JP2008525190A - クリーニングシートを製作するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

添加剤（１４）をウェブ（４）の選択された領域（５６）に適用する方法は、添加剤を、隆起領域および凹状領域（３９）を含む外表面を有するパターン化ロール（１０）の隆起領域（２６）に適用する工程と、回転可能にパターン化ロールと接触して配置された平滑な外表面を有するフラットロール（１２）を提供する工程と、材料のウェブをパターン化ロールとフラットロールとの間に搬送して、これにより、添加剤をウェブの選択された領域に転写する工程とを含む。添加剤をウェブに選択的に適用するための装置もまた記載されている。

Description

本発明は、一般に添加剤をウェブに適用する方法に関し、および特に、接着剤などの添加剤を、不織ウェブなどのウェブの選択された領域に適用して、これにより、例えば、ワイプまたはクリーニングシートを形成する方法に関する。

接着剤を備えるワイプおよびクリーニングシートが公知である。米国特許出願公開第２００３／０１７１０５１号明細書（ベルグステン（Ｂｅｒｇｓｔｅｎ））には、例えば、溝に沿ったバッキング部材にボンドされた第１のワイプ部材であって、これにより複数の離散した頂部を含むワイプ部材を含むワイプが開示されている。一実施形態においては、接着剤は溝に提供され、ワイプ部材の頂部には提供されない。ワイプの製作方法もまた開示されている。

産業は、しかしながら、常に向上したワイプの製造方法およびワイプ自体に向上点を探求している。従って、ワイプの、より単純で、より効率的で、かつ、より信頼性の高い製造方法を提供することが望ましいであろう。また、より効果的で、安価であり、およびより耐久性であるワイプを提供することも望ましいであろう。

本発明は、添加剤を材料のウェブに選択的に適用して、例えば、ワイプまたはクリーニングシートを形成する方法を提供する。方法は、一般に、材料の不織ウェブなどの材料のウェブを一対のローラの間に搬送する工程を包含する。一つのローラが、隆起および凹状領域を備える外表面を有するパターン化ロールであり、他のロールがほぼ平滑な外表面を有する。パターン化ロールの隆起領域は、ウェブが２つのローラの間に搬送されるにつれて、パターン化ロールの隆起領域によって係合されるウェブの選択された領域が圧縮されると同時に、接着剤でコートされるよう、接着剤などの添加剤でコートされる。

より具体的には、方法は、隆起表面領域および凹状表面領域を備える外表面を有するパターン化ロールを提供する工程と、添加剤をパターン化ロールの凹状表面領域にコートすることなく、添加剤を、パターン化ロールの隆起表面領域にコートする工程と、パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールを提供する工程と、材料のウェブをパターン化ロールとフラットロールとの間に搬送して、これにより、添加剤をウェブの選択された領域に転写する工程とを包含する。本発明の一態様において、ウェブは、比較的厚くてもよく、および永久的に変形可能な材料で形成されていてもよく、これにより、マクロ的な三次元表面トポグラフィと共に、処理済ウェブを形成することが許容される。

方法は、ウェブを、永久的に圧縮しまたはエンボス加工し、これにより、隆起および凹状表面領域を備える三次元表面トポグラフィを有するウェブを形成する工程を含むことが好ましい。本発明の特定の態様において、添加剤をウェブに適用する工程およびウェブをエンボス加工する工程が同時に行われる。他の態様においては、添加剤が、エンボス加工されたウェブの凹状領域にのみ転写される。添加剤は、好ましくは粘着性ポリマーであり、より好ましくは接着剤であり、さらにより好ましくは感圧接着剤であり、およびさらにより好ましくはアクリレート接着剤である。

好ましい態様において、投入ウェブが圧縮性であると共に、無期限で圧縮形状を保持することができるものである。ウェブは、フォーム、スポンジ、および繊維状材料を含み得る。一実施形態においては、繊維状材料は、半合成、天然、再生繊維、およびこれらの組み合わせを含む不織材料であり得る。さらに、不織ウェブは、カードウェブ、エアレイドウェブ、スパンボンドウェブ、メルトブローンウェブ、スパンレースウェブ、クレープウェブ、およびこれらの組み合わせであり得る。特定の実施形態において、不織ウェブは、少なくとも２つのタイプの繊維のブレンドである。繊維のブレンドは、一実施形態においては熱活性性であるバインダー繊維を包含し得る。繊維は、約１〜約５０のデニールを有し得る。ウェブは、約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有し得る。さらに、ウェブは、約０．１ミリメートル〜約２５ミリメートルの初期未圧縮厚さを有し得る。

より特定の実施形態において、ウェブは、バッキング層をさらに包含し得る。バッキング層は、ネット、フォーム、編み布、織布、不織ウェブ、紙、プラスチックフィルム、フィラメント、またはこれらの積層体であり得る。一態様においては、バッキング層は弾性であり得る。

他の態様においては、パターン化ロールの凹状表面領域は、隆起表面領域により離間された複数の離散したくぼみを包含し得る。より特定の態様において、パターン化ロールの隆起表面領域は、連続的に接続された表面を包含し得、およびさらにより特定の態様においては、連続的に接続された表面は、直線的なアレイに提供され得る。一実施形態においては、パターン化ロールの隆起表面領域は、複数の離散した頂部を含む。他の実施形態において、パターン化ロールの頂部は波形構造を有する。波形が縦方向または交差方向に形成されていてもよい。特定の態様において、パターン化ロールの凹部は、約１ミリメートル〜約４ミリメートルの深さを有する。他の態様においては、隣接するパターン化ロールの凹部の中心間の円周距離は、約５ミリメートル〜約２０ミリメートルの範囲である。一実施形態においては、隆起表面領域の表面積は、パターン化ロールの総外表面積の少なくとも約５０％を構成し得る。凹部は、菱形、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、六角形または八角形状の断面開口を有し得る。さらに、各凹部開口の断面積は、一般に約２ｍｍ²〜約１００ｍｍ²である。

