DE69820611T2

DE69820611T2 - Dreidimensionale strukturen zum gebrauch als waschtücher

Info

Publication number: DE69820611T2
Application number: DE69820611T
Authority: DE
Inventors: Saeed Fereshtehkhou; John Paul RUSSO; Cecil Wilbur STRICKLAND; John Nicola 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: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: AU7584798A; US20150196186A1; ES2236629T3; CA2291124C; DE69828829D1; US9005733B2; AU740795B2; ES2202256T3; US6797357B2; DE69828829T3; NO20001156L; US20050166347A1; ATE249164T1; US20010055926A1; CN1264278A; CO5050376A1; EP0983014B1; ES2213280T3; AR012855A1; IL133016A0

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Reinigungstuch, insbesondere geeignet zur Entfernung und Aufnahme von Staub, Stoffflusen, Haar, Sand, Speisekrümel, Gras und dergleichen.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Vliesstofftüchern zum Reinigen von trockenem Staub ist auf dem Fachgebiet bekannt. Solche Tücher verwenden typischerweise Verbundfasern, in denen die Fasern über Klebstoff, Verhakung ("entangling") oder andere Kräfte gebunden sind. Vergleiche zum Beispiel US-A 3,629,047 und US-A 5,144,729. Um ein dauerhaftes Wischtuch zu schaffen, sind Verstärkungsmittel mit den Stapelfasern in Form einer kontinuierlichen Endlosfaser- oder Netzwerkstruktur verbunden worden. Vergleiche zum Beispiel US-A 4,808,467; US-A 3,494,821 und US-A 4,144,370. Um ein Produkt zu schaffen, das auch dem rauen Wischvorgang widersteht, haben frühere Vliesstofftücher fest gebundene Fasern verwendet, die über eine oder mehrere der vorstehend erwähnten Kräfte gebunden waren. Wenngleich strapazierfähige Materialien erhalten werden, kann eine derart starke Bindung die Fähigkeit des Materials Staub aufzunehmen und teilchenförmigen Schmutz zurückzuhalten, beeinträchtigen. In einem Anlauf diesen Sachverhalt zu beheben beschreibt US-A 5,525,397 an Shjizuno et al. ein Reinigungstuch, welches eine vernetzte Polymerschicht und mindestens eine Vliesstoffschicht umfasst, worin die beiden Schichten nassverhakt sind, um ein Tuch mit einem niedrigen Verhakungskoeffizienten bereitzustellen. Das resultierende Tuch soll sowohl fest und dauerhaft sein als auch eine verbesserte Staubsammelleistung aufweisen, weil die Verbundfasern leicht nassverhakt sind. Tücher mit niedrigen Verhakungskoeffizienten (d. h. mehr als 500 m) sollen eine bessere Reinigungsleistung bieten, weil ein größerer Faseranteil verfügbar ist, um mit Schmutz in Berührung zu kommen.
Während die im '397er Patent beschriebenen Tücher manche der Probleme früherer Vliesstoffreinigungstücher lösen sollen, scheinen diese Tücher generell ein einheitliches Basisgewicht, zumindest aus makroskopischer Sicht zu besitzen und sind, wiederum aus makroskopischer Sicht, im Wesentlichen von einheitlicher Dicke. Dies bedeutet, dass als Ergebnis von Flüssigkeitsdruckunterschieden während der Nassverhakung normale und beabsichtigte Fluktuationen und Schwankungen des Basisgewichts und der Dicke auf statistischer Basis auftreten können. Man würde jedoch nicht annehmen, dass die Struktur diskrete Bereiche umfasst, welche sich bezüglich des Basisgewichts unterscheiden. Würde zum Beispiel auf mikroskopischer Basis das Basisgewicht eines Zwischenraums zwischen Fasern gemessen werden, würde in der Tat ein offensichtliches Basisgewicht von Null resultieren, es sei denn es wäre eine Öffnung in der Vliesstoffstruktur gemessen worden, weil das Basisgewicht eines solchen Bereichs größer als Null ist. Solche Schwankungen und Veränderungen sind ein normales und erwartetes Ergebnis des Nassverhakungsverfahrens. Der Fachmann würde Vliesstoffe mit solchen Variationen, einschließlich der im '397er Patent beschriebenen, dahingehend beurteilen, dass sie im makroskopischen Sinn ein im Wesentlichen einheitliches Basisgewicht und eine einheitliche Dicke aufweisen. Das Ergebnis eines Tuchs mit einem einheitlichen Basisgewicht wäre dies, dass das Material zum Sammeln und zum Einschluss von Schmutz unterschiedlicher Größe, Gestalt, etc. nicht besonders geeignet ist.
Demzufolge besteht eine laufende Nachfrage nach Reinigungstüchern, welche eine verbesserte Schmutzentfernung bieten. Diesbezüglich haben die Anmelder gefunden, dass eine verbesserte Schmutzentfernung erzielt wird, wenn den Reinigungstüchern eine erhöhte Dreidimensionalität im makroskopischen Sinn verliehen wird.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es demzufolge die Probleme des Standes der Technik zu überwinden uns insbesondere eine Struktur bereitzustellen, welche in der Lage ist, verschiedene Arten von Schmutz zu entfernen und in sich aufzunehmen. Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es insbesondere eine Vliesstoffstruktur mit einer beträchtlichen Dreidimensionalität bereitzustellen, welche nachstehend im Detail beschrieben ist.
Eine andere Aufgabe besteht darin, verbesserte Verfahren zur Reinigung und wünschenswerte Vorteile für den Verbraucher und Anwender der Tücher zu bieten, insbesondere durch Abpacken der Tücher, entweder in Rollenform mit Perforationen zur Abtrennung der Tücher oder Mittel zur Abtrennung der Tücher in anwendungsgerechter Länge, und deren Abpackung in Packungen, welche den Verbraucher über die verbesserten Verfahren und/oder die Vorteile informiert, welche erhalten werden können, insbesondere über jene Vorteile, welche für den Verbraucher nicht intuitiv ersichtlich sind. Eine andere Aufgabe ist es Reinigungstücher mit Additiven zu schaffen, insbesondere solche, welche die Haftung von Schmutz am Substrat verbessern und insbesondere die hierin nachstehend beschriebenen Tücher mit dreidimensionaler Struktur, wie Kombinationen mit speziellen Leistungsvorteilen und Kombinationen welche verbessern Vorteile bereitstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tuch zur Trockenreinigung mit im Wesentlichen makroskopischer Dreidimensionalität. Der Ausdruck "makroskopische Dreidimensionalität" bedeutet, wenn er wie hierin zur Beschreibung der dreidimensionalen Reinigungstücher verwendet wird, dass das dreidimensionale Muster mit dem unbewaffneten Auge leicht sichtbar ist, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und dem ebenen Tuch etwa 30,5 cm (12 inches) beträgt. Die erfindungsgemäßen dreidimensionalen Strukturen sind mit anderen Worten Reinigungstücher, welche nicht eben sind, insofern als eine oder beide Oberflächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen, wobei der Abstand zwischen diesen Ebenen mit dem unbewaffneten Auge beobachtbar ist, wenn die Struktur aus etwa 30,5 cm (12 inches) betrachtet wird. Im Gegensatz dazu bezieht sich der Ausdruck "eben" auf Reinigungstücher mit feinteiligen Oberflächenmustern auf einer oder auf beiden Seiten, wobei die Oberflächenmuster für das unbewaffnete Auge nicht leicht sichtbar sind, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene des Gewebes etwa 30,5 cm (12 inches) beträgt oder größer ist. Der Betrachter würde mit anderen Worten im Makromaßstab nicht beobachten, dass eine oder beide Oberflächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen und damit dreidimensional sind.
Die makroskopischen dreidimensionalen Strukturen der vorliegenden Erfindung umfassen wahlweise ein Scrim-Material, welches sich, wenn es erwärmt und dann abgekühlt wird, zusammenzieht, um eine makroskopische dreidimensionale Struktur anzunehmen. Andere Materialien welche Kontraktionskräfte besitzen, so dass sie eine Dreidimensionalität erzeugen, werden nachstehend erörtert. Makroskopische Dreidimensionalität wird hierin mit dem Ausdruck "durchschnittliches Höhendifferenzial" beschrieben, welches hierin als durchschnittlicher Abstand zwischen Höhen und Tälern einer gegebenen Oberfläche eines Tuchs definiert ist, ebenso wie die "durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz", welche die mittlere Entfernung zwischen benachbarten Peaks einer gegebenen Oberfläche ist. Makroskopische Dreidimensionalität wird auch mit dem Ausdruck "Oberflächen-Topographie-Index" für die Außenoberfläche(n) des Reinigungstuchs beschrieben. Der Oberflächen-Topographie-Index ist das Verhältnis, das man erhält, wenn man das durchschnittliche Höhendifferenzial der Oberfläche durch die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz dieser Oberfläche dividiert. Bei einer Ausführungsform werden die beiden Außenoberflächen des Tuchs die beschriebene durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz und Oberflächen-Topographie-Eigenschaften aufweisen. Verfahren zur Messung der durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Distanz und des durchschnittlichen Höhendifferenzials sind nachstehend im Abschnitt Prüfverfahren im Detail beschrieben.
