KR20170125872A - 스크러빙 물품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기재(12; substrate), 및 기재(12)의 표면 상의 e-빔 처리된 텍스처 층(14)을 포함하는 스크러빙 물품 (10; scrubbing article). 기재(12)는 스크러빙 물품으로서 사용하기에 적합한 재료를 포함한다. e-빔 처리된 텍스처 층(14)은 기재(12)의 표면 상에 텍스처화된 연마 층(14)을 형성하는 수지-기반 재료이다.

Description

스크러빙 물품 및 이의 제조 방법

본 발명은 텍스처화된(textured) 표면을 갖는 스크러빙 물품(scrubbing article)에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 향상된 표면 처리 능력을 갖는 스크러빙 물품을 제공하기 위해 e-빔 처리된 텍스처 층(texture layer)을 갖는 스크러빙 물품에 관한 것이다. 패드(pad) 및 와이프(wipe)의 형태의 다양한 세정 물품이 개발되었고, 가정용 및 산업용으로 구매가능하게 되었다. 소비자는 종종 이러한 물품을 스크러빙 - 이는 결국 다양한 정도의 연마(abrading), 및/또는 스코어링(scouring)을 포함할 수 있음 - 을 필요로 하는 세정 또는 표면 처리 작업에 사용하기를 원한다. 예를 들어, 본래 연질인 물품을 사용하여 조리대(countertop)로부터 마른 음식물을 제거하는 것은, 불가능하지는 않더라도, 어려울 수 있다. 그러나, 반대로, 소비자는 물품이 지나치게 강성이 아닌 것을 강하게 선호한다. 몇몇 경우에, 소비자는 이에 따라 물품이 사용의 용이함을 위해 드레이프성(drapable)인 것을 원한다. 게다가, 소비자는 비교적 연질이거나 쉽게 스크래칭되는 표면에 대해 과도하게 연마성이 아닌 스크러빙 패드 또는 와이프를 종종 원한다. 또한, 소비자는 종종 세정/소독/위생 화학 물질 또는 화학 물질들이 사전 로딩된 세정 물품이 유용하고 편리하다고 여긴다.

상기에 확인된 요구 및 관심 중 일부를 다루기 위해 스크러빙 물품이 개발되었다. 예를 들어, 존슨(Johnson) 등의 미국 특허 제7,829,478호는 부직포 기재 및 텍스처 층을 포함하는 스크러빙 와이프 물품을 기술한다. 텍스처 층은 부직포 기재의 하나 이상의 표면 상에 인쇄된 비-가교결합된 연마 수지-기반 재료이다. 존슨 등의 특허는 텍스처 층 조성물을 기재 상에 인쇄하고 이어서 합체시켜(coalesce) 조성물을 기재에 접합하는 것을 교시한다. 존슨 등의 특허는, 수지 성분이 합체 단계의 일부로서 가교결합하지 않으며, 충분한 경도 값을 달성하기 위해 긴 경화 기간이 요구되는 다른 스크러빙 와이프 물품 형성 기법에 비해 합체가 뚜렷한 이점을 나타냄을 추가로 기술한다. 존슨 등의 특허의 스크러빙 와이프 물품은 "건식"(dry)으로 사용될 수 있거나, 화학 용액이 로딩될 수 있다.

티올리에르(Thioliere) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0286884호는 액체 흡수성 웨브(web) 재료, 및 웨브의 표면 상에 배치된 경화된 결합제 재료를 포함하는 연마 영역을 포함하는 와이핑 물품을 기술한다. 웨브 재료는 직포(woven), 편포(knitted) 및 부직포(non-woven) 재료를 포함할 수 있다. 부직포 재료는 드라이-레이드(dry-laid), 웨트-레이드(wet-laid) 및 스펀-본디드(spun-bonded) 재료를 포함할 수 있다. 가열, 냉각 또는 자외광에 의해 경화될 수 있는 적합한 결합제 재료가 개시된다.

스미스(Smith) 등의 미국 특허 출원 공개 제2007/0212965호는, 하나는 연속 가요성 기재이고 하나는 가요성 기재에 부착된 불연속 연마 층인 2개 이상의 별개의 구성요소를 조합한 가요성 스크러빙 재료를 기술한다. 연마 층은 연속 가요성 기재와는 상이한 재료로부터 형성된 플레이트들의 세트이다. 플레이트 재료는 에폭시와 같은 인쇄가능한 재료이며, 이는 뒤이어 고형화된다. 스미스 등의 특허는 연마 입자가 내부에 매립되거나 매립되지 않은 자외선 또는 열 경화성 중합체 재료와 같은 고형화된 재료로부터 연마 플레이트가 형성될 수 있음을 교시한다. 스미스 등의 특허는 통상적인 스크린 인쇄, UV 에칭 및 롤러 인쇄와 같은, 플레이트를 기재 상에 인쇄하기 위한 기법을 추가로 기술한다. 플레이트의 적용 전에, 접착제가 천(fabric) 상에 분무된다.

다양한 재료 및 재료 조성물이 스크러빙 재료의 텍스처화된 표면 층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 텍스처 층은 다양한 방법을 사용하여 기재 상에 침착되거나 형성될 수 있다. 일부 방법은 재료 또는 재료들을 기재 상에 인쇄, 코팅 (예를 들어, 롤 코팅, 분무 코팅 등), 엠보싱, 미세복제(micro-replication), 또는 에칭 (예를 들어, 레이저 에칭, 기계적 에칭 등)하여 다양한 연마도를 갖는 텍스처화된 표면 (본 명세서에서 "연마 표면"으로 또한 지칭됨)을 형성하는 것을 포함한다. 기재 상에 형성된 재료 (즉, 연마재)의 가교결합은, 내구성, 경도, 인장 강도 및 충격 강도, 고열 특성, 내용매성 및 내화학성, 내연마성, 및 내환경응력균열성(environmental stress crack resistance)을 포함하는, 침착되거나 형성된 연마재의 다양한 특성을 유의하게 개선할 수 있다.

전자 빔 (e-빔) 방사선은 재료의 살균, 중합, 분해 및 가교결합을 달성하는 데 사용될 수 있다. e-빔 처리는 신속하고 깨끗하며, 재료를 가교결합하고/하거나 중합하기 위한 비교적 비용 효과적인 방법일 수 있다. 특히, e-빔 처리는 열, UV 및 감마 방사선과 같은 다른 가교결합 방법의 단점을 포함하지 않는다. 예를 들어, e-빔 처리는 첨가제를 필요로 하지도 않고 경화된 조성물로부터 침출될 수 있는 재료를 포함하지도 않으며, 주위 온도 및 주위 온도 미만의 온도 둘 모두에서 일어날 수 있다. 게다가, e-빔 처리는 에너지 효율적이고 최소량의 빔 노출 시간을 필요로 하며, 이는 결국 다른 경화 방법과 비교할 때 더 신속한 처리 시간에 도움이 된다. 더욱이, e-빔 처리에서의 방사선은 비교적 낮은 에너지의 고선량률 방사선으로서 설명될 수 있으며, 이는 결국 더 낮은 선량률 (예를 들어, 감마, x-선) 방사선의 긴 노출 시간을 회피하고, 고에너지 (예를 들어, 감마) 방사선보다 더 효율적으로 에너지를 더 얇은 층 내에 축적한다.

