JP2006524584A - 乾燥粒子材料を用いる不織研磨物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)可融性バインダ粒子を含有する乾燥粒子材料と接触された三次元不織繊維ウェブを形成するステップと、
(ii)バインダ粒子が流動可能な液体バインダを形成するような条件にウェブをさらし、次に液体バインダを凝固させてウェブの繊維間に結合を形成し、それにより予備結合ウェブを提供するステップと、
(iii)予備結合ウェブに研磨粒子を適用し、研磨粒子を予備結合ウェブの繊維に結合させて研磨物品を提供するステップと、
を含む研磨物品の製造方法を提供する。
(i)(a)繊維を三次元不織ウェブに形成し、そして次に、
(b)ウェブと、可融性バインダ粒子を含有する乾燥粒子材料とを接触させるステップと、
(ii)バインダ粒子が流動可能な液体バインダを形成するような条件にウェブをさらし、次に液体バインダを凝固させてウェブの繊維間に結合を形成し、それにより予備結合ウェブを提供するステップと、
(iii)予備結合ウェブに研磨粒子を適用し、研磨粒子を予備結合ウェブの繊維に結合させて研磨物品を提供するステップと、
を含む。
不織ウェブを形成するために使用することができる繊維は、天然繊維および合成繊維の両方、ならびにこれらの混合物を含む。繊維は、通常、ステープル形態であり、テンシライズされてもよい。繊維は、カールしていても、捲縮性でも直線的でもよい。適切な合成繊維としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、ポリアミド(例えば、ヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロラクタムおよびアラミド)、ポリプロピレン、アクリル(アクリロニトリルのポリマーから形成される)、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、および塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマーから製造されるもの、ならびに炭素繊維およびガラス繊維があげられる。適切な天然繊維としては、綿、羊毛、ジュート、ココヤシ、サイザル麻、亜麻および麻の繊維があげられる。繊維の選択において考慮すべき重要な点は、後でさらされ得るプロセス温度に耐えられることである(以下を参照)。使用される繊維は、未使用繊維でも、衣類の裁断、カーペットの製造、繊維の製造、または布地の加工などから再生された廃棄繊維でもよい。
上記ステップ(i)(a)で記載したように形成された不織ウェブは、次に、可融性バインダ粒子を含有する乾燥粒子材料と接触される。バインダは、続いて、以下に説明するように活性化され、ウェブの繊維間に結合を形成し、従って、予備結合ウェブを提供し得る。予備結合ウェブには、続いて研磨粒子が適用される。そのため、バインダ粒子は、ウェブ繊維の性質と、予備結合ウェブが受けるその後の処理ステップとを考慮すると共に、製造すべき研磨物品の所望の特性も考慮して選択されなければならない。
上記のステップ(i)(a)および(b)で記載したように形成された、バインダ粒子を含有する不織ウェブは、次に、バインダ粒子に流動可能な液体を形成させ得る条件にさらされる。バインダ液はウェブ繊維に沿って流れてコーティングする傾向があるので、バインダ液がその後凝固すると、ウェブ繊維はその相互接触点において一緒に結合され得ることが分かる。
適切な方法を使用し、予備結合ウェブおよび製造すべき研磨物品の性質を考慮して、上記ステップ(ii)に記載したように生成された予備結合ウェブに研磨粒子を適用および結合させることができる。
エポキシ樹脂粉体:仏国モンブリゾンのデュポン(Dupont of Montbrison,France)からの「ベックリーポックス(Beckrypox)AF4」低温硬化の黒色熱硬化性粉体(平均粒度35ミクロン)。
コポリアミド樹脂粉体:独国マールのデグサ(Degussa of Marl,Germany)からの「ベスタメルト(Vestamelt)350P1」熱可塑性粉体、0〜80ミクロン。
粉体流動助剤:独国マールのデグサからの「アエロジル(Aerosil)200」親水性ヒュームドシリカ粉体。
ナイロン20デシテックスステープル繊維:独国ノイミュンスターのロディア(Rhodia of Neumunster,Germany)からの中程度のテナシティのナイロン6.6ステープル繊維タイプ「RT174MT」。
ナイロン80デシテックスステープル繊維:仏国アラスのロディア(Rhodia of Arras,France)からのナイロン6.6ステープル繊維タイプ「R130」。
サイザル麻繊維:独国エベルスドルフのカルーソ(Caruso of Ebersdorf,Germany)からのカット繊維。
ココヤシ繊維:独国エベルスドルフのカルーソからのカット繊維。
ポリ(塩化ビニル)粒子:スペインのアイスコンデル(Aiscondel,Spain)からの「エティノックス(Etinox)631」。
