DE69828829T3

DE69828829T3 - Dreidimensionale Strukturen für Reinigungstücher

Info

Publication number: DE69828829T3
Application number: DE1998628829
Authority: DE
Inventors: Saeed Fereshtehkhou (NMN), Cincinnati; Paul Joseph Loveland Russo; Wilbur Cecil 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: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JP2001527455A; ES2213280T3; JP2005218878A; BR9809155A; US6797357B2; NO20001156L; RU2176143C2; ES2236629T3; US9005733B2; JP2004337621A; DE69818112D1; JP2007307392A; AU740795B2; AU7584798A; US20110300341A1; AU7584898A; CN1264278A; JP2001527454A; TR199902876T2; ES2167077T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Reinigungstücher, die besonders geeignet sind zur Entfernung und zur Aufnahme bzw. zum Einschließen von Staub, Fusseln, Haaren, Sand, Essenskrümeln, Gras u. Ä.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Vliestüchern zum Staubwischen ist im Fachgebiet bekannt. Diese Tücher bestehen typischerweise aus einem Faserverbund, wobei die Fasern durch ein Haftmittel, durch Verschlingung oder andere Kräfte miteinander verbunden sind. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 3,629,047 und U.S.-Patent 5,144,729 . Um ein haltbares Wischtuch zu erhalten, wurden Verstärkungen mit den Stapelfasern in Form einer Endlosfaser oder einer Netzstruktur kombiniert. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 4,808,467 , U.S.-Patent 3,494,821 und U.S.-Patent Nr. 4,144,370 . Um darüber hinaus ein Produkt zu erhalten, welches in der Lage ist, den Anforderungen beim Wischen zu widerstehen, haben frühere Vliestücher Fasern verwendet, die mithilfe einer der oben genannten Methoden stark verbunden wurden. Hierbei werden zwar haltbare Materialien erzielt, ein derart starker Verbund kann sich jedoch nachteilig auf die Fähigkeit des Materials auswirken, Schmutzpartikel aufzunehmen und zu halten. Um dieses Problem zu beheben, beschreibt das U.S.-Patent 5,525,397 an Shizuno et al. ein Reinigungstuch, umfassend eine polymere Netzlage und mindestens eine Vlieslage, wobei die beiden Lagen leicht wasserstrahlverfestigt bzw. hydroverfilzt werden, um so ein Tuch mit einem niedrigen Verschlingungskoeffizienten zu liefern. Das resultierende Tuch soll Stärke und Haltbarkeit bieten sowie über eine verbesserte Staubsammelleistung verfügen, da die Verbundfasern leicht hydroverfilzt sind. Tücher mit einem niedrigen Verschlingungskoeffizienten (d. h. nicht mehr als 500 m) sollen eine bessere Reinigungsleistung bieten, da mehr Fasern für den Kontakt mit dem Schmutz verfügbar sind.
Während die im '397 -Patent beschriebenen Tücher vorgeblich einige der mit den vorgenannten Vliesreinigungstüchern zusammenhängenden Probleme lösen sollen, scheinen diese Tücher im Allgemeinen ein einheitliches Grundgewicht aufzuweisen, zumindest auf makroskopischer Ebene; und weisen im Wesentlichen eine einheitliche Dicke auf, wiederum auf makroskopischer Ebene. Das heißt, normale und erwartete Schwankungen und Variationen des Grundgewichts und der Stärke können auf statistischer Basis als Resultat der Flüssigkeitsdruckdifferenzen während der Wasserstrahlverfestigung auftreten. Es wird jedoch nicht angenommen, dass die Struktur diskrete bzw. vereinzelte Bereiche umfasst, die im Hinblick auf das Grundgewicht differieren. Wenn beispielsweise auf mikroskopischer Ebene das Grundgewicht eines kleinen Zwischenraums zwischen den Fasern gemessen werden würde, würde sich ein scheinbares Grundgewicht von Null ergeben, während in Wirklichkeit, sofern nicht eine Öffnung in der Vliesstruktur gemessen wurde, das Grundgewicht eines derartigen Bereichs größer Null ist. Derartige Schwankungen und Abweichungen sind das normale und erwartete Ergebnis des Wasserstrahlverfestigungsprozesses. Eine Person mit einschlägiger fachlicher Ausbildung würde Vliese mit derartigen Abweichungen, einschließlich der im Patent '397 beschriebenen, als im makroskopischen Sinn, im Wesentlichen ein einheitliches Grundgewicht und eine einheitliche Stärke aufweisend beschreiben. Das Resultat eines Tuchs mit einem einheitlichen Grundgewicht ist, dass das Material nicht besonders geeignet ist für das Sammeln und Aufnehmen bzw. Einschließen von Schmutz in diversen Größen, Formen usw. Weiterhin wird die Aufmerksamkeit auf JP 06014859A gerichtet, in dem ein Vliesreinigungstuch offenbart wird.
Als solches besteht ein kontinuierlicher Bedarf an der Entwicklung von Reinigungstüchern, die eine verbesserte Schmutzentfernung bieten. In diesem Hinblick haben die Anmelder festgestellt, dass durch Bereitstellung einer stärkeren Drei dimensionalität, im makroskopischen Sinn, eine verbesserte Schmutzentfernung erreicht wird.
Demgemäß ist die Aufgabe dieser Erfindung, die Probleme des Stands der Technik zu beheben und insbesondere eine Struktur zu schaffen, die fähiger ist, die verschiedenen Schmutztypen zu entfernen und aufzunehmen. Insbesondere ist es das Ziel dieser Erfindung, eine Vliesstruktur bereitzustellen, die eine bedeutsame Dreidimensionalität aufweist, die unten näher beschrieben ist.
Ein weiteres Ziel ist es, verbesserte Reinigungsverfahren und wünschenswerte Vorteile für den Verbraucher und Benutzer dieser Tücher bereitzustellen, besonders durch die Verpackung der Tücher entweder in Rollenform, mit Perforierungen zum Abtrennen der Tücher oder mit Vorrichtungen zur Teilung der Tücher in nützliche Längen und durch ihre Verpackung in Verpackungen, die den Verbraucher über die verbesserten Verfahren und/oder die Vorteile informieren, die erreicht werden können, insbesondere diejenigen Vorteile, die der Verbraucher nicht auf den ersten Blick erkennt. Ein weiteres Ziel ist es, Reinigungstücher mit Additiven bereitzustellen, besonders mit solchen, die die Haftung von Schmutz am Substrat verbessern, und besonders für die nachfolgend beschriebenen Tücher mit einer dreidimensionalen Struktur, da derartige Kombinationen besondere Leistungsvorteile aufweisen und derartige Kombinationen einen verbesserten Nutzen bieten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungstuch mit einer im Wesentlichen makroskopischen Dreidimensionalität. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „makroskopische Dreidimensionalität”, wenn er zur Beschreibung dreidimensionaler Reinigungstücher verwendet wird, dass das dreidimensionale Muster mit dem bloßen Auge ohne weiteres sichtbar ist, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Tuchebene etwa 30,5 cm (12 Zoll) beträgt. Anders ausgedrückt, bei den dreidimensionalen Strukturen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Reinigungstücher, die nicht ebenflächig sind, insofern als eine oder beide Flächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen, wobei der Abstand zwischen den Ebenen mit dem bloßen Auge erkennbar ist, wenn die Struktur aus einem Abstand von etwa 30,5 cm (12 Zoll) betrachtet wird. Im Gegensatz dazu bezieht sich der Begriff „ebenflächig” auf Reinigungstücher mit Oberflächenabweichungen auf einer oder beiden Seiten in geringem Maßstab, wobei diese Oberflächenabweichungen mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind, wenn der Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene der Bahn etwa 30,5 cm (12 Zoll) oder mehr beträgt. Anders ausgedrückt, in einem Makromaßstab würde der Betrachter nicht erkennen, dass eine oder beide Oberflächen des Tuchs in mehreren Ebenen vorliegen, so dass es dreidimensional ist.