상기에 기술된 바와 같이, 스크러빙 물품의 스크러빙 표면 (예를 들어, 텍스처 층)의 특성의 개선은 유익할 수 있고, 따라서 바람직할 수 있다. 상기에 기술된 바와 마찬가지로, 스크러빙 물품의 제조 공정에 대한 개선이 유리할 수 있다. 그러므로, 스크러빙을 위한 e-빔 처리된 (예를 들어, e-빔 중합된 또는 가교결합된 또는 둘 모두인) 텍스처화된 표면의 이득 및 이점을 포함하는 스크러빙 물품에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 태양은 스크러빙 물품에 관한 것이다. 스크러빙 물품은 직포, 편포, 부직포, 천, 폼, 필름 및 스펀지 재료 또는 이들의 조합 중 임의의 것을 포함하는 기재, 및 기재의 표면 상에 형성된 e-빔 처리된 텍스처 층을 포함한다.

기재는 단층 또는 다층일 수 있다. e-빔 처리된 텍스처 층은, 실시 형태에 따라, e-빔 중합된, e-빔 가교결합된, 또는 둘 모두인 텍스처 층일 수 있다. 텍스처 층은 복수의 무작위로 분포된 텍스처링(randomly distributed texturing)을 한정할 수 있거나, 복수의 분리된 세그먼트(discrete segment)를 포함할 수 있는 패턴을 한정할 수 있다. 분리된 세그먼트들은 일련의 연결되지 않은 선(line), 점(dot) 또는 이미지(image) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서 e-빔 처리된 텍스처 층은 기재의 표면으로부터 500 마이크로미터 이상 외부로 연장된다. 더욱 추가의 실시 형태에서 e-빔 처리된 텍스처 층은 열개시 성분 및 광개시 성분의 부재를 특징으로 한다. 텍스처 층은 비-이온성, 음이온성 또는 양이온성일 수 있으며 일부 실시 형태에서 화학 용액이 기재 내에 흡수된다. 텍스처 층은 기재의 경도보다 큰 경도를 가질 수 있으며 이러한 방식으로 물품은 가요성 또는 드레이프성일 수 있는 반면, 텍스처 층은 그에 비해 비교적 강성이다. 이러한 특징은 본 발명에 따른 스크러빙 물품에 특유의 세정 및 스크러빙 속성을 부여할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은 스크러빙 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 일부 방법은 수지 조성물을 기재의 표면 상으로 전달하여, 표면 상에 e-빔 처리가능한 텍스처 층을 형성하고, 이로써 중간 텍스처화 스크러빙 물품을 형성하는 단계, 이어서 중간 텍스처화 스크러빙 물품을 e-빔 방사선으로 처리하여, 기재 표면 상에 e-빔 처리된 텍스처 층을 형성하는 단계를 포함한다. 기재는 직포, 부직포, 천, 폼, 필름 및 스펀지 재료 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 재료를 포함할 수 있다. e-빔 처리는 물품 (연마 수지가 상부에 제공된 기재)을 전자 빔 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. e-빔 처리는 수지 조성물의 가교결합 및/또는 중합을 달성할 수 있다. 이러한 방식으로, e-빔 가교결합되고/되거나 e-빔 중합된 텍스처 층이 기재 상에 형성된다. e-빔 처리된 텍스처 층은 기재의 경도와 동일하거나 그보다 큰 상대 경도를 가질 수 있다. 또한, e-빔 처리가능한 텍스처 층 및 e-빔 처리된 텍스처 층은 각각 기재 상에 패턴을 한정할 수 있다. 일부 제조 방법은 열 및/또는 UV 가교결합 또는 중합 단계의 부재를 특징으로 한다.

이는, 열처리 또는 UV 처리와 비교하여 전자 빔의 사용을 통해 재료를 가교결합하는 (또는 중합하는) 데에 상당히 더 적은 시간이 필요하고, 요구되는 가교결합 또는 중합 반응을 달성하는 데에 바람직하지 않은 개시제가 필요하지 않다는 점에서 특히 유리할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은, e-빔 방사선 단계 전에, 중간 텍스처화 스크러빙 물품을 열에 노출시켜 e-빔 처리가능한 텍스처 층으로부터 소정의 양의 물을 증발시키는 단계를 포함할 수 있다. 열 노출 시간은 대략 3분 이하와 같이 최소일 수 있다.

본 발명에 따른 다른 제조 방법은, 기재의 표면 상에 e-빔 가교결합성 조성물을 침착하여 e-빔 가교결합성 연마 층을 형성하는 단계 및 연마 층을 e-빔 방사선에 노출시킴으로써 연마 층을 e-빔 가교결합하여 e-빔 가교결합된 연마 층을 형성하는 단계를 포함하는, 스크러빙 물품을 위한 텍스처 층의 제조를 포함하며, 기재는 e-빔 가교결합된 연마 층의 가요성보다 큰 가요성을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 예시적인 스크러빙 물품의 사시도;
도 1a는 도 1의 스크러빙 물품의 표면의 일부의 확대 평면도;
도 2는 도 1에 나타나 있는 선 2-2를 따른 도 1의 물품의 일부의 확대 단면도;
도 3은 표면에 적용되는 도 2의 물품 부분의 확대 단면도;
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 제조 방법의 단순화된 도면; 및
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 스크러빙 물품의 대안적인 실시 형태의 평면도.

도 1은 본 발명에 따른 스크러빙 물품(10)의 실시 형태를 예시한다. 스크러빙 물품(10)은 소비자 세정 또는 스크러빙 물품(10)으로서 기술될 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 용어 "소비자"는 물품(10)의 임의의 가정, 미용, 산업, 병원 또는 식품 산업 응용 등에 관련된다. 소정 실시 형태가 예를 들어 플로어 패드(floor pad) 또는 핸드 패드(hand pad)로서 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 용어 "스크러빙"은 표면 처리를 기술하는 데 사용되며, 다양한 수준 또는 정도의 연마 및/또는 스코어링 작용 (예를 들어, 헤비 듀티(heavy duty), 비-스크래치(non-scratch) 등)을 포함하는 세정, 연마 및/또는 스코어링을 포함할 수 있다. 물품(10)은 기재(12) 및 텍스처 층(14)을 포함한다 (일반적으로 도 1에 참조 표시됨). 기재(12) 및 텍스처 층(14)은 하기에 추가로 기술되는 바와 같이 다양한 상이한 재료를 포함할 수 있다. 이와는 무관하게, 하기에 더욱 완전히 기술되는 바와 같이, 텍스처 층(14)은, 기재(12) 상에 형성되며 아마도 적어도 부분적으로 기재(12)에 침투하고 전자 빔 방사선에 노출되어 (e-빔 처리되어) e-빔 처리된 (e-빔 가교결합되고/되거나 e-빔 중합된) 텍스처 층(14)을 형성하는 연마 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 명세서 전반에서 "e-빔 가교결합성 또는 e-빔 가교결합된" 재료 또는 조성물이 개시되는 경우에, 또한 "e-빔 중합성 또는 e-빔 중합된" 재료 또는 조성물이 포함 (추가)되거나 대체될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말해, 본 발명은, 가능한 이러한 대안적인 텍스처 층 조성물에 대해 구체적으로 나타내든 나타내지 않든, e-빔 중합된/중합성 재료 (예를 들어, 단량체) 또는 e-빔 가교결합된/가교결합성 재료 (예를 들어, 다작용성 단량체, 중합체)를 포함할 수 있거나, 또는 둘 모두를 포함할 수 있는 텍스처 층(14) 조성물을 망라한다. 참고로, 도 1은, 기재(12)가 부착된 하나 이상의 보완적인 본체(15) (환영으로 도시됨)를 스크러빙 물품(10)이 선택적으로 포함할 수 있음을 추가로 반영한다. 기재(12) 및 보조 본체(15)는 상이한 재료로 형성될 수 있다 (예를 들어, 기재(12)는 부직포 재료이고 보조 본체(15)는 스펀지이다). 다른 실시 형태에서, 보조 본체(15)는 생략된다.

