專利名稱：清潔用具及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特別適合做家務的植絨清潔用具。還涉及該用具的制作方法。
植絨技術是一種非常古老的技術，是把叫做短絨的紡織短纖維(一般長度在0.1-20mm之間)分布在事先涂上合適的粘合劑的表面上，從而隨著使用單元的不同而具有鹿皮、毛氈、絲絨或毛皮的外觀。
上述技術可用不同條件實現(xiàn)。目前實際上有三大類--該底材的鉤刺和抖動，--纖維的氣流安插(casting)，或--纖維的靜電安插，這幾種方法還可結合起來，形成所謂的電刺法或所謂的電氣流法。
上述技術在文獻里已描述清楚且已被專業(yè)技術人員掌握。它的應用范圍很廣，特別適用于特地在下列行業(yè)使用的材料的制作紡織、汽車、建筑、包裝、造紙印刷、行李箱包制造、塑料、木器家具、鞋襪及玩具。
專利GB-B-1539477建議將此植絨技術應用于清潔用具的制造。
根據(jù)GB-B-1539477，這種清潔用具包括底材，其一端粘上細狀短纖維，此纖維的另一端，即其自由端附著少量丙烯酸樹脂。此少量丙烯酸樹脂不必是分散的，這時一團樹脂會粘住幾根纖維。
在一種方法中，磨粒固定在纖維一端的少量樹脂中。該磨粒加入到樹脂成分當中不是發(fā)生在樹脂噴到纖維上之前，而是在它之后，也就是說，是在樹脂已經(jīng)噴到纖維上后再加入到樹脂中的。磨粒散布在其自由端已攜帶樹脂(尚未聚合)的纖維上。因此該磨粒不能牢固地固定在樹脂中，如果情況是這樣，則用具的磨蝕能力僅限于加入的磨粒。一旦此“表面的”磨粒磨損掉，不再使用。
最后，根據(jù)GB-B-1539477，纖維之間應留足夠的間隔，以確保用具使用后不會產(chǎn)生粘住或洗凈性差等問題，而不好用。
本發(fā)明的發(fā)明人的目的是開發(fā)一種植絨的清潔用具，即在20多年前上述專利GB-B-1539477中所述那種用具，本用具由于其耐磨特性而獲得優(yōu)化。為此，它們在短絨密度產(chǎn)量方面與上述專利的規(guī)定相違背，可使磨粒很好地結合。該磨粒在本發(fā)明用具結構上十分穩(wěn)定。它們是在所述用具制造工藝的上游加入進來的。
現(xiàn)在繼續(xù)說明本發(fā)明的植絨清潔用具及其制造工藝。
該用具在結構上包括底材，其至少一側上用植絨工藝將纖維固定，該纖維覆蓋了至少一部分側面，并且主要在其自由端(未與底材固定的那一端)攜帶粘合劑微滴。就這一點而論，所述用具便是在專利GB-B-1539477意義上的清潔用具。
本發(fā)明所述用具在結構上的特點是--粘合劑中(in its bulk)加入磨粒；及--在所述至少一部側面上的纖維(或短絨)密度大于1000根/cm2。
根據(jù)本發(fā)明，粘合劑中有磨粒，更精確地說，粘合劑微滴中有磨粒。它們牢固地粘連，大部分完全埋入，因此相當穩(wěn)固。
除了整個埋入的顆粒外，還有很有利的露出來的顆粒。就其與粘合劑的結合(參見下面的制法說明)而言，其粘連牢固度一般保持適中。不能完全排除有不穩(wěn)固、易剝落的露出顆粒情況存在。較佳地是，本發(fā)明的清潔用具不含(或很少有)這種露出過多的磨粒。
如有這種情況，則當使用本發(fā)明的植絨清潔用具時，所述過分露出的磨粒，所述露出的顆粒，及最后所述(新用具的)埋入顆粒會(由于剝落或磨損)逐漸消耗。
粘合劑微滴在其體積中以使植絨用具磨粒特性最佳條件加入磨粒。在此微粒中，粘合劑以比例λ加入，λ定義如下 λ值應大于0.5，最好大于0.9。
顆粒容積濃度(PVC)和臨界容積濃度(CPVC)這二個概念專業(yè)技術人員是熟悉的。
作為數(shù)據(jù)，這里指出，充填物顆粒容積濃度(PVC)由下式定義PVC(%)=100·VfVf+Vb]]>式中Vf是充填物(本例中是磨粒)的容積，而Vb是粘合劑容積。這二個容積可從本公式成分(在本例中為粘合劑和磨粒)的重量和密度求出。還應指出，充填物的臨界顆粒容積濃度(CPVC)可根據(jù)ISO787-5標準測量該充填物的吸油量確定。
