(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの主要面を有する、繊維の不織３次元嵩高性（lofty）ウェブ１２であって、前記繊維が相互の接触点において互いに接着されているウェブ１２と、
第一及び第二主要面を有する耐伸長性多孔性補強布１４であって、前記布の前記第一主要面が前記不織ウェブ１２の前記主要面上にこの面に沿って配置されている補強布１４と、
前記補強布１４の前記第二主要面上に塗布され、前記第二主要面と同一の広がりを有する可撓性ポリマーから成る層１６であって、低摩擦露出面１７ａと、前記補強布１４内の開口部から延びて前記ウェブ１２の前記一つの主要面に沿って繊維を包み込む部分１７ｂを有する層１６、
を特徴とする表面仕上げ用製品。
【請求項２】
前記ウェブの前記繊維が相互の接触点において、フェノール樹脂、ペンダントα、β−不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン性不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、ウレアホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フッ素化エポキシ樹脂及びこれらの組合せからなるグループから選択された熱硬化性樹脂系接着剤を含んで成る接着結合剤により互いに接着されており、前記結合剤が更に、酸化アルミニウム、炭化珪素、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、セリア、立方晶窒化硼素、ガーネット及びこれらの組合せから成るグループから選択された研磨粒子から成る請求項１記載の表面仕上げ用製品。
【請求項３】
繊維の不織３次元嵩高性ウェブ１２の一つの主要面に隣接して第一及び第二面を有する多孔性耐伸長性補強布１４を、前記布の第一主要面が前記ウェブの前記一主要面を実質上覆うように配置するステップと、
塗布可能な配合物の一部１７ｂが前記補強布１４内の開口部から延びて、前記布の前記第一主要面に隣接する前記ウェブ１２の前記一主要面に沿って繊維を包み込むように塗布可能な配合物を塗布し、前記布の前記第二主要面上に該第二主要面と同一の広がりを持つ露出面１７ａを有するコーティング層１６を形成するステップと、
前記表面仕上げ用製品を提供するために塗布可能な配合物を硬化するステップと、
を特徴とする表面仕上げ用製品の製造方法。
【請求項４】
前記塗布が、
（Ｉ）前記布１４の前記第二主要面上に前記配合物を配置し、前記配合物の一部１７ｂを前記布１４内の開口部から押し出して前記ウェブ１２の前記一主要面に沿って前記繊維を包み込むと同時に前記布１４の前記第二主要面上で前記配合物の残りを平滑化して前記露出面１７ａを形成することであって、前記押出及び前記平滑化が、前記ウェブ１２、前記布１４及び前記配合物を連続する層に配列し、前記層を対向する回転ロールの間に通すことにより達成され、前記ロールの少なくとも１個が前記配合物の前記残りを平滑化するように構成された表面を有し、前記ロールが前記配合物を前記布１４から押し出すこと、または
（ＩＩ）前記配合物を前記布１４の前記第一主要面と前記ウェブ１２の前記一主要面との間に配置し、前記ウェブ１２の前記一主要面に沿って前記繊維を包み込むと同時に前記配合物の一部１７ｂを前記布１４内の開口部から前記布１４の前記第二主要面に押し出して、前記配合物を前記第二主要面上で平滑化して前記露出面１７ａを形成することであって、前記押出及び前記平滑化が、前記ウェブ１２、前記布１４及び前記配合物を連続する層に配列し、前記層を対向する回転ロール間に通すことにより達成され、前記ロールの少なくとも１個が前記配合物の残りを平滑化するように構成されている表面を有し、前記複数のロールが前記層に圧力を付与して前記布１４から前記配合物を押し出し、前記第二主要面上で前記配合物の残りを平滑化すること
を含む請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、布強化３次元不織ウェブから成る変形性表面仕上げ用製品及び該製品を製造するための方法に関する。
背景技術
変形性不織３次元繊維状表面仕上げ用製品は、腐食、表面の欠陥、バリなどを除去したり、アルミニウム、真鍮、銅、鋼、木などの各種製品を望ましい表面仕上げにするために公知である。こうした製品としては、Hoover等に付与された米国特許第２，９５８，５９３号の示唆に従って製造されたディスク、エンドレスベルト及びパッドがある。こうした不織表面仕上げ用製品は、鋭利な縁部にひっかかったり、エンドレスベルトの形態の場合には伸びたり破れたりするため、完全に満足できるというものではなかった。したがって、強度があって、使用中に伸びたりひっかかったりしない不織部分から成る表面仕上げ用製品を開発することが望ましい。
不織表面仕上げ用製品を強化するための努力としては、３次元ウェブをニードルタッキングしたり、織られた支持裏地にウェブを付着させたり、これらを組合せた方法があった。こうして製造された製品は、広く使用されてはいるが、実施例によってはやはり満足できるものではなかった。例えば、不織ウェブをニードルタッキングする方法では圧縮されて緻密になった部分が生じ、こうした部分には、ウェブ範囲内の他の部分より荷重が高い場合に研磨剤／結合剤のコーティングが形成される。これらの緻密な部分は比較的硬く強度な研磨面を形成し、後続の表面仕上げ実施例においてワークピースにかき傷を付ける可能性がある。更に、織られた支持裏地は、多くの表面の輪郭に適合するだけの十分な変形性に欠ける場合が多く、移動するベルトの縁部がワークピースの輪郭沿いの部分を強度に切り込む「縁部切断」が生じる。高級家具、楽器、又はスキーなどの運動用品の最終仕上げのような仕上げ作業は、改善された表面仕上げ用製品を必要とする表面仕上げ作業の具体例である。したがって、使用中のかぎ裂き、伸び及び／又は破れに耐え、しかも輪郭が形成されている表面上で使用できる柔軟性及び変形性がある不織表面仕上げ用製品に対するニーズがある。こうした製品の不織ウェブは、圧縮されて緻密になった部分がないことが望ましい。
