KR20060006824A

KR20060006824A - 청소용 소재

Info

Publication number: KR20060006824A
Application number: KR1020057020206A
Authority: KR
Inventors: 리베라 카르멘 마틴; 코메즈 에스트렐라 카브레로; 가이 엠. 폴라우드
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2006-01-19
Also published as: ATE370269T1; CN100480452C; KR20110117730A; ES2290742T3; CN1780953A; JP2007516085A; EP1618239A1; AU2004235289A1; MXPA05011468A; CA2523499A1; AU2004235289B2; BRPI0409667B1; DE602004008253T2; EP1618239B1; CA2523499C; WO2004097095A1; DE602004008253D1; BRPI0409667A; JP2011062813A

Abstract

청소용 소재가 사전-결합(pre-bond) 수지에 의해 상호 접촉 지점에서 서로 결합된, 얽힌 섬유의 3-차원 부직 웹을 포함하며, 그리고 복수의 연마 입자가 피막-제조(make-coat) 수지에 의해 결합된 웹의 섬유에 부착된다. 섬유 중량의 대부분이 천연 섬유를 포함하고, 결합된 웹이 최대 밀도 50 kg/m³을 가진다. 청소용 소재를 제조하는 방법은 1) 가융성 결합제 입자를 포함하는 건조 미립자 소재와 접촉하는 천연 섬유의 3-차원 부직 웹을 형성하는 단계; 2) 결합제 입자로 하여금 유동가능한 액체 결합제를 형성시키는 조건에 웹을 노출시키고, 그리고 이후 액체 결합제를 고체화시켜 웹의 섬유들 사이에 결합을 형성하고 이로써 사전-결합된 웹을 제공하는 단계; 그리고 3) 연마 입자를 사전-결합된 웹에 도포하고, 그리고 적어도 피막-제조 수지에 의해 연마 입자를 사전-결합된 웹의 섬유에 결합시켜 청소용 소재를제공하는 단계를 포함한다.

청소용 소재

Description

청소용 소재 {SCOURING MATERIAL}

본 발명은, 배타적인 것은 아니지만, 가정용으로 사용하는데 특히 더 적절한 부직 섬유상 청소용 소재에 관한 것이다.

가정용으로 사용하기 위한 청소용 소재는 부직 웹을 포함하여 다양한 형태로 제조된다 (예컨대, US-A-2 958 593에 기재된 저밀도 부직 연마 웹). 제조 이후, 청소용 소재의 웹은 손으로 사용하기에 적합한 크기의 개별 조각으로 절단할 수 있거나 (예컨대, US-A-2 958 593에 기재된 개별 직사각형 패드) 또는 필요한 때 용이한 크기의 조각으로 웹을 분할하도록 최종 사용자에게 남겨둘 수 있다 (예컨대, WO 00/006341 및 US-A-5712 210에 기재된 바와 같이).

부직 웹 소재를 사용하여 제조한 다른 가정용 청소용 패드는, 예컨대 US-A-2 327 199, 2 375 585 및 3 175 331에 기재된 패드로 알려져 있다. 더 일반적인 연마 용품용 부직 핸드 패드 또한 공지되었으며, 예컨대, 3M 컴퍼니 St. Paul, Minnesota, USA로부터 상표 "Scotch-Brite(스카치-브라이트)"로 구입할 수 있는 핸드 패드를 포함한다.

바람직한 부직 섬유상 청소용 소재는 저밀도이며, 상대적으로 높은 공극 부피를 갖는 오픈 소재이다. 그 유형의 청소용 소재는 효과적인 세척 작용을 나타내 지만 (그 이유는 공극이 세척되는 표면으로부터 제거되는 물질을 유지하기 때문이며) 그들 자체를 물 또는 일부 다른 세척 액체에서 린싱시킴으로써 간단히 용이하게 세척하여 따라서 그들을 재-사용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 가정용 환경에 사용하는 많은 청소용 소재는 재사용이 제한되어, 이후에 폐기되는 것으로 고려된다. 위생적 관점으로부터, 그런 제품이 오염되기 전에 폐기하는 것이 바람직한데 그 이유는 주방 작업 표면 뿐 아니라 요리 및 음식 기구를 세척하기 위해 그들을 빈번하게 사용하기 때문이다. 그렇지만, 소비자들의 환경 문제에 대한 관심이 증가함에 따라, 그들을 재사용할 수 있거나 또는 유해한 부산물을 생성하지 않으면서 신속하게 분해된다는 것을 알지 않는 한 일회용 제품을 사용하는 것을 점점 더 꺼리고 있다. 이런 이유로, 가정용 세척에 대해 천연 소재에 기초하는 제품을 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다.

천연 식물성 섬유로부터 단독으로 제조한 청소용 소재는 공지되어 있으며, 예컨대, 수세미 또는 야자 잎의 섬유상 부분으로부터 제조한 종래의 청소기를 포함한다. 그런 청소용 소재는 환경적으로-허용되는 방식으로 분해되지만, 종래의 방식으로 제조하는 경우 균일한 표준으로 대량 생산할 수 없다는 단점을 가진다. 게다가, 천연 식물성 섬유는 탄성이 없거나 또는 거의 없기 때문에 (부직 연마용/청소용 소재를 제조하는데 사용하는 크림핑시킨 합성 섬유와 달리), 심지어 그들을 더 균일한 부직 웹으로 가공한다고 해도, 섬유를 구기지 않고 웹 내로 연마 광물을 도입하는 것이 어려우며, 결과적으로, 목적하지 않는 양으로 웹을 압축시키게 된다. 결과적으로, 천연 섬유로부터 제조한 가정용 청소용 소재는 합성 섬유로부터 제조한 것보다 소비자에게 덜 끌리는 경향을 가진다.

