DE3855339T2

DE3855339T2 - Schleifmittel mit darin enthaltenen helixartig geschrumpften Fasern

Info

Publication number: DE3855339T2
Application number: DE3855339T
Authority: DE
Inventors: Frederick H C O Minnesot Bland; Thomas R C O Minnesota Mcavoy
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2008-04-09
Also published as: CA1321073C; ZA881967B; EP0287286A2; EP0287286A3; AU1330188A; KR970003494B1; BR8801726A; JPS63278766A; DE3855339D1; KR880012310A; ES2087060T3; EP0287286B1; MX167892B; AU593984B2

Description

Ausgangssituation

Die vorliegende Erfindung betrifft Artikel zur Reinigung, zum Polieren, Oberflächenbehandeln oder Wiederherstellen von Oberflächen.
Seit mindestens 25 Jahren wurden aus Vliesstoff-Fasern gefertigte Schleifartikel zur Reinigung von Fußböden und anderen Oberflächen eingesetzt.
Hoover et al. offenbaren in der US-P-2 958 593 Schleifartikel aus Vliesstoff-Fasern mit außerordentlich offener Struktur, die ein extrem hohes Hohlraumvolumen aufweisen. Diese Artikel haben sich bei der Fußbodenpflege, bei Arbeiten mit manuellem Scheuern, wie sie in Haushaltsküchen ausgeführt werden, sowie bei verschiedenen technischen abrasiven Arbeiten als nützlich erwiesen.
McAvoy offenbart in der US-P-3 537 121 ein weiches, rück steilfähiges unkomprimierbares Polierkissen mit einer volumigen, faserigen Vliesstoffstruktur, gebondet mit Hilfe eines weichen, zähen Harzes, das einen feinverteilten weichen mineralischen Füllstoff enthält. Dieses Kissen ist hinsichtlich seiner Fähigkeit zum Verleihen von Glanz mit Polierwachsen mit solchen vergleichbar, die aus Schafwolle hergestellt werden. Dieses Kissen kann zur Reinigung und Wiederherstellung der Oberfläche harter Polymerbeschichtungen ohne Pulververwendung eingesetzt werden. Außerdem wird die Oberfläche durch dieses Kissen weder zerkratzt noch abgetragen, auch erhält das abschließende Aussehen der Oberfläche keine Polierschrammen.
Fitzer offenbart in der US-P-4 227 350 ein Schleifprodukt geringer Dichte, das aus einer porösen, volumigen Bahn mit gleichförmigen Querschnitt von autogen gebundenen, gewellten, ineinandergreifenden, durchgehenden Filamenten besteht. Die Bahn ist mit einem zähen Bindemittelharz imprägniert, das die Filamente der Bahn miteinander klebend verbindet, aber auch eine Vielzahl von Schleifkörnern an der Oberfläche der Filamente bindet, die in der gesamten Bahn gleichförmig verteilt sind.
Die US-A-4 355 489 beschreibt einen Schleifartikel, der eine offene, volumige Vliesstoffbahn mit synthetischen organischen Stapelfasern aufweist, wobei die Bahn Bindemittel und Schleifpartikel enthält. In der Offenbarung wird angeführt, daß die Faser über Wellungen verfügt, die durch Kräuseln geschaffen werden können, allerdings gibt es weder einen Hinweis auf die Art der Kräuselung noch darauf, daß die Kräuselung die Eigenschaften des Artikels beeinflussen würde.
Obgleich die in den vorgenannten Patentschriften offenbarten Artikel für die Aufgaben, für die sie vorgesehen sind, außerordentlich nützlich sind, verlieren sie rasch ihre Wirksamkeit, wenn sie mit Schmutz gesättigt werden. Es ist bekannt, daß mit der Erhöhung des Hohlraumvolumens eines Vliesstoffkissens seine Fähigkeit zunimmt, mehr Schmutz aufzunehmen. Mit der Erhöhung des Hohlraumvolumens wird jedoch gleichzeitig die Gebrauchsdauer des Kissens herabgesetzt. Aufgrund dieses Problems wurde lange versucht, ein Vliesstoffkissen mit hohem Hohlraumvolumen und hohem Grad an Haltbarkeit zu schaffen.
Für Anwendungen zum Auspolstern und Füllen, beispielsweise für Kissen und Kaschieren mit Füllmaterial, wurden helikal gekräuselte Fasern ((nachfolgend bezeichnet als "spiraliggekräuselt")) offenbart (US-P-3 595 738), was im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung ein gänzlich anderes Gebiet betrifft.
Erfindungsgemäß wird ein Schleifartikel ((nachfolgend bezeichnet als "Abrasivartikel")) geschaffen, umfassend eine offene, volumige Vliesstoffbahn mit mindestens 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselten, synthetischen organischen Stapelfasern, welche Bahn ein Bindemittel und Schleifpartikel enthält.
Die spiraliggekräuselten Fasern müssen über eine ausreichend hohe Kräuselungsfrequenz verfügen, so daß die daraus gebildete Bahn volumig und offen ist, jedoch darf die Kräuselungsfrequenz nicht so groß sein, daß die Fasern nicht mehr mit konventionellen Fertigungsanlagen für Vliesstoff bahnen verarbeitet werden können. Vorzugsweise werden die spiraliggekräuselten Fasern stabilisiert oder fixiert, vorzugsweise durch Erhitzten der Fasern, so daß ihr nachfolgendes Erhitzten den Charakter der spiraliggekräuselten Fasern und der daraus erzeugten Vliesstoffbahnen nicht nachteilig beeinflußt.
Wahlweise kann die in der vorliegenden Erfindung verwendete Vliesstoffbahn Stauchkammer-Kräuselfasern und schmelzbondierfähige Fasern enthalten. Bei Aktivierung durch Wärme unterstützen die schmelzbondierfähigen Fasern die Stabilisierung der erfindungsgemäßen Vliesstoffbahnen.
Je nach der vorgesehenen Anwendung der erfindungsgemäßen Artikel lassen sich Füllstoffe, Farbmittel, Schleifpartikel oder zusätzliche Bindemittel in die Vliesstoffbahn einarbeiten.
Da die erfindungsgemäßen Vliesstoff-Abrasivartikel offener und volumiger sind als solche bekannter Ausführung, können sie während des Gebrauchs mit mehr Schmutzteilchen gefüllt werden. Obgleich sie offener und volumiger sind, sind sie haltbarer als Vliesstoff-Abrasivartikel bekannter Ausführung.