コランダム粒子:仏国のペシネー(Pechiney,France)からの微細等級(約50ミクロンの平均粒度)のブロー溶融された酸化アルミニウム。
ラテックス樹脂:スペインのBASFからの「スチロファン(Styrofan)ED609」。
架橋剤:ノルウェーのダイノ・サイテック(Dyno Cytec,Norway)からの(i)サイメル(Cymel)303および(ii)サイメル307。
フェノール樹脂:独国イーゼルローン−レットマテのベークライト社(Bakelite AG of Iserlohn−Letmathe,Germany)からの「7983SW」。
充填剤:炭酸カルシウム。
顔料:要求に応じて赤または黒。
開繊機(fiber opener):仏国コース・ラ・ビルのラロッシュ(Laroche of Cours La Ville,France)から。
「ランド−ウェバー(Rando−Webber)」:米国ニューヨーク州マセドンのランド・マシーン社(Rando Machine Co.,Macedon,N.Y.USA)からのエアレイ不織ウェブ形成機。
ウェブ加湿器:仏国シャンテロープ・レ・ヴィーニュのハイドロフォグ(Hydrofog of Chanteloup les Vignes,France)から入手可能な部屋の加湿に使用されるタイプの散水ヘッド。
粉体塗装装置:粉体塗装ブース(これも、ノードソンから入手可能)に搭載され、電気的に接地されている30cm幅の水平の金属製のオープンメッシュコンベヤベルトに向かって下方に向けられた米国オハイオ州ウェストレークのノードソン(Nordson of Westlake,Ohio,USA)からの「バーサスプレー(Versaspray)II」静電スプレーガン(単数または複数)。そのガン/それぞれのガンには、2.5mmのフラットなスプレーノズルが取り付けられる。粉体塗装ブースには、粉体を含有するための流動化ホッパー(ホッパーには、ガンに粉体を供給するためのベンチュリポンプが取り付けられる)と、ブース底部で廃棄粉体を捕集するための回収ドラムと、ホッパーへの流動化空気の供給、ならびにポンプおよびガンへの流動および霧状空気の供給を調節するためのエアコントロールユニットとが備えられる。ホッパー、ポンプおよび回収ドラムは全て、ノードソンから入手可能である。粉体ブースは、細かい粉体の安全な取扱いを可能にする特徴を取り込んでいた(カートリッジおよびHEPAフィルタによる空気抽出、ならびに火災検知器を含む)。
赤外線オーブン:英国タインアンドウィア州サンダーランドのトリスク(Trisk of Sunderland,Tyne and Wear,UK)から入手可能な3つの1kW短波赤外線ヒーターを有する「キュアマスター・スーパー(Curemaster Super)」オーブン。
スルーエアオーブン:いずれもスイス、ミュンヒウィレンのキャビテック(Cavitec of Munchwilen,Switzerland)から入手可能なガスオーブン(4メートル長さ)および電気オーブン(2メートル長さ)。
研磨剤スプレー装置:仏国グルノーブルのシャボー(Charvot of Grenoble,France)から入手可能な1つの往復スプレーガンを備えたスプレーブース、ならびに米国イリノイ州のビンクス・マニュファクチャリング・カンパニー(Binks Manufacturing Company,of Illinois,USA)からモデル21として入手可能な2つのスプレーガンを備えたスプレーブース。
シーファー(Schiefer)カット試験:この試験は、湿潤条件下で、研磨物品によるカット(ワークピースから除去された材料)の尺度を提供する。10.16cm直径の円形試験片を試験すべき研磨材料から切断し、感圧型接着剤によって、水に浸漬して予めコンディショニングしたバックアップパッドに固定した。研磨材料も予め湿潤させた。バックアップパッドは、湿潤試験のために垂直にしたシーファー磨耗試験機(メリーランド州ゲーサーズバーグのフレーザー・プレシジョン・カンパニー(Frazier Precision Company.Gaithersburg,Md)から入手可能)の駆動プレートに固定した。「ポリキャスト(POLYCAST)」アクリルプラスチックとしてミネソタ州ブルーミントンのシーリー・プラスチックス(Seelye Plastics,Bloomington,Min)から入手可能なアクリルプラスチックの円形ワークピース(直径10.16cm×厚さ1.27cm)を用いた。磨耗試験機のワークピースホルダに取り付ける前に、各ワークピースの初期重量を最も近いミリグラムで記録した。水の滴下速度は、1分あたり60±6滴に設定した。4.55Kgの負荷を磨耗試験機のおもり台上に置き、取り付けた研磨剤試験片をワークピース上に低下させた。5000サイクルで実行されるように試験機を設定し、次に、自動的に停止させた。それぞれの5000サイクルの試験の後、水および破片がないようにワークピースを拭き取り、重さを量った。それぞれの5000サイクル試験で累積するカットは、初期重量と各試験後の重量との差であった。引裂試験:この試験は研磨物品の引裂強度の尺度を提供し、米国特許第1,423,841号明細書および同第1,423,842号明細書に記載されるようにして、エルメンドルフ(ELMENDORF)機において実行された。
