TW202416887A - 無刮痕磨料複合物及磨料清潔物品 - Google Patents

Abstract

本發明係一種結構化磨料物品，其包括具有一第一主表面及一第二主表面之一基材，及複數個成形磨料複合物。該等成形磨料複合物之各者包括與該基材之該第一主表面接觸的一底部表面。該等底部表面之各者採用凹多邊形之形狀，且該等凹多邊形之各者具有一凸殼，該凸殼具有n個側邊。

Description

無刮痕磨料複合物及磨料清潔物品

消費者對用於家用清潔之無刮痕擦洗/清潔產品的興趣日益增加，這是因為希望保護易於因與硬質礦物及樹脂接觸而損壞的高價值表面。消費者對於在清潔程序期間不會變髒的清潔產品亦感興趣。亦即，對於抑制髒汙累積於清潔產品之表面的清潔產品、或在使用後可沖洗掉髒污的清潔產品有興趣。

磨料性能的非正式理論假定工件材料移除率係與磨料材料的機械性質(即，硬度)、大小、及形狀(即，銳度)有關。另一方面，磨料材料在工件上產生刮痕的可能性通常就磨料材料及工件之相對硬度來討論。雖然大小及形狀影響由磨料所造成之刮痕的幾何形狀，但形成刮痕需要工件因磨料材料而變形。為使其發生，磨料材料必須在局部上比工件剛硬。因此，只要磨料材料硬度不足以使工件變形，則可藉由擁有大小和形狀適合高髒污去除率之磨料材料(亦即，具有相對尖銳邊緣之相對高的突起部)有效地清潔位於工件表面上且硬度比工件本身低之髒汙。

在一個實施例中，本發明係一種結構化磨料物品，其包括具有一第一主表面及一第二主表面的一基材，及複數個成形磨料複合物。 該等成形磨料複合物之各者包括與該基板之該第一主表面接觸的一底部表面。該等底部表面之各者採用凹多邊形之形狀，且該等凹多邊形之各者具有一凸殼(convex hull)，該凸殼具有n個側邊。

在另一個實施例中，本發明係一種結構化磨料物品，其包括一基材及至少一個成形磨料複合物，其中該基材具有一第一主表面及一第二主表面，而該至少一個成形磨料複合物具有一底部表面。該至少一個成形磨料複合物之該底部表面係定位於該基材之該第一主表面上，且具有至少一個內凹角。

在又另一個實施例中，本發明係一種成形磨料複合物，其包括黏合劑相及分散在該黏合劑相中之微粒顆粒相。該成形磨料複合物具有至少一個內凹角。

〔圖1〕至〔圖11〕根據各個例示性實施例展示成形磨料複合物的組態。

本發明係一種磨料複合物，其係利用幾何及組成物而設計成具有高擦洗性能，而不會對被清潔的下層基材造成明顯損傷。在一個實施例中，該磨料複合物可用於家用清潔，而不會對諸如例如聚(四氟乙烯)、不銹鋼、及硬質塑膠之材料實質上造成損壞或損壞最小。在用於清潔之後，可基本上將磨料複合物之自被清潔的表面移除之碎屑沖洗乾淨。此外，本發明之磨料複合物耐用且耐磨。

本發明之磨料複合物係由將礦物或微粒顆粒相分散於有機黏合劑相中所形成。在磨料複合物中，微粒顆粒係藉由黏合劑黏合在一起，黏合劑既用作微粒顆粒之分散介質，且若需要的話亦作為將磨料複合物附接至基材或背襯的手段。微粒顆粒主要作為未固化液體黏合劑中之填料及黏度調節劑。相比之下，傳統上經塗佈或非織造磨料之微粒顆粒通常具有高莫氏硬度值，且可透過犁耕(plowing)或切割機制自微粒顆粒所接觸之表面移除大量材料。所移除之材料量取決於粒子顆粒之形狀、硬度、及大小，以及研磨操作之壓力、速度、及幾何。在此應用中，在經移除材料之表面上所形成之刨痕(gouge)被稱為「刮痕(scratch)」。雖然具有低莫氏硬度值(亦即，小於或等於約3)之個別微粒顆粒在測試表面上可能不會造成可見的刮痕，但根據複合物之一般混合規則，微粒顆粒可藉由修改複合物之機械性質而影響刮擦。在一個實施例中，本發明之磨料複合物含有具有小於或等於約3之莫氏硬度的微粒顆粒。