Kurze Beschreibung der zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine stark vergrößerte Draufsicht eines erfindungsgemäßen Artikels
Fig. 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Artikels im Aufriß.

Detaillierte Beschreibung

Der hierin verwendete Begriff "Abrasivartikel" soll Artikel umfassen, die eine oder mehrere der folgenden Funktionen ausführen können: Scheuern, Feinschleifen ((Polieren)), Reinigen, Polieren ((Schwabbeln)) oder sonstige Oberflächenbearbeitung.
Die erfindungsgemäßen Abrasivartikel umfassen Vliesstoffbahnen, die sich dadurch auszeichnen, daß sie spiraliggekräuselte Fasern aufweisen. Die Fasern sind zu einer helikalen ((spiraligen)) Konfiguration durch Freigabe bilateraler differentieller Kräfte in einer Faser oder Verbundfaser gekräuselt. Diese bilateralen differentiellen Kräfte werden entweder durch Coextrusion von Polymeren mit wenigsten geringen differentiellen Spannungs/Dehnungs- Eigenschaften erzeugt oder durch Einführung differentieller Spannung, indem man die Faser über eine Kante laufen läßt. Obgleich spiraliggekräuselte synthetische Fasern gut bekannt sind, wurde ihre Verwendung in Vliesstoff-Abrasivprodukten bisher noch nicht offenbart.
In der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendbare spiraliggekräuselte Fasern müssen ein ausreichend hohes Maß an Kräuselung zur Bildung einer volumigen offenen Vliesstoffbahn aufweisen, jedoch kein so hohes Maß an Kräuselung haben, daß diese Fasern nicht durch konventionelle Fertigungsanlagen für Vliesstoffbahnen bearbeitet werden können.
Vorzugsweise wird das Hohlraumvolumen innerhalb eines Bereichs von etwa 85 % bis zu mindestens etwa 95 % gehalten. Strukturen, bei denen das Hohlraumvolumen etwas weniger als 85 % beträgt, sind zwar für die Aufgaben der vorliegenden Erfindung verwendbar, obgleich sie in der Regel nicht zu empfehlen sind. Wenn das Hohlraumvolumen andererseits auf unterhalb von etwa 75 % herabgesetzt wird, wurde festgestellt, daß die hervorragenden und vorteilhaften Eigenschaften rasch verschwinden. Beispielsweise kommt es zu einem Abfallen der leichten Waschbarkeit oder Reinigungsfähigkeit der Strukturen zur Bodenreinigung und damit der abrasiven Abtragleistung, usw.
Vorzugsweise werden die Komponenten der Bahn unserer kombinierten Strukturen aus synthetischen Fasern erzeugt, wie beispielsweise Nylon und Polyestern (Z.B. "Dacron"). Die Gleichförmigkeit und die Qualität derartiger Arten von Fasern läßt sich genau überwachen. Außerdem bewahren diese Fasern beim Benetzen mit Wasser oder Ölen weitgehend alle ihre physikalischen Eigenschaften. Da die Artikel daraus oftmals Wasser, Ölen, Reinigungsmitteln, Chemikalien u.dgl. ausgesetzt sind, sollten -Fasern ausgewählt werden, die weitgehend ihre wesentlichen Merkmale bewahren, wenn sie Medien ausgesetzt werden, an denen sie bei der gewünschten speziellen Anwendung exponiert werden. Es muß jedoch erwähnt werden, daß bestimmte Mängel, z.B. geringe Naßfestigkeit, bei einigen Fasern durch ihre geeignete Behandlung verbessert werden können.
Typisch spiraliggekräuselte Fasern verfügen über 1 bis 15 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm Faserlänge, während Stauchkammer-Kräuselfasern über 3 bis 15 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm Faserlänge verfügen. In der vorliegenden Erfindung haben die spiraliggekräuselten Fasern, sofern spiraliggekräuselte Fasern gemeinsam mit Stauchkammer- Kräuselfasern eingesetzt werden, weniger Kräuselungen pro vorgegebene Länge als die konventionellen Stauchkammer- Kräuselfasern. Bei einem typischen Beispiel für einen ausschließlich aus 50-Denier-Faser bestehenden Artikel können spiraliggekräuselte Fasern mit etwa 3 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm vorzugsweise vorteilhaft im Zusammenhang mit Stauchkammer-Kräuselfasern verwendet werden, die über 5 Vollkreis-Kräuselungen pro 25 mm verfügen. Die Kräuselungsfrequenz wird gemessen, indem die Fasern unter einer sehr sanften Spannung gesetzt werden. Die in der nachfolgenden Tabelle I angegebene "Schwachbelastung" wird auf die einzelne Faser vor dem Zählen der Zahl der Vollkreis- Kräuselungen pro 25 mm Faserlänge aufgebracht. Tabelle I
Der Kräuselungsindex beträgt als ein Maß für die Faser- Kräuselungselastizität vorzugsweise etwa 35... 70 % bei spiraliggekräuselten Fasern, was etwa das gleiche ist wie bei Stauchkammer-Kräuselfasern. Der Kräuselungsindex läßt sich bestimmen, indem die Faserlänge mit geeigneter aufgebrachter "Hochbelastung" gemessen wird, danach die Faserlänge unter geeigneter aufgebrachter "Schwachbelastung" subtrahiert wird und sodann der resultierende Wert durch die Faserlänge dividiert und dieser Wert mit 100 multipliziert wird. Der Kräuselungsindex kann auch bestimmt werden, nachdem die Testfasern an einer erhöhten Temperatur, z.B. 135 ºC ... 175 ºC, für 5 ... 15 Minuten exponiert wurden und dieser Wert mit dem Index vor der Wärmeexponierung verglichen wird. Der Kräuselungsindex, der gemessen wird, nachdem die Faser für 5 15 Minuten an einer erhöhten Temperatur, z.B. 135 ºC ... 175 ºC, exponiert wurde, sollte gegenüber dem vor der Wärmeexponierung gemessenen Wert keine wesentliche Änderung zeigen. Die Belastung kann entweder horizontal oder vertikal aufgebracht werden.