重さが130g/m2であり、20デシテックスのナイロンステープル繊維を含む30cm幅のエアレイド不織ウェブを「ランド・ウェバー」機において2m/分の速度で形成した。繊維ベールは、ラロッシュ(Laroche)開繊機を用いて予め開繊済みであった。水平な金属製のオープンメッシュコンベヤベルト上で粉体塗装ブースを通って、ウェブをインラインで搬送した。ここで、ウェブの30cm上方に配置された単一の「バーサスプレー(Versaspray)II」スプレーガンによって、エポキシ樹脂粉体をウェブに向けた。粉体をホッパーからスプレーガンに供給し、0.5バールの圧力の空気を用いて静かに泡立つまで流動化した。スプレーガンの空気圧の設定は、流動(一次空気)のためには2〜3バールであり、霧状(二次)空気のためには1〜1.5バールであり、最大電圧(100kV)を印加した。樹脂粉体を約58g/m2の重量でウェブ内に堆積させ、ウェブを通過するエポキシ樹脂粉体を、オープンメッシュコンベヤベルトの下方に位置決めした回収ドラム内に捕集した。次に、ガスオーブンにおいて粉体化ウェブを170℃で2分間加熱し、再循環空気のために低速の設定を用いて樹脂を溶融および硬化させて、樹脂粉体の除去を回避した。
20デシテックスおよび80デシテックスのナイロンステープル繊維(それぞれ50%)の混合物からエアレイドウェブを形成し、ウェブに堆積された樹脂粉体の量が47g/m2であった点を除いて、実施例1を繰り返した。
エポキシ樹脂粉体の代わりにコポリアミド樹脂粉体を用いて実施例2を繰り返した。0.5%の粉体流動助剤を添加し、振動テーブルを用いてホッパーを振動させることによって、樹脂粉体の流動性および均一性を改善した。1バールの圧力で流動化空気をホッパーに供給し、ガンの空気圧の設定は、流動空気のためには3バールであり、霧状空気のためには4バールであった。ウェブに堆積された樹脂粉体の量は28g/m2であった。
「ランド・ウェバー」機において、2m/分の速度で、サイザル麻繊維から190g/m2の重量の30cm幅のエアレイド不織ウェブを形成した。繊維ベールは、ラロッシュ開繊機を用いて予め開繊済みであった。オープンメッシュコンベヤベルト上で粉体塗装ブースを通ってウェブをインラインで搬送した。ここで、ウェブの30cm上方に固定され、20°〜30°の範囲の角度で鉛直方向の反対側に傾斜され、並んで配置された2つの「バーサスプレーII」スプレーガンによって、コポリアミド樹脂粉体(0.5重量%の流動助剤とブレンドした)をウェブに向けた。樹脂粉体をホッパーからガンに供給し、1.5バールの圧力の空気を用いて静かに泡立つまで流動化した。ガンの空気圧の設定は、流動空気のために2バールであり、霧状空気のために1バールであり、最大電圧(100kV)を印加した。樹脂粉体を約60g/m2の重量でウェブ内に堆積させ、ウェブを通過する樹脂粉体を、オープンメッシュコンベヤベルトの下方に位置決めした回収ドラム内に捕集した。次に、まず樹脂粉体を予備硬化させるためにウェブの3cm上に位置決めされたヒーターを有する150〜160℃の範囲の温度の赤外線オーブンにおいて、次に再循環空気のための低速設定を用いる160℃の温度の電気オーブンにおいて、粉体化ウェブをインラインで加熱した。オーブン中の全滞留時間は1分であった。
以下の点を変更して、実施例4を繰り返した。不織ウェブは150〜170g/m2の重量であり、「ランド、ウェバー」機において、樹脂粉体の硬化時間が増大されるのを可能にするために(後を参照)より低速(1m/分)で、ココヤシ繊維から形成した。粉体塗装器に入る前にウェブを加湿して、その導電率、およびそれによる樹脂粉体の取り込みを増大させた。1バールの圧力の水および2.5バールの圧力の霧状空気が供給される散水ヘッドを用いてウェブを加湿した。粉体塗装器は、単一の「バーサスプレーII」スプレーガンを使用して、エポキシ樹脂粉体を30cmの距離からウェブに向けた。1.8バールの圧力の空気を用いて、樹脂粉体を粉体塗装器のホッパー内で流動化した。ガンの空気圧の設定は、流動空気のために1バール、霧状空気のために0.8バールであった。樹脂粉体を250g/m2の重量でウェブ内に堆積させた。赤外線ヒーターは省略し、再循環空気のための低速設定を用いて、170℃の温度で2分間、電気オーブンのみで粉体化ウェブを加熱した。
実施例1〜3から得られる研磨ハンドパッドサンプル(それぞれ、サンプル1〜3)を研磨性能について試験した。上記のように適用したエポキシ樹脂粉体ではなくロールコーティングで塗布した液体フェノール樹脂を用いて予備結合ウェブを調製したことを除いて実施例1に記載したように調製されたリファレンスサンプル(REF)の結果と共に、結果は以下の表に示される。