Die makroskopisch dreidimensionalen Strukturen der vorliegenden Erfindung umfassen optional ein Scrim-Stoff, das sich, wenn es erst erhitzt und dann wieder abgekühlt wird, zusammenzieht, um somit eine makroskopisch dreidimensionale Struktur bereitzustellen. Auf andere Materialien, die über kontraktile Kräfte verfügen, um somit Dreidimensionalität bereitzustellen, wird nachfolgend näher eingegangen. Makroskopische Dreidimensionalität wird hierin mit den Begriffen „durchschnittliche Höhendifferenz” beschrieben, welche in diesem Dokument als der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Spitzen und Vertiefungen der jeweiligen Oberfläche eines Tuchs definiert wird, sowie „durchschnittlicher Spitze-zu-Spitze-Abstand”, welches der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Spitzen der jeweiligen Oberfläche ist. Makroskopische Dreidimensionalität wird ebenfalls hinsichtlich des „Oberflächentopographie-Indexes” der Außenfläche bzw. Außenflächen des Reinigungstuchs beschrieben; der Oberflächentopographie-Index ist das Verhältnis, das durch das Teilen der durchschnittlichen Höhendifferenz einer Oberfläche durch den durchschnittlichen Spitze-zu-Spitze-Abstand dieser Oberfläche erhalten wird. In einer Ausführungsform haben beide Außenoberflächen des Tuchs die beschriebenen Eigenschaften bezüglich des durchschnittlichen Spitze-zu-Spitze-Abstands und der Oberflächentopographie. Die Methoden zur Messung des durchschnittlichen Spitze-zu-Spitze-Abstands und der durchschnittlichen Höhendifferenz sind unten, im Abschnitt Testmethode, näher beschrieben.
Der durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand von zumindest einer Außenfläche reicht von 4 bis 12 mm. Der Oberflächentopographie-Index mindestens einer Außenoberfläche beträgt von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,1 bis 5, mehr bevorzugt von 0,2 bis 3, noch mehr bevorzugt von 0,3 bis 2. mindestens eine Außenoberfläche hat eine durchschnittliche Höhendifferenz von 1 bis 3 mm.
Die Tücher dieser Erfindung und ähnliche Tücher, besonders solche, die geringe Anteile an Additiven enthalten, wie hierin beschrieben, und besonders solche, bei denen das Additiv im Wesentlichen gleichförmig über mindestens einen durchgehenden Bereich aufgebracht ist, kann in verbesserten Verfahren zur Reinigung verwendet werden und für den Verbraucher und Benutzer der Tücher wünschenswerte Vorteile bieten, wobei einige dieser Vorteile solche sind, die der Verbraucher nicht auf den ersten Blick erkennt, wie nachfolgend näher ausgeführt. Es ist daher wünschenswert, die Tücher entweder in Rollenform, mit Perforierungen als Trennhilfe für die Tücher, oder mit Vorrichtungen zur Teilung der Tücher in nützliche Längen zu verpacken und/oder sie in Verpackungen zu verpacken, die den Kunden über die verbesserten Verfahren und/oder die erreichbaren Vorteile informieren, besonders die Vorteile, die der Verbraucher nicht auf den ersten Blick erkennen kann. Die Reinigungstücher mit Additiven, einschließlich solcher mit wünschenswert geringen Anteilen an derartigen Additiven, vorzugsweise im wesentlichen gleichförmig aufgebracht, mindestens in einer oder in mehreren Bereichen, bieten in Kombination besondere Leistungsvorteile, und derartige Kombinationen können einen verbesserten Nutzen bereitstellen, besonders, wenn die Tücher die hierin ausgeführten wünschenswerten Strukturen aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine dreilagige Ausführung eines Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung, wobei die zweite Lage ein Scrim-Stoff mit Filamenten umfasst, die parallel zu den Seiten- und Endrändern des Tuchs laufen, worin ein Teil der ersten Lage in der Darstellung weggeschnitten ist und worin die Oberflächenmerkmale der ersten Lage zur Verdeutlichung ausgelassen sind.
2 ist eine bildliche Darstellung des in 1 gezeigten Typs, worin eine alternative Ausführung der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, bei der die Filamente der zweiten Lage in einem Winkel von etwa 45 Grad in Relation zu den Seiten- und Endrändern des Reinigungstuchs geneigt sind.
3 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das. Foto von 5, welches die Struktur der makroskopisch dreidimensionalen Außenoberfläche der ersten Lage zeigt und besonders die verlängerten Kämme bzw. Grate auf der Außenoberfläche der ersten Lage.
4 ist eine Querschnittdarstellung des Tuchs, die parallel zu einem der Filamente der zweiten Lage genommen ist und Teile des Filaments zeigen, die sich zwischen den Filamentschnittpunkten erstrecken, die Teile des Filaments, die nicht an die erste Lage gebunden sind, sowie Teile des Filaments, die sich zwischen den Filamentschnittpunkten erstrecken, die nicht an die dritte Lage gebunden sind.
5 ist ein Mikrofoto, welches die Struktur der makroskopisch dreidimensionalen Fläche der ersten Lage darstellt und besonders die verlängerten Kämme der Oberfläche. Der Maßstab in 5 ist in Zoll.
6 ist ein vergrößertes Mikrofoto des in 5 dargestellten Typs, welches einen verlängerten Kamm zeigt, der Verzweigungen aufweist, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken.
7 ist ein Rasterelektronenmikrobild, welches eine perspektivische Ansicht der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage zeigt.
8 ist ein Rasterelektronenmikrobild eines Querschnittes des Reinigungstuchs, welches Filamentteile zeigt, die sich zwischen den Filamentschnittpunkten erstrecken, wobei diese Filamentteile nicht an die erste Lage gebunden sind.
9 ist ein Rasterelektronenmikrobild, welches die Bindung der ersten und dritten Lage an die zweite Lage an den Filamentschnittpunkten zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
I. Definitionen
Der Ausdruck „umfassend”, wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass verschiedene Komponenten, Inhaltsstoffe oder Schritte beim Ausführen der vorliegenden Erfindung gemeinsam verwendet werden können. Demgemäß umfasst der Ausdruck „umfassend” die mehr einschränkenden Ausdrücke „im Wesentlichen bestehend aus” und „bestehend aus”.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „Hydroverfilzung” bzw. „Wasserstrahlverfestigung” im Allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung eines Materials, worin eine Lage aus losem faserigen Material (wie z. B. Polyester) von einem mit Öffnungen versehenen, Muster bildenden Teil getragen wird und Wasserdruckdifferenzen ausgesetzt wird, welche ausreichend groß sind, dass sich die einzelnen Fasern mechanisch verschlingen, um so einen Stoff zu bilden. Das mit Öffnungen versehene, Muster bildende Teil kann z. B. aus einem Gitternetz, einer perforierten Metallplatte usw. gebildet sein.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Z-Dimension” auf die Dimension orthogonal zur Länge und Breite des Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung oder eines Bestandteils hiervon. Die Z-Dimension entspricht üblicherweise der Stärke des Tuchs.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „X-Y-Dimension” auf die Ebene orthogonal zur Stärke des Reinigungstuchs oder eines Bestandteils hiervon. Die X- und die Y-Dimension entsprechen üblicherweise der Länge bzw. der Breite des Tuchs oder eines Tuchbestandteils.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Lage” auf einen Teil oder einen Bestandteil eines Reinigungstuchs, dessen primäre Dimension X-Y ist, d. h. entlang seiner Länge und Breite. Es sie klargestellt, dass sich der Begriff „Schicht” nicht notwendigerweise auf einzelne Materialschichten oder Materiallagen beschränkt. Daher kann die Lage Laminate oder Kombinationen aus mehreren Flächengebilden oder Bahnen des erforderlichen Materialtyps umfassen. Folglich schließt der Begriff „Schicht” die Begriffe „Schichten” und „mehrschichtig” ein.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine „obere” Lage eines Reinigungstuchs eine Lage, die verhältnismäßig weiter von der Oberfläche, die gereinigt werden soll, entfernt ist (d. h. im Gerätekontext, während des Gebrauchs verhältnismäßig dichter am Gerätegriff). Der Ausdruck „untere” Lage meint dagegen eine Lage eines Reinigungstuchs, die verhältnismäßig näher an der Oberfläche, die gereinigt werden soll, ist (d. h. im Gerätekontext, während des Gebrauchs verhältnismäßig weiter entfernt vom Gerätegriff).
Alle hier verwendeten Prozentangaben, Verhältnisse und Anteile beziehen sich auf das Gewicht, sofern dies nicht anders spezifiziert wird.
II. Reinigungstücher
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungstuch, welches nützlich ist zur Entfernung von Staub, Fusseln, Haaren, Gras, Sand, Essenkrümeln und anderen Partikeln von unterschiedlicher Größe, Form, Konsistenz usw. von verschiedenen Oberflächen. Die Reinigungstücher zeigen vorzugsweise eine verbesserte Reinigungsleistung in Verbrauchertests.
