DE69818112T2

DE69818112T2 - Parfumiertes Reinigungstuch

Info

Publication number: DE69818112T2
Application number: DE1998618112
Authority: DE
Inventors: Saeed Fereshtehkhou (NMN), Cincinnati; Paul Joseph Loveland Russo; Wilbur Cecil Cincinnati Strickland Jr.; Nicola John Mason Policicchio
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: ATE249164T1; JP2007307392A; CA2293362A1; TR200000246T2; ES2236629T5; CN1264278A; ES2236629T3; HUP0003717A2; JP2004337621A; DE69802798D1; JP4369387B2; AU740795B2; US20150196186A1; NO995728D0; CA2291124A1; US6645604B1; US20140130277A1; JP2001527455A; DE69828829T3; US8536074B2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft parfümierte Reinigungstücher, die besonders für die Entfernung und das Einfangen bzw. den Einschluss von Staub, Lint, Haaren, Sand, Essenskrümeln, Gras und dergleichen geeignet sind.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Nonwoven- bzw. Faservliestüchern für die trockene Reinigung vom Staub-Typ ist im Fachbereich bekannt. Solche Tücher verwenden typischerweise einen Faserverbund, bei dem die Fasern durch haftende, verwickelnde bzw. verhakende oder andere Kräfte verbunden bzw. verklebt werden; siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 3 629 047 und das US-Patent 5 144 729. Um ein haltbares Wischtuch bereitzustellen, wurden Verstärkungsmittel mit den Stapelfasern in der Form eines kontinuierlichen Filaments oder einer Netzwerkstruktur kombiniert; siehe zum Beispiel das US-Patent Nr. 4 808 467, US-Patent 3 494 821 und das US-Patent Nr. 4 144 370. Ebenfalls verwendeten zur Bereitstellung eines Produkts, das den Härten des Wischvorgangs widerstehen kann, bisherige Faservlies- bzw. Nonwoven-Tücher stark miteinander mittels einer oder mehrerer der oben stehend genannten Kräfte verklebte Fasern. Während haltbare Materialien erhalten werden, kann sich ein derartiges starkes Verkleben auf die Fähigkeit der Materialien, Teilchenschmutz aufzunehmen und zurückzuhalten, nachteilig auswirken. In dem Bestreben, dieses Problem anzugehen, beschreibt das US-Patent 5 525 397 von Shizuno et al. ein Reinigungstuch, welches eine polymere Netzwerkschicht und mindestens eine Nonwoven-Schicht umfasst, wobei die zwei Schichten leicht hydroverschlungen sind, um ein Tuch mit einem niedrigen Verschlingungskoeffzienten vorzusehen. Das erhaltene Tuch soll Festigkeit und Haltbarkeit vorsehen, sowie eine verbesserte Staub-Aufsammelleistung, weil die Verbundfasern leicht hydroverschlungen sind. Tücher mit einem niedrigen Verschlingungskoeffizienten (d. h. nicht höher als 500 m) sollen eine bessere Reinigungsleistung vorsehen, weil ein größeres Maß an Fasern für den Kontakt mit Schmutz verfügbar ist.
Während die in dem '397-Patent beschriebenen Tücher einige der Probleme mit bisherigen Nonwoven-Reinigungstüchern angehen sollen, scheinen diese Tücher allgemein ein gleichmäßiges Flächengewicht zu haben, zumindest auf makroskopischer Ebene; und sie weisen im Wesentlichen ein gleichmäßiges Kaliber bzw. Dicke auf, wiederum auf makroskopischer Ebene. Das heißt, Schwankungen und Variationen im normalen und erwarteten Flächengewicht und im Kaliber können in statistischer Weise auftreten als Folge von Flüssigkeitsdruckunterschieden während der Hydroverschlingung. Jedoch würde nicht davon ausgegangen, dass die Struktur diskrete Bereiche umfasst, die bezüglich des Flächengewichts unterschiedlich sind. Wenn zum Beispiel auf mikroskopischer Ebene das Flächengewicht eines Zwischenraums zwischen Fasern gemessen würde, würde man ein scheinbares Flächengewicht von null erhalten, während das Flächengewicht eines solchen Bereichs, es sei denn, eine Öffnung in der Nonwoven-Struktur wurde gemessen, tatsächlich größer als null ist. Solche Schwankungen und Variationen sind ein normales und erwartetes Ergebnis des Hydroverschlingungsprozesses. Der Fachmann würde Nonwovens mit solchen Variationen, darin eingeschlossen die in dem '397-Patent beschriebenen, als solche mit im Wesentlichen einem gleichmäßigen Flächengewicht und Kaliber im makroskopischen Sinne interpretieren. Das Ergebnis eines Tuchs mit einem gleichmäßigen Flächengewicht ist, dass das Material sich nicht besonders für das Aufsammeln und Einschließen von Schmutz unterschiedlicher Größe, Form etc. geeignet ist. Die US-A-3 619 251 lehrt die Verwendung eines reinen Baumwollgewebes, das mit Lösungsbenzin für ein wirksames Wischen beispielsweise von Fußbodenoberflächen und Tafeln imprägniert ist. Dieses bekannte Wischtuch kann einen Duftstoff einschließen, um dem unangenehmen Geruch, der von dem Lösungsbenzin freigesetzt wird, wenn das Wischtuch verwendet wird, entgegenzuwirken. Die Lösungsbenzinzusammensetzung schließt Wachs in einem Anteil von 43% und aromatisches Benzol in einem Anteil von 15,9% ein.
Es besteht ständig Bedarf nach der Bereitstellung von Reinigungstüchern, die für eine verbesserte Schmutzentfernung sorgen.
Es ist das Ziel der Erfindung, Reinigungstücher mit Additiven vorzusehen, insbesondere jenen, welche das Anhaften von Schmutz an dem Substrat verbessern, und besonders für die im Folgenden beschriebenen Tücher mit unterschiedlichen Flächengewichten und/oder dreidimensionaler Struktur, wobei Kombinationen spezielle Leistungsvorzüge haben, und solche Kombinationen verbesserte Nutzvorteile vorsehen. Insbesondere beinhalten die Tücher der Erfindung einen Duftstoff.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungstuch für die trockene Reinigung vom Staub-Typ, umfassend ein Additiv, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Wachs, Öl oder Mischungen davon, und einen Duftstoff, wobei das Additiv auf dem Reinigungstuch in einem Anteil von 0,1 bis 8%, bezogen auf das Gewicht des Reinigungstuchs, vorliegt. Bevorzugte Tücher besitzen mindestens zwei Bereiche, wobei die Bereiche sich durch ihr Flächengewicht unterscheiden. Insbesondere umfasst das Reinigungstuch einen oder mehrere Bereiche mit hohem Flächengewicht mit einem Flächengewicht von etwa 30 bis etwa 120 g/m² und einen oder mehrere Bereiche mit geringem Flächengewicht, wobei der/die Bereiche) ein Flächengewicht besitzen, das nicht mehr als etwa 80% des Flächengewichts des/der Bereiche mit hohem Flächengewicht beträgt. Gemäß einem bevorzugten Aspekt besitzt der erste Bereich ein relativ hohes Flächengewicht und umfasst ein im Wesentlichen kontinuierliches Netzwerk. Der zweite Bereich umfasst eine Vielzahl von gegeneinander diskreten Bereichen mit relativ niedrigem Flächengewicht und die durch den ersten Bereich mit einem hohen Flächengewicht umschrieben sind. Insbesondere umfasst ein bevorzugtes Reinigungstuch einen kontinuierlichen Bereich mit einem Flächengewicht von etwa 30 bis etwa 120 g/m² und eine Vielzahl an diskontinuierlichen Bereichen, die durch den Bereich mit hohem Flächengewicht umschrieben sind, wobei die diskontinuierlichen Bereiche in einem nichtstatistischen, sich wiederholenden Muster angeordnet sind und ein Flächengewicht von nicht mehr als etwa 80% des Flächengewichts des kontinuierlichen Bereichs aufweisen.
Bei einer Ausführungsform besitzt das Reinigungstuch, zusätzlich zu den Bereichen, die sich bezüglich des Flächengewichts unterscheiden, eine substanzielle makroskopische Dreidimensionalität. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "makroskopische Dreidimensionalität", wenn er zur Beschrei bung dreidimensionaler Reinigungstücher verwendet wird, dass das dreidimensionale Muster für das bloße Auge leicht sichtbar ist, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene des Tuchs etwa 30,48 cm (12 Inches) beträgt. Mit anderen Worten, die dreidimensionalen Strukturen der vorliegenden Erfindung sind Reinigungstücher, die nicht-planar sind, indem eine oder beide Oberflächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen, wobei der Abstand zwischen jenen Ebenen für das bloße Auge feststellbar ist, wenn die Struktur aus etwa 30,48 cm (12 Inches) Entfernung betrachtet wird. Demgegenüber bezieht sich der Ausdruck "planar" auf Reinigungstücher mit geringfügigen Oberflächenaberrationen bzw. -fehlern auf einer oder beiden Seiten, wobei die Oberflächenaberrationen nicht leicht für das bloße Auge sichtbar sind, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Betrachterauge und der Ebene des Gewebes etwa 30,48 cm (12 Inches) oder mehr beträgt. Mit anderen Worten, der Beobachter würde auf der Makroebene nicht erkennen, dass eine oder beide Oberflächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen und damit dreidimensional sind. Die makroskopisch dreidimensionalen Strukturen der vorliegenden Erfindung umfassen wahlweise ein Scrim-Material bzw. Textilmaterial aus Faservlies, welches bei Erwärmung und anschließender Kühlung sich zusammenzieht, um so eine makroskopische dreidimensionale Struktur vorzusehen. Andere Materialien, die Kontraktionskräfte vorsehen und so Dreidimensionalität vorsehen, sind unten stehend erläutert. Die makroskopische Dreidimensionalität wird hierin als "durchschnittlicher Höhenunterschied" beschrieben, der hierin als der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Peaks und Vertiefungen einer bestimmten Oberfläche eines Tuchs definiert ist, sowie der "durchschnittliche Peak-zu-Peak"-Abstand, welcher der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Peaks einer bestimmten Oberfläche ist. Makroskopische Dreidimensionalität ist auch als der "Oberflächentopographie-Index" der äußeren Oberfläche(n) des Reinigungstuchs beschrieben; der Oberflächen-Topographie-Index ist das Verhältnis, das erhalten wird durch Teilen des Durchschnittlichen Höhenunterschieds einer Oberfläche durch den Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstand der Oberfläche. In einer Ausführungsform besitzen beide äußeren Oberflächen des Tuchs die beschriebenen Eigenschaften eines Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstands und der Oberflächentopographie. Verfahren zum Bestimmen des Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstands und des Durchschnittlichen Höhenunterschieds sind ausführlich im Nachstehenden im Abschnitt 'Testverfahren' beschrieben.
