(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）発泡性の硬化性液状樹脂組成物、および外面を具有する小孔質基材を提供する工程と、
（ｂ）該樹脂組成物を十分に発泡させ、樹脂組成物全体に複数の気泡を分散させて、調節可能に排除することができる一時的発泡状態の樹脂組成物を提供する工程と、
（ｃ）該樹脂組成物を該小孔質基材の外面に適用して、露出面を具有する調節可能に排除することができる一時的発泡状態のフォーム被覆層を形成する工程と、
（ｄ）複数の研磨粒子を該フォーム被覆層の露出面に適用する工程と、
（ｅ）該フォーム被覆層から気泡を排除するのに必要な程度まで該フォーム被覆層を加熱して、研磨粒子を含む樹脂被膜を提供する工程と、
（ｆ）該樹脂被膜を硬化させ、研磨粒子を該小孔質基材に接着して、小孔質研磨用製品を形成する工程と
を包含し、
工程（ｆ）が完了したとき、工程（ｄ）で前記フォーム被覆層に適用された前記研磨粒子の少なくとも８０重量％が、該小孔質基材の外面から測定した垂直距離が該小孔質基材の全平均厚さの２５％以下である範囲内に接着する
小孔質研磨用製品を製作する方法。
【請求項２】
前記小孔質基材が、合成フォーム材料および天然スポンジ材料から成る群から選択された多孔性材料を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ａ）発泡性の硬化性液状樹脂組成物、および外面を具有する繊維質基材を提供する工程と、
（ｂ）該樹脂組成物を十分に発泡させ、樹脂組成物全体に複数の気泡を分散させて、調節可能に排除することができる一時的発泡状態の樹脂組成物を提供する工程と、
（ｃ）該樹脂組成物を該繊維質基材の外面に適用して、露出面を具有する調節可能に排除することができる一時的発泡状態のフォーム被覆層を形成する工程と、
（ｄ）複数の研磨粒子を該フォーム被覆層の露出面に適用する工程と、
（ｅ）該フォーム被覆層から気泡を排除するのに必要な程度まで該フォーム被覆層を加熱して、研磨粒子を含む樹脂被膜を提供する工程と、
（ｆ）該樹脂被膜を硬化させ、研磨粒子を繊維質基材に接着して、繊維質研磨用製品を形成する工程と
を包含し、
工程（ｆ）が完了したとき、工程（ｄ）で前記フォーム被覆層に適用された前記研磨粒子の少なくとも８０重量％が、該繊維質基材の外面から測定した垂直距離が該繊維質基材の全平均厚さの２５％以下である範囲内に接着する
繊維質研磨用製品を製作する方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は一般に、不安定な発泡バインダーを一時的な研磨粒子バリヤーとして使用して、研磨粒子を小孔質基材の外面領域に優先的に結合させる小孔質研磨用製品を製作する方法に関する。
背景技術
発明の背景
小孔質研磨用製品は、たとえば、研磨粒子が上に接着される表面を提供する合成繊維またはフィラメントの網状組織から成る不織研磨用製品として製作されてきた。
不織研磨用製品は、特に、車輪、シート、ディスク、フラップブラシ等々、様々な加工型で有用である。このような加工型では、結果として得られる研磨用製品は、金属、木、プラスティック、ガラス、セラミック、複合材などの表面材料の洗浄、状態調整、および／または装飾に有用である。このような不織研磨用製品の特に重要な用途は、さらに被覆剤を適用する前に自動車車体仕上材料をこすり取ることである。
従来の不織研磨用製品は一般に、表面の少なくとも一部に、研磨粒子およびバインダーを含む研磨剤被膜を有する繊維のマットを含む。周知の通り、繊維は、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびそれらの様々なコポリマーを含む、様々な合成ポリマーから形成することができる。また、綿、ウール、靭皮繊維などの天然繊維、および様々な動物の毛も適すると考えられる。適当な研磨粒子は、フリント、ガーネット、酸化アルミニウム、ダイアモンド、炭化ケイ素等々で形成することができる。バインダーは一般に硬化した膠またはワニス、またはフェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂などの樹脂を１種以上含む。フェノール樹脂はフェノールアルデヒド型の樹脂を含む。
従来の一般的な図式では、不織ウェブがその後の加工によりよく耐えることができるように、不織ウェブ出発物質に十分な強度を与えるために上記樹脂を１種以上含む、バインダー前駆体溶液の「プレボンデッド」被膜を不織ウェブ出発材料に適用することによって、不織研磨用製品が製作されてきた。場合に応じて、プレボンデッド不織ウェブに「メーク」コーティングを適用し、砥粒をロフティ繊維マット全体に接着するのに役立つように、後で研磨粒子をウェブに適用するまで不十分に硬化させたままにしておかれた。最後に、不織布の研磨特性を増大させるために、樹脂を含むバインダー材料および研磨粒子の研磨剤被膜が不織布に適用されてきた。様々な被膜に使用される樹脂バインダーは、同じであっても異なってもよい。