適切な不織表面仕上げ用製品を提供するためのその他の努力では、不織ウェブを強化するために目の粗いクロスが使用されてきた。このウェブはニードルタッキングされ、ウェブのニードルド繊維はクロスから突出することが多い。こうした耐伸長性不織表面仕上げベルトは、ベルトがコンタクトホイールによりワークピースに対して支持されている場合、かぎ裂き抵抗及び輪郭が形成されている表面上での使用が改善されている。しかし、固定定盤をベルトに圧迫する実施例の場合、定盤と織布から突出する不織ニードル繊維との間の過度の摩擦によって著しい熱が生じ、稼働中に定盤をすり減らす可能性がある。更に、こうしたベルトの非摩耗面の粗さは、定盤による均一な圧力の付与を妨げる可能性があり、ひいてはワークピース上のベルトの円滑な駆動を妨げる可能性がある。したがって、ワークピースの表面を一貫した仕上げにして、しかも定盤が過度に摩耗することがないように、輪郭が形成された表面上で使用するのに適し、固定定盤の使用により駆動できる表面仕上げ用製品に対するニーズがある。こうした製品には、滑らかな低摩擦面を提供し、不織ウェブに緻密になった研磨部分がない裏地を取り付けることが望ましい。
発明の開示
本発明は、変形性不織表面仕上げ用製品及び該製品の製造方法を提供する。本発明の製品としては、定盤がワークピースに対して該製品を圧迫するベルト実施例に適する低摩擦面を具備する研磨及び艶出し用ベルト、パッド、ディスクなどがある。
本発明の一側面では、以下から成る表面仕上げ用製品を提供する：少なくとも一つの主要面を有する繊維の不織３次元嵩高性（lofty）ウェブであって、前記繊維が相互の接触点において互いに接着されているウェブ；第一及び第二主要面を有する耐伸長性の多孔性補強布であって、前記布の前記第一主要面が前記不織ウェブの前記一主要面上及びこれに沿って配置されている布；前記第二主要面上に塗布され、これと同一の広がりを持つ可撓性ポリマーから成る層であって、低摩擦露出面と、前記ウェブの前記一主要面に沿って繊維を内部に包み込んだ前記補強布から延びる部分とを有する層。
本発明の詳細を説明するに当り、一定の用語は、以下に定める特定の意味を有するものと考えられる。「硬化可能塗布可能配合物」又は「塗布可能配合物」とは、ポリマー、又は反応してポリマーを形成する成分から成る粘性配合物であって、硬化して固形ポリマー層になり、周囲条件及び表面仕上げ用製品の作業条件において固体に保たれる配合物を意味する。「低摩擦面」とは、表面仕上げ用製品内のポリマー表面を意味し、該ポリマー表面は、定盤を表面に対して圧迫した場合に、ポリマー表面がない同一タイプの表面仕上げ用製品よりも低い摩擦係数を示す。「表面仕上げ用製品」とは、木、金属、プラスチック又はその他の表面の研磨又は仕上げ作業に役立つ繊維の不織３次元ウェブから成る任意のエンドレスベルト、ディスク、パッド又は類似の製品を意味する。「伸長値」とは、１直線メートルの幅当り１７，５００ニュートンを加えた場合に一方向に布が伸びる量を意味する。伸長値は、［（伸びた測定値−初期の測定値）／（初期の測定値）］×１００として計算する。
本発明の別の側面では、前記の表面処理製品の製造方法を提供する。この製造方法は、繊維の不織３次元嵩高性ウェブの一主要面に隣接して第一及び第二主要面を有する多孔性の耐伸長性補強布を、前記布の前記第一主要面が前記ウェブの前記一主要面を覆うように配置するステップ；前記配合物の一部が前記布から延びて、前記布の前記第一主要面に隣接する前記ウェブの前記一主要面に沿った繊維に接触してこれを包み込み、前記布の前記第二主要面と同一に広がる露出面を形成するように、塗布可能な配合物を塗布するステップ；及び前記表面仕上げ用製品を提供するために前記塗布可能な配合物を硬化するステップから成る。
不織ウェブは、ニードルラッキングしないことが望ましい。望ましい補強布は、縦糸と横糸との間の開口部が少なくとも約０．１０mm2である平織の布から成る耐伸長性織物である。一般に、補強布は、開口部からポリマー層部分が延びて、不織ウェブの主要面沿いの繊維と別個の接着部分を形成できるように、十分に大きい開口部を有する織物から成る。該開口部の実際の寸法は、使用されるポリマーの種類及びポリマーが布に付与される際の温度に応じて変えることができる。
望ましいポリマーは、溶融して押出し可能な熱可塑性材料である。最も望ましいポリマーはナイロン６である。ポリマーは、硬化可能塗布可能配合物、一般に溶融ポリマーとして塗布される。塗布可能な配合物は、圧力を付与されると、布内の開口部から押し出されてウェブの主要面沿いの繊維を包み込み、布の外側表面上に塗布されて同一の広がりを有する低摩擦露出面を形成する。この表面は、必要に応じて平面でも、くぼみがあっても又は織られていても良い。
当業者は、図面を含むその他の開示、望ましい実施例の詳細な説明及び添付の請求の範囲を考慮して本発明の詳細を更に良く理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明の望ましい実施例の構造を説明するに当り、以下の各種図面を参照する：
図１は、本発明に基づく表面仕上げベルトの透視図である；
図２は、本発明に基づく表面仕上げディスクの透視図である；
図３は、図１の線３−３に沿って切った図１の表面仕上げベルトの部分拡大断面図である；及び
図４は、本発明に基づく表面仕上げ用製品を製造する方法を示す略図である。
発明を実施するための最良の形態
変形性表面仕上げ用製品は、エンドレスベルト、ディスク、パッドなど、任意の様々な形態で提供される。本発明の製品は、定盤を適用するのに適する低摩擦面を提供するポリマーコーティングにより耐伸長性補強布に付着された不織表面仕上げウェブから成る。ポリマーコーティング部分は布層から延びて、ウェブの繊維と個々に接着する部分を形成し、ひいてはポリマー、布及び不織ウェブを一つの仕上げ製品に接着する。望ましい実施例の詳細を説明するに当り、参照番号を使って構造上の特徴が示されており、類似の参照番号が類似の構造物を示す各種の図面を参照する。