Die Tücher dieser Erfindung und ähnliche Tücher, insbesondere solche, die Additive in geringen Mengen enthalten, wie hierin beschrieben, und insbesondere solche, bei welchen das Additiv im Wesentlichen gleichmäßig über mindestens einen durchgehenden Bereich verhaftet ist, können in verbesserten Verfahren zur Reinigung verwendet werden und um die gewünschten Vorteile für die Verbraucher und Benutzer der Tücher vorzusehen, wobei einige dieser Vorteile solche sind, die dem Verbraucher nicht von sich aus ersichtlich sind, wie im Folgenden ausführlich erläutert. Es ist daher wünschenswert, die Tücher, entweder in Rollenform, mit Perforationen zur Unterstützung beim Trennen von Tüchern zu verpacken oder mit Mitteln zum Abtrennen der Tücher zu nützlichen Längen und/oder zum Verpacken in Packungen, die den Verbraucher über die verbesserten Verfahren und/oder die Vorteile, die erzielt werden können, insbesondere jene Vorteile, die nicht von sich aus dem Verbraucher ersichtlich sind, informieren. Die Reinigungstücher mit Additiven, einschließlich jener mit den gewünschten niedrigen Anteilen solcher Additive, die vorzugsweise im Wesentlichen gleichmäßig in einem oder in mehreren Bereichen verhaftet sind, sehen in Kombination spezielle Leistungsvorteile vor, und solche Kombinationen können verbes serte Vorteile vorsehen, insbesondere wenn die Tücher die hierin dargelegten gewünschten Strukturen aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 ist eine schematische Erläuterung in Form einer Draufsicht einer Drei-Schicht-Ausführungsform eines Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung, in welcher die zweite Schicht ein Scrim-Material mit Filamenten umfasst, die parallel zu den Seiten- und Endkanten des Tuchs verlaufen, wobei ein Teil der ersten Schicht abgeschnitten dargestellt ist und wobei die Oberflächenmerkmale der ersten Schicht der Klarheit halber weggelassen sind.
Die 2 ist eine Veranschaulichung des in 1 gezeigten Typs, die eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt, in welcher die Filamente der zweiten Schicht in einem Winkel von etwa 45 Grad im Verhältnis zur Seite und den Endkanten des Reinigungstuchs geneigt sind.
Die 3 ist eine schematische Erläuterung in Form einer Draufsicht der Photographie von 5, welche die Textur der makroskopisch dreidimensionalen äußeren Oberfläche der ersten Schicht und insbesondere die länglichen Grate auf der äußeren Oberfläche der ersten Schicht zeigt.
Die 4 ist eine Veranschaulichung im Querschnitt des Tuchs parallel zu einem der Filamente der zweiten Schicht und zeigt Bereiche des Filaments, die sich zwischen den Filamentschnittpunkten erstrecken, die Bereiche des Filaments, die nicht mit der ersten Schicht verbunden sind, sowie Bereiche der Filamente, die nicht an die dritte Schicht gebunden sind.
Die 5 ist eine Mikroaufnahme, welche die Textur der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Schicht, und insbesondere die länglichen Grate der Oberfläche zeigt. Der Maßstab in 5 ist in Inches angegeben.
Die 6 ist eine vergrößerte Mikroaufnahme des in 5 gezeigten Typs, welche eine längliche Rille mit sich in verschiedene Richtungen erstreckenden Verzweigungen zeigt.
Die 7 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme, die eine perspektivische Ansicht der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Schicht liefert.
Die 8 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Querschnitts des Reinigungstuchs, welche Bereiche von Filamenten zeigt, die sich zwischen Filamentschnittpunkten erstrecken, wobei die Bereiche der Filamente nicht an die erste Schicht gebunden sind.
Die 9 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme, welche die Verbindung der ersten und dritten Schicht mit der zweiten Schicht an den Filamentschnittpunkten zeigt.
Die 10 ist eine Photographie (12 × vergrößert) eines Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung, welche den durchgehenden Bereich mit einem hohen Flächengewicht und eine Vielzahl an diskreten Bereichen mit einem niedrigen Basisgewicht darstellt.
Die 11 ist eine Draufsicht des in 10 dargestellten Tuchs, um die Erläuterung der Unterschiede im Flächengewicht des Tuchs zu erleichtern.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
I. Definitionen
Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "umfassend", dass die verschiedenen Komponenten, Bestandteile oder Schritte gemeinsam bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung an gewandt werden können. Folglich beinhaltet der Ausdruck "umfassend" die stärker einschränkenden Ausdrücke "bestehend im Wesentlichen aus" und "bestehend aus".
Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "Hydroverschlingung" allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines Materials, in welchem eine Schicht aus losem Fasermaterial (z. B. Polyester) auf einem geöffneten Musterelement getragen wird und Wasserdruckunterschieden ausgesetzt wird, die ausreichend groß sind, um eine mechanische Verwicklung der einzelnen Fasern zur Vorsehung eines Gewebes zu bewirken. Das geöffnete Musterungselement kann z. B. aus einem gewebten Sieb bzw. Filtergewebe, einer perforierten Metallplatte etc. gebildet sein.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Z-Dimension" auf die Dimension senkrecht zu der Länge und Breite des Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung oder einer Komponente davon. Die Z-Dimension korrespondiert in der Regel mit der Dicke des Tuchs.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "X-Y-Dimension" auf die Ebene senkrecht zu der Dicke des Reinigungstuchs oder einer Komponente davon. Die X- und Y-Dimension entsprechen in der Regel der Länge bzw. Breite des Tuchs oder einer Tuchkomponente.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Schicht" auf ein Element oder eine Komponente eines Reinigungstuchs, dessen Hauptdimension X-Y ist, d. h. entlang ihrer Länge und Breite. Es sollte sich verstehen, dass der Ausdruck Schicht nicht notwendigerweise auf einzelne Schichten oder Lagen von Material beschränkt ist. Somit kann die Schicht Laminate oder Kombinationen von mehreren Schichten oder Geweben der erforderlichen Materialarten umfassen. Demzufolge schließt der Ausdruck "Schicht" die Ausdrücke "Schichten" und "schichtförmig" ein.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine "obere" Schicht eines Reinigungstuchs eine Schicht, die relativ gesehen weiter von der Oberfläche, die zu reinigen ist, entfernt ist (d. h. in Zusammenhang mit dem Gerät, relativ gesehen näher an dem Griffstück des Geräts während der Benutzung). Der Ausdruck "untere" Schicht bedeutet umgekehrt eine Schicht eines Reinigungstuchs, die relativ gesehen näher an der zu reinigenden Oberfläche liegt (d. h. in Zusammenhang mit dem Gerät, relativ gesehen weiter entfernt von dem Griffstück des Geräts während der Benutzung).
Alle hierin verwendeten Prozentangaben, Verhältnisangaben und Anteile sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben ist.
II. Reinigungstücher
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungstuch für die trockene Reinigung vom Staub-Typ zur Entfernung von Staub, Lint, Haaren, Gras, Sand, Essenskrümeln und anderen Substanzen verschiedener Größe, Gestalt, Konsistenz etc. von einer Vielzahl an Oberflächen. Vorzugsweise zeigen die Reinigungstücher eine verbesserte Reinigungsleistung bei Verbrauchergruppentests.
Als ein Resultat der Fähigkeit der Reinigungstücher, durch verschiedene Mittel, einschließlich des Kontaktierens und Festhaltens, Staub, Lint und andere Substanzen aus, der Luft auf Oberflächen, sowie aus der Luft zu verringern oder zu eliminieren, sorgen die Tücher für eine stärkere Verringerung der Anteile solcher Materialien auf Oberflächen und in der Atmosphäre, im Verhältnis zu anderen Produkten und Praktiken für ähnliche Reinigungszwecke. Diese Fähigkeit ist besonders augenfällig bei Tüchern, die Additive enthalten, wie hierin beschrieben. Selbst die Tücher des US-Patents 5 525 397 können diesen Vorteil bereitstellen, gleichwohl in einem geringeren Maße als die hierin bevorzugten Strukturen, und daher ist es wichtig, diese Informationen auf der Verpackung oder in Verbindung mit der Verpackung bereitzustellen, um die Verwendung der Tücher, einschließlich jener des besagten '397-Patents, insbesondere auf nicht herkömmlichen Oberflächen, wie Polstermöbeln, Textilien, Teppichen, Kleidungsstücken etc., wo Staubtücher normalerweise nicht verwendet wurden, zu fördern. Die Verwendung einer geringen Menge an Additiv, das gleichmäßig auf mindestens einem durchgehenden Bereich des Tuchs in einer wirksamen Menge anhaftet, um das Haftvermögen von Schmutz, insbesondere von Schmutzpartikeln, und besonders jenen Partikeln, die eine allergische Reaktion hervorrufen, zu verbessern, sorgt für einen überraschenden Grad der Regulierung der Schmutzanhaftung. Zumindest in jenen Bereichen, wo das Additiv auf dem Tuch vorhanden ist, ist die geringe Menge für eine solche Verwendung von Bedeutung, da, im Gegensatz zu herkömmlichen Staubwischoperationen, wo Öle als Flüssigkeiten oder als Sprays aufgebracht werden, eine viel geringere Gefahr der Erzeugung von sichtbaren Schmutzflecken, insbesondere auf solchen nicht herkömmlichen Oberflächen, wenn das Tuch benutzt wird, besteht. Die bevorzugten Strukturen sehen ebenfalls Vorteile durch Einfangen bzw. Einschließen größerer Teilchen, und nicht durch deren Abreiben zu kleineren Größen, vor.
Verbraucher mit Allergien profitieren besonders durch die Verwendung der hierin beschriebenen Tücher, insbesondere der bevorzugten Strukturen, da Allergene typischerweise in Staubform vorliegen und es besonders wünschenswert ist, die Menge an kleinen Teilchen zu reduzieren, die eingeatmet werden können. Für diesen Vorteil ist es wichtig, die Tücher regelmäßig zu verwenden, und nicht bloß, wenn der Schmutz optisch augenfällig wird, wie bei Verfahrensweisen des Stands der Technik.
a. Mehrfache Flächengewichte
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungstuch mit mindestens zwei Bereichen, bei dem sich die Bereiche durch das Flächengewicht unterscheiden. Insbesondere umfasst das Reinigungstuch einen oder mehrere Bereiche mit hohem Flächengewicht mit einem Flächengewicht von etwa 30 bis etwa 120 g/m² (vorzugsweise von etwa 40 bis etwa 100 g/m², stärker bevorzugt von etwa 50 bis etwa 90 g/m², noch stärker bevorzugt von etwa 60 bis etwa 80 g/m²) und einen oder mehrere Bereiche mit niedrigem Flächengewicht, wobei der/die Bereiche) mit niedrigem Flächengewicht ein Flächengewicht besitzen, das nicht mehr als etwa 80% des Flächengewichts des/der Bereiche mit hohem Flächengewicht beträgt. Bevorzugte Reinigungstücher in dieser Hinsicht umfassen einen durchgehenden Bereich mit hohem Flächengewicht und eine Vielzahl an diskontinuierlichen Bereichen, die durch den durchgehenden Bereich mit hohem Flächengewicht umschrieben sind, wobei die nicht durchgehenden Bereiche in einem nichtstatistischen, sich wiederholenden Muster angeordnet sind und ein Flächengewicht von nicht mehr als etwa 80 Gew.-% des durchgehenden Bereichs aufweisen.
Vorzugsweise besitzen der/die Bereiche) mit niedrigem Flächengewicht des Reinigungstuchs ein Flächengewicht von nicht mehr als etwa 60%, stärker bevorzugt von nicht mehr als etwa 40%, und noch stärker bevorzugt von nicht mehr als etwa 20%, bezogen auf das Flächengewicht des/der Bereiche mit hohem Flächengewicht. Die Reinigungstücher besitzen vorzugsweise ein Gesamtflächengewicht von etwa 20 bis etwa 110 g/m², stärker bevorzugt von etwa 40 bis etwa 100 g/m², noch stärker bevorzugt von etwa 60 bis etwa 90 g/m². Bezüglich des/der Bereiche mit niedrigem Flächengewicht ist es bevorzugt, dass das Flächengewicht in solchen Bereichen nicht null ist, so dass makroskopische Öffnungen vorhanden sind. Dies liegt daran, weil Schmutz vollständig durch das Reinigungstuch eindringen gelassen wird und darin nicht festgehalten wird. Mit anderen Worten, der Grad des Einschlusses bzw. Zurückhaltens des Tuchs wird in solchen Situationen nicht optimiert.