因此，在本發(fā)明范圍內(nèi)，不論從磨料特性優(yōu)化觀點還是從經(jīng)濟觀點，上面定義的參量λ大于0.5是有利的，最好大于0.9，實際上應盡可能接近1。這里附帶指出，不排除此值大于1，但實際上是不希望有過量的露出顆粒發(fā)生的。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，以填滿磨粒之間的間隙所必須的最低量(但決非充分量)注入粘合劑是有利的。
磨粒微滴內(nèi)充填物與粘合劑的數(shù)量的優(yōu)化是植絨制品成品的磨料特性的優(yōu)化問題。
根據(jù)本發(fā)明，還試圖使磨料成分(加注微滴的母體)分布優(yōu)化，以便獲得每根纖維有一滴微滴且微滴間聚合最少的產(chǎn)品。用這樣方法使聚合最少，可節(jié)省所需加注的粘合劑的量，優(yōu)化植絨制品成品的耐磨性，并提高其可沖洗性(減少堵塞)。
根據(jù)這一優(yōu)化精神，本發(fā)明的植絨清潔用具在其纖維(植絨)自由端攜帶的加注粘合劑微滴，其平均當量直徑φm為φm＜f+4c，式中f是該纖維的平均當值直徑，c是存在于液微滴中的磨粒的平均當量直徑。
微滴平均當量直徑φm與f+2c同一數(shù)量級，或等于f+2c時更有利。(f是所述纖維的平均當量直徑，c是所述磨粒的平均當量直徑)。
因而根據(jù)本發(fā)明所述清潔用具底材的植絨側面的植絨密度大于1000根/cm2，植絨的自由端攜帶內(nèi)充填磨粒的粘合劑微滴。該微滴有利的特征是--比值λ＞0.5，λ＞0.9則更有利；
--平均當量直徑φm＜f+4c，若數(shù)量級為f+2c或等于f+2c更有利。
植絨密度可進一步規(guī)定于下它大于1000根/cm2。小于4000根/cm2時較好，小于3500根/cm2時更好。
在2000-2500根/cm2時最好。
令人驚奇的是，根據(jù)本發(fā)明具有這樣的植絨密度的用具性能好，微滴的聚合受到限制，甚至完全避免。
根據(jù)本發(fā)明將此植絨密度與粘合劑液滴的最佳特性(λ，φm)結合起來可獲得性能十分好的用具。
這里附帶指出，本發(fā)明用具的底材植絨固定的纖維主要在其自由端上攜帶加注的粘合劑液滴，雖然不能完全排除沿此纖維全長上有此液滴。
本發(fā)明用具可有二種形式存在--帶有一個或多個植絨側面；--其表面的全部或一部分上均勻或非均勻地植絨。
本第一種形態(tài)中，本發(fā)明清潔用具在其一個主要側面上全部均勻地植絨。
在第二種形態(tài)中，本發(fā)明清潔用具在一個側面至少一部分上非均勻地植絨。因而使用的植絨纖維有不同長度，較有利地是有二種長度，不同長度纖維可隨意或有序地分布。
在一個側面至少二個區(qū)域上可有不同長度的纖維，在每個區(qū)域上纖維長度基本一樣。因而可產(chǎn)生一強摩擦區(qū)(短纖維區(qū))和弱摩擦區(qū)(長而軟的纖維區(qū))。
另一可能是在一個側面至少一部分上長纖維和短纖維混合。這時，不同顏色分別表示有樹脂的長纖維和短纖維，使材料磨損度可確定，有樹脂的長纖維的顏色與短纖維顏色不同。完全可用其它方案。
植絨的用具在其二個主側面上可做成正好兩面對稱。
現(xiàn)在介紹幾種有關本發(fā)明用具每種主要組分特點非限制性的細節(jié)，包括底材、纖維、粘合劑和磨粒。
所述的底材通常柔軟易彎，由非織造、合成或人造多孔材料，或固定到這種多孔材料上的無紡織物構成。由固定在多孔材料上的無織織物構成十分有利。無紡織物可用任何方法固定到多孔材料上，特別是用層壓、針刺結合、縫紉方法。
特別是纖維可以是聚酰胺、聚酯，聚丙烯或丙烯酸纖維。用聚酰胺組成很有利。有關植絨工藝，所用纖維并不長(見引言)。從別處可知，組件的耐磨性隨纖維長度而下降，采用的纖維長度最好是2-5mm.