도 2를 추가로 참조하면, 기재(12)는 서로 반대편에 있는 제1 표면(16)과 제2 표면(18)을 한정한다. 예시를 목적으로, 도 2에서 기재(12) 및 텍스처 층(14)의 두께는 과장되거나 줄여질 수 있다. 텍스처 층(14)은 기재 표면들(16, 18) 중 하나 또는 둘 모두 상에 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 스크러빙 물품(10)은 기재(12) 내에 로딩되거나 기재(12)에 의해 흡수된 화학 용액 (도시되지 않음)을 추가로 포함한다. 적용가능한 화학 용액은 또한 하기에 더욱 상세하게 기술된다. 텍스처 층(14)은 중성, 양이온성, 또는 음이온성인 화학 용액을 포함하는 매우 다양한 화학 용액을 수용하도록 구성될 수 있다. 게다가, 스크러빙 물품(10)은 화학 용액이 없이도 동등하게 유용하다.

기재(12) 및 텍스처 층(14)의 조성뿐만 아니라 이들의 처리가 하기에 제공되어 있다. 스크러빙 물품(10)은 "스크러빙성"(scrubbiness) 속성을 제공하는 것으로서 기술될 수 있다. 용어 "스크러빙성"은, 연마하거나 제거하지 않으면 표면에 부착되어 있는 비교적 작은 바람직하지 않은 폼목(item) 위에서 물품을 앞뒤로 이동시킴에 따라 그러한 품목을 연마하거나 제거하는 능력과 관련된다. 기재의 표면 상에 경질화된 스크러빙 재료 (즉, 기재 그 자체보다 더 경질임)를 형성하는 것에 의해서뿐만 아니라, 아마도 더욱 현저하게는 그렇게 형성된 재료가 스크러빙 재료의 개별 섹션들 사이의 측면간 이격(side-to-side spacing)과 함께 기재 표면으로부터 또는 기재 표면을 넘어 연장되는 정도를 통해서도 스크러빙성 특성이 기재에 주어질 수 있다. 본 발명의 텍스처 층은 이들 스크러빙성 요건 둘 모두를 제공하며 특유하게 충족시킨다.

추가적인 설명으로, 텍스처 층(14)은 복수의 분리된 부분(discrete portion) (예를 들어, 도 1에 도시되고 일반적으로 참조 부호 20a 및 20b로 표시된 다양한 점(dot)-유사 부분)을 한정한다. 분리된 부분(20a, 20b)은 무작위로 텍스처화된 표면을 형성할 수 있거나 또는 기재 표면(16) 상에 패턴을 형성할 수 있다. 게다가, 분리된 부분 (예를 들어, 20a, 20b)은 다양한 상대적인 크기를 포함할 수 있거나, 또는 크기가 실질적으로 균일할 수 있다. 예를 들어, 그리고 도 1a에 예시된 바와 같이, 점(20a)은 점(20b)보다 상대적으로 더 크다. 게다가, 분리된 부분 (예를 들어, 20a, 20b)은 실질적으로 균일한 거리로 표면(16)으로부터 외부로 연장되거나 돌출될 수 있거나, 또는 대안적으로, 다양한 거리로 표면(16)으로부터 외부로 연장되거나 돌출될 수 있다 (즉, 분리된 부분(20a, 20b)은 표면(16)에 대해 유사하거나 다양한 높이를 가질 수 있다). 일부 실시 형태에서, 분리된 부분 (예를 들어, 20a, 20b)은 표면(16)으로부터 외부로 약 10 내지 약 500 마이크로미터 범위의 임의의 거리로 연장될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 분리된 부분 (예를 들어, 20a, 20b)은 표면(16)으로부터 외부로 약 10 내지 약 20 마이크로미터 범위의 임의의 거리로 연장될 수 있다. 더욱 추가의 실시 형태에서, 분리된 부분 (예를 들어, 20a, 20b)은 표면(16)으로부터 외부로 500 마이크로미터 이하의 거리로 연장될 수 있다. 본 명세서에 기술된 텍스처 층(14)을 구성하는 e-빔 가교결합성 조성물의 이점은, e-빔 가교결합이, 예를 들어 UV 또는 열 경화를 통해 가능할 수 있는 것보다 더 두꺼운 텍스처 층 조성물에 더 효과적으로 침투할 수 있다는 점이다. 또한, 열 경화는 더 두꺼운 (예를 들어, 100 마이크로미터를 넘는) 조성물의 침투 또는 경화를 달성하는 것이 가능할 수 있으나, 더 두꺼운 조성물을 열 경화시키는 공정은 하기에 더욱 완전히 논의되는 바와 같은 경화 공정에 상당한 시간을 추가할 수 있다. 이와는 무관하게, 다양한 텍스처링 및/또는 패턴이 기재(12) 상에 제공될 수 있다. 본 발명에 유용한 패턴의 대안적인 예시적인 실시 형태가 도 5a 및 도 5b에 도시된다.

