海綿片的製作方法

2023-07-25 02:34:56 2

專利名稱：海綿片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚乙烯醇縮乙醛海綿片，這種海綿片有改善的擦拭水的性能，更特別涉及一種適合用於作為擦去在車體表面的水滴和擦拭精密機器，機械組件，儀器或這類東西表面的聚乙烯醇縮乙醛海綿片，它也適合於擦拭人體。
背景技術：
到目前為止由聚乙烯醇縮乙醛多孔彈性材料製成的海綿片已被用作擦拭水的材料。尤其是，由聚乙烯醇縮乙醛多孔彈性材料製成的片狀海綿，或通過在聚乙烯醇縮乙醛多孔彈性材料之間插入增強布，把它們整和成一個複合物獲得的片狀製品，具有良好的吸水能力，因此，它可用作擦拭材料，擦拭去除具有相對良好的平坦性的製品表面的水滴、灰塵等。這就是說，它已經工業生產，作為抹布或擦拭材料在洗車後去除車體表面的水滴和擦拭精密機器，機械組件，儀器或這類東西的表面。
然而，就車體塗層而言，最近已經在抗灰塵塗層上應用了幾層塗料以獲得漂亮的車體顏色，在金屬塗層中，尤其是，在金屬層上應用一層明亮的油漆塗層作為頂部塗料層，導致有五或更多層的塗層構造，包括第一層。
這一明亮塗層易於被劃傷，因為它相對柔軟，根據在洗車後擦拭水滴的方式經常產生細小的劃痕，有時，在嚴重的情況下，塗層的光澤會失去，例如，當擦拭抹布的吸水能力不足時，水被不能一次完全擦拭，車體表面必須被擦拭幾次，因此產生劃痕。當沒被擦拭的水滴遺留在塗層表面時，水滴會引起如露在夏季陽光下的凸鏡同樣的作用，因此灼傷塗層表面，引起斑點。
因此，當在洗車後擦拭車體時，優選使用具有柔軟表面的柔韌的擦拭布以不產生劃痕，更優選的是具有良好的吸水特性和在擦拭後不遺留任何未擦拭的部分。在材料中保留曾吸收的水分這對車體不被潤溼也很重要，也就是說，保留水的特性得到增強。
通過這種方法，如上所述為什麼使用聚乙烯醇縮乙醛海綿片擦拭水滴的原因如下。即，由於聚乙烯醇縮乙醛海綿片不僅比傳統的毛巾的吸水能力強，而且具有有力的吸收水的能力。僅僅通過與它們接觸，水滴就可以被去除，不必象毛巾那樣使勁擦拭。
因此，本發明人曾想到使海綿層密實以增強吸水特性和保留水的特性。然而，已經發現，儘管上面提到的聚乙烯醇縮乙醛海綿片通常在先浸在水中和適當擠壓溼海綿片後使用，當海綿層變得密實，使用時摩擦阻力和尖叫聲增加，因此引起象低功係數這樣的問題。
在這種情況下，本發明人進行了充分的研究。因此，他們發現一種具有特殊結構的能夠協調在洗車後擦拭的水吸收特性和功係數的聚乙烯醇縮乙醛海綿片，從而完成了本發明。本發明的一個目的是提供適於用於作為洗車材料的海綿片，在洗車後擦拭時不留下未擦拭的部分，摩擦阻力小，功係數高。

