整体模塑的磨刷,刷子组合件及其制造和使用方法
2019-11-22

整体模塑的磨刷,刷子组合件及其制造和使用方法

本发明涉及一种整体模塑的磨刷,包括具有第一侧和第二侧的基底,该基底是大致为平面形的,且所述的基底至少能挠曲20°,而不使基底损坏或发生重大的永久变形;由所述基底伸出的许多刷毛,所述刷毛的纵横比至少为2,并且是与所述基底模塑成为一个整体的;所述模塑的磨刷包含可模塑的聚合物材料,而所述可模塑的聚合物材料包含一种热塑性弹性体,且该可模塑的聚合物材料含有至少散布在所述许多刷毛的整个体积内的磨料颗粒。本发明也涉及由上述磨刷组成的刷子组合件以及该磨刷的制造和使用方法。

在上述的磨丝和刷子中一般所用的磨料颗粒,迄今一直限于无机颗粒,它们必须具有高硬度,例如莫氏硬度7以上,常达莫氏硬度9以上。磨料颗粒应具有足够的耐热性,使其在刷毛或磨丝制造过程中不会受到有害的影响。这种磨料颗粒是用在磨丝和刷子中以整修工件表面的。在一些例子中,这种整修是去除工件的一部分。在另一些例子中,这种整修是从工件表面去除不需要的物质(如碎屑、油类残余、氧化物层、漆等)。在某些应用中,要求去除这些不需要的物质但不去除或磨蚀掉任何在下的工件。但磨丝中的磨料颗粒可能会过于“积极”,以致将工件表面与不需要的物质一起磨掉。

本发明的另一方面还提出了另一种形式的整体模塑的磨刷,它包括具有第一侧和第二侧的基底,以及许多由基底第一侧伸出的刷毛,刷毛与基底模塑成为一个整体;还包括与基底模塑成为一个整体的带螺纹的螺栓,螺栓从基底的第二侧伸出,用以将磨刷固定在工具上使磨刷旋转。要模塑的磨刷包含可模塑的聚合物材料,可模塑的聚合物材料至少在所述许多刷毛的整个体积内含有散布的磨料颗粒。

在这实施方案的一种方式中,该磨刷包括:

磨刷110较好是大致为楔形的,装在背衬140上的方式最好彼此之间留有空隙,在这些空隙处背衬140的第一表面142上没有刷毛118。较好是各个磨刷110的第一表面142上没有刷毛118。较好是各个磨刷110以相等的角间隔排列在背衬140上。在背衬140上刷毛118与磨刷110的分段排列,与大体相互平行的刷毛118相结合,就产生了一系列的边缘,这些边缘可使刷毛118到达不平整表面的凹陷处,从而使其处理效率高于没有分段处理表面的相似的磨刷组件。分段的排列也有助于减少积累于刷毛118中的材料的数量。在各个刷子110之间的开口区域提供了材料积累的空间,因而延长了磨刷110的工作寿命。这些空隙也减少了在给定背衬140上的刷毛数目,结果使工作时余下的刷毛118上的压力增大。余下的刷毛118必须分别支承更大的力,所导致的刷毛118端部122压力的增大将进一步提高本发明磨刷组件的处理效率。另外,磨刷110也可安排得使刷毛118不间断地排列在背衬140上。或者可使用具有与背衬140的尺寸大体共形的圆形衬底112的单一磨刷110。磨刷110可包含这里所述的任何可模塑聚合物128、添加剂以及磨粒颗粒126。磨刷110也可以不含磨粒颗粒126。用以擦洗和抛光地板时,适当的可模塑聚合物128包括可购自E.I.Du Pont de Nemours,Wilmington,Delaware的聚酯基热塑性弹性体(TPE),而以30%重量的120级碳化硅作为磨料颗粒。

整修表面的方法如上所述,本发明的磨刷10可通过以下方式整修一个表面:磨去工件表面的一部分;使工件带有表面抛光层;清洁工件表面,包括去除漆或其它涂料,填隙物质,磨蚀物或其它外来物质;或者以上各方式的某种组合。图1-2所示的磨刷10被固定装置固定在适当的动力旋转工具上,特别适合于本领域已知的直角动力工具一起使用。一种适当的使用本发明模塑磨刷的动力工具是Ingersoll-Rand旋风地直角磨削机,TA180GR4型,额定性能是18,000转/分和0.70马力。模塑磨刷10可本身装在旋转动力工具上,或用本领域已知方法利用磨刷10背面的支撑垫装在动力工具上。美国专利3,562,968(Johnson等)揭示了一种适当的支撑垫安排方式。