패턴 설계 및/또는 표면(16)으로부터 부분 (예를 들어, 20a, 20b)의 연장 거리와는 무관하게, 스크러빙 적용 동안, 사용자 (도시되지 않음)는 보통 텍스처 층(14)이 스크러빙될 표면을 향하도록 스크러빙 물품(10)을 위치시킬 것이다. 스크러빙 물품(10)이 표면(30)을 세정하거나 달리 처리하도록 위치되는 이러한 배향의 예가 도 3에 제공되어 있다. 이해되어야 하는 바와 같이, 세정될 표면(30)은 응용 특이적(application specific)이고, 비교적 경질 (예를 들어, 테이블 상판 또는 요리용 팬) 또는 비교적 연질 (예를 들어, 사람 피부, 중합체 베이킹 용기 등)일 수 있다. 이와는 무관하게, 도 3의 예시적인 실시 형태에서, 스크러빙될 표면(30)은 바람직하지 않게 그것에 부착되어 있는 덩어리(mass)(32)를 가질 수 있다. 역시, 덩어리(32)는 특정 스크러빙 응용에 특유할 것이지만, 먼지, 마른 음식물, 마른 혈액 등과 같은 물질을 포함한다. 본 발명의 스크러빙 물품(10)은 사용자가 텍스처 층(14) (또는 그것의 일부분 또는 섹션)이 덩어리(32)를 가로질러 앞뒤로 반복하게 강제함에 따라 덩어리(32)의 스크러빙 제거를 용이하게 한다. 텍스처 층(14)의 각각의 섹션 (예를 들어, 부분(20a, 20b))은 스크러빙 운동 동안 덩어리(32)를 연마하거나 완전히 제거할 만큼 충분히 경질이어야 한다. 또한, 텍스처 층(14)은 최외측 표면(40)을 따라서뿐만 아니라 측면(42)을 따라서도 덩어리(32)와의 밀접한 표면 상호작용을 보장하기 위해 기재 표면(16)으로부터 상당한 거리만큼 연장되어야 한다. 부분(20a, 20b)은, (표면(40)과 측면(42)의 교차점에서) 균일한, 날카로운 모서리 또는 에지를 갖는 것으로 도시되지만, 추가적으로 또는 그 대신에 둥근 에지 또는 모서리를 가질 수 있거나, 단면이 불균일할 수 있다. 중요한 것은 텍스처 층의 연장에 의해 원하는 스크러빙성이 달성된다는 것이다. 특히, 블로운 섬유 "스크러빙" 또는 텍스처 층을 포함하는 많은 세정 와이프는 기재 표면에 대한 최소의 두께 또는 연장만을 제공하여, 바람직한 수준 미만의 스크러빙성 특성을 초래할 것으로 예상된다. 또한, 본 발명의 텍스처 층(14)에 의해 제공되는 분리된 부분(예를 들어, 부분(20a, 20b))은, 세정 작업 동안 덩어리(32)와 특정 텍스처 층 부분(20a, 20b)의 측벽(42) 사이의 밀접한 접촉을 보장하도록 서로 충분히 이격되는 것이 바람직하다. 더욱 추가로, 텍스처 층(14)은 내연마성을 가져서, 물품(10)이 표면(30)을 스크러빙하는 데 사용되는 동안 및 그 후에 텍스처 층(14)을 형성하는 조성물이 기재(12) 상에 실질적으로 온전히 남아 있도록 하는 것이 바람직하다. 중요하게는, 본 발명의 e-빔 처리된 텍스처 층(14)은, 상기에 간단히 언급된 바와 같이, 층이 부여된 기재(12)의 경도와 적어도 동일하거나 그보다 큰 상대 경도를 갖도록 구성될 수 있다. 달리 말하면, 텍스처 층 부분 (예를 들어, 20a, 20b) 또는 전체 텍스처 층(14)의 국소 경도는 전체 물품(10)의 경도, 또는 "전반적 경도"(global hardness)와 동일하거나 그보다 더 크다. 따라서, 물품(10)은 전반적 가요성(global flexibility)을 갖는 것으로 정의될 수 있는데, 그 이유는 더 경질이고 덜 가요성인 연마/텍스처 층(14)과 비교하여 기재(12)가 더 연질이거나 더 가요성이기 때문이다. 기재 상에 형성된 후의 텍스처 조성물(14)의 경도뿐만 아니라 (비교를 위한) 기재의 경도가 다수의 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 재료의 경도는 ASTM E18 - 14a: 금속 재료의 로크웰 경도에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials)에 기술된 바와 같은 로크웰 압입 경도(Rockwell indentation hardness)를 결정함으로써; ASTM E384 - 10: 재료의 누프 및 비커스 경도에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials)에 기술된 바와 같은 누프 및 비커스 경도(Knoop and Vickers hardness)를 결정함으로써; ASTM D2240 - 05: 고무 특성에 대한 표준 시험 방법 - 듀로미터 경도(Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness)에 기술된 바와 같은 듀로미터 경도(durometer hardness)를 결정함으로써; 또는 ASTM E10 - 14: 금속 재료의 브리넬 경도에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials)에 기술된 바와 같은 브리넬 경도(Brinell hardness)를 결정함으로써 확립될 수 있다. 이들 특성을 갖는 물품은, 연마 층의 경도(14)가 원하는 스크러빙 성능을 제공하면서, 사용자가 스크러빙될 다양한 물체 내에, 그것 상에 그리고 그것 주위에 접촉하도록 허용할 만큼 충분히 물품(10)이 가요성이라는 점에서, 스크러빙 물품으로서 특유하게 유용하다. 상기 특징은 하기에 기술된 바와 같이 본 발명의 텍스처화된 층 및 e-빔 처리를 통해 용이하게 달성된다.

기재

기재(12)는 다양한 재료로부터, 그리고 다양한 형태로 형성될 수 있다. 제한 없이, 다양한 직포, 편포, 및 부직포, 폼, 스펀지 및 필름 재료를 포함하여, 소비자 스크러빙 물품으로서 사용하기에 적합한 임의의 기재 재료 또는 재료들의 조합이 사용될 수 있다. 기재(12)의 재료 및 형태는 주어진 스크러빙 작업에 특히 적합하고/하거나 상부에 조성물을 침착하거나 형성하기에 특히 적합한, 신장성(extensibility), 탄성, 내구성, 가요성, 인쇄적성(printability) 등과 같은, 다양한 범위의 원하는 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 기재(12)를 위해 유용한 재료는 넓은 범위의 내구성 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스크러빙 물품에 사용하기에 적합한 재료의 내구성은 종종 "일회용"(이러한 재료로부터 형성된 물품이 사용 직후에 폐기되도록 의도됨을 의미함), "준-일회용"(semi-disposable)(이러한 재료로부터 형성된 물품이 제한된 횟수만큼 세척 및 재사용될 수 있음을 의미함), 또는 "재사용가능"(reusable)(이러한 재료로부터 형성된 물품이 세척 및 재사용되도록 의도됨을 의미함)으로 분류된다. 또한 상기에 나타난 바와 같이, 재료는 그의 가요성에 기초하여 선택될 수 있다. 응용에 따라, 소비자는 비교적 가요성이거나, 유연하거나, 드레이프성인 스크러빙 물품을 선호할 수 있는 반면, 다른 응용에서, 소비자는 어느 정도의 가요성을 여전히 유지하는 비교적 더 강성인 물품을 선호한다. 상대적으로 더 유연한 스크러빙 물품이 바람직한 (예를 들어, 드레이프성인) 응용에서, 더 가요성인 기재(12)를 제공하는 것은 사용자가 특정 스크러빙 작업에 가장 적절한 방식으로 스크러빙 물품(10)을 쉽게 접거나, 압착하거나, 달리 조작하도록 허용한다. 기재(12)의 요구되는 유연성(suppleness)은 그의 건조 평량(dry basis weight)과 관련하여 가장 잘 기술된다. 본 발명의 부직포 기재(12)는 건조 평량이 약 300 g/m² 미만이지만, 바람직하게는 약 30 g/m²보다 크다. 다른 실시 형태에서, 부직포 기재(12)는 건조 평량이 약 200 g/m² 미만이다. 대안적으로, 부직포 기재(12)의 유연성은 드레이프성(drapability)의 관점에서 표현될 수 있다. "드레이프성"은 불규칙하거나 평평하지 않은 표면에 정합하는 고유 능력으로 정의된다. 드레이프성 또는 "드레이프"는 "부직포 천의 핸들-오-미터 강성(Handle-O-Meter Stiffness of Nonwoven Fabrics)" IST 90.3 (95)에 대한 INDA 표준을 사용하여 측정된다. 이를 염두에 두고, 부직포 기재(12)는 바람직하게는 약 250 미만의 드레이프성 값을 갖는다. 상대적으로 더 강성이지만 여전히 가요성인 기재가 요구되는 스크러빙 응용에서, 기재(12)는 사용자에 의해 파지될 때 또는 불규칙한 표면 상에 배치될 때 둘 모두에 그의 형상을 실질적으로 유지하는 조성물 및 형태로 형성된 것일 수 있다.