従来のアプローチでは、研磨粒子のバインダー被膜は、液状媒体中のバインダー樹脂と研磨剤粒子の非発泡分散体として、不織ウェブに適用されてきた。次に、噴霧など、混合物を霧状小滴で霧化するか、さもなければ分散体のフィルムをウェブ上に形成させる手段によって、この分散体を不織布基材に適用する。霧状小滴またはフィルムを不織ウェブに適用して硬化させる。硬化中、小滴は熱誘導性粘度低減により合流する（凝集する）か、あるいは小滴が静止したままの場合、個々の小滴として硬化する。フィルムは通常合流して不織ウェブのフィラメントの大部分を覆い（濡らし）、所定の場所で硬化する。
フェノール樹脂は熱的性質および有用性にすぐれ、低価格で、且つ取扱い易いため、バインダー樹脂として、不織研磨用製品の製造に幅広く使用される。フェノール樹脂を製造するために最大量で同時に使用されるモノマーは、フェノールとホルムアルデヒドである。他の重要なフェノール出発物質は、クレゾール類、キシレノール類、p-tert-ブチルフェノール、p-フェニルフェノール、およびノニルフェノールを含む、アルキル置換フェノール類である。特別の特性を必要とする用途では、ジフェノール類、たとえば、レゾルシノール（1,3-ベンゼンジオール）およびビスフェノールＡ（bis-Aまたは2,2-ビス（4-ヒドロキシフェニル）プロパン）が少量使用される。
フェノール樹脂には、レゾールフェノール樹脂およびノボラックフェノール樹脂の、２種の基本的タイプがある。レゾールフェノール樹脂の分子量増大および硬化は、アルカリ触媒によって触媒される。アルデヒドとフェノールのモル比は１．０以上であり、一般に１．０から３．０の間である。不織研磨剤用の接着剤被膜を製造するにあたって、１つの標準的出発フェノール樹脂組成物は、フェノールの重量に基づいて添加される水酸化カリウム触媒２％を含む、１．９６：１．０ホルムアルデヒド：フェノール混合物の固形物７０％の縮合物である。フェノール樹脂組成物は一般に、水２５〜２８％およびプロピレングリコールエーテル３〜５％であり、これらは樹脂の粘度を下げるのに必要である。不織研磨剤を製作する従来の技術では、泡状でフェノール樹脂を不織ウェブ基材に適用しなかった。
従来の塗布方法によって生じる不織研磨用製品は、（吹付塗により）研磨粒子がマットの外面領域に幾分多く集中するという具合に、ウェブの厚さを貫く研磨粒子分布を有する可能性がある。しかし通常は、内部領域を含め、ウェブ全体にかなりの量の研磨粒子が存在する。ウェブの中央内部領域に存在する研磨粒子は、製品の外面が摩損するかさもなければ摩滅するまで、有用な研磨作業に即座に利用できない。
自動車車体仕上げに適用する場合、不織研磨用製品が一様にこすり取られた表面を創る能力を第一に考慮すべきである。このためには、多かれ少なかれウェブの厚さ全体に一様に分布する代わりに、このような不織製品の外面に集中した研磨粒子を具有し、その結果、このような加工中の製品と直接同時に接触した粒子の数が増加することが有利であろう。
特に下記の参考文献を参照することによって、技術状態をさらに理解することができる。
米国特許第２，９５８，５９３号（Hooverら）には、不織ウェブに形成された繊維、研磨粒子、および硬化性バインダーで形成された、開放性の低密度不織繊維研磨用製品が記載されている。交差点および接触点で有機繊維を接着し、研磨粒子もウェブ繊維に接着する。ウェブが事実上閉塞したり充填されたりしておらず、結果的に、流水洗浄したときに容易に洗浄できるように、繊維の隙間を開いた接着剤または接着剤粒子で充填されていないままにしておく。ウェブ中の繊維の接触点を接着するのに使用される接着剤は、接着剤をウェブ中の繊維に接着する手段としても使用することができる。液状バインダー溶液中に分散させた接着剤鉱物粒子を不織ウェブ上に噴霧する。あるいは、不織ウェブ上に鉱物バインダーをロール塗布するか、浸漬被覆するか、または研磨粒子に関して別々に適用することができる。たとえば、先ずウェブ上に鉱物バインダーを噴霧し、次に樹脂湿潤ウェブ上に研磨鉱物粒子を振り掛ける。
米国特許第３，１７５，３３１号（Klein）には、中に封入された固体洗浄用組成物を具有することができるようにヒートシールされた１種以上の繊維質芯を含み、パッドの外面全体に広がる連続した途切れない研磨表面を提供するためにパッド外面に接着されたグリットを有する、洗浄および研磨用パッドが開示されている。外の繊維を接着するが繊維間の空隙を充填したり芯の反対側の繊維まで浸透したりしないように、芯の外面のみを軽く含浸させるのに十分な可融性接着剤を液体の形で繊維質芯の片側または両側に適用する。したがって、芯の内部の代わりに芯の表面の領域に接着剤を集中させるように、接着剤の量を調節する。研磨作用を所望する場合、研磨用グリットを含浸用接着剤に予め混合し、噴霧などによって、繊維質芯の表面に塗布する。完成したパッドを研磨の代わりに洗浄に使用する場合、Kleinに使用される含浸用樹脂から研磨材料を省略することができる。
しかし、Kleinの場合と同様、芯の中に液状樹脂が浸透する深さを限定するために、注意深く且つ時間をかけて予め考慮し、且つ樹脂塗布量、樹脂流動性、樹脂粘度、ウェブの厚さ、ウェブ密度等々、多くのパラメータを加工中にモニタリングすることが必要であろう。
