SE450455B - Enkelfibrig fergpenselborst av termoplastiskt polymermaterial - Google Patents

Description

4so 455 cirka 10 - 25 %_av den totala tvärsnittsytan av fibern.

I ritningarna visar fig. l ett tvärsnitt av en polymer penselborst med tre kammafe enligt föreliggande uppfinning, och fig. 2 och 3 är planvyer av spinndysöppningar, vilka kan användas för framställning av penselborsten enligt föreliggande uppfinning.

Pénselborsten enligt föreliggande uppfinning kan framställas från en mångfald olika termoplastiska polymer- material, inklusive polyamider, polyestrar och polyolefiner.

Generellt bör talmedelmolekylvikten för den för penselbors- ten använda polymeren överstiga 10.000, företrädesvis större än 30.000; för att ge den i en penselborst erfordrade håll- fastheten och styvheten. Polyamider, som är föredragna för användning vid penselframställning, innefattar nylon-6,6, nylon-610 och nylon-612. Av dessa föredrages speciellt nylon-610 (polyhexametylen-sebakamid) och nylon-612 (hexa- metylendiamin). Polyestrar, som har visat sig vara särskilt väl lämpade för borstframställning innefattar polybutylen- tereftalat och polyetylentereftalat, av vilka polybutylen- tereftalat särskilt föredrages. Av de många polyolefiner, som kan användas för borstframställning, föredrages poly- propen.

Penselborst enligt föreliggande uppfinning innefat- tar tre eller fyra icke cirkulära längsgående hålrum, åtskil- da genom en inre vägg. Hålrummen är generellt av fyrsidig konfiguration. Hâlrummen visas i fig. l, som är en tvär- snittsvy av en borstfiber enligt föreliggande uppfinning med tre hålrum. I denna figur omsluter yttervägg 1 hâlrum 2, som går i längdriktningen för fibern. Hålrummen är åtskilda ge- nom inre vägg 3. Generellt föredrages borst med tre kammare på grund av en mera homogen yttre konfiguration och bättre valsningsegenskaper.

Den totala diametern, eller maximala tvärsnittsdi- mensionen, för de polymera penselborsten enligt föreliggande uppfinning kan vara cirka 0,10 - 0,51 mm. Fibrer utanför det- ta omrâde uppvisar generellt en styvhet, som är olämplig för u 450 455 tillämpning för penselborst. Borsten uppvisar generellt en längd av cirka 5,1 - 25,4 cm.

Fibrerna enligt föreliggande uppfinning uppvisar ett hâlrumsinnehåll av cirka 20 - 50 %. Hâlrumsinnehâllet bestäm- mes på basis av vikten av den ihåliga borsten och vikten av den solida borsten av samma yttre konfiguration, i enlighet med följande formel: vikt ihålig borst æ hålrumsinnehåll = 100 (1- -----_- ) vikt solid borst Ett hâlrumsinnehâll större än cirka 50 % resulterar i oönskat låg hâllfasthet och låg dimensionsstabilitet i tvärsnittet, och medför ofta en splittring av fibern under. bearbetningen. Hålrumsinnehåll mindre än cirka 20 % resulte- rar i fibrer med föga eller ingen förbättring i fråga om fjällbildningsegenskaper jämfört med solida enkelfibrer.

De längsgående hålrummen medför en markant förbätt- ring i fråga om förmågan till fjällbildning och resulterar även i markant förbättrad dimensionsstabilitet i tvärsnittet jämfört med ihåliga enkelfibrer med en kammare av jämförbar diameter.

De inre väggarna-som separerar de tre eller fyra längsgående hålrummen bör utgöra cirka l0 - 25 % av den tota- la tvärsnittsytan av fibern. Tillverkningssvårigheter uppkom- mer med innerväggar utgörande mindre än cirka 10 % av tvär- snittsytan för fibern, medan väggar utgörande mer än 25 % av tvärsnittsytan ger en total konstruktion, som är svagare och mera känslig för böjning.

