KR100758843B1 - 저밀도 고로프트 부직포 기재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 섬유질 웹을 포함하며, 하나 이상의 제1 영역과 하나 이상의 제2 영역을 추가로 포함하며, 제2 영역이 돌출 요소를 포함하고 제1 영역보다 기하학적 변형이 더 클 수 있으며, 밀도가 0.15g/㎤ 이하임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 세척 시트로서의 기재의 용도와, 오염된 표면을 상기 기재로 세척하는 방법과, 상기 기재의 제조방법에 관한 것이다.
부직포 기재, 세척 시트, 섬유질 웹, 돌출 요소, 절첩 요소, 기하학적 변형.

Description

저밀도 고로프트 부직포 기재 {Low density, high loft nonwoven substrates}
본 발명은 저밀도(low density), 바람직하게는 고로프트(high loft)인, 하나 이상의 섬유질 웹, 하나 이상의 제1 영역 및 하나 이상의 제2 영역을 포함하는 부직포 기재에 관한 것으로, 제2 영역은 하나 이상의 돌출 요소를 포함하고 제1 영역보다 기하학적 변형이 더 클 수 있다. 제2 영역은 바람직하게는 기재의 표면 내에 또는 표면 위에 리브형(rib-like) 돌출 요소 및/또는 절첩(folding) 돌출 요소를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 제1 영역 및 제2 영역과, 바람직하게는 기재의 표면 내에 또는 표면 위에 리브형 돌출 요소 및/또는 절첩 돌출 요소를 갖는 기재를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 기재는 광범위한 잠재적 용도를 갖지만, 건식 먼지 제거 시트(dry dusting sheets)와, 습식 및 건식 바닥 세척 와이프/패드(wet and dry floor cleaning wipes/pads)와, 습식 및 건식 카운터 와이프(wet and dry counter wipes) 등과 같은 일회용 표면 관리 제품으로서 사용하기에 특히 양호하게 적합하다.
표면을 세척하기 위한 부직포 시트의 용도는 본 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 시트는 섬유들이 접착제, 교락(entangling) 또는 기타 힘을 통해 결합된 섬유들의 복합재를 전형적으로 이용한다. 예를 들어, 미국 특허 제3,629,047호 및 미국 특허 제5,144,729호를 참조한다. 내구성 있는 와이핑 시트를 제공하기 위하여, 보강 수단이 연속 필라멘트 또는 네트워크 구조의 형태로 스테이플 섬유와 조합된다. 예를 들어, 미국 특허 제4,808,467호, 미국 특허 제3,494,821호 및 미국 특허 제4,144,370호를 참조한다. 또한, 와이핑 공정 중의 가혹함을 견딜 수 있는 제품을 제공하기 위하여, 종래의 부직포 시트는 전술된 하나 이상의 힘을 통해 강하게 결합된 섬유들을 채용한다. 내구성 있는 재료가 얻어지지만, 이러한 강한 결합은 미립자 먼지를 포착하여 보유하는 재료의 능력에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 노력으로, 시즈노(Shizuno) 등에게 허여된 미국 특허 제5,525,397호는 중합 네트워크 층과 하나 이상의 부직포 층을 포함하고 이들 2개의 층이 낮은 교락 계수(low entanglement coefficient)를 갖는 시트를 제공하도록 가볍게 습식 교락된(hydroentangled) 세척 시트를 설명한다. 최종 시트는 복합재 섬유가 가볍게 습식 교락되기 때문에 개선된 먼지 수집 성능뿐만 아니라 강도와 내구성을 제공하는 것으로 언급되어 있다. 낮은 교락 계수(즉, 500m 이하)를 갖는 시트는 더 많은 정도의 섬유가 먼지와 접촉하도록 이용될 수 있기 때문에 더 양호한 세척 성능을 제공하는 것으로 언급되어 있다.
미국 특허 제5,525,397호에 설명된 시트가 종래의 부직포 세척 시트의 문제의 일부를 해결하는 것으로 주장되고 있지만, 이들 시트는 적어도 거시적인 수준에 서 대체로 균일하게 보여지며, 역시 거시적인 수준에서 본질적으로 균일한 두께(caliper)를 갖는다. 그러나, 이러한 균일성을 갖는 시트는 여러 가지의 크기, 형상 등을 갖는 오물을 수집하여 포획하기에 특히 적합한 것은 아니다.
이와 같이, 개선된 오물 제거, 수집 및 포획 특성을 제공하는 세척 시트를 제공할 계속적인 요구가 존재한다. 따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하고, 특히 다양한 종류의 오물을 더욱 양호하게 제거, 수집 및 포획할 수 있는 구조를 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 상당한 3차원 특성을 갖는 부직포 기재를 제공하여 강화된 오물 제거, 수집 및 포획 특성을 나타내는 세척 시트를 제공하는 것이다.
본 발명은, 하나 이상의 섬유질 웹을 포함하며, 하나 이상의 제1 영역과 하나 이상의 제2 영역을 추가로 포함하며, 제2 영역이 돌출 요소를 포함하고 제1 영역보다 기하학적 변형이 더 클 수 있으며, 밀도가 0.15g/㎤ 이하임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재에 관한 것이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명은 제2 영역이 시트의 표면 내에 또는 표면 위에 리브형 돌출 요소 및/또는 절첩 돌출 요소를 포함하는 부직포 기재에 관한 것이다.
본 발명은 또한 전술한 기재를 형성하는 방법에 관한 것으로, 상기 기재는 한 쌍의 대응하는 롤(502, 504)을 통해 공급되고, 이들 한 쌍의 롤 중 하나 이상(502)은 롤의 주변부 둘레의 하나 이상의 영역, 바람직하게는 다수의 치 형성된 영역(506) 및 홈 형성된 영역(508)을 포함하며, 홈 형성 영역은 기재의 제1 영역을 형성하고 치 형성 영역은 기재의 제2 영역을 형성한다.
본 명세서는 본 발명을 특별히 지시하고 명백하게 청구하는 청구의 범위로 끝맺고 있지만, 본 발명은 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 나타내는 첨부 도면과 관련된 후속 설명으로부터 더 잘 이해될 것으로 믿어진다.
도 1은 장치의 일부가 치형을 노출시키도록 경사져 있는, 본 발명의 기재를 형성하는 데에 사용되는 바람직한 장치의 단순화된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 기재를 형성하는 데에 사용되는 정적 프레스(static press)의 단순화된 측면도이다.
도 3은 본 발명의 기재를 형성하는 데에 사용되는 연속 동적 프레스(continuous, dynamic press)의 단순화된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 기재를 형성하는 데에 사용되는 다른 장치의 단순화된 도면이다.
도 4a는 2개의 대응하는 롤들의 결합 깊이(DOE)의 거리를 도시하는, 도 4의 상자로 둘러싸인 구역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 기재를 형성하는 데에 사용되는 다른 장치의 다른 단순화된 도면이다.
도 6은 다이아몬드 형상의 제2 영역을 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 7은 다이아몬드 형상과 열 형상의 제2 영역의 2개의 패턴을 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이며, 다이아몬드 형상은 절첩 돌출 요소를 포함하고 기재의 중앙을 향해 있고, 반면 열 형상은 리브형 돌출 요소를 포함하고 기재의 외측 경계를 향해 있다.
도 8은 다이아몬드 형상과 열 형상의 제2 영역의 2개의 패턴을 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이며, 다이아몬드 형상은 절첩 돌출 요소를 포함하고 기재의 외측 경계를 향해 있고, 반면 열 형상은 리브형 돌출 요소를 포함하고 기재의 중앙을 향해 있다.
도 9는 돌출 요소들의 리브형 열을 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 10은 제2 영역의 2개의 패턴이 파형으로 배열된 것을 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 11은 다이아몬드 형상의 돌출 요소를 도시하는, 본 발명의 기재의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 12는 돌출 요소의 프로파일을 도시하는 기재의 단면도이다.
본 발명은 다양한 크기, 형상, 조도(consistency) 등을 갖는 먼지, 린트(lint), 머리카락, 풀, 모래, 음식 부스러기, 때, 오물 및 기타 물질들을 다양한 표면으로부터 제거하는 세척 시트로서 사용하기에 적합한 기재에 관한 것이다.
표면 및 공기로부터 먼지, 린트 및 기타 부유 물질을, 이들의 제거, 수집 및 포획을 포함하는 다양한 방법에 의해 감소 또는 제거하기 위한 세척 시트로서 사용될 때의 기재의 성능의 결과로서, 시트는 유사한 세척 목적을 위한 기타 제품 및 실시에 비해 표면 상의 그리고 대기 중의 이러한 물질의 수준의 더 큰 감소를 제공할 것이다. 오물, 특히 미립자와, 특히 알레르기 반응을 유발하는 이들 미립자의 부착을 개선하는 데에 효과적인 양으로 기재의 하나 이상의 구역 상에 균일하게 부착된 낮은 수준의 첨가제의 사용은 오물 부착에 대한 놀라운 수준의 제어를 제공한다. 첨가제가 기재 상에 존재하는 적어도 이들 구역에서 이러한 용도를 위해서는 낮은 수준이 중요한데, 이는 오일이 액체 또는 분무액으로서 적용되는 전통적인 먼지 제거 작업과는 달리, 기재가 사용될 때는 특히 이러한 통상적이지 않은 표면 상에 가시적인 얼룩을 생성할 위험이 훨씬 덜 하기 때문이다. 바람직한 구조는 또한 더 큰 입자들을 더 작은 크기로 마모시키기보다는 포획함으로써 효과를 제공한다.
알레르기가 있는 소비자들은 본 발명의 기재를 사용함으로써 특히 효과를 갖게 되는데, 이는 알레르기 유발 물질은 전형적으로 먼지의 형태이고 호흡하기에 알맞은 작은 입자의 수준을 감소시키는 것이 특히 바람직하게 때문이다. 이러한 효과를 위하여, 종래 기술의 절차에서와 같이 오물이 가시적으로 뚜렷이 보이는 때만이 아니라 규칙적으로 상기 기재를 사용하는 것이 중요하다.
본 발명의 기재는 바람직하게는 일회용 건식 먼지 제거 시트로서 사용하기에 적합하다. 용어 "일회용"은 본 발명에서 세탁되거나 아니면 복구되거나 재사용되도록 의도되지 않는 용품을 설명하도록 사용된다(즉, 이들은 1회 사용 후에 폐기되 도록 그리고 바람직하게는 재활용, 퇴비화 또는 아니면 환경 친화적인 방식으로 폐기되도록 의도된다). 이들의 일회 사용 특성에 기인하여, 저비용의 재료와 구성 방법이 일회용 용품에 아주 바람직하게 된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "Z-치수"(Z-dimension)는 본 발명의 기재의 길이 및 폭과 직교하는 치수를 지칭한다. Z-치수는 통상 기재의 두께에 해당한다. 그러므로, 용어 "X-Y 치수"는 기재의 두께와 직교하는 평면을 언급하며, 따라서 통상 기재의 길이와 폭에 각각 해당한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 주요 치수가 X-Y, 즉 그 길이와 폭을 따르는 기재의 구성 요소를 지칭한다. 용어 층은 재료의 단일 층 또는 시트로 제한될 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 층은 필요한 종류의 재료의 수개의 웹의 라미네이트 또는 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 용어 "층"은 용어 "층들"(layers)과 "적층된"(layered)을 포함한다.