In diesen Ausführungsformen, wo ein durchgehender Bereich mit hohem Flächengewicht diskrete Bereiche mit niedrigem Flächengewicht umgibt, ist es bevorzugt, dass mindestens etwa 5% der Gesamtoberfläche des Reinigungstuchs Bereiche mit niedrigem Flächengewicht sind. Stärker bevorzugt sind mindestens etwa 10%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 15%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 20%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 30% der Gesamtoberfläche des Reinigungstuchs Bereiche mit niedrigem Flächengewicht. In diesen Ausführungsformen, in welchen diskrete Bereiche mit hohem Flächengewicht durch einen durchgehenden Bereich mit niedrigem Flächengewicht umgeben sind, ist es bevorzugt, dass mindestens etwa 5% der Gesamtoberfläche des Reinigungstuchs diskrete Bereiche mit hohem Flächengewicht sind. Stärker bevorzugt sind mindestens etwa 10%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 15%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 20%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 30% der Gesamtoberfläche des Reinigungstuchs Bereiche mit hohem Flächengewicht.
In jenen bevorzugten Ausführungsformen mit einem durchgehenden Bereich mit hohem Flächengewicht, welcher diskrete Bereiche mit niedrigem Flächengewicht umgibt, können die diskreten Bereiche mit niedrigem Flächengewicht entweder in X- oder Y-Richtung oder in beiden Richtungen versetzt angeordnet sein oder ausgerichtet sein. Vorzugsweise bildet das im Wesentlichen kontinuierliche Netzwerk mit hohem Flächengewicht ein gemustertes Netzwerk rings um die diskreten Bereiche mit niedrigem Flächengewicht, gleichwohl können, wie erwähnt, kleine Übergangsbereiche eingerichtet sein.
Es wird für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass es kleine Übergangsbereiche mit einem Flächengewicht zwischen den Flächengewichten des Bereichs/der Bereiche mit hohem Flächengewicht und des Bereichs/der Bereiche mit niedrigem Flächengewicht geben kann, wobei die Übergangsbereiche allein möglicherweise bezogen auf die Fläche als nicht signifikant genug betrachtet werden, um ein sich deutlich von den Flächengewichten jedes benachbarten Bereich unterscheidendes Flächengewicht zu umfassen. Solche Übergangsbereiche liegen innerhalb der bekannten normalen Herstellungsabweichungen und sind der Herstellung einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung eigen. Es wird ebenfalls anerkannt, dass innerhalb eines bestimmten Bereichs (ob mit hohem oder niedrigem Flächengewicht) gewöhnliche und erwartete Schwankungen und Veränderungen im Flächengewicht auftreten können, wenn ein solcher gegebener Bereich als ein solcher mit einem einzigen Flächengewicht angesehen wird. Wenn zum Beispiel auf mikroskopischer Ebene das Flächengewicht eines Zwischenraums zwischen Fasern gemessen wird, ergibt sich ein scheinbares Flächengewicht von null, während das Flächengewicht eines solchen Bereichs tatsächlich größer als null ist. Wiederum sind solche Schwankungen und Veränderungen normal und das erwartete Ergebnis des Herstellungsverfahrens.
Die 10 ist eine Photographie eines Teils eines bevorzugten Nonwoven-Tuchs der vorliegenden Erfindung mit einem durchgehenden Bereich mit hohem Flächengewicht, welcher diskrete Bereiche mit niedrigem Flächengewicht umgibt. Es sind zwar keine klaren Zahlen gezeigt, doch es ist zu sehen, dass der durchgehende Bereich mit hohem Flächengewicht als leichtes Netzwerk erscheint und die Bereiche mit niedrigem Flächengewicht die dunkleren diskreten Bereiche sind. Die 11 ist eine Draufsicht eines Teils eines Nonwoven-Tuchs 10, um diesen Aspekt des in 10 gezeigten Tuchs weiter zu beschreiben. Insbesondere besitzt das Nonwoven-Tuch 10 in 11 einen durchgehenden Flächenbereich 12 mit hohem Flächengewicht und diskrete Bereiche 14 mit niedrigem Flächengewicht. In dieser repräsentativen Darstellung ist kein optionales Scrim-Material gezeigt. Während die Bereiche 14 mit niedrigem Flächengewicht als solche mit im Wesentlichen derselben Größe und mit einer einzigen wohldefinierten Gestalt dargestellt sind, können diese Bereiche unterschiedliche Größen aufweisen, um den Einschluss von Teilchen von unterschiedlicher Größe und Gestalt zu erleichtern. Ebenfalls wird anerkannt, dass die Gestalt der Bereiche 14 mit niedrigem Flächengewicht und folglich der durchgehende Bereich 12 mit hohem Flächengewicht über die Struktur variieren können.
Unterschiede in den Flächengewichten (innerhalb derselben Struktur 10) zwischen den Bereichen mit hohem und niedrigem Flächengewicht 12 und 14 von mindestens 20% gelten als signifikant und definieren klare Bereiche für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung. Für eine quantitative Bestimmung des Flächengewichts in jedem der Bereiche 12 und 14 und somit eine quantitative Bestimmung der Unterschiede beim Flächengewicht zwischen solchen Bereichen 12 und 14 kann ein quantitatives Verfahren, wie eine Bildanalyse von weicher Röntgenstrahlung, wie in dem US-Patent Nr. 5 277 761, erteilt an Phan et al. am 11. Januar 1994, angewandt werden. Dieses Verfahren ist ebenfalls anwendbar, wo die Bereiche mit hohem und niedrigem Flächengewicht nicht in einem kontinuierlichen/diskreten Muster, wie dem in 2 gezeigten, angeordnet sind.
Die relative Fläche der Bereiche mit niedrigem Flächengewicht und des Bereichs mit hohem Flächengewicht können quantitativ unter Anwendung von Bildanalysetechniken gemessen werden. Eine Softwareplattform zur Durchführung solcher Messungen ist die Folgende:
IA Software wird mit Hilfe von Makrosprache von Optimas 6.11, einem kommerziellen Bildanalyse-Softwarepaket, verfügbar von Optimas Corp. (Bothell, WA), entwickelt.
Eingabebilder:
Die Eingabe in das Programm sind durch ein Lichtmikroskop erhaltenen Bilder der Tücher. Diese Bilder sind auf 8-Bit-Monochrom-Grau digitalisiert. Die Größe der Bilder ist 512 Pixel × 486 Pixel. Bei physikalischen Messungen besitzt das Bild eine Fläche von ungefähr 14,5 mm × 11,0 mm.
Bildanalyse:
Jedes digitale Bild wird mit Hilfe derselben identischen Verfahrensweise, wie unten stehend umrissen, analysiert:
Schritt 1: Auswahl eines Bereichs von Interesse (ROI) in dem Bild.
(Dies geschieht, weil die Belichtung über das gesamte Bild nicht gleichmäßig erfolgt. Daher wird eine Grenzfläche um die Ränder in der Analyse weggelassen. Für alle Bilder wird der gleiche Bereich von Interesse gewählt.)
Schritt 2: Einsatz eines 3 × 3-Mittelungsfilters innerhalb der ROI.
(der Mittelungsfilter reduziert Rauschen in den digitalen Bildern.)
Schritt 3: Automatische Berechnung des Graustufen-Schwellenwerts (T), um Porenflächen zu segmentieren.
(Die Poren erscheinen in den Bildern dunkel. Anwendung der Funktion "GetAutoThreshold", bereitgestellt von der Optimas- Makrosprache, um die Dunkelbereiche innerhalb des ROI zu isolieren. Von den zahlreichen Optionen, die in GetAutoThreshold für die Wahl eines Schwellenwerts verfügbar sind, bietet, so nimmt man an, das Verfahren "Search for Minimum in region about the mean" (Suche nach Minimalwert im Bereich um den Mittelwert) die besten Resultate. Siehe bei Optimas 6.11 On-line-Hilfe zu "GetAutoThreshold".)
Schritt 4: Den Schwellenwert mit null (0) bis 10,0 wählen und alle Pixel mit Grauwerten innerhalb dieser Grenze als Poren identifizieren.
(Der automatisch von GetAutoThreshold gewählte Schwellenwert kann weiter um 10 Graustufen stufenweise verringert werden.)
Schritt 5: Objekte von Porenflächen generieren bzw. erzeugen.
Schritt 6: Für jede Porenfläche deren Größe in Quadratmillimetern und den Durchmesser des Kreises mit einer äquivalenten Quadratmillimeterfläche extrahieren.
Output-Resultate:
Der Output der Bildanalyse wird auf ein Excel-Spread Sheet bzw. Tabellenkalkulationsblatt geschrieben. Der Output für jedes einzelne Bild enthält den Schwellenwert, die Anzahl der gefundenen Porenflächen, den Prozentanteil der Gesamtporenfläche an der Gesamtfläche des ROI und eine Auflistung der einzelnen Porengrößen und entsprechenden Durchmesser.
Die Anmelder fanden heraus, dass es durch Einführen in das Reinigungstuch von makroskopischen Flächen mit diskreten Bereichen mit niedrigem Flächengewicht, die bezüglich physikalischer Dimensionen gewählt und optimiert sind, wie der Größe und Höhe und/oder dem Flächengewicht, möglich ist, Tücher zu erzeugen, die für eine verbesserte Entfernung und einen verbesserten Einschluss von Materialien von großer Größe, wie Sand, Gras, Essenskrümeln und anderen Schmutzarten von relativ großer Größe und unterschiedlichen Gestalten und Konsistenz sorgen. Gleichzeitig sorgt der Bereich mit relativ hohem Flächengewicht für die Entfernung und den Einschluss von Materialien kleinerer Größe, wie von feinem Staub, Lint, Pulver und dergleichen. Bezüglich der bevorzugten Tücher mit einem durchgehenden Bereich mit hohem Flächengewicht, welcher eine Vielzahl an Bereichen mit niedrigem Flächengewicht umgibt, ist, während Unterschiede im Flächengewicht ein wichtiger Aspekt sind, ebenfalls die relative Größe der diskontinuierlichen Bereiche mit niedrigem Flächengewicht von Bedeutung. Die Anmelder fanden heraus, dass es bezüglich des Aufsammelns und des Einfangens von großen Schmutzteilchen, wie von Sand und kleineren Essenkrümeln, bevorzugt ist, dass die Fläche einer beträchtlichen Anzahl der einzelnen Bereiche mit niedrigem Flächengewicht etwa 0,02 bis etwa 0,5 mm², stärker bevorzugt etwa 0,08 bis etwa 0,4 mm², noch stärker bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 0,3 mm² beträgt. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die längste Dimension einer beträchtlichen Anzahl der einzelnen diskreten Bereiche mit niedrigem Flächengewicht im Bereich von etwa 100 bis etwa 1200 μm, stärker bevorzugt von etwa 250 bis etwa 1000 μm liegt. Während der Fachmann anerkennen wird, dass die Größe der einzelnen Bereiche mit niedrigem Flächengewicht größer oder kleiner sein kann je nach dem gewünschten Verwendungszweck des Produkts, sind diese Bereiche für die typische Haushaltsreinigung bevorzugt. Es kann ebenfalls erwünscht sein, in einem einzelnen Reinigungstuch diskontinuierliche Bereiche von unterschiedlichen Größen einzuschließen. Bei Verwendung eines Nonwoven-Materials bei der Herstellung des Reinigungstuchs kann dies durch die Verwendung eines Musterungsbandes mit unterschiedlichen Öffnungsgrößen be werkstelligt werden. Zusätzlich zu den relativ niedrigen Flächengewichten ist es bevorzugt, dass die diskontinuierlichen Bereiche des Reinigungstuchs ein relativ gesehen kleineres Kaliber (d. h. Dicke in Z-Richtung) aufweisen als der durchgehende Bereich mit hohem Flächengewicht. Dies erhöht weiterhin die Fähigkeit des Tuchs, große Teilchen einzuschließen, die durch die Struktur aufgenommen werden. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, gehen die Anmelder davon aus, dass die Bereiche mit niedrigem Flächengewicht einen ausreichenden Zwischenraum zwischen Fasern vorsehen, um die größeren Teilchen darin aufzunehmen. Ferner hält das kleinere Kaliber in diesen Bereichen die größeren Teilchen von der Oberfläche der Struktur weiter entfernt, wodurch der Grad des Kontakts vermindert wird, den die eingeschlossenen Teilchen während eines weiteren Wischens der zu reinigenden Oberfläche haben.
