DE60130655T2

DE60130655T2 - System zum fangen von teilchen

Info

Publication number: DE60130655T2
Application number: DE60130655T
Authority: DE
Inventors: Colin W. Egham BROWN; Edward Pittsford FRANCIS
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-06-23
Also published as: ES2290158T3; JP2004500943A; ZA200300247B; KR20030044922A; WO2002000085A2; EP1294560B1; AU2001271368B2; DE60130655D1; NZ523439A; WO2002000085A3; ATE374103T1; EP1294560A2; US6513184B1; CA2413519A1; CA2413519C; AR030240A1; TW558431B; KR100709311B1; AU7136801A

Description

HINTERGRUND
Staubtücher zum Abheben von Staub von einer zu reinigenden Oberfläche – bspw. einem Tisch – sind bekannt. Bekannte Staubtücher bestehen typischerweise aus einem Gewebe- bzw. Vliestuch und sind oft mit einer nassen öligen Substanz gesprüht bzw. beschichtet, die den Staub festhalten soll. Derartige bekannte Staubtücher neigen jedoch dazu, nach dem Einsatz auf der Oberfläche eine ölige Schicht zurückzulassen.
Andere bekannte Staubtücher weisen verworrene Vliesfasern auf, deren Zwischenräume den Staub zurückhalten. Die verworrenen Fasern sind typischerweise mit einem Netz bzw. Grobgewebe gehaltert, das dem Tuch zusätzliche Festigkeit erteilt. Sie sättigen sich aber beim Einsatz mit Staub und/oder sind u.U. beim Aufnehmen dichter oder großer Teilchen oder anderer Fremdkörper nicht besonders wirksam.
Die US 5 616 408 offenbart ein Laminattuch, das für Barriereschichtanwendungen in medizinischen oder gewerblichen Anwendungen einsetzbar ist. Das Tuch ist ein dreilagiger Verbund aus einer Innenlage aus schmelzgeblasenen Fasern zwischen zwei Außenlagen. Bei der Innenlage handelt es sich um eine Elektret-Faserbahn, die folglich elektrisch behandelt ist, um ihre Filtereigenschaften zu verbessern.
Die US 5 965 758 offenbart eine Matte zum Entfernen von Staub oder Schmutz von Schuhsohlen. Dabei handelt es sich um ein Polstermaterial aus Elastomer-Filamenten with synthetischem, elektrisch leitfähigem Harz- oder Pulvermaterial sowie einem Sammelblatt aus Elektret-Material unter dem Polstermaterial. Es wird erwähnt, dass durch das Verwirren der Filamente sich Löcher bzw. Hohlräume bilden, die vertikal durch das Polstermaterial verlaufen und Durchlässe für den Schmutz oder Staub durch das Polstermaterial hindurch zum Elektret-Material belassen.
Folglich wäre ein Reinigungstuch von Vorteil, das Staub und Schmutz wirksamer aufnehmen und zurückhalten kann. Weiterhin wäre ein Reinigungstuch von Vorteil, das Schmutzansammlungen auf der Außenfläche des Tuchs verhindert durch eine Außenfläche, die Schmutz nicht wesentlich anzieht oder festhält. Auch wäre ein Reinigungstuch vorteilhaft, das Schmutz auch ohne ein Sprühöl anzieht und das verhätlnismäßig große und/oder dichtere Schmutzteilchen festhält. Diese und ander Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Reinigungstücher bspw. zum Reinigen von Oberflächen (wie im Heim oder an Arbeitsplätzen). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Reinigungstuch zum Aufnehmen und Festhalten von Staub, größeren Teilchen und/oder anderem Schmutz.
Es wird ein Teilchen-Rückhaltesystem bzw. Reinigungstuch bereit gestellt; das Reinigungstuch ist nützlich zum Reinigen und Entfernen von Teilchen und anderem Schmutz von einer Oberfläche wie einem Tisch, Fußboden, Möbeln od. dergl. Das Reinigungsuch weist mehrere Lagen auf, um die Schmutz-Rückhaltung und/oder Festigkeit zu erhöhen. Das Tuch weist eine Teilchenrückhalteschicht (bspw. Basisschicht) mit Elektret-Material zum Aufnehmen und Rückhalten der Teilchen auf. Das Tuch hat auch eine Außenschicht (bspw. Deckschicht), die mindestens einen Teil der Teilchen-Rückhalteschicht abdeckt. Die Deckschicht enthält generell eine Vielzahl von Öffnungen, die ermöglichen, dass die Schmutzteilchen durch sie hindurch gedrückt und/oder angezogen werden. Die Öffnungen machen 30 % bis 95 % der Deckschicht aus und haben Querschnittsabmessungen von 1 mm²–100 mm². Beispiele geeigneter Deckschichten sind Materialien mit Öffnungen einer durchschnittlichen Querschnittsabmessung von etwa 1 mm bis etwa 10 mm. Die Deckschicht hat eine mittlere Dicke bis 1 mm und ist aus einem Material geringer Staubrückhaltefähigkeit (bspw. perforierte Folie aus Polytetrafluorethylen (PTFE)) gebildet. Die Deckschicht besteht aus einem Material geringer Staubrückhaltefähigkeit und hat eine Oberfläche, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen enthält.
Weiterhin werden Reinigungsgeräte bereit gestellt, die das Reinigungstuch aufweisen. Das Gerät kann einen Reinigungskopf aufweisen, an das das Reinigungstuch ansetzbar ist. Ein oder mehrere Reinigungstücher können auch als Teil eines Reinigungsgerätesatzes zum Reinigen von Oberflächen verpackt sein. Der Satz kann einen Reinigungskopf, an den das Tuch ansetzbar ist, sowie einen Griff aufweisen, der an den Reinigungskopf ansetzbar ist.
Desgl. wird ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche angegeben. Nach diesem Verfahren wird eine zu reinigende Oberfläche mit dem Reinigungstuch in Berührung gebracht. Der Schmutz wird von der zu reinigenden Oberfläche in die Öffnungen in der Deckschicht eingezogen und vom Reinigungstuch gesammelt und/oder zurückgehalten.
Das Reinigungstuch hat typischerweise eine verhältnismäßig niedrige Gesamt-Reißfestigkeit, um eine gewisse Flexibilität beizubehalten. Der hier benutzte Ausdruck "Reißfestigkeit" soll eine Last (d.h. den ersten Spitzenwert beim Messen der Zugefestigkeit) bezeichnen, bei der das Reinigungstuch zu reißen beginnt, wenn Zug auf das Tuch aufgebracht wird. Die Reißfestigkeit des Tuchs sollte jedoch hoch genug sein, um ein Zerreißen desselben bei der Anwendung zu vermeiden. Die Reißfestigkeit des Reinigungstuchs beträgt typischerweise mindestens etwa 500 g/30 cm; Reinigungstücher mit Reißfestigkeiten von 1500 g/30 cm bis 4000 g/30 cm sind für den Einsatz mit den hier beschriebenen Reinigungsgeräten gut geeignet.
Soll es mit einem Reinigungsgerät, einer Aufspanneinrichtung od. dergl. zusammen eingesetzt werden, hat das Reinigungstuch typischerweise eine verhältnismäßig geringe Gesamt-Dehnung, um einem Bauschen oder Faltenwerfen des Reinigungstuchs entgegen zu wirken. Der hier verwendete Ausdruck "Dehnung" bedeutet die prozentuale Längung des Reinigungstuchs unter einer Last von 500 g/30 cm. Bspw. auf einem Mopp oder ähnlichen Reinigungsgerät verwendet und dort fest aufgespannt, beträgt seine Dehnung typischerweise höchstens etwa 25 % und vorzugsweise höchstens etwa 15 %.