Die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz von mindestens einer Außenoberfläche beträgt mindestens 1 mm, weiter vorzugsweise mindestens etwa 2 mm und noch weiter vorzugsweise mindestens etwa 3 mm. Bei einer Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz 1 bis etwa 20 mm, insbesondere etwa 3 bis etwa 16 mm, weiter vorzugsweise etwa 4 bis 12 mm. Der Oberflächen-Topographie-Index von mindestens einer Außenoberfläche beträgt 0,01 bis etwa 10, vorzugsweise 0,1 bis etwa 5, weiter vorzugsweise etwa 0,2 bis etwa 3, noch weiter vorzugsweise etwa 0,3 bis 2. Wenn der Wert des durchschnittlichen Höhendifferenzials auch nicht kritisch ist, so weist zumindest eine Außenoberfläche vorzugsweise ein durchschnittliches Höhendifferenzial von mindestens etwa 0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens etwa 1 mm und noch weiter vorzugsweise von mindestens etwa 1,5 mm auf. Das durchschnittliche Höhendifferenzial von mindestens einer Außenoberfläche beträgt typischerweise etwa 0,5 bis 6 mm, noch typischer etwa 1 mm bis etwa 3 mm.
Die erfindungsgemäßen Tücher und ähnliche Tücher, insbesondere jene, welche geringe Mengen Additive enthalten, wie hierin beschrieben, und insbesondere jene, bei denen das Additiv im Wesentlichen einheitlich über zumindest eine zusammenhängende Fläche aufgebracht ist, können bei verbesserten Verfahren zur Reinigung verwendet werden und für den Verbraucher und Anwender dieser Tücher wünschenswerte Vorteile bieten, wovon manche dieser Vorteile für den Verbraucher nicht intuitiv ersichtlich sind, wie hierin nachstehend im Detail erläutert. Es ist daher wünschenswert, die Tücher entweder in Rollenform mit Perforationen zur leichteren Abtrennung der Tücher oder Mittel zur Abtrennung der Tücher in anwendungsgerechter Länge, und/oder in Packungen abzupacken, welche den Verbraucher über die verbesserten Verfahren und/oder die Vorteile informieren, welche erhalten werden können, insbesondere über jene Vorteile, welche für den Verbraucher nicht intuitiv ersichtlich sind. Die Reinigungstücher mit Additiven, insbesondere jene mit wünschenswert niedrigen Mengen solcher Additive, die im Wesentlichen zumindest auf einem oder mehreren Bereichen einheitlich aufgebracht sind, bieten in Kombination spezielle Leistungsvorteile, und solche Kombination können verbesserte Vorteile bieten, insbesondere wenn die Tücher die erwünschten Strukturen aufweisen, wie hierin ausgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine ebene Ansicht einer schematischen Darstellung einer 3-lagigen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reinigungstuchs, worin die zweite Lage ein Scrim-Material mit Fäden umfasst, welche parallel zu den Seiten- und Endrändern des Tuchs verlaufen, worin ein Teil der ersten Lage weg geschnitten ist und worin die Oberflächenmerkmale der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind.
2 ist eine Darstellung des in 1 gezeigten Typs, welche eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, worin die Fäden der zweiten Lage unter einem Winkel von etwa 45° gegen die Seiten- und Endränder geneigt sind.
3 ist eine ebene Ansicht einer schematischen Darstellung der Photographie von 5, welche die Textur der makroskopischen dreidimensionalen Außenoberfläche der ersten Lage und insbesondere die ausgeprägten Kammlinien auf der Außenoberfläche der ersten Lage zeigt.
4 ist eine Darstellung des Tuchs im Querschnitt parallel zu einem der Fäden der zweiten Lage, welche Teile des Fadens zeigt, der sich zwischen den Fadenkreuzungen erstreckt, und zwar den Teilen des Fadens, der nicht an die erste Lage gebunden ist, ebenso wie Teile der Fäden, die sich zwischen den Fadenkreuzungen erstrecken, welche nicht an die dritte Lage gebunden sind.
5 ist eine Mikroaufnahme, welche die Textur der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage zeigt, und insbesondere die verlängerten Kammlinien der Oberfläche. Der Maßstab in 5 sind Inches.
6 ist eine vergrößerte Mikroaufnahme des in 5 gezeigten Typs, welche eine verlängerte Kammlinie zeigt, welche sich in verschiedene Richtungen verzweigt.
7 ist eine SEM-Aufnahme, welche eine perspektivische Ansicht der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage bietet.
8 ist eine SEM-Aufnahme eines Querschnitts des Reinigungstuchs, welche Teile von Fäden zeigt, welche sich zwischen dazwischen liegenden Fadenkreuzungen erstrecken, wobei diese Teile der Fäden nicht an die erste Lage gebunden sind.
9 ist eine SEM-Aufnahme, welche die Bindung der ersten Lage und der dritten Lage an die zweite Lage an den Fadenkreuzungen zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
I. Definitionen
Der Ausdruck "umfassend" bedeutet, wie hierin verwendet, dass die verschiedenen Komponenten, Bestandteile oder Schritte bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung gemeinsam eingesetzt werden können. Der Ausdruck "umfassend" beinhaltet demzufolge die stärker einschränkenden Ausdrücke "im Wesentlichen bestehend aus" und "bestehend aus".
Der Ausdruck "Nassverhakung" bedeutet generell ein Verfahren zur Herstellung eine Materials, in dem eine Lage losen Fasermaterials (z. B. Polyester) von einem Teil mit löcheriger Musterung getragen und Wasserdifferenzdrücken ausgesetzt wird, welche groß genug sind, die einzelnen Fasern mechanisch zu einem Gewebe zu verhaken. Das Teil mit der löcherigen Musterung kann z. B. aus einem gewebten Flächenmaterial oder einer perforierten Metallplatte, etc. bestehen.
Der Ausdruck "Z-Dimension" bezieht sich, wie hierin verwendet, auf die Dimension orthogonal zur Länge und Breite des erfindungsgemäßen Reinigungstuchs oder einer Komponente davon. Die Z-Dimension entspricht üblicherweise der Dicke des Tuchs.
Der Ausdruck "X-Y-Dimension" bezieht sich, wie hierin verwendet, auf die Ebene orthogonal zur Dicke des Reinigungstuchs oder einer Komponente davon. Die X- und Y-Dimensionen entsprechen üblicherweise der Länge bzw. Breite des Tuchs oder einer Komponente des Tuchs.
Der Ausdruck "Lage" bezieht sich, wie hierin verwendet, auf ein Teil oder eine Komponente des Reinigungstuchs, dessen primäre Dimension X-Y ist, d. h. entlang seiner Länge und Breite. Es versteht sich, dass der Ausdruck Lage nicht zwangsweise auf eine einzelne Lage oder Materialschicht beschränkt ist. Die Lage kann folglich Laminate oder Kombinationen verschiedener Schichten oder Gewebe des betreffenden Materialstyps umfassen. Der Ausdruck "Lage" schließt demzufolge die Ausdrücke "Schichten" und "schichtweise" ein.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine "obere" Lage eines Reinigungstuchs eine Lage, welche relativ weit von der zu reinigenden Oberfläche weg ist (d. h. vom Werkzeug aus gesehen während des Gebrauchs relativ näher am Werkzeug ist). Der Ausdruck "untere" Lage bedeutet umgekehrt eine Lage eines Reinigungstuchs, welche relativ nahe an der zu reinigenden Oberfläche ist (d. h. vom Werkzeug aus gesehen während des Gebrauchs weiter vom Werkzeug weg ist).
Alle hierin verwendeten Prozentangaben, Verhältnisse und Anteile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht anderweitig spezifiziert.
II. Reinigungstücher
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tuch zur Trockenreinigung, welches zur Entfernung von Staub, Stoffflusen, Haar, Gras, Sand Speisekrümel und anderer Materie verschiedener Größe, Gestalt, Konsistenz etc. von einer Vielfalt von Oberflächen verwendbar ist. Die Reinigungstücher zeigen vorzugsweise eine verbesserte Reinigungsleistung bei der Prüfung durch Verbrauchergremien.