雖然具有較高莫氏硬度或較高模數的磨料複合物通常造就較高的清潔性能，但其亦導致表面損壞或刮痕的量增加。相反地，雖然具有較低模數之磨料複合物通常有助於避免表面損傷或刮痕，但其亦降低磨料複合物之清潔性能。在給定溫度下，亦可憑經驗觀察黏合劑樹脂之擦洗/刮擦及玻璃轉移溫度(Tg)之間的類似相關性。藉由使用軟質及硬質黏合劑組分之混溶摻合物，可微調黏合劑混合物之模數及玻璃轉移溫度，以使清潔性能及表面損壞之平衡達到最佳化，避免合成具有所欲玻璃轉移溫度及模數之單一材料所需的較昂貴的分子工程。

具有小於約3之莫氏硬度的微粒顆粒之實例包括但不限於：黏土(諸如高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石黏土、滑石、皂石)、石膏、碳酸鈣(諸如石灰岩及大理石)、雲母、岩鹽、及煤玉。此外，許多軟質有機材料可提供與軟質微粒礦物顆粒相同的功能，諸如經壓碎或研磨之堅果/果實的殼，包括但不限於：杏仁、摩洛哥堅果、椰子、榛果、夏威夷豆、胡桃、松、開心果、及核桃；經壓碎或研磨之果核/果仁，包括但不限於：杏、橄欖、桃、櫻桃、李、棕櫚、及象牙果(tagua)；經壓碎或研磨之玉米穗軸；經壓碎或研磨之節肢動物的殼；木粉；經壓碎或研磨之合成聚合材料，包括但不限於任何熱塑性聚合物或任何熱固性聚合物；及經壓碎、經研磨、或未改質之天然衍生的聚合材料，包括但不限於聚羥基烷酸酯；精確成形之合成聚合材料。在一個實施例中，磨料複合物包括多於一種類型的微粒顆粒。在一個實施例中，磨料複合物包括介於約26重量%與約80重量%之間、特別是介於約47重量%與約75重量%之間、且更特別是介於約58重量%與約72重量%之間的微粒顆粒。

磨料複合物之黏合劑必須能夠提供微粒顆粒可在其中分布的介質。黏合劑通常包括軟質可交聯黏合劑組分、硬質可交聯黏合劑組分、及能夠起始加成聚合的材料。軟質可交聯黏合劑組分在聚合時具有低於室溫之玻璃轉移溫度(從而為橡膠狀且能夠變形)及小於約150MPa之模數。在一個實施例中，軟質可交聯黏合劑組分包括胺甲酸酯二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。合適的軟質可交聯黏合劑組分之實例包括但不限於脂族胺甲酸酯二丙烯酸酯。在一個實施例中，軟質可交聯黏合劑組分在聚合時具有大於約25%之斷裂伸長%。硬質可交聯黏合劑組分具有高於室溫之玻璃轉移溫 度(從而係玻璃狀且具勁性)。在一個實施例中，硬質可交聯黏合劑組分包括雙官能或三官能丙烯酸酯。合適的硬質可交聯黏合劑組分之實例包括但不限於：三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、及新戊四醇四丙烯酸酯。

