una almohadilla depositada por aire.

14. Un metodo de fabricacion de un articulo abrasivo, comprendiendo el metodo:

proporcionar una almohadilla de material no tejido monolitica que comprende un interior y una primera superficie principal y una segunda superficie principal, comprendiendo la almohadilla de material no tejido al menos algunas fibras de material no tejido que se unen entre si mediante consolidacion en estado fundido fibra-fibra;

conformar al menos una primera capa fibrosa semi-densificada que es integral con la almohadilla de material no tejido monolitica y que comprende una superficie principal hacia fuera que proporciona la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido monolitica; impregnar con al menos un precursor aglutinante toda la almohadilla de material no tejido monolitica,

solidificar el precursor aglutinante en globulos aglutinantes que se distribuyen en toda la almohadilla de material no tejido monolitica, uniendo al menos algunos de dichos globulos aglutinantes al menos algunas de las fibras de la almohadilla de material no tejido monolitica a otras fibras de la almohadilla de material no tejido monolitica;

conformar, en la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido, una primera matriz de cuerpos abrasivos separados entre si, comprendiendo cada uno de al menos cuerpos abrasivos seleccionados de dicha primera matriz una parte hacia dentro que penetra al menos parcialmente en la primera capa semi-densificada de la almohadilla de material no tejido y una parte hacia fuera que se extiende hacia fuera mas alla de la primera superficie principal de la almohadilla de material no tejido.

15. El metodo de la reivindicacion 14, en donde la conformacion de la primera capa semi-densificada se lleva a cabo antes de impregnar con el precursor aglutinante toda la almohadilla de material no tejido monolitica.