擬似家庭環境で汚れた食器をきれいにするために、実施例4および5から得られた家庭用磨きパッドのサンプルを使用し、視覚的な評価に基づいて、少なくとも従来の合成磨きパッドと同様に、一般に、天然繊維から製造した伝統的な磨きパッドよりも良好に機能することがわかった。
Claims (23)
- 研磨物品の製造方法であって、
(i)可融性バインダ粒子を含有する乾燥粒子材料と接触された三次元不織繊維ウェブを形成するステップと、
(ii)前記バインダ粒子が流動可能な液体バインダを形成するような条件に前記ウェブをさらし、次に前記液体バインダを凝固させて前記ウェブの繊維間に結合を形成し、それにより予備結合ウェブを提供するステップと、
(iii)前記予備結合ウェブに研磨粒子を適用し、前記研磨粒子を前記予備結合ウェブの繊維に結合させて前記研磨物品を提供するステップと、
を含む方法。 - 前記ステップ(i)が、繊維を三次元不織ウェブに形成し、そして次に、前記ウェブを前記乾燥粒子材料と接触させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(i)が、繊維を前記乾燥粒子材料と混合し、そして次に、前記混合物を三次元不織ウェブに形成することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブの繊維が、合成繊維または天然繊維もしくはこれらの混合物を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ウェブの繊維がポリアミド繊維を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記ウェブの繊維が、ココヤシ、サイザル麻および/または麻の繊維を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記可融性バインダ粒子が、熱硬化性材料または熱可塑性材料を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バインダ粒子が、エポキシ樹脂、コポリアミドおよびコポリエステルからなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記バインダ粒子が200μm未満の粒度を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バインダ粒子が、前記ウェブに圧縮力をかけることなく前記ウェブに適用される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バインダ粒子が、静電気力の作用下で前記ウェブの厚さ全体を横切って堆積される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バインダ粒子に静電荷が付加され、次に前記バインダ粒子が前記ウェブの方向に向けられ、その間、前記ウェブが電気的に接地された支持表面に配置される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ウェブが熱および/または水分にさらされて、前記バインダ粒子に前記流動可能な液体バインダを形成させる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記研磨粒子が、少なくともメイクコートバインダ樹脂によって前記予備結合ウェブの繊維に結合される、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メイクコートバインダ樹脂が、液体状で前記予備結合ウェブに塗布される、請求項14に記載の方法。
- 前記研磨粒子が、前記メイクコートバインダ樹脂と同時に前記予備結合ウェブに適用される、請求項14または15に記載の方法。
- 前記研磨粒子および前記メイクコートバインダ樹脂が、スラリーとして一緒に前記予備結合ウェブに塗布される、請求項15に記載の方法。
- 前記スラリーが、前記予備結合ウェブ上に噴霧される、請求項17に記載の方法。
- 前記メイクコートバインダ樹脂が、ラテックス樹脂およびフェノール樹脂からなる群から選択される、請求項14〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記予備結合ウェブが、50kg/m3の最大密度を有する、請求項1〜19のいずれか1項に記載の方法。
- 前記予備結合ウェブが、30kg/m3の最大密度を有する、請求項20に記載の方法。
- 前記予備結合ウェブが、5mmの最小厚さを有する、請求項1〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記不織繊維ウェブが、乾式積層プロセスにより形成される、請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
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