본 발명의 목적을 위하여, 기재의 "상부" 층은 세척될 표면으로부터 상대적으로 더 멀리 있는(즉, 기구와 관련해서는, 사용 중에 기구 핸들에 상대적으로 더 가까운) 기재의 층이다. 반대로, 용어 "하부" 층은 세척될 표면에 상대적으로 가까운(즉, 기구와 관련해서는, 사용 중에 기구 핸들로부터 상대적으로 더 멀리 있는) 기재의 층을 의미한다. 용어 "내부" 층은 상부와 하부 층 사이에 개재된 층을 의미한다.
용어 기재는 단일 섬유질 웹, 또는 하나 이상이 섬유질 웹인 2개 이상의 웹의 라미네이트를 의미한다. 또한, 용어 웹은 섬유질 웹 또는 (천공된, 개구 형성 된, 균질인, 공압출된 또는 라미네이트된) 필름을 의미한다.
출발 기재(starting substrate)는 그 기계적 조작 전의 미성형 기재를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 모든 백분율, 비 및 비율은 달리 특정되지 않는 한 중량 기준이다.
제1 영역 및 제2 영역
본 발명의 기재는 하나 이상의 제1 영역과 하나 이상의 제2 영역을 포함한다. 바람직하게는, 상기 기재는 다수의 제1 영역과 제2 영역을 포함한다. 기재는 제2 영역이 상기 제1 영역보다 기하학적 변형이 클 수 있도록 설계된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "기하학적 변형"은 기재 또는 이 기재를 포함한 용품에 연신력(elongation force)이 가해질 때 일반적으로 보통의 육안으로 식별할 수 있는 기재의 변형을 지칭한다. 이는 분자 수준에서 발생되어 보통의 육안으로는 식별할 수 없는 변형을 지칭하는 "분자-수준 변형"과 대비된다. 즉, 사용자가 분자-수준의 변형의 영향, 예컨대 기재의 연신을 식별할 수는 있을지라도, 사용자는 이를 발생시키도록 허용하거나 초래하는 변형을 식별할 수는 없다.
제2 영역의 돌출 요소는 더 큰 "기하학적 변형"을 허용하는데, 이는 가해진 연신에 대한 저항력이 제1 영역에 의해 나타나는 것보다 상당히 덜한 것으로 귀결된다. 기하학적 변형의 종류로는 굽힘, 절첩, 절첩 해제 및 회전을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 기재의 제2 영역은 돌출 요소를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "돌출 요소"는 기재의 표면 상에 릿지(ridge) 및/또는 퍼로우(furrow)가 성형된 구역을 지칭한다. 이 성형은 기재의 평면의 위 또는 아래에서 이루어질 수 있으며, 볼록 및/또는 오목할 수 있다. 돌출 요소는 기재의 단지 약간의 성형으로 구성되어, 부드러운 파형 표면을 생성할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 돌출 요소는 더욱 두드러져서 리브형 요소 및/또는 절첩 요소로서 기술될 수 있다. 리브형 요소는 긴 입방형, 타원형 또는 기타 유사한 리브형 형상을 형성하는 장축(major axis)과 단축(minor axis)을 포함한다. 돌출 리브형 요소의 장축과 단축은 각각 직선, 곡선 또는 직선과 곡선의 조합일 수 있다. 절첩 요소는 리브형 요소보다 큰 높이를 갖고 인접한 제1 영역을 부분적으로 또는 완전하게 가리도록 절첩되기 쉽다. 일부 예에서, 절첩 요소는 인접한 돌출 요소도 부분적으로 가릴 수 있다. 기재의 각각의 제2 영역은 바람직하게는 다수의 돌출 요소를 포함한다. 보다 바람직하게는, 각각의 제2 영역 내의 돌출 요소는 이들 사이에 미성형 또는 제1 영역이 없이 접촉한다.
제1 영역은 바람직하게는 그리고 가장 전형적으로는 제2 영역과 시각적으로 구별된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "시각적으로 구별되는"은 기재 또는 기재를 포함하는 물체가 정상적으로 사용될 때 보통의 육안으로 용이하게 식별될 수 있는 기재의 특징부를 지칭한다.
제1 영역은 제2 영역과 비교하면 돌출 요소를 포함하지 않는 사실상 평면인 미성형 영역이다. 이러한 구역의 기능은 특히 사용되는 동안 기재에 대한 일체성(integrity)과 강도를 제공하는 것이다. 제2 영역과 비해, 제1 영역은 신장성과 변형성이 덜하다. 그러므로, 이들은 기하학적 변형을 겪을 수 있지만, 이는 기재의 제2 영역에 관해 식별할 수 있는 것보다 덜하다. 제1 영역은 전형적으로 분자-수준의 변형만을 겪고, 이에 따라 본 발명의 기재의 제1 영역의 주요 역할은 기재 자체의 신장성의 정도를 제한하는 것이다. 대조적으로, 제2 영역은 이하에서 설명되는 조작 공정 중에 성형되는 돌출 요소를 포함한다. 돌출 요소는 시각적으로 릿지와 퍼로우를 포함하는 주름 영역과 유사하게 보일 수 있다. 상기 돌출 요소는 주름진 구역이 존재함으로써 제1 영역보다 큰 기하학적 변형이 가능하다. 기재의 제2 영역에 힘이 가해진 때, 돌출 구역은 확장, 신장 또는 변형되어 제1 영역과 유사하게 사실상 평면 상태로 더욱 평평해진다. 일반적으로, 돌출 요소의 성형부의 크기가 커질수록, 더 큰 수준의 기하학적 변형이 가능해진다. 제2 영역의 돌출 요소에 의해 제공되는 증가된 3차원 특성은 균일한 기재와 비교하면 표면으로부터 먼지를 더욱 효율적으로 제거하는 표면을 제공한다. 요소들은 사실상 평면인 표면의 불규칙한 부분(예컨대, 크랙, 크레비스, 타일 바닥 내의 그라우트 선 등)과 더욱 쉽게 합치되어, 오물 제거를 개선시킨다. 기재의 리브형 및/또는 절첩 돌출 요소는 불규칙한 부분, 특히 더욱 깊은 불규칙한 부분에 대한 더욱 개선된 합치성을 제공한다.
돌출 요소는 전술된 이점 외에도 오물의 수집 및 포획을 위한 시스템을 제공한다. 바람직한 실시에서, 돌출 요소는 전술한 바와 같이 절첩 요소이고, 돌출 요소의 높이는 폭보다 크다. 특히 바람직한 실시예에서, 제2 영역은 다수의 접촉하는 절첩 돌출 요소를 포함한다. 이러한 실시예에서, 돌출 요소는 요소의 기부로부 터 절첩되어, 인접 절첩 돌출 요소를 덮거나 적어도 부분적으로 덮음으로써, 절첩 요소들 사이에 폐쇄되거나 부분적으로 폐쇄된 포켓을 형성한다. 대안적인 실시예에서, 절첩 돌출 요소의 높이는 인접 제1 영역의 폭보다 커서, 돌출 요소가 그의 기부에서 굽힘(즉, 절첩)될 때 인접 제1 영역을 덮거나 적어도 부분적으로 덮게 되고, 이럼으로써 절첩 요소와 인접 제1 영역 사이에 폐쇄되거나 부분적으로 폐쇄된 포켓을 형성한다. 다른 실시에서, 돌출 요소의 높이는 인접 제1 영역 및 이웃 돌출 요소의 일부를 덮거나 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 전술된 실시예에서와 같이 이러한 실시예에서, 절첩된 돌출 요소는 돌출 요소와 인접 돌출 요소 사이에 폐쇄되거나 부분적으로 폐쇄된 포켓을 형성한다. 현재의 "평면형" 먼지 제거 기재에 있어서, 오물은 사용자가 와이핑 방향을 변경한 때 기재로부터 이탈 및/또는 재적층될 수 있다(와이핑 방향이 이전의 와이핑 방향으로부터 180도 변경된 때 잠재적으로 가장 많은 이탈이 발생한다). 임의의 전술된 실시예의 이러한 절첩 요소의 이점은 와이핑 중에 오물이 절첩된 돌출 요소에 의해 생성된 포켓 내에 포획될 수 있다는 것이다. 사용자가 세척의 방향을 변경하거나 역전시킨 때, 돌출 요소는 오물을 덮도록 방향을 빠르게 바꾸거나 절첩됨으로써, 오물이 바닥 상으로 이탈 및/또는 재적층될 추가적인 가능성이 방지될 수 있는 기재 포켓을 형성한다. 부가적으로, 기재의 돌출 요소가 오물 이탈을 방지하도록 절첩된 때, 인접 제1 영역과 돌출 요소의 타 측은 추가의 오물 포착을 위해 노출된다. 전술된 실시의 부가적인 이점은 절첩된 돌출 요소가 현재 오물(예컨대, 먼지, 작은 돌 등)을 덮고 있기 때문에 와이핑되는 표면이 오물에 의해 잠재적으로 손상(즉, 긁힘)되는 것이 방지된 다는 점이다.
제1 영역과 제2 영역은 임의의 적합한 형상일 수 있으며 임의의 바람직한 패턴으로 배열될 수 있다. 형상의 예로는 스트립(도 7 및 도 8), 파형(도 10) 또는 간헐적으로 이격된 제1 영역과 제2 영역 또는 제1 영역 내의 제2 영역의 섬 또는 그 역도 가능한 블록(도 6)이 포함될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 제1 영역의 스트립은 제2 영역의 스트립 사이에서 간헐적으로 이격된다. 다른 양호한 실시예에서, 제1 영역의 일부는 제1 방향으로 연장하지만, 제1 영역의 잔여부는 제2 방향으로 연장하여, 상이한 방향들로 연장하는 제1 영역들이 간격을 두고 서로 교차한다. 제2 방향은 바람직하게는 제1 방향과 사실상 수직하다. 이러한 실시예에서, 제1 영역은 제2 영역을 완전하게 둘러싸는 경계를 형성하여, 형성된 제1 영역과 제2 영역의 전체 패턴은 다수의 다이아몬드와 유사해진다(도 6 및 도 11). 제1 영역과 제2 영역이 기재의 표면적을 덮는 비율은 의도하는 용도와 요구되는 패턴에 따라 변화할 수 있다. 그러나, 오물 제거와 수집을 목적으로, 기재는 제1 영역보다 큰 표면적을 갖는 제2 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 영역과 제2 영역의 패턴은 실제로 성능 상의 이점을 제공할 수 있다. 따라서, 세척 시트로서 사용하기 위한 기재는 기재의 표면을 가로지른 2개 이상의 상이한 패턴을 포함할 수 있다는 것 역시 고려된다. 일 예에서, 본 발명에 따르는 세척 시트 기재는 절첩 돌출 요소들, 바람직하게는 (자루걸래(mop)의 선단 에지 내에서의 오물의 축적보다는) 더 큰 먼지 입자가 수집될 수 있는 기재의 중앙을 향한 높고/높거나 큰 절첩 돌출 요소들과, 기재의 외측 경계부 내의 덜 두드러진 릿지 또는 리브형 돌출 요소들을 포함하는 것으로도 고려될 수 있다(도 7 참조). 기재의 이러한 디자인은 (1) 시트의 더 많은 부분이 오물 포착을 위해 노출될 수 있기 때문에 더욱 효율적인 시트 이용을 제공하고, (2) 더 큰 미립자 오물 및/또는 오물 덩어리가 자루걸래의 선단 에지에/선단 에지 위에 수집될 가능성이 덜하고, (3) 더 많은 오물이 시트에 의해 포착되기 때문에 바닥 상에 먼지가 쌓일 가능성이 덜하다.