他の実施形態において、本発明は、添加剤をパターン化ロールの隆起領域に転写するために配置された転写ロールをさらに含む。

本発明の他の態様において、パターン化ロールは、少なくとも約２５０°Ｆの温度までに加熱され得る。さらに他の態様において、転写ロールは、少なくとも３００°Ｆの温度まで加熱され得る。

本発明はまた、上述の方法により形成されたウェブを提供し、およびより好ましくは上述の方法により形成されたクリーニングシートを提供する。

特定の態様において、本発明は、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して三次元クリーニングシートを製造する方法を提供し、ここで、方法は、（ａ）パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールを提供する工程と、（ｂ）感圧接着剤の層を接着剤転写ロールの外表面に適用する工程と、（ｃ）凸状領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールを提供する工程と、（ｄ）パターン化ロールおよび接着剤転写ロールを接触させて、接着剤をパターン化ロールの凸状領域に転写する工程と、（ｅ）パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールを提供する工程と、（ｆ）異なる材料および異なるサイズから形成された繊維のブレンドを含む材料の単層で圧縮性のカード加工された不織ウェブを提供する工程であって、前記ウェブが少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１００グラム／ｍ²の坪量を有する工程と、（ｇ）材料のウェブをパターン化ロールとフラットロールとの間に搬送し、これにより、圧縮し、同時に感圧接着剤をウェブの選択された領域に転写する工程とを包含する。

本発明はまた、添加剤を材料のウェブに選択的に適用するための装置を提供する。装置は、外表面を有する転写ロールと、添加剤を転写ロールの外表面に付着させるために配置されたディスペンサと、転写ロールと回転可能に接触して配置されたパターン化ロールと、隆起表面領域および凹状表面領域を備える外表面を有するパターン化ロールと、およびパターン化ロールと回転可能に接触して配置される、全体的に平滑な外表面を有するフラットロールとを包含し、ここで、材料のウェブはパターン化ロールとフラットロールとの間に搬送されて、添加剤がウェブの選択された領域に転写されることができる。

さらなる特定の実施形態において、本発明は、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して、三次元クリーニングシートを製造するための装置を提供し、ここで、装置は、パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールと、感圧接着剤の層を接着剤転写ロールの外表面に適用するためのディスペンサと、凸状領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールと、パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールと、異なる材料および異なるサイズから形成された繊維のブレンドを含む材料の単層で圧縮性のカード加工された不織ウェブを提供するための手段であって、ウェブが少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する手段と、材料のウェブをパターン化ロールとフラットロールとの間に搬送する手段であって、これにより、同時に圧縮しかつ感圧接着剤をウェブの選択された領域に転写する手段とを包含する。

本発明を、添付の図面を参照してさらに説明する。

ここで、図面を参照すると（ここで、数々の図の全体にわたって、類似の符号は類似のまたは対応する部分を指す）、図１は、材料４のウェブに添加剤１４を選択的に適用するための装置２を示す。装置２は、一般に、ディスペンサ６、転写ロール８、パターン化ロール１０、およびフラットロール１２を含む。図示の実施形態において、ディスペンサ６は、添加剤１４を転写ロール８の外表面１６上に分取する。転写ロール８は、矢印１８によって示されているとおり、時計周りに回転する。特定の実施形態において、添加剤１４は接着剤であり、および転写ロール８は、パターン化ロール１０に回転可能に係合して接着剤を転写ロール８からパターン化ロール１０に転写するための接着剤転写ロールである。

図示の実施形態においては、ドクターブレード２０が、添加剤１４を均一に転写ロール８の全外表面１６にわたって広げるために転写ロール８の外表面１６に隣接して設けられている。ブレード２０は、添加剤１４を均等に広げて、一般に均一で一定の厚さを有する平滑層を形成する。あるいは、添加剤は、非連続的な様式でコートされ得、または種々の厚さにコートされ得る。

転写ロール８に適用される添加剤１４の所望の厚さは、添加剤のタイプ、ウェブについて意図される最終使用用途、およびパターン化ロール１０の幾何学的形状に依存することとなる。添加剤が接着剤であると共に、ウェブ４がクリーニングシートとして有用である不織材料である場合には、接着剤１４の厚さは、一般に、最薄で約１ｍｉｌであり、特に、少なくとも約２ｍｉｌであり、最厚で約７ｍｉｌ以下であり、特に、５ｍｉｌ以下の範囲である。特定の実施形態においては、接着剤は、およそ３ｍｉｌの厚さにコートされる。ドクターブレード２０と接着剤転写ロール８の外表面１６との間のギャップ２２は、接着剤転写ロール８上の接着性層の厚さを制御するために調整され得る。