一般的に図を参照すると、エンドレスベルト１０（図１）の形態の本発明の表面仕上げ用製品が示されている。３次元不織ウェブ１２及び織られた耐伸長性補強布１４はベルト１０の構成要素である。不織ウェブ１２は、内側つまり第一主要面１２ａ及び外側つまり第二主要面１２ｂを具備しており、第二面１２ｂはベルト１０（図３参照）の加工面である。補強布１４は、複数の開口部（一般的に１５に示す）を有する織物から構成することが望ましい。布１４は、不織層１２の第一面１２ａに付着される。可撓性ポリマー層１６は、露出面１７ａを形成してベルト１０の駆動面を提供する布１４の主要面上に延びてこの面と同一の広がりを有する。ベルト１０は、使用中、駆動ローラ上に保持され、表面仕上げ機械（図示しない）の定盤上で駆動ローラの間に支持される。露出面１７ａは、露出面１７ａと定盤表面との間に熱が生じるのを防ぐために低摩擦面であることが望ましい。ポリマー層１６の部分１７ｂ（図３）は布１４内の開口部から延びて、不織層１２の第一主要面１２ａに沿った繊維１１と個々の接着範囲を形成する。
本発明の製品は、図２に示すディスク１８のようなディスクの形態で提供することも可能である。ディスク１８は、取り付けやすくするために中央開口部２０を具備しても良い。外側の形状が変化している以外、ディスク１８の内部構造は、上記のとおり不織層１２、織物１４及び高分子材料１６を具備する図１のベルト１０の構造と同じである。本発明の表面仕上げ用製品は上記の特徴を有する表面仕上げパッド（図示しない）を具備することもあり、このパッドは矩形、正方形、円形、楕円形など、任意の様々な形状に切断又は変形することができる。上記の特徴を有するこうした表面仕上げ用製品はすべて、本発明の範囲内であると考えられる。本発明の表面仕上げ用製品の構成要素のその他の詳細を以下に説明する。
不織ウェブ
不織ウェブは、ナイロン、ポリエステルなど、適切な合成繊維から成る高さがあって広い繊維状の不織ウェブから成る。このウェブは、含浸用樹脂及び接着結合剤が劣化せずに硬化する温度に耐えられることが望ましい。ウェブの繊維は、張力及び捲縮性があることが望ましいが、例えばFitzerに付与された米国特許第４，２２７，３５０号に開示されているようなスパンボンド過程により成形された連続フィラメントでも良い。不織ウェブに満足に使用できる繊維は、約２０ミリメートルから約１００ミリメートルの長さであり、約４０ミリメートルから約６５ミリメートルの長さであれば望ましく、約１．５デニールから約５００デニールの太さであり、約１５デニールから約１００デニールの太さであれば望ましい。所望の表面仕上げを達成するために、不織部分１２を製造する際にデニールを混合した繊維を使用できることは意図されている。比較的大きい研磨製品を本発明の製品の範囲内に含むことができるように、比較的大きい繊維を使用することも意図されている。当業者は、本発明が使用する繊維の性質又は個々の繊維の長さ、デニールなどにより制限されないことを理解するであろう。
不織ウェブは、ニューヨークのRando Machine Companyが市販している「Rando Webber」機械で容易に成形されるか、又は従来のその他のカーディング過程により成形することができる。スパンボンドタイプの不織材料を使用する場合、フィラメントは実質的に直径が比較的大きく、例えば直径２ミリメートル以上である。直径が比較的大きい繊維を使用すると、比較的大きい研磨製品を完成品に使用することができる。有用な不織ウェブは、単位面積当りの重量が少なくとも約１００g/m2であることが望ましく、約２５０g/m2であれば更に望ましい。不織ウェブ内の繊維の量が比較的少ない場合、製品の使用寿命は多少短くなる。前記の繊維の重量では、一般に、針で縫われるか又は含浸する前で約６ミリメートルから約７５ミリメートルの厚さを有するウェブになる。この厚さは、約２５ミリメートルであることが望ましい。本発明に使用するのに適する市販の不織ウェブとしては、以下の例に記載するものがある。
不織ウェブ１２は、有刺針を不織ウェブに通すことにより不織ウェブを機械的に強化する処理であるニードルタッキングによって任意に更に強化及び圧密しても良い。この処理の際、針は、ウェブの繊維を針と一緒に引っ張り、不織ウェブを通る。したがって、針を引くと、ウェブの繊維の個々の集合は不織繊維の厚さ方向に向く。ニードルタッキングの量つまり程度は、ウィスコンシン州、マニトウォックのFoster Needle Companyが市販している１５×１８×２５×３．５ＲＢ、Ｆ２０６−３２−５．５Ｂ／３Ｂ／２Ｅ／Ｌ９０針を使用する場合、ウェブ表面の１平方センチメートル当りに針を約８回から約２０回通すと良い。ニードルタッキングは、例えばノースキャロライナ州のDilo, Inc.が市販している従来の針織機を使用して容易に達成することができる。
任意のニードルタッキングステップの後、不織ウェブには、完成品の所望の強度に応じて、樹脂研磨スラリ又は樹脂結合剤（研磨粒子を含まないものなど）を含浸させる。不織ウェブには、スプレー塗布、浸漬塗布又は２ロールコータを使用するロール塗布など、多くの従来の応用技術を使用して、樹脂研磨スラリ又は樹脂結合剤を飽和させる。不織ウェブのコーティングに使用する望ましい樹脂は、硬化後に比較的硬質になり、成分である繊維を互いに確実に結合するものである。本発明に有用な樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、ペンダントα、β−不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン性不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、ウレアホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フッ素化エポキシ樹脂及びこれらの組合せがある。