Die hier benutzten Ausdrücke "Oberfläche" und "zu reinigende Oberfläche" sind allgemein verwendet und sollen nicht einschränkend aufgefasst werden. Der Ausdruck "Oberfläche" schließt im Wesentlichen harte oder starre Oberflächen (bspw. Möbel, Tische, Regalbretter, Fußböden, Decken, harte Einrichtungsgegenstände, Haushaltsgeräte u. dergl.) sowie verhältnismäßig weichere oder halbstarre Oberflächen (bspw. Teppiche, Läufer, weiche Einrichtungsgegenstände, Wäsche, Kleidungsstücke u. dergl.) ein.
Der Ausdruck "Schmutz" ist hier allgemein verwendet und darf nicht einschränkend aufgefasst werden. Zusätzlich zu Staub und anderem feinteilchenförmigen Material schließt er verhältnismäßig grobteiliges Material bspw. mit mehr als 1 mm durchschnittlichem Durchmesser ein – bspw. grobteilige Schmutz- und Essensteilchen, Krümel, Erde und Sand, Fusseln, Faserabfall und Haare, die von herkömmlichen Staubtüchern u.U. nicht mit aufgenommen werden, sowie Staub und andere feinteilige Materie.
In der gesamten Beschreibung wird Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen des Reinigungstuchs. Die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen sollen unterschiedliche repräsentative Beispiele darstellen, nicht aber als alternative Ausführungsarten aufgefasst werden. Die Beschrei bungen der verschiedenen Ausführungsformen können sich in ihrem Umfang überlappen. Die verschiedenen diskutierten Ausführungsformen sind nur erläuternd gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivdarstellung einer Reinigungsgeräts nach einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ist ein Schnitt durch ein beispielhaftes Reinigungstuch in der Ebene der 1;
3 ist ein Spreng-Teilschnittdarstellung eines Reinigungstuchs nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
4 ist ein Spreng-Teilschnittdarstellung eines Reinigungstuchs nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
5 ist ein Spreng-Teilschnittdarstellung eines Reinigungstuchs nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
6 zeigt als Draufsicht eine geeignete Ausführungsform eines Grobgewebes;
7 ist eine Teildraufsicht einer geeigneten Ausführungsform des Reinigungstuchs;
8 zeigt als Teildraufsicht ein Loch einer geeigneten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reinigungstuchs; und
9 zeigt als Graph eine beispielhafte Spannung-Dehnung-Kurve.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die 1 zeigt ein bestimmtes Beispiel eines Reinigungstuchs (als Staubkissen 10 dargestellt) zum Sammeln, Anziehen und Zurückhalten teilchenförmiger Materie und anderen Schmutzes (bspw. Staub, Erde, Schwebstoffe, Fusseln, Haare usw.). Das Kissen 10 weist eine Teilchen zurückhaltende Elektret-Grund- bzw. Kernschicht 30 auf, die permanent mit einer elektrostatischen Kraft geladen ist, um teilchenförmige Materie (in 2 als Schmutz 68 gezeigt) anzuziehen (bspw. zu sammeln) und fest- bzw. zurückzuhalten. Wird das Kissen 10 über eine zu reinigende Oberfläche (in 7 als Arbeitsfläche 66 gezeigt) geführt, wird der Schmutz 68 durch Öffnungen (als Löcher 22) gezeigt) in einer an das Kissen 10 angesetzten äußeren Schicht bzw. Deckschicht 20 gezogen. Poren (als Hohlräume 34 gezeigt) im Kern 30 nehmen den Schmutz 68 in den Hohlräumen 32 des Kissens 10 mit bzw. halten ihn dort fest.
Die teilchenförmige Materie kann weiterhin mit einer Deckschicht zurückgehalten werden, die mindestens einen Teil des Elektret-Materials abdeckt bzw. umgibt, um die Teilchen im Elektret-Material "einzufangen" und zurückzuhalten. Die Abdeckschicht 20 kann aus einem Werkstoff verhältnismäßig niedriger Schmutzrückhaltekapazität (d.h. einem Werkstoff, der den Schmutz nicht wesentlich anzieht oder sammelt) hergestellt sein und hat allgemein eine niedrigere Schmutzrückhaltung als der Kern, so dass die Außenfläche der Deckschicht 20 im Wesentlichen frei von Schmutz 68 bleibt. Ein beispielhafter Werkstoff, der Staub nicht in größerer Menge aufnimmt, ist Polytetrafluorethylen-Folie. Typischerweise ist das Reinigungstuch zur Aufnahme von höchstens etwa 10 g/m² und vorzugsweise höchstens ewa 1 g/m² bis 5 g/m² teilchenförmiger Materie ausgeführt.
TEILCHENRÜCKHALTESCHICHT
Der Kern 30 weist eine Teilchenrückhaltefläche 32 auf, die im Kissen 10 an der Abdeckschicht 20 angrenzend angeordnet ist. Die Hohlräume 34 der Teilchenrückhaltefläche 32 fangen eine erhebliche Schmutzmenge 68 ab, sammeln sie und halten sie fest. Bspw. kann dieser Schmutz auf einer Wand des Hohlraums abgelagert sein. Nach geeigneten Ausführungsformen kann es sich bei der Teilchenrückhalteschicht um ein Strukturtuch, einen durchgehenden Bogen flexiblen Materials oder um mehrere Materialbögen handeln. Wie die 2 zeigen, können die Hohlräume 34 aus Poren gebildet sein, die im Kern 30 regellos verteilt sind. Die Hohlräume 34 können in beliebiger einzelner oder kombinierter Gestalt vorliegen – bspw. rund, gezackt, unregelmäßig usw., wie in 2 gezeigt. Bspw. können die Hohlräume rechteckig, sternförmig, oval oder un regelmäßig geformt sein. Sie können zu einem regelmäßigen Muster, wie in 3 gezeigt, oder regellos verteilt angeordnet sein.
Die Hohlräume sollten bevorzugt groß und tief genug sein, um ausreichend große "Taschen" zu bilden, die mit- bzw. aufgenommenen Schmutz daran hindern, die gereinigte Oberfläche zu zerkratzen bzw. zu beschädigen. Die Hohlräume sind jedoch bevorzugt nicht so tief, dass es schwer wird, Schmutz in den Kontakt mit ihnen zu bringen. Die Hohlräume haben typischerweise eine durchschnittliche Breite im Bereich von etwa 1 mm bis 10 mm und besser 2 mm bis 5 mm, abhängig zum Teil von der Größe der Teilchen, die zurückgehalten werden sollen. Die Hohlräume haben typischerweise eine durchschnittliche Tiefe im Bereich von etwa 0,1 mm bis 5 mm, besser 1 mm bis 3 mm.
Die 3 zeigt einen Schnitt durch ein Kissen 110, eine beispielhafte Ausführungsform des Reinigungstuchs. Das Kissen 110 unterscheidet sich in einem Aspekt signifikant vom Kissen 10: die Struktur des Kerns 30 ist anders. Abgesehen von dieser Modifikation entspricht das Kissen 110 der 3 im Aufbau, in der Leistung und in der Funktionsweise dem Kissen 10; es sind für gleiche Elemente beider die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ein Kern 130 des Kissens 110 ist zur Bildung von Poren (als Vertiefungen 134 gezeigt) texturiert. Vorsprünge (als auswärts ragende flexible halbstarre Finger 136 gezeigt) stehen vom Kern 130 zur Deckschicht 20 hin vor. Die Finger 136 sind allgemein rechteckig gestaltet, können je nach Ausführungsform aber auch anders geformt sein – bspw. zickzackförmig, abgerundet, wellenförmig usw.). Die Finger 136 sind zu einem reihenartigen Muster angeordnet dargestellt, können aber je nach Ausführungsform auch andere Muster oder Konfigurationen aufweisen (bspw. rund, regellos usw.). Die Finger 136 bilden Vertiefungen 134 zum Rückhalten von Schmutz 68 (bspw. zwischen zwei Vorsprüngen). Schmutz 68, der sich in Vertiefungen 134 befindet, wird von der Deckschicht 20 am Entweichen aus dem Inneren des Kissens 110 im Wesentlichen gehindert.