在一個實施例中，黏合劑能夠相對快速地固化或膠凝，使得可快速地製造磨料複合物。一些黏合劑膠凝相對快速，但需要較長的時間完全固化。膠凝保持複合物之形狀直至固化開始。快速固化或快速膠凝黏合劑可產生具有高稠度磨料複合物的經塗佈之磨料物品。適用於本發明之黏合劑的實例包括但不限於：熱塑性樹脂、酚樹脂、胺基塑料樹脂、胺甲酸酯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、丙烯酸化異氰脲酸酯樹脂、脲甲醛樹脂、異氰脲酸酯樹脂、丙烯酸化胺甲酸酯樹脂、丙烯酸化環氧樹脂、熱熔膠、及其混合物。

取決於所使用之黏合劑，固化或膠凝可藉由所屬技術領域中具有通常知識者已知的能量源進行。能量源可包括但不限於：熱、紅外線輻射、電子束、紫外線輻射、或可見光輻射。輻射可固化黏合劑為可藉由輻射能至少部分固化或至少部分聚合的任何黏合劑。一般而言，這些黏合劑經由自由基機制聚合。

若黏合劑係藉由紫外線輻射固化，則需要光起始劑以起始自由基聚合。光起始劑之實例包括但不限於：有機過氧化物、偶氮化合物、醌、二苯基酮、亞硝基化合物、丙烯醯基鹵化物、腙、巰基化合物、吡喃鎓(pyrylium)化合物、三丙烯醯基咪唑、雙咪唑、氯烷基三

、二苯乙二酮縮酮(benzil ketal)、9-氧硫

(thioxanthone)、及苯乙酮衍生物。其他實例 包括但不限於：安息香及其衍生物，諸如α-甲基安息香；α-苯基安息香；α-烯丙基安息香；α芐基安息香；安息香醚，諸如二苯乙二酮二甲基縮酮(例如可以IRGACURE 651商購自Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,N.Y.)、安息香甲基醚、安息香乙基醚、安息香正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，諸如2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如來自Ciba Specialty Chemicals之DAROCUR 1173)及1-羥基環己基苯基酮(例如來自Ciba Specialty Chemicals之IRGACURE 184)；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(例如來自Ciba Specialty Chemicals之IRGACURE 907)；2-芐基-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(例如來自Ciba Specialty Chemicals之IRGACURE 369)。其他實例包括含磷有機分子，諸如雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(例如來自Ciba Specialty Chemicals之IRGACURE 819)及(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基亞膦酸乙酯(例如來自Ciba Specialty Chemicals之TPO-L)。又更有用的光起始劑包括例如新戊偶姻乙基醚(pivaloin ethyl ether)、大茴香偶姻乙基醚(anisoin ethyl ether)、蒽醌類(例如蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、或苯蒽醌)、鹵甲基三

類、二苯基酮及其衍生物、錪鎓鹽類及鋶鹽類、鈦錯合物(諸如雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟-3-(1 H-吡咯-1-基)苯基]鈦(例如來自Ciba Specialty Chemicals之CGI 784DC)；及鹵硝基苯類(例如4-溴甲基硝基苯)、單醯基及雙醯基膦類(例如IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850、及DAROCUR 4265，均來自Ciba Specialty Chemicals)。在一個實施例中，使用多於一種光起始劑。

一或多種光譜敏化劑(例如染料)可與(多種)光起始劑結合使用，以例如提高光起始劑對特定光化輻射源的敏感性。在一個實施例中，磨料複合物包括介於約15重量%與約35重量%之間、特別是介於約16重量%與約28重量%之間、且更特別是介於約18重量%與約26重量%之間的軟質可交聯黏合劑組分。在一個實施例中，磨料複合物包括介於約8重量%與約28重量%之間、特別是介於約10重量%與約15重量%之間、且更特別是介於約11重量%與約14重量%之間的硬質可交聯黏合劑組分。在一個實施例中，磨料複合物包括介於約0.5重量%與約5重量%之間、特別是介於約0.6重量%與約1重量%之間、且更特別是介於約0.7重量%與約0.9重量%之間的能夠起始加成聚合的材料。