転写ロール８の外表面１６への添加剤の直接的な吹付けまたは接着剤転写ロールの外表面１６を添加剤でコートするためのグラビアコーティングの使用などの、添加剤を転写ロール８の外表面１６に適用する他の公知の方法もまた用いられ得、および、これらも本発明の範囲に包含されるとみなされる。追加で、添加剤を公知のパターンコーティング技術を用いてストリップで適用して、添加剤が適用された領域とそれに隣接する添加剤が適用されていない領域を形成することも可能である。

転写ロール８は、パターン化ロール１０に接触して回転するよう配置される。図１および３を参照すると、パターン化ロール１０は、高くされたまたは隆起した表面領域２６と、複数の離散したインデント、くぼみ、キャビティ、または凹部３０により画定される凹状表面領域２８とを有する外表面２４を含む。パターン化ロール１０の外表面２４の隆起表面領域２６および凹状表面領域２８は、ウェブ４上に提供されるべき添加剤の所望のパターンおよび処理済ウェブの所望のトポグラフィに応じて、広く多様なパターンであり得ることが認識されるであろう。

図示された実施形態においては、隆起表面領域２６は連続的に接続された表面である。すなわち、全隆起表面領域２６が、単一のパターン化表面を形成する格子である。隆起表面領域２６は、個別の凹部３０を包囲する。普通、隆起表面領域２６は、パターン化ロール１０の総外表面２４の少なくとも約２０％、より一般的には少なくとも約５０％ならびに、特に、少なくとも約６６％を占める。換言すれば、隆起表面領域２６対凹部３０の開口３２の合計面積の面積比は、典型的には少なくとも約１：５、より一般的に少なくとも約１：１ならびに、特に、少なくとも約２：１である。

例示の実施形態において、凹部３０は、逆角錐台形状を有する離散したくぼみまたはキャビティである。各凹部３０は、隆起表面領域２６によって離間されている。各凹部３０の開口３２（逆角錐台の基部に対応する）は、典型的には、少なくとも約２平方ミリメートル（ｍｍ²）、より典型的には少なくとも約５ｍｍ²、およびより一層典型的には少なくとも１０ｍｍ²の最小断面積を有する。開口３２は、典型的には、約１００ｍｍ²以下、より典型的には約５０ｍｍ²以下、およびより一層典型的には約２５ｍｍ²以下の最大断面積を有する。特定の実施形態においては、開口３２はおよそ１５平方ミリメートル（ｍｍ²）の断面積を有する。凹部３０は、少なくとも約０．５ミリメートル（ｍｍ）、特に少なくとも約１ｍｍ、およびより特に、少なくとも約１．５ｍｍの最低深さ３８（逆角錐台の高さに対応する）を有し、および約５ｍｍ以下、特に、約４ｍｍ以下、およびより特に、約３．５ｍｍ以下の最大深さを有する。特定の実施形態においては、凹部３０は、およそ３ｍｍの深さ３８を有する。

隣接する凹部３０の間の最短円周距離３４は、典型的には少なくとも約３ｍｍ、より典型的には少なくとも約５ｍｍ、およびより一層典型的には、少なくとも約７ｍｍであり、および隣接する凹部３０の間の最長円周距離３４は、典型的には約２５ｍｍ以下、より典型的には約１２ｍｍ以下、より一層典型的には約１０ｍｍ以下である。特定の実施形態においては、隣接する凹部３０の間の円周距離３４は、およそ８ｍｍであり、および隣接する凹部３０の中心間の円周距離３６はおよそ１２ｍｍである。開口３２は、例えば、円形、正方形、三角形、楕円形、または菱形を含む広く多様な断面形状を有し得る。さらに、凹部の側面は、図１および３に示されるように、開口３２から離れる方向に、内方に傾斜していてもまたはテーパ状であってもよく、または側面は平行であってもよい。

転写ロール８およびパターン化ロール１０が接触して回転する場合、添加剤１４が転写ロール８の外表面１６からパターン化ロール１０の隆起表面領域２６に転写される。いくらかの添加剤は凹部３０の傾斜側面に転写され得るが、基本的に、凹部３０の底部３９に添加剤は転写されない。パターン化ロール１０の外表面２４は、添加剤１４が隆起表面領域２６には転写されるが、凹部３０の底部３９には転写されないよう設計されている。これは、好適な添加剤を選択すること、添加剤の粘弾性特性を調整または制御すること、転写ロール８上にコートされる添加剤層１４の厚さを制御すること、およびパターン化ロール１０の凹部３０を、添加剤１４が凹部３０の底部３９に転写されることが防止されるように十分に大きい断面開口面積３２および深さ３８を有するよう設計することにより達成される。

本発明の一実施形態においては、添加剤は、接着剤、特に、感圧接着剤などの粘着性ポリマーである。特定の接着剤は、一般に均一な接着剤層が転写ロール８からパターン化ロール１０の隆起表面領域２６に転写されることができる限りにおいて、本発明においては重要ではない。

好適な接着剤は、室温で粘着性であることができるいずれかのものを包含し、初めから粘着性であるものおよび初めは非粘着性であるが粘着性となるよう活性化されることができるものの両方の接着剤を包含する。好適な接着剤としては、アクリレート、シリコーン、ポリ−α−オレフィン、ポリイソブチレン、ゴムブロックコポリマー（スチレン／イソプレン／スチレンおよびスチレン／ブタジエン／スチレンブロックコポリマーなど）、スチレンブタジエンゴム、合成イソプレン、天然ゴム、およびこれらのブレンドをベースとする材料を包含するいずれかの感圧接着剤が挙げられる。感圧接着剤は、溶剤から、水から、放射線重合、またはホットメルト処理されてコートされ得る。これらの感圧接着剤は、架橋されてもよく、架橋されなくてもよい。架橋は、化学的、イオン性、物理的、または放射線誘起プロセスを包含する周知の方法によって行われることができる。一度ワイプ部材の溝に適用された接着剤の粘着強度を向上させるために、ある程度の架橋を用い得る。