Die 4 zeigt ein Kissen 210, eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reinigungstuchs. Das Kissen 210 unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht wesentlich vom Kissen 10: die Struktur und der Werkstoff des Kerns 30 sind anders. Abgesehen von diesen Modifikationen entspricht das Kissen 210 in Aufbau, Leistung und Funktionsweise im Wesentlichen dem Kissen 10; gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Elemente beider. Ein Kern 230 des Kissens 210 ist so (bspw. als Sinuswelle) geformt, dass er Poren zur Aufnahme des Schmutzes 68 bildet (als Vertiefungen 234 gezeigt). Eine obere Deckschicht 20 drückt den Kern 230 sandwichartig auf eine untere Deckschicht 20. Vorsprünge (als Vorsprünge 236 gezeigt) stehen vom Kern 230 vor und bilden Vertiefungen 234. Die Vorsprünge 236 sind in der Form allgemein stumpf und weisen eine geneigte bzw. schräge Wandfläche 240 auf. Die schräge Wand der Vorsprünge 236 bietet in den Vertiefungen 234 zusätzlichen Flächeninhalt zur Aufnahme und zum Rückhalten von Schmutz 68. Wie in 4 gezeigt, sind die Vorsprünge 236 zu einem Reihen- bzw. Wellenmuster angeordnet. Die Vorsprünge 236 einer Teilchen rückhaltenden oberen Fläche 232 sind abwechselnd so angeordnet, dass die Vorsprünge 236 der Fläche 232 den Vertiefungen 234 einer Teilchen rückhaltenden unteren Schicht 238 entsprechen. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen lassen sich die Vorsprünge und die Poren (d.h. die Vertiefungen) zu verschiedenen anderen Mustern anordnen (bspw. Vorsprünge der oberen entsprechend denen der unteren Teilchenrückhaltefläche in einem Reihen- oder Wellenmuster). Nach anderen geeigneten Ausführungsformen (vergl. 4 und 5) weist die Teilchenrückhalteschicht (d.h. der Kern) mindestens zwei Seiten auf und liegen die Poren (d.h. die Hohlräume) beiderseits der Teilchenrückhalteschicht.
Die 5 zeigt ein Kissen 310, eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reinigungstuchs. Das Kissen 310 unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht erheblich vom Kissen 10: Der Aufbau und der Werkstoff des Kerns sind anders. Abgesehen von diesen Modifikationen entsprechen der Aufbau, die Leistung und die Funktionsweise des Kissens im Wesentlichen denen des Kissens 10; gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Elemente beider. Der Kern 330 des Kissens 310 ist als Nonwoven- bzw. Wirrfasernetz dargestellt. Die Poren zum Auffangen des Schmutzes werden von den Zwischenräumen der verworrenen Fasern gebildet (d.h. der Schmutz wird zwischen den Fasern festgehalten, die den Kern bilden). Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann der Kern aus verschiedenen Kombinationen von Materialien gefertigt sein, die zu unterschiedlichen Strukturen geformt sind.
Der hier benutzte Ausdruck "Nonwoven" soll u.a. eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Filamenten bezeichnen, die ineinandergelegt sind, aber nicht notwendigerweise auf regelmäßige oder identifizierbare Weise wie bei einem Gewirk. Der Ausdruck schließt auch Einzelfilamente und -stränge, Garne oder Zwirne sowie auch Schäume und Folien ein, die aufgefasert, mit Öffnungen versehen oder sonstwie behandelt wurden, um ihnen tuchartige Eigenschaften zu erteilen. Nonwoven-Tuche oder -Bahnen sind nach zahlreichen Verfahren hergestellt worden – bspw. Schmelzblasen, Spunbonding und Kardieren ("bonded carded web processes"). Das Basisgewicht von Nonwoven-Tüchern wird gewöhnlich in Unzen pro Quadratyard ("osy") oder in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt, die Faserdurchmesser gewöhnlich in Mikrometern. Basisgewichte lassen sich auf einfache Weise von "osy"- zu g/m²-Werten umrechnen, indem man den Osy-Wert mit 33,91 multipliziert. (Nach einer anderen geeigneten Ausführungsform können die Fasern verwebt sein.)
Nach einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Bahn oder ein Gitter (in 6 als Grobgewebe gezeigt) die Fasern eines Nonwoven-Tuchs tragen. Dadurch lassen sich Tücher mit verhältnismäßig niedrigem Verwicklungskoeffizienten (d.h. höchstens 800 m) herstellen, die aber für Reinigungszwecke fest genug sind. Wie die 5 zeigt, kann Grobgewebe in die Fasern eingebettet sein, um eine einheitliche tragende Struktur auszubilden. In der 6 weist das Grobgewebe 50 ein Netz aus horizontalen Elementen 52 auf, die an vertikale Elemente 54 angesetzt sind. Zwischen den horizontalen und den vertikalen Elementen 54 bzw. 52 sind Räume (als Löcher 56 gezeigt) gebildet, die dem Grobgewebe 50 eine Maschen- bzw. Gitterstruktur erteilen. Nach verschiedenen Ausführungsformen können die horizontalen und vertikalen Gewebeelemente auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden sein – bspw. verwebt, thermobondiert, zusammengezogen, gebunden usw. Der durchschnittliche Durchmesser der Löcher 56 fällt allgemein in den Bereich von 20 mm bis 500 mm, besser von 100 mm bis 200 mm, der Abstand zwischen den Fasern typischerweise in den Bereich von etwa 2 mm bis 30 mm, besser etwa 4 mm bis etwa 20 mm. Alternativ kann das Nonwoven-Tuch durch eingebettete Filamente verstärkt sein, die einfach durch die mechanischen Kräfte in der Solllage gehalten werden, die beim Wasserverwirren bzw. -verfestigen von Mikrofasern mit den Filamenten entstehen.
Um die Fasern am Grobgewebe 50 feszulegen (und so das Kissen 310 als einheitliches Stück auszubilden), können sie beiderseits auf das Grobgewebe 50 gelegt werden. Ein Wasserstrahl kann dann mit niedrigem Druck aufgebracht werden, um die Fasern miteinander und dem Grobgewebe 50 zu einem verhältnismäßig lockeren Vlies aus Nonwoven-Fasern zu verwirren. Das Verwirren der Fasern lässt sich durch Abführen des Wassers des Wasserstrahls (bspw. durch Trocknen) verstärken. Weiterhin lassen die Fasern sich am Netz (d.h. Grobgewebe) auf unterschiedliche andere herkömmliche Verfahren festlegen (bspw. Luftlegen, Aufkleben, Verweben usw.). Die Fasern werden typischerweise mit der Bahn zu einem einheitlichen Körper verworren, was dazu beiträgt, ein "Abwerfen" der Fasern von der Bahn beim Reinigen zu verhindern. Die Bahn kann aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen – bspw. Polypropylen, Nylon, Polyester usw. Eine beispielhafte Bahn (d.h. Grobgewebe) ist in der US 5 525 397 beschrieben.