黏合劑可通過加成聚合機制來輻射固化。為了促進黏合劑與微粒顆粒之間的接橋(association bridge)，可將矽烷偶合劑包括在微粒顆粒及黏合劑前驅物之漿料中。在一個實施例中，矽烷偶合劑可以至多約1重量%、特別是介於約0.05重量%與約0.4重量%之間、且更特別是介於約0.1重量%與約0.3重量%之間的量存在。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將知道亦可使用其他量，這取決於例如礦物之大小。合適的矽烷偶合劑包括但不限於：甲基丙烯醯氧基丙基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷、3,4-環氧環己基甲基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基-三甲氧基矽烷、及γ-巰基丙基三甲氧基矽烷(例如可以各別商標名稱A-174、A-151、A-172、A-186、A-187、及A-189購自Greenwich,Conn.之Witco Corp.)、烯丙基三乙氧基矽烷、二烯丙基二氯矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷、及間、對苯乙烯基乙基-三甲氧基矽烷(例如可以各別商標名稱 A0564、D4050、D6205、及Sl588商購自Bristol,Pa之United Chemical Industries)、二甲基二乙氧基矽烷、二羥基二苯基矽烷、三乙氧基矽烷、三甲氧基矽烷、三乙氧基矽醇、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯、正矽酸四甲酯、乙基三乙氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、乙基三氯矽烷、戊基三氯矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基二氯矽烷、二甲基二氯矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、及其混合物。

可出於特殊目的將其他材料添加至磨料複合物中，包括但不限於：單官能丙烯酸單體、熱自由基起始劑、促進劑、聚合物蠟或珠、調平劑、潤濕劑、消光劑、著色劑、染料、顏料、助滑劑、助黏劑、填料、流變改質劑、觸變劑、塑化劑、UV吸收劑、UV穩定劑、分散劑、抗氧化劑、抗靜電劑、潤滑劑、失透劑、消泡劑、抗微生物劑、殺真菌劑、及其組合。在一個實施例中，添加劑為有機的。在一個實施例中，磨料複合物包括至多約2重量%、特別是介於約0.1重量%與約1.8重量%之間、且更特別是介於約0.8重量%與約1.4重量%之間的分散劑。在一個實施例中，磨料複合物包括至多約1重量%、特別是介於約0.05重量%與約0.4重量%之間、且更特別是介於約0.1重量%與約0.3重量%之間的偶合劑。在一個實施例中，磨料複合物包括至多約1重量%、特別是至多約0.5重量%、且更特別是至多約0.3重量%的著色劑。在一個具體實施例中，磨料複合物包括介於約0.5重量%與約5重量%之間、特別是介於約0.6重量%與約1重量%之間、且更特別是介於約0.8重量%之間的光起始劑；介於約25重量%與約55重量%之間、特別是介於約35重量%與約45重量%之間、且 更特別是介於約38重量%與約42重量%之間的第一微粒顆粒；及介於約1重量%與約30重量%之間、特別是介於約12重量%與約25重量%之間、且更特別是介於約16重量%與約24重量%之間的第二微粒顆粒。儘管磨料複合物包括黏合劑相及礦物相，但由於礦物相係相對較軟質且尺寸小，據信其並非直接有助於磨料複合物之擦洗能力，而是更多地作用為填料。相反地，擦洗性能係由黏合劑相及礦物相之組合的整體性質產生。

在一個實施例中，本發明之磨料複合物係用於形成結構化磨料物品，其包括複數個附接至基材的實質上相同形狀之成形磨料複合物。如本文所使用，「成形磨料複合物」係指具有透過實驗經工程改造之形狀的磨料複合物，以具有優異的擦洗性能及耐久性。在一個實施例中，該經工程改造之形狀可藉由在將亦含有軟質礦物顆粒的可流動混合物承載於背襯上且填充於生產工具表面上之腔的同時，固化該混合物之一或多種黏合劑組分而形成。此類成形磨料複合物具有實質上與腔之反向形狀相同的形狀。在一個實施例中，成形磨料複合物可為角錐形，其尺寸在所有複合物特徵中係實質上相同的。