良好な粘着強度を提供する一方で、容易な処理のために低粘度をもたらすために、物理的架橋性、イオン性架橋性、またはある種の後−架橋性を備える接着剤が好ましい。後−架橋は、接着剤を、電子ビームまたは高強度紫外線（ＵＶ）などの放射線に露出させることにより実施することができる。ＵＶ架橋については、光受容基をポリマー主鎖に組み込んで、架橋反応を促進させることが望ましい可能性がある。

米国特許第４，７３７，５５９号明細書（ケレン（Ｋｅｌｌｅｎ）ら）には、このようなＵＶ−架橋された接着剤の例が開示されている。物理またはイオン性架橋はプロセスが熱的に可逆的であるという利点を提供し、これがホットメルト処理について特に好ましくさせている。物理的に架橋された接着剤としては、ゴムブロックコポリマーベースのものが挙げられる。合成ゴムブロックコポリマーの例としては、テキサス州ヒューストン（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）のクラトンポリマーズ（Ｋｒａｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ）から市販されているクラトン（Ｋｒａｔｏｎ）（登録商標）、およびテキサス州ヒューストン（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）のエクソンモービル（Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ）から市販されているベクトール（Ｖｅｃｔｏｒ）（登録商標）が挙げられる。これらのブロックコポリマーは、典型的には、粘着剤および／または油と共に混練することにより感圧接着剤に配合されている。他の物理的に架橋された接着剤としては、米国特許第５，０５７，３６６号明細書（ハスマン（Ｈｕｓｍａｎ）ら）に開示されているマクロマグラフト化ポリマーが挙げられる。

本発明において有用である接着剤は、乾燥および湿潤条件下の両方で粘着性であり得る。湿潤条件下で高粘着性を有する接着剤が、国際公開第００／５６８２８号パンフレットに開示されている。感圧接着剤はまた、ラテックスまたは分散体の形態で水からコートされ得る。これらの接着剤は、天然ゴム、アクリレート、スチレン−ブタジエン、およびビニルエーテルのようなポリマーベースであり得る。特に、多孔性、織物、または不織基材上に直接的にコートされる場合、ラテックス接着剤は、過度の基材への浸透を防止するには、十分に粘性ではない可能性がある。ラテックス接着剤の粘度および流動性は材料の固形分含有量によって制御され得るが、ラテックスを増粘剤と共に配合することがより有益であり得る。増粘剤は、典型的には、水溶性ポリマーまたは結合性増粘剤としてとして分類される。感圧接着剤の場合には、接着特性を妨げないように、増粘剤の選択に特に注意しなければならない。

好適な接着剤は、９５％イソ−オクチルアクリレート、５％アクリル酸ホットメルト感圧接着剤である。このような接着剤は、米国特許第５，７５３，７６８号明細書に記載されている。

粘度を制御しおよび、転写ロール８とパターン化ロール１０の隆起表面領域２６との間の接着剤の転写性を向上させるために、転写ロール８およびパターン化ロール１０を加熱し得る。一定の実施形態において、転写ロール８およびパターン化ロール１０は、少なくとも約２００°Ｆ、特に少なくとも約２５０°Ｆ、およびより特に少なくとも約３００°Ｆの最低温度で、および約３５０°Ｆ以下、より典型的には約３２５°Ｆ以下、およびより一層典型的には、約３１０°Ｆ以下の最高温度で維持される。転写ロール８およびパターン化ロール１０は、ウェブ４に適用される前に接着剤が凝固または固化しないように、最低温度まで加熱されていることが好ましい。最低温度は、接着剤に依存するが、一般には、少なくとも２００°Ｆである。

転写ロール８およびパターン化ロール１０の加熱は、コーティングプロセス中に転写ロール８とパターン化ロール１０との間に伸張し得る接着剤「ストランド」（図示せず）の形成を軽減する。このようなストランドは、一定の接着剤について、高処理速度で形成され得る。破断されて、接着剤ストランドは、凹部の底部３９に不注意に転写された接着剤をもたらし得、これが、その結果、ウェブの凸状領域５２に転写されることとなる接着剤の原因となる。接着剤ストランドの形成は、転写される接着剤のタイプ、接着剤のコーティング重量、および処理速度（すなわち転写ロール８およびパターン化ロール１０の回転速度）を包含する多数の要因に依存する。接着剤ストランドの形成は、例えば、接着剤のコーティング重量の調整、ライン速度の調整、接着剤の温度および粘度の調整により、または添加剤および充填材の接着剤への添加により制御することができる。

接着剤は、典型的には、約４０００センチポアズ（ｃｐｓ）、特に、少なくとも約１０，０００ｃｐｓ、およびとりわけ、少なくとも約２５，０００ｃｐｓの最低粘度、および約２００，０００ｃｐｓ以下、特に、約１５０，０００ｃｐｓ以下、およびとりわけ、約１００，０００ｃｐｓ以下の最大粘度を適用温度で有する。