Det angivna hülrumsínnehållot, fiberdiametern och vägginnehållet i fibrerna resulterar i givna dimensioner för både tjockleken för den yttre fiberväggen (to), tjockleken för innerväggkomponenterna (ti) och ytterdiametern (D). Dessa dimensioner sammanfattas i följande tabell l, där dimensio- nerna är angivna i mm. 450 455 4 Tabell l D to max. to min. ti max. ti min. 0,102 0,015 0,0076 0,018 0,005l 0,127 0,018 0,0l02 0,025 0,005l 0,178 0,025 0,0l52 0,041 0,0076 0,229 0,025 0,0l78 0,046 0,0l02 0,254 0,038 0,0203 0,056 0,0l02 0,305 0,051 0,0254 0,064 0,0l27 0,381 0,064 0,0330 0,086 0,0l52 0,457 0,074 0,038l 0,099 0,0l78 0,508 0,084 0,0432 0,114 0,0203 Borsten enligt föreliggande uppfinning framställes genom strängsprutning av den termoplastiska polymeren vid förhöjda temperaturer till en fiber, med snabbkylning, varpå fibern drages såsom beskrives t.ex. i amerikanska patent- skriften 2 418 492. För erhållande av de önskade inre längs- gående hålrummen, strängsprutas polymeren genom en spinndysa med en öppning väsentligen såsom visas i fig. 2 och 3, och som beskrives i amerikanska patentskriften 3 745 061. Vid strängsprutningen av en enkelfiber med användning av spinn- dysan enligt fig. 2, bildas ytterväggarna genom strängsprut- ning av den termoplastiska polymeren genom slitsar ll, var- vid spinndysplattan kvarhålles i anordningen genom stödpunk- ter 12. Innerväggen strängsprutas genom slitsar 13. Efter passage genom spinndysan sammansmältes de yttre väggarna och innerväggen för bildning av den önskade fullständiga yttre cylindern och den sammankopplade inre väggen, som avgränsar de tre inre längsgående hålrummen. En fiber med fyra kammare kan bildas med användning av spinndysöppning enligt fig. 3, där de yttre väggslitsarna, stödpunkterna och innerväggs- slitsarna är betecknade med samma hänvisningssiffror som i fig. 2. ' Efter strängsprutning och snabbkylning av den polyme- ra enkelfibern, orienteras denna genom sträckning för för- bättring av den längsgående hâllfastheten, generellt cirka 450 455 3,5 - 5 gånger den ursprungliga längden. Före snabbkylning och orientering kan fibern, om så önskas, göras avsmalnande såsom beskrivits i ovannämnda amerikanska patentskrift 2 418 492. Generellt göres sådana fibrer avsmalnande så att en spetsdiameter erhålles, vilken är cirka 0,5 - 0,75 gånger diametern för basänden. Dessutom kan fibern utsättas för andra behandlingar för förbättring av fysikaliska egenskaper, som t.ex. behandling med mättad ånga såsom beskrives i ame- rikanska patentskriften 3 595 952.

Fibern värmehärdas företrädesvis efter dragning för god böjåtervinning. Värmehärdningen kan utföras antingen i en gas, som t.ex. genom blåsning av varm luft över fibern, eller i ett vätskebad, som t.ex. genom att leda fibern genom ett oljebad. Fibern bör kvarbli i värmehärdningssteget under cirka 30 - 90 sekunder i en gas, eller cirka 2 - l0 sekunder i ett vätskebad. Temperaturer som kan användas för värme- härdningen är 150 - 2000 C vid användning av en gas, och 140 - 2000 C vid användning av ett vätskebad.

Fiberna skäres därefter till lämpliga längder för tillverkning. Avsmalnande fibrer skäres vid de tjocka och tunna delarna för bildning av individuella avsmalnande borst.

De individuella borsten samlas därefter till knippen och vid spetsändarna på borsten spetsas de och utsättes för fjällbildning genom konventionella procedurer, såsom beskri- ves t.ex. i amerikanska patentskrifterna 2 697 009 och 2 911 761. Borsten kan därefter användas för framställning av penslar med användning av inom tekniken välkända metoder.

Penselborsten enligt föreliggande uppfinning bildar vid kontakt med en sedvanlig fjällbildningsanordning ett större antal fjäll än enkelfiberborst med en kammare eller solida enkelfibrer med samma diameter. Dessutom uppvisar borsten enligt föreliggande uppfinning mindre benägenhet till krusning och markant större beständighet gentemot krossning än enkelfibrer med en kammare. Även om denna redu- cerade krusning icke är helt klarlagd, kan den antagas vara en funktion av de inre hålrummen och en homogen väggtjocklek. 450 455 Vanligen uppvisar föreliggande penselborst krusningsegenska- per, såsom beskrives nedan, av mindre än 20 % i en 10,2 cm borst.

De föreliggande borsten bibehåller en mera homogen symmetriskt yttre konfiguration än enkelfibrer med ett enda längsgående hålrum. Denna symmetriska konfiguration under- lättar valsning, som förbättrar bearbetbarheten hos förelig- gande borst i konventionella penselframställningsanordningar.

Ytterligare en annan fördel med föreliggande enkelfibrer är en förbättrad livslängd efter rengöring jämfört med ihåliga standardfibrer. De konventionella fibrerna med enkla hålrum fylles med färg i större utsträckning, och denna färg är icke lätt att avlägsna under rengöring, vilket resulterar i en förlust i borstflexibilitet med upprepad användning. Borsten enligt föreliggande uppfinning motstår även snoning vid skarpare vinklar än enkelfiberborst med en kammare.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligare i följande specifika exempel.