使用的粘合劑用熱固性樹脂較有利，特別是熱固性的酚醛樹脂，丙烯酸樹脂，環(huán)氧樹脂，或三聚氰胺樹脂，采用熱固性酚醛樹脂特別有利。其它類型的樹脂，特別是在紫外線或其他射線下能固化的樹脂無論如何不可排除。已經(jīng)看到，粘合劑以注入的、未固化狀態(tài)在上游噴射，攜帶該注入的、未固化粘合劑液滴的底材隨后進行處理，通常是熱處理，以便使該注入的粘合劑液滴固化。
磨粒或充填物較佳選自氧化硅、氧化鋁、方解石、碳化硅，滑石及其混合物的礦物顆粒。由氧化硅及/或氧化鋁組成有利。如要求清掃力弱些，則不排除使用合成(有機的)充填物，如聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)，聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，聚氨脂(PU)，聚苯乙烯(PS)等的顆粒。
本文中所有無機和有機充填物都叫做磨料充填物。
不管情況如何，根據(jù)本發(fā)明使用的材料(粘合劑+磨粒)的數(shù)量原則上可通過僅在纖維自由端供給加注的粘合劑液滴而降低到最小值，且由植入密度高的短而“剛性”的纖維，其液滴有效性最好。
在一特別優(yōu)選的變型中，本發(fā)明清潔用具包括具有聚酰胺短纖維的無紡織物，或由其所組成，主要在該短纖維自由端上有加入氧化硅及/或氧化鋁顆粒的交聯(lián)酚醛樹脂的液滴。這種短纖維完全是個體化的。顯然不能完全排除有少量的液滴發(fā)生聚合。
我們現(xiàn)在轉向本發(fā)明清潔用具(即最優(yōu)植絨工具)的制造工藝。
此工藝的特征包括--制備注入磨粒(此磨粒在本工藝上游加入)的可固化的(通常是熱固性的)粘合劑；--在所述底材的至少一個側面的至少一部分上植入纖維(已經(jīng)看到，一個或幾個側面的全部或一部分上均勻或不均勻地植入纖維)，所述纖維已預先涂布有粘合劑(以已知的方法)，并且所述植絨工藝應使纖維密度大于1000根/cm2(業(yè)已發(fā)現(xiàn)此密度是最佳的)；--獲得的植絨底材上涂上(通常是噴射)加注的可固化粘合劑，使此加注粘合劑液滴主要定位在纖維自由端上；及--對攜帶加注的可固化粘合劑的植絨底材進行處理，通常是熱處理，處理的目的是使粘合劑固化(即，使顆粒注入其體積中的位于“絨狀”纖維自由端液滴穩(wěn)定化)。
植絨工藝是一種本來就知道的工藝。這方面可參看本文的前言。根據(jù)本發(fā)明完成的植絨工藝是為了使產(chǎn)生的清潔用具具有較高纖維密度且同時將注入磨粒的粘合劑液滴涂到纖維的自由端。
在本發(fā)明工藝實施時，植絨是在運動的底材帶上連續(xù)進行靜電植絨。
就本發(fā)明的用具制備而言，其中該用具及同一側上有不同長度纖維，植絨作業(yè)可用幾種方法。為了將不同長度的纖維布置在不同區(qū)域，或者，連續(xù)進行至少二次單獨的植絨作業(yè)(在有二種纖維，即一長一短的情況下，一次植入短纖維，另一次植入長纖維)，或者一次植絨作業(yè)植入長纖維，而將某些長纖維在相應區(qū)域上剪短使之成為短纖維。
如果所使用的混合物有不同纖維長度，則一次植入此混合物。
現(xiàn)在用下面例子說明本發(fā)明。
下面詳細說明制造本發(fā)明清潔用具所使用的原材料。
底材是比值(weighing)約60g/m2的無紡織物，是由粘膠纖維和聚脂纖維用針刺連接并涂上乳膠樹脂構成。
植絨纖維是長4mm的聚酰胺6.6纖維，纖維細度22dtex，作植絨修整。其平均當量直徑為50μm。