図示された実施形態においては、接着剤分離エレメント６０が、転写ロール８およびパターン化ロール１０が接触するよう回転して分離し始めた後に、転写ロール８とパターン化ロール１０との間のギャップを橋懸けし得るいかなる接着剤のストランドをも破断または切断するために、転写ロール８とパターン化ロール１０との間に配置されている。接着剤分離エレメント６０は、例えば、加熱されたワイヤ、超音波装置、レーザ、高圧圧力水ジェット、または高圧空気流であり得る。いずれのストランドも接着剤分離エレメント６０によって制御された態様で切断されることとなる可能性を最大とするために、エレメント６０は、転写ロール８およびパターン化ロール１０が離間する表面の位置にできるだけ近接して配設される。特定の実施形態においては、接着剤分離エレメント６０は、転写ロール８およびパターン化ロール１０が離間する位置から１ｍｍ以下の位置に配設される。

図示された実施形態においては、接着剤分離エレメント６０は、転写ロール８とパターン化ロール１０との間のギャップを、ロールが離間するにつれて橋懸けし得るいずれの接着剤ストランドも切断する、ニクロム（ＮＩＣＨＲＯＭＥ）加熱エレメントまたはワイヤなどの電気抵抗加熱エレメントである。エレメント６０は、典型的には、接着剤がエレメント６０上に集積しないよう、切断プロセスの最中にエレメント６０に粘着し得るいずれの残存接着剤を燃やすために十分に高い温度に加熱されている。エレメント６０に必要とされる特定の温度は、用いられる接着剤に依存することとなるが、典型的には、少なくとも約５００°Ｆ、および特に、少なくとも約６００°Ｆであろう。

第２の接着剤分離エレメント６２は、接着剤がパターン化ロール１０からウェブ４に転写されるにつれてウェブ４とパターン化ロール１０との間に形成されるいずれかの接着剤ストランドを切断するよう、ウェブ４とパターン化ロール１０との間に配置され得る。第２の接着剤分離エレメント６２は、第１の接着剤分離エレメント６０と同一であり得る。第２の接着剤分離エレメント６２は、ウェブ４がフラットおよびパターン化ロール１２，１０から排出されるにつれて接着的にコートされるウェブ４の第１の主面４８に隣接して配置される。

パターン化ロール１０は、矢印４０によって示されるとおり逆時計方向に回転して、矢印４２によって示されるとおり時計方向に回転するフラットロール１２に接触する。本発明の特徴的な機構によれば、フラットロール１２の外表面４４はほぼ平滑である。すなわち、フラットロール１２の外表面４４は、パターン化ロール１０の凹部３０に係合する凸部を含まず、およびそうでなくても一般にマクロ的な寸法性を有さない。

ウェブ４は、フラットロール１２とパターン化ロール１０との間に搬送される。ウェブ４は、パターン化ロール１０に対向する第１の主面４８と、フラットロール１２に対向する第２の主面５０とを包含する。ウェブ４がフラット１２とパターン化１０ロールとの間に搬送されるに伴い、パターン化ロール１０の隆起表面領域２６は、ウェブ４をフラットロール１２の外表面４４に対して押しつけて、これにより、ウェブを圧縮すると共に、添加剤１４を処理済ウェブ４の圧縮領域５６（図４）に同時に転写する。投入ウェブ４の厚さ、密度、および圧縮性に応じて、圧縮領域５６は、図４に示すとおり、添加剤がそこに適用された、凹部領域を形成し得る。

特定のウェブ材料は、生産プロセスの物理的要求に耐えるに十分な物理特性を有すると共に、その表面の少なくとも一方に転写された添加剤を有することもできるものである。本発明の特徴的な態様によれば、ウェブが、輪郭付けられた、または三次元トポグラフィを有するものとして提供される場合には、ウェブはまた、輪郭付けされたトポグラフィの形成に耐えることができるものであると共に、表面トポグラフィが形成された後、無期限で輪郭付けされた形状を保持することができるものである。従って、一実施形態においては、投入ウェブ４は、マクロ的な三次元表面トポグラフィがウェブに形成されることを許容するために十分に厚く、および永久的に変形可能でもあるため、ウェブがパターン化ロール１０とフラットロール１２との間に搬送されたときに、三次元表面トポグラフィを有するウェブが製造される。

ウェブ４は、フォーム、スポンジまたは編ウェブまたは織ウェブ、または不織ウェブなどの繊維状材料であり得る。好ましいウェブは不織ウェブである。不織ウェブは、いずれの好適な溶融成形または機械的成形操作により調製され得る。例えば、不織ウェブは、カード、スパンボンド、スパンレース、メルトブローン、エアレイド、クレープであり得、または技術分野において公知である他のプロセスによって形成され得る。

好ましいウェブは、繊維を形成することで知られている多様な熱可塑性ポリマーの１つまたは複数から形成された不織ウェブを含む。好適な熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリブチレンなどの）、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６／６、およびナイロン１０などの）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートなどの）、アクリルモノマーを含有するコポリマー、およびこれらのブレンドおよびコポリマーから選択することができる。半合成繊維（アセテート繊維などの）、天然繊維（綿などの）、再生繊維（レーヨンなどの）、および他の非熱可塑性繊維もまた、熱可塑性繊維とブレンドされることができる。好ましい実施形態において、ウェブは、繊維のブレンドを含み、および繊維の一つはバインダー繊維である。一実施形態においては、バインダー繊維は熱で活性化される。このようなバインダー繊維は、ウェブ重量の約５％〜約９０％およびより一般的には約３０％〜約５０％を構成し得る。好適なバインダー繊維は、商品名セルボンド（ＣＥＬＢＯＮＤ）Ｔ２５４でカンザス州ウィチタのコーザインコーポレーテッド（Ｋｏｓａ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｗｉｃｈｉｔａ，Ｋａｎｓａｓ）から入手可能な１２デニール繊維である。