요약

본 발명은 사전-결합(pre-bond) 수지에 의해 그들의 상호 접촉 지점에서 서로 결합된 얽힌 섬유의 3-차원 부직 웹을 포함하는 청소용 소재를 제공하며, 여기서 섬유 중량의 대부분이 천연 섬유를 포함하며, 결합된 웹은 최대 밀도 50 kg/m³ (바람직하게는 30 kg/m³)을 가진다. 피막-제조(make-coat) 수지에 의해 복수의 연마 입자를 결합된 웹의 섬유에 부착시킨다 .

본 발명은 또한 이하의 단계를 포함하는, 청소용 소재를 제조하는 방법을 제공한다: 1) 가융성 결합제 입자를 함유하는 건조 미립자와 접촉된 천연 섬유의 3-차원 부직 웹을 제조하는 단계, 2) 결합제 입자로 하여금 유동가능한 액체 결합제를 형성하게 하는 조건에 웹을 노출시키는 단계, 및 이후 액체 결합제를 고체화시켜 웹의 섬유 사이에 결합을 형성하고 그럼으로써 사전-결합된 웹을 제공하는 단계 및 3) 연마 입자를 사전-결합된 웹에 도포하고 그리고 적어도 피막-제조 수지에 의해 연마 입자를 사전-결합된 웹의 섬유에 결합시켜 청소용 소재를 제공하는 단계.

도면의 간단한 설명

단지 예시의 방식으로, 본 발명에 따른 청소용 소재 및 그들의 제조 방법을 첨부된 도면을 참고로 이제 설명하고자 한다:

도 1은 본 발명에 따른 청소용 패드의 도면이며;

도 2는 본 발명에 따른 청소용 패드의 구조를 다이아그램식으로 그리고 확대 척도로 도시하였으며;

도 3은 도 1의 청소용 소재를 제조하는 방법의 개략도이며; 그리고

도 4는 도 3의 방법의 일부의 변형을 도시한 것이다.

상세한 설명

본 발명은 가정용 환경에서 효과적인 세척 작용을 제공할 수 있고 그리고, 그것의 유효한 수명이 종료된 때에, 환경 친화적인 방식으로 분해되는 지식으로 폐기할 수 있는 청소용 소재를 제공하는 과제에 관한 것이다 .

본 발명은 사전 결합 수지에 의해 그들의 상호 접촉 지점에서 서로 결합되고, 오픈되고, 뻣뻣한, 얽힌 섬유의 3-차원 부직 웹을 포함하는 청소용 소재를 제공하며, 여기서 섬유 중량의 대부분이 천연 섬유를 포함한다. 복수의 연마 입자를 피막-제조 수지에 의해 결합된 웹의 섬유에 부착시킨다.

용어 "오픈(open)" 및 "뻣뻣한(lofty)"은, 웹으로 채워진 부피의 더 많은 양(50% 이상, 바람직하게는 실질적으로 50% 이상)을 포함하는, 다수의, 상대적으로 크고, 상호연결된 공극의 네트워크를 가지는 결합된 웹이 상대적으로 저밀도임을 의미한다. 본 발명의 문맥에서, 그 용어들은 결합된 웹이 밀도 50 kg/m³ 이하, 바람직하게는 30 kg/m³ 이하를 갖는다는 것을 의마한다. 바람직하게는, 결합된 웹은 최소 두께가 5 mm이다.

본 발명에 따른 청소용 소재는 낮은 공극-부피 및/또는 낮은 연마 작용을 갖는 부직 물질과 통상적으로 연관된 천연 섬유로부터 주로 구성된다는 사실에도 불구하고 효과적인 청소 작용을 제공할 수 있다는 것을 발견하였다다. 사용 이후, (물질의 주성분인) 섬유가 환경적으로 허용되는 방식으로 분해되는 지식으로 청소용 소재를 폐기할 수 있다.

도면에 언급한 바와 같이, 도 1에 보이는 일반적으로 직사각형의 청소용 패드(1)는 손으로 사용하는 것으로 고려되며, 그들의 상호 접촉 지점에서 서로 결합된 얽힌 섬유(3)의 3-차원 부직 웹을 포함한다 (도 2 참조). 결합된 웹은 바람직하게는 최소 두께가 5 mm이고 그리고 최대 밀도가 50 kg/m³ (더 바람직하게는, 30 kg/m³)이다.

패드(1)의 섬유(3)를 이하에 기재한 바와 같이 사전-결합 수지에 의해 그들의 상호 접촉 지점(5)에서 서로 결합시키고, 그리고 또한 이하에 기재한 바와 같이 패드는 추가로 피막-제조 수지에 의해 섬유에 부착된 연마 입자(7)을 포함한다.