Als Ergebnis der Fähigkeit der Reinigungstücher, mit verschiedenen Mitteln, einschließlich von Kontaktierung und Festhalten, Staub, Fusseln und andere aus der Luft stammende Stoffe von Oberflächen ebenso wie aus der Luft zu vermindern, oder zu entfernen, stellen die Tücher im Vergleich zu anderen Produkten und Verfahren für ähnliche Reinigungszwecke eine stärkere Reduzierung der Mengen solcher Stoffe auf Oberflächen und in der Atmosphäre bereit. Diese Fähigkeit ist besonders offensichtlich in Tüchern, die Additiv enthalten, wie hierin beschrieben. Sogar die Tücher des U.S.-Patents 5,525,397 , vorstehend aufgenommen, können diesen Vorteil bereitstellen, jedoch in geringerem Ausmaß als die hierin bevorzugten Strukturen, und daher ist es wichtig, diese Informationen auf der Verpackung oder zusammen mit der Verpackung anzugeben, um so zur Verwendung der Tücher zu ermutigen, einschließlich solcher des '397 Patents, besonders auf nicht herkömmlichen Oberflächen, wie Wänden, Decken, Polster, Überwürfen, Teppichen, Kleidung usw., auf denen normalerweise keine Staubtücher verwendet werden. Die Verwendung von niedrig konzentrierten Additiven, gleichmäßig auf mindestens einen, vorzugsweise durchgängigen, Bereich des Tuchs in einer Menge aufgebracht, die wirksam ist, die Schmutzhaftung zu verbessern, besonders von Feinteilchen und besonders von solchen Feinteilchen, die allergische Reaktionen hervorrufen, bietet ein überraschendes Ausmaß an Kontrolle über die Schmutzhaftung. Zumindest in solchen Bereichen, in denen das Additiv auf dem Tuch vorhanden ist, ist der geringe Anteil wichtig für eine solche Verwendung, da, im Gegensatz zu herkömmlichen Staubentfernungsverfahren, bei denen Öle als Flüssigkeiten oder Sprays aufgebracht werden, die Gefahr einer sichtbaren Fleckbildung bei Verwendung des Tuchs viel geringer ist, besonders auf solchen nicht herkömmlichen Oberflächen. Die bevorzugten Strukturen bieten zudem den Vorteil, dass sie größere Partikel einfangen, anstatt sie zu zerkleinern.
Verbraucher mit Allergien profitieren besonders von der Verwendung der hierin beschriebenen Tücher, besonders den bevorzugten Strukturen, da Allergene typischerweise in Staubform vorliegen, und es ist besonders wünschenswert, die Menge kleiner Partikel zu verringern, die eingeatmet werden können. Für diese Eigenschaft ist es wichtig, die Tücher regelmäßig zu verwenden und nicht nur dann, wenn der Schmutz sichtbar wird, wie in den Verfahren des Standes der Technik.
Die Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung eines Vliesverfahrens hergestellt. Daher sind die bevorzugten Strukturen Vliese und besonders solche, die durch Wasserstrahlverfestigen gebildet werden, wie im Fachgebiet gut bekannt, da sie in hohem Maße wünschenswerte offene Strukturen liefern. Materialien, die besonders zur Bildung des bevorzugten Vliesreinigungstuchs der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen beispielsweise natürliche Cellulosen sowie synthetische Stoffe, wie Polyolefine (z. B. Polyethylen und Polypropylen), Polyester, Polyamide, synthetische Cellulosen (z. B. RAYON^®) und Mischungen daraus. Auch geeignet sind Naturfasern, wie Baumwolle oder Mischungen daraus und solche, die aus den verschiedenen Cellulosequellen abgeleitet werden. Bevorzugte Ausgangsstoffe zur Herstellung der wasserstrahlverfestigten Fasertücher der vorliegenden Erfindung sind synthetische Materialien, die die Form von kardierten, Spinnvlies-, schmelzgeblasenen, luftgelegten oder anderen Strukturen aufweisen können. Besonders bevorzugt sind Polyester, besonders kardierte Polyesterfasern. Der Grad der Hydrophobie oder Hydrophilie der Fasern wird optimiert, je nach gewünschtem Verwendungszweck des Tuchs, entweder in Bezug auf die Art des zu entfernenden Schmutzes, die Art bereitgestellten Zusatzstoffes, sofern ein Zusatzstoff vorhanden ist, die biologische Abbaubarkeit, die Verfügbarkeit und Kombinationen solcher Erwägungen. Im Allgemeinen sind die biologisch besser abbaubaren Materialien hydrophil, die effizienteren Materialien sind jedoch eher hydrophob.
Die Reinigungstücher können aus einer einzelnen Faserlage gebildet werden, bestehen jedoch vorzugsweise aus einem Verbund von mindestens zwei separaten Lagen. Vorzugsweise sind die Tücher Vliesstoffe, die mithilfe eines Wasserstrahlverfestigungsverfahrens hergestellt werden. Diesbezüglich kann es vor der Wasserstrahlverfestigung von diskreten Faserlagen wünschenswert sein, jede der Lagen vor dem Zusammenfügen der Lagen durch Verschlingung geringfügig zu verfestigen.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es zur Verbesserung der Integrität des fertigen Tuchs vorzuziehen, ein polymeres Netz (hierin als „Scrim-Stoff” bezeichnet) einzuschließen, welches mit dem Fasermaterial angeordnet wird, z. B. durch Laminierung per Wärme oder mit chemischen Methoden, wie Haftmitteln, durch Wasserstrahlverfestigung usw. Die hierin gebräuchlichen Scrim-Stoffe sind im Detail im US-Patent Nr. 4,636,419 beschrieben, welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Die Scrim-Stoffe können direkt an der Extrusionsdüse geformt werden oder durch Fibrillierung oder durch Prägen, gefolgt von Strecken und Spalten, von extrudierten Folien erhalten werden. Der Scrim-Stoff kann von einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, Copolymeren davon, Poly(butylenterephthalat), Polyethylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66 und dergleichen erhalten werden. Scrim-Stoffe sind von verschiedenen Handelsquellen erhältlich. Ein bevorzugter Scrim-Stoff, der in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist ein Polypropylen-Scrim-Stoff, erhältlich von Conwed Plastics (Minneapolis, MN).
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung haben die Anmelder auch entdeckt, dass die Einbeziehung eines Scrim-Stoffs in ein Reinigungstuch, gefolgt von einer Erwärmung, dem Tuch eine makroskopisch dreidimensionale Eigenschaft verleiht. Es wurde gefunden, dass diese makroskopische Dreidimensionalität die Reinigungsleistung des Reinigungstuchs stark verbessert, auch wo das Grundgewicht des Tuchs im Wesentlichen einheitlich ist. Genauer wird makroskopische Dreidimensionalität erreicht, wenn der Scrim-Stoff-/Faserverbund erhitzt und dann abgekühlt wird. Dieses Verfahren führt zu einem Schrumpfen (in der X-Y-Dimension) des Scrim-Stoffs und liefert, als Ergebnis seines Verbunds mit den Fasern, ein Tuch mit größerer Dreidimensionalität. Der Grad der hinzugefügten Dreidimensionalität wird durch den Grad der Erhitzung der Scrim-Stoff-/Reinigungskombination bestimmt. Der Einschluss eines Scrim-Stoffs ist von besonderem Vorteil, wenn es sich bei dem Faseraspekt der Struktur um ein Vlies handelt, besonders wenn die Struktur wasserstrahlverfestigt ist.
In diesem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf makroskopisch dreidimensionale Reinigungstücher. Diese Tücher sind vorzugsweise verhältnismäßig offene Strukturen, im Vergleich mit z. B. Papiertüchern. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die makroskopisch dreidimensionalen Reinigungstücher eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche und umfassen einen Scrim-Stoff. In einer solchen bevorzugten Ausführung hat das Reinigungstuch eine erste Außenoberfläche und eine zweite Außenoberfläche und umfasst einen Scrim-Stoff, worin der durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand mindestens einer Außenoberfläche von 4 bis 12 mm beträgt und der Oberflächentopographie-Index dieser Oberfläche(n) von etwa 0,01 bis etwa 5 beträgt.
Unabhängig von der Konfiguration der Reinigungstücher beträgt der durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand von zumindest einer Außenfläche von 4 bis 12 mm. Der Oberflächentopographie-Index mindestens einer Außenoberfläche beträgt von 0,01 bis 10, vorzugsweise von 0,1 bis 5, mehr bevorzugt von 0,2 bis 3, noch mehr bevorzugt von 0,3 bis 2. mindestens eine Außenoberfläche hat eine durchschnittliche Höhendifferenz von 1 bis 3 mm.
