NL8005296A - Verfkwastharen met 3 of 4 holten. - Google Patents

Description

* N.O. 29.557 1

Verfkwastharen met 3 of 4 holten.

Thermoplastische polymeren zijn reeds lang gebruikt voor het vervaardigen van kwast- of borstelharen. Dergelijke haren zijn in een grote verscheidenheid van vormen vervaardigd omvattende massieve en holle monofilamenten en een groot aantal vormen van de dwarsdoorsnede 5 omvattende cirkelvormig, ovaal, driehoekig en gelobd. Deze polymere haren hebben voordelen boven natuurlijke haren zoals varkenshaar wat betreft zowel kosten als gedrag. Polymere haren zijn vaak taps toelopend voor het verschaffen van een einde met grote diameter, dat is geplaatst in de ring van de kwast, en een kleinere diameter nabij het uiteinde 10 van de verfkwast.

Polymere verfkwastharen worden in het algemeen onderworpen aan een afslijpende behandeling die resulteert in het vormen van gespleten delen ("flags") op het oppervlak van de borstelharen. De gespleten delen verhogen op hun beurt het vermogen van de borstelharen om verf vast te 15 houden. Dienovereenkomstig zijn in het verleden pogingen gedaan een borstelhaar voor een verfkwast uit polymeer te vervaardigen die in het bijzonder onderhevig is aan de vorming van gespleten delen. Andere pogingen voor het verbeteren van borstelharen voor polymere verfborstels waren het wijzigen van de vorm van de dwarsdoorsnede van het filament 20 om de neiging te reduceren te krullen en om de weerstand tegen in elkaar drukken van holle filamenten te verhogen.

De uitvinding verschaft een borstelhaar voor een verfkwast uit polymeer die een uitmuntende gelijkmatigheid vertoont van de vorm van de dwarsdoorsnede, onderhevig is aan splijten, weerstand biedt tegen krul-25 len en in het algemeen zeer geschikt is als borstelhaar.

In het bijzonder verschaft de uitvinding een monofilament borstelhaar voor een verfkwast uit thermoplastisch polymeer materiaal met een diameter van ongeveer 0,10 tot 0,51 mm. De verbetering omvat dat het filament drie of vier holten bezit en drie of vier gesloten langwerpige 30 niet cirkelvormige holten, welke holten gescheiden zijn door een inwendige wand waarbij het oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament een holtevolume bezit van ongeveer 20 tot 50% en de inwendige wand ongeveer 10 tot 25% inneemt van het totale oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament.

h. ' * 35 Aan de hand van een tekening, waarin uitvoeringsvoo-rbeelden zijn weergegeven, wordt de uitvinding hierna nader beschreven.

Fig. 1 toont een dwarsdoorsnede van een drie holten bevattende 80 0 5 29 6 2 borstelhaar uit polymeer volgens de uitvinding.

De fig. 2 en 3 tonen in vlakke vorm de spinopeningen die kunnen worden gebruikt voor het vervaardigen van de borstelharen volgens de uitvinding.

5 De borstelharen volgens de uitvinding kunnen worden vervaardigd uit een grote variëteit van thermoplastische polymeermaterialen omvattende polyamiden, polyesters, en polyalkenen. In het algemeen moet het getalgemiddelde van het molecuulgewicht van het polymeer gebruikt voor borstelharen groter zijn dan 10.000 en bij voorkeur groter dan 30.000 10 voor het verschaffen van de sterkte en stijfheid die noodzakelijk is voor een borstelhaar. Polyamiden die de voorkeur hebben voor het vervaardigen van borstelharen omvatten nylon 6,6, nylon 610, en nylon 612. Hiervan hebben nylon 610 (polyhexanethyleen sebacamide) en nylon 612 (hexamethyleendiamine) de bijzondere voorkeur. Polyesters die in het 15 bijzonder geschikt bleken voor het vervaardigen van borstels omvatten polybutyleentereftalaat en polyethyleentereftalaat, waarvan polybuty-leentereftalaat in het bijzonder de voorkeur heeft. Van de vele polyalkenen die kunnen worden gebruikt voor het vervaardigen van borstelharen heeft polypropyleen de voorkeur.

20 Borstelharen volgens de uitvinding omvatten drie of vier niet cir kelvormige langwerpige holten die zijn gescheiden door een inwendige wand. De holten zijn meestal vierhoekig in dwarsdoorsnede. Deze holten zijn weergegeven in fig. 1, waarin een dwarsdoorsnede is weergegeven van een borstelfilament volgens de uitvinding met drie holten. Hier om-25 vat de buitenwand 1 de holten 2 die in langsrichting met het filament lopen. De holten zijn gescheiden door de inwendige wand 3. Bovendien hebben borstelharen met de drie holten de voorkeur omdat zij uitwendig meer uniform zijn, en een betere vorm bezitten en betere roleigenschap-pen.