섬유(3)는 적어도 80 중량%의 천연 섬유, 바람직하게는 식물성 섬유 예컨대 코코(coco), 사이살(sisal), 및 헴프(hemp) 섬유를 포함한다. 사용할 수 있는 다른 천연 섬유는 면, 황마(jute), 아마(flax) 및 모의 섬유를 포함한다. 합성 섬유가 존재하는 경우, 폴리에스테르 (예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드 (예컨대, 헥사메틸렌 아디프아미드, 폴리카프로락툼 및 아르아미드), 폴리프로필렌, 아크릴계 (아크릴로니트릴의 중합체로부터 제조), 레이온, 셀룰로즈 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드-비닐 클로라이드 공중합체, 및 비닐 클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체, 뿐 아니라 탄소 섬유 및 유리 섬유를 포함하는 임의의 적절한 물질로 제조할 수 있다. 사용하는 섬유는 원섬유 또는 의류 절단물, 카펫 제조, 섬유 제조, 또는 옷감 가공 등으로부터 재생된 폐기물 섬유일 수 있다.

섬유(3)가 그들의 상호 접촉 지점(5)에서 서로 결합된 사전-결합 수지는 우수한 강도 및 물/열 저항을 갖는 청소용 소재를 제공하도록 선택한다. 결합제 물질은 특정 열경화성 수지로부터 선택할 수 있으며, 포름알데히드-함유 수지, 예컨대 페놀 포름알데히드, 노볼락 페놀계 및 특별히 가교제를 첨가한 것 (예컨대, 헥사메틸렌테트라민), 페노플라스트, 및 아미노플라스트; 불포화 폴리에스테르 수지; 비닐 에스테르 수지; 알키드 수지, 알릴 수지; 푸란 수지; 에폭시; 폴리우레탄; 및 폴리이미드를 포함한다. 결합제 물질은 또한 특정 열가소성 수지로부터 선택할 수 있으며, 폴리올레핀 수지 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌; 폴리에스테르 및 코폴리에스테르 수지; 비닐 수지 예컨대 폴리(비닐 클로라이드) 및 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체; 폴리비닐 부티르알; 셀룰로즈 아세테이트; 폴리아크릴계 및 아크릴계 공중합체 예컨대 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체를 포함하는 아크릴계 수지; 및 폴리아미드 (예컨대, 헥사메틸렌 아디프아미드, 폴리카프로락툼), 및 코폴리아미드를 포함한다. 바람직하게는, 사전-결합 수지(5)는 에폭시, 또는 폴리우레탄, 또는 코-폴리아미드 수지이다.

상기 열경화성 수지와 열가소성 수지의 혼합물을 또한 사용할 수 있다.

연마 입자(7)는, 세척되고 그리고 연마 작용이 필요한 표면의 성질의 관점에서 청소용 패드에 사용하기에 적절한 임의의 공지의 유형일 수 있다. 적절한 연마 입자 중에는 무기 물질의 입자, 예컨대 세라믹 알루미늄 옥사이드, 열-처리 알루미늄 옥사이드 및 화이트-융합 알루미늄 옥사이드를 포함하는 알루미늄 옥사이드; 뿐 아니라 실리콘(silicon) 카바이드, 텅스텐 카바이드, 알루미나 지르코니아, 다이아몬드, 세리아, 큐빅 보론 나이트리드, 실리콘 나이트리드, 가넷, 및 전술한 것의 조합을 포함한다. 연마 응결물 예컨대 미국특허 4,652,275 및 4,799,939에 기재된 것을 본 발명에 사용할 수 있는 것으로 사료된다. 적절한 연마 입자는 또한 부드럽고, 덜 파괴적인 물질 예컨대 열경화성 또는 열가소성 중합체 입자 뿐 아니라, 예컨대 분쇄시킨 천연 제품 예컨대 분쇄시킨 넛셀(nut shell)을 포함한다. 연마 입자용 적절한 중합체계 물질은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(메타크릴)산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌 및 멜라민-포름알데히드 축합물을 포함한다. 연마 입자는 바람직하게는 부직 섬유상 웹(1)의 틈새 내로 입자의 침투를 허용하도록 충분히 작은 입자 크기를 가진다.

피막-제조 수지는 청소용 소재에서 피막-제조로 사용하기에 적절한 것으로 공지된 임의의 수지일 수 있으며, 수계(water-based) 수지를 포함한다. 바람직한 결합제는 페놀계 수지 (더 특별하게는, 예컨대, 더 강한 마멸용 청소용 소재) 및 라텍스 수지 (더 특별하게는, 예컨대, 스크래칭이 없는 욕실 세척용 청소용 소재)를 포함한다.

도 1의 청소용 패드를 제조하는 첫번째 방법을 도 3에 도시하였으며, 이제 설명하고자 한다. 이 유형의 방법은 또한 본 발명자들의 동일자의 동시-진행 출원 (GB 출원 0309393.7)에 기재하고 있다.

만약 선택한 섬유(3)를 베일(bale)로 제공한다면, 먼저 베일을 오픈시켜야 한다. 이후 섬유를 웹-성형 장치(12)에 공급하고 여기서 그들이 건조-레이드, 오픈되고, 뻣뻣한, 3-차원 부직 웹(13)을 형성한다. 바람직한 유형의 부직 웹은 에어-레이드 웹으로서 US-A-2 958 593에 기재한 것이며, 이 경우 웹-성형 장치(12)는 상업상 구입할 수 있는 "Rando-Webber" 장치일 수 있으며, 예컨대 Rando Machine Co., Macedon, N. Y.가 제조한 것이며, 섬유(3)의 길이는 바람직하게는 3-30 cm 범위 내이다. 웹(13)은 바람직하게는 최소 두께 5 mm 및 최대 밀도 50 kg/m³ (더 바람직하게는, 30 kg/m³)로 형성된다.