Im großen und ganzen hängt die Länge der Faser, die eingesetzt werden kann, von den Beschränkungen der Verarbeitungsanlage ab, auf der die offene Vlisstoffbahn erzeugt wird. Je nach der Art der Anlage können jedoch Fasern unterschiedlicher Längen oder Kombinationen davon ohne weiteres bei der Erzeugung der volumigen offenen Bahnen der hierin vorgegebenen angestrebten Gebrauchseigenschaften eingesetzt werden. Für spiraliggekräuselte Fasern geeignete Faserlängen liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 60 bis etwa 150 mm, während geeignete Faserlängen für Stauchkammer- Kräuselfasern im Bereich von etwa 25 bis etwa 70 mm liegen. In ähnlicher Weise ist die Dicke der Fasern in der Regel nicht entscheidend (abgesehen von der Verarbeitung), und zwar unter entsprechender Beachtung der Sprungelastizität und Zähigkeit, die bei der resultierenden Bahn zum Schluß angestrebt werden. Im allgemeinen werden Fasern mit höherer Denier-Zahl für stärker abrasive Artikel bevorzugt und Fasern mit kleinerer Denier-Zahl bei weniger abrasiven Artikeln. Die Fasernummer muß für volumige, offene Abrasivprodukte niedriger Dichte geeignet sein. Im allgemeinen liegen die Fasernummern im Bereich von 6 ... 400 Denier pro Filament.
Spiraliggekräuselte Fasern sind vorzugsweise stabilisiert oder fixiert, vorzugsweise durch Anwendung von Wärme, so daß, wenn sie nachfolgend zum Härten einer danach aufgebrachten klebenden Beschichtung erhitzt werden, die Kräuselungsfrequenz nicht wesentlich geändert wird. Um sicherzustellen, daß die Kräuselungsfrequenz nicht geändert wird und daß die aus spiraliggekräuselten Fasern gefertigten Vliesstoffbahnen sich in der Dicke beim Aussetzen an Temperaturen im Bereich von 150 ºC ... 175 ºC, der Temperatur für das Härten von klebenden Beschichtungen, nicht ändern, werden spiraliggekräuselte Fasern vorzugsweise bei Temperaturen wärmef ixiert, die mindestens etwas höher sind als diese Härtungstemperaturen. Die Änderung der Kräuselungsfrequenz vor oder während des ersten Faserbondierungsprozesses würde eine übermäßige Änderung der Dicke der aus diesen Fasern erzeugten Vliesstoffbahnen hervorrufen oder bewirken, daß die Bahnen übermäßig schwach und dementsprechend zum Gebrauch in offenen, volumigen Vliesstoff-Abrasivprodukten ungeeignet sind.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung können Mischungen von spiraliggekräuselten und konventionellen Stauchkammer-Kräuselfasern aus synthetischen organischen Fasern eingesetzt werden. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesstoff-Abrasivprodukte niedriger Dichte geeignete Vliesstoffbahnen umfassen mindestens 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte, synthetische organische Fasern, mehr bevorzugt mindestens 50 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte, synthetische organische Fasern und am meisten bevorzugt mindestens 70 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte, synthetische organische Fasern.
Im Vergleich zu Scheuerkissen aus Vliesstoff niedriger Dichte, die weniger als 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte Fasern enthalten, verfügen die erfindungsgemäßen Scheuerkissen aus Vliesstoff niedriger Dichte über eine höhere Beständigkeit gegenüber Abnutzung und Zerfall. Mit der Erhöhung des Gehalts an spiraliggekräuselten Fasern wird das Leistungsvermögen der Vliesstoff-Scheuerkissen in der Regel verbessert. Es ist zu beachten, daß- Vliesstoffbahnen und Abrasivprodukte, die aus Vliesstoffbahnen mit einem Gehalt von mindestens 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselten Fasern hergestellt werden, bei vorgegebener gleicher Fasernummer und -masse über eine größere Dicke im Vergleich zu Bahnen und Abrasivprodukten verfügen, die aus konventionellen Stauchkammer-Kräuselfasern hergestellt werden. Obgleich volumige, offene Vliesstoff-Abrasivprodukte, die bei vorgegebener Fasermasse, Fasernummer, Beschichtungsmaterial, Beschichtungsmasse und Schleifmittelgehalt eine größere Offenheit oder Dicke aufweisen und erwartungsgemäß über eine geringere Beständigkeit gegenüber Abnutzung und Zerfall unter erschwerten Anwendungsbedingungen verfügen, zeigen die erfindungsgemäßen Scheuerkissen, die mindestens 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte Fasern enthalten, sowohl ein höheres Maß an Offenheit, als auch ein höheres Maß der Haltbarkeit, als das bei Scheuerkissen mit einem Gehalt von weniger als 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselter Fasern der Fall ist.