フランス特許出願公告第２，４０９，０９５号には、崩壊させることが可能な有色の泡を使用して多孔質支持材の表面付近に顔料を集中させる方法が開示されている。機械的発泡機を用いて、顔料またはインクを主成分とする材料を分散剤中のバインダーに組み込んで完全に混合する。有色フォームを形成し、顔料およびバインダー樹脂をフォーム内に一時的に懸濁する。このようにして得られた有色フォームを布表面に適用し、顔料残留物およびバインダー残留物が繊維表面にある程度浸透するにすぎないように、熱にかけてフォームを崩壊させる。それ故、フランス特許第２，４０９，０９５号を使用すると、染み通る問題なしに布の片側または両側を表面印刷または染色することが可能になる。フランス特許第２，４０９，０９５号には、バインダーと一緒にフォーム内全体に懸濁された、顔料、通常は比較的軽く柔らかい材料、および稠密でない中実粒質物が教示されている。したがって、フォーム層の下方領域にある顔料は、フォームを布表面に適用した直後に、あるいは適用後まもなく、布表面と接触する。
米国特許第４，９６９，９７５号（Biggsら）には、繊維および／または粒子をフロスまたはフォームそのものの中に組込み、繊維質支持材上に発泡分散体を付着させて排水することによって、他の方法では浮き且つ／または沈澱するとも限らない、繊維および／または粒子の一様な分布を含む同質シートを製作する方法が記載されている。Biggsらの場合、粒子添加物がフォーム内全体に分布しているため、このような添加物の少なくとも一部は被覆支持材として使用される機材と直ちに接触する。
上記から理解できるであろうが、加工中に広範な準備およびモニタリングを必要としない単純な製造図式によって、不織布など、小孔質研磨用製品の外面領域に研磨粒子を集中させる技術が依然として必要である。
発明の開示
発明の概要
本発明は一般に、不安定な発泡バインダーを一時的な研磨粒子バリヤーとして使用して、研磨粒子を小孔質基材の外面領域に優先的に結合させる小孔質研磨用製品を製作する方法に関する。
この用途では、「小孔質」は、通気性を意味する。本発明の範囲内の小孔質基材材料には、不織布や織布などの繊維ウェブ、硬化した開放性気泡などの非繊維質材料、合成フォーム材料および天然スポンジ材料が含まれる。
本発明の方法で形成された小孔質研磨用製品は、利用することができる高濃度の砥粒が基材表面にあると考えられ、艶出しおよび／または研磨作用を即座に且つ同時に行い、すすぎおよび流水洗浄につながる開放性のロフティ可撓性内部を保持する。
本発明の場合、「不安定な」は、バイダー材料の液状分散体に与えられた発泡状態が物理的変化または化学的変化を受け易く、したがって発泡状態のバイダー分散体は、調節可能に排除することができるため、一時的であることを意味する。特に、本発明の状況では、不安定な泡状バンダーは熱的に不安定であり、加熱したとき、熱および加熱に伴う樹脂の同時硬化に応答して、フォームから空気および／または水が実質的に排除されるにつれて崩壊する（「崩れる」）。「フォーム」という用語は、気泡が液体全体に分散し、各気泡は液体の薄い膜内に封入されていることを意味する。フォームが弾性被覆剤フィルムに対して十分な接着力を保持したままであるという条件で、気泡は、コロイド状のものから肉眼で見えるものまで任意のサイズであっってもよい。それ故、本発明の不安定なフォームは、比較的大きい気泡からなる不安定なタイプのフォームである「泡（froth）」も含む。
簡単且つ大まかに言えば、本発明は不安定なフォームとして小孔質基材に適用されたバインダー分散体を使用して、一時的サポートおよび基材の上面と研磨粒子との間に物理的バリヤーを提供し、その後、不安定なフォームの露出した上面に、これを付着させる。次に、フォームを被覆した基材の温度環境を操作することによって、このフォームを調製可能に崩壊する。熱を使用して不安定なフォームを不安定にするにつれて、フォームから空気および水が実質的に排除され、フォームは漸進的に崩壊して、バインダー樹脂固形物および研磨粒子が基材の表面領域に徐々に静止するまで「崩れる」。次に、熱硬化性バインダー樹脂の熱硬化などにより、バインダーを完全に凝固または硬化させ、研磨粒子を基材材料表面に接着する。基材材料、たとえば、繊維質材料、硬化した発泡材料、スポンジ材料等々は、小孔質基材の支持マトリックスまたは骨格を構成する。本発明を使用すると、基材の表面領域に集中させるべき研磨粒子を接着することができる。
重要なことは、当然、フォームを完全に崩壊させる前にフォームと接触させることによって、かなりの粘着性を有するバインダー樹脂を乾燥した研磨粒子に効果的に予め塗布し、小孔質基材の事実上の表面の泡が完全に崩壊したとき、不織ウェブなど、基材の表面に軟着陸を与えることである。結果として、本発明を使用すると、粒子が多孔性基材中に深く貫入する前に、落下する粒子を確実に接触させて捕捉するため、多量の液状樹脂を基材表面に使用する必要性が効果的に回避される。
１つの実施態様では、本発明の方法は、