Das Ausmaß der Faserverflechtung bzw. -verwirrung im Kern lässt sich mit einem "Verwicklungskoeffizienten" angeben, der auch als "CD initial modulus" bezeichnet wird. Wie er hier verwendet ist, bezeichnet dieser Ausdruck die rechtwinklig zur Faserorientierung im Faserverbund (Maschinenquerrichtung) gemessene Anfangssteigung der Spannung-Dehnung-Kurve. (Der hier benutzte Ausdruck "Spannung" bezeichnet einen Wert, den man erhält, indem man die Zuglast durch die Einspannbreite (d.h. die Breite des Prüfstreifens bei der Messung der Zugspannung) und das Basisgewicht des Nonwoven-Faserverbunds dividiert. Der hier benutzte Ausdruck "Dehnung" bezeichnet die Längung des Reinigungstuchmaterials.)
Für die erfindungsgemäßen Reinigungstücher geeignete Nonwoven-Faserverbunde haben einen Verwicklungskoeffizienten im Bereich von etwa 20 m bis 500 m (gemessen nach dem Entfernen von Verstärkungsfilamenten oder -netzwerk aus der Nonwoven-Faserbahn) und typischerweise höchstens etwa 250 m. Ein kleinerer Verwicklungskoeffizient stellt allgemein eine schwächere Faserverwicklung dar. Der Verwicklungskoeffizient lässt sich teilweise durch Auswahl des Fasertyps und der Fasermenge, das Fasergewicht sowie die Wassermenge und den Wasserdruck einstellen. Vergl. die US 5 525 397 , Spalte 4, Zeile 52, bis Spalte 5, Zeile 26, wo die Verwirrung bzw. Verwicklung diskutiert ist.
Der Kern (bspw. der Kern 330 der 5) kann eine Nonwoven-Verbundschicht aus Fasern mit hohem Freiheitsgrad und ausreichender Festigkeit aufweisen, was zum effektiven Aufnehmen und Rückhalten von Staub und größeren Teilchen im Reinigungstuch von Vorteil sein kann. Im allgemeinen erhält man mit einem Nonwoven-Tuch, das durch Faserverwirrung gebildet ist, einen höheren Freiheitsgrad der konstituierenden Fasern als in einem Nonwoven-Tuch mit nur verschmolzenen oder verklebten Fasern. Das durch Faserverwirren hergestellte Nonwoven-Tuch kann ein besseres Staubaufnahme-Verhalten zeigen, wobei die Stärke der Verwirrung einen erheblichen Einfluss auf die Staubrückhaltung haben kann. Ist die Verwirrung zu stark, ist die Bewegungsfreiheit der Fasern geringer, und die Staubrückhaltung sinkt generell. Ist demgegenüber die Faserverwirrung sehr schwach, sinkt die Festigkeit des Nonwoven-Tuchs erheblich und kann in Folge dieser mangelnden Festigkeit seine Verarbeitbarkeit problematisch werden. Auch wird ein Faserabwurf vom Nonwoven-Tuch wahrscheinlicher als bei einem nur schwach verworrenen Nonwoven-Verbund.
Ein geeigneter Nonwoven-Verbund zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reinigungstuchs lässt sich ausbilden durch Wasserverfestigen einer Faserbahn (mit oder ohne eingebetteten Stützfilamenten oder einer Netzbahn) bei verhältnismäßig niedrigem Druck. Bspw. lassen sich die Fasern in einer kardierten Nonwoven-Polyesterbahn mit einer Netzbahn verwirren, indem man die Nonwoven-Faserbahnen mit schnellen Wasserstrahlen von 25 kg/cm² bis 50 kg/cm² Druck behandelt. Das Wasser tritt dabei aus über der Bahn angeordneten Düsen während des Durchlaufs über eine im Wesentlichen glatte nichtporöse tragende Trommel bzw. ein solches Band aus. Die Düsen haben typischerweise einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,2 mm und können zweckmäßigerweise unter einer Wasserleitung mit 2 m oder weniger Abstand aufgereiht sein.
Soll der Verwicklungskoeffizient des Faserverbunds auf nicht mehr als 800 m eingestellt werden, kann es für eine nur aus einem Faserverbund bestehende Bahn schwer sein, eine hinreichende Reißfestigkeit und Dehnung zu erreichen. Durch Verwirren der Fasern mit dem Grobgewebe 50 zu einem einheitlichen Körper wird die Dehnung dieser Schicht niedrig gehalten und ihre Verarbeitbarkeit verbessert. Im Vergleich mit herkömmlich verworrenem Tuch, das nur aus einem Faserverbund in etwa dem gleichen Gewirrzustand wie dem des Faserverbundes des Reinigungstuchs besteht, lässt sich ein Faserabwurf vom Reinigungstuch oft verhindern.
Ist der Verwicklungskoeffizient zu niedrig (bspw. höchstens etwa 10 m bis 20 m), sind die Fasern nicht ausreichend miteinander verworren. Auch die Verflechtung der Fasern mit dem Grobgewebe ist dann vermutlich schlecht. Folglich kann häufig ein Faserabwurf auftreten. Ist der Verwicklungskoeffizient zu hoch (d.h. höher als etwa 700 m bis 800 m), lässt sich in Folge der zu starken Verwirrung kein ausreichender Freiheitsgrad der Fasern erreichen. Dadurch werden die Fasern daran gehindert, Staub, Haare und/oder anderen Schmutz aufzunehmen, so dass die Reinigungsleistung des Tuchs sinkt.
Das Reinigungstuch weist typischerweise einen Nonwoven-Faserverbund als Kernschicht mit verhältnismäßig niedrigem Basisgewicht auf. Das Basisgewicht des Nonwoven-Faserverbunds fällt generell in den Bereich von 30 g/m² bis 100 g/m² und beträgt typischerweise höchstens etwa 75 g/m². Ist das Basisgewicht des Nonwoven-Faserverbunds niedriger als etwa 30 g/m², kann beim Reinigen Staub zu leicht durch den Faserverbund hindurchtreten und dessen Staubaufnahmefähigkeit einschränken. Ist das Basisgewicht des Nonwoven-Faserverbunds zu hoch (bspw. erheblich höher als etwa 150 g/m²), sind u.U. die Fasern im Verbund nicht ausreichend miteinander verworren, um ein erwünschtes Gewirr zu erreichen. Auch kann die Verarbeitbarkeit des Nonwoven-Faserverbunds leiden und kann ein Faserabwurf vom Reinigungstuch häufiger auftreten. Der Denier-Wert sowie die Länge, Querschnittgestalt und Festigkeit der Fasern im Nonwoven-Faserverbund bestimmen sich – zusätzlich zum Einsatzverhalten – im Allgemeinen unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit und der Kosten.
Das Reinigungstuch hat typischerweise eine äußere Nonwoven-Faserschicht bzw. Netz/Bahn mit einem verhältnismäßig niedrigen Basisgewicht als eine äußere Stoffschicht (d.h. das Materiall auf der Reinigungsfläche des Tuchs). Nach einer besonders geeigneten Ausführungsform hat die Nonwoven-Schicht bzw. das Netz ein Basisgewicht im Bereich von etwa 20 g/m² bis 150 g/m², vorzugsweise 30 g/m² bis 75 g/m². Ein niedriges Basisgewicht kann dazu beitragen, dem Reinigungstuch ein "stromlinienförmiges" Aussehen und Griffgefühl zu erteilen. Das Basisgewicht des Reinigungstuchs kann etwa 50 g/m² bis 250 g/m² (bzw. mehr oder weniger, abhängig vom geplanten Einsatzfall) betragen.