이후 부직 웹(13)을 분말 코팅 부스(14) 내에 채우고 여기서 유동화 호퍼(16)로부터 공급된 미립자 사전-결합 수지(15)와 접촉한다. 이 스테이지에서 부직 웹(13)에 적용되는 것인 선택적인 건조 입자 첨가제 (예컨대 색소 분말 및 유동 보조제)를 호퍼(16)에서 수지 입자(15)와 혼합시킬 수 있다. 부직 웹(13)을 분말-코팅 부스(14)를 통해, 그라운드되고, 전기적으로 전도성인, 오픈 메시 컨베이어(17) 상으로 이송시키고 그리고 미립자 수지(15)를 웹 위에 위치하는 분말 코팅 응용에 사용하기 위한 공지된 유형의 정전기적 분말 분무총(18, spray gun)으로부터 그것에 향하게 한다. 정전기적 인력, 중력 및 분무총(18)으로부터 분무화시킨 공기의 흐름의 조합 효과 하에서, 수지 입자(5)가 전체 두께의 웹(13)을 관통한다. 웹(17)과 컨베이어 벨트(17)를 통해 통과하는 임의의 수지 분말을 부스(14)의 바닥에서 수집하고 재사용할 수 있다.

만약 목적한다면, 이제 웹(13)을 뒤집을 수 있으며 분말 코팅 부스(14)를 통해 2회 동안 이송시켜 이 스테이지에서 웹으로 로딩되는 수지 분말(15)의 양을 증가시키게 된다.

후술하는 바와 같이, 웹에서 사전-결합 수지(15)를 이어서 활성화시키고, 웹의 섬유 사이에 결합을 형성하고 따라서 사전-결합된 웹을 제공하게 되며, 여기에 이어서 연마 입자를 도포한다. 결과적으로 수지 입자(15)는 관련된 웹 섬유의 성질을 갖는 것을 선택하여야 하며 사전-결합된 웹을 연속하는 가공 단계에 적용시켜, 관련된 청소용 소재의 목적하는 특성을 갖는 것을 제조하게 된다.

부직 웹을 결합시키는데 사용하기에 적절한 미립자 수지는 공지되어 있으며, 열에 의해 활성화되는 열경화성 및 열가소성 분말, 뿐 아니라 다른 방식으로 (예컨대, 수분에 의해) 활성화된 분말을 포함한다. 다양한 목적으로 부직 웹을 결합시키는데 적절한 미립자 물질은, 예컨대, US-A-4 053 674, 4 457 793, 5 668 216, 5 886 121, 5 804 005, 5 9767 244, 6 039 821, 6 296 795, 6 458 299, 및 6 472 462에 기재하고 있다. 청소용 소재에 사용하기에 적절한 미립자 결합제 물질은 우수한 강도 및 물/열 저항을 가지며 그리고 웹 섬유를 손상시키지 않으면서 활성화시킬 수 있는 청소용 소재를 제공하는 것이다. 바람직한 결합제 물질은, 전술한 바와 같이, 에폭시, 폴리우레탄 및 코폴리아미드 미립자 수지이다.

수지 입자(15)는 분무총(18)에 사용하기에 적절한 크기이어야 하며, 그리고 웹(13)의 섬유 사이에 틈새 공간을 관통할 수 있는 것을 보장할 만큼 충분히 작아야 한다. 바람직하게는, 그들은 입자 크기 200 마이크로미터 이하를 갖는다. 폐기를 최소화하기 위해, 분말 코팅 부스(14)에서 웹(13)에 도포되는 수지 입자(15)의 양은 웹의 적절한 결합을 제공하는 것과 일치하는 최소량으로 조절되어야 한다.

부스(14) 유래의 분말-함유 부직 웹(19)을 이후 유동가능한 조건에 수지 입자를 액화시키는 조건에 노출시키고, 이어서 수지를 경화시키고 웹 섬유 사이에 결합을 형성시킨다. 예컨대, 만약 수지가 열-활성화 열경화성 물질 (예컨대, 분말화 에폭시 수지)이라면, 웹(19)을 오븐(20)을 통해 통과시키고 여기서 먼저 가열하여 수지를 액화시키고 따라서 웹 섬유를 코팅시키게 되며, 이후 수지를 경화시키고 결과적으로 그들의 상호 접촉 지점에서 함께 섬유를 결합시키게 된다. 만약, 다른 예로서, 수지가 열가소성 물질이라면 웹(19)을 오븐(20)을 통해 통과시켜 간단히 수지를 액화시키며 결과적으로 웹 섬유를 코팅시키고 이어서 웹을 냉각시키며 결과적으로 수지를 고체화시키고 웹 섬유를 그들의 접촉 지점에서 함께 결합시킨다. 각 경우에, 이 단계에서 노출되는 온도에 의해 웹이 손상되지 않는 것을 보장하도록 수지를 선택하여야 한다.