Als Ergebnis der Fähigkeit der Reinigungstücher auf verschiedenem Wege, einschließend das in Berührung bringen und Festhalten von Staub, Stoffflusen und anderer aus der Luft stammender Materialien von den Oberflächen wie auch aus der Luft zu vermindern oder zu beseitigen, bieten die Tücher eine größere Reduzierung der Menge solcher Materialien auf Oberflächen und in der Atmosphäre, verglichen mit anderen Produkten und Praktiken für ähnliche Reinigungszwecke. Diese Fähigkeit ist besonders bei Tüchern offensichtlich, die Additive enthalten, wie hierin beschrieben. Selbst die Tücher der hierin vorstehend angezogenen US-A 5,525,397 können diesen Vorteil bieten, wenn auch in geringerem Ausmaß als die hierin bevorzugten Strukturen, weswegen es wichtig ist, diese Information auf der Packung oder in Verbindung mit der Packung vorzusehen, um die Verwendung der Tücher, einschließlich jener des '397er Patents anzuregen, insbesondere für nicht traditionelle Oberflächen, wie Wände, Decken, Polster, Behänge, Teppichvorleger, Kleidung, etc., wo Staubtücher normalerweise nicht verwendet worden sind. Die Verwendung einer geringen Menge Additiv, welche auf mindestens einem, vorzugsweise zusammenhängenden Bereich des Tuchs in wirksame Menge aufgebracht ist, um die Haftung von Schmutz, insbesondere von feinteiligen Material und insbesondere jenem feinteiligen Material, welches eine allergische Reaktion auslöst, bietet ein überraschendes Maß an Kontrolle über die Schmutzhaftung. Zumindest in jenen Bereichen, in denen das Additiv auf dem Tuch vorliegt, ist die geringe Menge für eine solche Verwendung wichtig, da anders als bei traditionellen Staubentfernungsoperationen, wo Öle als Flüssigkeiten oder als Sprays angewendet werden, eine viel geringere Gefahr besteht, dass sich bei Verwendung des Tuchs sichtbare Flecken bilden, insbesondere auf solchen nicht traditionellen Oberflächen. Die bevorzugten Strukturen bieten auch Vorteile beim Einfangen größerer Teilchen anstatt sie zu kleineren Teilchen zu zerreiben.
Verbraucher mit Allergien profitieren besonders von der Verwendung der Tücher hierin, insbesondere der bevorzugten Strukturen, weil Allergene typischerweise in Staubform vorliegen und es besonders wünschenswert ist, das Ausmaß an kleinen Teilchen, welche eingeatmet werden können, zu vermindern. Um diesen Vorteil zu erlangen ist es wichtig, die Tücher regelmäßig zu verwenden und nicht nur dann, wenn der Schmutz mit blankem Auge sichtbar wird, wie bei Verfahren nach dem Stand der Technik.
Die erfindungsgemäßen Reinigungstücher können entweder unter Verwendung eines Webverfahrens oder eines Vliesstoffverfahrens oder durch Formverfahren unter Verwendung von geschmolzenen Materialien, welche in Formen, insbesondere auf Förderbändern abgelagert werden, und/oder durch Formverfahren, welche mechanische Einwirkungen/Modifikationen auf Folien beinhalten, hergestellt werden. Die Strukturen werden durch eine beliebige Zahl von Verfahren hergestellt, sobald die dreidimensionalen Hauptanforderungen bekannt sind. Die bevorzugten Strukturen sind jedoch Vliesstoffe und insbesondere jene, die durch Nassverhakung gebildet werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt, da sie hoch erwünschte offene Strukturen liefern. Bevorzugte Reinigungstücher zur Verwendung hierin sind daher Vliesstoffstrukturen mit den hierin beschriebenen Eigenschaften. Materialien, welche zur Bildung der bevorzugten erfindungsgemäßen Vliesstoffreinigungstücher besonders geeignet sind schließen daher zum Beispiel natürliche Cellulosen ebenso wie synthetische Materialien wie Polyolefine (z. B. Polyethylen und Polyproylen), Polyester, Polyamide, synthe tische Cellulosen (z. B. RAYON^®) und Abmischungen hiervon ein. Einsetzbar sind auch natürliche Fasern, wie Baumwolle oder Abmischungen hiervon und jene, welche sich von verschiedenen Cellulosequellen ableiten. Bevorzugte Ausgangsmaterialien zur Herstellung der erfindungsgemäßen nassverhakten Fasertücher sind synthetische Materialien, welche in Form von gekrempelten, schmelzgesponnenen, schmelzgeblasenen, verdüsten oder anderen Strukturen vorliegen können. Besonders bevorzugt sind Polyester, insbesondere gekrempelte Polyesterfasern. Der Grad der Hydrophobie oder die Hydrophobie der Fasern wird in Abgängigkeit vom gewünschten Zweck des Tuchs, entweder im Hinblick auf die Art des zu entfernenden Schmutzes, die Art des vorgesehenen Additivs, sofern ein Additiv vorliegt, die biologische Abbaubarkeit, die Produktverfügbarkeit und von Kombinationen solcher Überlegungen optimiert. Im Allgemeinen sind die biologisch leichter abbaubaren Materialien hydrophil; Die wirksameren Materialien neigen jedoch dazu hydrophob zu sein. Die Reinigungstücher können aus einer einzigen Faserlage gebildet werden, sind jedoch vorzugsweise ein Verbund aus mindestens zwei getrennten Lagen. Die Tücher bestehen vorzugsweise aus Vliesstoff, welche über ein Nassverhakungsverfahren hergestellt werden. Was dies betrifft kann es wünschenswert sein, vor der Nassverhakung diskreter Faserlagen jede dieser Lagen vor der Vereinigung der Lagen durch Nassverhaken leicht nass zu verhaken.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es zur Verstärkung der Integrität des fertigen Tuchs bevorzugt, ein polymeres Netz (hierin als "Scrim"-Material bezeichnet) einzuschließen, welches zusammen mit dem Fasermaterial angeordnet ist, z. B. durch Laminierung mittels Wärme oder chemische Mitteln wie Klebstoffe, durch Nassverhakung, etc. Scrim-Materialien zur Verwendung hierin sind im Detail in US-A 4,636,419 beschrieben. Die Scrim-Materialien können direkt an der Extrusionsdüse gebildet werden oder sie können von extrudierten Folien durch Fibrillierung oder durch Prägen und anschließendes Recken und Spalten abgeleitet werden. Das Scrim kann von einem Polyolefin wie Polyethylen oder Polypropylen, deren Copolymeren, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66 und dergleichen abgeleitet werden. Scrim-Materialien sind aus verschiedenen kommerziellen Quellen erhältlich. Ein bevorzugtes Scrim-Material zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist ein von Conwed Plastics (Minneapolis, MN) erhältliches Scrim-Material aus Polypropylen.
Unter einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung haben die Anmelder gefunden, dass der Einbau des Scrim-Materials in ein Reinigungstuch und das anschließende Erwärmen den makroskopischen dreidimensionalen Charakter des Tuchs liefert. Es wurde gefunden, dass diese makroskopische Dreidimensionalität die Reinigungsleistung des Reinigungstuchs stark erhöht, selbst dann, wenn das Basisgewicht des Tuchs im Wesentlichen einheitlich ist. Die makroskopische Dreidimensionalität wird besonders dann erzielt, wenn der Scrim/Faser-Verbund erwärmt und anschließend abgekühlt wird. Dieses Verfahren führt zum Schrumpfen (in der X-Y-Dimension) des Scrims und liefert als Ergebnis seiner Bindung an die Fasern ein Tuch mit hoher Dreidimensionalität. Der Grad an zusätzlicher Dreidimensionalität wird durch den Grad der Erwärmung gesteuert, welche auf die Scrim/Reinigungs-Kombination aufgebracht wird. Der Einschluss eines Scrims ist besonders günstig, wenn das Faserteil der Struktur ein Vliesstoff ist, insbesondere wenn die Struktur nassverhakt ist.
Unter diesem Aspekt betrifft die Erfindung ein makroskopisches dreidimensionales Reinigungstuch. Die Tücher weisen vorzugsweise eine relativ offene Struktur auf, verglichen z. B. mit Papierhandtüchern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die makroskopischen dreidimensionalen Reinigungstücher eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche und umfassen ein Scrim-Material. Bei einer solchen bevorzugten Ausführungsform besitzt das Reinigungstuch eine erste Außenoberfläche und eine zweite Außenoberfläche und umfasst ein Scrim-Material, worin die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz mindestens einer Außenoberfläche mindestens 1 mm und der Oberflächen-Topographie-Index dieser Oberfläche(n) 0,01 bis etwa 5 betragen.
