用干態粒子材料制造無紡摩擦物的方法技術

一種制造無紡摩擦物（１７）的方法，包括以下步驟：形成三維的無紡纖維網（３），該纖維網與含有易熔粘合劑粒子（５）的干態粒子材料接觸；將網暴露于這樣的條件下，即，使得粘合劑粒子形成可流動的液態粘合劑的條件，然后使液態粘合劑凝固，在成網纖維之間形成粘結，從而提供預粘結的網（１１）；將磨料粒子施加到預粘結的網上，并把磨料粒子粘到預粘結網的纖維上，以提供摩擦物。可以在制成無紡纖維網（３）之后，把易熔粘合劑粒子（５）施加到無紡纖維網上，例如使用靜電粉末噴槍（８）把粘合劑粒子噴到網上。磨料粒子可以以淤漿（１３）形式施加到預粘結的網上，淤漿由磨料粒子和結構涂料粘合劑樹脂混合而成，樹脂隨后固化，使磨料粒子粘到預粘結網的纖維上。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及無紡摩擦物的制造。
技術介紹
由無紡纖維網構成的無紡摩擦物廣為人知并廣泛用于多種表面上的清潔、研磨、修整和拋光應用，磨料粒子附著于無紡纖維網上。美國專利申請案2,958,593描述了這種無紡摩擦物的實例及其制造方法。其中一種方法包括以下步驟形成膨松的氣流法纖維網，將樹脂-磨料淤漿噴到纖維網的一面上，樹脂-磨料淤漿隨后固化。然后將同樣的樹脂-磨料淤漿噴到纖維網的另一面上，樹脂-磨料淤漿也會固化。美國專利申請案2,958,593提到用輥涂法和浸涂法作為可相互替代的施加樹脂-磨料淤漿的方法，該專利還提到可以分別施加樹脂和磨料粒子。該專利進一步提出希望使用一類粘合劑(例如，光處理的彈性體)把網纖維粘附在一起，使網結合為整體，并使用成分與之不同的砂粒粘合劑把礦物顆粒粘接到已經結合成為整體的網上。美國文獻US-A-2,327,199、2,375,585、3,175,331、4,227,350、4,355,489、4,486,200、4,991,362和5,363,604描述了其他無紡摩擦物及其制造方法。美國專利申請案5,681,361描述了一種制造無紡摩擦物的方法，其中粘合劑材料和磨料粒子以干態粒子材料的形式施加到無紡網上，從而在制造過程中減少使用液態有機溶劑，因此解決了由于釋放揮發性有機化合物(VOCs)而帶來的環境問題。可選地，在施加磨料粒子和粒子粘合劑材料之前，成網纖維在其相互接觸的交點處預粘結在一起。預粘結可通過下述方式實現(i)通過將液態的預粘結樹脂施加到網上，然后使其固化來實現；或者(ii)通過在網結構中含有熔粘纖維，并使熔粘纖維熔化然后使之再凝固來實現。本專利技術也涉及無紡摩擦物制造時帶來的環境方面的問題(包括使用液態有機溶劑以及伴隨而來的VOCs逸入大氣中的危險，制造過程中的能量需求和生成的廢棄物)，此外還涉及使以前認為不適合于制造無紡摩擦物的替代材料也能夠用來制成無紡摩擦物。
技術實現思路
本專利技術提供了一種制造摩擦物的方法，包括以下步驟(i)形成三維的無紡纖維網，纖維網與含有易熔粘合劑粒子的干態粒子材料接觸；(ii)將網暴露于這樣的條件下，即，使得粘合劑粒子形成可流動的液態粘合劑的條件，然后使液態粘合劑凝固，以在成網纖維之間形成粘結，從而提供預粘結的網；以及(iii)將磨料粒子施加到預粘結的網上，并把磨料粒子粘結到預粘結網的纖維上，以提供摩擦物。在根據本專利技術的方法中，僅使用干態材料制成預粘結的網，所以，在此方法的這一部分不需要釋放任何VOCs，并且所需能量低于使用液態預粘結樹脂所需的能量。任何過量施加到網上的粘合劑粒子都不會廢棄，而且可以被回收再利用。在預粘結階段，與使用輥涂法或噴涂法把液態預粘結樹脂涂到網上所需的量相比，本專利技術方法中膨松的彈性網可以使用較少量纖維或較低彈性的纖維制成，該網具有用于無紡摩擦物的足夠結構強度。術語“膨松”和“彈性”指預粘結網密度相當低，預粘結網具有許多較大的互通孔洞形成的網狀物，互通孔洞構成該網所占體積的較大部分(50％以上，優選遠高于50％)。在本專利技術的上下文中，該術語指粘結網的密度不超過50千克/立方米，優選不超過30千克/立方米(特別是網由合成纖維構成時)。下文僅通過實例來描述根據本專利技術制造無紡摩擦物的方法。根據本專利技術的第一種方法包括以下步驟(i)(a)將纖維制成三維的無紡網，然后(b)將該網與含有易熔粘合劑粒子的干態粒子材料接觸； (ii)將網暴露于這樣的條件下，即，使得粘合劑粒子形成可流動的液態粘合劑的條件，然后使液態粘合劑凝固，以在成網纖維之間形成粘結，從而提供預粘結的網；以及(iii)將磨料粒子施加到預粘結的網上，并把磨料粒子粘結到預粘結網的纖維上，以提供摩擦物。