Das Reinigungstuch kann einen Nonwoven-Stoff aus Fasern oder Mikrofasern aufweisen. Der hier benutzte "Denier-Wert" ist als das Gewicht von 9000 m Faserlänge in Gramm definiert. Der Denier-Wert der Fasern der Teilchenrückhalteschicht beträgt geeignet etwa 0,1 den bis 6,0 den, bevorzugt etwa 0,5 den bis 3,0 den.
Elektrostatische Eigenschaften der Teilchenrückhalteschicht
Dem Kern werden vorzugsweise Elektret-Eigenschaften (d.h. eine im Wesentlichen permanent elektrostatische Ladung) erteilt, um seine Fähigkeit zu verbessern, Schmutz anzuziehen, zu sammeln und festzuhalten. Elektret-Materialien ziehen während des Reinigens den Schmutz vermutlich elektrostatisch aktiv an. Herkömmliche ladungsfreie Tücher berühren typischerweise den Schmutz nur körperlich, ohne dass er an ihnen haftet oder von ihnen umschlossen wird. Nach anderen geeigneen Ausführungsformen kann man die Teilchenrückhalteschicht vorübergehend mit einer elektrostatischen Kraft laden. Elektret-Materialien – auch als Elektrete bezeichnet – sind u.a. dielektrische Substanzen, die eine elektrostatische Ladung über längere Zeiträume beibehalten. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, wird hier angenommen, dass Elektret-Materialien eine permanente Quelle eines elektrischen Felds darstellen. Elektrete werden gewöhnlich als Folien (oder Fasern) bereit gestellt, deren eine Seite positiv und deren anderen Seite negativ geladen ist. Beim Herstellen eines Elektrets wird es "polarisiert" (d.h. die Ladungen werden in einer Vorzugsrichtung orientiert). Abhängig vom jeweils eingesetzten Material und dem Herstellungsverfahren kann eine derartige Polarisierung Hetero- oder Homoladungen oder beide beinhalten. Weitere Informationen zu Elektreten enthalten Bernard Gross," Electret Devices for Pollution Control", State of the Art Review, Vol. 6, Optosonic Press 1972 (mit einer Diskussion der Eigenschaften von Elektreten), der US 5 057 710 (Nichiura u.a.; Verfahren zum Herstellen von Elektreten), US 5 429 848 (Ando u.a.; rohrförmiger Elektret-Nonwoven-Stoff, gebildet durch Abfangen der Fasern aus einer Flüssigkeit in einem Gleichfeld), US 5 726 107 (Nonwoven-Elektretfasergemisch mit mindestens zwei Elektret-Faserarten aus unterschiedlichen Werkstoffen) und die US 4 486 365 (Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elektret-Filamenten, -Textilfasern und ähnlichen Materialien).
Werkstoffe der Teilchenrückhalteschicht
Die im Kern verwendeten Fasern werden typischerweise aus thermoplastischen Substanzen hergestellt. Thermoplastische Substanzen behalten vermutlich eine elektrostatische Ladung über längere Zeiträume bei, zeigen verhältnismäßig gute Isoliereigenschaften und lassen sich zu Folienrollen formen, die Durchlauf-Aufladeverfahren zulassen. Bei den Fasern kann es sich auch um halbsynthetische Fasern (bspw. Acetat-Fasern), regenerierte Fasern (bspw. Cupra und Rayon), Naturfasern (Baumwolle und Baumwollgemische) und andere Fasern oder Natur- und Kunstfasergemische handeln.
Die Basisschicht (d.h. der Kern) kann auch aus einem porösen Schwamm oder Schaum hergestellt sein, wie in 2 gezeigt. Geeignet sind u.a. Polyurethan- und Latex-Schäume. Sie werden typischerweise hergestellt unter Einsatz eines Blähmittels, das mit einer chemischen Substanz unter Bildung eines Gases (bspw. Kohlenstoffdioxid) reagiert, dass beim Polymerisieren in Form von Bläschen eingeschlossen wird, so dass ein Schaum entsteht. Ebenfalls geeignet sind u. a. Phenolharz-Schäume. Phenolharz-Schäume werden typischerweise hergestellt, indem man Phenol und Formaldehyd in Gegenwart eines basischen Katalysators wie Natrium- oder Kaliumhydroxid umsetzt, gefolgt von einer Neutralisierung der Lösung und einem Abdestillieren von Wasser. Bei einer solchen Reaktion entsteht vermutlich Resol (d.h. ein Stufe-A-Harz) mit reaktionsfähigen Methol-Gruppen. Das Stufe-A-Harz lässt sich durch weiteres Umsetzen in Gegenwart eines sauren Katalysators und eines Blähmittels zu einem Phenolharz "härten". (Beim Härten werden typischerweise etwas Formaldehyd und Wasser freigesetzt.) Die reaktiven Methol-Gruppen des Stufe-A-Harzes lassen sich weiter umsetzen, um die Polymerisatketten zu verlängern und/oder dreidimensional zu vernetzen.
Die Basisschicht (d.h. der Kern) kann aus einem Tuchmaterial (bspw. einem kontinuierlichen Bogen) nach einer beispielhaften Ausführungsform hergestellt sein, die die 4 zeigt. Das Tuch kann gewebt sein wie die traditionellen gewebten Textiltücher (d.h. Schlaufenbildung eines oder mehrerer Garne auf sich selbst bzw. untereinander). Nach einer geeigneten Ausführungsform, wie sie die 4 zeigt, kann das Tuch ein Nonwoven-Stoff sein. Nonwoven-Stoffe lassen sich mechanisch (bspw. durch Wasserstrahlverfestigung), durch chemisches oder thermisches Verwirren von Faser-(bzw. Filament- oder Garn-) Lagen oder -netzen herstellen. Nonwoven-Stoffe lassen sich auch durch gegenseitiges Versperren von Fasern oder Filamenten beim Extrudieren und/oder durch das Perforieren verhältnismäßig dünner Folien herstellen.
Die Kernmaterialien lassen sich nach unterschiedlichen bekannten Verfahren zu Elektreten umwandeln, bspw. durch Beschichten mit einer Elektret-Substanz wie einem Wachs. Die Kernmaterialien lassen sich auch durch Extrudieren in einem starken elektrostatischen Feld zu Elektreten machen, desgl. durch Ausnutzen von Triboelektret-Effekten d.h. Influenzieren einer Ladung durch Reiben der Fasern mit anderen Stoffen). Nach einer geeigneten Ausführungsform sind mindestens 20 Gew.-% – vorzugsweise 50 Gew.-% bis 100 Gew.-% – der Kernmaterialien Elektrete. Die Kernmaterialien haben eine Ladung im Bereich von etwa 1,0 × 10^–11 bis 1,0 × 10^–3 C/cm², besser 1,0 × 10 bis 1,0 × 10^–3 C/cm². Das Kernmaterial kann die Fähigkeit zum Rückhalten von Schmutz von mindestens etwa 20 g/m² Größe haben. Die Dichte des Teilchens, das aufgenommen werden soll, kann teilweise von der elektrischen Ladung des Kerns beeinflusst werden. Der Kern kann auch ladungsfreie Natur- oder Kunstfasern enthalten, um die Reißfestigkeit und Dehnung des Kerns zu verbessen. Derartige Nichtelektretfasern, d.h. ladungsfreie Fasern können u.a. Wolle, Baumwolle, Cellulose, Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polytetrafluorin (PTE), Nylon, Rayon, Acrylharz sowie deren Kombinationen sein.