Die bereits erwähnte US-P-3 595 738 offenbart Verfahren zur Herstellung von spiraliggekräuselten zweikomponentigen Polyesterf asern, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Die nach dem Verfahren dieser Patentschrift hergestellten Fasern verfügen über eine reversierende helikale Kräuselung. Fasern mit einer reversierenden helikalen Kräuselung werden gegenüber Fasern bevorzugt, die in einer spulenartigen Konfiguration ähnlich einer Spiralfeder helikal gekräuselt sind. Beide Arten der spiraliggekräuselten Fasern sind in der vorliegenden Erfindung jedoch geeignet. Die US-P-3 868 749 und 3 619 874 sowie 2 931 089 offenbaren verschiedene Verfahren für das Kantenkräuseln synthetischer organischer Fasern zur Erzeugung von spiraliggekräuselten Fasern. Kantengekräuselte Fasern werden in der Regel in einer gleichgerichtet gespulten Konfiguration erzeugt, können jedoch auch vom reversierend spiraliggekräuselten Typ sein oder können Kombinationen von beiden sein. Typische, reversierend spiraliggekräuselte Fasern verfügen über weniger Kräuselungen pro Längeneinheit als die gleichgerichtet gespulten spiraliggekräuselten Fasern.
In der Ausführung der vorliegenden Erfindung können wahlweise schmelzbondierfähige Fasern verwendet werden, um ein anfängliches Bondieren der Filamente der gebildeten Vliesstoffbahn zur Erhöhung des Zusammenhalts der Bahn zu gewähren und die Stabilisierung der Bahn zu unterstützen, um die Aufbringung nachfolgender Beschichtungen zu erleichtern. Für die vorliegende Erfindung geeignete schmelzbondierfähige Fasern müssen bei erhöhten Temperaturen unterhalb der Temperaturen aktivierbar sein, welche die spiraliggekräuselten Fasern nachteilig beeinflussen könnten. Darüber hinaus lassen sich diese Fasern vorzugsweise gemeinsam mit den spiraliggekräuselten Fasern unter Erzeugung einer volumigen offenen und nichtgebundenen Vliesstoffbahn unter Verwendung konventioneller Fertigungsanlagen für Vliesstoffbahnen verarbeiten. Schmelzbondierfähige Fasern verfügen typischerweise über einen konzentrischen Kern und einen Mantel, sind Stauchkammer-gekräuselt mit etwa 6 bis 12 Kräuselungen pro 25 mm und haben eine Stapelfaserlänge von etwa 25 bis etwa 100 mm. Verbund(stoff)fasern haben eine Reißlänge von etwa 2 ... 3 g/Senier. Alternativ können schmelzbondierfähige Fasern eine Seite-an-Seite-Konstruktion oder eine Konstruktion mit exzentrischem Kern und Mantel aufweisen. Bevorzugte Denier-Zahlen von schmelzbondierfähigen Fasern sind sechs und größer.
In den Vliesstoffbahnen der erfindungsgemäßen Artikel können viele Typen und Arten von Schleifpartikeln und Bindemitteln eingesetzt werden. Bei der Auswahl dieser Komponenten muß ihre Fähigkeit berücksichtigt werden, an den eingesetzten Fasern fest zu haften, sowie ihre Fähigkeit zur Bewahrung derartiger Hafteigenschaften unter Anwendungsbedindungen
In der Regel besitzen die Bindemittel besonders bevorzugt einen ziemlich niedrigen Gebrauchs-Reibungskoeffizienten, z.B. werden sie bei Reaktion auf Reibungswärme nicht pastös oder klebrig. Allerdings können einige Materialien, die von sich aus pastös werden, z.B. kautschukelastische Zusammensetzungen, dadurch brauchbar gemacht werden, daß sie mit geeigneten dispersen Füllmitteln gefüllt werden. Bindemittel, die sich als besonders geeignet erwiesen haben, schließen ein: Phenolaldehydharze, butylierte Harnstoffaldehydharze, Epoxidharze, Polyesterharze, wie beispielsweise das Kondensationsprodukt von Malein- und Phthalsäureanhydriden, sowie Propylenglykol, Acrylharze, Styrol/Butadien Harze und Polyurethane.
Die eingesetzten Mengen von Bindemittel werden in der Regel auf das Minimum in bezug auf das Verkleben ((Bondieren)) der Fasern an ihren Berührungsstellen eingestellt sowie, für den Fall, daß auch Schleifpartikel verwendet werden, in bezug auf das feste Bondieren dieser Partikel. Bindemittel und etwaige Lösemittel, aus denen die Bindemittel aufgebracht werden, sollten ebenfalls unter Berücksichtigung der zu verwendenden speziellen Faser ausgewählt werden, so daß keine versprödende Penetration der Fasern auftritt.
Repräsentative Beispiele von Abrasivmaterialien, die für die erfindungsgemäßen Vliesstoffbahnen verwendbar sind, umfassen beispielsweise Siliciumcarbid, amorph geschmolzenes Aluminiumoxid, Granat, Flint, Schmirgel, Silica, Calciumcarbonat und Talkum. Die Korngrößen und die Klassierungen können in Abhängigkeit von der Anwendung des Artikels variieren. Typische Klassierungen von Schleifpartikeln liegen im Bereich von 36 ... 1.000.