Exempel l Poly-butylen-1,4-tereftalat strängsprutades genom en spinndysplatta såsom visas i fig. 2. Polymeren strängspruta- des vid en temperatur av 2700 C och snabbkyldes i 250 C vat- ten beläget cirka 2,5 cm under spinndysplattan. Fibrerna gö- res avsmalnande med användning av gumminypvalsar, vilka dri- ves med en cykliskt varierande ythastighet, såsom beskrives i amerikanska patentskriften 2 418 492, vilket resulterar i en motsvarande varierande strängkaliber av 0,406 - 0,610 mm.

De avsmalnande fibrerna drages med 3,75 - 4,25 gånger med en konventionell anordning med långsam vals/snabb vals och upp- hettades genom konventionella uppvärmningsanordningar under dragningssteget. Fibrerna värmehärdades genom att de fick passera genom en varmluftsugn och hölls vid 170 - 1800 C un- der cirka 40 sekunder.

Efter spinning, dragning och värmehärdning skars fib- rerna vid varje punkt med minimidiameter och hopsamlades som produktknippen. Gummiband placerades på knippena och varje 5,1 cm diameter knippe skars åter i centrum och änd- 450 455 trimmades så tvâ knippen erhölls med längden 10,2 cm, lämp- liga för ytterligare bearbetning till färgpenslar.

Fibrerna uppvisar en basändkaliber av 0,318 mm och ett symmetriskt tvärsnitt. Den yttre väggtjockleken är 0,038 mm med en inre väggtjocklek av 0,025 mm. Spetskalíbern är 0,203 mm med en yttre och inre väggtjocklek båda av cirka 0,025 mm. Hålrummsinnehållet är cirka 37 % och fibrerna upp- visar homogen tvärsnittskonfiguration.

Knippena med diametern 5,1 cm behandlades i en kom- mersiell anordning för spetsning och fjällbildning, som är typisk för sådana som användes inom industrin, genom att de passerades över malningsstenar och genom roterande knivar.

Knippena fick passera genom maskinen fyra gånger med 6,35 mm grepp mellan borständen med den mindre diametern 0,203 mm och malningsstenarna samt knivarna.

Borsten jämfördes i fråga om mjukhet med standard- värden för borst och visade sig vara exceptionellt mjuka, vilket ytterligare fastslår att ett stort antal små fjäll bildats.

Jämförelseexempel A Den generella proceduren i exempel l upprepades, för- utom att spinndysplattan modifierades så att de inre väg- garna, som bildades i exempel l, uteslöts. De erhållna bors- ten med enkelt hålrum var svåra att bearbeta och uppvisade en markant benägenhet till krusning. Borsten uppvisade ett asymmetriskt, ovalt tvärsnitt med en skillnad mellan den maximala och minimala kalibern av 0,102 - 0,178 mm.

Fibrerna undersöktes under förstoring och antalet individuella fjäll överstigande 4,76 mm räknades. Undersök- ningarna av 20 prover av vardera av produkterna enligt före- liggande uppfinning med tre kammare och fibrerna enligt jäm- förelseexempel A med endast en kammare gav följande resul- tat. -450 455 8 exempel antal flikar per borst medeltal 1 5 - 9 7,3 3 ~ 6 3,8 .,, Borstfibrerna testades med avseende på krusning ge- nom undersökning av 50-strängiga prdver med avseende på 6,35 mm avböjning eller mera från en linje i 8,9 cm och ~ ,2 cm fibrer. Resultaten för två prover från vardera av exempel l och A var följande: exempel längd (cm) % krusning l 10,2 6 1 8,9 e 2 A 8,9 40 A 8,9 50

Claims (8)

p 9 450 453 Patentkrav

1. Enkelfibrig färgpenselborst av termoplastiskt poly- mermaterial med en diameter av ca 0,10 - 0,51 mm, k ä n - n e t e cuk n a d av att fibern uppvisar tre eller fyra kammare och innefattar tre eller fyra längsgående, icke-cir- kulära hålrum, med hålrummen åtskilda genom en inre vägg, varvid tvärsnittsytan för fibern uppvisar ett hålrumsinne- håll av cirka 20 - 50 %, och varvid den inre väggen innefat- tar cirka l0 - 25 % av den totala tvärsnittsytan för fibern.

2. Penselborst enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att penselborsten är avsmalnande så att en spets- diameter av cirka 0,5 - 0,75 gånger diametern för basänden erhålles.

3. : Penselborst enligt krav l, k ä n-n e t e c k - n a d av att den uppvisar tre kammare.

4. Penselborst enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att polymermaterialet består väsentligen av polyamid.

5. Penselborst enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a d av att polyamiden består väsentligen av nylon-612.

6. Penselborst enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a d av att polyamiden består väsentligen av nylon-610.

7. Penselborst enligt krav l, k ä n n e t e c k n and av att polymermaterialet består väsentligen av polybutylentereftalat.

8. Penselborst enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den är spetsad och försedd med fjäll.