Ungeachtet der Konfiguration des Reinigungstuchs beträgt die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz mindestens einer der Außenoberflächen mindestens 1 mm, weiter vorzugsweise mindestens etwa 2 mm und noch weiter vorzugsweise mindestens etwa 3 mm. Bei einer Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz 1 bis 20 mm, insbesondere etwa 3 bis 16 mm, noch spezieller etwa 4 bis etwa 12 mm. Der Oberflächen-Topographie-Index mindestens einer Außenoberfläche beträgt 0,01 bis etwa 10, vorzugsweise 0,1 bis etwa 5, weiter vorzugsweise etwa 0,2 bis etwa 3, noch weiter vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 2. Wenn dies auch nicht kritisch ist, so weist zumindest eine Außenoberfläche vorzugsweise ein durchschnittliches Höhendifferenzial von mindestens etwa 0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens etwa 1 mm und noch weiter vorzugsweise mindestens etwa 1,5 mm auf. Das durchschnittliche Höhendifferenzial von mindestens einer Außenoberfläche beträgt typischerweise etwa 0,5 bis 6 mm, noch typischer etwa 1 mm bis etwa 3 mm.
Wiederum auf die erfindungsgemäßen makroskopischen dreidimensionalen Reinigungstücher Bezug nehmend, bieten diese Strukturen eine erhöhte Dehnbarkeit, insbesondere in der CD-Richtung, was ihre Nachgiebigkeit verbessert, ob sie nun als Einzelprodukt oder in Kombination mit einem Reinigungsgerät verwendet werden. Diesbezüglich weisen die makroskopischen dreidimensionalen Tücher vorzugsweise einen CD-Dehnungswert bei 500 g von mindestens etwa 3%, weiter vorzugsweise von mindestens 6%, weiter vorzugsweise von mindestens 10% und noch weiter vorzugsweise von mindestens 15% und noch weiter vorzugsweise von 20% auf.
Die Reinigungsleistung eines jeden der erfindungsgemäßen Reinigungstücher kann weiterhin durch Behandlung der Fasern des Tuchs, insbesondere durch eine Oberflächenbehandlung mit irgendeinem einer Vielfalt von Additiven, einschließend Tenside oder Schmierstoffe, welche die Haftung von Schmutz am Tuch erhöhen, weiter verstärkt werden. Solche Additive werden, sofern verwendet, dem Reinigungstuch in einer Menge zugesetzt, welche ausreicht, die Fähigkeit des Tuchs Schmutz zu binden, verstärkt. Solche Additive werden auf das Reinigungstuch in einer Zusatzmenge von mindestens 0,01%, weiter vorzugsweise von mindestens etwa 0,1%, weiter vorzugsweise von mindesten 0,5%, weiter vorzugsweise von mindestens 1%, noch weiter vorzugsweise von mindestens 3% und noch weiter vorzugsweise von mindestens 4 Gew.-% aufgebracht. Die Zusatzmenge beträgt typischerweise etwa 0,1 bis etwa 25%, weiter vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 20%, weiter vorzugsweise etwa 1% bis etwa 15%, noch weiter vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10%, noch weiter vorzugsweise etwa 4 bis etwa 8% und am meisten vorzugsweise etwa 4 bis etwa 6 Gew.-%. Ein bevorzugtes Additiv ist ein Wachs oder eine Mischung aus einem Öl (z. B. Mineralöl, Erdölgatsch) und einem Wachs. Geeignete Wachse schließen verschiedene Typen von Kohlenwasserstoffen ebenso wie Ester bestimmter Fettsäuren (z. B. gesättigte Triglyceride) und Fettalkohole ein. Sie können von natürlichen Quellen (d. h. tierisch, pflanzlich oder mineralisch) abgeleitet oder können synthetisiert sein. Es können auch Mischungen dieser verschiedenen Wachse verwendet werden. Einige repräsentative tierische und pflanzliche Wachse, welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können schließen Bienenwachs, Carnaubawachs, Waalrat, Lanolin, Schellack, Candelilla und dergleichen ein. Repräsentative Wachse aus mineralischen Quellen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können schließen Erdölbasierende Wachse wie Paraffin, Petrolatum und mikrokristalline Wachse, sowie Fossilien- und Erdwachse wie weißes Ceresinwachs, gelbes Ceresinwachs, weißes Ozokeritwachs und dergleichen ein. Repräsentative synthetische Wachse, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können schließen ethylenische Polymere wie Polyethylenwachs, chlorierte Naphthaline wie "Halowax", nach der Fischer-Tropsch-Synthese hergestellte Wachse vom Kohlenwasserstoff typ und dergleichen ein. Wird eine Mischung aus Mineralöl und Wachs verwendet, werden die Komponenten vorzugsweise in einem Öl/Wachs-Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 99 bis etwa 7 : 3, weiter vorzugsweise von etwa 1 : 99 bis etwa 1 : 1, noch weiter vorzugsweise von etwa 1 : 99 bis etwa 3 : 77 gemischt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Öl/Wachs-Gewichtsverhältnis 1 : 1 und das Additiv wird in einer Menge von etwa 5 Gew.-% zugesetzt. Eine bevorzugte Mischung ist eine 1 : 1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs.
Eine stark erhöhte Reinigungsleistung wird erzielt, wenn die makroskopische Dreidimensionalität und das Additiv in einem einzigen Reinigungstuch vorgesehen sind. Wir vorstehend erörtert, sind diese niedrigen Gehalte besonders wünschenswert, wenn die Additive in wirksamer Menge und in im Wesentlichen einheitlicher Weise auf mindestens einen diskreten zusammen hängenden Bereich des Tuchs aufgebracht werden. Die Verwendung der bevorzugten geringen Mengen, insbesondere diejenige von Additiven, welche die Haftung von Schmutz am Tuch verbessern, liefern eine überraschend gute Reinigung, Staubunterdrückung in der Luft, bevorzugte Verbraucherakzeptanz, machen einen besonders taktilen Eindruck, wobei das Additiv zusätzlich als Mittel zur Inkorporierung und zum Anhaften von Parfüms, Pflanzenschutzmitteln, antimikrobiellen Mitteln, einschließend Fungizide, und als Wirt für andere nützliche Inhaltstoffe, insbesondere jene, welche im Additiv löslich oder dispergierbar sind, dienen kann. Diese Vorteile dienen lediglich als Beispiel. Niedrige Additivgehalte sind besonders wünschenswert, wo das Additiv nachteilige Wirkungen auf das Substrat, die Verpackung und/oder die behandelten Oberflächen ausüben kann.
Die Anwendungsmittel für diese Additive tragen vorzugsweise mindestens eine wesentliche Menge Additiv an Stellen des Tuchs auf, welche "innerhalb" der Tuchstruktur liegen. Es ist ein besonderer Vorteil der dreidimensionalen Strukturen, dass die Menge Additiv, welche in Berührung mit der zu behandelnden Oberfläche und/oder Verpackung steht, begrenzt ist, so dass Materialien, welche anderweitig Schaden verursachen würden, oder die Funktion der anderen Oberfläche beeinträchtigen würden, nur eine begrenzte oder keine nachteilige Wirkung ausüben können. Die Anwesenheit des Additivs innerhalb der Struktur ist insofern sehr günstig, als es viel weniger wahrscheinlich ist, dass Schmutz, welcher innerhalb der Struktur haftet, bei anschließenden Wischvorgängen entfernt wird.
1 stellt ein erfindungsgemäßes mehrlagiges Reinigungstuch 20 dar. Das Reinigungstuch 20 schließt Seitenränder 22 und Endränder 24 ein. Die Seitenränder 22 erstrecken sich generell parallel zur Länge des Tuchs 20 und die Endränder erstrecken sich generell parallel zur Breite des Tuchs. Das Tuch 20 kann wahlweise eine Randversiegelung 26 einschließen, welche sich rund um den Umfang des Tuchs herum erstreckt. Eine solche Randversiegelung kann durch Erwärmen, durch Verwendung von Klebstoffen oder durch eine Kombination aus Erwärmen und Klebstoffen gebildet werden.
Das Reinigungstuch 20 schließt eine erste Lage 100 und eine zweite Lage 200 ein. Das Reinigungstuch schließt vorzugsweise auch eine dritte Lage 300 ein. In 1 ist ein Teil der ersten Lage 100 weg geschnitten dargestellt, um die darunter liegenden Teile der zweiten Lage 200 und der dritten Lage 300 sichtbar werden zu lassen.