사전-결합된 웹(21)을 냉각시킬 때, 그것을 1차 분무 부스(22)를 통해 통과시키고 여기서 웹의 한 표면을 액체 피막-제조 수지와 혼합시킨 연마 입자(7)의 슬러리(23)로 분무시키고 이어서 오븐(24)을 통해 웹을 통과시킴으로써 경화시킨다. 이후 웹을 2차 분무 부스(25)를 통해 통과시키고 여기서 웹의 다른 면을 동일한 연마용-수지 슬러리로 분무시키고 이후 2차 오븐(26)에서 경화시킨다. 바람직한 연마 입자는 강옥(corundum) 및 폴리(비닐 클로라이드) 입자이며 그리고 바람직한 수지는 페놀계 및 라텍스 수지이지만, 전술한 다른 연마용 물질 및 피막 제조 수지를 사용할 수 있다. 충진제 및 색소와 같은 첨가제는 또한, 만약 목적한다면 연마용-수지 슬러리에 사용하는 것을 포함한다.

방금 설명한 배열에 대한 대안으로서, 2차 분무 부스(25) 및 2차 오븐(26)을 생략하며, 대신, 오븐(24)에 남겨졌을 때 웹(21)을 뒤집고 분무 부스(22)를 통해 다시 이송시키며 따라서 웹의 다른 면을 슬러리(23)로 분무시킬 수 있다. 이후 웹을 오븐(24)을 통해 2회 동안 통과시킨다.

어느 경우에든, 이후 제조된 부직 청소용 웹을 (만약 필요하다면, 보관 이후) 도 1에 도시한 청소용 패드(1)로 전환시킬 수 있다.

도 3에 도시한 전술한 방법에 다양한 다른 변형을 적용할 수 있다. 예컨대, 웹-성형 장치(12)는 에어-레잉(air-laying) 보다는 카딩(carding) 및 교차-랩핑(cross-lapping)으로 건조-레이드 웹을 제조할 수 있으며, 분말-코팅 부스(14)는 웹을 통해 분말 수지의 동등한 분포를 얻는데 적절한 것으로 알려진 다른 장비로 대체할 수 있다 (예컨대, 미터링 롤(metering roll) (예컨대, 널링 롤(knurled roll) 분말 적용기), 분말 분무 또는 시프팅(sifting), 또는 유동화 베드를 사용하는 장치, 또는 연속적으로 사용할 수 있는 것).

연마 입자(7)를 사전-결합된 웹(21)에 적용하는 방식을 변형하는 것 또한 가능하다. 예컨대, 연마 입자를 액체 결합제 조성물과 혼합하여 슬러리를 형성하는 대신에, 액체 결합제 조성물을 사전-결합된 웹에 단독으로 도포할 수 있으며 (예컨대, 분무 또는 롤-코팅으로) 이어서 연마 입자를, 예컨대 연마 입자 디스펜서 밑으로 웹을 이송시킴으로써, 건조 조건에서 웹의 표면 상에 드롭 코팅시킬 수 있으며, 스프링클시키고, 또는 분무시킨다. 결합제 조성물을 이후 경화시켜 연마 입자를 웹의 섬유에 결합시킨다. 추가의 대안으로서, 연마 입자를 분말화 수지 결합제와 배합시킬 수 있으며, 그 배합물을 이후 건조 형태로 사전-결합된 부직 웹에 도포한다.

추가 변형으로서, 연마 입자(7)가 부착된 이후 추가 수지층을 웹에 도포할 수 있다. 이 선택적인 수지층 (또한 크기 코팅으로 알려진 것)은 부직 청소용 소재를 통합시키며 그것의 착용 저항을 증가시키도록 작용한다.

도 3에 도시한 방법의 다른 변형 버젼에서는, 웹-성형 장치(12)에서 부직 웹을 형성하기 전에 미립자 사전-결합 수지(15)를 웹 섬유(1)와 혼합시킨다. 그 경우, 분말-코팅 부스(14)를 생략한다. 다른 변형 버젼에서는, 분말-코팅 부스(14)를 도 4에 도시한 장치로 대체하며, 그 장치는 분말 산란 단위(30) 및 분말 주입 단위(31)를 포함한다. 그 경우, 웹-성형 장치(12) 유래의 웹(13)을 단위(30)를 통해 통과시키고, 여기서 미립자 사전-결합 수지(15)를 (임의의 선택적인 건조 입자 첨가제와 함께) 웹의 상부 표면 상에 디스펜서(32)로부터 균일하게 분포시킨다. 웹을 통해 통과하는 임의의 수지를 단위(30)의 바닥에서 수집하고 재사용할 수 있다. 이후 웹을 주입 단위(31)로 통과시키고, 이들이 교류 전압이 가로질러 인가된 두 전극 플레이트(33) 사이를 통과한다: 이것의 효과는 웹의 두께에 걸쳐 수지 분말(15)을 분포시키는 것이며, 이어서 웹을 도 1과 같이 오븐(20)에 통과시킨다. 웹의 상부 및 하부 표면과 접촉하는 브러쉬(34)를 주입 단위(31)의 하류에 위치시켜 임의의 과량의 수지 분말을 제거시켜, 수집할 수 있으며 재사용한다.

도 4에 도시한 유형의 방법은 EP-A-0914 916에 기재하고 있으며, 섬유상 웹을 분말과 접촉시키는 추가 대안의 방법은 EP-A-0 025 543에 기재하고 있다.