本發明之成形磨料複合物包括具有凹角之平面幾何形狀(in-plane geometry)。此形狀在本文中亦稱作凹多邊形或凹入的多邊形。亦即，成形磨料物品具有至少一個介於180°與360°之間的內角。凹多邊形具有一凸殼，該凸殼具有n個側邊。在一個實施例中，n係至少3。具有內凹角之本發明磨料複合物之擦洗性能係高於僅具有內凸角或內角小於180°之比較性磨料複合物的擦洗性能。僅具有凸內角之磨料複合物在本文中亦稱作凸多邊形。圖1及圖2中顯示例示性凹多邊形及例示性凸多邊形之描繪。

本發明之磨料複合物包括一底部表面及一或多個頂部表面。底部表面形成磨料複合物之凹多邊形的形狀，且具有1到n個有內凹角的頂點。增加磨料複合物之頂點及側邊的數目可導致擦洗性能降低。在不受理論束縛的情況下，大致上，隨著側邊的數目增加，圖案之乘載面積亦增加，從而降低各個別側邊上之壓力，並降低其切穿髒污之能力。在一個實施例中，底部表面之多邊形的最長對角線係介於約0.3mm與約6mm之間。

磨料複合物之頂部表面可包括單面或複數個面。頂部表面可界定為點(point)、線、或平面。在一個實施例中，磨料複合物之頂部表面可經平坦化。使頂部表面平坦化可軟化成形特徵之觸覺感知。

在一個實施例中，底部表面具有星形多邊形之形狀，且尤其是星形正多邊形。圖3及圖4中顯示四角星形(four-point star)多邊形的俯視圖及側視圖。

在一個實施例中，特徵可具有零對稱面。在一個實施例中，一或多個頂部表面可接觸底部表面或與之相交。圖5顯示磨料複合物具有零對稱面且具有與底部表面相交的頂部表面的實施例之實例。如在此圖中可見，磨料複合物無需是正多邊形。

成形磨料複合物及具有成形磨料複合物之結構化磨料物品可藉由生產工具形成。生產工具具有界定主平面之表面，其含有複數個自主平面膨脹為凹痕的腔。這些腔界定磨料複合物之反向形狀(inverse shape)，且負責產生磨料複合物之形狀、大小、及配置。腔基本上可以任何幾何形狀提供，該幾何形狀為適用於磨料複合物之幾何形狀的反向形狀。例如，磨料複合物可係立方形、圓柱形、棱柱形、半球形、矩形、角錐形、截角 錐形、圓錐形、截圓錐形、或柱狀。腔配置成的圖案係經選擇以平衡擦洗性能、視覺美觀、個別複合物特徵之觸覺感知、及複合物前驅物之消耗。

生產工具可採用以下形式：帶材、片材、連續性片材或卷料(web)、塗佈輥(諸如輪轉凹版輥(rotogravure roll))、安裝在塗佈輥上之套筒、或模具。在一個實施例中，生產工具係複製自母版工具。母版工具可藉由所屬技術領域中具有通常知識者已知的任何習知技術來製造，包括但不限於：微影蝕刻、滾花、雕刻、滾齒、電鑄、及鑽石切削。美國專利第5,851,247號(Stoetzel等人)描述一種可複製自母版工具之由熱塑性材料製成的生產工具，且特此以引用方式併入本文中。當生產工具係複製自母版工具時，母版工具具有生產工具所欲圖案的反向圖案。在一個實施例中，母版工具係由鍍鎳金屬製成，諸如鍍鎳鋁、鍍鎳銅、或鍍鎳青銅。可藉由在加熱母版工具及/或熱塑性片材的同時將熱塑性片材壓靠於母版工具使得熱塑性材料壓印有母版工具圖案而自母版工具複製生產工具。替代地，可將熱塑性材料直接擠出或澆注至母版工具上。然後將熱塑性材料冷卻至固態並與母版工具分離以生產出生產工具。生產工具可選地可含有離型塗層以允許更容易釋離磨料物品。合適的離型塗層之實例包括但不限於：聚矽氧及含氟化合物。用於生產出生產工具之較佳方法係揭示於美國專利第5,435,816號(Spurgeon等人)、第5,658,184號(Hoopman等人)、及1997年9月3日提出申請之美國序號08/923,862「Method and Apparatus for Knurling a Workpiece,Method of Molding an Article with Such Workpiece,and Such Molded Article」(Hoopman)，其揭露以引用方式併入本文中。