触媒及び／又は硬化剤を結合剤先駆物資に添加して重合を誘導及び／又は排除しても良い。本発明に使用する結合剤は、引用により本明細書に包含するニューヨーク、１９８１年、John Wiley and Sons発行の「カークオスマー化学大辞典」第３版、第１７巻、３８４〜３９９頁に記載されているレゾール樹脂及びノボラック樹脂などのフェノール樹脂であることが望ましい。レゾールフェノール樹脂は、アルカリ触媒及び一般にホルムアルデヒド対フェノールのモル比が約１．０：１．０から３．０：１．０であるモル過剰量のホルムアルデヒドから作られる。ノボラック樹脂は、酸触媒に基づいてホルムアルデヒド対フェノールのモル比が１．０：１．０未満で作られる。本発明に使用するのに適する市販のフェノール樹脂としては、ニューヨーク州、ＮトナワンダのOccidental Chemicals Corporation市販の「Durez」及び「Varcum」、Monsanto Corporation市販の「Resinox」並びにAshland Chemical Company市販の「Arofene」及び「Arotap」の商標で知られるものがある。
不織ウェブ１２の第一面及び／又は第二面１２ａ及び１２ｂは各々、任意の研磨粒子を含むことができる上記の樹脂結合剤を塗布される。研磨粒子は、ウェブ１２に樹脂結合剤を塗布した後の別個のステップで付与しても良い。ここで使用するのに適する研磨粒子は、仕上げ作業に一般に使用される研磨粒子のように２４グレード又はこれより細かいことが望ましい。適切な研磨粒子としては、酸化セラミックアルミニウムを含む酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、白色融解した酸化アルミニウム、炭化珪素、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、セリア、立方晶窒化硼素、ガーネット、フリント、エメリー粉及びこれらの組合せがある。また、開示内容を引用により本明細書に包含する米国特許第４，６５２，２７５号及び第４，７９９，９３９号に記載されているような研磨凝集物を使用しても良い。
製品の仕上げに使用するのに適する研磨鉱物塗布ベルトは一般に、ＡＳＴＭ試験方法ｄ２２４０−８６に従って、直径５ミリメートルの「Ａ」計測器フットで測定して約１０未満から約８５までのショアＡ（ＨA）測定値を有する不織面を具備するべきである。１０未満のＨAの値はＡＳＴＭ Ｄ２２０４の範囲外であるとみなされるが、本発明の比較的柔軟な製品上では約５の指示値が測定された。ジュロメータの測定値が比較的低い場合、ベルトは例えばワークピースの鋭利な隅に容易に引っかかって破れる結果になる。ジュロメータの測定値が比較的高い製品は過度に緻密であり、研磨剤が詰まることが多い。該製品を研磨実施例に使用する場合、不織ウェブ１２は通常研磨粒子を具備せず、タルクなどの比較的研磨性が低い鉱物を具備することができる。
補強布
補強布１４は、反対方向に引っ張った場合の伸長値が低い織られた耐伸長性布であることが望ましい。伸長値は約２０％未満であることが望ましく、約１５％未満であれば更に望ましい。本発明の製品の補強布として使用するのに適する材料としては、熱接着布、メリヤス生地、ステッチ接着布などがあるが、これらだけに限らない。当業者は、本発明はある補強布だけを選ぶように限定されないこと、及び本発明は本明細書に記載する必要特性を有する任意の種類の材料を含むように意図されていることを評価するであろう。
本発明の一つの側面は、ポリマー層部分が開口部から延びて、第一主要面１２ａに沿った不織ウェブ１２の繊維と個別の接着部分１７ｂを形成できる十分な大きさの開口部を有する織物から成る補強布の使用である。該開口部の実際の寸法は、使用するポリマーの種類及びポリマーを布に付着させる際の温度に応じて変えることができる。ナイロン６を使用する場合、補強布は、縦糸と横糸の間の開口部が０．１０mm2である平織物から成ることが望ましい。８４０デニールの６，６ナイロン糸が１インチ当り縦糸１６本、横糸１６本（例えば１６×１６）で、布重量が１４９g/m2（４．４oz./g2）である平織物は、ナイロン６ポリマーと共に使用するのに最も望ましい。こうした材料は、ノースキャロライナ州、グリーンズボロのHighland Industriesから市販されている。
ポリエステル、綿、動物の毛、その他のポリアミドなどから作られた材料など、その他の材料を使用しても良い。織られた耐伸長性補強布１４の少なくとも一つの層が、本発明の製品１０及び１２の範囲内に含まれることが望ましい。布のその他の層（図示しない）を第一織物層１４の他に使用して、寸法上の強度を高めても良い。ただし、織物内の開口部は、二つの布層から不織層１２内にポリマーが押し出されるのを実質的に妨げないように、少なくとも部分的に整合していなければならない。二つ以上の布層を含む場合、これらの層は完成品内で互いに隣接していることが望ましい。
ポリマー層
ポリマー層１６は、織られた耐伸長性補強布１４を包み込む。ポリマーは、硬化可能塗布可能な配合物として粘性流体の形態で、一般に溶解した状態で塗布することが望ましい。塗布可能な配合物は、圧力が加わると、補強布１４内の開口部から不織ウェブ１２内に押し出される。こうして、溶解したポリマーはウェブ１２の第一主要側面１２ａに沿って繊維周囲に流れ、繊維を包み込む。ポリマーは次に公知の方法で硬化され、強化用の厚い連続ポリマー層１６を形成し、製品の外面を形成する。ポリマーは、不織ウェブ１２の残りの部分に著しく浸透せずに塗布及び硬化されることが望ましい。
硬化したポリマー層１６は、補強布と同一の広がりを有する可撓性の低摩擦面１７ａ及び布１４から延びてウェブ１２の繊維に接着される部分１７ｂから成る。完成品の低摩擦裏面１７ａは平坦であって、突出又はへこみはなくて良い。あるいは、表面１７ａは、製品を特定の最終用途に適応させるためにえくぼを付けるか又は表面模様付きにしても良い。必要なら、表面１７ａに印を付けても良い。
