非织造磨料制品及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种稀疏型低密度的磨料制品，该磨料制品包括：（ａ）由许多混乱延伸而又相互缠结的聚酰胺短纤维形成的、其中含有粘结在一起的纤维的交叉接触点的膨松稀疏的非织造三维纤维织物，这些纤维仍存在着纤维表面，纤维强度小于５ｇ／旦；（ｂ）分散于整个纤维织物中并牢固地粘附于织物纤维表面的许多研磨颗粒；（ｃ）分布于整个纤维织物中的树脂材料。本发明专利技术也提供了制造所述磨料制品及其一些转变形式的方法。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稀疏型、低密度的，该非织造磨料制品包括一种被处理成耐酚腐蚀、由低强度的聚酰胺系短纤维形成的纤维织物(纤维网状物)。已有技术非织造磨料制品已为人公知，并记载于例如第2958593号美国专利(Hoover等人)上，该类制品通常是在这样一种多孔的三维集聚网状结构的非织造纤维织物上附着一些细微研磨颗粒和可硬化的粘合剂。这些非织造磨料制品可用于如不连续的片状形式以及各种转变形式，例如，轮、盘及折叠式刷子。在这些转化的应用中，生成的制品可用于清洗、净化、精整、及/或修饰如金属、木材、塑料、玻璃、陶瓷等及复合材料的表面。用于已知的非织造磨料制品的纤维由包括聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚乙烯的聚合物、及各种共聚物组成。如棉、毛、韧皮纤维及各种动物毛发纤维等的天然纤维也是适用的。合适的磨料制品可由燧石、石榴石、氧化铝、金刚石、碳化硅等制得。粘合剂通常包括硬化状态的皮胶或清漆，或一种或一种以上的树脂，例如，酚醛树脂、脲甲醛树脂、密胺甲醛树脂、脲烷、环氧树脂、及丙烯酸酯树脂。酚醛树脂有苯酚甲醛类树脂。已知的研磨非织造制品包括由3M公司(St.Paul，Minn.)出售的SCOTCH-BRITE产品，这种产品需在预粘合剂中使用溶剂涂覆的交联的脲烷，以提供所需要的弹性并使所得的织物的尼龙纤维不受其后所使用的酚醛初始接合涂层腐蚀的保护，该酚醛树脂初始接合涂层为用于将研磨料的矿质粒粘合于所述的织物上。非织造磨料制品通常按如下已知的步骤制得。用不含有研磨颗粒的粘合剂前体溶液作“预粘合”涂敷，该粘合剂前体溶液包括一种或一种以上上述树脂，将该些树脂涂覆于织物上，加热硬化，使该非织造织物增加足够的强力，以利于进一步的加工。接着，将一基于树脂性有机粘合剂形成的“初始接合”涂层涂敷于该织物上，以使细微的研磨颗粒固定于整个蓬松的织物中，然后硬化。然后，通常是用一喷涂方法将一由树脂粘合剂材料及研磨颗粒形成的“胶结”涂层涂敷于该预粘合的织物上，以增强其制品的研磨特性，例如，防止该研磨料的矿质从表层脱落。接着，硬化该胶结涂层。根据所用织物的种类及研磨颗粒的性能，各种预粘合的树脂、初始接合涂层及胶结涂层的树脂可相同或不同。酚醛树脂粘合剂，由于它们的热性能、利用效率、低成本及加工容易而特别被广泛地使用于非织造磨料制品的制造。目前，最大量地用于生产酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛。其它重要的酚醛原材料为烷基取代的苯酚，包括甲氧酚、二甲苯酚、对叔丁基苯酚，对苯基苯酚、及壬基苯酚。联苯酚，例如，间苯二酚(1，3-苯二酚)，及双酚-A(双-A或2，2-双(4-羟基苯基)丙烷)则较小量地应用于需要某些特殊性能的场合。有二种基本类型的酚醛树脂可溶酚醛树脂和可溶可溶酚醛(Novolak)树脂。可溶酚醛树脂的分子量的改进和硬化可由碱催化剂进行催化。醛对苯酚的摩尔比大于或等于1，典型地，是在1.0-3.0之间。在非织造磨料制品的粘合涂层的形成中，一种标准的作为原料的酚醛树脂的组合物为固含量70％的甲醛苯酚为1.96∶1.0的缩合物。其中，添加了基于苯酚的重量计为2％的氢氧化钾催化剂。典型的酚醛树脂组合物含有25-27％(重量)的水和3-5％(重量)的丙二醇甲基醚，它们被认为须用于减少通常的酚醛组合物的粘度。在该树脂被用作为初始接合或胶结涂层的组份之前，即，为了使它便于涂覆，通常可添加挥发性的有机化合物而进一步减小其粘度，所述的挥发性的有机化合物通常被称作“VOCs”。用于生产非织造织物用的预粘合涂层、通常含有酚醛树脂的粘合剂前体溶液可含有高至40％(重量)的VOC，如异丙醇，以减小粘度，并使该酚醛树脂与其它粘合剂组分相容；而用于生产非织造织物用的胶结涂层的粘合剂前体溶液可含有高至20％(重量)的VOC，如二甘醇乙醚。