본 발명의 기재는 제1 영역과 제2 영역 모두를 분명히 포함하지만, 기재는 또한 제1 영역과 제2 영역 사이의 접경부에 위치되는 천이 영역(transitional region)을 포함한다. 천이 영역은 제1 영역과 제2 영역 모두의 거동의 복합적 조합을 나타낼 것이다. 본 발명의 모든 실시예는 천이 영역을 가질 것이지만, 본 발명은 기재의 구별되는 영역 내의 거동에 의해 주로 한정될 것이라는 것을 인식하여야 한다. 그러므로, 본 발명의 기술은, 본 발명이 천이 영역 내의 기재의 복합적 거동에 크게 의존하지는 않기 때문에, 기재의 제1 영역과 제2 영역만의 거동과 관련될 것이다.
기재의 제조방법
본 발명의 기재는 제1 영역과 제2 영역을 포함한다. 전술된 바와 같이, 제1 영역은 사실상 미성형 또는 평면인 반면, 제2 영역은 성형되어 돌출 요소를 포함한다. 기재의 제1 영역과 제2 영역은 사실상 평면인 출발 기재로부터 형성된다. 상기 출발 기재는 미리 한정된 구역 내에 기재의 돌출 요소를 형성하여 기재의 제2 영역을 형성하는 특별하게 설계된 기계를 통해 공급된다. 이하의 공정은 출발 기 재의 조작에 관해 설명된다. 일단 형성된 상기 기재는 그 자체가 세척 시트로서 사용될 수 있으며, 또는 더욱 복합적인 라미네이트 세척 시트의 하나의 구성 요소일 수 있다. 본 설명에서, 용어 "성형된" 기재(예컨대, 기재가 성형됨)는 출발 기재가 전술한 기계를 통해 공급되어 기재의 제2 영역의 돌출 요소가 성형되었음을 의미한다.
이제, 도 1을 참조하면, 도 6에 도시된 기재(52)를 형성하는 데에 사용되는 장치(400)가 도시되어 있다. 장치(400)는 상호 맞물리는 판(401, 402)을 포함한다. 판(401, 402)들은 다수의 상호 맞물리는 치형(403, 404)을 각각 포함한다. 판(401, 402)은 본 발명의 기재를 형성하도록 가압 하에 함께 모여진다.
판(402)은 치 형성 영역(407)과 홈 형성 영역(408)을 포함하고, 이들 모두는 판(401)의 종축과 사실상 평행하게 연장한다. 판(402)의 치 형성 영역(407) 내에는 다수의 치형(404)이 마련된다. 판(401)은 판(402)의 치형(404)과 맞물리는 치형(403)을 포함한다. 기재가 판(401, 402)들 사이에서 성형될 때, 판(402)의 홈 형성 영역(408)과 판(401) 상의 치형(403) 내에 위치된 출발 기재의 부분은 미변형 상태로 남게 된다. 이들 영역은 도 6에 도시된 기재(52)의 제1 영역(60)에 해당한다. 판(402)의 (치형(404)을 포함하는) 치 형성 영역(407)과 판(401)의 치형(403) 사이에 위치된 출발 기재의 부분은 증분식으로 성형되어, 기재(52)의 제2 영역 및/또는 제2 영역(66) 내의 돌출 요소(74)를 생성한다.
성형 방법은 기재의 하나의 분리된 부분이 한번에 성형되는 정적 모드로 이루어질 수 있다. 이러한 방법의 일 예가 도 2에 도시되어 있다. 일반적으로 도면 부호 415로서 지시된 정적 프레스는 축방향으로 이동 가능한 판 또는 부재(420)와 고정 판(422)을 포함한다. 판(401, 402)들은 각각 부재(420, 422)에 부착된다. 판(401, 402)들이 떨어져 있는 동안, 출발 기재가 판(401, 402)들 사이로 도입된다. 그 후, 판들은 일반적으로 "P"로서 지시된 소정의 압력 하에서 함께 모여진다. 그리고 나서, 상부 판(401)은 판(402)으로부터 멀리 축방향으로 들어 올려져, 형성된 기재가 판(401, 402)들 사이로부터 제거되도록 한다.
대안적으로, 성형 방법은 이동하는 출발 기재와 간헐적으로 접촉하여 출발 기재를 본 발명의 성형된 기재로 성형하는 연속 동적 프레스(도 3)를 사용하여 이루어질 수 있다. 출발 기재(406)는 일반적으로 화살표(430)로 지시된 방향으로 판(401, 402) 사이로 공급된다. 판(401)은 시계 방향으로 주행하여 판(401)을 시계 방향 운동으로 이동시키는 한 쌍의 회전 가능하게 장착된 암(arm)(432, 434)에 고정된다. 판(402)은 반시계 방향으로 주행하여 판(402)을 반시계 방향 운동으로 이동시키는 한 쌍의 회전 암(436, 438)에 연결된다. 그러므로, 출발 기재(406)가 화살표(430)에 의해 지시된 방향으로 판(401, 402)들 사이에서 이동함에 따라, 판들 사이의 출발 기재의 일부는 성형되고 그 후 해제되어, 판(401, 402)들은 함께 모여져 출발 기재(406)의 다른 부분을 성형할 수 있다. 이 방법은 실제로, 예컨대 단방향성, 양방향성 또는 다중방향성 패턴과 같은 임의의 복합성을 갖는 임의의 패턴이 연속적인 공정으로 형성될 수 있게 하는 효과를 갖는다.
도 4는 본 발명의 기재를 연속적으로 형성하기 위한, 일반적으로 도면 부호 500으로 지시된 다른 장치를 도시한다. 장치(500)는 한 쌍의 롤(502, 504)을 포함한다. 롤(502)은 원통형 롤(502)의 중심을 통과하는 종축과 사실상 평행하게 연장하는 다수의 치 형성 영역(506)과 다수의 홈 형성 영역(508)을 포함한다. 치 형성 영역(506)은 다수의 치형(507)을 포함한다. 롤(504)은 롤(502) 상의 치형(507)과 맞물리는 다수의 치형(510)을 포함한다. 출발 기재가 상호 맞물리는 롤(502, 504)들 사이로 통과됨에 따라, 홈 형성 영역(508)은 출발 기재의 일부를 미성형 상태로 남게 하여, 본 발명의 기재의 제1 영역을 생성할 것이다. 치 형성 영역(506, 510) 사이로 통과하는 출발 기재의 부분은 각각의 치형(507, 510)에 의해 성형되어, 본 발명의 기재의 제2 영역, 더욱 구체적으로는 본 발명의 돌출 요소를 생성할 것이다.
대안적으로, 롤(504)은 연질 고무로 구성될 수 있다. 출발 기재가 치 형성 롤(502)과 고무 롤(504) 사이로 통과됨에 따라, 출발 기재는 치 형성 롤(502)에 의해 제공된 패턴으로 기계적으로 성형된다. 홈 형성 영역(508) 내의 기재는 미성형 상태로 남게 되고, 반면 치 형성 영역(506) 내의 출발 기재는 성형되어 본 발명의 기재의 제2 영역, 더욱 구체적으로는 본 발명의 돌출 요소를 생성할 것이다.
이제, 도 5를 참조하면, 출발 기재를 성형된 기재로 형성하기 위한, 일반적으로 도면 부호 550으로서 지시된 대안적인 장치가 도시되어 있다. 장치(550)는 한 쌍의 롤(552, 554)을 포함한다. 롤(552, 554)은 각각 롤(552, 554)들의 주변부 둘레로 연장하는 다수의 치 형성 영역(556)과 홈 형성 영역(558)을 각각 갖는다. 출발 기재가 롤들(552, 554) 사이로 통과함에 따라, 홈 형성 영역(558)은 출발 기재의 일부를 미성형 상태로 남겨둘 것이며, 반면 치 형성 영역(556) 사이를 통과하는 출발 기재의 부분은 성형되어 본 발명의 기재의 제2 영역, 더욱 구체적으로는 본 발명의 돌출 요소를 생성할 것이다.
기재의 돌출 요소의 높이와 빈도수는 (1) 치형 팁들 간의 거리를 의미하는 치형 피치, (2) 2개의 롤의 치 형성 및 홈 형성 영역들이 겹쳐지는 정도를 의미하는 결합 깊이(도 4a의 거리 DOE 참조), 및 (3) 기재 특성(예컨대, 기본 중량, 두께, 섬유의 개수, 섬유 직경, 섬유 유형 등)에 종속적이다. 기계적인 조작 공정 중에, 출발 기재는 상부와 하부 롤 사이로 주행한다. 출발 기재가 설명된 롤들 사이로 주행하는 동안, 출발 기재는 어느 하나의 롤 상의 치형의 팁들 사이에서 "고정"된다(즉, 출발 기재가 출발 기재의 이동과 수직한 방향으로 롤들을 통해 이동할 수 없는 경우). 하드웨어의 관점에서, 출발 기재의 "고정"이 발생하는 지점은 (1) 치형 피치와 (2) 결합 깊이에 의존한다. 전형적으로, 더 작은 치형 피치와 더 큰 결합 깊이가 더 이른 출발 기재의 "고정" 발생을 야기하며, 따라서 더 높고 더 많은 빈도수의 돌출 요소를 생성한다. 돌출 요소의 더 큰 높이와 빈도수에 의해 기재는 기재의 기하학적 변형을 위한 더 큰 잠재성을 갖게 된다. 출발 기재의 관점에서, 기재가 더 두껍고 섬유가 더 많으며 기본 중량이 더 커도 출발 기재가 보다 빨리 "고정"되므로, 전술한 바와 같이 기재가 기재의 기하학적 변형을 위한 보다 큰 잠재성을 갖게 된다. 그러므로, 특정한 치형 피치와 출발 기재로 제한되지 않는 돌출 요소를 갖는 기재를 생성하기 위하여, 치 형성 및 홈 형성 영역의 결합 깊이는 바람직하게는 0.25㎜(0.01인치)를 초과한다.