（ａ）発泡性の硬化性液状樹脂組成物および外面を具有する小孔質基材を提供する工程と、
（ｂ）該樹脂組成物を十分に発泡させ、樹脂組成物全体に複数の気泡を分散させて、不安定な発泡樹脂組成物を提供する工程と、
（ｃ）該不安定な発泡樹脂組成物を該基材の外面に適用して、露出面を具有する不安定なフォーム被覆層を形成する工程と、
（ｄ）複数の研磨粒子を該不安定なフォーム被覆層の露出面に適用する工程と、
（ｅ）該フォーム被覆層を十分に加熱して、不安定なフォーム被覆層から気泡を排除し、研磨粒子を含む樹脂被膜を提供する工程と、
（ｆ）該樹脂被膜を硬化させ、研磨粒子を基材に接着して、小孔質研磨用製品を形成する工程と
を含む図式によって、研磨粒子を小孔質基材の外面領域に集中させる小孔質研磨用製品を製造する技術を提供する。
本発明のさらに１つの実施態様で、小孔質基材は繊維質基材である。繊維質基材を含む本発明のこの実施態様が完成したとき、不安定なフォーム被覆層に付着した研磨粒子の少なくとも約８０重量％が、被覆された外面から測定した垂直距離が繊維質基材の全厚平均の約２５％以下、好ましくは約１５％以下である繊維質基材上または繊維質基材内の位置に接着する（繊維に結合する）ことが好ましい。繊維質基材の垂直距離および厚さは、各々、繊維質基材の外面によって規定される水平面に垂直の方向に測定される。したがって、全厚が１０mmの不織ウェブの場合、フォーム被覆層の上面に適用された研磨粒子の少なくとも約８０重量％が、最終的に、フォーム被覆層で被覆されたウェブの外面から垂直距離2.5mm以内に位置するウェブ繊維に結合する。繊維質基材は好ましくは不織ウェブであるが、他の有孔性の繊維質基材も本発明の範囲内であると考えられる。
不安定なフォーム層の形成に使用される発泡バインダー樹脂分散体は、空気含有率が少なくとも５０容量％から９９容量％までであり、粘度（小孔質基材に適用されるとき）は、（約２５℃で）少なくとも２，０００センチポアズであり、平均サイズが０．１mmの気泡を含むことが好ましい。ブロー比は、好ましくは２：１から９９：１の範囲であり、さらに好ましくは１５：１から２１：１の範囲であるが、フォームが鉱物を支持できさえすれば、それより低い比率も有用である。
加工中に小孔質基材と研磨粒子との間の接触が一時的に遅滞するという本発明の目的と一致して、発泡して不安定なフォームを形成し、小孔質基材上塗布されるバインダー分散体として使用される組成物は、研磨粒子が全くないことが好ましい。
本発明では、不安定なフォームの調製に使用される発泡樹脂組成物は、機械的フォームまたは化学的フォームである。好ましくは、機械的フォームはガス、たとえば、空気を、バインダーの分散体中に機械的に混合するかまたは攪拌することによって形成されるか、あるいは、ガスを、圧力下（たとえば、注入）でバインダーの分散体中を通過させることによってフォームを作ることができる。
本発明で、フォームを形成するために組み込まれる気泡の量は、粒子を支持する樹脂フィルム、たとえば、繊維を基材表面の間に設けることによって、小孔質基材の表面に研磨粒子を保持するレベルでわざわざ導入される。発泡レベルは、硬化段階中または任意の後続の加工段階中に、粒子が基材にしっかり接着するするにつれて支持用フォームフィルムが崩壊し、最終的にフィルムが破壊して、基材マトリックスを構成する最上位の材料の表面領域上または同領域内に粒子が一様に付着するレベルである。
本発明を使用すると、研磨粒子を三次元有孔性基材の表面領域に集中させることができ、したがって、基材表面に留まる粒子を多くし、研磨中に露出する機会が限定されるか少なくとも遅延する基材深部に埋封される粒子が少なくすることによって、性能を高めることができる。本発明の方法を使用すると、基材表面に提供される研磨粒子の割合が高いため、全体の研磨粒子使用量を少なくすることが可能である。
本願で、以下に列挙する他の用語は下記の意味を有する。
「繊維質基材」は、通気性である繊維と接触することによって構成される自立ウェブ材料を意味する。
「不織布」は、ランダム空気堆積カーデッドウェブを含めたステープルファイバーウェブ、スパンボンデッド・メルトブローンウェブ、連続的な平行に配置されたフィラメントで形成されたトウを含む。
本願明細書で小孔質基材に関連して使用される「外面」は、基材の、最上位の露出した主要面を意味する。
「研磨粒子」は、相互摩擦的に接触したとき、別の表面から表面材料を除去することができる中実粒子を意味する。
「硬化（hardening）」は、乾燥または硬化（curing）によって樹脂を凝固させることを意味する。硬化（curing）は、熱硬化性樹脂の架橋を意味する。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、その外面領域に接着された高濃度の研磨粒子を有する小孔質研磨用製品を製作する方法に関する。さらに詳細には、一時的支持材および後でその上に付着させる乾燥研磨粒子用の基材と即座に接触するのをさえぎるバリヤーを提供するために、本発明は小孔質基材（支持材）に発泡状態で適用されたバイダー分散体を使用する。調節されたフォームの崩壊ならびに基材表面領域および研磨粒子と相互に接触するバイダー材料の硬化と同時に、このバインダーは最終的に研磨粒子を基材の表面領域に接着する。