Zur Herstellung der Bahnen von spiraliggekräuselten Fasern oder Blends von spiraliggekräuselten und Stauchkammer-gekräuselten Fasern mit oder ohne schmelzbondierfähige Fasern können konventionelle Fertigungsanlagen für Vliesstoffbahnen eingesetzt werden. Spiraliggekräuselte Fasern umfassende Blasvliesbahnen können unter Verwendung der bei Dr. O. Angleitner (DOA), Proctor & Schwarz oder Rando Machine Corporation kommerziell verfügbaren Anlage hergestellt werden. Mechanisch abgelegte Bahnen können unter Verwendung der bei Hergeth KG, Hunter o.a. kommerziell verfügbaren Anlage hergestellt werden. Bei der Herstellung von gekräuselten Fasern werden zur Verarbeitung normalerweise Aviviermittel verwendet. Allerdings können übermäßige Aviviermittelüberzüge auf den gekräuselten Fasern die Verarbeitung der gekräuselten Fasern zu Vliesstoffbahnen behindern.
Die folgenden nichteinschränkenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Mit Hilfe einer DOA-Maschine, einer kommerziell verfügbaren Faservliesmaschine, wurde eine regellose Blasvliesbahn mit einem Flächengewicht von etwa 460 g/m² und einer Dicke von etwa 50 mm erzeugt. Die Bahn wurde aus einem vorcompoundiertem Gemisch von 70 Gewichtsprozent 60 Denierspiraliggekräuselten Polyethylenterephthalat/Polyester (PET)- Stapelfasern und 30 Gewichtsprozent 15 Denier-Stauchkammergekräuselten zweikomponentigen, schmelzbondierfähigen Polyesterfasern erzeugt. Die spiraliggekräuselten Fasern wurden durch Kantenkräuselung erzeugt, waren vollständig verstreckt, zu Stapellängen von 75 ... 100 mm geschnitten, hatten eine Reißlänge von 3,2 gldenier, 2,7 Vollkreiskräuselungen pro 25 mm, hatten einen Kräuselungsindex von 42 und einen Kräuselungsindex nach Wärmeexponierung für 5 Minuten bei 175 ºC von 38. Die schmelzbondierfähige Faser war eine Stauchkammer-Kräuselfaser mit einer zweikomponentigen Mantel/Kern (modifizierter Polyester/Polyester)-Konstruktion. Mit einer Reißlänge von 3 g/Denier, einer Stapellänge von 40 mm, 9 Vollkreiskräuselungen pro 25 mm, einem Kräuselungsindex von 9 und einem Kräuselungsindex von 16 nach Exponierung an Wärme für 5 Minuten bei 130 ºC und waren bei 120 ºC ... 200 ºC aktivierbar.
In einem Ofen wurde auf näherungsweise 180 ºC erhitzte Luft mit geringer Geschwindigkeit für 3 Minuten durch die Bahn gedrückt, wodurch die zweikomponentige schmelzbondierfähige Polyesterfaser zum Binden und Stabilisieren der Vliesstoffbahn gebracht wurde. Die Dicke der Vliesstoffbahn wurde auf etwa 45 mm etwas reduziert.
Durch Vereinigen der folgenden Bestandteile in den angegebenen Mengen wurde ein gefülltes Styrol/Butadien-Kautschuklatex-Imprägniermittel mit etwa 70 Gewichtsprozent nichtflüchtigen Substanzen zubereitet:
Das Imprägniermittel wurde aufgetragen, indem die Vliesstoffbahn zwischen einem Paar vertikal gegenüberstehender, gummibeschichteter Quetschwalzen mit einem Durchmesser von 250 mm geführt wurde. Die untere rotierende Walze, die in dem Imprägniermittel eintauchte, führte das Imprägniermittel so in die Vliesstoffbahn ein, daß es darin gleichmäßig dispergiert wurde. Die feuchte Vliesstoffbahn wurde getrocknet und das Imprägniermittel in einem Heißluftofen für etwa 5 bis 7 Minuten bei 175 ºC gehärtet. Die trockene, beschichtete Vliesstoffbahn hatte eine Dicke von etwa 38 mm und ein Flächengewicht von etwa 1.110 g/m². Die Vliesstoffbahn hatte in der Längsrichtung bzw. in der Querrichtung eine Reißfestigkeit von 9,5 bzw. 11,4 kgf/25 mm Probenbreite.
Die Abriebfestigkeit der Vliesstoffbahn wurde mit Hilfe eines beschleunigten Tests auf Scheuerbeständigkeit an Fußboden-Polierkissen mit einem Durchmesser von 430 mm, ausgestanzt aus der vorstehend erwähnten Bahn, bestimmt. Ein Drehtisch mit einem Durchmesser von 2,4 m und einer aus gefüllter Vinyl-Teppichfliese hergestellten Oberfläche wurde mit einer Drehzahl von 10 Umdrehungen pro Minute (U/min) gedreht. Zur Herbeiführung einer beschleunigten Abnutzung wurden 4 Streifen in jeweils einer Breite von 100 mm, die beschichtetes Schleifmittel einer Klassierung von 50 enthielten, in einem regellosen radialen Muster so auf die Vinyl-Teppichfliese aufgeklebt, daß beim Drehen des Tisches das Fußboden-Polierkissen aus Vliesstoff diese Streifen überquerte. Das Fußboden-Polierkissen wurde mit Hilfe einer mit 175 U/min laufenden kommerziellen Fußboden-Poliermaschine betrieben. Das Gewicht der Poliermaschine drückte das Polierkissen gegen den Drehtisch. Das Polierkissen wurde gehalten und betrieben mit Hilfe einer konventionellen Halterungs-/Antriebsvorrichtung mit einem Durchmesser von 430 mm, der kommerziell bei Minnesota Mining and Manufakturing Company verfügbaren "Insta-Lok"-Antriebsvorrichtung. Die Poliermaschine und Halterungs-/Antriebsvorrichung hatten ein gemeinsames Gewicht von etwa 59 kg. Zu Beginn des Tests wurden der Tisch und die Poliermaschine in Rotation versetzt und die Poliermaschine abgesenkt, so daß sie ihr gesamtes Gewicht auf das Testkissen aufbrachte. Der Test wurde solange fortgesetzt, bis das Testkissen durch die Wirkung der 4 Scheuerstreifen zum Auseinanderfallen gebracht wurde. Es wurde die Zeit aufgezeichnet, die seit Beginn des Tests vergangen war.
Die mittlere Gebrauchsdauer der Fußboden-Polierkissen dieses Beispiels betrug 6,8 Minuten in einem Bereich von 2, ... 11,0 Minuten.