采用的磨料成分(粘合劑液滴的初級粒子)每100g有--23.4g的可熔性酚醛樹脂，由CRAY VALLEY出售，商品名為Norsophen，--20.7g的蒸餾水，--0.3g的綠色顏料，由FAPCO出售，商品名Vert 60202，及
--55.6g的磨粒充填物(包括氧化硅)，由SIFRACO出售，商標C4。二氧化硅顆粒的平均當量直徑c＝55μm。對于這種二氧化硅(密度2.65)而言。根據(jù)IS0787-5標準化試驗的吸油量每100g充填物吸收19ml的亞麻子油(密度0.935)。因此CPVC等于64.99％。(CPVC=100·100/2.65100/2.65+19/0.935=64.99%)]]>它是用其組分簡單混合而成。其特征參數(shù)為λ=PVCCPVC=0.94]]>(以干樹脂計算)實例一a.底材(無紡織物)存放在卷軸上呈松散狀。其一側面在圓筒上用濕重為200g/m2的粘合劑刮板涂布，其中90％重量百分比是丙烯酸膠水，10％重量百分比是硬化劑。
涂了粘合劑的無紡織物通過AIGLE型植絨槽。落到粘合層上的植絨纖維在100KV電場的作用下直立。無紡織物打漿(beating)系統(tǒng)確保纖維嵌進粘合劑中并用抽吸法去除過剩纖維。
使植絨無紡織物通過180C°的隧道式熱風爐，保持5分鐘，粘合劑便干燥并發(fā)生交聯(lián)。
然后，植絨的無紡織物在圓筒上冷卻，刷除嵌入不當?shù)睦w維然后卷起來。
植絨作業(yè)完成后得到纖維密度為每cm2有2500根纖維。
b.植絨的無紡織物不斷從卷繞狀態(tài)下松開，植絨的一面朝上。使用壓縮空氣噴嘴將磨料成分均勻噴在該植絨側面。
噴射后在180℃熱風爐內(nèi)保持5分鐘進行熱處理，使磨料成分干燥和交聯(lián)。
附著磨料按干重計每平米有150g。在纖維自由端上形成的微滴的平均當量直徑為2.2c+f≈171μm。此值通過理論計算得出，并被顯微鏡證實。一般每根纖維上有一滴加注的微滴。
c.得到的清潔用具作試驗用傳統(tǒng)方法在泰氏(Taber-type)耐磨試驗面上測量其磨蝕性。
試驗時卷成直徑為125mm的所述用具濕的試件以60rpm旋轉。用二個直徑50mm，厚12mm的鋁質滾輪摩擦試件的植絨側。每個滾輪上加力1.5kg。
滾輪重量損失用磨擦50轉、再摩擦200轉之前與之后的重量差計算。
本發(fā)明用具的特性及泰氏試驗的結果列于下表。
實例二根據(jù)本發(fā)明的清潔用具的試件用如上原材料生產(chǎn)且應用例一所述工藝。
各個試件的纖維密度是不一樣的。磨料成分的噴射率適合于每種纖維密度，使每根纖維上沾一滴，各液滴的平均當量直徑為2c+f≈160μm。
試件在泰氏耐磨試驗機上作試驗。該試件的特性及試驗結果示于下表
這些結果表明，磨蝕性隨纖維根數(shù)增加而提高，最佳值為2500-3000根/cm2。此外，使用性能下降是由于難以在噴射時將液滴分散。事實上，液滴密集是由于纖維密度大。因而有聚合物傾向。
權利要求
1.一種清潔用具，其結構包括一底材，在其至少一個側面上用植絨法使纖維固定，該纖維覆蓋該側面的至少一部分而主要在其自由端攜帶粘合劑微滴，其特征在于，所述粘合劑中加入磨粒，且所述纖維在至少一部分側面上的密度大于1000根/cm2。
2.根據(jù)權利要求1所述的清潔用具，其特征在于，粘合劑中注入的磨粒致使比值λ＝顆粒容積濃度/臨界顆粒容積濃度，λ大于0.5，最好大于0.9。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的清潔用具，其特征在于，所述加注粘合劑液滴的平均當量直徑φm為φm＜f+4c式中，f是其端部有液滴的纖維的平均當量直徑，而c是該液滴中磨粒的平均當量直徑。