美国专利5,460,883(Barber等)揭示了一种复合磨丝,它包含至少一个预成型的芯部,该芯部至少部分地涂覆着其中分散和粘附有磨料颗粒的热塑性弹性体,热塑性弹性体与磨料颗粒一起构成硬化的组合物。复合磨丝至少在一个预成型芯部的至少一部分(最好是整个表面)上覆盖有硬化的组合物。预成型芯部是在一个单独的步骤,在一次或多次涂覆步骤之前形成的,其中的一个涂覆步骤将填充有磨料的热塑性弹性体涂覆在预成型芯部上。

在图12-21所示的实施方案中,中心部分12的厚度一般为约0.5-25毫米,较好为约1.0-10毫米,更好为1.5-6毫米,最好为1.5-3毫米。中心部分12较好是如图12所示的圆形。中心部分12外缘14的直径较好是约为2.5-61.0厘米(1.0-24.0英寸),虽然更大或更小的中心部分也在本发明的范围之内。在一个较佳实施方案中,中心部分12由适当厚度的适当材料构成,使得中心部分12是可挠曲的,这可有助于保持更多的刷毛与不平整或不规则的工件接触。中心部分12较好至少能弯曲10°,更好至少能弯曲20°,最好至少能弯曲45°,而不会使中心部分损坏或发生显著的永久形变。圆形以外的其它形状的中心部分也属于本发明的范围之内,这些形状包括(但不限于)椭圆形,矩形,方形,三角形,金刚石形,和其它多边形;也可使用比较刚硬或不可挠曲的中心部分。

以下的实施例中使用了后列的组分:可模塑聚合物HytrelTM聚酯基TPE,可购自E.I.Du Pont de Nemours andCompany,Inc.,Wilmington,Delaware.

本发明的第四个变化方式包括以下步骤:(a)使一种热塑性基质熔融,并混入塑料磨料颗粒;(b)在预成型芯子的至少一部分上涂覆由所述的熔融热塑性基质和塑料磨料颗粒构成的涂层;(c)将涂层冷却至足以使熔融的热塑性基质硬化的温度,从而形成一种由在其整个体积内散布有塑料磨料颗粒的热塑性基质构成的硬化的组合物。

发明内容

1刷毛熔化情况:1=无或可忽略;2=少量;3=不能接受(刷子不能工作)2测试在第2周期停止3测试在第6周期停止实施例71基本按照图8-9的实施方式制备用于旋转擦地板机的模塑磨刷110,磨刷是将HytrelTM5526聚酯基热塑性弹性体(可购自Du Pont)注塑而得,该弹性体经过配混,含有30%重量的120级碳化硅磨料。该材料在配混后被制粒。粒状的配混料按上面实施例1-70所述在75吨Van Dorn压机上用泥浆固化塑料注入原模(mud set plastic injection prototype mold)进行注塑。模具温度为60℃(140°F),熔体温度为约237℃(460°F)。周期时间为30秒。部件重量为32.5克。

中心部分12b也可以是如图16所示的环扇形。在这实施方案中,中心部分12b的两侧分别由径向边缘13和15限定。环扇形的角宽度最好能使整数个环扇形装在圆环形刷段内。例如,图17就显示了四个90°的环扇形10b可方便地装配起来构成一个360°的圆环形刷段。

可用模切,水射流切割,纤化,或镟切等方法将片材改变为丝状结构。

制造磨丝时,方法和材料应按下列条件来选择。在挤塑过程中,塑料磨料颗粒不应显著地熔化或裂解。因此热塑性基质的熔点和/或软化点一般低于塑料磨料颗粒的熔点和/或软化点。这样就可使热塑性基质在挤塑过程中融化,而塑料磨料颗粒不会融化。于是加工以后,塑料磨料颗粒在热塑性基质内保持为分立的颗粒。本发明人得到了出人意料的结果,即用两种不同的有机材料构成磨丝时,也可以制得本发明的磨丝。构成热塑性基质的有机材料熔融,而构成塑料磨料颗粒的有机材料基本保持不熔。另外,在加工过程中,熔料和/或挤塑温度不应使塑料磨料颗粒过多地熔融和/或裂解。塑料磨料颗粒的表面应比较“干燥”,使加工过程中气体(即水蒸汽)不会失去。如果在加工过程中失去气体或挥发物,就可能在磨丝中产生不希望有的空洞或缺陷。