[发明专利]复合研磨长丝及其制造方法，其制品及使用该制品的方法

说明书

本发明涉及用一种以磨料充填的热塑性弹性体涂覆的复合研磨长丝。

尼龙研磨长丝是五十年代后期开发的一种取代天然研磨长丝的人造研磨长丝，当时开发了一种把磨料颗粒均匀地分散于尼龙基质长丝内的挤压法加工工艺（美国专利No.3，522，342和No.3，947，169）。对尼龙研磨长丝的评论是Watts，J.H.于1988年提出的。这是作者于1988年3月21～24日在制造工程师技术协会举行的WESTEC会议上以“研磨单丝-影响刷具性能的决定性因素”为题的书面报告。正如Watts所说明的，由于这种研磨类型的长丝，新的研磨颗粒得以显露。以致用这种长丝制造的研磨长丝刷具在使用过程中是如此容易复原。尼龙研磨长丝的某些优点是安全、清洁、研磨迅速、成本低、优良的倒圆角和抛光控制、灵活性和便于设计制做。

尼龙和其他热塑性材料的主要性能是它的“记忆”性，对于研磨长丝，在其加工工艺中涉及到“弯曲恢复性”或者说有使弯曲的长丝恢复其最初的展开状态的趋向。尼龙的弯曲恢复一般在90%以上，也就是说在尼龙长丝受弯曲后，可恢复原来展开程度的90%。

如对刷具进行超长时间的运转，大多数充填有磨料的聚合物长丝将形成一种固定的形状，如果刷具的长丝不能复原，则刷具将变软并失去其作用。弯曲恢复取决于长丝的直径、松弛时间、应变、挠曲时间和环境条件。迄今所制得的合成长丝中，尼龙可对长时间周期的变形提供最佳的弯曲恢复性。

发明者发现，不同种类的尼龙虽然可适用于许多用途，但在性质上具有局限性，从而使它们不适应应用于研磨长丝。尼龙研磨长丝具有有限的刚性，当温度接近70℃时可失去其刚性，当温度升高时，将不适宜于用来去除厚重的锈皮和毛刺，耐温性对保持长丝的刚性至关重要。一般来讲，升高温度对所有尼龙聚合物有相似的影响，当测定弯曲（正切）模量时温度升高刚性下降。当用研磨长丝缓慢地磨光时，一般热量产生没有多大问题，因为刷具的速度较慢;然而在短暂强力抛光时，刷具受压部分或在干燥环境下高速研磨，则在研磨长丝的尖端处产生高温。

尼龙研磨长丝的另一个局限性是湿度对尼龙长丝刷具的性能有明显影响，湿度能影响长丝的刚性和刷具的耐用性。尼龙6，12比其他尼龙材料能较好地保持其刚性，在高湿度或在浸透油、溶剂或有水存在的情况下，其刚挺度可是其他类型尼龙的2-3倍。

在所有含有磨料的聚合物长丝中，由于磨料和聚合物没有足够的粘结力，当磨料填充量增加时，其断裂强度和抗弯曲疲劳降低。长丝的弯曲模量可简单地定义为抗弯曲性，用以表征研磨长丝聚合物的内在性能，弯曲模量一般依赖于长丝的直径，由于用同样聚合物制得的一系列研磨长丝的弯曲模量相同，影响长丝刚度的主要特性是长丝的直径和长度。

当运转开始时，含有磨料的尼龙长丝的研磨能力显示出明显良好的研磨性能，其后不到1小时，研磨作用明显下降。图7表示了含磨料尼龙长丝研磨性能的下降情况，其充填的磨料为一般的氧化铝，当长丝连接于轮毂上制成刷具，轮毂旋转时长丝便接触（从而磨光）固定的工作，图7代表了扁碳钢板（1018）在1.36Kg负荷作用下其研磨作用与时间的关系。专门设计一种与刷具相反运转的装置，可使刷具的研磨作用恢复到原先的水平，例如将刷具逆向作用于一金属网，刷具经过这种“修整”，可使研磨得到急剧的增加，这一情况发生在图7中2小时15分的地方。另一个与含磨料尼龙长丝有关的问题是它很差的耐弯曲疲劳性，过长的运转周期，使长丝与轮毂连接处趋于断裂，给使用者带来麻烦，影响刷具的寿命和经济价值。

本发明在提供一种由一预制芯涂覆一种充填有磨料的热塑性弹性体组成的复合研磨长丝之前，提出上述与充填有磨料的尼龙和其他长丝有关的一些问题。这一方法的中心思想是将预制芯涂覆一层磨料外皮与充填有磨料的热塑性长丝比较，具有更高的初始弯曲模量，在时间、湿度、温度和化学环境中具有更为恒定的弯曲模量以及更高的拉伸强度。

与有充填磨料的尼龙长丝比较，复合研磨长丝可允许在其热塑性弹性体涂覆层中加入两倍的研磨颗粒，而其抗弯曲疲劳性不呈现明显下降，可以观察到比增加磨料加入量预期值要高的初始和持续研磨作用，这一特性与热塑性弹性体的结构状态以及复合研磨长丝的制备方法有关。