Die erste Lage 100 kann aus gewebten Materialien, Vliesstoffmaterialien, Faserfilzen, Schäumen, Wattelagen und dergleichen gebildet sein, wie auf dem Fachgebiet bekannt. Besonders bevorzugte Materialien sind Vliesstoffe mit regellos verteilten Fasern und Fäden wie bei "Luftauftrags"- oder bestimmten "Nassauftrags"-Verfahren, oder mit einem Orientierungsgrad wie bei bestimmten "Nassauftrags"- und "Krempel"-Verfahren. Die Fasern oder Fäden der ersten Lage 100 können natürlich oder natürlichen Ursprungs (z. B. Holzzellstofffasern, Baumwolllinters, Regeneratcellulosefasern und Bagassefasern) oder synthetisch (z. B. Polyolefine, Polyamide oder Polyester) sein. Die dritte Lage 300 kann im Wesentlichen die Gleiche sein wie die erste Lage 100, oder kann alternativ aus einem unterschiedlichen Material und/oder Konstruktion bestehen.
Bei einer Ausführungsform können die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 jeweils ein nassverhaktes Gewebe aus synthetischen Vliesstofffasern mit einer Denier von weniger als etwa 4,0, vorzugsweise weniger als etwa 3,0, weiter vorzugsweise weniger als etwa 2,0 pro 9000 m Faserlänge umfassen. Eine geeignete erste Lage (ebenso wie eine geeignete dritte Lage 300) ist ein nassverhaktes Gewebe aus Polyesterfasern mit einer Denier von etwa 1,5 Gramm oder weniger pro 9000 m Faserlänge, wobei das Gewebe ein Basisgewicht von etwa 30 g/m² besitzt. Ein geeignetes Gewebe ist von PGI Nonwovens, Benson, NC, unter der Bezeichnung PGI 9936 erhältlich.
Die zweite Lage 200 ist in kontinuierlicher Weise mit der ersten Lage 100 (und der dritten Lage 300, sofern vorhanden) vereinigt und sorgt für die Sammelwirkung der ersten Lage bei Kontraktion der zweiten Lage. Die Kontraktionsmechanismen schließen die Kontraktion durch Wärme und durch die elastischen Eigenschaften der zweiten Lage ein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Wie vorstehend erörtert, umfasst bei einer solchen Ausführungsform die zweite Lage 200 eine netzartige Anordnung von Fäden mit Öffnungen, welche durch benachbarte Fäden definiert sind. Die zweite Lage könnte wahlweise in Form einer Polymerfolie vorliegen, welche gegebenenfalls durchgehende Öffnungen aufweisen könnte; Um den erforderlichen Kontraktionsmechanismus bereitzustellen müssen solche Folien eine ausreichende Elastizität besitzen, welche eine Kräuselwirkung ausübt, die zur Dreidimensionalität der Oberfläche führt. Die Folie kann gaufriert sein, um eine Oberflächenvertiefung zu schaffen anstatt von oder zusätzlich zu Öffnungen. Bei einer anderen Alternative können die Kontraktionswirkungen durch Einschluss von Fasern erzeugt werden, welche sich bei Erwärmen und Wiederabkühlen zusammenziehen. Bei dieser Konzeption werden bestimmte Fasern nicht schrumpfen, da sie aber mit den schrumpfenden Fasern mechanisch verbunden sind Wird sich das gesamte Tuch auf die Kontraktion der schrumpfenden Fasern hin "runzeln", so lange als solche Fasern in ausreichender Menge eingeschlossen sind.
Bei den dargestellten Ausführungsformen umfasst die zweite Lage eine netzartige Anordnung, welche eine erste Vielfalt von Fäden 220 und eine zweite Vielfalt von Fäden 240 einschließt. Die Fäden 220 erstrecken sich generell parallel zu einander und die Fäden 240 erstrecken sich generell parallel zu einander und generell senkrecht zu den Fäden 220. Die Fäden erstrecken sich zwischen Fadenkreuzungen 260. Die den Fäden 220 und 240 benachbarten Kreuzungen definieren Öffnungen 250 in der zweiten Lage. Die Fadenkreuzungen und Öffnungen 250 sind in einem im Allgemeinen nicht regellosen, sich wiederholenden gitterartigen Muster angeordnet.
Die zweite Lage 200 kann ein polymeres Netz (hierin als „Scrim"-Material bezeichnet) umfassen. Geeignete Scrim-Materialien sind in US-A 4,636,419 beschrieben. Das Scrim kann von einem Polyolefin wie Polyethylen oder Polypropylen, oder deren Copolymeren, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66 und dergleichen, sowie Mischungen hiervon abgeleitet sein.
Das Scrim-Material ist vorzugsweise an die Lagen 100 und 300 durch Laminieren mittels Wärme oder chemische Mittel, wie Klebstoffe, gebunden. Die Fäden des Scrim-Materials ziehen sich gegenüber den Lagen 100 und 300 beim Erwärmen zusammen, so dass die zweite Lage 200 die Lagen 100 und 300 kräuselt und den Außenoberflächen 100 und 300 eine makroskopische dreidimensionale Struktur verleiht, wie nachstehend detaillierter beschrieben.
Eine besonders geeignetes Scrim-Material zur Verwendung als zweite Lage 200 ist ein wärmeaktivierbares Verstärkungsnetzwerk, welches von Conwed Plastics, Minneapolis, MN, als Verstärkungsnetzwerk der Marke THERMANET mit einem "doppelseitigen" Polypropylen/EVA-Harz als Klebstoff und einer Fadenzahl von 3 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) bei 2 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) vor der Kontraktion, wie durch Erwärmen, erhältlich ist. Nach dem Erwärmen kann die zweite Lage 200 zwischen etwa 3,5 und 4,5 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) bei zwischen 2,5 bis 3,5 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) aufweisen.
"Doppelseitig klebend" bedeutet, dass der EVA-Klebstoff (Ethylvinylacetat-Klebstoff) auf beiden Seiten der Fäden vorliegt. Die Aktivierungstemperatur von EVA beträgt im Allgemeinen etwa 85°C (etwa 185°F). Während der Laminierung der Lage 200 an die Polyesterfasern der Lagen 100 und 300 wird der EVA-Klebstoff aktiviert um eine Bindung zwischen den Fäden der Lage 200 und den Fasern der Lagen 100 und 300 zu bewerkstelligen. Es wird, ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, angenommen, dass das Pressen mit einem relativ geringen Druck (z. B. weniger als 34,474 N/cm² (50 psi) und weiter vorzugsweise weniger als 17,237 N/cm² (25 psi)) während relativ kurzer Zeit (z. B. weniger als etwa 30 sec) die Fäden der Lage 200 nicht durchgehend an die Vliesstoffe der Lagen 100 und 300 gebunden werden. Diese diskontinuierliche Bindung liefert zusammen mit dem Schrumpfen der Polypropylenfäden beim Erwärmen die verstärkte Textur der Außenoberflächen der Lagen 100 und 300.
In 1 erstrecken sich die Fäden 220 grundsätzlich parallel zu den Seitenrändern 22 und zur Länge des Tuchs 20. In ähnlicher Weise erstrecken sich die Fäden 240 grundsätzlich parallel zu den Seitenrändern 24 und zur Breite des Tuchs 20.
Wahlweise können die Fäden 220 unter einem Winkel zwischen etwa 20 und etwa 70 Grad, und weiter vorzugsweise zwischen etwa 30 Grad und etwa 60 Grad, gegen die Länge des Tuchs 20 und die Seitenränder 22 geneigt sein. Die Fäden 240 können unter einem Winkel von etwa 20 bis etwa 70 Grad, und weiter vorzugsweise zwischen etwa 30 Grad und etwa 60 Grad gegen die Breite des Tuchs 20 und die Endränder 24 geneigt sein.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, in der die Fäden 220 unter einem Winkel von etwa 45 Grad gegen den Winkel zum Seitenrand 22 (Winkel A in 2) geneigt sind und worin die Fäden 240 unter einem Winkel von etwa 45 Grad gegen die Endränder 24 (Winkel B in 2) geneigt sind. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Orientierung der Fäden 220 und 240 unter einem Winkel in Bezug auf die Länge und Breite des Tuchs 20 eine Deformation der Gesamtstruktur der Lage 200 parallel zu den Rändern 22 und 24 erlaubt. Eine derartige Deformation verleiht dem Tuch elastizitätsähnliche Eigenschaften parallel zur Länge und Breite des Tuchs.