Vergleichsbeispiel A

Aus einer Mischung von 30 Gewichtsprozent 15 Denierschmelzbondierfähiger Faser und 70 Gewichtsprozent 50 Denierverstreckter Polyester-Stapel faser, die Stauchkammer-gekräuselt, wärmefixiert und auf eine Länge von 37 m geschnitten war, wurde eine Vliesstoffbahn hergestellt. Die Bahn wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Prozedur hergestellt. Die Stauchkammerkräuselfasern hatten eine Reißlänge von 4 g/Denier, 5 Vollkreiskräuselungen pro 25 mm und einen Kräuselungsindex von 26 vor sowie nach 5-minütiger Exponierung bei einer Temperatur von 125 CC. Die Vliesstoffbahn hatte ein Flächengewicht von 465 g/m² und einen Dicke von näherungsweise 37 mm. Nach der Imprägnierung mit der Beschichtungszusammensetzung und der Härtung entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1 hatte des getrocknete Produkt ein Gewicht von näherungsweise 1.170 g/m² und eine Dicke von etwa 28 mm. Bei der Prüfung mit Hilfe des in Beispiel 1 beschriebenen beschleunigten Tests auf Scheuerbeständigkeit wurde die mittlere Gebrauchsdauer der Kontroll-Fußboden-Polierkissen mit 1,1 Minuten bei einer Standardabweichung von 0,2 Minuten bestimmt.