ポリマー層１６は、ウェブ１２及び布１４に塗布される塗布可能な配合物から形成する。塗布可能な配合物は、例えば熱により十分に流動化されて硬化し、本明細書に記載するポリマー層１６を形成する液体反応成分又は熱可塑性ポリマー材料から構成することができる。望ましいポリマーは、硬化などにより現場で固くなり、室温で固体の状態を保つポリマーである。配合物の硬化は、オーブン内における加熱、紫外線に対する暴露、過酸化物の使用など、公知の方法で行うことができる。あるいは、室温で固化する熱可塑性ポリマーを使用することもできる。
ポリマー層は、かなり広範囲の硬度値の範囲内で良い。硬度は、約ショア５０Ａから約ショア８０Ｄまでの範囲であることが望ましく、約ショアＡ９０から約ショア７０Ｄまでであれば更に望ましい。しかし、これらの範囲外の硬度値を有するポリマー層を具備する製品は、特定の用途に使用するのに適する場合があり、本発明は、前記の硬度範囲に限定されるものと解釈すべきではない。約ショア９０Ａより柔らかい材料は過度の摩擦を生じ、固定定盤などの使用を必要とする実施例など、一定の実施例では熱により劣化する。しかし、これらの比較的柔らかい材料は、表面仕上げ用製品の裏面と使用する駆動手段との間の相対運動が限られているバックスタンド上など、固定定盤の使用を必要としないベルトの実施例に使用することができる。したがって、約ショア７０Ｄより固い材料は過度に固く、一般にエンドレスベルトの形成に使用するのに適さない。しかし、こうした製品は、いくつかの表面仕上げ実施例に有用である。
ポリマー層の厚さは、約０．１７５mmから約１．７５mmであれば望ましく、約０．２５０mmから約１．０mmであれば更に望ましい。約．２５０mm未満のポリマー層は一般に、構造上の完全性及び耐久性に欠ける。約１．０mmより厚い層はエンドレスベルトに使用するには不必要に固いが、ディスク又はパッドを使用する少なくともある種の実施例には適する場合がある。一般に、約１．７５mmを超える厚さでは、製品は殆どの実施例にとって固すぎる。
層１６を作るためのポリマーを選択する場合、完成品の最終用途を考慮し、製品に必要な可撓性及びワークピースの表面に対する変形性を見込む。エンドレスベルトを形成する際に他に考慮する点は、ポリマーが、例えば定盤の使用により生じる著しい熱の形成に耐えることができる低摩擦面を提供する能力である。使用中に生成する熱に耐える能力がない製品は、使用寿命が短くなり、安全上問題があるだろう。
本発明の製品に使用するポリマーは溶融押出ポリマーでああることが望ましく、相溶性充填剤、顔料、強化繊維、酸化防止剤などを含んで良い。本発明に使用するのに適する溶融押出ポリマーとしては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン／酢酸ビニル共重合体、アクリル酸／ブタジエン／スチレン共重合体などの熱可塑性樹脂がある。イオノマ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミドエーテルなどの熱可塑性エラストマも、適切な溶融押出ポリマーである。ポリマー層は、上記の塗布可能な配合物中における液体反応体の重合から形成することができ、有用な反応ポリマー組織は熱又は放射硬化ウレタン、ポリエステル及びエポキシ樹脂を含む。本発明に使用するのに役立つ液体反応組織の例としては、引用により本明細書に包含する米国特許第４，３３１，４５３号の例１に記載されている２部積層接着剤配合物がある。最も好ましいポリマーは、ニュージャージー州、パーサパニーのBASF Corporationが「Ultramid」の商標で市販しているようなナイロン６である。
エンドレスベルトでは、ポリマーは、ＡＳＴＭ  ５３７−８６に記載されている方法に従って示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定して約１１５℃を超える溶融温度を有することが望ましい。更に望ましいポリマーは、特に高度のワークピース圧力を受けるエンドレスベルトに使用した場合に約１５０℃を超える溶融温度を有するポリマーである。溶融温度が１１５℃未満の材料は、特に定盤を高圧でポリマーに対して圧迫するベルト実施例において、早期に故障する場合がある。
製造方法
図４を参照すると、本発明に基づく製品の望ましい製造方法が略図で示されており、次にこの製造方法について説明する。不織ウェブ１２２は、供給ロール１２４から供給される。不織ウェブ１２２は、本明細書で説明するように事前にニードルタッキングされて塗布及び硬化される。補強布１２６は、供給ローラ１２８から一対の対向するニップローラ１３０（積層ロール）及び１３２（注型ロール）に供給され、ここで不織ウェブ１２２及び布１２６が結合されて積層板を形成する。フィルムダイ１３４を取り付けられた押出装置は、スクリム１２６の一番外側の表面に配合物が塗布されるように、塗布可能な配合物１３６のシートをニップに塗布するために配置される。
布１２６、塗布可能な配合物１３６及び不織ウェブ１２２の連続する層は、これらの層の対向側に圧力を加えることにより配合物１３６を成形するロール１３０、１３２の間を通る。塗布可能な配合物１３６はこれによりスクリム１２６内の孔つまり開口部から押し出され、同時にスクリム１２６の一番外側の表面上で平滑化される。回転ロール１３０には、取り外し可能な表面スリーブ（図示しない）を取り付けるか、又はクロムめっきするかもしくは表面模様を施すことができる。両方のロール１３０及び１３２は、配合物１３６がロール１３０、１３２を通る際に配合物を硬化するのに十分な温度まで水冷される。配合物１３６がナイロン６である場合、ローラの温度は一般に約１６℃である。ポリマー層に表面模様仕上げ又は艶消仕上げが必要な場合、ロール１３２には表面模様付き材料を塗布するか又は適切なスリーブを取り付けて、所望の仕上げにする。