전술한 미립자 사전-결합 수지(15)를 사용하면, 일반적인 청소용 소재 및 연마 물질용 부직 섬유상 웹을 형성하는데 통상 사용하는 크림핑시킨 합성 섬유보다는 훨씬 덜 탄성인 섬유로부터 웹을 제조한다는 사실에도 불구하고, 오픈되고, 저밀도, 결합된 부직 웹(21)을 제조하는 것이 가능하다. 웹에 도포하는 임의의 압축력 없이 미립자 수지(15)를 결합되지 않은 웹(13)에 분포할 수 있다. 결합되지 않은 웹(13) 상에서의 압축력은, 롤 코팅에 의해 또는 심지어 분무에 의해 액체 형태로 수지를 웹에 도포하는 때 발생하는 것과 같이, 결과적으로 웹을 압착시키고 그리고 부직 청소용 소재에 대한 기초로서 사용하는데 덜 효과적으로 되거나, 또는 심지어 쓸모없게 한다. 일단 섬유를 미립자 수지(15)로 결합시켰다면, 다만, 웹(21)은 연마 입자(7) 및 피막-제조 수지의 적용 동안 발생할 수 있는 압착력에 견딜 수 있어야 한다.

본 발명에 따른 청소용 소재를 제조하는 방법을 이하의 비-제한적인 실시예로 상세히 설명한다. 달리 언급이 없다면 모든 부 및 퍼센트는 중량에 의한 것이다.

실시예는 이하의 소재, 장치 및 시험 방법을 사용하였다.

소재

에폭시 수지 분말: "Beckrypox AF4" 저온 경화 블랙 열경화성 분말 (평균 입 자 크기 35 마이크론), Dupont of Montbrison, France 제조.

코폴리아미드 수지 분말: "Vestamelt 350 P1" 열가소성 분말 0-80 마이크론, Degussa of Marl, Germany 제조.

분말 유동 보조제: "Aerosil 200" 친수성 발연 실리카 분말, Degussa of Marl, Germany 제조.

사이살 섬유: 절단 섬유, Caruso of Ebersdorf, Germany 제조.

코코 섬유: 절단 섬유, Caruso of Ebersdorf, Germany 제조.

폴리(비닐 클로라이드) 입자: "Etinox 631", Aiscondel, Spain 제조

강옥 입자: 극미세 그레이드 (평균 입자 크기 대략 50 마이크론) 브라운 융합 알루미늄 옥사이드, Pechiney, France 제조.

라텍스 수지: "Styrofan ED609", BASF, Spain 제조.

가교제: (i) Cymel 303 및 (ii) Cymel 307, Dyno Cytec, Norway 제조.

페놀계 수지: "7983SW", Bakelite AG of Iserlohn-Letmathe, Germany 제조.

장치

섬유 오프너: Laroche of Cours La Ville, France 제조.

"Rando Webber": 에어-레이 부직 웹 성형 장비, Rando Machine Co. of Macedon, NY, USA 제조.

웹 보습기: 실내 보습용으로 사용하는 유형의 물 분무 헤드, Hydrofog of Chanteloup les Vignes, France 제조.

분말 코팅 장치: "Versaspray 11" 정전기 분무총(들), Nordson of Westlake, Ohio, USA 제조, 분말 코팅 부스 (또한 Nordson 제조)를 장착하였으며 전기적으로 그라운딩시킨 30 cm 폭 수평 금속 오픈 메시 컨베이어 벨트를 향해 하류로 향한다. 각 총에 2.5 mm 평판 분무 노즐을 끼웠다. 분말 코팅 부스를, 분말을 함유하는 유동화 호퍼 (호퍼에 분말을 총(들)에 공급하는 벤투리 펌프(venturi pump)를 끼웠다); 부스의 바닥에서 폐기 분말을 수집하는 회수 드럼; 및 호퍼에 유동화 공기 및 공기의 흐름 및 분무화 공기를 펌프와 총(들)을 공급하는 것을 조절하기 위한 공기 조절 단위와 같이 제공하였다. 호퍼, 펌프 및 회수 드럼은 모두 Nordson으로부터 구입하였다. 분말 부스는 미세 분말의 안전한 조작을 가능하게 하는 특징을 도입하였다 (카트리지 및 HEPA 충진제를 통한 공기 추출, 및 화재 검출 시스템을 포함).

적외선 오븐: 3개의 1 kW 단파 적외선 히터를 구비한 "Curemaster Super" 오븐, Trisk of Sunderland, Tyne and Wear, UK 제조.

스루-공기(through-air) 오븐: 기체 오븐 (길이 4 미터) 및 전기 오븐 (길이 2 미터), 모두 Cavitec of Munchwilen, Switzerland 제조.

연마용 분무 장치: 1회 왕복 분무총을 부착한 분무 부스, Charvot of Grenoble, France 제조; 및 4개의 총을 장착한 분무 부스, Model 21, Binks of Illinois, USA 제조.