Bezüglich der Unterschiede im Kaliber ist es bevorzugt, dass der Kaliberunterschied zwischen den diskontinierlichen Bereichen und dem durchgehenden Bereich mindestens etwa 25% beträgt. Stärker bevorzugt beträgt der Kaliberunterschied mindestens etwa 40%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 55%. Ein Mittel zum Messen des Kalibers der betreffenden Bereiche ist im Abschnitt "Testverfahren" beschrieben.
Die Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung zeigen vorzugsweise eine Dehnung, insbesondere in CD-Richtung, die deren Anpassungsfähigkeit verbessert, ob sie nun als eigenständiges Produkt verwendet werden oder wenn sie in Kombination mit einem Reinigungsgerät verwendet werden. In dieser Hinsicht besitzen diese Strukturen vorzugsweise einen CD-Dehnungswert bei 500 g von mindestens etwa 10%, stärker bevorzugt von mindestens etwa 20%, stärker bevorzugt mindestens etwa 35%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 45%, und noch stärker bevorzugt von 60%.
Wie oben stehend erwähnt, ist das Hydroverschlingungsverfahren nicht neu. Jedoch umfassen die bevorzugten Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung einen hydroverschlungenen Faserverbund, bei welchem das Musterungselement (auch hierin als Formungsband bezeichnet), das in dem Hydroverschlingungsprozess verwendet wird, eine Struktur besitzt, die den gewünschten Flächengewichtsunterschied zwischen durchgehenden und diskontinuierlichen Bereichen sowie den gewünschten Kaliberunterschied zwischen diesen Bereichen in der darauf gebildeten Struktur vorsieht. Während die Wahl des spezifischen Musterungselements nicht kritisch ist, ist es wichtig, dass das Element eine ausreichende Offenheit (d. h. Öffnungsgröße) besitzt, um die makroskopischen Unterschiede bezüglich des Flächengewichts zwischen den durchgehenden und diskontinuierlichen Bereichen des Reinigungstuchs vorzusehen. In dieser Hinsicht weist das Musterungselement vorzugsweise etwa 15 bis etwa 60 Öffnungen pro Inch auf, um insgesamt etwa 20 bis etwa 45 Prozent an offener Fläche vorzusehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Formungsband aus Polyesterfasern (Filamenten), die in MD- und CD-Richtung angeordnet sind, gebildet. Ein bevorzugtes Band besitzt die folgenden Charakteristika: Maschenzahl:

MD 23 Filamente/In. (2,54 cm)

CD 17 Filamente/In. (2,54 cm)

Filamente-Durchmesser (In.) – CD und MD 0,24 (0,61 cm) Polyester

Luftdurchlässigkeit (Ft³/min) 685 (19,5 m³/min)
wobei MD sich auf die Maschinenrichtung des Verschlingungsprozesses bezieht und CD sich auf die Querrichtung des Verschlingungsprozesses bezieht. Ein Band mit diesen Charakteristika ist von Albany International, Engineered Fabrics Division, Appleton, WI, als Band 23C verfügbar.
Die Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung können unter Anwendung entweder eines Woven- oder Nonwoven-Verfahrens oder durch Formungsoperationen unter Verwendung von geschmolzenen Materialien, die auf Formen, insbesondere bei Bändern, aufgelegt werden, und/oder durch Formungsoperationen, die auf Folien durchgeführte mechanische Vorgänge/Modifikationen beinhalten, hergestellt werden. Die Strukturen werden durch eine beliebige Anzahl an Verfahren (z. B. als Faservlies verbunden bzw. spunbonded, schmelzgeblasen, harzverbunden, mit Durchluft verklebt etc.) hergestellt, nachdem die wesentlichen Anforderungen an die Dreidimensionalität und das Flächengewicht bekannt sind. Allerdings sind die bevorzugten Strukturen Nonwovens bzw. nicht-gewebt, und insbesondere jene, die durch Hydroverschlingung, wie im Fachbereich wohlbekannt, gebildet werden, da sie überaus erwünschte offene Strukturen vorsehen. Deshalb sind bevorzugte Reinigungstücher nicht-gewebte Strukturen mit den hierin beschriebenen Charakteristika. Materialien, die sich besonders für die Bildung des bevorzugten Nonwoven-Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung eignen, schließen zum Beispiel natürliche Cellulosen sowie Synthetika, wie Polyolefine (z. B. Polyethylen und Polypropylen), Polyester, Polyamide, synthetische Celluloseerzeugnisse (z. B. RAYON^®) und Mischungen davon ein. Ebenfalls nützlich sind natürliche Fasern, wie Baumwolle oder Mischungen davon und jene, die von verschiedenen Cellulose-Quellen abgeleitet sind. Bevorzugte Ausgangsmaterialien zur Herstellung der hydroverschlungenen Fasertücher der vorliegenden Erfindung sind synthetische Materialien, die in der Form von kardierten, spunbonded bzw. Spinnvlies-, schmelzgeblasenen, luftgelegten oder anderen Strukturen vorliegen können. Besonders bevorzugt sind Polyester, insbesondere kardierte Polyesterfasern. Der Grad der Hydrophobizität oder Hydrophilizität der Fasern wird in Abhängigkeit von dem gewünschten Verwendungszweck des Tuchs optimiert, entweder bezüglich der zu entfernenden Schmutzart, des vorgesehenen Additiv-Typs, wenn ein Additiv vorliegt, der Bioabbaubarkeit, der Verfügbarkeit und der Kombinationen solcher Überlegungen. Im Allgemeinen sind die stärker biologisch abbaubaren Materialien hydrophil, doch sind die wirksameren Materialien tendenziell hydrophob.
Die Reinigungstücher können aus einer einzelnen Faserschicht gebildet werden, doch sind sie vorzugsweise ein Verbund aus mindestens zwei getrennten Schichten. Vorzugsweise sind die Tücher Nonwovens, welche durch ein Hydroverschlingungsverfahren hergestellt werden. In dieser Hinsicht kann es vor der Hydroverschlingung diskreter Schichten von Fasern erwünscht sein, jede der Schichten leicht vor einer Verbindung der Schichten durch Verschlingung und vor der Verbindung zu verschlingen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es zur Erhöhung der Integrität der Endschicht bevorzugt, ein polymeres Netz (hierin als ein "Scrim"-Material bezeichnet) einzuschließen, das mit dem Fasermaterial, z. B. durch Laminierung mittels Wärme oder chemische Mittel, wie Klebstoffe, mittels Hydroverschlingung, angeordnet ist. Hierin nützliche Scrim-Materialien sind ausführlich in dem US-Patent Nr. 4 636 419 beschrieben. Die Scrims können direkt an der Extrusionsdüse gebildet werden oder können von extrudierten Folien durch Fibrillierung oder durch Einprägung, gefolgt von einem Recken und Splitting bzw. Aufschlitzen, abgeleitet werden. Das Scrim kann von einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, Copolymeren davon, Poly(butylenterephthalat), Polyethylen terephthalat, Nylon 6, Nylon 66 und dergleichen, abgeleitet sein. Scrim-Materialien sind von verschiedenen kommerziellen Quellen verfügbar. Ein in der vorliegenden Erfindung nützliches bevorzugtes Material ist ein Polypropylen-Scrim, verfügbar von Conwed Plastics (Minneapolis, MN).
b. Optionale makroskopische Dreidimensionalität
Wie oben stehend angegeben, sind in einer Ausführungsform die Reinigungstücher mit mehreren Flächengewichten ebenfalls makroskopisch dreidimensional. Diese Tücher sind vorzugsweise relativ offene Strukturen im Vergleich z. B. mit Papierhandtüchern. In einer derartigen bevorzugten Ausführungsform besitzen die makroskopisch dreidimensionalen Reinigungstücher eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche und umfassen ein Scrim oder anderes zusammenziehbares Material. In einer derartigen bevorzugten Ausführungsform besitzt das Reinigungstuch eine erste äußere Oberfläche und eine zweite äußere Oberfläche und umfasst ein zusammenziehbares (vorzugsweise ein Scrim-)Material, wobei der Durchschnittliche Peak-zu-Peak-Abstand mindestens einer äußeren Oberfläche vorzugsweise mindestens etwa 1 mm und der Oberflächen-Topographie-Index der Oberfläche(n) vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 5 beträgt. Verfahren zum Messen des Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstands und des Durchschnittlichen Höhenunterschieds sind ausführlich weiter unten im Abschnitt 'Testverfahren' beschrieben.
Unabhängig von der Konfiguration der Reinigungstücher beträgt der Durchschnittliche Peak-zu-Peak-Abstand von mindestens einer äußeren Oberfläche vorzugsweise mindestens etwa 1 mm, stärker bevorzugt mindestens etwa 2 mm, und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 3 mm. In einer Ausführungsform beträgt der Durchschnittliche Peak-zu-Peak-Abstand etwa 1 bis etwa 20 mm, insbesondere etwa 3 bis etwa 16 mm, noch spezieller etwa 4 bis etwa 12 mm. Der Oberflächen-Topographie-Index von mindestens einer äußeren Oberfläche beträgt vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 10, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 5, stärker bevorzugt etwa 0,2 bis etwa 3, noch stärker bevorzugt etwa 0,3 bis etwa 2. Mindestens eine äußere Oberfläche besitzt vorzugsweise einen Durchschnittlichen Höhenunterschied von mindestens etwa 0,5 mm, stärker bevorzugt mindestens etwa 1 mm, und noch stärker bevorzugt von mindestens etwa 1,5 mm. Der Durchschnittliche Höhenunterschied von mindestens einer äußeren Oberfläche beträgt typischerweise etwa 0,5 bis etwa 6 mm, noch typischer etwa 1 bis etwa 3 mm.
Alle 1–9 beschreiben Aspekte von Reinigungstüchern mit makroskopischer Dreidimensionalität. Während es sich versteht, dass diese Tücher auch Bereiche mit unterschiedlichen Flächengewicht aufweisen, wie oben stehend erläutert und in den 10 und 11 gezeigt, ist dieser Aspekt der Tücher nicht gezeigt oder erläutert mit Bezug auf die 1–9.