상기 공정으로부터, 제1 영역은 롤의 홈 형성 영역들과의 접촉의 결과이며, 따라서 미성형되고 사실상 평면이라는 것은 명확하다. 그러나, 제1 영역이 비교적 작은 수준의 성형을 포함하는 것 역시 고려될 수 있다. 이러한 경우, 롤의 홈은 얕거나 불규칙한 표면을 포함할 수 있어, 출발 기재가 기계를 통해 공급될 때 제1 영역은 대응하는 불규칙한 표면을 포함한다. 대안적으로, 출발 기재는 일련의 조작 공정을 통해 공급될 수 있음이 고려될 수 있다. 이들 공정들 중 적어도 한 공정에서, 제1 영역은 소규모로 성형되도록 조작된다. 출발 기재가 일련의 성형 조작 공정을 통해 성형되는 것은 제조자가 하나 초과의 패턴을 포함하는 기재를 생성할 수 있게 한다. 그러므로, 제1 패턴이 제1 조작 단계 중에 형성되고, 제2 패턴이 제2 조작 단계 중에 형성된다. 2개를 초과하는 패턴이 기재에 적용될 수 있음도 생각할 수 있다.
전술된 바와 같이, 하나를 초과하는 패턴의 사용은 미적 특성뿐 아니라 성능 면의 이점을 제공할 수 있다. 또한, 제1 영역의 소규모 변형은 실제로 상기 제1 영역이 더욱 낮은 밀도를 갖게 하여 오물을 포착하기에 더욱 적합해진다는 점에서 추가의 성능 면의 이점을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 모든 상황에서, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 항상 시각적으로 구별된다.
상업적 이득을 위한 대규모 생산으로 실행 가능한 공정을 이루기 위하여, 공정은 대략 15.2m/분(50 피트/분)의 최소 속도로 주행되어야 한다. 웹(들)의 이러한 고속 조작에 사용하기에 적합한 출발 기재는 기재 내의 인열, 관통, 구멍 및/또는 사실상 수용 불가능한 얇은 영역(즉, 불투명도가 덜하고 낮은 섬유 집중도를 갖는 영역)의 생성 없이 상기 최소 속도에서 조작될 수 있는 기재이다.
기재 조성
제1 영역과 제2 영역은 바람직하게는 동일한 재료 조성으로 구성된다. 본 발명의 기재는 하나 이상의 섬유질 웹으로부터 제조된다. 본 발명에 따르는 기재는 기재의 제1 영역과 제2 영역을 형성하도록 기계적인 조작을 받은 단일 섬유질 웹일 수 있음이 고려된다. 대안적으로, 기재는 하나 이상의 웹은 섬유질 웹인, 2개 이상, 보다 바람직하게는 적어도 3개 또는 그보다 훨씬 많은 웹의 라미네이트로 구성될 수 있음도 동일하게 고려될 수 있다. 웹의 라미네이트는 전술된 바와 같이 기재의 제1 영역과 제2 영역을 형성하도록 기계적인 조작을 받기 전에 컴파일링(compile)될 수 있다. 대안적으로, 웹의 라미네이트는 웹이 기계 내부로 공급되는 지점에서 컴파일링될 수 있다. 또한, 단일 섬유질 웹 또는 2개 이상의 웹의 라미네이트로 구성된 기재는 전술된 기계적 조작을 받게 되고, 그 후 더욱 복합적인 세척 시트 구조의 하나의 구성 요소로서 사용되는 것으로 고려될 수 있다.
본 발명의 기재는 저밀도를 가지며, 이는 기재의 밀도가 0.15g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.12g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.1g/㎤ 이하, 그리고 가장 바람직하게는 0.09g/㎤ 이하라는 것을 의미한다. 저밀도를 갖는 기재는 더욱 큰 기공 용적을 갖고, 따라서 오물의 수집 및 포획을 위해 더욱 적합하다. 상기 오물을 저장하기 위한 용적의 증가 외에도, 저밀도를 갖는 기재는 또한 섬유가 오물 입자 등과 엉키게 하여, 세척된 표면 상으로의 오물의 재적층을 추가로 금지한다.
본 발명의 기재는 바람직하게는 로프트가 크고(lofty), 이는 이들이 0.7㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.8㎜ 이상, 그리고 가장 바람직하게는 0.9㎜ 이상의 두께를 갖는다는 것을 의미한다. 본 발명의 기재는 또한 바람직하게는 탄성이며, 이는 소정의 힘이 기재에 가해지고 나서 해제되면, 기재가 그 원래의 형상과 두께를 사실상 회복한다는 것을 의미한다. 기재 탄성의 하나의 측정값은 소정의 압력 부하(455Pa(0.066psi))가 제거된 후 (3분 후에 측정되는) 기재에 의해 나타나는 두께 회복(두께 반동(caliper rebound))의 양이다. 본 발명의 기재는 바람직하게는 그 원래의 두께의 65% 초과, 보다 바람직하게는 70% 초과, 그리고 가장 바람직하게는 75%를 초과하는 두께 반동을 나타낸다. 두께 반동을 측정하기 위한 실험 방법은 이하에 상세히 설명된다. 또한, 기재의 영역들의 돌출 요소는 탄성이어서, 기재는 전체 용량으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 돌출 요소가 패키징 및 보관 중에 압축된 후에 반동될 수 있음을 보장하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기재는 바람직하게는, 이들로 제한되지 않는 에어레이드, 카딩, 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합, 멜트블로운, 스펀본드, 스펀레이스, 및 이들의 조합을 포함하는 다양한 부직포 공정에 의해 제조된 가볍게 결합/교락된 웹을 사용하여 제조된다. "가볍게 결합/교락된"은 (1) 섬유가 웹의 두께(웹의 z-평면)에 걸쳐 헐겁거나 함께 결합/교락되지 않음, 및/또는 (2) 결합/교락된 지점 사이의 거리가 서로로부터 넓은 간격으로 이격되어 있음을 의미한다. 본 발명의 기재는 기본 중량(basis weight)이 바람직하게는 10 내지 120g/㎡, 보다 바람직하게는 15 내지 100g/㎡, 그리고 가장 바람직하게는 20 내지 90g/㎡이다.
출발 기재가 전술된 공정을 사용하여 조작될 수 있는지를 결정하기 위하여, 출발 기재는 공정이 기재 내에 인열, 관통, 구멍 및/또는 사실상 수용 불가능한 얇은 영역(즉, 불투명도가 덜하고 낮은 섬유 집중도를 갖는 영역)을 생성할 지의 여부를 결정하도록 전술된 조작 공정을 받는다. 기계적 조작의 속도, 2개의 대응하는 롤 사이의 결합 깊이, 치형 피치를 의미하는 기계적 조작 공정 파라미터는 기계적 조작의 가혹함을 견뎌내는 출발 기재의 능력에 영향을 미친다. 이러한 복합성에 기인하여, 출발 재료를 선택하는 방법은 형성된 기재가 요구되는 결과를 나타내는 지를 결정하기 위하여, 대상 출발 기재가 기계적 조작 공정을 받게 하는 것이다. 이들 실험의 결과에 따라, 다양한 기계적 조작 파라미터들이 이러한 공정에 유용한 선택된 출발 기재를 제조하는 것을 보조하도록 조절될 수 있다.
바람직한 출발 기재는 인열, 관통, 구멍 및/또는 사실상 수용 불가능한 얇은 영역의 생성 없이 신속하게 신장 또는 연신될 수 있는 웹을 포함한다. 전형적으로, 바람직한 웹은 약 0.01초 이하에서 약 200% 신장될 수 있어야 한다.
본 발명의 바람직한 기재는 두 가지 이상의 상이한 섬유 종류를 포함한다. 이는 기재가 섬유 길이, 섬유 직경(데니어), 섬유 화학 성질, 섬유 마무리 및 이들의 혼합에 의해 서로 상이한 두 가지 이상의 섬유 유형을 포함한다는 것을 의미한다.
본 발명의 기재의 제조에 사용되는 웹을 형성하기에 적합한 섬유는 목재 펄프, 면, 울 등과, 폴리락트산 섬유와 같은 생분해성 섬유와, 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌), 폴리에스테르, 폴리아미드, 합성 셀룰로스(예컨대, 레이온(등록상표), 리오셀), 셀룰로스 아세테이트, 쉬쓰/코어 또는 나란히 구성된 두 가지 이상의 상이한 재료를 포함하는 섬유를 의미하는 2성분 섬유와 같은 합성 섬유와, 이들의 블렌드와, 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌), 폴리에스테르, 폴리아미드, 셀룰로스 아세테이트, 글리신, 에틸 비닐 아세테이트, 폴리락트산과 필름(공압출된 필름)의 라미네이트와 같은 생분해성 필름 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 기재를 제조하기 위한 바람직한 섬유는 카딩, 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합, 습식 교락, 스펀본드, 멜트블로운, 에어레이드, 또는 기타 구조의 형태일 수 있는 합성 및 2성분 재료이다.
특히 양호한 제1 실시예에서, 기재는 스펀본드 웹으로부터 제조된 단일 섬유질 웹으로 구성된다. 그러나, 현재 이용 가능한 스펀본드 웹은 흔히 웹 인열 또는 관통 없이 제2 영역(들)과 특히 돌출 요소를 생성하기 위한 기계적 조작 중에 웹에 부여되는 기계적 힘의 가혹함을 견디기에는 적합하지 않다. 전형적인 스펀본드 웹에서, 섬유는 웹의 Z 치수에 걸쳐 결합된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 태양에서, 기재는 단지 '가볍게 결합된' 스펀본드 공정에 의해 제조된 단일 섬유질 웹으로부터 제조된다. 스펀본드 웹에 관하여, 이는 구체적으로 웹의 외부 표면 섬유의 단지 일부분이 결합되고, 내부의 웹 섬유는 사실상 결합되지 않은 상태로 남는다는 것을 의미한다. 전형적으로, 이들 결합은 가열되고 엠보싱된 캘린더 롤을 통해 웹을 통과시킴으로써 섬유질 웹에 부여된다. 웹 결합의 정도는 많은 변수, 예컨대 엠보싱 패턴 및 엠보싱된 표면적, 온도, 닙 압력, 및 엠보싱된 캘린더 롤 내의 체류 시간을 사용하여 조절될 수 있다. 스펀본드 웹이 가볍게 결합되었는 지의 여부를 결정하기 위한 방법은 약 30초 동안 평균 압력을 사용하여 엄지손가락과 나머지 손가락 중 하나 사이에서 웹을 마찰시키는 것이다. 웹이 파일링(piling)의 징후를 나타내기 시작한다면, 적절히 가볍게 결합된 것이다.