30 De totale diameter of de maximale afmeting van de dwarsdoorsnede van de polymere borstelharen volgens de uitvinding ligt tussen 0,10 tot 0,51 mm. Filamenten buiten dit gebied vertonen in het algemeen een stijfheid die niet geschikt is toepassing als borstelhaar. De borstelharen zijn in het algemeen 5 tot 12½ mm lang. De filamenten volgens de 35 uitvinding hebben een holte-volume van ongeveer 20 tot 50%. Het hol-te-volume wordt bepaald op basis van het gewicht van de holle borstelhaar en het gewicht van een massieve borstelhaar met dezelfde uitwendige vorm volgens de volgende formule 80 0 5 29 6 » -»ν* 3 gewicht holle haar % holte volume = 100 1- gewicht massieve haar

Een holte volume groter dan ongeveer 50% resulteert in een ongewenste geringe sterkte en dimensionele stabiliteit van de dwarsdoorsnede en resulteert vaak in ongewenste splitsen van het filament gedurende de behandeling. Holte-volumina van minder dan ongeveer 20% 5 resulteren in filamenten met weinig of geen verbetering van de splijt-eigenschappen boven een massief monofilament.

De zich in langsrichting uitstrekkende holten resulteren in een belangrijke verbetering van het vermogen tot splijten ("flagging") en resulteert ook in een belangrijk verbeterde dimensionale stabiliteit 10 van de dwarsdoorsnede boven holle monofilamenten met vergelijkbare diameter met êên holte.

De inwendige wand die de drie of vier langsholten scheidt kan 10 tot 25% omvatten van het totale oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament. Moeilijkheden bij het vervaardigen resulteren uit inwendige 15 wanden die minder dan ongeveer 10% van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament bevatten terwijl wanden die meer dan 25% omvatten van het oppervlak van de dwarsdoorsnede een totale structuur verschaffen die zwakker is en meer onderhevig aan buigen.

Het aangegeven holte volume, filamentdiameter en wandgehalte van 20 de filamenten resulteert in vaste afmetingen zowel wat betreft de dikte van de buitenwand (t0) van het filament, de dikte van de binnenwand (tf) en de buitendiameter (D). Deze afmetingen zijn samengevat in de hiernavolgende tabel en uitgedrukt in millimeters.

25 D t0 max. t0 min. t^ max. t-^ min.

0,102 0,015 0,0076 0,018 0,0051 0,127 0,018 0,0102 0,025 0,0051 0,178 0,025 0,0152 0,041 0,0076 0,229 0,025 0,0178 0,046 0,0102 30 0,254 0,038 0,0203 0,056 0,0102 0,305 0,051 0,0254 0,064 0,0127 0,381 0,064 0,0330 0,086 0,0152 0,457 0,074 0,0381 0,099 0,0178 0,508 0,084 0,0432 0,114 0,0203 η η 0 5 29 6 4

De borstelharen volgens de uitvinding worden vervaardigd door het extruderen van thermoplastisch polymeer bij verhoogde temperatuur tot een filament, het koelen, en het vervolgens strekken van het filament als beschreven bijvoorbeeld in Amerikaans octrooischrift 2.418.492.

5 Voor het verkrijgen van de gewenste inwendige langsruimten wordt het polymeer geëxtrudeerd door een spindop met een opening in hoofdzaak als weergegeven in de figuren 2 en 3 en beschreven in Amerikaans octrooischrift 3.745.061. Bij het extruderen van een monofilament onder gebruikmaking van de spindop volgens fig. 2 worden de buitenwanden ge-10 vormd door het extruderen van het thermoplastische polymeer door de sleuven 11, waarbij de spinplaat wordt vastgehouden in de inrichting door ondersteuningspunten 12. De binnenwand wordt geëxtrudeerd door sleuven 13. Na het passeren van de spindop smelten de uitwendige wanden en de inwendige wand samen voor het vormen van de gewenste volledige 15 uitwendige cilinder en de onderling verbonden inwendige wanden die de drie inwendige langsholten begrenzen. Een filament met vier holten kan worden gevormd onder gebruikmaking van een spindop als weergegeven in fig. 3, waarbij de uitwendige wandsleuven, de ondersteuningspunten en de sleuven voor de inwendige wand met dezelfde cijfers zijn aangegeven 20 als in fig. 2.

Na extrusie en koelen van het polymere monofilament wordt het filament georiënteerd door strekken om de sterkte in langsrichting te verhogen, en wel over in het algemeen 3,5 tot 5 maal de oorspronkelijke lengte. Voor het koelen en het oriënteren kan het filament indien ge-25 wenst taps toelopend worden gemaakt als beschreven in bovengenoemd Amerikaans octrooischrift 2.518.492.