Beispiele 2 bis 6

Aus 70 Gewichtsprozent 60 Denier-spiraliggekräuselten Polyethylenterephthalat/Polyester-Fasern und 30 Gewichtsprozent schmelzbondierfähigen Fasern wurden entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1 Vliesstoffbahnen erzeugt. Die Bahnen wurden sodann mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Imprägniermittel beschichtet. In Tabelle II sind die Zusammensetzung dieser Proben sowie die Festigkeitseigenschaften und Scheuerbeständigkeit der beschichteten Bahnen entsprechend der Bestimmung nach der in Beispiel 1 beschriebenen Prozedur zusammengestellt. Tabelle II
¹MD... Maschinenrichtung; XD ... Querrichtung
²SD ... Standardabweichung
Die Daten in Tabelle I zeigen, daß Polierkissen, die spiraliggekräuselte Fasern enthielten, eine längere Gebrauchsdauer als Polierkissen aufwiesen, die lediglich Stauchkammer-gekräuselte Fasern enthielten, und zwar selbst dann, wenn die Kissen, die spiraliggekräuselte Fasern enthielten, Dicken und Massen unterhalb derjenigen der Kissen mit lediglich Stauchkammer-gekräuselten Fasern enthielten.

Beispiel7

Es wurde durch Mischen von 30 Gewichtsprozent 15 Denier schmelzbondierfähiger Faser (entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1), 35 Gewichtsprozent 60 Denier-spiraliggekräuselter Polyester-Stapelfaser (entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1) und 35 Gewichtsprozent 140 Denier spiraliggekräuselter verstreckter Polyester-Stapelfaser, die auf 75 ... 100 Länge geschnitten wurden, eine Vliesstoffbahn hergestellt. Die 140 Denier-Faser hatte 1,6 Kräuselungen pro 25 mm, eine Reißlänge von 3,4 g/Denier und einen Kräuselungsindex von 52 vor und nach der Wärmeexponierung (5 Minuten bei 175 ºC). Die Vliesstoffbahn wurde für 3 Minuten erhitzt, um die schmelzbondierfähigen Fasern zur Erzeugung einer Bahn mit einem Flächengewicht von 500 g/m² und einer Dicke von 31 mm zu erzeugen. Nach der Imprägnierung mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Imprägniermittel und der Wärmebehandlung zum Härten des Bindemittels betrug die Gesamtmasse der Bahn etwa 1.180 g/m². Die Dicke des getrockneten imprägnierten Produkts betrug 30 mm. Die mittlere beschleunigte Gebrauchsdauer betrug 4,5 Minuten bei einer Standardabweichung von 1,1 Minuten.

Vergleichsbeispiel B

Durch Mischen von 30 Gewichtsprozent 15 Denier-Bindemittel-Stapelfaser (entsprechend der Beschreibung in Beispiel 1), 35 Gewichtsprozent 50 Denier-Stauchkammer-gekräuselter Polyester-Stapelfaser (entsprechend der Beschreibung in Vergleichsbeispiel A und 35 Gewichtsprozent 100 Denier Stauchkammer-gekräuselter unverstreckter Polyester-Stapelfaser, die auf eine Länge von 75 ... 100 mm geschnitten wurde, wurde eine Vliesstoffbahn hergestellt. Die Vliesstoffbahn wurde für 6 Minuten bei 125 ºC erhitzt, um die schmelzbondierfähigen Fasern zu aktivieren. Die Vliesstoffbahn hatte zu Beginn ein Flächengewicht von 490 g/m². Nach der Imprägnierung mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Imprägniermittel und dem Härten zum Trocknen des Imprägniermittels hatte das trockene Produkt ein Gewicht von 1.210 g/m² und eine Dicke von etwa 25 mm. Die mittlere beschleunigte Gebrauchsdauer betrug 2,7 Minuten bei einer Standardabweichung von 0,4 Minuten.