4.根據(jù)權利要求3所述的清潔用具，其特征在于，所述加注粘合劑液滴的平均當量直徑φm的數(shù)量級為f+2c，或等于f+2c。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的清潔用具，其特征在于，在所述至少一部分側面上存在的纖維，其密度小于4000根/cm2，最好小于3500根/cm2。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的清潔用具，其特征在于，在所述至少一部分側面上存在的纖維，其密度在2000-2500根/cm2之間。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的清潔用具，其特征在于，側面上存在的纖維有不同長度，最好有二種長度。
8.根據(jù)權利要求7所述的清潔用具，其特征在于，在所述側面的至少二個區(qū)域內(nèi)有纖維，纖維長度不同，同一區(qū)域中纖維的長度基本相同。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的清潔用具其特征在于，所述底材是由無紡織物、合成或人造多孔材料，或此多孔材料上固定一無紡織物構成。
10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述的清潔用具，其特征在于，所述纖維是聚酰胺、聚脂或聚丙烯纖維，最好是聚酰胺纖維。
11.根據(jù)權利要求1-10任一項所述清潔用具，其特征在于，粘合劑是以固性的酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或三聚氰胺樹脂為基礎，最好是熱固性酚醛樹脂。
12.根據(jù)權利要求1-11任一項所述清潔用具，其特征在于，所述磨粒選自氧化硅、氧化鋁、方解石、碳化硅、滑石及其混合物。
13.一種制造權利要求1-12任一項所述清潔用具的方法，其特征在于，該方法包括--制備加注磨粒的可固化粘合劑；--在底材至少一個側面的至少一部分上植上纖維，該部分已經(jīng)事先抹上粘合劑且植絨后的纖維密度大于1000根/cm2，--植絨后的底材上涂加注磨粒的可固化粘合劑，使加注磨粒的粘合劑液滴主要定位在纖維的自由端；及--對攜帶加注磨粒的可固化粘合劑進行處理，一般是熱處理，處理的目的是使粘合劑固化。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述植絨是在運動的底材條上不斷進行靜電植絨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種清潔用具，其結構包括底材，在其至少一個表面上用植絨法固定纖維，該纖維覆蓋至少一部分表面且主要在其自由端有粘合劑的液滴。本發(fā)明特征在于，該粘合劑中加入磨粒，且存在于至少一部分表面上的纖維的密度大于1000根/cm
文檔編號B24D11/00GK1443105SQ0181292
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月16日 優(yōu)先權日2000年7月17日
發(fā)明者V·布瓦索, C·克魯克斯, J·屈爾泰, B·約翰松, N·保帕 申請人:費南榭麗舍巴爾扎克有限公司