In het algemeen worden dergelijke filamenten taps toelopend gemaakt voor het verschaffen van een topdiameter liggende tussen 0,5 tot 0,75 maal de diameter van het stompe einde. Bovendien kan het filament wor-30 den onderworpen aan andere behandelingen om de fysische eigenschappen ervan te verbeteren, zoals een behandeling met verzadigde stoom als beschreven in Amerikaans octrooischrift 3.595.952.

Het filament wordt bij voorkeur onder invloed van warmte gefixeerd na strekken voor het verkrijgen van een goed buigherstel. Het fixeren 35 onder invloed van warmte kan worden uitgevoerd hetzij in een gas, door bijvoorbeeld het blazen van hete lucht over een filament, of in een vloeistofbad zoals het leiden van het filament door een oliebad. Het filament moet in de warm fixeer toestand blijven gedurende ongeveer 30 tot 90 seconden in een gas of ongeveer 2 tot 10 seconden in een vloei-40 stofbad. Temperaturen die kunnen worden gebruikt voor het warm fixeren $0 0 5 29 6 5 liggen tussen 150 en 200°C bij gebruikmaking van een gas, en 140 tot 200°C bij gebruikmaking van een vloeistofbad.

De filamenten worden dan tot lengten gesneden die geschikt zijn voor de fabricage. Taps toelopende filamenten worden gesneden aan hun 5 dikke en dunne delen voor het vormen van afzonderlijke taps toelopende borstelharen.

Afzonderlijke borstelharen worden dan verzameld tot bundels en de toppen van de borstelharen worden bijgewerkt en gesleten door middel van gebruikelijke werkwijzen als bijvoorbeeld beschreven in Amerikaans 10 Octrooischrift 2.697.009 en Amerikaans octrooischrift 2.911.761. De borstelharen kunnen dan worden gevormd tot borstels onder toepassing van op zichzelf bekende werkwijzen.

De borstelharen volgens de uitvinding verschaffen bij aanraking met een splijtinrichting een groter aantal gespleten delen dan monofi-15 lament borstelharen met één holte of massieve monofilament borstelharen van dezelfde diameter. Bovendien vertonen de borstelharen volgens de uitvinding minder neiging tot krullen en een opmerkelijk grotere weerstand tegen samendrukking dan monofilamenten met één holte. Hoewel het gereduceerd krullen niet volledig duidelijk is wordt gemeend dat dit 20 een functie is van de inwendige holten en een gelijkmatige wanddikte.

In het bijzonder vertonen de borstelharen volgens de uitvinding krulei-genschappen, als hierna beschreven, van minder dan 20% bij een borstelhaar van 10 cm.

De borstelharen volgens de uitvinding behouden een meer uniforme 25 symmetrische uitwendige vorm dan monofilamenten met een enkele langs-holte. Deze symmetrische configuratie verschaft gemakkelijk rollen waardoor de verwerking van de borstelharen volgens de uitvinding bij gebruikelijke apparaten voor het vervaardigen van borstels wordt verbeterd. Nog een verder voordeel van de monofilamenten is een verbeterde 30 levensduur na schoonmaken vergeleken met standaard holle filamenten. De gebruikelijke filamenten met een enkele holte vullen zich in grotere mate met verf en deze verf kan niet op gemakkelijke wijze worden verwijderd gedurende het schoonmaken, dat resulteert in verlies aan flexibiliteit van de borstelharen bij herhaald gebruik. De borstelharen vol-35 gens de uitvinding tonen ook weerstand tegen kinken bij scherpere hoeken dan monofilament borstelharen met enkele holte.

De uitvinding wordt hierna nader beschreven aan de harid'van het volgende voorbeeld.

Poly(butyleen-l,4-tereftalaat) wordt geëxtrudeerd door een spin-40 dopplaat als weergegeven in fig. 2. Het polymeer wordt geëxtrudeerd bij fit) 0 5 29 6 6 een temperatuur van 270°C en gekoeld in water met een temperatuur van 25°C geplaatst op ongeveer 2¾ cm onder de spinplaat. De filamenten worden taps gevormd onder gebruikmaking van rubber klemrollen die met een cyclisch variërende oppervlaktesnelheid worden aangedreven als beschre-5 ven in Amerikaans octrooischrift 2.418.492, wat resulteert in een overeenkomstig variëren van het streng kaliber van 0,4 tot 0,66 mm. De taps toelopende filamenten worden gestrekt in een verhouding van 3,75 tot 4,25 maal met een gebruikelijke inrichting met langzaam roterende rol/snel roterende rol en worden verwarmd door gebruikelijke verwar-10 mingsorganen gedurende het strekken. De filamenten worden onder invloed van warmte gefixeerd door het leiden ervan door een oven met hete lucht die op een temperatuur van 170°C tot 180°C wordt gehouden gedurende ongeveer 40 seconden.