Erneut im Hinblick auf die makroskopisch dreidimensionalen Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung bieten diese Strukturen eine verbesserte Dehnung, besonders in Querrichtung, die ihr Formanpassungsvermögen verbessert, ob als Stand-Alone-Produkt oder bei Verwendung in Kombination mit einem Reinigungsgerät. In diesem Hinblick haben makroskopisch dreidimensionale Tücher vorzugsweise einen Querdehnungswert bei 500 g von mindestens 3%, mehr bevorzugt von mindestens 6%, mehr bevorzugt von mindestens 10%, noch mehr bevorzugt von mindestens 15% und noch mehr bevorzugt von 20%.
Die Reinigungsleistung von jedem der Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung kann durch Behandlung der Fasern des Tuchs weiter verbessert werden, besonders durch eine Oberflächenbehandlung mit einem von verschiedenen Additiven, einschließlich Tensiden oder Gleitmitteln, die die Haftung von Schmutz am Tuch verbessern. Wenn sie verwendet werden, werden solche Additive dem Reinigungstuch in einem Anteil hinzugefügt, der zur Verbesserung der Fähigkeit des Tuchs, Schmutz an ihm haften zu lassen, ausreicht. Solche Additive werden dem Reinigungstuch vorzugsweise in einem Zusatzanteil von mindestens 0,01 Gew.-% hinzugefügt, mehr bevorzugt von mindestens 0,1 Gew.-%, mehr bevorzugt von mindestens 0,5 Gew.-%, mehr bevorzugt von mindestens 1 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von mindestens 3 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von mindestens 4 Gew.-%. Typischerweise ist die Zugabemenge von 0,1 bis 25 Gew.-%, mehr bevorzugt von 0,5 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von 1 bis 15 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von 3 bis 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von 4 bis 8 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 4 bis 6 Gew.-%. Ein bevorzugtes Additiv ist ein Wachs oder ein Gemisch aus einem Öl (z. B. Mineralöl, Petrolatum usw.) und einem Wachs. Geeignete Wachse beinhalten verschiedene Kohlenwasserstoffarten sowie Esther bestimmter Fettsäuren (z. B. gesättigten Triglyceriden und Fettalkoholen. Diese können von natürlichen Quellen bezogen werden (z. B. tierischen, pflanzlichen oder mineralischen) oder synthetisch hergestellt werden. Mischungen dieser verschiedenen Wachse können ebenfalls benutzt werden. Einige Beispiele für tierische und pflanzliche Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Bienenwachs, Carnauba, Spermazet, Lanolin, Schellackwachs, Candelilla u. Ä. Beispiele für Wachse aus mineralischen Quellen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Wachse auf Petroleumbasis, wie Paraffin, Petrolat und mikrokristallines Wachs, und Bergwachs oder Erdwachse, wie weißes Ceresinwachs, gelbes Ceresinwachs, weißes Ozokeritwachs u. Ä. Beispiele für synthetische Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen ethylenische Polymere, wie Polyethylenwachs, chlorierte Naphthaline, wie „Halowax”, mit der Fischer-Tropsch-Synthese hergestellte Wachse vom Kohlenwasserstofftyp u. Ä.
Wenn ein Gemisch aus Mineralöl und Wachs verwendet wird, werden die Bestandteile vorzugsweise in einem Verhältnis Öl zu Wachs von 1:99 bis 7:3 gemischt, mehr bevorzugt von 1:99 bis 1:1, noch mehr bevorzugt von 1:99 bis 3:7, bezogen auf das Gewicht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis Öl/Wachs 1:1, bezogen auf das Gewicht, und das Additiv ist in einem Zusatzanteil von etwa 5 Gew.-% aufgebracht. Eine bevorzugte Mischung ist ein 1:1-Gemisch aus Mineralöl und Paraffinwachs.
Eine besonders verbesserte Reinigungsleistung wird erreicht, wenn ein Reinigungstuch über makroskopische Dreidimensionalität und Additiv verfügt. Wie oben erwähnt, sind diese geringen Anteile besonders wünschenswert, wenn die Additiv in einem wirksamen Anteil und vorzugsweise in einer im Wesentlichen einheitlichen Weise auf mindestens einen diskreten, durchgängigen Bereich des Tuchs aufgebracht werden. Die Verwendung der bevorzugten geringeren Anteile, besonders von Additiven, die die Haftung von Schmutz am Tuch verbessern, bietet eine überraschend gute Reinigung, Staubunterdrückung in der Luft, angenehme Eindrücke für den Verbraucher, besonders taktile Eindrücke, und darüber hinaus kann das Additiv ein Mittel für das Einbringen und Anhaften von Duftstoffen, Insektiziden, antimikrobiellen Mitteln, einschließlich Fungiziden, und ein Wirtsmaterial für weitere vorteilhafte Wirkstoffe bereitstellen, besonders solche, die in dem Additiv löslich oder dispergierbar sind. Diese Vorteile sollen nur als Beispiele dienen. Geringe Anteile an Additiven sind besonders wünschenswert, wo das Additiv auf das Substrat, die Verpackung und/oder die Oberflächen, die behandelt werden, nachteilig wirkt.
Das Aufbringungsmittel für diese Additiv trägt vorzugsweise mindestens eine beträchtliche Menge dieses Additivs an Punkten auf dem Tuch auf, die sich „im Inneren” der Tuchstruktur befinden. Es ist ein besonderer Vorteil dieser dreidimensionalen Strukturen, dass die Additivmenge, die mit der zu behandelnden Oberfläche und/oder der Verpackung in Berührung kommt, begrenzt ist, so dass Stoffe, die andernfalls Schäden verursachen würden oder die Funktion der anderen Oberfläche beeinträchtigen würden, nur begrenzte oder keine nachteiligen Effekte verursachen können. Das Vorhandensein des Additivs in der Struktur ist insofern sehr vorteilhaft, als dass Schmutz, der im Inneren der Struktur haftet, sehr viel weniger dazu neigt, bei nachfolgenden Wischbewegungen wieder entfernt zu werden.
1 zeigt ein mehrlagiges erfindungsgemäßes Reinigungstuch 20. Das Reinigungstuch 20 umfasst Seitenränder 22 und Endränder 24. Die Seitenränder 22 er strecken sich im Allgemeinen parallel zur Länge des Tuchs 20 und die Endränder 24 erstrecken sich im Allgemeinen parallel zur Breite des Tuchs. Optional kann das Tuch 20 eine Randversiegelung 26 aufweisen, die sich um den Umfang des Tuchs erstreckt. Ein solche Randversiegelung 26 kann durch Erhitzen, durch die Verwendung von Haftmitteln oder durch eine Kombination aus Erhitzen und Haftmittel gebildet werden.
Das Reinigungstuch 20 umfasst eine erste Lage 100 und eine zweite Lage 200. Vorzugsweise umfasst das Reinigungstuch zudem eine dritte Lage 300. Die zweite Lage 200 kann sich zwischen der ersten Lage 100 und der dritten Lage 300 befinden. In der Darstellung von 1 ist ein Teil der ersten Lage 100 weggeschnitten, um die darunter liegenden Teile der zweiten Lage 200 und der dritten Lage 300 freizulegen.
Die erste Lage 100 wird aus Vliesmaterial gebildet. Besonders bevorzugte Stoffe sind Vliesbahnen mit Fasern oder Filamenten, die statistisch verteilt werden, wie in „Luftlege-” oder bestimmten „Nasslege”-Verfahren, oder mit einem Ausrichtungsgrad, wie in bestimmten „Nasslege-” und „Kardier-”Verfahren. Die Fasern oder Filamente der ersten Lage 100 können natürlich oder natürlichen Ursprungs (z. B. Cellulosefasern, wie Holzstofffasern, Baumwollfaserreste, Rayon- und Zuckerrohrfasern) oder synthetisch (d. h. Polyolefine, Polyamide oder Polyester) sein. Die dritte Lage 300 kann im Wesentlichen sein wie die erste Lage 100 oder als Alternative aus einem anderen Stoff bestehen und/oder von einer anderen Ausführung sein.