Die 1 veranschaulicht ein makroskopisch dreidimensionales Mehrfachschicht-Reinigungstuch 20 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Reinigungstuch 20 schließt die Seitenränder 22 und Endränder 24 ein. Die Seitenränder 22 erstrecken sich allgemein parallel zu der Länge des Tuchs 20, und die Endränder 24 erstrecken sich allgemein parallel zu der Breite des Tuchs. Gegebenenfalls kann das Tuch 20 eine Randversiegelung 26 einschließen, die sich um den Umfang des Tuchs erstreckt. Eine solche Randversiegelung 26 kann durch Erhitzung, mit Hilfe von Klebstoffen oder durch die Kombination von Erhitzung und Klebstoffen gebildet werden.
Das Reinigungstuch 20 schließt eine erste Schicht 100 und eine zweite Schicht 200 ein. Vorzugsweise schließt das Reinigungstuch auch eine dritte Schicht 300 ein. Die zweite Schicht 200 kann zwischen der ersten Schicht 100 und der dritten Schicht 300 angeordnet sein. In 1 ist ein Teil der ersten Schicht 100 abgeschnitten dargestellt, um darunter liegende Teile der zweiten Schicht 200 und der dritten Schicht 300 bloßzulegen.
Die erste Schicht 100 kann aus gewebten Materialien, nicht-gewebten bzw. Nonwoven-Materialien, Papierbahnen, Schaumstoffen, Wickel und dergleichen, wie sie im Fachbereich bekannt sind, gebildet sein. Besonders bevorzugte Materialien sind nicht-gewebte Gewebe mit Fasern oder Filamenten, die statistisch verteilt sind wie in "Luftlege"- oder bestimmten "Nasslege"-Verfahren, oder mit einem Orientierungsgrad, wie bei bestimmten "Nasslege"- und "Kardierungs"-Verfahren. Die Fasern oder Filamente der ersten Schicht 100 können natürlich oder natürlichen Ursprungs (z. B. Cellulosefasern, wie Holzzellstoffbzw. Pulpefasern, Baumwolllinters, Reyon und Bagassefasern) oder synthetisch sein (z. B. Polyolefine, Polyamide oder Polyester). Die dritte Schicht 300 kann im Wesentlichen dieselbe sein wie die erste Schicht 100, oder alternativ kann sie aus einem unterschiedlichen Material und/oder Aufbau sein.
In einer Ausführungsform umfassen die erste Schicht 100 und die dritte Schicht 300 jeweils ein hydroverschlungenes Gewebe aus synthetischen nicht-gewebten Fasern mit einem Denier von weniger als etwa 4,0, vorzugsweise weniger als etwa 3,0, stärker bevorzugt von weniger als etwa 2,0 Gramm pro 9000 Meter Faserlänge. Eine geeignete erste Schicht 100 (sowie eine geeignete dritte Schicht 300) ist ein hydroverschlungenes Gewebe aus Polyesterfasern mit einem Denier von etwa 1,5 Gramm oder weniger pro 9000 Meter Faserlänge, und wobei das Gewebe ein Flächengewicht von etwa 30 Gramm pro Quadratmeter besitzt. Ein geeignetes Gewebe ist von PGI Nonwovens of Benson, N.C. unter der Bezeichnung PGI 9936 verfügbar.
Die zweite Schicht 200 ist in einer diskontinuierlichen Weise mit der ersten Schicht 100 (und mit der dritten Schicht 300, sofern vorliegend) verbunden und sieht das Raffen bzw. Kräuseln der ersten Schicht durch Kontraktion der zweiten Schicht vor. Die Kontraktionsmechanismen schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf, die Wärmekontraktion und elastische Eigenschaften der zweiten Schicht. Wie oben stehend erläutert, umfasst in einer solchen Ausführungsform die zweite Schicht 200 eine netzförmige Anordnung von Filamenten mit durch benachbarte Filamente definierten Öffnungen. Alternativ könnte die zweite Schicht in der Form einer polymeren Folie vorliegen, die wahlweise Öffnungen durch diese hindurch aufweisen kann; um den erforderlichen Kontraktionsmechanismus vorzusehen, müssen solche Folien eine ausreichende Elastizität aufweisen, um die Kräuselungsfunktion vorzusehen, die zu einer Dreidimensionalität der Oberfläche führt. Die Folie kann eingeprägt werden, um so Oberflächenvertiefungen an Stelle von oder zusätzlich zu Öffnungen vorzusehen. In einer weiteren Alternative können die Kontraktionseffekte durch den Einschluss von Fasern erzeugt werden, die sich nach der Erwärmung und Wiederabkühlung zusammenziehen bzw. einschrumpfen. Bei dieser Methode schrumpfen bestimmte Fasern nicht ein, aber weil sie mechanisch mit den einlaufenden Fasern verbunden sind, wird sich das ganze Tuch "kräuseln" bei Kontration der einlaufenden Fasern, solange solche Fasern in einem ausreichenden Maße eingeschlossen sind.
In den veranschaulichten Ausführungsformen umfasst die zweite Schicht eine netzförmige Anordnung von Filamenten einschließlich einer ersten Vielzahl an Filamenten 220 und einer zweiten Vielzahl an Filamenten 240. Die Filamente 220 erstrecken sich allgemein parallel zueinander, und die Filamente 240 erstrecken sich allgemein parallel zueinander und allgemein senkrecht zu den Filamenten 220. Die Filamente erstrecken sich zwischen Filamentschnittpunkten 260. Die sich schneidenden benachbarten Filamente 220 und 240 definieren Öffnungen 250 in der zweiten Schicht 200. Die Filamentschnittpunkte und Öffnungen 250 sind in einem allgemein nichtstatistischen, sich wiederholenden gitterartigen Muster angeordnet.
Die zweite Schicht 200 kann ein polymeres Netz (hierin als "Scrim-Material" bezeichnet) umfassen. Geeignete Scrim-Materialien sind in dem US-Patent 4 636 419 beschrieben. Das Scrim kann von einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, oder Copolymeren davon, Poly(butylenterephthalat), Polyethylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66 und dergleichen und Mischungen davon abgeleitet sein.
Das Scrim-Material wird vorzugsweise mit den Schichten 100 und 300 durch Laminierung mittels Erhitzungs- oder chemischer Mittel, wie von Klebstoffen, verbunden. Vorzugsweise ziehen sich die Filamente des Scrim-Materials im Verhältnis zu den Schichten 100 und 300 bei Erhitzung zusammen, so dass die Kontraktion der zweiten Schicht 200 die Schichten 100 und 300 rafft bzw. kräuselt und den äußeren Oberflächen der Schichten 100 und 300 eine makroskopische dreidimensionale Textur verleiht, wie weiter unten ausführlich beschrieben ist.
Ein besonders geeignetes Scrim-Material, welches als die zweite Schicht 200 nützlich ist, ist ein wärmeaktiviertes verstärkendes Netzwerkgewebe, verfügbar von Conwed Plastics of Minneapolis, MN als THERMANET^®-Marken-Verstärkungsnetzwerkgewebe, mit einem Polypropylen/EVA-Harz, einem 2-seitigen Klebstoff und einem Filament-Titer bzw. -Feinheit von 3 Filamenten pro Inch (2,54 cm) auf 2 Filamente pro Inch vor der Kontraktion, wie etwa durch Erhitzung. Nach der Erhitzung kann die zweite Schicht 200 zwischen etwa 3,5 bis 4,5 Filamente pro Inch und bis zwischen etwa 2,5 bis 3,5 Filamente pro Inch aufweisen.
Mit "2-seitiger Klebstoff" ist gemeint, dass der EVA-Klebstoff (Ethyl-Vinylacetat-Klebstoff) auf beiden Seiten der Filamente vorliegt. Die Aktivierungstemperatur des EVA beträgt allgemein etwa 85°C (etwa 185°F). Während der Laminierung der Schicht 200 auf die Polyesterfasern der Schichten 100 und 300 wird der EVA-Klebstoff aktiviert unter Vorsehung einer (Haft-)Verbindung zwischen den Filamenten der Schicht 200 und den Fasern der Schichten 100 und 300. Ohne durch eine Theorie eingeschränkt zu sein, nimmt man an, dass durch ein Pressen mit einem relativ niedrigen Druck (z. B. weniger als 3,4023 Pa (50 psi) und stärker bevorzugt von weniger als 1,70115 Pa (25 psi) für einen relativ kurzen Zeitraum (z. B. weniger als etwa 30 Sekunden) die Filamente der Schicht 200 nicht kontinuierlich mit den Nonwovens bzw. nicht-gewebten Geweben der Schichten 100 und 300 verbunden werden. Dieses diskontinuierliche Verbinden bzw. Verhaften zusammen mit dem Einlaufen bzw. -schrumpfen der Polypropylen-Filamente nach Erhitzung, sieht eine verbesserte bzw. verstärkte Textur der Außenoberflächen der Schichten 100 und 300 vor.
In 1 erstrecken sich die Filamente 220 allgemein parallel zu den Seitenrändern 22 und zu der Länge des Tuchs 20. Ebenso erstrecken sich die Filamente 240 allgemein parallel zu den Seitenrändern 24 und zu der Breite des Tuchs 20.
Alternativ können die Filamente 220 in einem Winkel zwischen etwa 20 und etwa 70 Grad bezüglich der Länge des Tuchs 20 und den Seitenrändern 22, und stärker bevorzugt zwischen etwa 30 Grad und etwa 60 Grad geneigt sein. Die Filamente 240 können in einem Winkel zwischen etwa 20 und etwa 70 Grad bezüglich de Breite des Tuchs 20 und den Seitenrändern 24, und stärker bevorzugt zwischen etwa 30 Grad und etwa 60 Grad geneigt sein.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die Filamente 220 in einem Winkel von etwa 45 Grad bezüglich der Seitenränder 22 (Winkel A in 2) geneigt sind und in welcher die Filamente 240 in einem Winkel von etwa 45 Grad bezüglich der Seitenränder 24 (Winkel B in 2) geneigt sind. Eine solche Anordnung sieht den Vorteil vor, dass die winkelförmige Ausrichtung der Filamente 220 und 240 bezüglich der Länge und Breite des Tuchs 20 eine Verformung der Netzstruktur der Schicht 200 parallel zu den Rändern 22 und 24 erlaubt. Eine derartige Verformung stattet das Tuch mit einem elastizitätsartigen Verhalten parallel zu der Länge und der Breite des Tuchs aus.
Mit "elastizitätsartiges Verhalten" ist gemeint, dass das fragliche Element unter Spannung in einer Richtung gedehnt werden kann, um eine längliche Dimension zu haben, gemessen in der Richtung, die mindestens 120 Prozent der originaen entspannten Dimension des Elements in dieser Richtung, und dass nach einer Entspannung der Dehnungsspannung das Element auf innerhalb 10 Prozent seiner entspannten Dimension zurückkehrt.
Ein wichtiger Aspekt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass die erste Schicht 100 mit Unterbrechungen mit der zweiten Schicht 200 verbunden ist. Insbesondere kann die erste Schicht 100 mit Unterbrechungen mit der zweiten Schicht 200 an den Filamentschnittpunkten 260 verbunden sein, während Bereiche der Filamente 220, Bereiche der Filamente 240, oder Bereiche der beiden Filamente 220 und 240 zwischen den Filamentschnittpunkten 260 mit der ersten Schicht 100 unverbunden bleiben.
Als eine Folge ist die Oberflächentextur der Außenoberfläche der ersten Schicht 100 nicht durch die Geometrie der Öffnungen in der netzartigen Anordnung von Filamenten begrenzt, sondern ist vielmehr von der sich wiederholenden, nichtstatistischen Geometrie der Öffnungen 250 entkoppelt. Desgleichen kann die dritte Schicht 300 mit Unterbrechungen mit der zweiten Schicht 200 verbunden sein, um eine ähnliche Oberflächentextur bei der Außenoberfläche der dritten Schicht 300 vorzusehen.