Beispiele 8 bis 11

Es wurden Vliesstoff-Abrasivprodukte hergestellt, die verschiedene Kombinationen von Stapelfasern aufwiesen, einschließend konventionelle Stauchkammer-Kräuselfasern, zweikomponentige schmelzbondierfähige Fasern und spiraliggekräuselte (kantengekräuselte) Fasern. Die Vliesstoffbahnen wurden mit Hilfe einer Hergeth-Faservliesmaschine aus den in Tabelle III angegebenen Faserzusammensetzungen hergestellt. Tabelle III
¹... Die Faser war vorn Kern-und-Mantel-Typ, wobei der Kern aus Polyethylenterephthalat bestand und der Mantel aus einem Copolyester von Ethylenterephthalat und -isophthalat.
In der nachfolgenden Tabelle werden die Eigenschaften der 50 Denier schmelzbondierfähigen Fasern, der 65 Denier spiraliggekräuselten Fasern und der 75 Denier Stauchkammer- Kräuselfasern zusammengestellt. Tabelle IV
Die Vliesstoffbahnen der Beispiele 8, 9 und des Vergleichsbeispiels D wurden mit einer Geschwindigkeit von 6 Meter pro Minute durch einen 4 Meter langen Heißluftofen bei 170 ºC geführt, um die schmelzbondierfähigen Fasern zu aktivieren. Die bondierten Bahnen der Beispiele 8, 9 und des Vergleichsbeispiels D und die nichtbondierten Bahnen der Beispiele 10, 11 und des Vergleichsbeispiels C wurden mit dem in der nachfolgenden Tabelle V beschriebenen vorgebundenen harzförmigen Bindemittel beschichtet. Tabelle V
Die Beschichtung wurde auf die Vliesstoffbahn mit Hilfe einer Zweiwalzen-Beschichtungsvorrichtung aufgebracht und sodann gehärtet, indem die beschichtete Bahn durch einen Heißluftofen einer Länge von 18 m bei einer Temperatur von 150 ºC in einer Geschwindigkeit von 6 Metern pro Minute geführt. wurde.
Die in der nachfolgenden Tabelle VI angegebene Beschichtungsaufschlämmung wurde sodann mit Hilfe des Walzenbeschichtens auf jede der vorbondierten Vliesstoffbahnen der Beispiele 8, 9, 10 und 11 sowie der Vergleichsbeispiele C und D aufgetragen. Tabelle VI
Nach dem Beschichten wurden die Vliesstoffbahnen durch einen 4 Meter langen Heißluftofen bei 165 ºC mit 1,5 Metern pro Minute zum Härten des harzförmigen Bindemittels geführt. In Tabelle VII sind die Massen der Bahn, die Masse der Beschichtung, die Dicken der Bahn und die Zugfestigkeit zusammengestellt. Tabelle VII
¹....Mittelwert von neun Bahndicken, gemessen unter einem Druck von 115 Pa.
Aus jeder der Bahnen der Beispiele 8, 9, 10 und 11 und der Vergleichsbeispiele C und D wurden Scheiben gestanzt.
Diese Scheiben hatten einen Durchmesser von 150 mm und Mittelbohrungen mit 32 mm. Die 6 Scheiben wurden auf einen Aufsteckdorn aufgebracht und auf eine Dicke von 25 mm mit Hilfe von Flanschen mit einem Durchmesser von 125 mm und einer Mittelbohrung von 32 mm zusammengedrückt. Die zusammengedrückten und eingespannten Scheiben wurden sodann mit 2.000 U/min in Rotation versetzt. Es wurde ein Werkstück aus perforiertern Aluminiumblech vom Typ 6061 einer Abmessung von 50 mm x 280 mm für drei Minuten gegen die rotierende Schleifscheibe mit einer Kraft von 22 N gedrückt und gegen die rotierenden Scheiben 150 mm hin und her bewegt. Das Werkstück hatte ein 6,4 mm-Zickzackmuster, Perforationen mit einem Durchmesser von 6,4 mm, Bohrungen mit einem Abstand von 8,7 mm zum Mittelpunkt, es waren 48 % offen und 1,63 mm dick. In Tabelle VIII sind der Masseverlust der 6 Scheiben und der Masseverlust (Abschliff) des perforierten Aluminiumblechs zusammengestellt. Tabelle VIII
Die Kissen der Beispiele 10 und 11, die 50 % oder mehr spiraliggekräuselte Fasern enthielten, zeigten einen gleichen oder besseren Abschliff und einen sehr viel größeren Wirkungsgrad als das Kissen von Vergleichsbeispiel C. Die Kissen der Beispiele 8 und 9 zeigten einen verbesserten Abschliff oder Wirkungsgrad im Vergleich zu den Scheuerkissen von Vergleichsbeispiel D.

Claims

1. Abrasivartikel, umfassend eine offene, volumige Vliesstoffbahn mit mindestens 30 Gewichtsprozent spiraliggekräuselten, synthetischen organischen Stapelfasern, welche Bahn ein Bindemittel und Schleifpartikel enthält.

2. Abrasivartikel nach Anspruch 1, bei welchem die Bahn mindestens 50 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte Fasern umfaßt.

3. Abrasivartikel nach Anspruch 1, bei welchem die Bahn mindestens 70 Gewichtsprozent spiraliggekräuselte Fasern umfaßt.

4. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die Bahn ferner schmelzbondierfähige Fasern umfaßt.

5. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die Bahn ferner Stauchkammer-Kräuselfasern umfaßt.

6. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die spiraliggekräuselten Fasern stabilisiert sind.

7. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die spiraliggekräuselten Fasern über etwa 1 bis etwa 15 Kräuselungen pro 25 mm verfügen.

8. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die spiraliggekräuselten Fasern einen Kräuselungsindex von etwa 35 % bis etwa 70 % aufweisen.

9. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die spiraliggekräuselten Fasern Polyethylenterephthalat aufweisen.

10. Abrasivartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die spiraliggekräuselten Fasern Nylon aufweisen.

11. Abrasivartikel nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Abrasivartikel ein Fußbodenpolierkissen ist und die Körnung der Schleifpartikel in dem Kissen im Bereich von etwa 36 bis etwa 1.000 liegt.