泡沫被膜を小孔質基材の表面に適用した後、研磨粒子を乾燥様式で適用する。基材材料、たとえば繊維、の表面および粒子の表面が、被膜の表面張力による影響を受ける限り、研磨粒子は任意のタイプ、形、材料またはサイズであってもよい。しかし、熱および時間または圧力によってフォームが不安定になる時まで、研磨粒子の全てまたは実質的に全てが、少なくとも部分的にフォームの最上面に静止しているように見えなければならない。さらに、すなわち、フォームがその最初の厚さの約５％まで崩壊するまで、かなりの部分、すなわち研磨粒子の＞０．００１重量％がフォームバリヤー層の大部分に完全に沈んだり完全に隠れたりしてはならない。
被膜を硬化させて粒子を基材に永久的に接着するために硬化工程を導入する。硬化が開始すると、熱による被膜の変化によってフォームのフィルムが壊れて崩れ（崩壊する）、研磨用鉱物は基材繊維または他の支持マトリックス材料の表面上に付着したまま残る。続いて硬化させると、フィルムはフォーム被覆層またはフィルムが完全に縮小するまでさらに破壊し、粒子およびバインダーがその位置で硬化する。
小孔質基材は本願明細書で不織ウェブとして例示されることがあるが、これは例示のためであり、基材材料はその限りではないと理解すべきである。たとえば、他の形の小孔質繊維材料、たとえば、織布、不織布芯、延伸性ウェブ等々も、本発明による方法に有用な基材材料である。さらに、硬化した、開放性の気泡を含む合成フォームおよび天然スポンジ材料など、非繊維性小孔質基材も使用することができる。
不織ウェブ
本発明の繊維質基材は、その代わりに不織布、または延伸性ウェブであってもよく、好ましい繊維質基材は不織ウェブである。この点について、本発明の実行に適したウェブ形成装置は、上述の繊維から不織布を形成することができるこのような装置を含む。カード、ガーネット、湿式堆積装置、および空気堆積装置を使用することが可能である。空気堆積が好ましい。適当な空気堆積装置としては、商業上「Rando Webber」として知られるもの、商業上「Dr.O.Angleither」または「ＤＯＡ」として知られるもの、あるいは「Hergeth」ランダマイズカードとして知られる混成システムなどがある。このような装置の操作に関するパラメータは、当業者に周知である。上記のような装置を使用して製作した不織布は主要表面を少なくとも２面有する。
好ましい実施態様では、繊維質基材は開放性のロフティ三次元空気堆積不織布であり、第２，９５８，５９３号（Hooverら）（本願明細書に援用する）に記載の通り、不織ウェブおよび繊維接着処理（研磨剤スラリー処理を全く使用しない場合を除く）を用いて製作することができる。Fitzerにより米国特許第４，２２７，３５０号（本願明細書に援用する）に記載されているようなスパンボンデッド連続フィラメント不織ウェブ構築物も好ましい。
研磨除去および洗浄環境によりよく耐えるように、製品がより大きい構造強度および耐久力を有するために、本発明に従って製作される不織研磨用製品の任意の増強として、不織製品、たとえば不織ウェブの中の繊維結合を増進することが望ましい場合が多い。不織ウェブをさらに強化するために使用される研磨成分が欠けている従来の繊維接着剤を、この手順に使用することができる。このような繊維処理は、不織基材の外面領域に研磨粒子が接着される前または接着された後に、別の処理としてウェブに与えられる。周知の被覆技術または噴霧技術を使用して、繊維接着処理剤を乾燥した従来の熱接着性短繊維の形で、あるいは液体で適用し、続いて繊維処理物質または被覆物質を適所で硬化させることができる。繊維処理による不織製品の脆化または充填は避けなければならない。この点に関して使用することができる、研磨用グリットを含有しない液状型の繊維処理物質としては、米国特許第２，９５８，５９３号（Hooverら）（本願明細書に援用する）に記載のものなどがある。
繊維を交差接触箇所のみで接着することが好ましい。これは、繊維間の間隙が樹脂または研磨剤によって実質的に充填されていないままの、開放性の低密度ロフティウェブを提供するのに役立つ。洗浄および研磨型の用途では、完成した不織研磨用製品の空隙率は好ましくは約７５％〜約９５％の範囲内である。空隙率がそれより低いと、不織製品は詰る傾向が高く、研磨切断速度が低下し、水洗洗浄によるウェブの洗浄が妨げられる。空隙率が高すぎると、ウェブは、急速に弱ることなく洗浄操作または研磨操作に伴う物理的緊張に耐える適当な構造を欠く可能性がある。
不織研磨用製品は連続ウェブとして提供されるか、不連続ウェブとして提供される。生産量を製造する場合、通常、連続不織布の方が実用的である。要望に応じて、不織製品を繊維接着剤で処理することが可能である。
繊維