Die Oberflächentextur der ersten Schicht 100 ist in den 1 und 2 der Klarheit halber weggelassen. Die Oberflächentextur ist in den 3 – 8 gezeigt.
Die 3 liefert eine schematische Darstellung der Oberflächentextur der in der Photographie von 5 gezeigten ersten Schicht 100. Die 4 liefert eine Darstellung im Querschnitt der Oberflächentextur der ersten Schicht 100 und der dritten Schicht 300. Die 5 ist eine Mikroaufnahme, welche die Textur der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Schicht 100 zeigt. Die 6 ist eine Mikroaufnahme, welche die dreidimensionale Oberfläche der ersten Schicht 100 vergrößert dargestellt zeigt. Die 7 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme, die eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Oberfläche der ersten Schicht 100 liefert. Die 8 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Querschnitts des Tuchs.
Bezug nehmend auf die 3–8, sind Bereiche der ersten Schicht 100 durch die Kontraktion der zweiten Schicht 200 im Verhältnis zu der ersten Schicht 100 gerafft bzw. gekräuselt. Diese Kräuselung versieht die erste Schicht 100 mit einer makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche, wie in 3–8 veranschaulicht. Desgleichen kann die dritte Schicht 300 durch die Kontraktion der zweiten Schicht 200 gekräuselt werden, um die dritte Schicht 300 mit einer makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche zu versehen.
Die dreidimensionale Oberfläche der ersten Schicht 100 weist relativ gesehen erhöhte Peaks 105 und relativ gesehen eingedrückte Vertiefungen 107 auf. Die dritte Schicht weist Peaks 305 und Vertiefungen 307 auf. In 4 sind die Peaks der Schicht 100 mit Bezug auf die Ziffern 105A und 105B angegeben, und die Vertiefungen der Schicht 100 sind mit Bezug auf die Ziffern 107A und 107B angegeben. In ähnlicher Weise sind die Peaks der Schicht 300 mit 305A und 305B ausgewiesen, und die Vertiefungen sind mit 307A und 307B ausgewiesen. Die Peaks 105 sehen längliche Grate 120 auf der Außenoberfläche der ersten Schicht 100 vor, und die Peaks 305 sehen längliche Grate 320 auf der Außenoberfläche der dritten Schicht 300 vor.
Die makroskopische Dreidimensionalität der Außenoberfläche der ersten Schicht 100 kann als der "Durchschnittliche Höhenunterschied" eines Peaks und einer benachbarten Vertiefung beschrieben werden, sowie als der "Durchschnittliche Peak-zu-Peak-Abstand" zwischen benachbarten Peaks. Der Höhenunterschied bezüglich eines Peaks 105A/Vertiefung 107A-Paares ist der Abstand H in 4. Der Peak-zu-Peak-Abstand zwischen einem benachbarten Paar an Peaks 105A und 105B ist als der Abstand D in 4 angegeben. Der "Durchschnittliche Höhenunterschied" und der "Durchschnittliche Peak-zu-Peak-Abstand" für das Tuch werden wie untenstehend im Abschnitt 'Testverfahren' dargelegt gemessen. Der "Oberflächen-Topographie-Index" der Außenoberfläche ist das Verhältnis, das durch Teilen des Durchschnittlichen Höhenunterschieds der Oberfläche durch den Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstand der Oberfläche erhalten wird.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, dass der Oberflächen-Topographie-Index ein Maß für die Wirksamkeit. der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche ist, was die Aufnahme und Beinhaltung von Material in den Vertiefungen der Oberfläche angeht. Ein relativ hoher Wert des Durchschnittlichen Höhenunterschieds für einen bestimmten Durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstand sieht tiefe, schmale Vertiefungen vor, die Materialen einschließen und aufnehmen können. Demzufolge soll ein relativ hoher Wert für den Oberflächen-Topographie-Index das wirksame Einschließen bzw. Einfangen von Materialien während des Wischens angeben.
Die Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung besitzen das charakteristische Merkmal, dass Teile der Filamente 220, Teile der Filamente 240 oder Teile der beiden Filamente 220 und 240 der zweiten Schicht 200 nicht an die erste Schicht 100 gebunden sind. Bezug nehmend auf die 4 ist ein Teil eines Filaments 220, das sich zwischen den Filamentschnittpunkten 260A und 260B erstreckt, nicht an die erste Schicht 100 gebunden. Der Teil des Filaments 220, der nicht an die erste Schicht 100 gebunden ist, ist durch die Referenzziffer 220U angegeben. Ein Zwischenraum zwischen dem Filament 220 und der ersten Schicht 100 sieht einen Hohlraum 180 zwischen der ersten Schicht 100 und dem Filament 220 vor. In ähnlicher Weise sind Teile des Filaments 220, die sich zwischen den Filamentschnittpunkten 260 erstrecken, nicht an die dritte Schicht 300 gebunden, wodurch ein Hohlraum 380 zwischen der dritten Schicht 300 und dem Filament 220 vorgesehen wird.
Die 7 und 8 veranschaulichen ebenfalls dieses charakteristische Merkmal des Tuchs 20. In 7 sind die länglichen Grate 120 und 320 auf den Außenoberflächen der beiden ersten bzw. dritten Schichten 100, 300 sichtbar. In 8 ist ein Filament 220 zu sehen, das sich zwischen zwei Filamentschnittpunkten 260 erstreckt. Der Teil des Filaments, der sich zwischen den zwei Filamentschnittpunkten erstreckt, ist von der ersten Schicht abgetrennt und nicht mit dieser verbunden.
Die Grate 120 sind in einer Draufsicht in 3 und 5 gezeigt. Mindestens einige der Grate 120 erstrecken sich über mindestens ein Filament der zweiten Schicht 200. In 4 erstreckt sich der dem Peak 105A entsprechende Grat 120 über mindestens ein Filament 220.
Weil sich die Grate über ein oder mehrere Filamente erstrecken, können die Grate eine größere Länge als der maximale Abstand zwischen benachbarten Filamentschnittpunkten 260 aufweisen (der Abstand zwischen benachbarten Filamentschnittpunkten nach der Kontraktion der Schicht 200 und der Kräuselung der Schichten 100 und 300). Insbesondere kann die Länge der Grate 120 größer sein als die maximale Dimension der Öffnungen 250 in 1 (d. h. größer als die Länge der Diagonale, die sich über die rechteckigen Öffnungen 250 erstreckt). Die Länge eines Grats 120 ist durch den Buchstaben L in 3 angegeben. Die Länge L ist der geradlinige Abstand zwischen zwei Enden eines Grats 120, wobei die Enden des Grats 120 jene Punkte sind, wo ein Grat 120 in einer Vertiefung 107 endet.
Der Wert von L kann mindestens etwa 1,0 Zentimeter, noch spezieller mindestens etwa 1,5 Zentimeter für einige der Grate 120 betragen. In einer Ausführungsform haben mindestens einige der Grate 120 eine Länge L von mindestens etwa 2,0 Zentimetern. Die Länge L kann mindestens das Zweifache des Abstands zwischen benachbarten Filamentschnittpunkten sein.
Um zum Beispiel die Länge der Grate 120 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen benachbarten Filamentschnittpunkten zu bestimmen, kann das Reinigungstuch 20 benetzt werden und auf einem Lichttisch oder einer anderen geeigneten Quelle der Hintergrundbeleuchtung positioniert werden. Eine solche Hintergrundbeleuchtung in Kombination mit einer Benetzung des Reinigungstuchs kann angewandt werden, um die Filamentschnittpunkte der Schicht 200 durch die Schicht 100 hindurch sichtbar zu machen, so dass die Längen der Grate 120 im Verhältnis zum Abstand zwischen Filamentschnittpunkten mit einer Skala gemessen werden können.
Die länglichen Grate sehen weiche, verformbare Wischelemente für eine verbesserte Entfernung von Material von der zu reinigenden Oberfläche vor. Wenn demgegenüber die Filamente der zweiten Schicht kontinuierlich mit der ersten und zweiten Schicht verbunden würden, wären jegliche Texturmerkmale der ersten und dritten Schicht auf den mit den Öffnungen 250 in der zweiten Schicht 200 verbundenen Bereich begrenzt.
Zumindest einige der länglichen Grate verlaufen in einer zumindest von einigen der anderen Grate aus verschiedenen Richtung. Bezug nehmend auf die 3 erstrecken sich die Grate 120A, 120B und 120C jeweils in eine verschiedene Richtung. Demzufolge ist das Tuch wirksam in der Aufnahme von Material, wenn das Tuch zum Wischen in verschiedenen Richtungen benutzt wird.
Die 3 und 6 veranschaulichen auch, dass zumindest einige der Grate 120 Verzweigungen aufweisen können, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. In 3 ist ein Grat 120 gezeigt, mit sich in unterschiedliche Richtungen erstreckenden Verzweigungen 123A, 123B und 123C. Desgleichen zeigt die 6 einen Grat 120 mit mindestens drei Verzweigungen, ausgewiesen als 123A, 123B und 123C.
Die erste Schicht 100 und die dritte Schicht 300 sind fest mit der zweiten Schicht 200 an den Filamentschnittpunkten 260 verbunden. Die 9 veranschaulicht das Verbinden von Fasern der beiden Schichten 100 und 300 mit der zweiten Schicht am Filamentschnittpunkt 260.
Bezug nehmend auf die 4, 7 und 8 sind die Peaks 105 der ersten Schicht 100 allgemein von den Peaks 305 der dritten Schicht in der Ebene des Tuchs 20 versetzt angeordnet. Zum Beispiel liegt in 4 der Peak 305A der dritten Schicht nicht direkt unter dem Peak 105A, sondern ist stattdessen allgemein mit der Vertiefung 107A in Verbindung mit dem Peak 105A ausgerichtet. Folglich sind die Peaks 105 der ersten Schicht allgemein mit den Vertiefungen 307 der dritten Schicht ausgerichtet, und die Peaks 305 der dritten Schicht sind allgemein mit den Vertiefungen 107 der ersten Schicht ausgerichtet.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Reinigungstücher ein. Eine erste nicht-gewebte bzw. Nonwoven-Schicht, eine zweite Schicht, welche eine netzartige Anordnung von Filamenten umfasst, und eine dritte Nonwoven-Schicht sind vorgesehen. Die erste Schicht ist an eine obere Oberfläche der zweiten Schicht angrenzend angeordnet, und zwar Fläche an Fläche mit der zweiten Schicht. Die dritte Schicht ist angrenzend an eine untere Oberfläche der zweiten Schicht positioniert, Fläche an Fläche mit der zweiten Schicht.
Die erste Schicht und die dritte Schicht werden danach mit Unterbrechungen mit diskreten, voneinander getrennten Teilen der zweiten Schicht verbunden, so dass Teile der Filamente, die sich zwischen Filamentschnittpunkten erstrecken, mit der ersten Schicht unverbunden bleiben und so dass Teile der Filamente, die sich zwischen Filamentschnittpunkten erstrecken, mit der dritten Schicht unverbunden bleiben. Die zweite Schicht wird im Verhältnis zu der ersten Schicht und der dritten Schicht zusammengezogen, um so eine gekräuselte, makroskopisch dreidimensionale äußere Oberfläche der ersten Schicht und eine gekräuselte, makroskopisch dreidimensionale äußere Oberfläche der dritten Schicht vorzusehen. Die Schritte des Verbindens und Kontrahierens können gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.