繊維は、典型的には、少なくとも約１、より典型的には少なくとも約２、およびより一層典型的には少なくとも約５の最小デニール、および約５０以下、より典型的には約３０以下、およびより一層典型的には約１５以下の最大デニールを有する。ウェブは、典型的には、少なくとも１平方メートル当たり約５グラム（ｇ／ｍ²）、より典型的には少なくとも約１０ｇ／ｍ²、およびより一層典型的には少なくとも約２０ｇ／ｍ²の最低坪量、および約１５０ｇ／ｍ²以下、より典型的には約１００ｇ／ｍ²以下、およびより一層典型的には約７５ｇ／ｍ²以下の最高坪量を有する。ウェブ４は、典型的には、少なくとも約０．１ｍｍ、より典型的には少なくとも約０．２ｍｍ、およびより一層典型的には少なくとも約０．５ｍｍの最小未圧縮厚さ、および約２５ｍｍ以下、より典型的には約８ｍｍ以下、およびより一層典型的には約５ｍｍ以下の最大未圧縮厚さを有する。

特に好適なウェブ４は、２つのサイズのポリエステル繊維であって、約２〜４のデニールを有する第１の繊維および約１０〜１５のデニールを有する第２の繊維のブレンドで形成されたカードウェブである。ウェブは、約５０ｇ／ｍ²の坪量および約３ｍｍの厚さを有する。

追加で、ウェブ４は、ネット、フォーム、編みウェブまたは織布ウェブ、不織ウェブ、紙、プラスチックフィルム、またはこれらの積層体などのバッキング層（図示せず）を、例えば第２の主面５０に沿って包含し得る。バッキング層はまた、繊維のスクリムまたはストランドを含み得る。バッキング層は、永続的にまたは剥離可能にウェブに結合されていてもよい。バッキング層が不織層または編み布または織布である場合、任意により、第２のワイプ表面として役立ち得る。

プラスチックフィルムがバッキング層として用いられた場合、ポリオレフィン（ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの）、ポリアミド、ポリエステル、または他のフィルムを用い得る。フィルムの厚さは、約０．０１２ｍｍ（０．５ｍｉｌ）〜約０．０７５ｍｍ（３ｍｉｌ）であり得る。フィルムが不織ウェブに押出し結合されている場合、２つの構成要素の間に十分な結合が得られるよう、不織ウェブおよびフィルムバッキング層は適合性材料であることが好ましい。

ウェブ４を添加剤１４で選択的にコートするために、およびこれにより添加剤がウェブ４の選択された領域に適用されたクリーニングシートを形成するため、添加剤１４は、先ず、転写ロール８の全外表面１６に適用される。添加剤１４は、転写ロール８の外表面１６に細流で適用され、これが、次いで、ドクターブレード２０により、広げられおよび、転写ロール８の全外表面１６にわたって均等に分散されて、所望の厚さを有する添加剤の連続的で、かつ、均一な層が形成される。

転写ロール８は、次いで、回転されてパターン化ロール１０の隆起表面領域２６と接触され、これにより添加剤１４を転写ロール８の外表面１６からパターン化ロール１０の隆起表面領域２６に転写する。コートされたパターン化ロール１０の隆起表面領域２６は、次いで、回転されてウェブ４と、ウェブ４の速度と適応する速度で接触される。このように、パターン化ロール１０の隆起表面領域２６からの添加剤がウェブ４の特定の離散した領域に転写される。

ウェブ４に適用された添加剤１４の量は、添加剤のタイプおよびウェブの物理的特徴を含む多数の要因に依存することとなる。クリーニングシートが製造される場合であって、かつ、添加剤が接着剤である場合、接着剤の量は、抵抗を生じさせてワイピングが困難となる、または清掃される表面に移り得るような過剰な接着剤の量ではなく、クリーニングシートが糸くず、ほこり、髪、砂、食品粒、土等などの種々の形状および統一性の、大小両方の粒子を捕獲するに十分であるべきである。もちろん、クリーニングシートの三次元表面トポグラフィが大きいほど、過剰な抵抗を形成しまたは接着剤を清掃される表面に移すことなく、より多くの量の接着剤をクリーニングシートに提供することができる。

ウェブ４は、典型的には、投入不織ウェブの重量に基づいて、約２重量％〜約５０重量％の接着剤、より典型的には１０重量％〜約２０重量％の接着剤を含むであろう。また、ウェブの接着剤を有する面積対接着剤も有さない面積の間の平面比は、約８０：２０〜約２０：８０の範囲であり得る。

接着剤は、典型的には、約１グラム／ｍ²、より典型的には少なくとも約２．５グラム／ｍ²、およびより一層典型的には少なくとも約４グラム／ｍ²の最小重量、および約２５グラム／ｍ²以下、より典型的には約１５グラム／ｍ²以下、およびより一層典型的には約８グラム／ｍ²以下の最大重量で、ウェブ上にコートされる。

投入ウェブ４が比較的薄く、未圧縮性または弾性のものである場合には、プロセスは、添加剤をウェブ４の選択された領域に適用するが、顕著な三次元性をウェブ４に付与しないであろう。すなわち、処理された産出されたウェブは、実質的に平坦であり、全体的に平面の対向する２面の主面を備えるであろうことは、認識されるであろう。