本発明の繊維質基材に使用するのに適した繊維は特に限定されない。天然繊維および合成繊維、およびその混合物を含め、広く様々な繊維が、繊維質基材として使用される繊維ウェブ、たとえば、不織ウェブに有用である。合成繊維が好ましい。合成繊維としては、ポリエステル類（たとえば、ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン（たとえば、ヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロラクタム）、ポリプロピレン、アクリル（アクリロニトリルのポリマーから形成される）、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマー等々で製作されたものなどがある。天然繊維としては、綿、ウール、ジュートおよび麻などがある。
使用する繊維はバージン繊維であってもよく、衣類の切屑、カーペット製造、繊維製造、編織布加工等々から再生した屑繊維であってもよい。
繊維材料は同質の繊維であってもよく、異相構造繊維（たとえば、コスパンシース−コア繊維）などの複合繊維であってもよい。繊維は、定型的に紡いでもよく、繊維が形成されるにつれて繊維質基材が形成される周知のスパンボンディング法またはブロー法で形成してもよい。
使用される繊維のデニールは、所望する結果によって、広く変化してもよい。たとえば、より重いデニールは、粗い研磨作業用の粗いパッドを製作するのに役立つが、軽いデニールは、細かい、さほど攻撃的ではない研磨作業に適している。結果として得られるウェブにおいて最終的に望まれる持続性および靭性に対して当然の関心が払われる限り、繊維の厚さは特に限定されない（加工に関する問題は別として）。
「Rando-Webber」装置を使用すると、繊維の厚さは一般に約２５〜約２５０ミクロンであり、約５〜約５００デニールの繊維の細さ、すなわち線密度に相当する。
繊維はカールしていても、縮れていても真っ直ぐでもよい。しかし、不織製品ウェブの最大のかさばり、開放性および三次元性を得るために、全てのまたはかなりの量の繊維が縮れていることが好ましい。しかし、互いに絡み合い易く、形成されたウェブにおいて極めて開放性のロフティ関係が形成され且つ維持される繊維を使用する場合、縮れは不要である。
例として、テナシティが１．０〜１０．０ｇ／デニールのポリアミドステープルファイバーを使用することができる。テナシティがこれより低い繊維は、弱すぎてウェブ形成機で加工することができない。テナシティが１０．０ｇ／デニールより高い繊維は高価であり、安定した縮れを与えることが難しい。任意のポリアミドを本発明の繊維質基材に首尾よく組み込むことができるが、ナイロン６およびナイロン６，６が好ましい。ナイロン６，６が最も好ましい。本発明の繊維のステープルの長さは約０．７５〜６インチであってもよく、好ましくは１．０〜４インチであり、最も好ましくは１．５〜３インチである。適当な縮れレベル（測定された完全サイクルとして）は、約４〜約２０クリンプ／インチであってもよく、好ましくは約８〜約１６クリンプ／インチである。本発明の実行に特に有用なステープル繊維は、「Type 852」の商品名でE.I.DuPont de Nemours,Wilmington,DEから市販されている、１．５インチのステープル長に切断したナイロン６，６の１５デニールのステープルファイバーである。
繊維は、布、ウェブ、芯、またはトウの形で使用することができる。本願明細書で使用する「芯」は、複数のウェブ、または空気堆積法で製作された類似構造を指すことを意味する。
バインダー分散体
使用するバインダー組成物は発泡できなければならない。バインダー組成物は、アクリル樹脂エマルジョンなど、乾燥したときに硬化するバイダーの分散水であってもよく、熱硬化性バインダーの分散体であってもよい。フェノールホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アルキド樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、エポキシ類、ポリウレタン類およびポリイミド類の中から選択されたバイダー樹脂など、熱硬化性樹脂が好ましい。たとえば、本発明に適したフェノール樹脂には、レゾールフェノール樹脂とノボラックフェノール樹脂の両者が含まれる。フェノールとアルデヒドを含むレゾール型フェノール樹脂、たとえば、NaOH触媒を含む２：１ホルムアルデヒド：フェノール組成物が好ましい。
さらに好ましい発泡性の被覆可能な硬化性樹脂組成物は、結果として生じるフォームの形成を助け、その安定性を増進する界面活性剤を含むレゾール型フェノール樹脂である。具体例としての界面活性剤はMinnesota Mining and Manufacturing Company FLUORAD FC-170フルオロケミカル界面活性剤であり、これはMinnesota Mining and Manufacturing Company of St.Paul,Minnesotaから入手できる。