In einer Ausführungsform können die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 jeweils eine wasserstrahlverfestigte Bahn aus synthetischen Vliesfasern umfassen, die einen Denier von weniger als etwa 4,0 haben, vorzugsweise weniger als etwa 3,0, mehr bevorzugt weniger als etwa 2,0 Gramm pro 9000 Meter Faserlänge. Eine geeignete erste Lage 100 (sowie eine geeignete dritte Lage 300) ist eine wasserstrahlverfestigte Bahn aus Polyesterfasern, die einen Denier von etwa 1,5 Gramm oder weniger pro 9000 Meter Faserlänge haben und wobei die Bahn ein Grund gewicht von etwa 30 Gramm pro Quadratmeter hat. Eine geeignete Bahn ist von PGI Nonwovens, Benson, N. C., unter der Bezeichnung PGI 9936 erhältlich.
Die zweite Lage 200 ist in einer diskontinuierlichen Weise mit der ersten Lage 100 (und der dritten Lage 300, sofern vorhanden) verbunden und sorgt für die Kräuselung der ersten Lage durch Kontraktion der zweiten Lage. Der Kontraktionsmechanismus umfasst, ist jedoch nicht begrenzt auf, Wärmekontraktion und elastische Eigenschaften der zweiten Lage. Wie oben erwähnt, umfasst in einer solchen Ausführung die zweite Lage 200 eine netzähnliche Anordnung aus Filamenten, welche Öffnungen hat, die von den benachbarten Filamenten begrenzt sind. Alternativ kann die zweite Lage in Form einer Polymerfolie vorliegen, die wahlweise dadurch hindurchgehende Öffnungen aufweisen kann, um den erforderlichen Kontraktionsmechanismus zu liefern, wobei solche Folien eine ausreichende Elastizität aufweisen müssen, um die Kräuselfunktion zu liefern, die zur Dreidimensionalität führt. Die Folie kann geprägt sein, um so statt oder zusätzlich zu den Öffnungen Oberflächenvertiefungen zu bieten. In einer anderen Alternative können die Kontraktionswirkungen durch den Einschluss von Fasern erzeugt werden, die sich bei Erwärmung und Abkühlen zusammenziehen. Bei dieser Methode schrumpfen bestimmte Fasern nicht, da sie jedoch mechanisch mit den schrumpffähigen Fasern verbunden sind, „kräuselt” sich das gesamte Tuch bei Kontraktion der schrumpffähigen Fasern, so lange solche Fasern in ausreichendem Anteil enthalten sind.
In den dargestellten Ausführungen umfasst die zweite Lage eine netzähnliche Anordnung aus Filamenten, welche eine erste Vielzahl an Filamenten 220 und eine zweite Vielzahl an Filamenten 240 umfassen. Die Filamente 220 erstrecken sich im Allgemeinen parallel zueinander, und die Filamente 240 erstrecken sich im Allgemeinen parallel zueinander und im Allgemeinen lotrecht zu den Filamenten 220. Die Filamente erstrecken sich zwischen den Filamentschnittpunkten 260. Die sich kreuzenden, benachbarten Filamente 220 und 240 begrenzen Öffnungen 250 in der zweiten Lage 200. Die Filamentschnittpunkte und Öffnun gen 250 sind in einem im Allgemeinen nicht zufälligen, sich wiederholenden, gitterähnlichen Muster angeordnet.
Die zweite Lage 200 kann ein Polymernetz umfassen (hierin als „Scrim-Stoff” bezeichnet). Geeignete Scrim-Stoffe sind im U.S.-Patent 4,636,419 beschrieben, welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Der Scrim-Stoff lässt sich von einem Polyolefin, wie Polyethylen oder Polypropylen, Copolymeren davon, Poly(butylenterephthalat), Polyethylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 66 u. Ä., sowie Mischungen daraus, herleiten.
Der Scrim-Stoff wird vorzugsweise mit den Lagen 100 und 300 durch Laminierung per Wärme oder chemische Methoden, wie Haftmittel, verbunden. Vorzugsweise ziehen sich die Filamente des Scrim-Stoffs relativ zu den Lagen 100 und 300 bei Erwärmung zusammen, so dass diese Kontraktion der zweiten Lage 200 die Lagen 100 und 300 kräuselt und eine makroskopisch dreidimensionale Struktur an den Außenoberflächen der Lagen 100 und 300 bewirkt, wie sie unten näher beschrieben ist.
Ein besonders geeigneter Scrim-Stoff, der als zweite Lage 200 geeignet ist, ist ein wärmeaktiviertes Verstärkungsgeflecht, welches von Conwed Plastics, Minneapolis, MN unter der Marke THERMANET-Verstärkungsgeflecht erhältlich ist, und welches über ein Polypropylen/EVA-Harz, ein 2-seitiges Haftmittel und eine Filamentzahl von 3 Filamenten pro Zoll mal 2 Filamenten pro (2,5 cm) Zoll vor der Kontraktion, wie z. B. durch Erwärmung, verfügt. Nach dem Erwärmen kann die zweite Schicht 200 etwa 3,5 bis 4,5 Filamente pro 2,5 cm (Zoll) mal etwa 2,5 bis 3,5 Filamente pro 2,5 cm (Zoll) aufweisen.
Mit „2-seitiges Haftmittel” ist gemeint, dass das EVA-Haftmittel (Ethyl-Vinyl-Acetat-Haftmittel) auf beiden Seiten des Filaments vorhanden ist. Die Aktivierungstemperatur des EVA beträgt im Allgemeinen 85°C (185°F). Während der Laminierung der Lage 200 an die Polyesterfasern der Lagen 100 und 300 wird das EVA-Haftmittel aktiviert, um einen Verbund zwischen den Filamenten der Lage 200 und den Filamenten der Lagen 100 und 300 zu schaffen. Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass durch Pressen bei einem verhältnismäßig geringen Druck (z. B. weniger als 344737 Pa (50 psi) und mehr bevorzugt weniger als 172368 Pa (25 psi)) über einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum (z. B. weniger als etwa 30 Sekunden) die Filamente der Lage 200 nicht kontinuierlich mit den Vliesstoffen der Lagen 100 und 300 verbunden werden. Dieser diskontinuierliche Verbund, zusammen mit dem Schrumpfen der Polypropylenfilamente bei Erwärmung, schafft eine verbesserte Struktur der Außenoberflächen der Lagen 100 und 300.
In 1 erstrecken sich die Filamente 220 im Allgemeinen parallel zu den Seitenrändern 22 und zur Länge des Tuchs 20. Gleichermaßen erstrecken sich die Filamente 240 im Allgemeinen parallel zu den Endrändern 24 und zur Breite des Tuchs 20.
Als Alternative können die Filamente 220 in einem Winkel von etwa 20 bis etwa 70 Grad in Bezug auf die Länge des Tuchs 20 und die Seitenränder 22 schräg verlaufen, und mehr bevorzugt von etwa 30 Grad bis etwa 60 Grad. Die Filamente 240 können in einem Winkel von etwa 20 bis etwa 70 Grad in Bezug auf die Breite des Tuchs 20 und die Endränder 24 schräg verlaufen, und mehr bevorzugt von etwa 30 Grad bis etwa 60 Grad.
2 zeigt eine Ausführung der vorliegenden Erfindung, worin die Filamente 220 in einem Winkel von etwa 45 Grad in Bezug auf die Seitenränder 22 (Winkel A in 2) schräg verlaufen, und worin die Filamente 240 in einem Winkel von etwa 45 Grad in Bezug auf die Endränder 24 (Winkel B in 2) geneigt sind. Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, dass die abgewinkelte Ausrichtung der Filamente 220 und 240 in Bezug auf die Länge und die Breite des Tuchs 20 eine Verformung der Netzstruktur der Lage 200 parallel zu den Rändern 22 und 24 zulässt. Eine solche Verformung vermittelt dem Tuch ein elastizitätsähnliches Verhalten parallel zur Länge und Breite des Tuchs.
„Elastizitätsähnliches Verhalten” bedeutet, dass das fragliche Element unter Spannung in eine Richtung dehnbar ist, so dass es in dieser Richtung gemessen eine größere Abmessung aufweist, welche mindestens 120 Prozent der ursprünglichen, entspannten Abmessung des Elements in dieser Richtung beträgt, und dass das Element beim Lösen der Dehnspannung wieder bis auf innerhalb von 10 Prozent zu seiner entspannten Abmessung zurückkehrt.
Ein wichtiger Aspekt einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, dass die erste Lage 100 intermittierend mit der zweiten Lage 200 verbunden ist. Genauer kann die erste Lage 100 mit der zweiten Lage 200 bei den Filamentschnittpunkten 260 intermittierend verbunden sein, während Teile des Filaments 220, Teile des Filaments 240 oder Teile beider Filamente 220 und 240 zwischen den Filamentschnittpunkten 260 ohne Verbindung zur ersten Lage 100 bleiben.