AUSSEN- BZW. DECKSCHICHT
Die 2 zeigt den Kern 30 von einer Deckschicht 20 bedeckt bzw. umgeben derart, dass der Kern 30 mit der Fläche 66 im Wesentlichen nicht in Berührung steht. Die Deckschicht 20 ist im Wesentlichen durchgehend und generell ebenflächig. Nach einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, kann der Kern 30 zwischen einer oberen Decklage 322 und einer unteren bzw. Stütz lage 320 sandwichartig eingelegt sein. Die Decklage 322 ist ein allgemein glattes und nachgiebiges (bspw. flexibles), allgemein ebenflächiges Bogenmaterial zum Reinigen empfindlicher Flächen (bspw. Holz, Glas, Kunststoff usw.) oder harter Flächen. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen lassen sich zwischen dem Kern und der Decklage bzw. den Decklagen ein Zwischenraum bzw. Zwischenschichten vorsehen.
Die Stütz- bzw. Unterlageschicht kann steifer sein und/oder ein höheres Basisgewicht als der Kern oder die Deckschicht haben, um dem Reinigungstuch Halt und Struktur zu erteilen. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann zwischen der Stütz- und der Außenschicht ein Zwischenraum oder andere Zwischenschichten angeordnet sein. Für die Stützschicht sind verschiedene Materialien geeignet, da sie die gewünschte Flexibilität aufweist und dem Tuch insgesamt genug Halt und Festigkeit zu erteilen vermag. Beispiele geeigneter Stützschichtmaterialien sind die vielfältigen leichten und flexiblen Materialien (bspw. etwa 10 g/m² bis 75 g/m² Basisgewicht), die in der Lage sind, dem Tuch genug Festigkeit zu erteilen, dass es im Einsatz weder reißt noch gereckt wird. Die Stützschicht ist typischerweise verhältnismäßig dünn – bspw. etwa 0,05 mm bis etwa 0,5 mm dick – und kann verhältnismäßig nichtporös sein. Beispiele geeigneter Materialien sind spinn- und thermobondierte Vliese aus Kunst- und/oder Naturpolymerisaten. Andere zur Herstellung der erfindungsgemäßen Reinigungstücher geeignete Stützschichtmaterialien sind u.a. verhältnismäßig nichtporöse flexible Schichten aus Polyester, Polyamid, Polyolefin oder deren Mischungen. Die Stützschicht kann aus wasserverfestigten Nonwoven-Fasern hergestellt sein, sofern sie die Leistungsanforderungen der jeweiligen Anwendung erfüllt. Ein spezielles Beispiel einer geeigneten Stützschicht wäre ein Polypropylen-Spinnvlies mit etwa 20 g/m² bis 50 g/m² Basisgewicht.
Wie die 5 zeigt, können in die Decklage 322, bei der es sich um eine kontinuierliche Materialbahn handeln kann, Löcher 22 eingeformt sein. Die Löcher können kreisförmig (wie in 7 gezeigt), aber in alternativen Ausführungsformen auch anders (bspw. rechteckig, sternförmig, oval, unregelmäßig usw. oder in Kombinationen dieser Formen) geformt sein. Das Loch 122, eine andere Ausführungsform des Lochs 22, ist in 8 mit einer unregelmäßigen Gestalt gezeigt. Nach einer geeigneten Ausführungsform lassen die Löcher sich ausbilden, indem man die Decklage perforiert. Die Löcher 22 sind generell groß genug, dass Schmutz signifikanter Teilchengröße (bspw. bis 0,5 mm–100 mm) zur Teilchenrückhalteschicht hindurchtreten kann. Nach dem Durchlaufen der Löcher tritt der Schmutz in die Poren (d.h. Hohlräume) der Teilchenrückhalteschicht ein. Die Löcher 22 haben jeweils einen Hauptdurchmesser D₁, der größer ist als jeder andere Durchmesser des Lochs, sowie einen sekundären Durchmesser D₂ in der größten Achse rechtwinklig zum Hauptdurchmesser D₁ (vergl. bspw. 8). Nach einer geeigneten Ausführungsform liegt der durchschnittliche Hauptdurchmesser aller Löcher im Bereich von etwa 1 mm bis 10 mm, bevorzugt etwa 2 mm bis 5 mm.
Die Löcher 22 haben jeweils eine durchschnittliche Querschnittsabmessung gleich der halben Summe von D₁ und D₂ (d.h. durchschnittliche Öffnungsabmessung = (D₁ + D₂)/2). Die durchschnittliche Querschnittsabmessung der Löcher liegt jeweils im Bereich bis 100 mm², bevorzugt im Bereich von etwa 5 mm² bis etwa 25 mm². Nach einer geeigneten Ausführungsform beträgt die Querschnittsabmessung aller Löcher relativ zur gesamten Flächengröße der Außenfläche der Decklage typischerweise etwa 30 % bis 95 %, bevorzugt 70 bis 90 %. Die Anzahl der Löcher und die durchschnittliche Querschnittsabmessung letzterer werden so ausgewählt, dass eine maximale Schmutzmenge durch die Löcher hindurchtreten kann, während der Kern von der zu reinigenden Oberfläche getrennt und der Schmutz im Kern gehalten wird.
Die Deckschicht wird aus einem Material niedriger Schmutzrückhaltung (d.h. einem solchen, das Schmutz nicht wesentlich anzieht oder sammelt) und allgemein einer geringeren Schmutzrückhaltung als der Kern hergestellt. Nach einer geeigneten Ausführungsform kann die Decklage aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt sein. Thermoplastische Werkstoffe oder Fasern sind u.a. Polyester, Polyamide, Polyolefine, Polypropylen, Polyethylen, Poly styrol, Polycarbonat, Nylon, Rayon, Acrylharz usw. bzw. deren Mischungen. Die thermoplastischen Materialien können durch Schmelzblasen hergestellt sein. Andere Materialien, die Schmutz nicht wesentlich anziehen, sind u.a. Fasergewebe und -vliesstoffe aus dicht gepackten Fasern mit verhältnismäßig hohem Verwicklungskoeffizient. Noch andere derartige Materialien sind nicht fasrige Stoffe wie perforierte Polymerisatfolien. Nach einer geeigneten Ausführungsform kann die Decklage ein spinn- oder thermobondiertes Polypropylen-Vlies sein. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann sie aus Naturstoffen (bspw. Gummi, Latex u.dergl.) wie auch aus Kunststoffen wie Polyolefinen (bspw. Polypropylen und Polybuten), Polyester (bspw. Polyethylen, Polyurethan- und Polybutylenterephthalat), Polyamiden (bspw. Nylon 6 und Nylon 66), Acrylnitril, Vinyl- und Vinylidenpolymeren (bspw. Polyvinyl- und Polyvinylidenchlorid) oder modifizierten Polymerisaten, Legierungen oder Mischungen derselben, sowie anderen Stoffen mit einer verhältnismäßig hohen Staubrückhaltefähigkeit bestehen.