실시예 1

190 g/m²으로 칭량한 30 cm 폭 에어-레이드 부직 웹을 "Rando Webber" 장비 상에서 속도 2 m/min으로 사이살 섬유로부터 제조하였다. Laroche 섬유 오프너를 사용하여 섬유 베일을 미리 사전-오픈시켰다. 분말 코팅 부스를 통하는 라인으로 오픈 메시 컨베이어 벨트 상에서 웹을 이송시켰으며, 이 경우 코폴리아미드 수지 분말 (0.5 중량%의 유동 보조제와 배합된)을 하나가 나머지의 뒤에 배열된 2개의 "Versapray II" 분무총으로 웹으로 진행시켰으며, 웹 위 30 cm에 고정시키고 20-30 범위의 각으로 수직의 반대 면으로 기울였다. 수지 분말을 호퍼로부터 총으로 공급하였으며, 1.5 바(bar)의 압력에서 공기를 사용하여 온화하게 버블링될 때까지 유동화시켰다. 총에 대한 공기압 셋팅은 공기 흐름에 대해서는 2 바 그리고 분무화 공기에 대해서는 1 바이며, 최대 전압 (100 kV)을 인가하였다. 수지 분말을 약 60 g/m 중량으로 웹에 증착시키고 웹을 통해 통과하는 임의의 수지 분말을 오픈 메시 컨베이어 벨트 밑에 위치하는 회수 드럼에서 수집하였다. 이후 분말화된 웹을, 먼저 웹 위 3 cm에 위치하는 히터를 가지는 적외선 오븐에서 150-160℃ 범위의 온도로 동시에 가열하여 수지 분말을 사전-셋팅하고 그리고 이후 공기를 재순환시키기 위해 저속 셋팅을 사용하여 온도 160℃의 전기 오븐에서 가열한다. 오븐에서 총 체류 시간은 1 분이다.

이후 웹을 뒤집어 웹 최상의 다른 표면을 분말 코팅 부스 및 오븐을 통해 다시 이송시킨다.

폴리(비닐 클로라이드) 입자를 이후 다음과 같은 방식으로 결합된 웹에 도포한다. 상기 입자(25%)와 라텍스 수지(68.5%)를 가교제 (1.2%의 (i)과 5.3%의 (ii))와 함께 완전히 혼합시킴으로써 연마용-수지 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 이후 단일 분무총을 가지는 분무 부스의 공급 탱크로 옮겼다. 결합된 웹을 속도 2 m/min으로 분무 부스를 통해 통과시키고, 웹을 왕복으로 가로지르는 총으로부터 슬러리를 한 면 상에 분무하여 코팅 중량 약 300 g/m²의 슬러리로 웹을 균일하게 덮도록 하였다. 이후 웹을 180℃에서 2분 동안 기체 오븐을 통해 통과시켜 라텍스 수지를 경화시켰다. 이후 웹을 뒤집어 다시 분무 부스를 통해 이송시켜 동일한 방식으로 다른 면 상에 슬러리로 분무시켰다. 이후 기체 오븐을 통해 다시 통과시켰다.

제조한 부직 청소용 웹은 150 g/m²의 폴리(비닐 클로라이드) 입자를 함유하며 약 75 × 90 mm 치수를 갖는 패드로 절단할 수 있다.

실시예 2

다음과 같은 변형으로 실시예 1을 반복하였다:

부직 웹을 150-170 g/m²으로 칭량하고 "Rando Webber" 장비 상에서 코코 섬유로부터 더 느린 속도(1 m/min)로 제조하여, 수지 분말에 대한 경화 시간을 증가시키는 것을 가능하게 하였다 (이하 참조). 분말 코팅기로 들어가기 전에, 웹을 보습시켜 그것의 전도도를 증가시키고, 그럼으로써 그것의 수지 분말 업테이크를 증가시켰다. 물 분무 헤드를 사용하여 웹을 보습시키고 그것을 1 바의 압력으로 물과 공급하고 2.5 바의 압력으로 분무화 공기와 공급하였다. 분말 코팅기로는 단일 "Versapray II" 분무총을 사용하였으며 에폭시 수지 분말을 30 cm 거리로부터 웹에 향하게 하였다. 1.8 bar의 압력에서 공기를 사용하여 분말 코팅기의 호퍼에서 수지 분말을 유동화시켰다. 총에 대한 공기압 셋팅은 유동 공기에 대해서 1 바 그리고 분무화 공기에 대해서 0.8 바이었다. 수지 분말을 중량 250 g/m²으로 웹에 증착시켰다. 적외선 히터를 생략하고 분말화된 웹을, 재순환 공기에 대한 저속 셋팅을 사용하여 전기 오븐에서만 온도 170℃로 2분 동안 가열하였다.

이후 강옥 입자를 다음과 같은 방식으로 결합된 웹에 도포하였다. 상기 입자(25%)와 페놀계 수지(75%)를 함께 완전히 혼합함으로써 연마용-수지 슬러리를 제조하였다. 이후 슬러리를 4개의 분무총을 갖는 분무 부스의 공급 탱크로 옮겼다. 결합된 웹을 2 m/min의 속도로 분무 부스를 통해 통과시키고, 그리고 총으로부터 슬러리를 한 면 상에 분무시켜 코팅 중량 약 230-260 g/m²의 슬러리로 웹을 균일하게 덮었다. 이후 웹을 기체 오븐을 통해 통과시켜 180℃로 2분 동안 가열하여 페놀계 수지를 경화시켰다. 이후 웹을 뒤집어 다시 분무 부스를 통해 이송시켜 동일한 방식으로 다른 면 상에 슬러리로 분무시켰다. 이후 기체 오븐을 통해 다시 통과시켜 부직 청소용 웹을 제조하였으며 가정용 청소용 패드로 절단하였다.

결과

실시예 1과 2로부터 제조한 가정용 청소용 패드 샘플을 가상의 가정 환경에서 오염된 접시를 청소하는데 사용하였으며, 시각적 판단에 기초한 것으로서, 종래의 합성 청소용 패드에 비교될 수 있으며, 일반적으로 천연 섬유로 제조한 종래의 청소용 패드보다는 더 우수한 성능을 제공한다는 것을 발견하였다.