Als Ergebnis ist die Oberflächenstruktur der Außenoberfläche der ersten Lage 100 nicht durch die Geometrie der Öffnungen in der netzähnlichen Anordnung der Filamente begrenzt, sondern ist vielmehr unabhängig gemacht von der sich wiederholenden, nicht zufälligen Geometrie der Öffnungen 250.
Gleichermaßen kann die dritte Lage 300 intermittierend mit der zweiten Lage 200 verbunden sein, um der Außenoberfläche der dritten Lage 300 eine ähnliche Oberflächenstruktur zu verleihen.
Die Oberflächenstruktur der ersten Lage 100 ist in den 1 und 2 aus Gründen der Deutlichkeit ausgelassen worden. Die Oberflächenstruktur ist in 3–8 dargestellt.
3 bietet eine schematische Darstellung der Oberflächenstruktur der ersten Lage 100, die im Foto der 5 gezeigt ist. 4 bietet eine Abbildung des Querschnitts der Oberflächenstruktur der ersten Lage 100 und der dritten Lage 300. 5 ist ein Mikrofoto, welches die Struktur der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage 100 zeigt. 6 ist ein Mikrofoto, welches die dreidimensionale Oberfläche der ersten Lage 100 vergrößert zeigt. 7 ist ein Rasterelektronenmikrobild, welches eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Oberfläche der ersten Lage 100 zeigt. 8 ist ein Rasterelektronenmikrobild eines Querschnitts des Tuchs.
In Bezug auf 3–8 sind Teile der ersten Lage 100 durch Kontraktion der zweiten Lage 200 in Relation zur ersten Lage 100 gekräuselt. Diese Kräuselung liefert der ersten Lage 100 eine makroskopisch dreidimensionale Oberfläche, wie in 3–8 dargestellt. Gleichermaßen kann die dritte Lage 300 durch Kontraktion der zweiten Lage 200 gekräuselt sein, um somit die dritte Lage 300 mit einer makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche zu versehen.
Die dreidimensionale Oberfläche der ersten Lage 100 hat verhältnismäßig erhöhte Spitzen 105 und verhältnismäßig tief liegende Vertiefungen 107. Die dritte Lage hat Spitzen 305 und Vertiefungen 307. In 4 sind die Spitzen der Lage 100 durch die Bezugszahlen 105A und 105B gekennzeichnet und die Vertiefungen der Lage 100 sind durch die Bezugszahlen 107A und 107B gekennzeichnet. Gleichermaßen sind die Spitzen der Lage 300 als 305A und 305B gekennzeichnet und die Vertiefungen sind als 307A und 307B gekennzeichnet. Die Spitzen 105 ergeben verlängerte Grate 120 auf der Außenoberfläche der ersten Lage 100 und die Spitzen 305 liefern verlängerte Grate 320 auf der Außenoberfläche der dritten Lage 300.
Die makroskopische Dreidimensionalität der Außenoberfläche der ersten Lage 100 kann mit dem Begriff „Durchschnittliche Höhendifferenz” einer Spitze und einer benachbarten Vertiefung sowie mit dem Begriff des „durchschnittlichen Spitze-zu-Spitze-Abstands” zwischen den benachbarten Spitzen beschrieben werden. Die Höhendifferenz in Bezug auf ein Spitze 105A/Vertiefung 107A-Paar ist in 4 der Abstand H. Der Spitze-zu-Spitze-Abstand zwischen einem benachbarten Spitzenpaar 105A und 105B ist in 4 als Abstand D dargestellt. Die „durchschnittliche Höhendifferenz” und der „durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand” für das Tuch wird, wie nachfolgend unter „Testmethoden” beschrieben, gemessen. Der „Oberflächentopographie-Index” der Außenoberfläche ist das durch Division der durchschnittlichen Höhendifferenz der Oberfläche durch den durchschnittlichen Spitze-zu-Spitze-Abstand der Oberfläche erhaltene Verhältnis.
Einem Fachmann ist es offensichtlich, dass es verhältnismäßig kleine Spitzen- und Vertiefungsbereiche gibt, die nicht bedeutsam genug sind, um für die Schaffung der makroskopischen Dreidimensionalität als maßgebend angesehen zu werden. Solche Bereiche können z. B. in dem bzw. in den Element(en) vorkommen, das möglicherweise z. B. durch einen elastischen Stoff zusammengezogen wird, um Dreidimensionalität zu liefern. Solche Schwankungen und Abweichungen sind wiederum ein normales und erwartetes Ergebnis des Herstellungsverfahrens und werden bei der Messung des Oberflächentopographie-Index nicht berücksichtigt.
Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass der Oberflächentopographie-Index ein Maß für die Wirksamkeit der makroskopisch dreidimensionalen Oberfläche hinsichtlich der Aufnahme und des Haltens von Stoffen in den Vertiefungen der Oberfläche ist. Ein verhältnismäßig hoher durchschnittlicher Höhendifferenzwert für einen bestimmten durchschnittlichen Abstand von Erhebung zu Erhebung liefert tiefe, enge Vertiefungen, die Stoffe aufnehmen und halten können. Demgemäß wird angenommen, dass ein verhältnismäßig hoher Oberflächentopographie-Indexwert die effektive Aufnahme von Stoffen während des Wischvorgangs anzeigt.
Die Reinigungstücher der vorliegenden Erfindung haben die Eigenschaft, dass Teile der Filamente 220, Teile der Filamente 240 oder Teile beider Filamente 220 und 240 der zweiten Lage 200 nicht mit der ersten Lage 100 verbunden sind. Bezugnehmend auf 4 ist ein Teil eines Filaments 220, das sich zwischen die Filamentschnittpunkte 260A und 260B erstreckt, nicht mit der ersten Lage 100 verbunden. Der Teil des Filaments 220, der nicht mit der ersten Lage 100 verbunden ist, ist mit der Bezugszahl 220U gekennzeichnet. Eine Lücke zwischen dem Filament 220 und der ersten Lage 100 schafft einen leeren Zwischenraum 180 zwischen der ersten Lage 100 und dem Filament 220. Gleichermaßen sind Teile des Filaments 220, die sich zwischen die Filamentschnittpunkte 260 erstrecken, nicht mit der dritten Lage 300 verbunden und schaffen somit einen leeren Zwischenraum 380 zwischen der dritten Lage 300 und dem Filament 220.
7 und 8 zeigen ebenfalls diese Eigenschaft des Tuchs 20. In 7 sind verlängerte Grate 120 und 320 an den Außenoberflächen jeweils sowohl der ersten als auch der dritten Lage 100 und 300 zu erkennen. In 8 ist ein Filament 220 zu erkennen, das sich zwischen zwei Filamentschnittpunkten 260 erstreckt. Der Teil des Filaments, der sich zwischen den beiden Filamentschnittpunkten erstreckt, ist zur ersten Schicht beabstandet und nicht mit dieser verbunden.
Grate 120 sind in der Draufsicht in 3 und 5 dargestellt. mindestens einige der Grate 120 erstrecken sich über mindestens ein Filament der zweiten Lage 200. In 4 erstreckt sich der Grat 120, der der Spitze 105A entspricht, über mindestens ein Filament 220.
Da sich die Grate über ein oder mehrere Filamente erstrecken, können die Grate eine Länge haben, die den maximalen Abstand zwischen den benachbarten Filamentschnittpunkten 260 übersteigt (den Abstand zwischen den benachbarten Filamentschnittpunkten nach Kontraktion der Lage 200 und Kräuselung der Lagen 100 und 300). Besonders die Länge der Grate 120 kann größer sein als die maximale Abmessung 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 wird durch den Buchstaben L in 3 angezeigt. Die Länge L ist der kürzeste Abstand zwischen zwei Enden eines Grats 120, die Enden des Grats 120 sind dabei die Punkte, wo ein Grat 120 in einer Vertiefung 107 endet.
Der Wert von L kann mindestens etwa 1,0 Zentimeter betragen, genauer gesagt mindestens etwa 1,5 Zentimeter für einige der Grate 120. In einer Ausführungsform haben mindestens einige der Grate 120 eine Länge L von mindestens etwa 2,0 Zentimetern. Die Länge L kann mindestens zwei Mal der Abstand zwischen benachbarten Filamentschnittpunkten sein.