發明內容
本發明提供一種至少在其表面上含一層聚乙烯醇縮乙醛海綿層，和至少在上述縮乙醛海綿層部分表面有一層薄膜的聚乙烯醇縮乙醛海綿片。
在本發明的海綿片中，薄膜的開孔率優選的是從10到60％，更優選的是，由縮醛化程度是50到80％的聚乙烯醇縮乙醛樹脂製成的聚乙烯醇縮乙醛海綿片，它由具有的細小連續孔，平均孔徑是10到160μm和孔隙率是80到95％的多孔結構組成。
本發明的聚乙烯醇縮乙醛海綿片涉及具有細小連續孔的多孔結構。這是在催化劑存在下把聚乙烯醇和成孔劑與乙醛的交聯而成，並去除成孔劑。
根據本發明的發明權利要求1，海綿保留水的能力可通過在海綿表面形成薄膜得到增強。根據本發明的權利要求2，可以獲得沒有尖叫感覺的海綿片，因為薄膜的開孔率是從10到60％，並且具有高的保留水的能力。這就是說，當開孔率小於10％，操作時的尖叫感覺就變得明顯。反之，當開孔率超過60％，保留水的能力就降低，因此，一旦保留的水容易灑到塗層表面，就會留下未擦拭的部分。就表面比率而言，在本發明的術語薄膜的「開孔率」是指孔的比率，這些孔構成如下層的多孔材料結構，暴露在海綿層上薄膜層的表面。開孔率(％)＝(暴露的孔的面積)/(多孔材料的總表面積)×100。
當開孔率的百分率是100％，意味著沒有薄膜存在於多孔材料的表面的情況，而0％意味著整個表面積被薄膜覆蓋的情況。
根據本發明的權利要求3，可以獲得一種具有高柔韌性和高吸水特性的海綿片。即，本發明的聚乙烯醇縮乙醛海綿具有的縮乙醛化程度是50％到80％。當縮乙醛化程度超過80％，產生的海綿不適合使用，因為它也很難與水潤溼。
本發明的聚乙烯醇縮乙醛海綿片的平均孔徑是從10到160μm。當平均孔徑小於10μm，在操作是的尖叫感覺明顯。反之，當平均孔徑超過160μm，吸水特性變差，保留水的特性降低。因此，一旦保留的水易於灑在塗層表面，會引起功係數的降低。
本發明的聚乙烯醇縮乙醛海綿片的孔隙率是從80到95％。當孔隙率小於80％，上面所提的保留水的能力就下降。反之，當孔隙率超過95％，海綿片的強度就會降低，這是不優選的。
本發明的海綿片能通過以下方式產生。即，能通過原料液反應獲得，原料液是通過混合聚乙烯醇，乙醛，酸和澱粉細微粉末，在用紙分成層狀構造的狀況下製成的。在反應完成後用水衝洗去除未反應的乙醛、酸和澱粉細微粉末，在作為隔離物的上述的紙那部分分離開。
在本發明使用的聚乙烯醇可以完全或部分皂化，聚合度是300到2000，其中部分羥基被其它功能團替代，這些聚乙烯醇能單獨或以它的化合物形式使用。
本發明使用的乙醛作為脂肪族或芳香族的交聯劑能夠把聚乙烯醇轉化成聚乙烯醇縮醛，這也可以是單羥基或多羥基的。甲醛和乙醛尤其是優選的，以提供作為聚乙烯醇縮乙醛多孔材料的物理特性。
在本發明使用的鹽是作為催化劑，可以用例如，無機酸如鹽酸、硫酸、硝酸等；有機酸如草酸、檸檬酸和馬來酸等；或強酸鹽和弱鹼鹽，它們在水溶液中是酸性的。
本發明使用的細微的澱粉粉末指的是通過分離/萃取植物獲得的顆粒狀材料(澱粉顆粒)。澱粉來源的植物包括，例如，穀物如水稻、小麥、玉米等；球莖如馬鈴薯、甘薯和芋頭等。也可以使用通過把疏水官能團結合到這些澱粉顆粒的羥基基團的所謂修飾的澱粉粉末。這些澱粉的細微粉末作為在生產聚乙烯醇縮乙醛多孔材料的成孔劑，能通過改變澱粉的種類和數量調節孔的直徑和孔隙率。
在本發明使用的紙被用作隔離物，優選的是在反應完成後完全分裂和分散的紙，並不含粘合劑、添加劑或類似物質。為了獲得具有優勢的開孔率，使用那些有固定的水滲透特性的紙。這就是說，使用那些有一定水滲透時間的紙，要求在適當範圍把500ml水滲透過有固定的面積的紙。當水滲透較長時，海綿片的開孔率就變小。反之，當水滲透較短時，開孔率就變大。
附圖簡述