바람직한 스펀본드 웹은 2성분 섬유를 사용하여 제조된다. 바람직하게는, 상기 2성분 섬유는 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌/나일론 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 바람직한 스펀본드 웹은 워싱톤 워쇼우걸 소재의 BBA 논우븐스(BBA Nonwovens)로부터 공급된다. 웹은 증가된 기본 중량(30 내지 80g/㎡의 범위), 출발 기재가 마찰된 때 용이하게 벗겨지도록(pill) 감소된 엠보싱 파라미터(닙 압력, 엠보싱 온도), 개질된 섬유 데니어(1.8 내지 5.8dpf의 범위, 이들의 혼합물) 및 50/50 내지 30/70 PE/PP 범위의 개질된 코어/쉬쓰 2성분 비를 갖는 개질된 Softspan(상표명) 스펀본드 웹이다.
이러한 스펀본드 기재의 기본 중량은 바람직하게는 약 10 내지 약 120g/㎡, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 100g/㎡, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 90g/㎡이다.
다른 양호한 제2 실시예에서, 기재는 2개 이상의 섬유질 웹의 라미네이트이다. 웹들은 각각 다른 성형 상부, 하부 및 임의로 내부 층의 상부 상에서 층을 이룬다. 이러한 섬유를 형성하는 데에 특히 적합한 섬유는, 예를 들면 목재 펄프, 면, 울 등과 같은 천연 섬유와, 폴리락트산 섬유와 같은 생분해성 섬유와, 폴리올 레핀(예컨대, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌), 폴리에스테르, 폴리아미드, 합성 셀룰로스(예컨대, 레이온(등록상표), 리오셀), 셀룰로스 아세테이트, 2성분 섬유와 같은 합성 섬유와 이들의 블렌드를 포함한다. 웹은 카딩, 스펀본디드, 멜트블로운, 스펀레이스, 에어레이드, 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합 또는 기타 구조의 형태일 수 있다. 일단 형성된 웹은 본 기술 분야에서 주지된 바와 같이 바람직하게는 습식 교락된다. 본 발명에 사용되는 바와 같이, 용어 "습식 교락"은 일반적으로, 한 층의 헐거운 섬유질 재료(예컨대, 폴리에스테르)가 개구 형성된 부재 상에서 지지되고 개별 섬유들이 다른 섬유들 및 가능하게는 기재의 다른 웹 층과 기계적으로 엉키기에 충분히 큰 수압을 받는, 출발 기재의 처리 공정을 의미한다. 개구 형성된 부재는 직포 스크린, 천공 금속 판 등으로부터 제조될 수 있다.
본 실시예의 기재를 제조하기 위한 바람직한 출발 재료는 카딩, 스펀본디드, 멜트블로운, 에어레이드, 스펀레이스, 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합 또는 기타 구조의 형태일 수 있는 합성 재료이다. 카딩된 웹, 특히 폴리에스테르, 2성분 섬유 또는 이들의 혼합물로부터 제조된 카딩된 웹이 특히 바람직하다.
바람직한 기재는 상이한 데니어를 갖는 제1 섬유와 제2 섬유를 포함한다. 기재는 제1 섬유와 제2 섬유를 균질하게 포함하는 웹을 포함할 수 있고, 또는 제1 섬유를 포함하는 제1 웹과 제2 섬유를 포함하는 제2 웹을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유는 상이한 데니어를 갖는다. 본 실시예에 따르는 웹의 섬유는 바람직하게는 15데니어 미만, 보다 바람직하게는 약 0.3 내지 약 12데니어, 그리고 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10데니어를 갖는다. 제1 및 제2 섬유 사이의 데니어 차이는 바람직하게는 약 0.3데니어 이상, 보다 바람직하게는 약 0.7데니어 이상, 가장 바람직하게는 약 1데니어 이상이어야 한다. 바람직한 실시예에서, 제1 섬유는 약 0.5 내지 약 5데니어를 가질 것이고, 제2 섬유는 약 1 내지 약 10데니어를 가질 것이다. 기재는 바람직하게는 중량 기준으로 약 100:1 내지 약 1:100, 보다 바람직하게는 약 10:1 내지 약 1:20, 그리고 보다 바람직하게는 약 1:5 내지 약 1:10의 제1 섬유와 제2 섬유의 비를 포함할 것이다. 기재의 두께는 세척 성능과 미적 이유 모두를 위해 중요할 수 있다. 비교적 높은 데니어를 갖는 섬유와 비교적 낮은 데니어를 갖는 섬유의 조합은 요구되는 두께를 갖는 세척 시트를 제공할 수 있다. 더욱이, 상이한 데니어를 갖는 섬유들을 포함하는 기재는 기재에 탄성 및 입자 포획 특성을 제공할 수 있다. 더욱 큰 데니어를 갖는 섬유는 기재에 강성을 제공하여, 기재 탄성을 개선하고 더욱 큰 입자 크기의 포획에 유용한 경향을 갖는다. 대조적으로 더욱 작은 데니어를 갖는 섬유들은 보다 작은 입자 크기의 포획에 유용한 경향을 갖고, 이에 따라 양 특성을 조합할 수 있게 하는 데에 유용하며, 기재에 의해 포획될 수 있는 입자의 범위를 증가시킨다.
오물의 세척, 수집 및 포획에 적합한 특성을 제공하는 웹의 상부 및/또는 하부 층은 흔히 기재의 제1 영역과 제2 영역을 생성하는 데에 바람직한 공정의 기계적 조작의 가혹함을 견디기에는 특별히 적합하지는 않다. 그러므로, (i) 기재에 대한 추가의 강도와 일체성을 제공하기 위한 보강 웹, (ii) 파단 전의 기재의 더욱 큰 신장성을 제공하기 위한 신장 가능한 웹, 또는 (iii) 내부 층으로서 웹의 (i) 및 (ii)의 양 특성을 제공하는 보강 및 신장 가능한 웹을 혼입시키는 것이 바람직하다.
보강 웹은 기재의 다른 웹에 의해 제공되는 것에 비해 부가적인 강도와 일체성을 제공하는 웹으로서 정의된다. 보강 웹은 상부 및/또는 하부 층이 카딩된 스테이플 폴리에스테르 섬유와 같은 카딩된 스테이플 섬유를 포함하는 경우 특히 바람직하다. 카딩된 스테이플 섬유는 표면으로부터 입자 물질을 제거하는 데에 특히 효과적이지만 강도와 일체성이 충분하지 않은 세척 시트를 초래할 수 있다. 보강 웹은 최종 기재에 대한 향상된 강도와 일체성을 제공하는 경향을 갖고, 이는 경재 바닥, (그라우트를 갖는) 세라믹 타일, 가구 표면 등과 같은 가정 내의 표면을 세척하기 위하여 사용될 때 특히 중요하다. 보강 웹은 전형적으로 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합, 멜트블로운, 스펀본디드, 습식 교락, 압출된 필름 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 웹을 포함한다. 보강 웹은 바람직하게는 비임의적인 천공 또는 개방 구역이 없다. 본 발명의 바람직한 보강 웹은 바람직하게는 15데니어 미만, 보다 바람직하게는 약 0.3 내지 약 12데니어, 더욱 보다 바람직하게는 약 0.4 내지 약 10데니어의 섬유를 사용할 것이다. 바람직한 보강 웹은 100% 폴리프로필렌 스펀본드이다.
신장 가능한 웹은 기재의 다른 웹에 의해 제공되는 것에 비해 부가적인 신장성/확장성을 제공하는 웹으로서 정의된다. 이러한 신장 가능한 웹을 기재에 혼입시키는 것은 기재가 인열, 관통, 구멍 및/또는 수용 불가능한 얇은 영역의 생성 없이 신장될 수 있도록 한다. 그러므로, 신장 가능한 웹을 기재에 혼입시킴으로써 제조자는 더욱 높은 제조 속도를 사용할 수 있고, 이에 따라 산출량을 증가시킬 수 있다. 이러한 기재는 또한 더욱 큰 정도의 기하학적 변형을 나타낼 것이다. 상부 및/또는 하부 층이 카딩된 스테이플 폴리에스테르 섬유와 같은 카딩된 스테이플 섬유를 포함하는 신장 가능한 웹이 특히 바람직하다. 신장 가능한 웹은 전형적으로 카딩 열 결합, 카딩 화학 결합, 카딩 쓰루 에어 결합, 멜트블로운, 스펀본디드, 습식 교락, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 웹을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 신장 가능한 웹은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 및 2성분 섬유(PE/PP, PE/PET, PE/나일론), 나일론 및 이들의 혼합물로부터 제조된다. 본 발명에 바람직한 신장 가능한 웹은 15데니어 미만, 보다 바람직하게는 약 0.3 내지 약 12데니어, 그리고 더욱 보다 바람직하게는 약 0.4 내지 약 10데니어의 섬유를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 바람직한 신장 가능한 웹은 50% PE/ 50% PP의 2성분 섬유로부터 제조된 스펀본드 웹이다.
보강 및 신장 가능한 웹은 보강 웹과 신장 가능한 웹 모두의 특성을 포함한다. 이러한 웹의 바람직한 예는, 기본 중량이 17g/㎡이고 약 6.0dpf(denier per filament)의 폴리에스테르 섬유를 포함하는 에어리어 본디드 스펀본드 섬유질 웹(area bonded spunbond fibrous web)이다. 상기 웹은 상표명 Remay 1054W로 BBA로부터 입수 가능하다.
기재가 2개 이상의 웹의 라미네이트일 경우, 기재의 기본 중량은 바람직하게 는 약 10 내지 약 120g/㎡, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 100g/㎡, 그리고 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 90g/㎡이다.
본 실시예의 기재는 적어도 3개의 섬유질 웹을 포함하는 것이 바람직하다. 기재는 2개의 섬유질 웹과 보강 웹, 신장 가능한 웹 또는 보강 및 신장 가능 섬유질 웹을 포함한다. 웹은 2개의 섬유질 웹이 상부 층 및 하부 층이 되고 보강 웹이 내부 층이 되도록 위치되는 것이 바람직하다. 섬유질 웹들은 모두 카딩된 스테이플 섬유를 포함하고, 보강 섬유질 웹은 스펀본드 또는 열 결합 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 그 후, 3개의 섬유 모두는 기재를 형성하도록 습식 교락된다.
다른 바람직한 실시예에서, 기재는 3개의 웹, 즉 섬유질 성질의 상부 및 하부 웹과 필름인 내부 웹을 포함한다.
본 발명의 기재는 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 웹(또는 층)를 추가로 포함할 수 있다.
전술된 웹들로부터 선택된 상부 및 하부 섬유질 웹과 내부 섬유질 웹을 포함하는 바람직한 실시예에서, 내부 층 웹은 일반적으로 기재의 총 혼합재 기본 중량의 약 10% 내지 약 85%, 바람직하게는 약 15% 내지 약 80%, 그리고 보다 바람직하게는 약 20% 내지 약 75%의 기본 중량을 가질 것이다.