Mit "elastizitätsähnlicher Eigenschaft" ist gemeint, dass das fragliche Element unter Zug in eine Richtung gedehnt werden kann, so dass es eine verlängerte Abmessung in dieser Richtung erfahrt, welche mindestens 120 Prozent der in dieser Richtung gemessenen entspannten Dimension des Originalelements beträgt, und dass nach der Entlastung der Dehnungsspannung das Element sich innerhalb von 10 Prozent auf seine entspannte Abmessung zurückstellt.
Ein wichtiger Gesichtspunkt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin, dass die erste Lage 100 stellenweise an die zweite Lage 200 gebunden ist. Die erste Lage 100 kann stellenweise an die zweite Lage 200 an den Fadenquerschnitten 260 gebunden sein, während Teile des Fadens 220, Teile des Fadens 240 oder Teile beider Fäden 220 und 240 zwischen den Fadenkreuzungen 260 an die erste Schicht 100 ungebunden bleiben.
Als Folge davon ist die Oberflächenstruktur der Außenoberfläche 100 nicht durch die Geometrie der Öffnungen der netzartig angeordneten Filamente eingeschränkt sondern ist vielmehr von der wiederkehrenden, nicht ungeordneten Geometrie der Öffnungen 250 abgekoppelt. Auf ähnliche Weise kann die dritte Lage 300 stellenweise an die zweite Lage 200 gebunden sein, um der Außenoberfläche der dritten Lage eine ähnliche Textur zu verleihen.
Die Oberflächentextur der ersten Lage 100 wurde in den 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Oberflächentextur ist in den 3– 8 dargestellt.
3 bietet eine schematische Darstellung der Oberflächentextur der in der Photographie von 5 gezeigten ersten Lage 100. 4 bietet eine Darstellung der Oberflächentextur der ersten Lage 100 und der dritten Lage 300 im Querschnitt. 5 ist eine Mikroaufnahme, welche die Textur der makrosko pischen dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage 100 zeigt. 6 ist eine Mikroaufnahme, welche die dreidimensionale Oberfläche der ersten Lage vergrößert zeigt. 7 ist eine SEM-Aufnahme, welche eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage 100 zeigt. 8 ist eine SEM-Aufnahme eines Querschnitts des Tuchs.
Bezug nehmend auf die 3–8 sind Teile der ersten Lage 100 durch die Kontraktion der zweiten Lage 200 gegenüber der ersten Lage 100 gekräuselt. Diese Fältchenbildung verleiht der ersten Lage 100 eine makroskopische dreidimensionale Oberfläche, wie in den 3–8 dargestellt. Auf ähnliche Weise kann die dritte Lage 300 durch Kontraktion der zweiten Lage gekräuselt werden, um der dritten Lage 300 eine makroskopische dreidimensionale Oberfläche zu verleihen.
Die dreidimensionale Oberfläche der ersten Lage 100 weist vergleichsweise höhere Peaks 105 und vergleichsweise niedrigere Täler 107 auf. Die dritte Lage besitzt Peaks 305 und Täler 307. In 4 sind die Peaks der Lage 100 mit den Bezugszahlen 105A und 105B und die Täler der Lage 100 mit den Bezugszahlen mit 107A und 107B bezeichnet. Ähnlich sind die Peaks der Lage 300 mit 305A und 305B bezeichnet und die Täler sind mit 307A und 307B bezeichnet. Die Peaks 105 weisen verlängerte Kammlinien 120 auf der Außenoberfläche der ersten Lage 100 auf und die Peaks 305 weisen verlängerte Kammlinien 320 auf der Außenoberfläche der dritten Lage 300 auf.
Die makroskopische Dreidimensionalität der Außenoberfläche der ersten Lage 100 kann sowohl anhand des "durchschnittlichen Höhendifferenzials" zwischen einem Peak und einem benachbarten Tal als auch anhand der „durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Distanz" beschrieben werden. Das Höhendifferenzial, bezogen auf ein Peak 105A/Tal 107A-Paar ist der Abstand H in 4. Die Peak-zu-Peak-Distanz zwischen einem benachbarten Paar von Peaks 105A und 105B ist der Abstand D in 4. Das "durchschnittliche Höhendifferenzial" und die "durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz" für das Tuch wird, wie nachstehend in „Prüfverfahren" angegeben, gemessen. Der "Oberflächen-Topographie-Index" der Außenoberfläche ist das Verhältnis, welches durch Division des durchschnittlichen Höhendifferenzials der Oberfläche durch die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz der Oberfläche erhalten wird.
Es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass es relativ kleine Bereiche von Peaks und Tälern geben wird, welche nicht bedeutend genug sind, als dass, am annehmen könnte, dass eine makroskopische Dreidimensionalität bereitstellten. Solche Bereiche können zum Beispiel in dem/den Elementen) vorliegen, das/die unter Umständen zum Beispiel durch ein elastisches Material kontaktiert werden, um Dreidimensionalität zu schaffen. Derartige Fluktuationen und Variationen sind wiederum eine normales und erwartetes Ergebnis des Herstellungsverfahrens und werden bei der Messung des Oberflächen-Topographie-Index außer Acht gelassen.
Ohne Beschränkung durch die Theorie wird angenommen, dass der Oberflächen-Topographie-Index ein Maß für die Wirksamkeit der makroskopischen dreidimensionalen Oberfläche ist, Material in den Tälern der Oberfläche aufzunehmen und zu verwahren. Ein relativ hoher Wert des durchschnittlichen Höhendifferenzials für eine bestimmte durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz liefert tiefe, enge Täler, welche Materialien einfangen und festhalten können. Dementsprechend wird angenommen, dass ein relativ hoher Wert des Oberflächen-Topographie-Index auf ein wirksames Einfangen von Material während des Wischens hinweist.
Die erfindungsgemäßen Reinigungstücher besitzen die Eigenschaft, dass Teile der Fäden 220, Teile der Fäden 240, oder Teile beider, der Fäden 220 und 240, der zweiten Lage 200 nicht an die erste Lage 100 gebunden sind. Bezug nehmend auf 4 ist eine Teil eines Fadens 220, welcher über die Fadenkreuzungen 260A und 260B übersteht, nicht an die erste Lage 100 gebunden. Derjenige Teil des Fadens 220, welcher nicht an die erste Lage 100 gebunden ist, ist mit der Kennzahl 220U bezeichnet. Ein Loch zwischen dem Faden 220 und der ersten Lage 100 schafft einen Hohlraum 180 zwischen der ersten Lage 100 und dem Faden 220. Auf ähnliche Weise sind Teile des Fadens 220, welche sich zwischen den Fadenkreuzungen 260 erstrecken nicht an die dritte Lage 300 gebunden, wodurch sie einen Hohlraum 380 zwischen der dritten Lage 300 und dem Faden 220 schaffen.
Die 7 und 8 veranschaulichen diese Eigenschaft des Tuchs 20 ebenfalls. In 7 sind verlängerte Kammlinien 120 und 320 auf der Außenoberfläche der ersten und dritten Schichten 100 bzw. 300 sichtbar. In 8 ist ein Faden 220 zu sehen, welcher sich zwischen zwei Fadenkreuzungen 260 erstreckt. Der Teil des Fadens, welcher sich zwischen zwei Fadenkreuzungen erstreckt, ist von der ersten Lage entfernt und nicht an diese gebunden.
In der ebenen Ansicht in 3 und 5 sind Kammlinien 120 dargestellt. Zumindest manche der Kammlinien 120 erstrecken sich mindesten über einen Faden der zweiten Lage. In 4 erstreckt sich die Kammlinie 120 mindestens über einen Faden 220.
Weil sich die Kammlinien über ein oder mehrere Fäden erstrecken, können die Kammlinien eine größere Länge aufweisen als der größte Abstand zwischen benachbarten Fadenkreuzungen 260 (der Abstand zwischen benachbarten Fadenkreuzungen nach Kontraktion der Lage 200 und Kräuselung der Lagen 100 und 300). Die Länge der Kammlinie 120 kann insbesondere größer als die maximale Dimension der Öffnungen 250 in 1 sein (d. h. größer als die Länge der sich über die rechteckige Öffnung 250 erstreckenden Diagonalen). Die Länge der Kammlinie 120 ist in 3 mit dem Buchsraben L bezeichnet. Die Länge L ist der geradlinige Abstand zwischen zwei Enden der Kammlinie 120, wobei die Enden der Kammlinie jene Punkte sind, wo die Kammlinie 120 an einem Tal 107 endet.
Der Wert von L kann für manche der Kammlinien 120 mindestens etwa 1,0 cm, weiter vorzugsweise mindestens etwa 1,5 cm, betragen. Bei einer Ausführungsform weisen zumindest manche der Kammlinien 120 eine Länge L von mindestens 2,0 cm auf. Die Länge L kann wenigsten den doppelten Abstand zwischen zwei Fadenkreuzungen aufweisen.