圖1是SEM顯微電鏡照片，說明的是根據本發明的海綿片的薄膜表面形狀；圖2是SEM顯微電鏡照片，說明的是根據本發明的海綿片內三維網絡。
實施發明的最好方式下面的例子進一步說明本發明但不能認為是限制了本發明的範圍。
作為本發明的海綿片的實施例將在下面描述生產本發明海綿片的方法將在下面詳細描述。首先，將聚乙烯醇溶於熱水中製成重量濃度為約5到15％的聚乙烯醇水溶液。加入把澱粉作為成孔劑分散到水中製成的溶液。把溶液加熱到約澱粉的膠化溫度，加入硫酸和甲醛水溶液，在攪拌下進一步充分混合以形成均一的漿狀原料液。
將一定量的這種原料液澆鑄進預定的保留模具中。在那兒放上紙，然後這一定量原料液就進一步鑄造。當交替放紙和澆鑄原料液操作時，以相同的方式重複，數層被作為隔離物的紙分離的層就成層了。
當在60℃10小時或更長時間，層片就發生反應。在反應完成後，當壓縮產物和用水清洗時，酸和澱粉的細微粉末就去除了。然後，通過在紙的部分分離就獲得了本發明的聚乙烯醇縮乙醛多孔材料海綿片。
在澆鑄原料液後當置入布時，然後再澆鑄原料液，就獲得了含插入布為增強材料的海綿片。
在此處使用的布優選的是多孔的布例如維多利亞細麻布，能與聚乙烯醇縮乙醛多孔材料兩側結合。
實施例1將750g由Kuraray公司生產的完全皂化的聚乙烯醇117完全溶於熱水中，總量配成8升。玉米澱粉顆粒被選為成孔材料，700g玉米澱粉顆粒分散到水中。將製得的懸浮液加到上述聚乙烯醇水溶液中，然後攪拌混合製得總量10升。
甲醛被選為交聯劑，硫酸被選為催化劑。將1升35％甲醛水溶液和1升50％的硫酸混合液加到上面的聚乙烯醇和澱粉的混合溶液中以製備均一溶液，作為反應原料液。
準備尺寸為長780mm×寬490mm×深100mm的樹脂容器，然後使反應原料液與作為隔離物的紙交替裝進其中形成層片。此時，在一層要澆鑄的反應溶液的量調節為600ml，使用水滲透時間為170秒的紙作分離紙。即，以這種方式形成的層片，原料液反應每層完全用有與上述容器相同或稍小的紙分離開，從此形成多層。
在完成層片後，將容器放進熱處理裝備中控制溫度為60℃，反應進行一夜。
在完成各個反應後，內容物從容器中取出，用水充分洗滌去除未反應的甲醛，硫酸和澱粉。而且，反應產物在紙那部分被分開，獲得厚度約1.5mm的海綿片。海綿片在表面有一層薄膜。產生的海綿片的特性和各種性質列於表2。
在如汽車塗層表面那樣有同樣平滑度平板表面撒上水滴，然後用產生的海綿片擦拭，產生的摩擦阻力很小，沒有尖叫聲，功係數高，沒有未擦拭部分。
評定海綿片特性的方法將在下面表示。
(測量摩擦阻力值)在本發明，摩擦阻力定量值代表擦拭的容易度。尤其是，它是用下面的方式測定。把尺寸為100mm×100mm的海綿片放在有相同尺寸底表面的塑料箱底表面上，用雙面膠帶，在箱子上均勻放置1.2kg重物。在把海綿片放到光滑平板上後，把箱邊固定到彈簧尺上。當水平拉彈簧尺時，貼附在箱子的海綿片開始移動，就可以讀出彈簧尺的負荷。當負荷不大於3.0kg，判定為操作阻力很小。反之，當負荷不小於3.0kg，判定為操作阻力很大，尖叫感存在。
(吸水能力和未擦拭部分存在/不存在)在把用藍色素染色的水灑到白板上後，尺寸為100mm×100mm的海綿片在雙摺疊狀態放在上面，用與海綿片相連的塑料尺輕拉海綿片。這時，判斷遺留在白板的水滴的量。
實施例2、3與實施例1的方式相同，只是改變用於實施例1的紙的水滲透時間為到100秒或80秒，各獲得厚度為1.5mm的海綿片。
實施例4與實施例1的方式相同，只是改變用於實施例1的澱粉為水稻澱粉，獲得厚度為1.5mm的海綿片。
實施例5與實施例1的方式相同，只是改變用於實施例1的澱粉為馬鈴薯澱粉，獲得厚度為1.5mm的海綿片。
對比例1與實施例1的方式相同，只是改變用於實施例1的紙的水滲透時間為到500秒，獲得厚度為1.5mm的海綿片。
對比例2、3與對比例1的方式相同，只是改變用於對比例1的澱粉為水稻澱粉或馬鈴薯澱粉，各獲得厚度為1.5mm的海綿片。
對比例4與對比例1的方式相同，只是改變用於對比例1的紙的水滲透時間為到50秒，獲得厚度為1.5mm的海綿片。
對於實施例1到5和對比例1到4，上面提到的評價方法的結果列於表2。同時，生產條件總結在表1。
表1

表2

從表2可明顯看出，當在海綿片表面的薄膜開孔率超過60％，就留有一些未擦拭部分，反之，開孔率不大於10％，功係數就變低。
工業應用本發明的海綿片能作為洗車的擦拭材料，功係數很高，通過設定在海綿片表面上的薄膜的開孔率在一個優化值，不留下未擦拭部分。這種海綿片也可以用於擦拭遊泳後在人體的水。
權利要求
1.一種聚乙烯醇縮乙醛海綿片，含有至少在其表面上的一層聚乙烯醇縮乙醛海綿層，和至少在上述聚乙烯醇縮乙醛海綿層的部分表面上的一層薄膜。
2.根據權利要求1海綿片，其中薄膜的開孔率是從10到60％。
3.根據權利要求1和2海綿片，其中聚乙烯醇縮乙醛海綿片是由縮醛化程度為50到80％的聚乙烯醇縮乙醛樹脂製成，由具有細小連續孔的多孔結構組成，平均孔徑是10到160μm，孔隙率是80到95％。
全文摘要
由具有細小連續孔的多孔結構組成的聚乙烯醇縮乙醛海綿片,在它的上面有一層薄膜。這種海綿片能作為洗車的擦拭材料,在洗車後擦拭過程中不留下未擦拭部分,摩擦阻力小,功係數高。
文檔編號B60S3/00GK1246814SQ98802275
公開日2000年3月8日 申請日期1998年2月17日 優先權日1997年2月21日
發明者長坂幸治, 佐佐木泰興, 清水真一 申請人:鍾紡株式會社