본 발명의 기재의 3차원 특성은 돌출 요소의 피크와 인접 골의 "평균 높이 차이"(Average Height Differential)와, 인접 돌출 요소들의 피크들 사이의 "평균 피크-피크 거리"(Average Peak-to-Peak Distance)의 용어로 설명될 수 있다. 도 12를 참조하면, 피크(101A)/골(101B) 쌍에 관한 높이 차이는 거리(H)이다. 피크 (101A, 102A)들의 인접 쌍 사이의 피크-피크 거리는 거리(D)로서 지시된다. 기재의 돌출 요소의 "평균 높이 차이"와 "평균 피크-피크 거리"는 이하에 설명되는 "실험 방법"에서 기술되는 바와 같이 측정된다. 기재의 "표면 토포그래피 인덱스"(Surface Topography Index)는 기재의 평균 높이 차이를 기재의 평균 피크 대 피크 거리로 나눔으로써 얻은 비이다.
거시적인 3차원 특성을 제공하는 것으로 고려되기에는 상당히 불충분한 피크와 골의 비교적 작은 영역이 존재할 것이라는 것을 본 기술 분야의 숙련자들은 명확히 할 것이다. 이러한 변동 및 변경은 정상적이며 제조 공정의 예상되는 결과이고 표면 토포그래피 인덱스를 측정할 때 고려되지는 않는다.
이론적으로 제한되지 않는다면, 표면 토포그래피 인덱스는 표면의 골 내에 수용 및 함유되는 재료의 거시적인 3차원 표면의 유효 측정값인 것으로 여겨진다. 주어진 평균 피크 대 피크 거리에 대한 평균 높이 차이의 비교적 높은 값은 재료를 포획 및 보유할 수 있는 깊고 좁은 골을 제공한다. 따라서, 표면 토포그래피 인덱스의 비교적 높은 값은 와이핑 중에 재료의 효과적인 포착을 지시하는 것으로 여겨진다.
제2 영역의 돌출 요소의 평균 피크 대 피크 거리는 적어도 약 0.5㎜, 보다 바람직하게는 적어도 약 1.0㎜, 그리고 더욱 보다 바람직하게는 적어도 약 1.5㎜일 것이다. 일 실시예에서, 평균 피크 대 피크 거리는 약 0.5 내지 약 30㎜, 특정하게는 약 1.0 내지 약 25㎜, 더욱 특정하게는 약 1.5 내지 약 20㎜이다. 제2 영역의 표면 토포그래피 인덱스는 약 0.01 내지 약 100, 보다 바람직하게는 약 0.05 내 지 약 75, 더욱 보다 바람직하게는 약 0.75 내지 약 60, 더욱 보다 바람직하게는 약 0.8 내지 약 50인 것이 바람직할 것이다. 중요하지는 않지만, 제2 영역은 적어도 약 0.3㎜, 보다 바람직하게는 적어도 약 0.5㎜, 그리고 더욱 보다 바람직하게는 적어도 약 0.7㎜의 평균 높이 차이를 갖는 것이 바람직할 것이다. 제2 영역의 평균 높이 차이는 전형적으로 약 0.3 내지 약 12㎜, 더욱 전형적으로는 약 0.5 내지 약 10㎜일 것이다.
도 6을 참조하면, 기재(52)는 구별되는 영역, 즉 다수의 제1 영역(60)과 다수의 제2 영역(66)을 포함한다. 기재(52)는 또한 제1 영역(60)과 제2 영역(66) 사이의 접경부에 위치된 천이 영역(65)을 포함한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명은 구별되는 영역(예컨대, 제1 영역(60)과 제2 영역(66)) 내의 기재의 거동에 의해 주로 한정된다. 그러므로, 본 설명은 기재의 제1 영역(60)과 제2 영역(66)만의 거동과 관련될 것이다.
기재(52)는 (도 6에서 관측자를 향한) 제1 표면과, (도시되지 않은) 반대편 제2 표면을 갖는다. 도 6에 도시된 바람직한 실시예에서, 기재는 다수의 제1 영역(60)과 다수의 제2 영역(66)을 포함한다. 일반적으로 도면 부호 61로 지시된 제1 영역(60)의 일부는 사실상 선형이고 제1 방향으로 연장한다. 일반적으로 도면 부호 62로 지시된 나머지 제1 영역(60)은 사실상 선형이고 바람직하게는 제1 방향과 사실상 수직한 제2 방향으로 연장한다. 제 1 방향이 제 2 방향과 수직한 것이 바람직하지만, 제 1 영역(61, 62)들이 서로 교차하는 한 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 다른 각도 관계가 적합할 수도 있다. 바람직하게는, 제 1 및 제 2 방향 사이의 각도는 약 45°내지 약 135° 범위이며, 90°가 가장 바람직하다. 제1 영역(61, 62)들의 교차부는 도 6에서 점선(63)에 의해 지시된 경계를 형성하며, 이는 제2 영역(66)을 완전하게 둘러싼다.
바람직하게는, 제1 영역(60)의 폭(68)은 약 0.025㎝ 내지 약 2.5㎝(0.01인치 내지 약 1인치), 그리고 보다 바람직하게는 약 0.076㎝ 내지 약 1.9㎝(0.03인치 내지 약 0.75인치)이다. 그러나, 제1 영역(60)에 대한 다른 폭 치수가 적합할 수도 있다. 제1 영역(61, 62)들이 서로 수직이고 동등하게 이격되어 있기 때문에, 제2 영역은 정사각형 형상을 갖는다. 그러나, 제2 영역(66)에 대한 다른 형상이 적합할 수 있으며, 전술된 바와 같이 제1 영역들 사이의 간격 및/또는 서로에 대한 제1 영역(61, 62)들의 정렬 관계를 변경함으로써 이루어질 수도 있다. 제2 영역(66)은 제1 축(70) 및 제2 축(71)을 갖는다. 제1 축(70)은 기재(52)의 종축(L)과 사실상 평행하며, 제2 축(71)은 기재(52)의 횡축(T)과 사실상 평행하다.
도시된 실시예에서, 기재(52)는, 도시된 실시예의 경우 횡축(T)과 사실상 평행한 방향으로 가해진 축방향 연신력을 받을 때 기재의 횡축과 사실상 평행한 축을 따라 기재(52)가 저항력을 나타내도록 "성형"된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "성형된"은 외부적으로 가해지는 임의의 연신 또는 힘을 받지 않을 때 요구되는 구조 또는 기하학적 형상을 사실상 유지할 기재 상에 요구되는 구조 또는 기하학적 형상을 생성하는 것을 지칭한다. 본 발명의 기재는 다수의 제1 영역과 다수의 제2 영역을 포함하며, 이 경우 제1 영역은 제2 영역으로부터 시각적으로 구별된다.
도 6에 도시된 바람직한 실시예에서, 제1 영역(60)은 기재(52)가 겪는 성형 단계 전후와 사실상 동일한 상태이다. 제2 영역(66)은 돌출 요소, 바람직하게는 다수의 상기 요소를 포함하며, 보다 바람직하게는 상기 요소는 리브형(74) 및/또는 절첩 요소이다. 리브형 돌출 요소(74)는 기재(52)의 종축과 사실상 평행한 제1 축 또는 주축(76)과, 기재(52)의 횡축과 사실상 평행한 제2 축 또는 단축(71)을 갖는다.
제2 영역(66) 내의 돌출 요소(74)는 미성형 구역 또는 단순히 간격 구역에 의해 서로로부터 분리될 수 있다. 바람직하게는, 돌출 요소(74)는 서로 인접하여 돌출 요소(74)의 주축(76)과 수직하게 측정될 때 0.25㎝(0.10인치) 미만의 미성형 구역에 의해 분리되고, 보다 바람직하게는 돌출 요소(74)는 이들 사이에 미성형 구역을 갖지 않도록 접촉하게 된다.
임의의 첨가 재료
본 발명의 임의의 기재의 세척 성능은 기재에 대한 오물의 부착을 향상시키는, 계면활성제 또는 윤활제를 포함하는 임의의 다양한 첨가제로 기재를 처리함으로써 추가로 향상될 수 있다. 이러한 첨가제는 사용되는 경우 오물을 부착시키는 기재의 능력을 향상시키기에 충분한 수준으로 기재에 첨가된다. 이러한 첨가제는 중량 기준으로 약 0.01% 이상, 보다 바람직하게는 약 0.1% 이상, 보다 바람직하게는 약 0.5% 이상, 보다 바람직하게는 약 1% 이상, 더욱 보다 바람직하게는 약 3% 이상, 더욱 보다 바람직하게는 약 4% 이상의 첨가 수준에서 기재에 적용되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 첨가 수준은 중량 기준으로 약 0.1 내지 약 25%, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 20%, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 15%, 더욱 보다 바람직하게는 약 3 내지 약 10%, 더욱 보다 바람직하게는 약 4 내지 약 8%, 그리고 가장 바람직하게는 약 4 내지 약 6%이다. 바람직한 첨가제는 왁스 또는 오일(예컨대, 광유, 석유 젤리 등)과 왁스의 혼합물이다. 적합한 왁스는 다양한 종류의 탄화수소, 및 소정의 지방산(예컨대, 포화 트라이글리세라이드)와 지방 알코올의 에스테르를 포함한다. 이들은 천연 공급원(즉, 동물, 식물 또는 광물)로부터 유래될 수 있고, 또는 합성될 수 있다. 또한, 이들 다양한 왁스의 혼합물도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 몇몇 대표적인 동물성 및 식물성 왁스는 밀랍(beeswax), 카르나우바(carnauba), 스퍼마세티(spermaceti), 라놀린(lanolin), 쉘락 왁스(shellac wax), 칸델릴라(candelilla) 등을 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 대표적인 광물성 왁스는 파라핀, 바셀린 및 미세결정 왁스와 같은 석유계 왁스와, 백색 세레신 왁스, 황색 세레신 왁스, 백색 오조케리트 왁스 등과 같은 화석 또는 토양 왁스를 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 대표적인 합성 왁스는 폴리에틸렌 왁스와 같은 에틸렌 중합체, "할로왁스"(Halowax)와 같은 염화 나프탈렌, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 합성법으로 제조된 탄화수소형 왁스 등을 포함한다.
광물 오일과 왁스의 혼합물이 사용될 때, 그 성분은 중량 기준으로 약 1:99 내지 약 99:1, 보다 바람직하게는 약 1:99 내지 약 10:1, 더욱 보다 바람직하게는 약 1:99 내지 약 3:7의 오일과 왁스의 비로 혼합되는 것이 바람직할 것이다. 특히 바람직한 실시예에서, 오일과 왁스의 비는 중량 기준으로 약 3:7이며, 첨가제는 중 량 기준으로 약 5%의 첨가 수준으로 적용된다. 바람직한 혼합물은 광물 오일과 파라핀 왁스의 3:7 혼합물이다.