この方法では、表面仕上げ材料の連続シート１４０は、硬化したポリマー層により互いに接着された不織ウェブ１２２及びスクリム１２６から構成されるように成形される。こうして成形されたポリマー層は、補強布と同一の広がりを持つ滑らかな低摩擦面、及び布から延びて不織ウェブ１２２内に繊維を包み込む個別の接着範囲を形成する部分から成る。ロール１３８は、表面仕上げ材料の連続シート１４０を巻取ロール１４２に案内し、材料１４０は後にこの巻取ロールから切断されてディスク、パッド、エンドレスベルトなどを形成する。
上記の過程は変更することができ、本発明は上記の特定のステップに限定されると解釈すべきではないことは理解されるであろう。連続材料１４０は、ニップロール１３０及び１３２から切断ステーション（図示しない）に直接供給され、そこでシート１４０を切断して完成品にすることができる。不織ウェブ１２２とスクリム１２６との間に塗布可能な配合物１３６を塗布するために、フィルムダイ１３４を配置できることも意図されている。こうした実施例では、ニップロール１３０及び１３２からの圧力は、不織ウェブ１２２に隣接する布１２６側から溶融ポリマーを押し出すのに十分であり、上記のとおり、先ず不織繊維に配合物１３６を塗布し、布内の開口部から配合物を押し出して、製品の滑らかな連続低摩擦露出面を形成する。本発明が意図する範囲内で上記の方法のその他の変更を行うことができる。
表面仕上げ用製品及び上記の製法の本発明の特徴について、以下の例で更に実証する。以下の例はすべて、本発明の具体例として考えられており、いかなる方法でもこれに限定するものではない。
例
商標
以下の例では、一定の成分は、その商標で記載する。これらの商標は、以下の意味を有すると解釈しなければならない。
「Ultramid」は、ニュージャージー州、パーサパニーのBASF Corporationが市販しているナイロン６ポリマーの商標である。
「Scotch-Brite」は、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販している不織材料のクラスの商標である。
「High Strength A-VFN」は、Minnesota Mining and Manufacturing Companyが上記の「Scotch-Brite」の商標により様々な幅及び長さで市販している、アルミナ研磨粒子（２２０−３２０粒度相当）を含むステープルを基礎とした不織材料である。この材料は、ポリウレタン結合剤をロール塗布されて、その上にフェノール樹脂／アルミナスラリが塗布及び硬化された１３．５デニールのナイロン繊維のニードルタッキングされていないウェブから成る。この材料の完成ウェブ重量は、約７７４g/m2である。
「Clean and Finish」は、一般に研磨実施例に使用され、Minnesota Mining and Manufacturing Companyが市販している「Scoth-Brite」不織ウェブの商標である。ここで使用した「Type T」ウェブは、ポリウレタン／タルク配合物を塗布及び硬化された６デニールのポリエステル繊維のニードルタッキングされたウェブだった。この材料の完成ウェブ重量は、約５２３g/m2である。
「Hi-Pro」は、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが市販している連続フィラメントを基礎とした不織材料の商標である。この材料は、ナイロン繊維（１０mil厚）のニードルタッキングされていないウェブである。ウェブの繊維にはウレタン樹脂が塗布され、硬化する前にウレタン上に研磨粒子（アルミナ）が塗布される。完成ウェブ重量は、約１４２３g/m2である。
「Adiprene BL-16」は、コネチカット州、ミドルベリーのUniroyal Chemical Companyが市販しているブロックト多官能価イソシアネートポリマーの商標である。
「MAG 280」は、ドイツのHermes Abrasives, Ltd.が市販している研磨製品である。この製品は、比較試験における対照標準として使用たもので、クロス裏地に取り付けた不織ウェブから成る。不織ウェブには、酸化アルミニウムを付着させた。
押出条件
以下の一定の例におけるポリマー層の押出には、Johnson Plastics Machinery Companyから入手した「Johnson Spartan」モデル７０一軸スクリュー押出機を使用した。この押出機は、リップの隙間を０．５０mm（０．０２０in）に設定した０．６１m（２４in）の柔軟リップフィルムダイを取り付けた６．３５cm（２．５in）の一軸スクリュー押出機である。この押出機には、バレルに沿って五つの温度調節範囲があった。バレルは、バレルの供給部から計測部方向に２１２℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃、２５５℃の五つの範囲の温度を示すように設定された。フィルムダイにも、その幅に沿って五つの温度範囲があった。これらの温度範囲はすべて、２５０℃の均一な温度を示すように設定した。この押出機は２１rpmで稼働させ、電流消費は２８アンペア、バレル圧力は７７．５kg/cm2（１１００psi）だった。
例１