일부 예시적인 기재(12)가 이제 기술될 것이지만, 상기에 언급된 바와 같이, 매우 다양한 재료가 기재(12)에 사용될 수 있다. 본 발명에 유용한 예시적인 천은 0.45 내지 0.75 mm의 범위의 두께 및 160 그램/제곱미터의 단위 중량(unit weight)을 갖는 82% 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 18% 폴리아미드 6 섬유로부터 제조되는 편직 천을 포함한다. 다른 예시적인 천이, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되며, 2015년 2월 27일자로 출원된 발명의 명칭이 "다용도 소비자 스크러빙 천 및 이의 제조 방법"(Multipurpose Consumer Scrubbing Cloths and Methods of Making Same)인 미국 가특허 출원 제62/121,808호에 기술되어 있다. 본 발명에 유용한 예시적인 폼은, 미국 델라웨어주 뉴어크 소재의 에어로 테크놀로지스, 엘엘씨(Aearo Technologies, LLC)로부터 상표명 텍스처드 서피스 폼, 폴리에테르(TEXTURED SURFACE FOAM, POLYETHER), M-100SF로 구매가능한, 비교적 비다공성인 상부 및 하부 표면을 갖는 폴리우레탄 폼이다. 본 발명에 유용한 예시적인 스펀지는, 둘 모두 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M COMPANY)로부터, 카탈로그 번호 9033-Q를 갖는 상표명 스카치-브라이트 스테이 클린 논-스크래치 스크러빙 디시 클로스(SCOTH-BRITE Stay Clean Non-Scratch Scrubbing Dish Cloth) 및 카탈로그 번호 20202-12를 갖는 상표명 스카치-브라이트 스테이 클린 논-스크래치 스크럽 스펀지(SCOTH-BRITE Stay Clean Non-Scratch Scrub Sponge)로 구매가능한 셀룰로오스 스펀지이다.

부직포가 또한, 필요한 유연성에 더하여, 신장성, 탄성 등과 같은 원하는 특성을 제공하도록 선택되는 다양한 방식으로, 그리고 다양한 재료로부터 형성될 수 있다. 가장 일반적인 표현으로, 부직포는 원하는 방식으로 서로 얽힌 (그리고 선택적으로 접합된) 개별 섬유로 구성된다. 섬유는 바람직하게는 합성이거나 제조되지만, 목재 펄프 섬유와 같은 천연 재료를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "섬유"는 무한(indefinite) 길이의 섬유 (예를 들어, 필라멘트) 및 불연속 길이의 섬유 (예를 들어, 스테이플 섬유)를 포함한다. 부직포 기재(12)와 관련하여 사용되는 섬유는 다성분 섬유(multicomponent fiber)일 수 있다. 용어 "다성분 섬유"는, 도메인(domain)들이 분산되거나, 무작위적이거나, 비구조화되는 경향이 있는 블렌드(blend)와는 대조적으로, 섬유 단면에서 2개 이상의 별개의 종방향으로 동일한 공간에 걸치는 구조화된 중합체 도메인을 갖는 섬유를 지칭한다. 이에 따라 별개의 도메인들은 상이한 중합체 등급으로부터의 중합체들(예를 들어, 나일론 및 폴리프로필렌)로 형성될 수 있거나, 동일한 중합체 등급(예를 들어, 나일론)이지만 그것들의 특성 또는 특징이 상이한 중합체들로 형성될 수 있다. 이에 따라 용어 "다성분 섬유"는 동심 및 편심의 시스(sheath)-섬유 구조, 대칭 및 비대칭의 나란한(side-by-side) 섬유 구조, 해도형(island-in-sea) 섬유 구조, 파이 웨지형(pie wedge) 섬유 구조, 및 이들 구성의 중공 섬유를 포함하지만 이로 제한되지 않도록 의도된다. 기재(12)에 유용한 매우 다양한 상이한 타입의 섬유의 이용가능성에 더하여, 섬유들을 서로 접합시키기 위한 기술이 또한 광범위하다. 일반적인 표현으로, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 부직포 기재(12)를 제조하기에 적합한 공정은 스펀본드(spunbond), 블로운 마이크로섬유(blown microfiber, BMF), 열 접합(thermal bonded), 웨트 레이드, 에어 레이드(air laid), 수지 접합(resin bonded), 스펀레이스드(spunlaced), 초음파 접합(ultrasonically bonded) 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 일 실시 형태에서, 기재(12)는 공지된 스펀레이스 처리 기술에 따라 크기설정된 섬유를 이용하여 스펀레이싱된다. 이러한 제조 기술에 의하면, 부직포 기재(12)의 하나의 구성은 50 내지 60 g/m²의 50/50 중량% 1.5 데니어 폴리에스테르와 1.5 데니어 레이온의 블렌드이다. 기재(12)는 본 기술 분야에 알려진 바와 같이 먼저 카딩된(carded) 다음에 고압 워터 제트(water jet)를 통해 얽힌다. 스펀레이스 기술은 열 수지 접합 성분에 대한 필요성을 제거하여, 생성된 부직포 기재는 사실상 임의의 타입의 화학 용액(즉, 음이온성, 양이온성, 또는 중성)이 로딩되는 것이 가능하다. 예시적인 부직포는 열 점 접합된 스펀본드 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 부직포 와이프를 포함한다.