특히 향상된 세척 성능은 거시적인 3차원 특성과 첨가제가 단일 기재 내에 제공된 때 달성된다. 앞서 논의된 바와 같이, 이들 낮은 수준의 첨가제는, 첨가제가 효과적인 수준으로, 바람직하게는 시트의 하나 이상의 개별적인 연속 구역에 사실상 균일한 방식으로 적용될 때 특히 바람직하다. 특히 시트에 대한 오물의 부착을 개선하는 첨가제를 바람직한 낮은 수준으로 사용하는 것은 놀라운 정도의 양호한 세척, 공기 중의 먼지 억제, 바람직한 소비자의 인상, 특히 촉각적 인상을 제공하며, 이에 더하여 첨가제는 방향물, 해충 억제 성분, 살균제를 포함하는 항미생물제, 및 특히 첨가제 내에서 용해 또는 분산될 수 있는 다수의 유익한 기타 성분을 혼입 및 첨가하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 이들 이점은 단지 예로서 제시된다. 낮은 수준의 첨가제는 첨가제가 기재, 패키지 및/또는 처리되는 표면에 대한 역효과를 가질 수 있는 경우 특히 바람직하다.
이들 첨가제의 적용은 바람직하게는 기재 구조 "내측의" 소정 지점에서 적어도 상당한 양의 첨가제를 적용함을 의미한다. 세척될 표면 및/또는 패키지와 접촉하는 첨가제의 양이 제한되어, 손상을 초래하거나 표면의 기능을 간섭하는 첨가제가 역효과를 단순히 제한하거나 전혀 일으키지 않을 수 있음은 본 발명의 기재의 3차원 구조의 특별한 장점이다. 또한, 첨가제는 본 발명의 기재의 돌출 요소의 피크 및/또는 기부에 적용되는 것이 바람직하다. 기재 구조 내측 및 외측의 첨가제의 존재는 오물이 더욱 용이하게 부착되고 첨가제가 적용된 기재의 구역으로부터 변위될 가능성이 덜하다는 점에서 유리하다.
패키징
본 발명은 또한 본 발명의 세척 시트 기재를 함유하는 패키지를 포함한다. 시트의 사용이 오물(예컨대, 먼지, 린트 등) 제거 및/또는 포획을 포함하는 세척의 이점을 제공할 것임을 사용자에게 단어 및/또는 그림에 의해 알려줄 정보와 관련된 패키지와 이러한 정보는 다른 세척 제품에 대한 우수성의 주장을 포함할 수 있다. 매우 바람직한 변형예에서, 패키지는 소비자에게 세척 시트의 사용이 대기 중의 먼지 및 다른 부유 물질의 감소된 수준을 제공할 것이라는 것을 알려줄 정보를 담고 있다. 시트의 완전한 이점이 실현됨을 보장하도록 직물, 페트(pet) 등을 포함하는 통상적이지 않은 표면에 대해 시트를 사용할 잠재성을 소비자에게 통지하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 전술된 바와 같이 조성물의 사용이 개선된 세척, 공기 중의 미립자 오물의 감소 등을 제공할 것임을 사용할 소비자에게 단어 및/또는 그림으로 알려줄 정보와 관련된 패키지의 사용은 중요하다. 정보는 소비자에게 정보를 전달하기 위해, 예컨대 모든 통상적인 매체, 패키지 상의 문장과 아이콘 또는 시트 자체를 포함할 수 있다.
세척 기구
본 발명의 기재는 세척 시트로서 사용하기에 적합하다. 바닥과 같은 세척 표면을 위해 사용될 때, 소정의 기구는 사용자가 바닥을 향해 자신을 낮출 필요가 없게 하므로 유용할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 기재는 세척 기구와 함께 사용하기에 적합한 것으로 고려된다. 전형적인 세척 기구는 핸들, 자루걸래 헤드, 및 본 발명의 세척 시트 기재를 자루걸래 헤드에 체결, 바람직하게는 제거 가능하게 체결하는 수단을 포함한다.
세척 기구의 핸들은 인간 환경 공학적으로 실용적인 세척을 제공할 임의의 길고 내구성 있는 재료를 포함한다. 핸들의 길이는 기구의 최종 용도에 의해 결정될 것이다. 사용의 편리함을 위하여, 자루걸래 헤드가 공지된 연결 조립체를 사용하여 핸들에 피봇 가능하게 부착될 수 있다. 세척 공정 중에 세척 시트가 부착 상태로 유지되는 한, 세척 시트를 자루걸래 헤드에 부착하기 위한 임의의 적합한 수단이 이용될 수 있다. 적합한 체결 수단의 예로는 클램프, 후크 및 루프(예컨대, Velcro(등록상표)) 등이 포함된다. 바람직한 실시예에서, 자루걸래 헤드는 가혹한 세척 중에 자루걸래 헤드에 시트를 기계적으로 부착하여 유지하도록 그 상부 표면 상의 "그리퍼"(gripper)를 포함할 것이다. 그리퍼는 또한 편리한 제거 및 폐기를 위하여 시트를 용이하게 해제시킬 것이다. 바람직한 그리퍼는 본 명세서에 포함되어 참고되는 킹그리(Kingry) 등에 의해 1999년 8월 13일자로 출원되어 본 출원과 공히 계류중인 미국 출원 번호 제09/374,714호에 설명되어 있다.
본 발명의 세척 시트가 세척 기구에 부착된 때 활주 특징과 세척 성능을 추가로 개선하기 위하여, 세척 기구의 자루걸래 헤드는 자루걸래 헤드의 저부 표면 상의 곡선형 프로파일을 가질 수 있다. 적합한 자루걸래 헤드는 본 명세서에 포함되어 참고되는 캐셔(Kacher) 등에 의해 2001년 3월 30일자로 출원되어 본 출원과 공히 계류중인 미국 출원 번호 제09/821,953호에 설명되어 있다.
적합한 세척 기구는 본 명세서에 포함되어 참고되는 미국 의장 특허 제D-409,343호 및 제D-423,742호에 도시되어 있다.
이하의 실시예 I 내지 III은 본 발명의 기재의 비제한적인 실시예이다. 일단 생성된 각각의 기재는 기재의 제1 영역과 제2 영역을 형성하도록 전술한 공정을 받게 된다. 적합한 패턴의 예는 도 6 내지 도 11에 도시되어 있다.
실시예 I과 II는 제1 섬유질 웹, 제2 섬유질 웹 및 제3 보강 섬유질 웹을 포함하고, 제1 및 제2 섬유질 웹이 동일한 재료인 기재를 설명하고 있다. 제1, 제2 및 제3 섬유질 웹은 제3 보강 섬유질 웹이 제1 섬유질 웹과 제2 섬유질 웹 사이에 위치된 상태로, 성형 벨트의 상부 상에 배치된다. 성형 벨트는 100 x 90 메쉬 스크린이다. 그 후, 웹은 습식 교락되고 건조된다. 수 교락(water entangling) 공정은 제1 및 제2 섬유질 웹의 섬유들이 서로 엉키게 하고, 또한 보강 섬유질 웹의 섬유와 서로 엉키게 한다. 그 후, 기재를 중량 기준으로 5%의 광유와 파라핀 왁스의 3:7 혼합물로 임의로 표면 코팅(예컨대, 인쇄, 분무 등에 의함)한다. 마지막으로, 전술된 바와 같이 준비한 출발 기재는 본 발명에 설명된 성형 공정을 받고, 그 결과 제1 영역 및 돌출 요소를 포함하는 제2 영역을 갖는 기재로 형성된다.
실시예 I
제1/제2 섬유질 웹: 20g/㎡의 기본 중량을 갖고 1.5dpf의 직경과 37㎜의 길이를 갖는 스테이플 폴리에스테르 섬유를 포함하는 카딩된 섬유질 웹(Wellman Type 203)
제3 보강 섬유질 웹: 30g/㎡의 기본 중량을 갖고 약 3.1의 공칭 직경을 갖는 50/50 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2성분 섬유(쉬쓰/코어)를 포함하는 가볍게 열점 결합(thermally point bonded)된 스펀본드 섬유질 웹
총 혼합재 기본 중량: 70g/㎡
기재 패턴: 대형 다이아몬드
241Pa(0.035psi) 부하 하의 두께: 1.87㎜
피크 대 피크 4.32㎜
평균 높이 차이 2.40㎜
토포그래피 인덱스: 0.55
실시예 Ⅱ
제1/제2 섬유질 웹 25.5g/㎡의 기본 중량을 갖고 1.5dpf의 직경과 37㎜의 길이를 갖는 스테이플 폴리에스테르 섬유를 포함하는 카딩된 웹(Wellman Type 203)
제3 보강 섬유질 웹: 기본 중량이 17g/㎡이고 약 6.0dpf를 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 에어리어 본디드 스펀본드 섬유질 웹(Remay 1054W)
총 혼합재 기본 중량: 68g/㎡
기재 패턴: 대형 다이아몬드
241Pa(0.035psi) 부하 하의 두께: 3.26㎜
피크 대 피크 거리 4.15㎜
평균 높이 차이 3.25㎜
토포그래피 인덱스 0.78
실시예 Ⅲ
단일 섬유질 웹: 18%의 결합 구역을 갖고 약 3.1의 공칭 직경을 갖는 50/50 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2성분 섬유(쉬쓰/코어)를 포함하는 가볍게 열점 결합된 스펀본드(워싱톤 워쇼우걸 소재의 BBA로부터의 개질된 Softspan)
기재 기본 중량 72g/㎡
241Pa(0.035psi) 부하 하의 두께: 1.76㎜
기재 패턴 유형 대형 다이아몬드
피크 대 피크 거리 3.63㎜
평균 높이 차이 1.67㎜
토포그래피 인덱스 0.46
실험 방법
A. 평균 높이 차이
평균 높이 차이는 스마트 스코프 측정 소프트웨어(Smart Scope Measurement Software) 버젼 4.32가 탑재된, 뉴욕 로체스터 소재의 옵티컬 게이징 프로덕츠 인코포레이티드(Optical Gauging Products Incorporated)에 의해 제조된 비디오 측정 시스템인 스마트스코프(SmartScope)(일련번호 508061104)를 사용하여 결정한다. 이 절차는 시트의 피크 또는 골 영역의 위치 설정 단계와, 비디오 측정 시스템의 초점 설정 단계와, 측정 장치 상의 Z-치수의 영점 조정 단계를 포함한다. 그 후, 비디오 측정을 인접한 골 또는 피크 영역으로 이동시키고, 다시 현미경을 초점 설정한다. 평균 높이 차이(즉, Z 방향 깊이)를 측정하기 위하여, 대상 돌출 요소의 피크 상에 초점을 설정하고, Z-축을 영점 조정한다. (2개의 돌출 요소 사이에서 인접 골의 기부의) 다음의 대상 지점이 초점 설정될 때까지 하방으로 초점 설정한다. 이동시킨 거리는 밀리미터 단위로 스크린의 하부에 표시된다.