실시예 1과 2에 기재한 방법들의 장점은 사전-결합된 웹(21)의 제조시 휘발성 유기 화합물(VOC)이 전혀 생성되지 않는다는 점이다. 게다가, 사전-결합된 웹 을 제조하는 이들 방법에 필요한 에너지는 액체 사전-결합 수지를 사용한다면 필요한 것보다 적을 수 있다. 결과적으로, 그 방법들의 환경적 영향은 합성 청소용 소재를 제조하는데 통상 사용하는 것보다 실질적으로 적을 수 있다.

실시예 1과 2의 방법으로 제조한 청소용 패드는 천연 식물 섬유를 사용하여 제조하였기 때문에 사용 이후 더 용이하게 재사용할 수 있다는 장점을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 청소용 패드의 균일성은 종래의 천연 섬유 청소기에 비해 높으며 소비자에게 환경-친화적이지만, 비교적 표준화된 상품을 제공하는 것을 가능하게 하였다. 게다가, 청소용 패드는 종래의 천연 섬유 청소기 및 종래의 합성 청소기의 유익한 개방상태를, 합성 청소기의 연마성 성능과 함께 나타낸다. 이들 장점은 청소용 패드가 천연 섬유의 기계-성형 (건조-레이드) 웹을 포함하고, 웹 섬유를 비가역적으로 압축하거나 또는 손상시킬 수 있는 압력(예컨대 롤러에 의한 접촉의 결과로서)을 웹에 가하는 것을 포함하지 않는 방식으로 사전-결합된다는 사실의 결과인 것으로 고려된다.

전술한 실시예로 가정용 청소용 패드의 제조를 설명하였지만, 사용하는 소재 및 공정 단계에 필요한 경우 다른 청소용 소재 및 물품을 유사한 방식으로 적절한 변화와 함께 제조할 수 있다는 것을 고려하여야 한다.

Claims

사전-결합(pre-bond) 수지에 의해 섬유들의 상호 접촉 지점에서 서로 결합된, 얽힌 섬유의 3-차원 부직 웹을 포함하는 청소용 소재로, 섬유 중량의 대부분이 천연 섬유를 포함하고, 결합된 웹이 최대 밀도 50 kg/m³을 가지며; 그리고 복수의 연마 입자가 피막-제조(make-coat) 수지에 의해 결합된 웹의 섬유에 부착된 것인 청소용 소재.
제1항에 있어서, 결합된 웹이 최대 밀도 30 kg/m³을 가지는 것인 청소용 소재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 결합된 웹이 최소 두께 5 mm를 가지는 것인 청소용 소재.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 섬유의 80 중량% 이상이 천연 섬유를 포함하는 것인 청소용 소재.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 섬유 전체가 천연 섬유를 포함하는 것인 청소용 소재.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 천연 섬유가 천연 식물 섬유인 청소용 소재.
제6항에 있어서, 천연 섬유가 코코(coco), 사이살(sisal) 및/또는 헴프(hemp) 섬유를 포함하는 것인 청소용 소재.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 사전-결합 수지가 열경화성 수지 또는 열가소성 수지인 청소용 소재.
제8항에 있어서, 사전-결합 수지가 에폭시 수지 또는 코-폴리아미드 수지인 청소용 소재.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 피막-제조 수지가 라텍스 또는 페놀계 수지인 청소용 소재.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마 입자가 무기 소재를 포함하고 그리고 평균 입자 크기가 약 50 마이크론인 청소용 소재.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마 입자가 중합체계 소재 또는 천연 소재를 포함하는 것인 청소용 소재.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 부직 웹이 건조-레이드(dry-laid) 웹인 청소용 소재.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항의 소재로부터 제조한 핸드-헬드(hand-held) 청소용 패드.
(i) 가융성 결합제 입자를 포함하는 건조 미립자 소재와 접촉하는 천연 섬유의 3-차원 부직 웹을 형성하는 단계;

(ii) 결합제 입자로 하여금 유동가능한 액체 결합제를 형성시키는 조건에 웹을 노출시키고, 그리고 이후 액체 결합제를 고체화시켜 웹의 섬유들 사이에 결합을 형성하고 이로써 사전-결합된 웹을 제공하는 단계; 그리고

(iii) 연마 입자를 사전-결합된 웹에 도포하고, 그리고 적어도 피막-제조 수지에 의해 연마 입자를 사전-결합된 웹의 섬유에 결합시켜 청소용 소재를 제공하는 단계

를 포함하는, 제1항의 청소용 소재를 제조하는 방법.
제15항에 있어서, 웹에 압축력을 걸어주지 않으면서 결합제 입자를 웹에 도포하는 것인 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 정전기력의 작용 하에서 웹의 전체 두께를 가로질러 결합제 입자가 침착되는 것인 방법.
제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 정전기 전하가 결합제 입자에 부여되고, 이후 웹으로 향하며, 결합제 입자가 전기적으로-그라운딩시킨 지지 표면에 위치하는 것인 방법.
제15항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마 입자 및 피막-제조 수지를 슬러리로서 사전-결합된 웹에 함께 도포시키는 것인 방법.
제19항에 있어서, 슬러리를 사전-결합된 웹 상에 분무시키는 것인 방법.