在一個實施例中，結構化磨料物品可藉由以下製成：首先將含有黏合劑前驅物及複數種礦物之混合物的可流動且可固化漿料引入生產工具之外表面上所含的腔中，以填充該等腔。然後將具有第一主表面及相反的第二主表面之基材引入至生產工具之外表面而覆蓋經填充之腔上方，使得漿料潤濕基材之一個主表面，以形成中間物品。然後將黏合劑固化，隨後中間物品自生產工具之外表面脫離，以形成經成形複合物塗佈之磨料物品。然後自生產工具之表面移除結構化磨料物品。在另一個實施例中，磨料物品可藉由以下製成：首先將含有黏合劑前驅物及複數種礦物之混合物的可流動且可固化漿料引入至基材之前側上，使得漿料潤濕基材之前側，以形成中間物品。然後將漿料引入中間物品之承載側至生產工具之外表面，生產工具在其外表面中具有複數個腔，使得腔經填充。然後將黏合劑前驅物固化，隨後中間物品自生產工具之外表面脫離，以形成經成形複合物塗佈之磨料物品。然後自生產工具之表面移除磨料物品。在所述之兩種方法中，在一個實施例中，該等步驟係以連續方式進行，從而提供製造本發明之結構化磨料物品的有效方法。

當形成結構化磨料物品時，將複數個成形磨料複合物附接至基材之至少一個主表面。成形磨料複合物提供自基材表面向外突出的三維形狀。磨料複合物可以圖案(即，非隨機陣列)或以失序或隨機陣列設置於基材上。在一個實施例中，磨料複合物係以展現出一定程度的重複性之非隨機陣列設置於基材上。

適用於本發明之基材之材料包括但不限於：聚合膜、紙、布、金屬膜、硫化纖維、非織造基材、其組合、及其經化學處理之版本。 在一個實施例中，基材為聚合膜，諸如聚酯或聚胺甲酸酯膜。在一個實施例中，基材對紫外線輻射為透明的。在一個實施例中，基材係以助黏層塗佈，諸如聚(乙烯-共-丙烯酸)或UV可固化之「連結塗佈(tie coat)」層，或基材經歷助黏表面改質，諸如電暈或火焰處理或電子束輻照。在形成磨料物品之後，可將基材層壓至另一基材。例如，可將基材層壓至可撓性或具勁性聚胺甲酸酯發泡材料，從而提供由使用者有效操縱磨料的手段。

實例

本發明在以下實例中被更具體地描述，該等實例只意圖作為說明，因為在本發明範圍內的許多改變和變化對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的。除非另外註明，否則以下實例中所列之所有份數、百分比、及比均以重量計。在適用的情況下，品牌名稱及商標名稱係全部以大寫顯示中。

實例1至實例8之式下列於表2中。

測試方法

席夫爾式切割測試(Schiefer Cut Test)