Der Schritt des unterbrochenen Verbindens der zweiten Schicht mit der ersten Schicht und der dritten Schicht kann den Schritt eines Pressens unter Erwärmung der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der dritten Schicht bei relativ niedrigem Druck über einen relativ kurzen Zeitraum umfassen, um ein relativ kontinuierliches Verbinden der zweiten Schicht mit der ersten und dritten Schicht zu vermeiden.
In einer Ausführungsform können die drei Schichten mit Hilfe einer BASIX B400-Handpresse, hergestellt von der HIX Corp. of Pittsburg, Kansas, miteinander verbunden werden. Die drei Schichten werden durch Zusammenpressen in der Handpresse bei einer Temperatur von etwa 183,33°C (330°F) für etwa 13 Sekunden miteinander verbunden. Die Handpresse besitzt eine Einstellung zur Variierung des Abstands bzw. Spielraums, und somit des Drucks, der in der Presse vorgesehen wird. Die Einstellung kann auf Wunsch variiert werden, um in den Schichten 100 und 300 die gewünschte Textur vorzusehen.
c. Additiv und Duftstoff
Die Reinigungsleistung jeglicher der Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung wird weiter durch Behandeln der Fasern des Tuchs, insbesondere durch Oberflächenbehandlung, mit einem Additiv, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Wachs, Öl oder Mischungen davon, welche das Anhaften von Schmutz an dem Tuch verbessern, erhöht. Weiterhin sieht das Additiv ein Mittel zur Einbringung und zum Anhaftenlassen von Duftstoffen, insbesondere jenen, die in dem Additiv löslich oder dispergierbar sind, vor. Solche Additive werden dem Reinigungstuch in einem Anteil zugegeben, der ausreicht, um die Fähigkeit des Tuchs, Schmutz anhaften zu lassen, zu verbessern. Solche Additive werden auf das Reinigungstuch in einem Zugabeanteil von mindestens etwa 0,1%, stärker bevorzugt mindestens etwa 0,5%, stärker bevorzugt mindestens etwa 1%, noch stärker bevorzugt mindestens etwa 3%, und noch stärker bevorzugt von mindestens etwa 4%, und von bis zu 8%, bezogen auf das Gewicht, hinzugegeben. Ein bevorzugter Zugabeanteil ist etwa 4 bis etwa 8% und am meisten bevorzugt von etwa 4 bis etwa 6% bezogen auf das Gewicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Additiv ein Wachs oder eine Mischung von Öl (z. B. Mineralöl, Petrolat bzw. Rohvaseline etc.) und ein Wachs. Geeignete Wachse schließen verschiedene Arten von Kohlenwasserstoffen, sowie Ester bestimmter Fettsäuren (z. B. gesättigte Triglyceride) und Fettalkohole ein. Diese können von natürlichen Quellen abgeleitet sein (d. h. tierischen, pflanzlichen oder mineralischen) oder können synthetisiert sein. Mischungen dieser verschiedenen Wachse können ebenfalls verwendet werden. Einige beispielhafte tierische und pflanzliche Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Bienenwachs, Karnauba, Spermazet, Lanolin, Schellackwachs, Candelillawachs und dergleichen ein. Repräsentative Wachse von mineralischen Quellen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Wachse auf Petroleum-Basis, wie Paraffin, Petrolatum bzw. Naturvaseline und mikrokristallines Wachs, und fossile oder Erdwachse, wie weißes Ceresinwachs, gelbes Ceresinwachs, weißes Ozokeritwachs und dergleichen ein. Repräsentative synthetische Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Ethylenpolymere, wie Polyethylenwachs, chlorierte Naphthaline, wie "Halowachs", Wachse vom Kohlenwasserstoff-Typ, hergestellt durch Fischer-Tropsch-Synthese, und dergleichen ein.
Wenn eine Mischung aus Mineralöl und Wachs zur Anwendung kommt, werden die Komponenten vorzugsweise in einem Verhältnis von Öl zu Wachs von etwa 1 : 99 bis etwa 7 : 3, stärker bevorzugt von etwa 1 : 99 bis etwa 1 : 1, noch stärker bevorzugt von etwa 1 : 99 bis etwa 3 : 7, bezogen auf das Gewicht, vermischt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von Öl zu Wachs bei etwa 1 : 1, bezogen auf das Gewicht, und das Additiv wird in einem Zugabeanteil von etwa 5 Gew.-% aufgebracht. Eine bevorzugte Mischung ist eine 1 : 1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs.
Eine besonders verbesserte Reinigungsleistung wird erzielt, wenn mehrere Flächengewichte, makroskopische Dreidimensionalität und Additiv in einem einzelnen Reinigungstuch vorgesehen werden. Wie hierin zuvor erläutert, sind diese niedrigen Anteile besonders erwünscht, wenn die Additive in einem wirksamen Anteil und vorzugsweise in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise auf mindestens eine diskrete durchgehende Fläche des Tuchs aufgebracht werden. Die Verwendung der bevorzugten niedrigeren Anteile, insbesondere von Additiven, welche das Anhaften von Schmutz an dem Tuch verbessern, sieht überraschenderweise eine gute Reinigung, Staubunterdrückung in der Luft, bevorzugte Verbrauchereindrücke, insbesondere Tasteindrücke vor und das Additiv kann, über Duftstoffe hinaus, ein Mittel zur Einbringung und zum Anhaftenlassen von Duftstoffen, von Schädlingsbekämpfungsbestandteilen, antimikrobiellen Substanzen, einschließlich Fungiziden, und ein Wirtsmaterial von anderen nützlichen Bestandeilen, insbesondere jenen, die in dem Additiv löslich oder dispergierbar sind, vorsehen. Diese Vorteile haben lediglich Beispielcharakter. Niedrige Anteile von Additiven sind besonders erwünscht, wo das Additiv nachteilige Auswirkungen auf das Substrat, die Verpackung und/oder die Oberflächen, die behandelt werden, haben kann.
Das Aufbringungsmittel für diese Additive bringt vorzugsweise zumindest eine beträchtliche Menge des Additivs an Punkten auf das Tuch auf, die "innerhalb" der Tuchstruktur liegen. Es ist ein besonderer Vorteil der dreidimensionalen Strukturen und/oder mehreren Flächengewichte, dass die Menge an Additiv, die mit der Haut und/oder der zu behandelnden Oberfläche und/oder der Verpackung in Kontakt steht, begrenzt ist, so dass Materialien, die ansonsten Schaden anrichten würden oder die Funktion der anderen Oberfläche beeinträchtigen würden, nur begrenzte, oder keine nachteiligen Wirkungen verursachen können. Das Vorhandensein des Additivs innerhalb der Struktur ist sehr nützlich, dadurch dass Schmutz innerhalb der Struktur mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit durch die nachfolgende Wischaktion entfernt wird.
Die Erfindung umfasst auch Verpackungen, die Reinigungstücher enthalten, wobei die Verpackungen mit Informationen versehen sind, die den Verbraucher mit Worten und/oder durch Bilder darüber informieren, dass die Benutzung der Tücher Reinigungsvorteile vorsieht, welche die/den Schmutz-(z. B. Staub, Lint etc.-)Entfernung und/oder -Einschluss einschließen, und diese Informationen können den Anspruch der Überlegenheit gegenüber anderen Reinigungsprodukten beinhalten. Bei einer stark erwünschten Variation trägt die Verpackung Informationen, die den Verbraucher darüber informieren, dass die Benutzung des Reinigungstuchs für verminderte Anteile an Staub und anderen in der Luft schwebenden Substanzen in der Atmosphäre sorgt. Es ist sehr wichtig, dass der Verbraucher über das Potenzial der Verwendung der Tücher auf nicht herkömmlichen Oberflächen, einschließlich Textilien, Haustieren etc., beraten wird, um sicherzustellen, dass die vollen Vorteile der Tücher realisiert werden. Demzufolge ist die Verwendung von Verpackungen in Zusammenhang mit Informationen, die den Verbraucher in Worten und/oder durch Bilder darüber informieren, dass die Verwendung der Zusammensetzungen Vorteile, wie eine verbesserte Reinigung, Verminderung von Schmutzteilchen in der Luft etc., wie hierin erläutert, vorsieht, von Bedeutung. Die Informationen können z. B. Werbung in allen üblichen Medien, sowie Hinweise und Symbole auf der Verpackung oder dem Tuch selbst zur Information des Verbrauchers einschließen.
Die Produkte im Stand der Technik, welche nicht die bevorzugten Strukturen hierin umfassen, können zur Bereitstellung der Vorteile in einem geringeren Ausmaße verwendet werden, und insoweit als diese Vorteile nicht zuvor erkannt wurden, sollten sie in den vorgesehenen Informationen eingeschlossen sein. Andernfalls erhält der Verbraucher nicht den vollen Wert der verbesserten Leistungsfähigkeit im Vergleich mit herkömmlichen Produkten oder Praktiken.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Reinigungstuch hergestellt durch: Einführen einer ersten Schicht aus kardiertem Polyester (z. B. 19 g/m² Flächengewicht) auf einem Trägerband, Auflegen eines vernetzten Scrim-Materials auf die erste Schicht und Legen einer zweiten randomisierten Schicht aus kardiertem Polyesterfasergewebe (28 g/m² Flächengewicht) auf das vernetzte Scrim-Material. (Es sollte anerkannt werden, dass eine oder beide der ersten und zweiten Schichten aus Mehrfachschichten aus kardiertem Polyester gebildet werden können.) Das dreischichtige Komposit bzw. Verbundmaterial wird danach einer Hydroverschlingung auf einem maschenbildenden Band, bestehend aus Strängen oder Filamenten, die in MD- oder CD-Richtung laufen, unterworfen. Dies führt zu einer Hydroverschlingung der zwei kardierten Faserschichten, sowie einer Verschlingung jeder der Faserschichten mit dem Scrim-Material. Das verschlungene Kompositmaterial wird danach einer Erwärmung während des Trocknungvorgangs unterworfen, was zu einem ungefähr 20%igen Einschrumpfen bzw. Einlaufen des Tuchs in der CD-Richtung führt. Dieses Einschrumpfung führt dazu, dass die Bodenschicht ein geschätztes Flächengewicht von 23,75 g/m² und die Deckschicht ein geschätztes Flächengewicht von 35 g/m² besitzt. Nach einem Beschneiden am Ende wird das Tuch auf beiden Oberflächen mit einer 5-%igen, bezogen auf das Trockengewicht des Tuchs, Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs (1 : 1-w/w-Verhältnis) beschichtet. Das Gesamtflächengewicht des Tuchs (einschließlich Scrim-Material) nach dem Beschichten beträgt etwa 64–68 g/m².
III. Reinigungsgeräte
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Reinigungsgerät, umfassend die oben stehend erläuterten Reinigungstücher. Gemäß einem Aspekt umfasst das Reinigungsgerät:

a. ein Griffstück; und
b. ein entfernbares Reinigungstuch, umfassend einen oder mehrere Bereiche mit hohem Flächengewicht mit einem Flächengewicht von etwa 30 bis etwa 120 g/m² und einen oder mehrere Bereiche mit niedrigem Flächengewicht, wobei der/die Bereiche) mit niedrigem Flächengewicht ein Flächengewicht besitzen, das nicht mehr als etwa 80% des Flächengewichts des/der Bereiche mit hohem Flächengewicht ausmacht.