압출, 용매 캐스팅, 캘린더링, (예를 들어, 텐터(tenter) 또는 연신 프레임(stretching frame)을 통한) 연신에 의해 그리고 다른 통상적인 중합체 처리 방법에 의해 제조된 단층 또는 다층 중합체 필름과 같은 필름이 본 발명에 적합하다. 한 가지 예시적인 필름은, 용융-압출되고 이축 배향되고 프라이밍된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 제조된 플라스틱 필름, 폴리올레핀 필름, 물리적으로 및 화학적으로 가교결합된 탄성중합체로 제조된 탄성중합체 필름, 비닐 단량체로 제조된 필름, 예를 들어 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드) (미국 위스콘신주 러신 소재의 에스.씨. 존슨 앤드 썬(S.C. Johnson & Son)으로부터의 상표명 '사란'(SARAN) 또는 '사란 랩'(SARAN WRAP)으로 보통 알려져 있음), 플루오로중합체, 예를 들어 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 실리콘, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리(락트산), 및 이들의 조합이다.

다른 천, 스펀지, 폼, 필름, 직포 및 부직포가 또한 고려되며, 이들 예는 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 정확한 구성과는 무관하게, 기재(12)는 물품(10)을 스크러빙 목적을 위해 달리 사용하는 사용자에 의한 취급에 크게 도움이 되고, 스크러빙 물품(10)의 의도된 용도를 유념하여 선택된다.

도 2의 단면도에는 기재(12)가 단층 구조로 도시되어 있지만, 기재(12)는 단층 또는 다층 구성의 것일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다층 구성이 사용되는 경우, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 다양한 층들이 동일하거나 상이한 특성, 구성 등을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 한 가지 대안적인 실시 형태에서, 기재(12)는 1.5 데니어 레이온의 제1 층 및 32 데니어 폴리프로필렌의 제2 층으로 구성된다. 이러한 대안적인 구성은 비교적 부드러운 기재를 제공하여, 생성되는 와이핑 물품(10)은 페이셜 클렌징 와이프와 같이 사용자의 피부를 세정하는 데 사용하기에 유리하다. 기재(12)는 예를 들어 접착 촉진제 층 또는 타이 층과 같은 추가적인 층을 또한 포함할 수 있다.

텍스처 층 조성물

상기에 논의된 바와 같이, 텍스처 층(14)은 하기에 기술되는 바와 같이 기재(12)에 부여되고 후속하여 e-빔 가교결합되거나 e-빔 중합되거나 또는 둘 모두인 연마 조성물이다. 텍스처 층(14)의 정확한 조성은 원하는 최종 성능 특성에 따라 달라질 수 있다. 이를 위해, 텍스처 층 조성물이 초기에 제형화되고 이어서 기재(12) 상에 침착되거나 형성된다. 이 조성물은 선택된 수지를 포함할 것이며, 광물(들), 충전제(들), 착색제(들), 증점제(들), 소포제(들), 계면활성제(들) 등과 같은 추가적인 성분들을 포함할 수 있다. 그러나, 정확한 조성과는 무관하게, 선택된 조성물은 e-빔 처리가능하며 (즉, 중합성, 가교결합성이며) 원하는 특징 (예를 들어, 제조가능성(manufacturability), 스크러빙성, 내구성, 경도 및 내연마성)을 스크러빙 물품(10)에 부여한다. 기준점으로서, 텍스처 층 조성물(14)은, 침착되거나 형성된 (예를 들어, 인쇄된, 코팅된, 엠보싱된, 미세복제된 등) 텍스처 층(14)의 e-빔 처리 (예를 들어, 가교결합, 중합) 전에는, "e-빔 가교결합성" 또는 "e-빔 중합성", 또는 둘 모두로 기술될 수 있고, 텍스처 층(14)이 e-빔 처리를 거친 후에는, "e-빔 가교결합된" 또는 "e-빔 중합된", 또는 둘 모두로 기술될 수 있다. 본 발명의 텍스처 층 조성물을 침착 또는 형성하고 후속하여 e-빔 처리하는 공정이 하기에서 추가로 논의된다. 또한, 본 명세서에 정의된 바와 같이, 텍스처 층 조성물(14)이 기재(12) 상에 제공된 후에, 그러나 조성물(14)의 e-빔 처리 전에 중간 스크러빙 물품(17)이 형성되며, 이는 또한 하기에 추가로 상세하게 논의될 것이다.

다양한 재료가 텍스처 층(14)을 형성하는 데 적합하다. 상기에 기술된 바와 같이, 텍스처 층(14)은 수지 조성물을 포함하며, 다양한 중합체 및/또는 단량체를 포함할 수 있다. 일부 허용가능한 수지에는 폴리올레핀, 스티렌-부타다이엔 수지, 스티렌-아이소프렌 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 니트릴 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 폴리우레탄 수지, 스티렌-아크릴 수지, 비닐 아크릴 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 그러한 수지가 포함된다. 본 발명에 유용한 결합제 수지의 다른 비제한적인 예에는 아미노 수지, 알킬화 우레아-포름알데하이드 수지, 멜라민-포름알데하이드 수지, 아크릴 수지(아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함함), 예를 들어 비닐 아크릴레이트, 아크릴화 에폭시, 아크릴화 우레탄, 아크릴화 폴리에스테르, 아크릴화 아크릴, 아크릴화 폴리에테르, 비닐 에테르, 아크릴화 오일, 및 아크릴화 실리콘, 알키드 수지, 예를 들어 우레탄 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 반응성 우레탄 수지, 페놀 수지, 예를 들어 레졸 수지 및 노볼락 수지, 페놀/라텍스 수지, 에폭시 수지 등이 포함된다. 수지는 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 이들의 조합으로서 제공될 수 있다. 단량체에는 가교결합된 구조를 형성할 수 있는 다작용성 단량체, 예를 들어 에폭시 단량체, 올레핀, 스티렌, 부타다이엔, 아크릴 단량체, 페놀 단량체, 치환된 페놀 단량체, 니트릴 단량체, 에틸렌 비닐 아세테이트 단량체, 아이소시아네이트, 아크릴 단량체, 비닐 아크릴 단량체 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 본 발명에 유용한 결합제 수지의 다른 비제한적인 예에는 아미노산, 알킬화 우레아 단량체, 멜라민, 아크릴 단량체(아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함함), 예를 들어 비닐 아크릴레이트, 아크릴화 에폭시, 아크릴화 우레탄, 아크릴화 폴리에스테르, 아크릴화 아크릴, 아크릴화 에테르, 비닐 에테르, 아크릴화 오일, 및 아크릴화 실리콘, 알키드 단량체, 예를 들어 우레탄 알키드 단량체, 및 에스테르가 포함된다.