为减少VOCs的挥发，有人建议增加酚醛树脂的水相容性。J.D.Fisher，在Proceedings of the American Chemical Society，Division of PolymericMaterialsScience and Engineering；No.65，pp.275-276(1991)的一篇题为“水相容的酚醛树脂”的文章中，描述了制造“水相容性”酚醛树脂的方法，其优点及其缺点。然而，理想的是，不用特殊的管理和对于硬化系统动力作过细的照管，而且无须用另外的操作及设备来化学合成功能性的或其它结构上有变化的酚醛树脂粘合剂的分子结构，即可调节粘合剂的水相容性。同样，在使用该酚醛树脂粘合剂，特别是与基于聚酰胺纤维的非织造织物而使用该酚醛树脂粘合剂时，也有相容性的问题。一种特别有用的为人所熟知的非织造磨料制品是那种含有聚酰胺纤维的织物和可溶类酚醛树脂作为可硬化粘合剂的制品。该组合物提供了一种强度和韧性好、耐温度变化、可经济制得的磨料制品。但是其缺点是，酚醛树脂通常在可溶酚醛树脂在会存在的游离苯酚会对聚酰胺纤维产生化学腐蚀，并由此损伤这些聚酰胺纤维的强力。这种苯酚腐蚀对聚酰胺纤维产生的负影响是纤维的脆化，该纤维的脆化又导致单根纤维的及整个织物的挠曲性能、回弹力、伸长等性能的变差。在本专利技术之前为缓解该问题的实际做法是，使用拉伸度大的聚酰胺纤维。这种纤维具有典型地为5.5g/旦大大于8g/旦的范围内的强度。这种拉伸度大的纤维的形态大多是结晶态的结构更易于晶化，且其无定形区和结晶区高度取向。由于苯酚对纤维的扩散速率大大地减小，这种结构即提供了对游离苯酚的快速腐蚀的障碍。虽然该方法可用于克服苯酚腐蚀的问题，在加工中又出现了其它的问题。例如，在对这种拉伸度大的纤维，很难形成稳定的卷曲，因而，将其加工成非织造织物的过程也变得更困难。另外，从经济的观点来看，用于制造如此高度定向纤维所用的附加设备及检查管理也是费钱的。应引起工业界高度注目地是，可以使用中等强度或低强度、低拉伸强力的聚酰胺纤维，(例如，其强度低于5g/旦的聚酰胺纤维)，该些纤维不必经特殊的强化定向加工，但是，高于上述强度的聚酰胺纤维可防止苯酚对纤维的腐蚀。而且，如同其它的通常用于粘合织物的酚醛树脂，用于粘合聚酰胺纤维制非织造的可溶酚醛树脂通常至少需要使用一定容积的VOCs。这种VOCs通常须在制造过程中去除，并回收或是另行处理，以避免或尽可能减少其向大气的排放。因处理VOC溶剂导致附加的成本和不便，最好是，若无法避免的话，减少在聚酰胺纤维/可溶酚醛树脂体系中使用VOC溶剂。而且，该VOC溶剂被认为可促进和有助于苯酚对聚酰胺纤维表面的腐蚀。被用于减少VOC在非织造磨料制品的使用中排放的改性酚醛树脂也已为人所知，且描述于如一般转让的第5178646号美国专利(Barber，Jr.等人)中。其中，聚(氧化烯)胺和脲化合物用于上述目的。橡胶改性的酚醛树脂也用于非织造磨料制品的制造，如描述于一般转让的第2958593号美国专利(Hoover.等人)上。该酚醛树脂可用作一种可选用的橡胶处理，涂敷在该非织造磨料制品结构的一侧，以增强该整个非织造磨料制品结构的耐撕破和耐撕碎性。例如，Hoover等人例举了一种尼龙织物，该尼龙织物首先涂覆以苯酚-甲醛树脂及端接胺的聚酰胺树脂涂料，接着，将该外露苯酚的织物移至硬化烘箱中，在此，热处理涂层的织物，以使该处理的织物硬化成温热而不粘的状态，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀疏型低密度的磨料制品，该磨料制品是由下述部份结合制成的：（ａ）由许多混乱延伸而又相互缠结的聚酰胺短纤维形成的膨松稀疏的非织造三维纤维织物，在所述的纤维之间具有交叉接触点，所述的交叉接触点形成了贯穿于整个织物的三维整体结构，这些纤维 仍存在着纤维表面，纤维强度小于５ｇ／旦；（ｂ）分散于整个织物中并牢固地粘附于织物纤维表面的许多研磨颗粒；（ｃ）分散于整个织物中的树脂材料，该树脂材料含有：（ｉ）第一种硬质的酚醛树脂，该酚醛树脂是由分散于该织物中并与织物纤维接触的 酚醛树脂前体硬化形成的；（ｉｉ）一种改性剂组分，该改性剂组分的类型的添加量应使该改性剂在织物纤维与酚醛树脂前体接触时足以基本上阻止纤维的化学分解。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EG劳森，RC小桑德斯，BD尼坎姆，WW帕沃利考斯基，EC埃得勃朗，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]