発泡剤（乳化剤）または界面活性剤を結合樹脂分散体に加え、液体塗布に適合する塗布方法を使用して、小孔質基材、たとえば、不織ウェブに適用する。界面活性剤または発泡剤のレベルは通常、一般的な表面張力改変用に通常推奨されるものよりはるかに高い。総湿潤成分の１．０〜２％に近い量が使用されてきたのに対して、被覆剤の一般的な表面張力改変に推奨されるレベルは０．１％である。推論により、本発明の分散体は消泡剤を全く含んではならない。
発泡性の被覆可能な硬化性樹脂組成物
本発明の実行に有用な発泡性の被覆可能な硬化性樹脂組成物は、研磨粒子を適用することができるほど十分長い時間、その泡型を保持させることができる任意のものであってもよい。この樹脂組成物は、機械的発泡または起泡、不溶性ガスの注入および分散を含む既知の方法によって、あるいは熱的にガス相物質を産生するか、さもなければ分解してガス相物質を産生する化学発泡剤を使用することによって、発泡させることが可能である。空気を液状樹脂系（ラテックス）に組み込むのに有利に機械的攪拌が使用される。このような方法は時には「曝気」または「起泡」と呼ばれる。
本発明では、発泡性の被覆可能な硬化性樹脂組成物はブロー比まで、すなわち、発泡した体積と未発泡出発材料の体積比が２：１〜９９：１まで、発泡しなければならない。
本発明の方法が完了したとき、好ましくは、フォーム被覆層上に付着した研磨粒子の少なくとも８０重量％、さらに好ましくは８０〜９０重量％が、被覆された外面から測定した垂直距離が繊維質基材の全厚平均の約２５％以下、好ましくは約１５％以下である繊維質基材上または繊維質基材内の位置に接着する（繊維に結合する）。繊維質基材の垂直距離および厚さは、各々、繊維質基材の外面によって規定される水平面に垂直の方向に測定される。したがって、全厚が１０mmの不織ウェブの場合、フォーム被覆層の上面に適用された研磨粒子の少なくとも約８０重量％が、最終的に、フォーム被覆層で被覆されたウェブの外面から垂直距離2.5mm以内に位置するウェブ繊維に結合する。
発泡バインダー樹脂分散体は、空気含有率が少なくとも５０容量％から９９容量％まで（あるいは、ブロー比が２：１〜９９：１、さらに好ましくは１５：１〜２１：１）であり、粘度（不織ウェブに適用されるとき）は少なくとも２，０００センチポアズであり、平均サイズが０．１mmの気泡を含むことが好ましい。
不安定なフォームは、少なくとも研磨粒子が複合材に加えられるまで、その構造の完全性を保持しなければならない。さもなければ、たとえば乾燥炉内で加熱したとき、水および捕捉された空気がフォームから実質的に消失するにつれて、一時的フォームバリヤーが崩壊した後、研磨粒子は、不織ウェブなどの基材の外面に研磨粒子を集中させる一時的フォーム支持材を具有しないことになるであろう。
研磨粒子を基材上のフロス被覆層またはフォーム被覆層の表面に適用した後、基材を赤外ランプなどの熱源に曝露してを加熱し、基材フォームを崩壊するのに必要な程度までおよびフロスを加熱する。十分な熱分布および気流を与える任意の熱源を用いて加熱することができる。赤外ランプはこの方式で加熱するのに有用である。
熱活性化熱硬化性樹脂フォームの場合、加熱は、樹脂の凝固および接触した研磨材料と基材マトリックス表面の相互接着を引起こす、樹脂の硬化（架橋）を開始するのに十分であることが好ましい。
好ましくは、次に、この基材、たとえば、不織ウェブを逆さにし、第一面と同じ方式で、基材の反対側にフォームおよび研磨粒子を被覆し、熱処理する。
研磨粒子
適当な研磨粒子には、フリント、タルク、ガーネット、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイアモンド、シリカ、および「CUBITRON」の商品名でMinnesota Mining and Manufacturing Company of St.Paul,Minnesotaから市販されているαアルミナセラミック材料など、任意の適当に固い材料のものが含まれる研磨粒子サイズは任意であるが、一般に直径１μm以下から１mm以上である。あるいは、適当な研磨粒子は無機物質である必要はなく、むしろポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、ポリ（塩化ビニル）、または適当な粒子サイズまで適当に縮小される他の有機熱硬化性物質または熱可塑性物質などの合成物質であってもよい。研磨粒子の硬度、組成、サイズは、当業者により、研磨すべき加工中の製品の性質を考慮に入れて容易に選択される。
粒子ディスペンサーの下に基材を運搬するなどして、研磨粒子を乾燥状態でフォーム被覆層の上面上に、滴下塗布、振り掛け、噴霧などを行うことが可能である。
適当な変換形
本発明によって製作される小孔質研磨用製品は、シート、ブロック、ストリップ、ベルト、ブラシ、回転フラップ、ディスク、ソリッドホイールまたは発泡ホイールなど、従来の様々な変換形のいずれの形をとってもよい。特に有用な形はディスク、シートおよびホイールである。ホイールは一般に直円柱であり、その寸法は非常に小さくても、たとえば、円柱の高さが２〜３mm位であってもよく、非常に大きくても、たとえば、２m以上でであってもよく、直径は非常に小さくても、たとえば、２〜３cm位であってもよく、非常に大きくても、たとえば、１m以上であってもよい。ホイールは一般に、使用中、ホイールを回転させることができるように、適当な軸または他の機械的保持手段によって支持するための中心開口部を有する。ホイールの寸法、配置、支持手段、および回転手段は当該技術上周知である。