為了評估本發明之物品的相對抗磨性，將測試物品切割成直徑大約4.5公分之圓形樣本。使用塑膠剛毛緊固件(可以商標名稱「INSTA-LOK」購自Minnesota Mining and Manufacturing Company)將物品固定至席夫爾式磨損測試器(可購自Gaithersburg,Maryland之Frasier Precision Company)之驅動板。針對測試物品之各者採用圓形丙烯酸工件(可以商標名稱「ACRYLITE」購自American Cyanamid Co.)。工件全都大約直徑為10.16cm且厚度為0.317cm。記錄各工件之初始乾重量，且使用雙面發泡膠帶將工件固定至測試機之下轉盤。測試係在2.26kg的負載且將水以40至60滴/分鐘的速率施加至丙烯酸盤之表面的情況下進行5,000轉。接著判定工件之最終重量，並以丙烯酸盤在測試期間的重量損失作為結果(記述為每5,000轉之克數)。

食物殘渣移除測試

為了判定擦洗物品自不鏽鋼盤(10.16cm直徑×0.31cm厚)移除碳化食物殘渣之初始有效性，將計量之經摻合食物殘渣組成物塗佈於不鏽鋼盤上，並在232℃下烘烤30分鐘。經摻合食物殘渣組成物包括約120g番茄汁、約120g櫻桃汁、約120g牛絞肉(70%瘦肉)、約60g巧達起司絲、約120g全脂牛奶、約20g白色中筋麵粉、約100g砂糖、及1顆AA級蛋。將盤交替地塗佈並烘烤三次，稱重且接著附接至經修改以收容該盤之席夫爾式磨損測試器之下轉盤。使用2.26kg(5 lb)頭重(head weight)作為施加的力。將直徑4.5cm之測試樣本用水浸透飽和、置中、且 緊靠於測試機之上轉盤，且用水以1滴/秒之速率在潮濕條件下潤滑該盤來進行50個循環測試。在所欲數量的旋轉之後判定盤的乾重量(以毫克計)，並記述經乾燥之盤的重量損失。

品質因數

品質因數(figure of merit)係用於比較基材損傷與擦洗性能，且係藉由將食物殘渣移除測試之輸出(以每50個循環之毫克(mg)數計)除以席夫爾式切割測試之輸出(以每5000個循環之克(g)數計)來獲得。

與其他擦洗產品之比較

下表3中顯示針對實例1及實例2(兩者皆具有4角星形)及針對磨料層壓物1與磨料層壓物2的平均經移除之食物殘渣(基於食物殘渣移除測試)、平均經切割之丙烯酸(基於席夫爾式切割測試)、及經移除之食物殘渣對經切割之丙烯酸(品質因數)的比率。

如上表3中可見，實例1及實例2之包括成形擦洗特徵的物品，大大優於習知Heavy-Duty Scotch-Brite^®產品，這意味著其等在硬質下層表面上移除髒汙方面展現較大的選擇性，亦即極佳的擦洗表現，且鮮少或沒有表面損傷。因此，結論是磨料物品之(多個)特徵形狀在食物殘渣移除性能上具有令人驚訝的重要作用。

「六邊形(Hex)」、「點狀(Dot)」、及「四角星形(Four-Pointed Star,FPS)」圖案分別顯示於圖6、圖7、及圖8中。如表4中可見，以四角星形(FPS)特徵為特徵之圖案，儘管具有比「六邊形」或「點狀」圖案低約50%的複合物塗料重量，卻移除了多約44%之食物殘渣。不同於「六邊形」及「點狀」圖案中之特徵，FPS特徵係凹多邊形，意指其等具有測量角度係180°<8<360°之至少一個內角。此類幾何形狀創造出可能有助於更高性能的鋒利的、犁狀的經暴露邊緣。

在一個實施例中，磨料物品的成形特徵可實質上平坦化。下表5中顯示由實例2之組成物製成且具有此類修改之特徵之三角星形(three-point star,TPS)、四角星形(four-point star,FPS)、及六角星形(six- point star,SPS)磨料複合物的食物殘渣移除結果。圖9至圖11中分別顯示具有尖頭狀表面和平坦化表面之TPS、FPS、及SPS磨料複合物的例示性描繪。