VERBINDUNG DER DECK- MIT DER TEILCHENRÜCKHALTESCHICHT
Die Deckschicht kann mit dem Kern durch ein Befestigungsmittel, wie Aufschmelzen, (in 3 als Nadelung 126 angedeutet) verbunden werden. Die Befestigung soll dabei die Deckschicht mit dem Kern körperlich und/oder chemisch oder sonstwie verbinden. Nach einer geeigneten Ausführungsform kann auch ein Klebstoff die Deckschicht am Kern festlegen. Der Klebstoff sollte dabei verhältnismäßig weich sein und gegenüber der zu reinigenden Oberfläche nicht schleifend wirken. Desgl. sollte er den Schmutz durch die Öffnungen der Deckschicht hindurch lassen und ihn nicht wesentlich zurückhalten. Der Klebstoff kann als durchgehende Schicht, als kontinuierliches Muster (bspw. als Kreis oder Schlangenmuster), als diskontinuierliches Muster (bspw. als Folge von Linien oder Punktmatrix) oder in jedem anderen gewünschten Muster aufgebracht werden – bspw. als Schachbrettmuster, Kreuz, gekreuzte Linien usw. Der Klebstoff kann auf die Deckschicht, den Kern oder jede andere ggf. vorliegende geeignete Zwischenfläche oder die Stützschicht aufgetragen werden. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann man die Deckschicht insgesamt oder teilweise mit dem Kern verschweißen (bspw. Ultraschall-, Infrarot- oder Punktschweißen, Thermobondieren des thermoplastischen Materials an diskreten Stellen). Nach noch anderen geeigneten Ausführungsformen kann die Deckschicht am Kern durch Verwirren (bspw. Wasserstrahlverfestigung) oder mit anderen Mitteln (bsw. Bauklebstoff, Spangen, Prägung usw.) festgelegt werden.
ABMESSUNGEN DES REINIGUNGSTUCHS
Die Abmessungen der Deckschicht und des Kerns gelten generell nicht als kritisch. Der Außenrand der Deckschicht 20 ist typischerweise größer als der Außenrand des Kerns 30, wie in den Figuren gezeigt, so dass Schmutz 68 durch Löcher 22 der Deckschicht 20 hindurchtreten kann, bevor er im Kern 30 festgehalten wird. Wie die 2 zeigt, hat die Deckschicht 20 eine Dicke T₁. die typischerweise geringer ist als die Dicke T₂ des Kerns 30. Als die Erfindung nicht einschränkendes Beispiel kann die Deckschicht eine durchschnittliche Dicke bis etwa 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,5 mm haben. Der Kern kann eine durchschnittliche Dicke bis zu etwa 5 mm, vorzugsweise 1 mm bis 2 mm haben. Nach einer geeigneten Ausführungsform (vergl. 1) hat die Deckschicht 20 eine Gestalt und Konfiguration ähnlich dem Kern 30.
REINIGUNGSGERÄTE UND EINSATZVERFAHREN
Das Kissen 10 lässt sich allein (bspw. als Lappen bzw. Tuch) oder gemeinsam mit anderen Geräten und Einrichtungen zum Reinigen einer Oberfläche 66 verwenden. Es ist allgemein flexibel, um sich jeder Kontur (bspw. glatt, zerklüftet, unregelmäßig, rissig usw.) einer zu reinigenden Oberfläche 66 anpassen zu können. Folglich ist das Kissen 10 besonders geeignet zum Reinigen harter starrer Oberflächen. Nach einer anderen Ausführungsform kann das Kissen 10 halbstarr und besonders geeignet zum Reinigen ebener Oberflächen sein. Das Kissen 10 kann auch zum Reinigen verhältnismäßig weicher Oberflächen wie Teppiche, Läufer, Polster und anderer weicher Gegenstände dienen.
Nach einer beispielhaften Ausführungsform zeigt die 1 das Kissen 10 an einen Reinigungskopf 62 eines Reinigungsgeräts (als Staubmopp 60 gezeigt) angesetzt. Der Kopf 62 weist einen Träger 80 mit einem Befestiger (als Federspange 82 gezeigt) zum Festlegen des Kissens 10 auf. Eine Halterung 84 befestigt ein langgestrecktes starres Element (als segmentierter Stiel 64 gezeigt) am Träger 80. Die Halterung 84 hat ein Joch (als Arm 86 gezeigt) mit einem Gabelende 88, das schwenkbar an bspw. einem Kugelgelenk 90 angelenkt ist. Ein Adapter (als Verbindungsstück 92 gezeigt) verschraubt den Arm 86 mit dem Stiel 64. Nach geeigneten Ausführungsformen kann das Reinigungsgerät ein Besen, eine Bürste, ein Polierkissen, ein Stiel od. dergl. sein, an das das Reinigungstuch befestigbar ist. Das Reinigungstuch kann mit unterschiedlichen Befestigern (bspw. reibschlüssigen Spangen, Schrauben, Klebstoff, Haltefingern usw.) am Reinigungsgerät festgelegt sein. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann es einzeln als Einheit oder in Form mehrerer Bögen (bspw. Streifen oder "Haare" eines Mopps) angesetzt sein.
Die Bestandteile des Reinigungsgeräts, nämlich die Halterung, der Adapter und der Stiel lassen sich einzeln oder gemeinsam (bspw. als Teilesatz bzw. Paket) bereit stellen. Sie lassen sich vor Ort (bspw. am Arbeitsplatz, im Heim, im Büro usw.) oder am Verkaufspunkt leicht und schnell zusammensetzen und zerlegen, um gedränkt zusammengepackt und rasch umgesetzt zu werden. In einer geeigneten Ausführungsform ist das Reinigungstuch mit dem PLEDGE^®-GRAB-IT^TM-Feger (von der Fa. S.C. Johnson & Son, Inc., Racine, WI, US erhältlich) einsetzbar ausgeführt.
Zum Reinigen der Oberfläche 66 ist das Kissen 10 mittels der Spange 82 an den Kopf 62 des Mopps 60 ansetzbar. Das Kissen 10 wird in die Berührung mit der Oberfläche 66 gebracht und diese entlang geführt (bspw. in horizontaler oder vertikaler Richtung, in Dreh- oder geradliniger Bewegung usw.). Schmutz 68 wird von der Oberfläche 66 durch die Löcher 22 in der Deckschicht 20 angezogen. Eine elektrostatische Ladung eines Elektret-Materials im Kern 30 kann Schmutz 68 durch die Löcher 22 in der Deckschicht 20 und in den Kern 30 ziehen (vergl. 2). Die Poren (Hohlräume 34 gezeigt) im Kern 30 halten den Schmutz 68 in den Hohlräumen 32 des Kissens 10 fest. Die Außenfläche der Deckschicht 20 des Kissens 10 zieht den Schmutz 68 nicht wesentlich an und hält ihn nicht zurück, so dass sie im Wesentlichen frei von Schmutz 68 bleibt. Nach der Anwendung lässt sich das Kissen 10 vom Mopp 60 zur Reinigung (bspw. Waschen, Ausschütteln, Entfernen von Schmutz usw.) oder Entsorgung abnehmen. Nach anderen geeigneten Ausführungsformen kann das Reinigungstuch allein angewandt (bspw. mit der Hand gehalten) werden, um die Oberfläche zu säubern.
PRÜFVERFAHREN
Reißfestigkeit (in Maschinenquerrichtung)
Aus den Reinigungstuchbögen lassen sich jeweils Proben von 30 mm Breite in einer zur Faserorientierung im Bogen rechtwinkligen Richtung (d.h. in der Maschinenquerrichtung) schneiden. Die Proben werden jeweils mit 100 mm Futterabstand in eine Zugprüfmaschine eingesetzt und mit 300 mm/min rechtwinklig zur Faserorientierung gedehnt. Der Lastwert, bei dem die Probe zu reißen beginnt (erster Spitzenwert der bei der Dehnung-Spannung-Messung erhaltenen stetigen Kurve) lässt sich als Reißfestigkeit annehmen.
Dehnung bei 500 g/30 mm Zuglast
Es lässt sich die Dehnung einer Probe bei 500 g Zuglast bei der Reißfestigkeitsmessung in der oben beschriebenen Maschinenquerrichtung bestimmen. Für den Zweck dieses Tests ist die "Dehnung" definiert als die relative prozentuale Längenzunahme eines 30 mm breiten Streifens Reinigungstuchmaterial bei Aufbringen von 500 g Zug.