Na het spinnen, strekken en warm fixeren worden de filamenten op 15 elk punt van minimum diameter gesneden en tot bundels produkt verzameld. Rubber banden worden geplaatst op de bundels en elke bundel van 5 cm diameter wordt weer in het midden gesneden en de einden worden bijgesneden voor het verschaffen van twee bundels met een lengte van 10 cm, geschikt voor het verder verwerken tot verfkwasten.

20 De filamenten hebben een kaliber van het stompe einde van 0,3 mm en een symmetrische dwarsdoorsnede. De buitenwanddikte bedraagt 0,04 mm met een inwendige wanddikte van 0,025 mm. Het top kaliber bedraagt 0,2 mm met een buitenste en binnenste wanddikte beide van ongeveer 0,025 mm. Het holte volume bedraagt ongeveer 37% en de filamenten zijn 25 gelijkmatig wat betreft de vorm van de dwarsdoorsnede.

De bundels met een diameter van 5 cm worden behandeld op een in de handel verkijgbare inrichting voor het vormen van de top en het splijten welke machine in de industrie wordt toegepast waarbij de bundels worden geleid over slijpstenen en door roterende messen. De bundels 30 worden viermaal door de machine geleid met een onderbreking van 6,3 mm tussen het einde van de borstelhaar met kleine diameter van 0,2 nm en de slijpstenen en messen.

De borstelharen werden vergeleken op zachtheid volgens standaards voor borstelharen en bleken uitmuntend zacht te zijn waarbij verder het 35 grote aantal kleine gespleten delen, die zijn gevormd, werden bevestigd.

Vergelijkingsvoorbeeld. ^.

De algemene werkwijze beschreven in bovengaand voorbeeld werd herhaald met de uitzondering dat de spinplaat werd gewijzigd om de vorming van inwendige wanden te voorkomen. De resulterende borstelharen met en 80 0 5 29 6 7 kele holten waren moeilijk te behandelen en vertoonden een specifieke neiging tot krullen. De borstelharen bleken een asymmetrische ovale dwarsdoorsnede te bezitten met een verschil tussen het maximale en minimale kaliber van respectievelijk 0,1 tot 1,75 mm.

5 De filamenten werden bij vergroting onderzocht en het aantal af zonderlijke gespleten delen groter dan 4,8 mm werd geteld. Het onderzoek van 20 monsters van elk van de produkten met drie holten volgens de uitvinding en de filamenten met één holte volgens dit voorbeeld gaf de volgende resultaten: 10 aantal gespleten delen per borstelhaar gemiddeld voorbeeld 5-9 7,3 vergelijkingsvoorbeeld 3-6 3,8 -

De borstelhaar filamenten werden beproefd op krullen door het 15 onderzoeken van monsters met 50 strengen op een afwijking van 6,35 mm of meer vanaf een lijn in 8,9 cm en 10 cm filamenten. De resultaten van de twee monsters van de boven gegeven voorbeelden zijn als volgt: lengte (cm) krullen voorbeeld 10,2 6 20 voorbeeld 8,9 2 vergelijkingsvoorbeeld 8,9 40 vergelijkingsvoorbeeld 8,9 50 b * ' 80 0 5 29 6

Claims (8)

1. Monofilament borstelhaar voor een verfkwast uit thermoplastisch polymeermateriaal met een diameter van ongeveer 0,10 tot 0,51 mm, met het kenmerk, dat het filament drie of vier holten bezit en wel drie of meer gesloten niet cirkelvormige langsholten omvat welke holten zijn 5 gescheiden door een binnenwand, waarbij het oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament een holtevolume bezit van ongeveer 20 tot 50% en de inwendige wand ongeveer 10 tot 25% omvat van het totale oppervlak van de dwarsdoorsnede van het filament.

2. Borstelhaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 borstelhaar taps toeloopt voor het verschaffen van een topdiameter van ongeveer 0,5 tot 0,75 maal de diameter van het stompe einde.

3. Borstelhaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hij drie holten bezit.

4. Borstelhaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 20 polymere materiaal in hoofdzaak bestaat uit polyamide.

5. Borstelhaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het polyamide in hoofdzaak bestaat uit nylon 612.

6. Borstelhaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het polyamide in hoofdzaak bestaat uit nylon 610.

7. Borstelhaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het polymeer materiaal in hoofdzaak bestaat uit polybutyleentereftalaat.

8. Borstelhaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de punt ervan is bijgewerkt en is gespleten, (flagged). Λ ' * 80 0 5 29 6