多層「スラブ」または「バン」を製作することによって、これより大きい寸法の研磨用製品を製作することができる。不織研磨シート材料の未硬化層または部分的硬化層を積み重ね、圧縮し、完全に硬化させて、かなりの寸法の有用な製品に変換することが可能な積層複合構造を作ることができる。この積層複合材は、ユーザーの要望に応じて、各々が様々な直径を有するか、あるいは全てが同じ直径を有する、本発明の多数の製品の起源として使用することが可能である。本発明の製品は、やはり当該技術上周知の適当な技術を使用した機械加工によって、積層複合材から製造することができる。たとえば、ホイールの形は積層複合材のスラブからダイカットすることが可能である。さらに、バインダーが未硬化であるか部分的に硬化している間に、リボン、ストリップ、または不織研磨シートの延長セグメントを螺旋形に（包旋形に）巻いてホイール形にし、その後完全に硬化させるとホイールができる。
本発明に従って製作される小孔質研磨用製品は、洗浄道具または物質除去道具として、あるいはそのような道具の主要成分として使用することができる。
以下の実施例では、本発明の様々な実施態様によって、本発明の目的、特徴および長所をさらに示すが、これらの実施例の詳細は本発明を限定すると考えてはならない。他に指示がなければ、部およびパーセンテージは全て重量である。
実施例１
「Rando Webber」の商品名でRando Machine Co.,Macedon,NYから入手可能なウェブ形成機を用いて、テナシティが８．２g／デニールの、１２デニールのナイロン６，６繊維の１．５インチステープル（「Type 885」の商品名でE.I.DuPont de Nemours,Wilmington,DEから市販されている）から、重量１４７g/m2の低密度不織ウェブを形成した。１０９g/m2（硬化重量）のフェノール樹脂プレボンド被覆剤を二本ロールコーターでウェブに塗布し、１７５℃で約２分間硬化させた。このようにして得られたプレボンドウェブに、空気を樹脂に機械的に注入することによって不安定なフォーム形まで起泡した、フェノール樹脂５７．０％、水４２．３％、および界面活性剤（Minnesota Mining and Manufacturing Company,St.Paul,Minnesotaから入手可能な「M Fluorad FC-170」フルオロケミカル界面活性剤）から成る樹脂組成物を塗布した。CSKG Industries,Inc.Reading,PA.から入手可能な（Gaston County Fabrication,Stanley,NC.からも入手できる）装置の配合チャンバ内の一組の高速ピン（羽根）を使用して空気を液状樹脂に配合することによって泡を形成した。形成された不安定なフォームを、約１．４ｍ／分、ニップ荷重３１〜３６kg／cmロール幅で作動する二本ロールコーターで不織ウェブの露出面に適用すると、２０９〜３１９g/m2の湿潤付加（硬化した被膜重量８３〜１２６g/m2）が生じた。
フォーム被覆剤の適用後、フロス含有不織ウェブより５〜８cm上に置かれたベンチュリ管流出口を使用して、ウェブ上のフォーム被覆の上面に１０４〜１２６g/m2のＡＮＳＩgrade２８０＆finer乾燥アルミナ研磨粒子を被覆した。流動床から送られたベンチュリ粉末ポンプで鉱物落下装置に原料を送った。流動床は、密閉された蓋および流動化した鉱物および空気を上端から吸い込む粉末ポンプが付いている金属の箱であった。粉末ポンプは、流動床から吸い込まれた粉末をベンチュリ管流出口（ガン）に運搬する手段として、０．７〜１．４kg/cm2（１０〜２０psi）で外部の起源から箱に空気を受け取った。箱の床は、下の別のチャンバから空気が通過することができる膜であった。鉱物粒子サイズおよび密度に応じて、２．８〜５．６kg/cm2（４０〜８０psi）まで圧縮空気を、この下のチャンバに送った。
次に、このようにして得られたウェブを逆さにし、第１被覆側と同じ方式で、ウェブの反対側に同じフォーム被覆剤および粒子被覆剤を塗布した。研磨剤被覆フォーム／ウェブ複合材を、３〜４分の滞留時間を提供する１７５℃に設定した炉を通過させてフォームを壊し、バインダーを硬化させた。得られた物品は発泡バインダーを全く含まず、申し分なく接着していた。
この実施例の方法を使用すると、ウェブの各外面からウェブの厚さの２５％以下と同じ深さの中に、各ウェブ表面の研磨粒子の約８０重量％が付着し、ウェブの最も深い部分は、本質的に研磨粒子を含まなかった。この実施例は、不安定なフォームが存在するため、ウェブを完全に貫通する粒子（むだになる）が少ないので、被覆効率が上昇することも示した。
本発明を、その好ましい実施態様に関して説明してきたが、当業者には、添付の請求の範囲の精神および範囲内で修正して、本発明を実行できることがわかるであろう。