連続フィラメントを基礎とする研磨剤の不織ウェブ（Minnesota Mining and Manufacturing Companyの「Hi-Pro」）と、８４０デニールのナイロン６，６糸で重量が約１４９g/m2の１６×１６平織スクリムクロスから成る補強布（サウスキャロライナ州、スパータンバーグのHighland Industries）と、ナイロン６ポリマーのポリマー層（BASF Corporationの「Ultramid」）とで構成される三つの識別可能な層を有する表面仕上げ用製品を作成した。ナイロン６ポリマーは、２６５℃のポリマー溶融温度を提供するように設定した一軸スクリュー押出機から加工した溶融フィルムとして導入した。ダイリップは、一対の対向するニップロールの５．１cm（２in）上に配置した。第一ロールは、直径が２０．３cm（８in）のクロムめっき鋳造ロールだった。第二ロール（積層ロール）は、第一ロールと同じ直径を有し、滑らかな表面のポリテトラフルオロエチレン塗布スリーブロールカバー（ペンシルバニア州、アボンデイルのEdlon Roll Coveringsが「Edlon HST-21」の商標で市販）を取り付けた。これらのロールは循環する冷水で水冷し、各々のロールの表面温度を１６℃にした。塗布可能な配合物は溶融ポリマーフィルムだった。約５０４g/m2のコーティング重量及び約０．５１mm厚の溶融層を提供するため、この配合物をニップ前方の不織ウェブに対向するスクリムの裏面に塗布した。これらのロールは、1分当り１．３mの表面速度で作動させた。三つの層は、２個のロールの間で約５．９８kg/cm2（８５psi）の圧力で一緒に圧迫し、チルド鋳造ロールに暴露した後にポリマーを冷却及び硬化させて完成品を作成した。
例２
例１と同じ方法で表面仕上げ用製品を作成したが、溶融ポリマー層の厚さは約０．８９mmだった。ポリマーの厚さは、クロムめっき鋳造ロールの速度を1分当り１．３mから1分当り０．６５mの表面速度に遅らせ、２個のロールの間で層を圧縮する前に比較的厚い溶融層がスクリム裏地上に蓄積するようにして厚くした。
上記の例１及び例２の製品の検査は、目視検査及び製品の各層を手で離層しようと試みて行った。研磨剤の離層は、認められないとみなした。例１の製品の補強布及びポリマー層は、手で部分的に引き剥され、この製品の比較的薄いポリマー層の接着が不適当だったことを示した。しかし、比較的厚いポリマー層を有する例２の製品は引き剥すことができなかったので、表面仕上げ実施例に使用するのに適するものと考えられた。
例３
不織ウェブ（「Scotch-Brite」High Strength A-VFN、Minnesota Mining and Manufacturing Company）と、例１に記載した１６×１６ナイロンスクリムから成る補強布とで構成した表面仕上げ用製品を作成した。二つの層を積み重ね、ナイロン６（「Ultramid」、BASF Corporation）の層を例１に記載した押出によりスタックのスクリム側に付着させた。押出機は、ポリマー溶融温度が２６０°になるように設定した。クロムめっき鋳造ロールは１．２m/mmの表面速度で回転させ、その結果生じる溶融ポリマー層を約０．５５mmの厚さでスクリム上に付着させた。三つの層は、０．１１から０．３２kg/cm2（１．６から４．６psi）で２個のニップローラの間を通すことにより圧縮した。こうしてできた表面仕上げ用製品は目視点検し、各層を手で離層するように試みた。この製品は、良く接着していて可撓性があり、滑らかで平坦なポリマー表面を有すると判定された。
例４
例３の手順に従って別の表面仕上げ用製品を作成したが、クロムめっき鋳造ロールは表面模様付きロール（コネチカット州、ウォーターベリーのPlasma coatings, Inc.が市販しているプラズマコーティング＃９１５、０．００６”厚、２２５±５０rms、硬度５８ＲC）に置き換えて、艶消し仕上げの外側高分子層表面を作成した。完成品の検査では、良く接着していて可撓性があることが確認された。
例５
先ず、７２．２グラムのブロックト多官能価イソシアネートポリマー（Uniroyal Chemical Company, Inc.の「Adiprene BL-16」）と３１．２グラムのメチレンジアニリン（ＭＤＡ）３５％溶液（ドイツのBASF Corporationが市販）を２−エトキシエタノールアセテート（テキサス州、ヒューストンのArco Chemicalが市販する「Arcosol PM Acetate」）中で混合して、表面仕上げ用製品を製造した。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の０．０８mm（０．００３in）のフィルム上にイソプロパノル中のポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）３％溶液（ミネソタ州、セントポールのWorum Chemical Co.が「Partall」No.10の商標で市販）をペンキブラシで一様に塗布した。ＰＶＡ溶液は離型剤として役立った。溶液は、フィルム上で周囲温度にて一晩乾燥させた。塗布フィルム上にポリイソシアネート／ポリアミン混合物の約半分を注ぎ、フィルム表面上に分配した。１６×１６のナイロン６，６スクリムクロスを切った部分を手でポリマー混合物中に圧迫した。ポリマー混合物は、適度な力を加えるとスクリムの開口部から容易に押し出された。不織ウェブ材料（Minnesota Mining and Manufacturing Companyの「Scotch-Brite」High Strength A-VFN）を切った部分をスクリムに当てて、複合製品を熱対流炉内で１２１℃にて４５分間硬化させた。周囲温度に冷却した後、複合製品をＰＥＴフィルムから取り除いて、目視及び完成品の各層を手で離層しようと試みることにより検査した。高分子層は、製品のすべての層を十分に接着し、製品は有用な表面仕上げ用製品であると判定された。
例６
例５と同じ方法で別の製品を作成したが、スクリムクロスの二つの層は、ポリマーフィルム上に配置してから不織層を追加した。こうしてできた製品は十分に接着され、表面仕上げ実施例に適すると判定された。
例７
例５に従って別の製品を作成したが、ポリイソシアネート／ポリアミン混合物の代わりに２部不飽和ポリエステル注型樹脂を使用した。このポリマー樹脂は、カリフォルニア州、フィールズランディングのETIから「Castin Craft Clear Liquid Casting Resin and Catalyst」の商標で市販されている。ポリマーは、周囲温度で硬化させた。こうしてできた製品の検査では、製品は十分に接着されており、表面仕上げ実施例に適することが分かった。
対照例Ａ
例３と同様に表面仕上げ用製品を作成したが、不織耐伸長性強化材料は省略した。こうしてできた製品を以下の比較試験の対照標準として使用した。