Das Reinigungstuch 20 kann z. B. zur Bestimmung der Länge der Grate 120 in Bezug auf den Abstand zwischen den benachbarten Filamentschnittpunkten angefeuchtet und auf einen Leuchttisch oder eine andere geeignete Gegenlichtquelle gelegt werden. Ein solches Gegenlicht kann zusammen mit der Anfeuchtung des Reinigungstuchs verwendet werden, um die Filamentschnittpunkte der Lage 200 durch die Lage 100 sichtbar zu machen, so dass die Längen der Grate 120 in Bezug auf den Abstand zwischen den Filamentschnittpunkten mit einer Skala gemessen werden kann.
Die verlängerten Grate stellen weiche, verformbare Wischelemente für eine verbesserte Entfernung von Stoffen von der zu reinigenden Oberfläche dar. Im Gegensatz dazu wären, wenn die Filamente der zweiten Lage durchgängig mit der ersten und zweiten Lage verbunden wären, alle Strukturmerkmale der ersten und dritten Lage auf den Bereich, der mit den Öffnungen 250 in der zweiten Lage 200 zusammen hängt, begrenzt.
Mindestens einige der verlängerten Grate erstrecken sich in einer anderen Richtung als mindestens einige der anderen Grate. Bezugnehmend auf 3 erstrecken sich die Grate 120A, 120B und 120C jeweils in eine andere Richtung. Demgemäß ist das Tuch wirksam bei der Aufnahme von Material, wenn das Tuch beim Wischen in unterschiedliche Richtungen verwendet wird.
3 und 6 zeigen auch, dass mindestens einige der Grate 120 Verzweigungen haben können, die sich in andere Richtungen erstrecken. In 3 wird ein Grat 120 dargestellt, der drei Verzweigungen 123A, 123B und 123C hat, die sich in drei unterschiedliche Richtungen erstrecken. Gleichermaßen zeigt 6 einen Grat 120 mit mindestens drei Verzweigungen, die als 123A, 123B und 123C bezeichnet sind.
Die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 sind an den Filamentschnittpunkten 260 fest mit der zweiten Lage 200 verbunden. 9 zeigt den Faserverbund beider Lagen 100 und 300 mit der zweiten Lage am Filamentschnittpunkt 260.
Bezugnehmend auf 4, 7 und 8 sind die Spitzen 105 der ersten Lage 100 im Allgemeinen gegen die Spitzen 305 der dritten Lage in der Ebene des Tuchs 20 versetzt. In 4 liegt z. B. die Spitze 305A der dritten Lage nicht direkt unter der Spitze 105A, sondern ist statt dessen im Allgemeinen mit der Vertiefung 107A, die der Spitze 105A zugewiesen ist, ausgerichtet. Demgemäß sind die Spitzen 105 der ersten Lage im Allgemeinen mit den Vertiefungen 307 der dritten Lage ausgerichtet und die Spitzen 305 der dritten Lage sind im Allgemeinen mit den Vertiefungen 107 der ersten Lage ausgerichtet.
Die vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Methode zur Herstellung von mehrlagigen Reinigungstüchern. Es sind eine erste Vliesstofflage, eine zweite Lage, umfassend eine netzähnliche Anordnung aus Filamenten, und eine dritte Vliesstofflage vorhanden. Die erste Lage ist angrenzend an eine obere Oberfläche der zweiten Lage positioniert, in einer sich gegenüber liegenden Beziehung mit der zweiten Lage. Die dritte Lage ist angrenzend an eine untere Oberfläche der zweiten Lage positioniert, in einer sich gegenüber liegenden Beziehung mit der zweiten Lage.
Die erste Lage und die dritte Lage sind dann intermittierend mit diskreten, beabstandeten Teilen der zweiten Lage verbunden, so dass Teile der Filamente, die sich zwischen die Filamentschnittpunkte erstrecken, ohne Verbund zur ersten Lage bleiben und so dass die Teile der Filamente, die sich zwischen die Filamentschnittpunkte erstrecken, ohne Verbund zur dritten Lage bleiben. Die zweite Lage wird in Bezug auf die erste Lage und die dritte Lage zusammengezogen, um eine gekräuselte, makroskopisch dreidimensionale Außenoberfläche der ersten Lage zu bieten und eine gekräuselte, makroskopisch dreidimensionale Außenoberfläche der dritten Lage. Die Schritte des Verbunds und der Kontraktion können gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.
Der Schritt des intermittierenden Verbunds der zweiten Lage mit der ersten Lage und der dritten Lage kann den Schritt des Thermopressens der ersten Lage, der zweiten Lage und der dritten Lage bei verhältnismäßig geringem Druck über einen verhältnismäßig geringen Zeitraum umfassen, um einen verhältnismäßig kontinuierlichen Verbund der zweiten Lage mit der ersten und dritten Lage zu vermeiden.
In einer Ausführungsform können die drei Schichten mit einer Handpresse BASIX B400, hergestellt von der HIX Corp., Pittsburg, Kansas, USA, verbunden werden. Die drei Lagen werden durch 13 Sekunden langes Einpressen in der Handpresse bei einer Temperatur von etwa 165,6°C (330°F) verbunden. Die Handpresse hat eine Einstellung zur Veränderung des Spiels und somit des in der Presse herrschenden Drucks. Die Einstellung kann nach Bedarf verändert werden, um die gewünschte Struktur in den Lagen 100 und 300 zu erhalten.
Die Erfindung umfasst auch Verpackungen, die Reinigungstücher enthalten, wobei die Verpackungen mit Informationen verbunden sind, die den Verbraucher schriftlich und/oder anhand von Bildern darüber informieren, dass die Verwendung der Tücher Reinigungsvorteile bietet, welche die Entfernung und/oder die Aufnahme von Schmutz (z. B. Staub, Fusseln usw.) umfassen, und diese Informationen können den Anspruch auf Überlegenheit über andere Reinigungsprodukte umfassen. In einer in hohem Maß wünschenswerten Variante ist auf der Verpackung die Information aufgeführt, die den Verbraucher darüber informiert, dass die Verwendung des Reinigungstuchs für einen geringeren Anteil an Staub und anderen Schwebepartikeln in der Atmosphäre sorgt. Es ist sehr wichtig, dass der Verbraucher über das Potenzial der Verwendung der Tücher auf nicht herkömmlichen Oberflächen, einschließlich Textilerzeugnissen, Haustieren usw. informiert wird, um sicherzustellen, dass die Vorteile der Tücher in vollem Umfang erkannt werden. Demgemäß ist die Verwendung von Verpackungen im Zusammenhang mit Informationen, die den Verbraucher schriftlich und/oder mit Bildern darüber informieren, dass die Verwendung der Zusammensetzungen Vorteile, wie beispielsweise eine bessere Reinigung, eine Verringerung von Schwebschmutzteilchen in der Luft usw., wie hierin beschrieben, bietet, wichtig. Die Informationen können z. B. Werbung in allen üblichen Medien sowie Aussagen und Symbole auf der Verpackung oder dem Tuch selber umfassen, um den Verbraucher zu informieren.
Die älteren Produkte, die die hierin bevorzugten Strukturen nicht umfassen, können verwendet werden, um die Vorteile in geringerem Maß zu bieten, und dahingehend, dass diese Vorteile bisher noch nicht erkannt worden sind, sollten sie in die bereit gestellten Informationen eingeschlossen werden. Ansonsten erkennt der Kunde nicht den vollen Wert der verbesserten Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Produkten oder Verfahren.
III. Reinigungsgeräte
In einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Reinigungsgerät, welches die oben beschriebenen Reinigungstücher umfasst. Diesbezüglich umfasst das Reinigungsgerät:

a. einen Griff; und
b. ein entfernbares Reinigungstuch mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, worin der durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand 4 bis 12 mm beträgt und der Oberflächentopographie-Index von etwa 0,01 bis etwa 5.

Das Gerät und, separat, das Reinigungstuch der vorliegenden Erfindung sind so konzipiert, dass sie mit allen Substraten für harte Oberflächen kompatibel sind, einschließlich Holz, Vinyl, Linoleum, ungewachsten Böden, Keramik, FORMICA^®, Porzellan u. Ä.
Der Griff des Reinigungsgeräts umfasst jedes verlängerte, haltbare Material, welches eine ergonomische praktische Reinigung ermöglicht. Die Länge des Griffs wird vom Verwendungszweck des Geräts bestimmt.