장비의 표시부(display)는 이러한 피크/골 또는 골/피크 쌍 사이의 높이 차이를 지시한다. 이 측정은 시트 상의 임의의 위치에서 적어도 5회 반복하고, 평균 높이 차이는 이들 측정값의 평균이 된다.
B. 피크-피크 거리
전술한 장비는 피크-피크 거리를 측정하도록 사용할 수 있다. 사용된 배율은 2개의 인접한 피크들 사이의 거리를 용이하게 측정하기에 충분하여야 한다. 피 크-피크 거리를 측정하기 위하여, 돌출 요소의 하나의 피크의 상부 상에 관찰용 기구(scope)를 초점 설정한다. 관심있는 참조 지점, 즉 돌출 요소의 피크를 스크린 상에서 수직선과 정렬한다. 인접 피크에 대해 측정한 방향에 따라, X- 또는 Y-축을 영점 조정한다. 다음 측정 지점, 즉 다음 돌출 요소의 피크가 스크린 상에서 수직선과 정렬될 때까지 샘플 스테이지를 이동시킨다. 돌출 요소들의 피크들 사이의 거리는 밀리미터 단위로 스크린의 하부에 표시될 것이다. 이 측정은 시트 상의 임의의 위치에서 적어도 5회 반복하고, 평균 피크-피크 거리는 이들 측정값의 평균이 된다.
피크-피크와 높이 차이의 다수의 측정값을 취해 평균을 계산한다. 이들 값은 기재의 2개의 영역에 대한 토포그래피 인덱스를 계산하는 데에 이용된다.
C. 기재 두께 반동 실험 방법:
이 실험은 압력 부하가 가해지고 이어서 제거되는 시점 전후의 최종 기재의 두께 측정에 기초한다. 압력 부하가 제거된 후의 기재 두께의 회복 비율이 두께 반동의 측정값을 제공한다.
기재의 두께는 기재의 표면에 대해 매우 느리게 하강하는, 변형된 디지털 미쯔토요 두께 게이지(modified digital Mitutoyo Caliper gauge)(오하이오 페어필드 소재의 메져-올-인크(Measure-All-Inc)로부터 입수할 수 있는, 인장 스프링이 제거된 상태의 미쯔토요 디지매틱 인디케이터(Mitutoyo Digimatic Indicator), 카탈로그 번호 543-272)를 사용하여 결정한다. 정확도를 보장하기 위하여, 기재는 20.3 ㎝ X 30.5㎝(8인치 ×12인치) 그래니트 베이스(granite base)(오하이오 페어필드 소재의 메져-올-인크로부터 입수 가능함, 카탈로그 번호 60812-IRS)에 의해 지지시킨다. 부가적으로, 디지털 두께 게이지는 이하의 부속품, 즉 (1) 오노 소키 릴리스 케이블(Ono Sokki Release Cable)[카탈로그 번호 AA-816], (2) 2.5㎝(1인치) 연장선(extension)[카탈로그 번호 20-278-8], (3) 4.0538㎝(1.596인치) 직경 접촉점(contact point)[카탈로그 번호 P-500A-1.596], (4) 선회 접촉점 어댑터(swivel contact point adapter)[카탈로그 번호 89-050022] 및 (5) 추 스터드(weight stud)[카탈로그 번호 10175W]를 이용한다. 이들 모든 구성 요소들은 오하이오주 페어필드 소재의 메져-올-인크로부터 구할 수 있다. 기재는 기재의 최초 두께를 측정하기 위하여 어떠한 부가의 추 없이 (게이지 푸트(foot)의 압력은 262Pa(0.038psi)임) 디지털 미쯔토요 두께 게이지 하에 배치시킨다. 그 후, 중량을 알고 있는 추가 부가되어 총 푸트 압력은 455Pa(0.066psi)이 된다. 바닥 와이핑을 위한 전형적인 소비자 사용 기간을 모의실험하기 위하여 10분 동안 추를 푸트와 기재 상에 유지시킨다. 10분의 기간의 종료시, 부가의 추를 제거하고, 시트의 두께를 (어떠한 부가의 추도 없이 262Pa(0.038psi)의 공칭 압력에서) 다시 측정한다. 추를 제거할 때, "반동" 두께는 3분에 이르는 동안 매 30초마다 기록한다. 두께 반동은 추를 제거한 후 3분이 될 때의 기재 두께를 최초 "무부하" 두께로 나눔으로써 계산한다.
D. 두께, 기본 중량 및 밀도 방법
모든 기재 두께, 기본 중량 및 밀도 계산은 262Pa(0.038psi) 부하 하의 기재에 대한 측정값에 기초한다.
기재의 두께를 "기재 두께 반동 실험 방법"에서 전술된 바와 동일한 실험 장비를 이용함으로써 측정한다. 기재의 두께를 측정하기 위하여 어떠한 부가의 추도 없이 (게이지 푸트의 압력이 262Pa(0.038psi)임) 디지털 미쯔토요 두께 게이지 하에 최종 기재를 배치시킨다. 두께 측정의 기록 단위는 밀리미터이다.
최종 기재의 기본 중량은 100㎜ ×100㎜으로 절단된 최종 기재의 중량(그램 단위)을 측정하여 결정한다. 그 후, (g/m2으로 보고되는) 기본 중량을 이하와 같이 계산한다.
Figure 112005010789330-pct00001
최종 기재의 밀도는 (전술된 바와 같이 계산한) 기본 중량을 기재의 두께로 나눔으로써 계산한다. (g/㎤로 보고되는) 밀도는 이하와 같이 계산한다.
Figure 112005010789330-pct00002

Claims (35)

  1. 하나 이상의 섬유질 웹을 포함하며, 하나 이상의 제1 영역과 하나 이상의 제2 영역을 추가로 포함하며, 하나 이상의 제2 영역이 돌출 요소를 포함하고 하나 이상의 제1 영역보다 기하학적 변형이 더 클 수 있으며, 밀도가 0.15g/㎤ 이하임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  2. 제1항에 있어서, 제1 영역과 제2 영역이 시각적으로 서로 구별됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  3. 제1항에 있어서, 제1 영역과 제2 영역이 동일한 재료 조성으로 구성됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 제2 영역이 돌출 리브형 요소들을 포함함을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  5. 제4항에 있어서, 돌출 요소들이 서로 접촉하며, 이들 돌출 요소 사이에 제1 영역이 개재되어 있지 않음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  6. 제4항에 있어서, 돌출 요소들이 서로 접촉하며, 이들 돌출 요소 사이에 미성형 영역이 개재되어 있지 않음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  7. 제1항에 있어서, 돌출 요소들이 인접하여 접촉된 돌출 요소들을 부분적으로 또는 전체적으로 덮도록 절첩되어, 오물의 수집과 포획에 적합한 포켓을 형성할 수 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  8. 제1항에 있어서, 돌출 요소들이 인접한 제1 영역을 부분적으로 또는 전체적으로 덮도록 절첩되어, 오물의 수집과 포획에 적합한 포켓을 형성할 수 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  9. 제1항에 있어서, 돌출 요소들이 인접한 제1 영역과 인접하여 접촉된 돌출 요소를 부분적으로 또는 전체적으로 덮도록 절첩되어, 오물의 수집과 포획에 적합한 포켓을 형성할 수 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  10. 제1항에 있어서, 제1 영역과 제2 영역이 기재를 가로지르는 스트립으로 배열됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  11. 제1항에 있어서, 제1 영역과 제2 영역이 기재를 가로지르는 파형으로 배열됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  12. 제1항에 있어서, 제1 영역의 일부가 제1 방향으로 연장하고 제1 영역의 잔여부가 제1 방향과 간격을 두고 교차하는 제2 방향으로 연장하며, 제1 영역이 제2 영역을 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸는 경계를 형성함을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  13. 제1항에 있어서, 밀도가 0.12g/㎤ 이하임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  14. 제1항에 있어서, 두께가 0.7㎜ 이상임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  15. 제1항에 있어서, 두께 반동이 65%를 초과함을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  16. 제1항에 있어서, 기본 중량이 10 내지 120g/㎡임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서, 단일 섬유질 웹임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  21. 제20항에 있어서, 단일 섬유질 웹이 스펀본드되어 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  22. 제1항에 있어서, 하나 이상의 섬유질 웹을 포함하는 웹의 라미네이트임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  23. 제1항에 있어서, 하나 이상의 섬유질 웹과 보강 웹의 라미네이트임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  24. 제23항에 있어서, 2개 이상의 섬유질 웹과 보강 웹을 포함하고, 보강 웹이 섬유질 웹 사이에 개재되어 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  25. 제1항에 있어서, 하나 이상의 섬유질 웹과 신장 가능한 웹의 라미네이트임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  26. 제25항에 있어서, 2개 이상의 섬유질 웹과 신장 가능한 웹을 포함하고, 신장 가능한 웹이 섬유질 웹 사이에 개재되어 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  27. 제1항에 있어서, 하나 이상의 섬유질 웹과 보강 및 신장 가능한 웹의 라미네이트임을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  28. 제27항에 있어서, 2개 이상의 섬유질 웹과 보강 및 신장 가능 웹을 포함하고, 보강 및 신장 가능한 웹이 섬유질 웹 사이에 개재되어 있음을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  29. 제23항에 있어서, 보강 웹이 스펀본드 섬유로 구성됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  30. 제23항에 있어서, 섬유질 웹이 카딩된 스테이플 섬유를 포함하고 습식 교락에 의해 형성되며, 보강 웹이 스펀본드 섬유로 구성되어, 후속적으로 웹의 라미네이트가 함께 습식 교락됨을 특징으로 하는, 세척 시트로서 사용하기에 적합한 부직포 기재.
  31. 제1항의 기재를 포함하는 세척 시트.
  32. 오염된 표면 위를 제1항에 따르는 기재로 와이핑함으로써 오염된 표면을 세척하는 방법.
  33. 부직포 기재를 제공하고, 부직포 기재가 한 쌍의 대응하는 롤을 통해 공급되며, 한 쌍 이상의 롤의 주변부 둘레의 하나 이상의 치 형성 영역과 하나 이상의 홈 형성 영역을 포함하고, 홈 형성 영역이 기재의 제1 영역을 형성하고, 치 형성 영역이 기재의 제2 영역을 형성함을 특징으로 하는, 제1항에 따르는 부직포 기재의 형성방법.
  34. 제33항에 있어서, 한 쌍 이상의 대응하는 롤이 이들 롤의 주변부 둘레에 다수의 치 형성 영역과 홈 형성 영역을 포함함을 특징으로 하는, 제1항에 따르는 부직포 기재의 형성방법.
  35. 제33항에 있어서, 부직포 기재가 2쌍 이상의 대응하는 롤을 통해 공급됨을 특징으로 하는, 제1항에 따르는 부직포 기재의 형성방법.
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