本発明の好ましい態様によれば、しかしながら、投入ウェブ４は、比較的厚くおよび永久的に変形可能である。このような投入ウェブがプロセスにおいて用いられた場合、マクロ的な三次元表面トポグラフィを有する産出ウェブが製造される。すなわち、投入ウェブ４が十分な厚さを有すると共に、永久的に変形されることができるものである場合には、プロセスは、ウェブ４が圧縮された、添加剤でコートされた凹状領域と、ウェブ４が圧縮されていない、実質的に接着剤を含まない凸状領域とからなる三次元表面トポグラフィを有するウェブを形成することとなる。

本発明の方法および装置により製造されたクリーニングシート５４が図４に示されている。クリーニングシート５４は、嵩高性の未圧縮凸状領域または頂部５２および圧縮された凹状領域または溝５６を有する第１の主面５８と、ほぼ平面である第２の主面６０とを有する。このような表面トポグラフィは、頂部５２が接着剤と清掃される表面との間を離間させるのに役立ち、これにより、クリーニングシートの使用時に干渉する可能性がある抵抗のレベルが最小化されるため、添加剤が接着剤であるときに特に望ましい。クリーニングシート５４を処理済ウェブ４から形成するために、ウェブ４は単に所望のサイズおよび／または形状に切断される。

上記に規定された本発明のコンセプトから逸脱することなく、種々の変更および改良がなし得ることは、当業者に明白であろう。例えば、隆起および凹状領域のパターンは、例えば、複数の細長い概ね平行である交互の隆起および凹状領域からなる、縦方向（すなわちウェブの長さ方向に連続的に延在する）または交差方向（すなわちウェブの幅にわたって延在する）のいずれかに伸びる波形状パターンなどの多様な形態をとり得ることは、認識されるであろう。従って、本発明の範囲は、本明細書中に記載の機構に限定されるべきではなく、クレーム言語により記載される機構およびこれらの機構の均等物によってのみ限定される。

本発明による添加剤をウェブに選択的に適用するための装置の概略図である。 図１のフラットロールの斜視図である。 図１のパターン化ロールの斜視図である。 本発明の方法および装置により形成したクリーニングシートの斜視図である。

Claims (46)