Der Griff umfasst vorzugsweise an einem Ende einen Trägerkopf, an dem ein Reinigungstuch so befestigt werden kann, dass es sich wieder lösen lässt. Zur Vereinfachung der Benutzung kann der Trägerkopf unter Verwendung der bekannten Gelenkeinheiten schwenkbar am Griff befestigt sein. Jedes geeignete Mittel zur Befestigung des Reinigungstuchs am Trägerkopf kann verwendet werden, solange das Reinigungstuch während des Reinigungsvorgangs fixiert bleibt. Beispiele für geeignete Befestigungsmittel umfassen u. a. Klemmen, Ösen & Schlaufen (z. B. KLETTVERSCHLÜSSE^®) u. Ä. In einer bevorzugten Ausführung umfasst der Trägerkopf Mittel zum Einspannen des Tuchs auf seiner oberen Oberfläche, um das Tuch während der Reinigungsanforderungen mechanisch am Kopf befestigt zu halten. Das Einspannmittel gibt das Tuch jedoch zur einfachen Entfernung und Entsorgung leicht wieder frei.
Die im Reinigungsgerät der vorliegenden Erfindung geeigneten Reinigungstücher entsprechen der oben aufgeführten Beschreibung.
IV. Prüfverfahren
A. Durchschnittliche Höhendifferenz
Die durchschnittliche Höhendifferenz wird mithilfe eines Lichtmikroskops bestimmt (z. B. Zeiss Axioplan, Zeiss, Deutschland), welches mit einem Z-Dimensions-Messgerät ausgestattet ist (z. B. Microcode II, vertrieben von Boeckeler, Instruments). Dieses Verfahren umfasst das Lokalisieren eines Spitzen- oder eines Vertiefungsbereichs auf dem Tuch, die Scharfstellung des Mikroskops und die Nullstellung des Z-Dimensions-Messgeräts. Das Mikroskop wird dann jeweils zu einem benachbarten Vertiefungs- oder Spitzenbereich bewegt, wo das Mikroskop wieder neu scharfgestellt wird. Die Anzeige des Geräts zeigt den Höhenunterschied zwischen diesem Paar Spitze/Vertiefung oder Vertiefung/Spitze an. Diese Messung wird mindestens 10 Mal an willkürlichen Positionen auf dem Tuch wiederholt und die durchschnittliche Höhendifferenz ist der Mittelwert aus diesen Messungen.
B. Spitze-zu-Spitze-Abstand
Zur Messung des Spitze-zu-Spitze-Abstands kann einfache Lichtmikroskopie verwendet werden. Die verwendete Vergrößerung sollte ausreichend sein, um den Abstand zwischen zwei benachbarten Spitzen problemlos zu messen. Diese Messung wird mindestens 10 Mal an willkürlichen Positionen auf dem Tuch wiederholt und der durchschnittliche Spitze-zu-Spitze-Abstand ist der Mittelwert aus diesen Messungen.
C. CD-Verlängerung bei 500 g
Die CD-Dehnung ist ein Maß der prozentualen Verlängerung, die eine Testprobe unter einer Last von 500 g zeigt. Die CD-Dehnung kann mithilfe eines Sintech Renew Instron 7310 (einschließlich des Testworks-Softwarepakets) mit einer 100N-Lastzelle gemessen werden. Mit diesem Gerät wird eine Kurve Last gegen % Beanspruchung erzeugt. Die Testparameter sind wie folgt:

Probenbreite = 30 mm
Messlänge = 100 mm
Querhaupt-Geschwindigkeit = 300 mm/min

Aus der erzeugten Kurve entnimmt die Software die prozentuale Beanspruchung (prozentuale Dehnung) bei einer Last von 500 g. Diese wird als Querdehnung bei 500 g protokolliert.
V. Typische Beispiele
Nachfolgend sind illustrative Beispiele von Reinigungstüchern der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Die verbesserte Dreidimensionalität ist in Tabelle I angegeben.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Kombination aus kardierten Bahnen und einem Scrim-Stoff (d. h. einem Netz aus Polypropylenfilamenten) zur Herstellung eines Reinigungstuchs der vorliegenden Erfindung. Es werden zwei kardierte Polyesterfaserbahnen mit einem Scrim-Stoff dazwischen vorbereitet. Die Kombination aus den beiden kardierten Bahnen und dem Scrim-Stoff wird dann oben auf ein geöffnetes Formband (N 50 flach, quadratisch) gelegt und wird wasserstrahlverfestigt und getrocknet. Das Wasserstrahlverfestigungsverfahren führt dazu, dass die Fasern einander umschlingen und dass sie auch mit dem Scrim-Stoff Verschlingungen bilden, was dazu führt, dass sich die Fasern auseinander bewegen und zwei unterschiedliche Grundgewichtbereiche schaffen. Während des Trocknungsverfahrens wird das hydroverfilzte Tuch als Ergebnis der Schrumpfung des Polypropylen-Scrim-Stoffs in Bezug zum Polyester-Vliesstoff „gequiltet” (d. h. eine größere Dreidimensionalität wird erreicht). Als ein bevorzugter optionaler Schritt wird das Vliestuch oberflächenbeschichtet (z. B. durch Bedrucken, Besprühen usw.) mit 5 Gew.-% einer 1:1-Mischung aus Mineralöl und Paraffinwachs. Das verfilzte Vliestuch wird einer weiteren Erwärmung unterzogen, z. B. in einer Presse 10 s lang bei 180°C, um einen größeren Grad an Dreidimensionalität zu schaffen. Dieses Tuch ist als Beispiel 1 in der Tabelle 1 bezeichnet (die Erwärmung kann vor oder nach der optionalen Oberflächenbehandlung erfolgen, wird jedoch vorzugsweise vor dem Aufbringen des Additivs durchgeführt). Diese zusätzliche Erwärmung bietet eine sogar noch weiter verbesserte Dreidimensionalität.
Beispiel 2
Ein erfindungsgemäßes Reinigungstuch umfasst eine erste Lage 100, eine zweite Lage 200 und eine dritte Lage 300. Die erste Lage 100 und die dritte Lage 300 umfassen jeweils eine wasserstrahlverstärkte Bahn aus Polyesterfasern mit einem Grundgewicht von etwa 30 Gramm pro Quadratmeter. Die zweite Lage umfasst das oben beschriebene Verstärkungsgeflecht der Marke THERMANET^® mit einem Polypropylen/EVA-Harz, 2-seitigem Haftmittel und einer Filamentzahl von 3 Filamenten pro Zoll mal 2 Filamenten pro Zoll vor Kontraktion der zweiten Lage. Die zweite Lage 200 wird zwischen der ersten Lage 100 und der dritten Lage 300 in einer BASIX B400-Handpresse positioniert. Die drei Lagen werden durch 13 Sekunden langes Einpressen in der Handpresse bei einer Temperatur von etwa 165,6°C (330°F) verbunden.
Der Wischgegenstand hat die Messwerte durchschnittlicher Spitze-zu-Spitze-Abstand, die durchschnittliche Höhendifferenz und den Oberflächentopographie-Index, wie in Tabelle I aufgeführt.

Claims

Vliesreinigungstuch mit einem makroskopischen dreidimensionalen Oberflächenmuster zum Trockenreinigen von Staub, mit einer ersten äußeren Oberfläche (100) und einer zweiten äußeren Oberfläche (300), wobei mindestens eine der äußeren Oberflächen einen durchschnittlichen Peak-zu-Peak-Abstand (D) von 4 bis 12 mm und eine durchschnittliche Höhendifferenz (H) von 1 bis 3 mm aufweist; und mit einem Additiv, das darauf in einer Zugabemenge von 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-% des Tuchs aufgetragen ist, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Tensiden und Schmiermitteln.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächentopografie-Index mindestens einer der äußeren Oberflächen von 0,1 bis 5, vorzugsweise von 0,2 bis 3, mehr bevorzugt von 0,3 bis 2 beträgt.
Reinigungstuch nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Additiv in einer Zugabemenge von 1 bis 15 Gew.-% des Tuchs, vorzugsweise in einer Zugabemenge von 3 bis 10 Gew.-% des Tuchs aufgetragen ist.
Reinigungstuch nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das Additiv ein Wachs ist, vorzugsweise ein mikrokristallines Wachs.
Reinigungstuch nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv ein Gemisch aus einem Öl und einem Wachs ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 5, wobei das Öl ein Mineralöl ist.
Reinigungstuch nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das Reinigungstuch zudem einen Scrim-Stoff umfasst.
Reinigungstuch nach einem der Ansprüche 1–7, in Rollenform verpackt, mit Perforationen als Trennhilfe für die Tücher.
Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche, welches die Berührung der Oberfläche mit einem Reinigungstuch der Patentansprüche 1–8 umfasst.