如表5中可見，使頂部表面平坦化導致在整個測試長度上之擦洗性能顯著降低。此表明相對尖銳的頂部表面在擦洗性能中發揮著比較重要的作用。

磨料礦物對性能之影響

本發明之成形擦洗特徵之性能的非預期態樣係在礦物或微粒顆粒相中所使用之磨料礦物之尺寸及濃度的重要性的相對缺乏。在以下實例中，氧化鋁係用作六邊形擦洗特徵之磨料複合物配方中之礦物。結果係顯示於表6中，且係與工業磨料產品之彼等相反，其中容易識別磨料粒徑及濃度之效果。

氧化鋁之缺乏影響闡明了家用清潔中所使用之經工程改造磨料特徵與工業應用中所使用之彼等之間的重要機制差異，且對設計擦洗配方給出有價值的洞見。工業上通常使用能夠遞送比人類手臂或Schieffer機器更大壓力及更高速度的手持或固定式電動工具。當使用高壓及高速度時，經工程改造之磨料特徵(透過磨耗及斷裂)崩壞快得多，藉此不斷地露出新的磨料礦物。然而，當藉由手或Schieffer機器(亦即，在較低壓力及速度下)使用磨料時，磨料複合物通常不斷裂，且緩慢磨耗。因此，與工業用途的磨料相反，用於家用清潔之擦洗產品之磨料性能，在磨料礦物粒子不是位於產品表面上的例子中，係自複合物的整體機械性能產生，而與自個別磨料粒子產生的情況相反。

Claims (20)

1. 一種結構化磨料物品，其包含：

   基材，其具有第一主表面及第二主表面；及

   複數個成形磨料複合物；

   其中該等成形磨料複合物之各者包含與該基材之該第一主表面接觸的底部表面，其中該等底部表面之各者採用凹多邊形之形狀，且其中該等凹多邊形之各者具有凸殼(convex hull)，該凸殼具有n個側邊。
2. 如請求項1之結構化磨料物品，其中n的值係3。
3. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該底部表面具有星形多邊形之形狀。
4. 如請求項3之結構化磨料物品，其中該底部表面具有星形正多邊形之形狀。
5. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物之各者具有經界定為點(point)、線、或平面的頂部表面。
6. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物可係不同的形狀或大小。
7. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物係配置成有序圖案。
8. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物係配置成無序圖案。
9. 如請求項1之結構化磨料物品，其中該底部表面之最長對角線係介於0.3mm與6mm之間。
10. 一種結構化磨料物品，其包含：

    基材，其具有第一主表面及第二主表面；及

    至少一個成形磨料複合物，其具有底部表面，

    其中該至少一個成形磨料複合物之該底部表面係定位於該基材之該第一主表面上，

    且其中該成形磨料複合物之該底部表面具有至少一個內凹角。
11. 如請求項10之結構化磨料物品，其中該成形磨料複合物之該底部表面具有1到n個有內凹角的頂點。
12. 如請求項10之結構化磨料物品，其中該底部表面具有星形多邊形之形狀。
13. 如請求項10之結構化磨料物品，其中該成形磨料複合物之各者具有界定為點、線、或平面的頂部表面。
14. 如請求項10之結構化磨料物品，其包含複數個成形磨料複合物。
15. 如請求項14之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物可係結構化的形狀或大小。
16. 如請求項14之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物係配置成有序圖案。
17. 如請求項14之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物係配置成無序圖案。
18. 如請求項14之結構化磨料物品，其中該等成形磨料複合物沿著該基材之該第一主表面形成非連續層。
19. 一種成形磨料複合物，其包含：

    黏合劑相；及

    分散在該黏合劑相中之微粒顆粒相，

    其中該成形磨料複合物具有至少一個內凹角。
20. 如請求項19之成形磨料複合物，其中該成形磨料複合物具有至少三個內凹角。

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