1. （ａ）隆起表面領域および凹状表面領域を備える外表面を有するパターン化ロールを提供する工程と、
   （ｂ）添加剤を前記パターン化ロールの前記凹状表面領域にコーティングすることなく、添加剤を前記パターン化ロールの前記隆起表面領域にコーティングする工程と、
   （ｃ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールを提供する工程と、
   （ｄ）材料のウェブを前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送して、これにより、前記添加剤を前記ウェブの選択された領域に転写する工程と、
   を含む、添加剤を材料のウェブに選択的に適用する方法。
2. 前記ウェブが永久的に変形可能である、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法が、前記ウェブをエンボス加工して、隆起および凹状表面領域を備える三次元表面トポグラフィを有するウェブを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記添加剤を前記ウェブに適用する工程および前記ウェブをエンボス加工する工程が同時に行われる、請求項３に記載の方法。
5. 前記添加剤が、前記エンボス加工されたウェブの凹状領域にのみ転写される、請求項４に記載の方法。
6. 前記添加剤が粘着性ポリマーである、請求項１に記載の方法。
7. 前記添加剤が接着剤である、請求項１に記載の方法。
8. 前記添加剤が感圧接着剤である、請求項１に記載の方法。
9. 前記感圧接着剤がアクリレート接着剤である、請求項８に記載の方法。
10. 前記ウェブが圧縮性であると共に、圧縮された形状を無期限に保持することができる、請求項９に記載の方法。
11. 前記ウェブが、フォーム、スポンジ、および繊維状材料の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記繊維状材料が、半合成、天然、再生繊維、およびこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む不織材料である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記不織投入ウェブが、カードウェブ、エアレイドウェブ、スパンボンドウェブ、メルトブローンウェブ、スパンレースウェブ、およびクレープウェブの少なくとも１つである、請求項１２に記載の方法。
14. 前記投入ウェブに、第２の結合工程が施される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ウェブがカードウェブである、請求項１に記載の方法。
16. 前記不織ウェブが、少なくとも２タイプの繊維のブレンドである、請求項１５に記載の方法。
17. 前記繊維のブレンドがバインダー繊維を包含する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記バインダー繊維が熱活性化される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記バインダー繊維が、ウェブ重量の約５％〜約９０％を構成する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ウェブがポリエステル繊維を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記繊維が、約１〜約５０のデニールを有する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ウェブが、約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する、請求項１に記載の方法。
23. 前記ウェブが、約０．１ミリメートル〜約２５ミリメートルの初期未圧縮厚さを有する、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ウェブがバッキング層をさらに含む、請求項１に記載の方法。
25. 前記バッキング層が、ネット、フォーム、ニット布、織布、不織ウェブ、紙、プラスチックフィルムまたはそれらの積層体の少なくとも１つである、請求項２４に記載の方法。
26. 前記バッキング層が弾性である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記パターン化ロールの凹状表面領域が、前記隆起表面領域によって離間された、複数の離散したくぼみを含む、請求項１に記載の方法。
28. 前記パターン化ロールの隆起表面領域が、連続的に接続された表面を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記連続的に接続された表面が直線的なアレイに提供されている、請求項２８に記載の方法。
30. 前記パターン化ロールの隆起表面領域が、複数の離散した頂部を含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記パターン化ロールの頂部が波形構造を有する、請求項３０に記載の方法。
32. 前記パターン化ロールの凹部が、約１ミリメートル〜約４ミリメートルの深さを有する、請求項１に記載の方法。
33. 前記パターン化ロールの隣接する凹部の中心間の円周距離が、約５ミリメートル〜約２５ミリメートルの範囲である、請求項３２に記載の方法。
34. 前記隆起表面領域の表面積が、前記パターン化ロールの総外表面積の少なくとも約２０％を構成する、請求項３３に記載の方法。
35. 前記凹部が、菱形、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、六角形または八角形状の断面開口を有する、請求項３４に記載の方法。
36. 前記凹部開口の断面積が約２ｍｍ²〜約１００ｍｍ²である、請求項３５に記載の方法。
37. 前記パターン化ロールが、少なくとも約２５０°Ｆの温度まで加熱される、請求項３６に記載の方法。
38. 前記添加剤を前記パターン化ロールの隆起領域に転写するよう配置された転写ロールを提供する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
39. 前記転写ロールが、少なくとも３００°Ｆの温度まで加熱される、請求項３８に記載の方法。
40. 請求項１に記載の方法で製作されたウェブ。
41. 請求項１に記載の方法で製作されたクリーニングシート。
42. （ａ）パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールを提供する工程と、
    （ｂ）感圧接着剤の層を前記接着剤転写ロールの外表面に適用する工程と、
    （ｃ）隆起領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールを提供する工程と、
    （ｄ）前記パターン化ロールおよび前記接着剤転写ロールを回転させて接触させ、接着剤を前記パターン化ロールの隆起領域に転写する工程と、
    （ｅ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールを提供する工程と、
    （ｆ）材料の単層で圧縮性の不織ウェブを提供する工程であって、前記ウェブが、少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する工程と、
    （ｇ）前記材料のウェブを前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送し、これにより、同時に圧縮しかつ前記感圧接着剤を前記ウェブの選択された領域へ転写する工程と、
    を含む、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して、三次元クリーニングシートを製造する方法。
43. （ａ）パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールを提供する工程と、
    （ｂ）感圧接着剤の層を前記接着剤転写ロールの外表面に適用する工程と、
    （ｃ）隆起領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールを提供する工程と、
    （ｄ）前記パターン化ロールおよび前記接着剤転写ロールを回転させて接触させ、接着剤を前記パターン化ロールの隆起領域に転写する工程と、
    （ｅ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールを提供する工程と、
    （ｆ）異なる材料および異なるサイズから形成された繊維のブレンドを含む材料の単層で圧縮性でカード加工された不織ウェブを提供する工程であって、前記ウェブが少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する工程と、
    （ｇ）前記材料のウェブを前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送し、これにより、同時に圧縮しかつ感圧接着剤を前記ウェブの選択された領域へ転写する工程と、
    を含む、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して、三次元クリーニングシートを製造する方法。
44. 添加剤を材料のウェブに選択的に適用する装置であって、
    （ａ）外表面を有する転写ロールと、
    （ｂ）前記添加剤を前記転写ロールの外表面に付着させるために配置されたディスペンサと、
    （ｃ）前記転写ロールと回転可能に接触して配置されたパターン化ロールであって、隆起表面領域および凹状表面領域を備える外表面を有するパターン化ロールと、
    （ｄ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールと、
    を含み、これにより、材料のウェブが、前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送されて、前記添加剤が前記ウェブの選択された領域に転写されることができる、装置。
45. （ａ）パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールと、
    （ｂ）感圧接着剤の層を前記接着剤転写ロールの外表面に適用するためのディスペンサと、
    （ｃ）隆起領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールと、
    （ｄ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールと、
    （ｅ）材料の単層で圧縮性の不織ウェブを提供するための手段であって、前記ウェブが、少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する手段と、
    （ｆ）前記材料のウェブを前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送する手段であって、これにより、同時に圧縮しかつ前記感圧接着剤を前記ウェブの選択された領域に転写する手段と、
    を含む、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して、三次元クリーニングシートを製造する装置。
46. （ａ）パターン化ロールと回転接触して配置される、外表面を有する接着剤転写ロールと、
    （ｂ）感圧接着剤の層を前記接着剤転写ロールの外表面に適用するためのディスペンサと、
    （ｃ）隆起領域および凹状領域を含む外表面を有するパターン化ロールと、
    （ｄ）前記パターン化ロールと回転可能に接触して配置される、ほぼ平滑な外表面を有するフラットロールと、
    （ｅ）異なる材料および異なるサイズから形成された繊維のブレンドを含む材料の単層で圧縮性のカード加工された不織ウェブを提供するための手段あって、前記ウェブが、少なくとも約０．５ミリメートルの厚さおよび約１０グラム／ｍ²〜約１５０グラム／ｍ²の坪量を有する手段と、
    （ｆ）前記材料のウェブを前記パターン化ロールと前記フラットロールとの間に搬送する手段であって、これにより、同時に圧縮しかつ前記感圧接着剤を前記ウェブの選択された領域に転写する手段と、
    を含む、三次元ウェブを形成すると共に、同時に接着剤をウェブに選択的に適用して、三次元クリーニングシートを製造する装置。

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