Um zum Beispiel die Länge der Kammlinien 120 in Bezug auf den Abstand zwischen zwei benachbarten Fadenkreuzungen zu bestimmen, kann das Reinigungstuch 20 befeuchtet und auf einem Leuchttisch oder einer anderen geeigneten, von hinten beleuchteten Quelle, positioniert werden. Eine solche Beleuchtung von hinten kann in Kombination mit dem Befeuchten des Reinigungstuchs verwendet werden, die Fadenkreuzungen der Lage 200 durch die Lage 100 hindurch sichtbar zu machen, so dass die Länge der Kammlinien 120 in Bezug auf den Abstand der Fadenkreuzungen mit einer Skala gemessen werden kann.
Die verlängerten Kammlinien sorgen für weiche, deformierbare Wischelemente zur verstärkten Entfernung von Material von der zu reinigenden Oberfläche. Wenn im Gegensatz dazu die Fäden der zweiten Lage durchgehend an die erste und zweite Lage gebunden wären, dann würden alle Texturmerkmale der ersten und dritten Lagen durch den Bereich bestimmt, der mit den Öffnungen 250 in der zweiten Lage 200 verbunden ist.
Zumindest einige der verlängerten Kammlinien erstrecken sich in eine Richtung, die sich zumindest von manchen der anderen Kammlinien unterscheidet. Bezug nehmend auf 3 erstreckt sich jede der Kammlinien 120A, 120B und 120C in eine andere Richtung. Folglich ist das Tuch beim Aufsammeln von Material wirksam, wenn das Tuch zum Wischen in unterschiedlichen Richtungen verwendet wird.
Die 3 und 6 zeigen auch, dass zumindest manche der Kammlinien 120 Verzweigungen aufweisen, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken. In 3 ist eine Kammlinie 120 mit drei Verzweigungen 123A, 123B und 123C dargestellt, die sich nach unterschiedlichen Richtungen ausdehnen. Ähnlich zeigt 6 eine Kammlinie 120 mit mindestens drei Verzweigungen mit den Bezeichnungen 123A, 123B und 123C.
Die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 sind an den Fadenkreuzungen 260 fest an die zweite Lage 200 gebunden. 9 veranschaulicht die Bindung der Fasern von sowohl der Lage 100 als auch 300 an die zweite Lage an einer Fadenkreuzung 260.
Bezug nehmend auf die 4, 7 und 8 sind die Peaks 105 der ersten Lage generell gegen die Peaks 305 der dritten Lage in der ebene des Tuchs 20 versetzt. Zum Beispiel liegt in 4 der Peak 305A der dritten Lage nicht direkt unter dem Peak 105A, sondern ist stattdessen nach dem Tal 107A mit dem Peak 107A ausgerichtet. Demzufolge sind die Peaks 105 der ersten Lage generell nach den Tälern 307 der dritten Lage ausgerichtet und die Peaks 305 der dritten Lage sind generell nach den Tälern 107 der ersten Lage ausgerichtet.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Reinigungstücher ein. Es ist eine erste Vliesstofflage, eine zweite Lage, welche eine netzartige Anordnung von Fäden umfasst, und eine dritte Vliesstofflage vorgesehen. Die erste Lage ist benachbart zur oberen Oberfläche der zweiten Lage angeordnet, in planparallelem Kontakt mit der zweiten Lage. Die dritte Lage ist anliegend an die untere Oberfläche der zweiten Lage angeordnet, in planparallelem Kontakt mit der zweiten Lage.
Die erste Lage und die dritte Lage werden dann an diskrete, von einander entfernte Bereiche der zweiten Lage so gebunden, dass Teile der Fäden, welche sich zwischen den Fadenkreuzungen erstrecken nicht an die erste Lage gebunden bleiben und das solche Bereiche der Fäden, welche sich zwischen den Faden kreuzungen erstrecken, nicht an die dritte Lage gebunden bleiben. Die zweite Lage wird gegenüber der ersten Lage und der dritten Lage kontrahiert, um eine gekräuselte, makroskopische dreidimensionale Außenoberfläche der ersten Lage und eine gekräuselte, makroskopische dreidimensionale Außenoberfläche der dritten Lage zu schaffen. Die Schritte des Bindens und Kontrahierens können gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.
Der Schritt des stellenweisen Bindens der zweiten Lage an die erste Lage und an die dritte Lage kann den Schritt des Heißverpressens der ersten Lage, der zweiten Lage und der dritten Lage mit relativ niedrigem Druck und in einem relativ kurzer Zeitraum umfassen, um eine weitgehend kontinuierliche Bindung der zweiten Lage an die erste und dritte Lage zu vermeiden.
Bei einer Ausführungsform können die drei Lagen mithilfe einer von der HIX Corp., Pittsburg, Kansas, hergestellten BASIX B400-Handpresse miteinander verbunden werden. Die drei Lagen werden durch Pressen in der Handpresse bei einer Temperatur von etwa 163,6°C (330°F) während etwa 13 sec miteinander verbunden. Die Handpresse besitzt eine Einstellvorrichtung zur Regulierung des Hubs, und damit für den in der Presse auftretenden Druck. Die Einstellvorrichtung kann nach Wunsch variiert werden, um in den Lagen 100 und 300 die gewünschte Textur zu erzeugen.
Die Erfindung umfasst auch Packungen, welche Reinigungstücher enthalten, wobei die Packungen mit Informationen verbunden sind, welche den Verbraucher in Wort und Bild darüber informieren, dass die Verwendung der Tücher für Vorteile bei der Reinigung sorgt, welche die Entfernung und/oder den Einschluss von Schmutz (z. B. Staub, Stoffflusen, etc.) einschließt und diese Information den Anspruch der Überlegenheit über andere Reinigungsprodukte beanspruchen kann. Bei einer hoch erwünschten Variante trägt die Packung die Information, welche den Verbraucher informiert, dass die Verwendung des Reinigungstuchs für einen verminderten Anteil an Staub und von anderen in der Luft enthaltenen Materialien in der Atmosphäre sorgt. Es ist sehr wichtig, dass der Verbraucher auf die Möglichkeiten hingewiesen wird, die Tücher auf nicht-traditionellen Oberflächen, einschließend, Textilien, Kleintiere, etc. zu verwenden, um sicher zu stellen dass die gesamten Vorteile der Tücher wahrgenommen werden. Folglich ist die Verwendung von Packungen in Verbindung mit Informationen wichtig, welche den Verbraucher in Wort und Bild informieren, dass die Verwendung der Zusammensetzungen Vorteile bietet, wie eine verbesserte Reinigung, eine Verminderung von teilchenförmigem Schutz in der Luft, etc., wie hierin erörtert.
Die Information kann z. B. Werbung in allen üblichen Medien ebenso wie Angaben und Abbildungen auf der Packung oder dem Tuch selbst einschließen, um den Verbraucher zu informieren.
Produkte nach dem Stand der Technik, welche die bevorzugten Strukturen hierin nicht umfassen, können verwendet werden, um die Vorteile in geringerem Maß zu liefern, und sollten in dem Sinn, dass diese Vorteile vorher nicht erkannt worden sind, in die mitgelieferte Information aufgenommen werden. Andernfalls wird der Verbraucher nicht in den vollen Genuss der im Verhältnis zu herkömmlichen Produkten oder Praktiken verbesserten Leistung kommen.
III. Reinigungsgeräte
Unter einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Reinigungsgerät, welches das vorstehend erörterte Reinigungstuch umfasst. Diesbezüglich umfasst das Reinigungsgerät:

a) einen Handgriff; und
b) ein entfernbares Reinigungstuch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, worin die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz mindestens etwa 1,0 mm und der Oberflächen-Topographie-Index etwa 0,01 bis etwa 5 beträgt.

Das Gerät, und getrennt davon, das erfindungsgemäße Reinigungstuch sind so ausgelegt, dass sie mit allen Substraten mit harter Oberfläche, einschließend Holz, Vinyl, Linoleum, ungewachste Böden, Keramik, FORMICA^®, Porzellan und dergleichen verträglich sind.
Der Handgriff des Reinigungsgeräts umfasst ein längliches, haltbares Material, welches in der Praxis eine ergonomische Reinigung zulässt. Die Länge des Handgriffs wird von der Endanwendung des Geräts bestimmt.