본 발명에 특히 유용한 중합체 재료에는, 전자 빔 조사(irradiation) 시에, 우세한 분해 반응과는 대조적으로 우세한 가교결합 반응의 경향을 갖는 것으로 알려진 그러한 중합체가 포함된다. 전자 빔 조사는 재료에서 분해 (분자량의 감소) 및 가교결합 반응 둘 모두를 유발할 수 있다. 서로에 대한 이들 반응의 각각의 속도에 따라, 하나 또는 다른 하나 (분해 또는 가교결합)가 우세한 반응이 될 것이다. 예를 들어, 폴리에틸렌은 e-빔 조사 시에 더 빠르고, 따라서 더 우세한 가교결합 반응을 가질 수 있으며, 따라서 본 발명에 특히 유용할 수 있다. 반대로, 폴리프로필렌은 더 빠른 분해 반응을 가질 수 있으며, 따라서 e-빔 조사되는 이들 조성물에서 원하는 가교결합을 달성하기가 더 어려울 수 있다. 일부 조성물의 경우, e-빔 조사에 대한 초기 노출 시에는 효과가 거의 내지 전혀 달성되지 않지만, 반복 노출이 이들 조성물에서 반응을 제공할 수 있다. e-빔 방사선에 노출 시에 분해되거나 가교결합될 가능성이 적은 재료의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 PET이다. 그러나, 이러한 지정은 제한하고자 하는 것은 아니며, 예를 들어 폴리프로필렌 중합체뿐만 아니라 PET계 중합체도 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 텍스처 층 조성물(14)에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 텍스처 층(14)을 형성하는 데 유용한 예시적인 중합체 재료는, 예를 들어, 미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 말라드 크릭 폴리머즈, 인크.(Mallard Creek Polymers, Inc.)로부터 상표명 로빈(ROVENE) 5900으로 입수가능하다. 기술된 바와 같이, 텍스처 층 조성물과 관련된 특정 재료 및 중량 퍼센트는 원하는 최종 응용 요건을 충족시키도록 선택될 수 있다.

텍스처 층(14) 조성물의 다른 바람직한 특징은, e-빔 처리가능한 텍스처 층(14)이 기재(12)에 대해 충분한 (예를 들어, 최소 수준의) 접착력을 가질 수 있도록 하는 분자량 및/또는 점도를 갖는 조성물을 포함하는 것인데, 텍스처 층(14)이 쉽게 기재 표면(16)으로부터 닦여 없어지거나 기재 표면(16)을 따라 이동하지 않도록 (즉, 기재(16)로의 텍스처 층(14)의 전달 후에 그리고 e-빔 처리 전에 및/또는 후에 텍스처 층(14)이 기재 표면(16) 상에 남아 있도록) 상기 텍스처 층이 상기 기재에 적용된다. 또한, 텍스처 층(14)은 바람직하게는, 기재(예를 들어, 12)에 대한 적용 후에, 접촉될 때, 예를 들어 중간 기재(17)가, 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, 인쇄 위치와는 상이한 위치에서 오프라인으로 추가로 처리(e-빔 처리)되기 위해 그 자신 위에 권취되는 경우에, 텍스처 층이 그 자신에 달라붙거나 쉽게 변형되지 않게 하는, 실온에서의 특성(예를 들어, 경도, 안정성 등)을 생성하는 분자량을 갖는다. 이를 위해, 텍스처 층(14) 조성물에 적합한 재료는 또한 원하는 재료 유동 특성을 생성하는 분자량 및/또는 점도를 갖도록 선택될 수 있다. 구체적으로, 재료는 텍스처 층(14) 조성물이 기재(12)로의 조성물의 전달 또는 인쇄 동안 스텐실(stencil) 패턴의 구멍 또는 공극(void)을 채우는 방식으로 유동가능하고, 기재(12)에 충분히 접착되고, 심지어 휴지(rest) 또는 대기 기간, 열 처리(증발) 또는 e-빔 처리와 같은 추가적인 처리 전에도 (그러나 특히 그에 후속하여), 기재(12)로부터의 스텐실의 제거 시에 원하는 패턴 형상을 유지하는 것을 가능하게 하는 분자량 또는 점도를 갖도록 선택될 수 있다. 텍스처 층(14) 조성물의 점도는 뚜렷한 패턴을 제공하도록 선택될 수 있다.

또한, 텍스처 층(14)의 조성물은 열 가교결합 또는 UV 가교결합 개시 성분 없이 제형화될 수 있으며 이러한 방식으로 열 가교결합 또는 UV 가교결합 개시제의 부재를 특징으로 한다. 개시제 없이 텍스처 층(14)을 제형화하는 것은, 개시제가 결여된 조성물의 경우, 열 가교결합성 조성물 및 UV 가교결합성 조성물과는 대조적으로 조성물의 e-빔 처리 (예를 들어, 가교결합, 중합) 전에, 그 동안에 및 그 후에 바람직하지 않은 잔류물 (예를 들어, 화학 물질)이 존재하지 않을 것이라는 점에서 유리할 수 있다. 열 가교결합 공정에 사용되는 개시제 및 UV 가교결합 공정에 사용되는 광개시제는, 몇몇 경우에 조성물로부터 침출될 수 있는, 바람직하지 않은 잔류 재료를 남길 수 있다. 존재하는 개시제 없이 e-빔 처리될 수 있는 조성물의 유리한 속성에도 불구하고, 문헌[Radiation Processing of Polymers (chapter 6), edited by A. Singh and J. Silverman] 및 문헌[Radiation Technology for Polymers (chapter 5) by J. G. Drobny]과 같은 교재에 상세하게 기술된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시 형태에 따라, 텍스처 층(14)의 제형 또는 조성물의 일부로서 개시제, 촉진제, 지연제가 선택적으로 제공될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. e-빔 가교결합 또는 e-빔 중합, 또는 둘 모두에 도움을 줄 수 있는 일부 개시제 및 촉진제에는, 메탄올, 에탄올, n-부탄올, n-옥탄올, 다이메틸포름아미드, 다이메틸설폭사이드, 아세톤, 및 1,4-다이옥산과 같은 용매; 아세트산, 포름산, 과염소산, 및 황산과 같은 산; 과염소산리튬과 같은 염; 다이비닐벤젠 및 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트와 같은 단량체; 요오도-, 클로로-, 브로모-치환된 지방족 및 방향족 화합물과 같은 할로겐화 화합물; 아산화질소; 일염화황; 말레이미드; 도데칸티올, 다이메르캅토데칸, 다이펜텐 다이메르캅탄, 및 트라이메틸올프로판 트라이티오글리콜레이트와 같은 티올 (폴리메르캅탄); 테트라메틸 다이아크릴레이트 및 에틸렌 다이메타크릴레이트와 같은 아크릴 및 알릴 화합물이 포함된다. 이들 개시제는 가교결합 공정 및 중합 공정을 진척시킬 수 있으며, 예를 들어, 개시제가 없이는 또는 다른 e-빔 가교결합성 또는 중합성 조성물과 비교하여 가교결합/중합의 속도가 비교적 느린 경우에 선택적으로 필요할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 문헌[Radiation Technology for Polymers (chapter 5) by J. G. Drobny]과 같은 교재에 상세하게 기술된 바와 같이, 텍스처 층의 조성물은 지연제를 추가로 포함한다. e-빔 가교결합 또는 e-빔 중합, 또는 둘 모두를 지연시키거나, 방지하거나, 그의 속도를 감소시킬 수 있는 일부 지연제에는 방향족 아민, 퀴닌, 방향족 하이드록실 황, 방향족 질소 화합물, 및 N-페닐-베타-나프틸아민이 포함된다.