引裂試験
例３の本発明の製品及び対照例Ａについて、比較試験を実施した。６．３５×２７．９cm（２．５×１１in）の試験サンプルは、上記の各例の製品から切り取った。これらのサンプルについて、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ−１４２４に記載されている６４００グラムの振子を使用する標準エルメンドルフ引裂試験に従って引裂強度を試験した。データを以下の表１に示す。
0003801203.tif 000002
上記のデータは、本発明のサンプルが対照標準よりも大きい引裂抵抗を有することを示し、ひいては、可撓性低摩擦面と、布から延びてウェブの繊維を包み込む部分とから成るポリマー層と結合した多孔性補強布を含むことにより、本発明の製品に更に強度が加わることを示す。
伸長試験
例３の本発明の製品と対照例Ａを比較するために、伸長試験を実施した。例について一つ、対照Ａについて一つ、各々約２．５×１７．８cm（１×７in）の寸法の試験サンプルを計二つ作成した。各々のサンプルは、Sintech Tensile Tester（ミネソタ州、ミネアポリスのMTS Systemsが市販）に取り付けた。最初のゲージは１２．７cm（５in）で、９０．７kg（２００lb）の全規模ロードセルを使用した。クロスヘッド速度は、１分当り１インチで分離するように設定した。サンプルは、４５．４kg（１００lb）の荷重に達するまで引っ張った。絶対的な伸びと相対的な伸びを測定し、これらの測定の結果を表２に示す。
0003801203.tif 000003
表２の結果は、本発明の製品により低伸長値が得られることを示す。対照製品は著しい伸び及び伸び率を示し、わずか３８．６kg（８５lb）の荷重で切れた。例３の本発明の製品は伸び及び伸び率が少なく、４５．４kg（１００lb）の荷重に切れずに容易に耐えた。
摩擦試験
例３及び例４の本発明の製品並びに対照標準（ドイツのHermes Abrasivesが市販している「MAG 280」）について、静摩擦係数及び動摩擦係数を判定した。対照標準（以下「対照例Ｂ］）は、酸化アルミニウム研磨剤を塗布され、クロス裏地に取り付けた合成ウェブから成る。寸法１１．４×１１．４cm（４．５×４．５in）のサンプルを例３及び例４並びに対照例Ｂの製品」から切った。試験方法は、ＡＳＴＭ  １８９４−９０「プラスチックフィルム及びシート材の静及び動摩擦係数」の方法に従った。比較データを表３に示す。
0003801203.tif 000004
表３の結果は、ポリマー裏地がない対照標準に比べて、本発明の製品では所望の比較的低い摩擦係数が得られることを示す。例４の製品は、例３の製品の試験値よりも多少高いが、これは、例４のようなポリマー層の艶消し仕上げでは、定盤の使用を必要とするベルト実施例で摩擦が比較的大きいことを示す。しかし、例４の摩擦係数は対照Ｂの摩擦係数よりもなお低く、許容可能である。
例８
約９cm（０．３５in）厚の不織ウェブ（Minnesota Mining and Manufacturing Comapnayの「Scotch-Brire」「Clean and Finish」ロール、タイプＴ）及び１６×１６のナイロンスクリム（例１と同じ）から成る補強布から表面仕上げ用製品を作成した。二つの層を一緒に重ね、ナイロン６（BASF Corporationの「Ultramid」）の層を例１と同様に押出によりスタックのスクリム側に付着させた。押出機は、ポリマー溶融温度が２６０℃になるように設定した。鋳造ロールは１．２m/minの表面速度で回転し、溶融ポリマー層の厚さは約０．５５mmになった。三つの層は、０．１１から０．３２kg/cm2（１．６から４．６psi）の圧力を加える形状回転ニップローラ間で圧迫することにより圧縮した。クロムめっき鋳造ロールは押出ロール（コネチカット州、ウォーターベリーのPlasma Coatings,Inc.が市販しているプラズマコーティング＃９１５、０．００６”厚、２２５±５０rms、硬度５８ＲC）に置き換えて、ポリマー層に艶消し仕上げを施した。こうしてできた複合製品は十分に接着し、可撓性があった。該製品を１２．７cm×６．５５m（５in×２５８in）の寸法の断片に切って、従来の突合せスプライシングによりエンドレスベルトを作成した。
例８のベルトを研磨実施例で、市販の不織表面仕上げベルト製品（Minnesota Mining and Manufacturing Companyの「Scotch-Brite」表面コンディショニングＦＢベルト、タイプＴ、以下「対照例Ｃ」）と比較試験した。対照Ｃは、スクリム裏地にニードルタッキングした不織ウェブから構成された。ナイロン６層は、スクリムの裏に塗布され、スクリムから突出するニードルド繊維を包み込んだ。ポリマーは、定盤の実施例に対して滑らかな表面を提供した。例８のベルトは、駆動及び被駆動ホイール、支持テーブル並びにベルトをワークピースに圧迫するために使用される手動定盤を具備するストロークサンダに取り付けた。標準の研磨配合物をベルトの作動面に塗布し、定盤を使って、ラッカーを上塗りした木製ピアノキャビネット上に回転ベルトを約２分間圧迫した。次に、処理された木のかき傷を検査した。対照Ｃを同じように試験した。
前記のベルトで研磨した表面を目視検査して比較した結果、ニードルタッキングした対照Ｃで処理した表面には深いかき傷があることが分かった。しかし、例８のベルトの仕上げ面では、ラッカーに好ましくないかき傷はなかった。
以上で、本発明の望ましい実施例について詳細に説明した。当業者は、以下の請求の範囲で定義する本発明の精神を逸脱することなく本発明に様々な変化及び変形を加えることができることを評価するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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