Verwicklungskoeffizient
Das Grobgewebe lässt sich vom Nonwoven-Faserverbund entfernen. Hat es eine Gitter- bzw. Netzstruktur, erfolgt dies typischerweise durch Durchschneiden der Fasern, die das Netz bilden, an ihren Verbindungsstellen und sorgfältiges Entfernen der Netzreste vom Nonwoven-Faseraggregat mit einer Pin zette. Eine 15 mm breite Probe lässt sich in der zur Faserorientierung im Tuch rechtwinkligen Richtung (d.h. in Maschinenquerrichtung) ausschneiden. Die Probe kann man mit 50 mm Futterabstand in eine Zugfestigkeitsprüfmaschine einspannen und mit 30 mm/min rechtwinklig zur Faserorientierung Richtung (Maschinenquerrichtung) dehnen. Der Zuglastwert F (in Gramm) bezüglich der Dehnung der Probe lässt sich messen. Der Wert, den man durch Dividieren des Zuglastwerts F durch die Probenbreite (in Metern) und das Basisgewicht W (in g/m²) des Nonwoven-Faserverbunds erhält, ist die Spannung S (in Metern). Man erhält eine Spannung-Dehnung-Kurve durch Auftragen der Spannung (S) über der Dehnung (in Prozent), d.h. die Spannung S [m] = (F/0,015)/W.
Für einen Nonwoven-Faserverbund, der nur durch die Verwirrung der Fasern zusammengehalten wird, erhält man im Anfangsbereich der Spannung-Dehnung-Kurve im Allgemein einen geradlinigen Zusammenhang. Die Steigung der Geraden wird als Verwicklungskoeffizient E (in Metern) berechnet. In dem in der 9 gezeigten beispielhaften Spannung-Dehnung-Verlauf (wo entlang der vertikalen Achse die Spannung und entlang der horizontalen Achse die Dehnung aufgetragen sind und O den Nullpunkt darstellt) sind die Grenze des geradlinigen Zusammenhangs durch P, die Spannung im Punkt P durch S_p und die Dehnung im Punkt P mit γ_p gegeben. Dann ergibt sich der Verwicklungskoeffizient als E = S_p/γ_p. Gelten bspw. S_p = 60 m und γ_p = 86 %, berechnet sich E zu E = 60/0,86 = 70 m. Es sei darauf hingewiesen, dass die Linie OP nicht immer streng geradlinig ist; in diesen Fällen lässt sich der Verlauf durch eine Gerade approximieren.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Das erfindungsgemäße Reinigungstuch lässt sich mit handelsüblichen Verfahren, Einrichtungen und Werkstoffen herstellen. Weiterhin lässt das Tuch sich auf vielfältigste Oberflächen anwenden – bspw. Kunststoffe, Holz, Teppiche, Stoffe, Glas u. dergl.
Es sind oben auch Reinigungsgeräte und Verfahren zum Reinigen von Oberflächen unter Verwendung des Reinigungstuchs angegeben. Ein Reinigungsgerät lässt sich als einheitliches Werkzeug oder in Form eines Reinigungsgerätesatzes erstellen. Einheitliche Geräte sind u.a. Handschuhe, Staubwischer und Rollen. Erfindungsgemäße Teilesätze zum Reinigen von Oberflächen weisen üblicherweise einen Reinigungskopf und ein Reinigungstuch auf, das an den Reinigungskopf ansetzbar ist. Weiterhin kann der Satz ein am Reinigungskopf montierbares Joch und einen an das Joch ansetzbaren langgestreckten Stiel aufweisen. Ob als vollständig montiertes Reinigungsgerät oder als Teilesatz bereit gestellt, weist das Reinigungsgerät vorzugsweise einen Reinigungskopf auf, an den sich das Reinigungstuch abnehmbar ansetzen lässt.

Claims

Reinigungstuch (10) zum Reinigen einer Oberfläche und zum Entfernen von Teilchen von derselben, mit: einer Teilchen rückhaltenden Schicht (30) mit einem Elektret-Material zum Sammeln und Rückhalten der Teilchen; und einer Außenschicht (20), die mindestens einen Teil der Teilchenrückhalteschicht (30) bedeckt; dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (20) ein Material niedriger Staubrückhaltefähigkeit umfasst und die eine Oberfläche einschließt, in der eine Vielzahl von Öffnungen (22) ausgebildet ist, wobei die Außenschicht eine durchschnittliche Dicke von bis zu 1 mm hat und die Öffnungen (22) 30 % bis 95 % des Gesamtflächeninhalts der Außenschicht ausmachen und eine Querschnittsabmessung zwischen 1 mm² und 100 mm² aufweisen.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, deren Teilchenrückhalteschicht einen Elektret-Schaum aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, deren Reinigungsschicht einen flexiblen Polymerisatbogen mit mindestens einer Staub rückhaltenden Oberfläche aufweist, die eine Vielzahl von Vertiefungen enthält und von der Außenschicht bedeckt ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 3, bei dem der flexible Polymerisatbogen das Elektret-Material aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, bei dem die Teilchenrückhalteschicht einen Elektret-Stoff aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 5, bei dem der Elektret-Stoff einen Nonwoven-Stoff aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 5, bei dem die Elektret-Stoffschicht einen Gewebestoff aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 5, bei dem der Elektret-Stoff mindestens eine Staub rückhaltende Oberfläche mit einer Vielzahl von Vertiefungen aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, bei dem die Teilchenrückhalteschicht eine verhältnismäßig hohe Schmutzrückhaltefähigkeit hat und mehr Teilchen als die Außenschicht zurückhalten kann.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, das an eine Halterungsstruktur angesetzt ist.
Reinigungstuch nach Anspruch 5, bei dem der Elektret-Stoff mindestens 20 Gew.-% Elektret-Fasern aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 11, dessen Deckschicht ein thermoplastisches Material aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1 mit mindestens 500 g/30 mm Reißfestigkeit.
Reinigungstuch nach Anspruch 1 mit nicht mehr als 25 % Dehnung unter einer Last von 500 g/30 mm.
Reinigungstuch nach Anspruch 1 mit einem Basisgewicht von 50 g/m² bis 250 g/m².
Reinigungstuch nach Anspruch 1, dessen Teilchenrückhalteschicht Elektret-Fasern mit 0,1 den bis 6 den aufweist.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, dessen Teilchenrückhalteschicht eine Vielzahl von Poren enthält.
Reinigungstuch nach Anspruch 1, dessen Teilchenrückhalteschicht für Teilchen von mindestens 20 g/m² rückhaltefähig ist.
Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche mit folgenden Schritten: Inberührungbringen der Oberfläche mit einem Reinigungstuch, einschließlich: eine Teilchenrückhalteschicht mit Elektret-Material; sowie eine Außenschicht aufweist, die mindestens einen Teil der Teilchenrückhalteschicht bedeckt; wobei die Außenschicht eine durchschnittliche Dicke von bis zu 1 mm hat und aus einem Material niedriger Staubrückhaltefähigkeit gebildet ist sowie eine Oberfläche aufweist, in der eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist, die eine Querschnittsabmessung zwischen 1 mm² und 100 mm² haben und 30 bis 95 % des Gesamtflächeninhalts der Außenschicht ausmachen; Einziehen von Schmutz von der Oberfläche weg durch die Öffnungen; und Rückhalten des Schmutzes in der Teilchenrückhalteschicht.