Wie obenstehend besprochen, ist es gemäß diesem Aspekt der Erfindung bevorzugt, dass Tücher des Reinigungsgeräts einen durchgehenden Bereich aufweisen, welcher diskrete Bereiche umgibt, die bezüglich des Flächengewichts differieren. Besonders bevorzugt ist, wo der durchgehende Bereich ein relativ gesehen höheres Flächengewicht als die diskreten Bereiche besitzt. Der Tuchaspekt des Geräts kann auch eine makroskopische Dreidimensionalität aufweisen.
Das Gerät, und getrennt davon das Reinigungstuch der vorliegenden Erfindung, sollen mit allen Substraten einer harten Oberfläche, einschließlich Holz, Vinyl, Linoleum, Nicht-Wachs-Fußböden, Keramik, FORMICA^®, Porzellan und dergleichen, kompatibel sein.
Das Griffstück des Reinigungsgeräts umfasst jegliches längliche, dauerhafte Material, das für eine ergonomisch zweckmäßige Reinigung sorgt. Die Länge des Griffstücks wird durch den Verwendungszweck des Geräts bestimmt.
Das Griffstück umfasst vorzugsweise an einem Ende einen Halterkopf, an welchem das Reinigungstuch in abnehmbarer Weise befestigt werden kann. Um den einfachen Gebrauch zu erleichtern, kann der Halterkopf in schwenkbarer Weise an dem Griffstück mit Hilfe bekannter Verbindungs(gelenk)anordnungen angebracht sein. Es kann jedwedes geeignete Mittel zur Befestigung des Reinigungstuchs an dem Haltekopf verwendet werden, solange das Reinigungstuch während des Reinigungsvorgangs haften bleibt. Beispiele für geeignete Befestigungsmittel schließen Klammern, Haken & Schlaufen (z. B. VELCRO^®) und dergleichen ein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Haltekopf Mittel zum Ergreifen des Tuchs auf seiner oberen Oberfläche, um das Tuch mechanisch mit dem Kopf während der Härten bei der Reinigung verbunden zu halten. Jedoch gibt die Greifeinrichtung das Tuch für eine bequeme Entfernung und Entsorgung leicht frei.
Die bei dem Reinigungsgerät der vorliegenden Erfindung nützlichen Reinigungstücher sind wie obenstehend beschrieben.
IV. Testverfahren
A. Kaliberverfahren
Um eine strukturelle Veränderung der Probe zu verhindern, sollte die Probe unter Einfrieren zerbrochen werden, um ein Schnittbild der Bereiche mit niedrigem und hohem Flächengewicht vorzusehen. Das mikroskopische Schnittbild der Probe kann dazu verwendet werden, relative Kaliberunterschiede zwischen Bereichen zu bestimmen.
B. Durchschnittlicher Höhenunterschied
Der Durchschnittliche Höhenunterschied wird mit Hilfe eines Lichtmikroskops (z. B. Zeiss Axioplan, Firma Zeiss, Deutschland), das mit einer Z-Dimension-Messvorrichtung ausgestattet ist (z. B. Microcode II, vertrieben von Boeckeler, Instruments) bestimmt. Diese Verfahrensweise beinhaltet das Lokalisieren eines Peaks oder Vertiefungsbereichs des Tuchs, unter Fokussierung des Mikroskops und Auf-Null-Einstellung der Z-Dimension der Messvorrichtung. Das Mikroskop wird dann zu einer benachbarten Vertiefung bzw. einem Peakbereich verschoben, und das Mikroskop wird neu fokussiert. Das Display des Geräts gibt den Höhenunterschied zwischen diesem Peak/Vertiefung- oder Vertiefung/Peak-Paar an. Diese Messung wird mindestens 10 Mal an zufälligen Stellen auf dem Tuch wiederholt, und der Durchschnittliche Höhenunterschied ist der Mittelwert dieser Messergebnisse.
C. Durchschnittlicher Peak-zu-Peak-Abstand
Die einfache Lichtmikroskopie kann zur Messung des Durchschnittlichen-Peak-zu-Peak-Abstands angewandt werden. Die verwendete Vergrößerung sollte ausreichen, um den Abstand zwischen zwei benachbarten Peaks leicht zu messen. Diese Messung wird mindestens 10 Mal an willkürlichen Stellen auf dem Tuch wiederholt, und der Durchschnittliche-Peak-zu-Peak-Abstand ist der Mittelwert dieser Messwerte.
D. CD-Dehnung bei 500 g
Die CD-Dehnung ist ein Maß für die prozentmäßige Dehnung, die eine Testprobe unter einer Belastung von 500 g zeigt. Die CD-Dehnung kann mit Hilfe eines Sintech Renew Instron 7310 (einschließlich des Testworks-Software-Pakets) mit einer 100N-Ladezelle gemessen werden. Mit Hilfe dieses Geräts wird eine Belastung-vs.-%-Formänderung-bzw.Dehnung-Kurve generiert. Die Testparameter sind wie folgt:
Probenbreite = 30 mm
Messlänge = 100 mm
Querkopfgeschwindigkeit = 300 mm/min
Aus der generierten Kurve bezieht die Software die %-Formänderung (% Dehnung) bei einer Belastung von 500 g. Dies wird als CD-Dehnung bei 500 g ausgewiesen.
V. Repräsentative Beispiele
Es folgen veranschaulichende Beispiele für Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung. Wo zutreffend, sind die mechanischen Eigenschaften der Tücher in Tabelle I zusammengefasst. Wo zutreffend, ist die verbesserte Dreidimensionalität in Tabelle II angegeben.
Beispiel 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die Kombination von kardierten Geweben und einem Scrim (d. h. ein Netz aus Polypropylen-Filament) zur Herstellung eines Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung. Zwei kardierte Polyester-Fasergewebe mit einem Scrim dazwischen werden hergestellt. Die Kombination der zwei kardierten Gewebe und des Scrims wird danach auf ein mit Öffnungen versehenes Formungsband (rechteckige 23C-Webart, verfügbar von Albany International, Engineered Fabrics Division, Appleton, WI) platziert und hydroverschlungen und getrocknet. Das Wasser-Verschlingungsverfahren be wirkt, dass die Fasern untereinander verschlungen werden und auch mit dem Scrim verschlungen werden, während gleichzeitig bewirkt wird, dass die Fasern sich auseinanderbewegen und zwei voneinander getrennte Flächengewichtsbereiche vorsehen. Während des Trocknungsverfahrens wird das hydroverschlungene Tuch "gesteppt" (d. h. es wird eine größere Dreidimensionalität erreicht) als eine Folge des Einschrumpfens des Polypropylen-Scrims im Verhältnis zu dem Polyester-Nonwoven. Dieses Material ist als Beispiel 1 in Tabelle 1 und Tabelle 2 bezeichnet.
Als ein bevorzugter optionaler Schritt wird das Nonwoven-Tuch oberflächenbeschichtet (z. B. durch Bedrucken, Besprühen etc.) mit 5 Gew.-% einer 1 : 1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs. Dieses behandelte Tuch wird als Beispiel 1A in Tabelle 1 bezeichnet.
Als ein weiterer bevorzugter optionaler Schritt kann das verschlungene nicht-gewebte Tuch einer weiteren Erwärmung unterworfen werden, zum Beispiel in einer Presse bei 180°C während 10 s. (Diese Erwärmung kann vor oder nach Hinzukommen der Oberflächenbehandlung erfolgen, wird aber vorzugsweise vor der Aufbringung des Additivs durchgeführt.) Dies sieht sogar eine weiter verstärkte Dreidimensionalität vor, ähnlich derjenigen des in Beispiel 3 beschriebenen Tuchs. Dieses Tuch wird als Beispiel 1B in Tabelle 1 und Tabelle 2 bezeichnet.
Beispiel 2
Dieses Beispiel veranschaulicht die Hydroverschlingung von zwei Schichten von kardierten Fasern (Polyester), bei welchem kein Scrim-Material zwischen den zwei Faserschichten positioniert ist. Das (Faser-)Gewebeband und sowohl die Hydroverschlingungs- als auch Trocknungsbedingungen sind ähnlich wie in Beispiel 1. Dieses Material wird als Beispiel 2 in Tabelle 1 bezeichnet.
Beispiel 3
Ein Reinigungstuch gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine erste Schicht 100, eine zweite Schicht 200 und eine dritte Schicht 300 ein. Die erste Schicht 100 und die dritte Schicht 300 umfassen jeweils ein hydroverschlungenes Gewebe aus Polyesterfasern mit einem Flächengewicht von etwa 30 Gramm pro Quadratmeter. Die zweite Schicht umfasst das obenstehend beschriebene verstärkende THERMANET^®-Marken-Netzwerk mit einem Polypropylen/EVA-Harz, 2-seitigem Klebstoff und einem Filament-Titer bzw. -Feinheit von 3 Filamenten pro Inch (2,54 cm) auf 2 Filamente pro Inch vor der Kontraktion der zweiten Schicht. Die zweite Schicht 200 wird zwischen der ersten Schicht 100 und der dritten Schicht 300 in einer BASIX B400-Handpresse positioniert. Die drei Schichten werden durch Zusammenpressen in der Handpresse bei einer Temperatureinstellung von etwa 183,33°C (330°F) für etwa 13 Sekunden verbunden.
Vergleichsbeispiel A
Das Vergleichsbeispiel A veranschaulicht ein nicht-gewebtes Tuch mit einem gleichmäßigen Flächengewicht. Ein Formungsband mit feinen Öffnungen (z. B. 100 Mesh) kann zur Herstellung dieses Tuchs verwendet werden. Die Kombination von kardiertem Gewebe und Scrim wurde hydroverschlungen und getrocknet. Dieses Gewebeband sieht ein sehr gleichmäßiges Flächengewicht bei dem Tuch aufgrund der sehr feinen Öffnungen des Bandes vor. Das nicht-gewebte Tuch wird oberflächenbeschichtet (z. B. durch Bedrucken, Besprühen etc.) mit 5 Gew.-% einer 1 : 1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs.
Vergleichsbeispiel B
Das Vergleichsbeispiel B veranschaulicht ein nicht-gewebtes Tuch mit einem gleichmäßigen Flächengewicht und ist allgemein planar. Das Tuch ist kommerziell von Kao Corporation, Tokyo, Japan, als QUICKLE^® erhältlich.
Tabelle 1
Tabelle II

Claims

Reinigungstuch für die trockene Reinigung vom Staub-Typ, wobei das Reinigungstuch umfasst: (a) ein Additiv, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Tensid, Wachs, Öl und Mischungen hiervon; und (b) Duftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv auf dem Reinigungstuch in einem Anteil von 0,1 bis 8% vorliegt, bezogen auf Gewicht des Reinigungstuchs.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, wobei das Additiv aus der Wachs, Öl und Mischungen hiervon umfassenden Gruppe gewählt ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 2, wobei das Additiv ein Wachs ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 2, wobei das Additiv ein Öl ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 2, wobei das Additiv eine Mischung aus einem Wachs und einem Öl ist, und das Wachs und das Öl in einem Gewichtsverhältnis von Wachs zu Öl von etwa 99 : 1 bis etwa 3 : 7 vorliegen.
Reinigungstuch nach den Ansprüchen 1–3, wobei das Wachs ein mikrokristallines Wachs ist.
Reinigungstuch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Reinigungstuch Fasern umfasst, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Fasern, synthetischen Fasern und Mischungen hiervon.
Reinigungsgerät, umfassend: (a) ein Griffstück und (b) ein entfernbares Reinigungstuch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Entfernen von Staub von einer Oberfläche, wobei das Verfahren den Schritt des Kontaktierens der Oberfläche mit einem Reinigungstuch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.