現在對這些步驟分別進行更詳細的描述。步驟(i)(a)將纖維制成三維的、膨松的彈性無紡網可用于形成無紡網的纖維包括天然纖維、合成纖維及其混合物。纖維通常為短纖維形式并且可以拉伸。纖維可以是卷縮的、卷曲的或筆直的。適用的合成纖維包括由聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯)、聚酰胺(例如已二酰己二胺、聚己內酰胺和芳族聚酰胺)、聚丙烯、丙烯酸(由丙烯腈聚合物形成)、人造絲、乙酸纖維素、聚偏1，1-二氯乙烯-氯乙烯共聚物和氯乙烯-丙烯腈共聚物制成的纖維，以及碳纖維和玻璃纖維。適用的天然纖維包括棉花、羊毛、黃麻、椰子、劍麻、亞麻和大麻纖維。選擇纖維時主要考慮纖維能否經受住加工溫度，隨后纖維將暴露在該溫度下(見下文)。所用纖維可以是初次使用的纖維或是從服裝剪裁、地毯制造、纖維制造或紡織加工等過程中回收的廢棄纖維。所用纖維的細度或線密度根據所需結果而可以廣泛變化。粗纖維通常更有利于制成粗糙的研磨工作所需的摩擦物，而細纖維通常更適合于擦力較低(less aggressive)的洗滌應用。可使用的纖維通常具有大約6～300旦(特別是10～200旦)的線密度，但是，例如根據成品摩擦物的應用情況，也可以使用較細或較粗的纖維(或其混合物)。如果纖維以成捆的形式提供，則使用前應將成捆的纖維開松。然后可以用任何適宜的方法把所選纖維干法成網(dry-laid)為膨松的、彈性的、三維無紡纖維網。例如，可以用氣流成網(air-laid)或者梳理后交叉重疊成網，還可以用針刺成網(needle-tacked)。這種網的生產工藝廣為人知。優選的無紡網類型是如美國文獻US-A-2,958,593所述的氣流成網型。可以用“Rando-Webber”機器制造氣流成網的無紡網，該機器可由紐約馬其頓的Rando機械公司購得。利用這種加工設備，盡管最常用的是平均長度約10厘米的纖維，但可以使用長度在某一范圍內的纖維。然而，這種設備和其他類型的常用成網設備還可以使用不同長度的纖維或其組合物以制成無紡網。如前所述，只要充分考慮到成品網最終所需的彈性和強度，纖維粗細并沒有特別的限制(除了工藝考慮所規定的纖維粗細)。在這一階段，網的物理特性應該考慮到所制摩擦物所需性能而進行選擇。在有些情況下，可能需要非常膨松的、低密度的網(例如，摩擦物為家用擦洗片時)在這種情況下，可優選使用細纖維制成的氣流成網。在其他情況下，可能需要較不膨松的、密度較高的網在這種情況下，可優選使用較粗纖維經梳理、交叉重疊和針刺制成的網。在各種情況下，網的厚度取決于制網方法并且還取決于纖維的本性和每單位面積纖維的用量。步驟(i)(b)將網與含有易熔粘合劑粒子的干態粒子材料接觸然后，把按以上步驟(i)(a)所述方法制成的無紡網與含有易熔粘合劑粒子的干態粒子材料接觸。如下所述，隨后使粘合劑活化，以在成網纖維之間形成粘結，這樣就形成了預粘結的網，隨后將磨料粒子施加于該網上。因此，粘合劑粒子的選擇應該考慮到成網纖維的本性和預粘結網將經受的后續加工步驟，還應該考慮到所制摩擦物所需性能。適合用于粘結無紡網的粒子材料廣為人知，該材料包括受熱活化的熱固性和熱塑性粉末，以及用其他方式(例如，用水汽)活化的粉末。例如，美國文獻US-A-4,053,674、4,457,793、5,668,216、5,886,121、5,804,005、5,9767,244、6,039,821、6,296,795、6,458,299和6,472,462描述了適用于不同目的來粘結無紡網的粒子材料。最適合用于制造摩擦本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造摩擦物的方法，包括以下步驟：　　　　（ｉ）形成三維的無紡纖維網，所述纖維網與含有易熔粘合劑粒子的干態粒子材料接觸；　　　　（ｉｉ）將所述網暴露于這樣的條件下：即，使得所述粘合劑粒子形成可流動的液態粘合劑的條件，然后使所述液態粘合劑凝固，以在成網纖維之間形成粘結，從而提供預粘結的網；以及　　　　（ｉｉｉ）將磨料粒子施加到所述預粘結的網上，并把所述磨料粒子粘到所述預粘結網的纖維上，以提供摩擦物。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：居伊M波勞德，桑德蘭馬爾讓，卡門馬丁里韋拉，埃斯特雷拉卡夫雷羅戈麥斯，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]