Der Handgriff umfasst vorzugsweise an einem Ende einen Haltekopf, an dem das Reinigungstuch wieder entfernbar befestigt werden kann. Um die Verwendung zu erleichtern kann der Haltekopf unter Verwendung bekannter Befestigungsteile drehbar am Handgriff befestigt werden. Es kann jedes geeignete Mittel zur Befestigung des Reinigungstuchs am Haltekopf verwendet werden, so lange das Reinigungstuch während des Reinigungsvorgangs daran befestigt bleibt. Beispiele geeigneter Befestigungsmitteln schließen Klemmvorrichtungen, Haken & Ösen (z. B. VELCRO^®) und dergleichen ein. Bei einer bevorzugten Ausführungs form wird der Haltekopf Mittel umfassen, um das Tuch an seiner oberen Oberfläche zu greifen, damit das Tuch während der harten Belastung beim Reinigen am Kopf mechanisch befestigt bleibt. Die Haltevorrichtung gibt das Tuch jedoch für eine bequeme Entfernung und Entsorgung bereitwillig frei.
Die Reinigungstücher zur Verwendung im erfindungsgemäßen Reinigungsgerät sind die vorstehend beschriebenen.
IV. Prüfverfahren
A. Durchschnittliches Höhendifferenzial
Das durchschnittliche Höhendifferenzial wird mithilfe eines Lichtmikroskops (z. B. Zeiss Axioplan, Zeiss GmbH, Deutschland) bestimmt, ausgerüstet mit einer Z-Dimensions-Messvorrichtung (z. B. Microcode II, verkauft von Boeckeler Instruments). Der Vorgang beinhaltet das Lokalisieren eines Peak- oder Tal-Bereichs auf dem Tuch, Fokussieren des Mikroskops und Nulleinstellung der Z-Dimensions-Messvorrichtung. Das Mikroskop wird dann zu einem benachbarten Tal- bzw. Peak-Bereich bewegt und das Mikroskop erneut fokussiert. Das Display des Instruments zeigt die Höhendifferenz zwischen diesem Peak/Tal- oder Tal/Peak-Paar an. Die Messung wird mindestens 10-mal an unregelmäßig verteilten Stellen auf dem Tuch wiederholt und das durchschnittliche Höhendifferenzial ist der Mittelwert dieser Messungen.
B. Peak-zu-Peak-Distanz
Zur Messung der Peak-zu-Peak-Distanz kann ein einfaches Lichtmikroskop verwendet werden. Die verwendete Vergrößerung sollte ausreichen, um die Entfernung zwischen zwei benachbarten Peaks zu messen. Die Messung wird mindestens 10-mal an unregelmäßig verteilten Stellen auf dem Tuch wiederholt und die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz ist der Mittelwert dieser Messungen.
C. CD-Dehnung bei 500 g
Die CD-Dehnung ist ein Maß für die prozentuale Dehnung, welche eine Prüfprobe unter einer Last von 500 g zeigt. Die CD-Dehnung kann mit einem Sintech Renew Instron 7310 (einschließend das Testworks-Softwarepaket) mit einer 100N Lastzelle gemessen werden. Mithilfe dieses Instruments wird eine Kurve Last gegen % Längenänderung erzeugt. Die Prüfparameter sind wie folgt:
Probenbreite = 30 mm
Messweg = 100 mm
Backengeschwindigkeit = 300 mm/min
Aus der erzeugten Kurve liefert die Software die % Längenänderung (% Dehnung) bei einer Last von 500 g. Diese wird als CD-Dehnung bei 500 g registriert.
V. Repräsentative Beispiele
Die Folgenden sind Anschauungsbeispiele von erfindungsgemäßen Reinigungstüchern. Die erhöhte Dreidimensionalität ist in Tabelle I angegeben.
Beispiel 1
Dieses Beispiel veranschaulicht die Kombination von Kremplegeweben und einem Scrim (d. h. einem Netz aus Polypropylenfaden) für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Reinigungstuchs. Es werden zwei gekrempelte Polyesterfasergewebe mit einem Scrim dazwischen hergesellt. Die Kombination aus den beiden gekrempelten Geweben und dem Scrim wird oben auf ein offenes Formteil (N 50 eben quadratisch) gelegt, nass verhakt und getrocknet. Der Hydroverhakungsvorgang veranlasst die Fasern sich zu verhaken und sich auch mit dem Scrim zu verhaken, während er die Fasern veranlasst sich voneinander weg zu bewegen und zwei Bereiche mit unterschiedlichen Basisgewichten zu bilden. Während des Trocknungsvorgangs wird das nass verhakte Tuch „pikiert" (d. h. es wird eine höhere Dreidimensionalität erzeugt) als Ergebnis des Schrumpfens des Polypropylen-Scrims in Relation zum Polyestervlies. Als bevorzugter wahlweise Schritt wird das Vliesstofftuch oberflächlich beschichtet (z. B. durch Bedrucken, Sprühen, etc.) mit 5 Gew.-% einer 1 : 1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs. Das verhakte Vliesstofftuch wird weiterer Erwärmung unterworfen, zum Beispiel in einer Presse bei 180°C während 10 sec, um ein höheres Maß an Dreidimensionalität zu schaffen. Dieses Tuch ist in Tabelle I als Beispiel 1 bezeichnet. (Diese Erwärmung kann vor oder nach der wahlweisen Oberflächenbehandlung erfolgen, erfolgt jedoch vorzugsweise vor der Anwendung des Additivs). Diese zusätzliche Erwärmung liefert sogar noch eine weiter erhöhte Dreidimensionalität.
Beispiel 2
Ein erfindungsgemäßes Reinigungstuch schließt eine erste Lage 100, eine zweite Lage 200 und eine dritte Lage 300 ein. Die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 umfassen jeweils ein nass verhaktes Gewebe aus Polyesterfasern mit einem Basisgewicht von etwa 30 g/m². Die zweite Schicht umfasst das vorstehend beschriebene Verstärkungsnetz der Marke THERMANET^® mit einem Polypropylen/EVA-Harz, zweiseitigem Klebstoff und einer Fadenzahl von 3 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) zu 2 Fäden pro 25,4 mm (1 inch) vor der Kontraktion der zweiten Lage. Die zweite Lage 200 wird zwischen der ersten Lage 100 und der dritten Lage 300 in einer BASIX B400 Handpresse angeordnet. Die drei Lagen werden durch Pressen in der Handpresse bei einer Temperatureinstellung von etwa 165,6°C (330°F) während etwa 13 sec vereinigt.
Der Wischartikel weist die in Tabelle I angegebenen Messwerte für die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz, das durchschnittliche Höhendifferenzial und den Oberflächen-Topographie-Index auf.
Vergleichsbeispiel A
Das Vergleichsbeispiel A veranschaulicht ein im Wesentlichen ebenes Vliesstofftuch mit einem einheitlichen Basisgewicht. Das Tuch ist von der Kao Corporation, Tokyo, Japan als QUICKLE^® kommerziell erhältlich.
Tabelle 1

Claims

Reinigungstuch mit einem makroskopischen dreidimensionalen Oberflächenmuster für die Reinigung vom Trockenstaub-Typ, umfassend weiche, deformierbare Wischelemente, und welches eine erste Außenoberfläche (100) und eine Zweite Außenoberfläche (300) besitzt, wobei mindestens eine der Außenoberflächen eine durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz (D) von mindestens 1 mm und einen Oberflächen-Topographie-Index von 0,01 bis 10 aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durchschnittliche Höhendifferenzial (H) mindestens einer der Außenoberflächen mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, weiter vorzugsweise mindestens 1.5 mm, beträgt
Reinigungstuch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz mindestens einer der Außenoberflächen mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm, beträgt
Reinigungstuch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Peak-zu-Peak-Distanz mindestens einer der Außenoberflächen 1 bis 2 mm, vorzugsweise 4 bis 12 mm, beträgt.
Reinigungstuch nach mindestens einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächen-Topographie-Index mindestens einer der Außenoberflächen 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,2 bis 3, weiter vorzugsweise 0,3 bis 2, beträgt.
Reinigungstuch nach mindestens einem der Ansprüche 1–5 mit einem bei geringer wirksamer Konzentration aufgebrachten Additiv, um verbesserte Adhäsion von Schmutz an dem Tuch vorzusehen, vorzugsweise bei einer Auftragskonzentration von mindestens 0,01%, bezogen auf Gewicht des Tuchs, vorzugsweise bei einer Auftragskonzentration von mindestens 1%, bezogen auf Gewicht des Tuchs, vorzugsweise bei einer Auftragskonzentration von 1 bis 15%, bezogen auf Gewicht des Tuchs, vorzugsweise bei einer Auftragskonzentration von 3 bis 10%, bezogen auf Gewicht des Tuchs.
Reinigungstuch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv eine Mischung aus Mineralöl und einem Wachs ist.