일부 실시 형태에서, 텍스처 층(14)은 향상된 경도를 위해 선택적으로 미립자 첨가제를 추가로 포함한다. 이를 위해 그리고 하기에 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 본 발명의 스크러빙 물품(10)은 상이한 스크러빙 요건을 갖는 매우 다양한 잠재적인 응용에 유용하다. 일부 응용의 경우, 스크러빙 물품(10), 및 특히 텍스처 층(14)이 다른 것보다 더 또는 덜 연마성인 것이 바람직하다. 텍스처 층(14)의 상기에 기술된 수지 성분이 다른 이용가능한 스크러빙 물품보다 큰 스크러빙성 특징을 물품(10)에 독립적으로 부여하지만, 이러한 스크러빙성 특성은 미립자 성분의 첨가를 통해 추가로 향상될 수 있다. 이를 염두에 두고, 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 매우 다양한 광물 또는 충전제가 이용될 수 있다. 유용한 광물에는 Al₂O₃, "미넥스"(Minex) (미국 일리노이주 애디슨 소재의 더 캐리 컴퍼니(The Cary Co.)로부터 입수가능함), SiO₂, TiO₂ 등이 포함된다. 예시적인 충전제에는 CaCO₃, 활석 등이 포함된다. 이용되는 경우, 미립자 성분 첨가제는 텍스처 층(14)의 70 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 50 중량% 미만, 가장 바람직하게는 30 중량% 미만으로 포함된다. 또한, 미립자 성분은 무기 입자, 경질 입자, 및 소형 입자로 이루어질 수 있다. 예를 들어, "미넥스" 광물 미립자 성분은 2 마이크로미터의 중위 입자 크기(median particle size) 및 약 560의 누프(Knoop) 경도를 갖는다. 물론, 다른 입자 크기 및 경도 값이 또한 유용할 수 있다. 비-이온성 수지 성분과 함께, 미립자 성분의 무기적 속성은 생성되는 텍스처 층(14)을 임의의 유형의 화학 용액과 함께 사용할 수 있게 만든다.

텍스처 층(14)은 와이핑 물품(10)에 원하는 심미적 매력을 제공하기 위해 착색제 또는 안료 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 적절한 안료는 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 예를 들어 미국 오하이오주 아멜리아 소재의 썬 케미칼 코포레이션(Sun Chemical Corp.)으로부터 입수가능한, 상표명 썬스퍼스(SUNSPERSE)로 판매되는 제품이 포함된다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 다른 착색제가 동등하게 허용가능하고, 일부 실시 형태에서 텍스처 층 조성물의 10 중량% 미만으로 포함된다.

또한, 텍스처 층 조성물은 이용되는 특정 인쇄 기법 및 제조 라인의 속도에 가장 바람직한 점도를 달성하기 위해 증점제 또는 증점제들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 적절한 증점제는 본 기술 분야에 알려져 있으며, 예를 들어 메틸셀룰로오스 및 미국 뉴저지주 하이츠타운 소재의 레옥스 인크.(Rheox, Inc.)로부터 상표명 "레올레이트(RHEOLATE) 255"로 입수가능한 재료가 포함된다. 다른 허용가능한 증점제는 미국 노스캐롤라이나주 하이 포인트 소재의 헌츠맨 인터내셔널 엘엘씨(Huntsman International LLC)로부터 상표명 리오프린트(LYOPRINT) PT-XN으로 입수가능하다. 증점제는 선택되는 수지 및 인쇄 기법에 따라 불필요할 수 있지만; 이용되는 경우, 증점제는 바람직하게는 텍스처 층 조성물의 대략 40 중량% 미만으로 포함된다. 다른 실시 형태에서, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 에멀전의 성분들 사이의 이온 반응을 유발하는 데 도움을 주고 이에 의해 또한 조성물의 점도를 증가시키기 위해 염 성분이 조성물에 제공될 수 있다. 상기에도 불구하고, 텍스처 층(14)의 조성물은 일부 실시 형태에 따르면 비-이온성일 수 있다.

상기에 나타난 바와 같이, 조성물의 거품 제거 또는 유화를 제공하기 위해 소포제가 조성물에 포함될 수 있다. 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (section "Foams and Foam Control")]에 기술된 바와 같이, 일부 소포 재료는 캐리어 오일; 예를 들어 수-불용성 파라핀계 및 나프텐계 광유, 식물유, 톨유, 피마자유, 대두유, 땅콩유; 실리콘유, 예를 들어 다이메틸폴리실록산; 소수성 실리카; 소수성 지방 유도체 및 왁스, 예를 들어, 1작용성 및 다작용성 알코올의 지방산 에스테르, 지방산 아미드 및 설폰아미드, 파라핀계 탄화수소 왁스, 지랍, 및 몬탄 왁스, 단쇄 및 장쇄 지방 알코올의 인산 모노-, 다이-, 및 트라이에스테르, 단쇄 및 장쇄 천연 또는 합성 지방 알코올, 알루미늄 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 및 칼슘 베헤네이트를 포함하는, 장쇄 지방산의 수-불용성 비누, 퍼플루오르화 지방 알코올; 수-불용성 중합체, 예를 들어 저분자량, 지방산 개질된 알키드 수지, 저분자량 노볼락, 비닐 아세테이트와 장쇄 말레산 및 푸마르산 다이에스테르의 공중합체, 및 메틸 메타크릴레이트-비닐 피롤리돈 공중합체, 폴리(프로필렌글리콜) 및 글리세롤, 트라이메틸올, 프로판 (1,1,1-트리스(하이드록시메틸)프로판), 펜타에리트리톨, 트라이에탄올아민, 다이펜타에리트리톨, 폴리글리세롤에 대한 고분자량 프로필렌 옥사이드 부가물, 부틸렌 옥사이드 또는 장쇄 a-에폭사이드와 다가 알코올의 부가 생성물이다. 예시적인 소포제는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)에 의해 제조되는, 상표명 지아미터(XIAMETER) AFE-1520으로 구매가능한 실리콘 에멀전이다.

일부 실시 형태에서, 텍스처 층(14)의 조성물은, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되고 2015년 2월 27일자로 출원된 발명의 명칭이 "세라믹 미세입자를 갖는 소비자 스크러빙 물품 및 이의 제조 방법"(Consumer Scrubbing Article with Ceramic Microparticles and Method of Making Same)인 미국 가특허 출원 제62/121,644호에 기술된 바와 같은 결합제 수지, 세라믹 미세입자 또는 처리제를 포함할 수 있다.

마지막으로, 그리고 앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 스크러빙 물품(10)은 "건식"으로 사용될 수 있거나, 또는 화학 물질 (용액 또는 고형물)이 로딩될 수 있다. 용어 "로딩된"은 사용자에게 전달되기 전에 기재(12)에 의해 흡수되는 화학 용액과 관련된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 화학 물질은 천의 표면 상에 분무될 수 있다. 더욱 추가의 실시 형태에서, 화학 물질은 텍스처 층 조성물(14) 내에 또는 그의 일부로서 제공될 수 있다. 따라서, 침착된 (예를 들어, 인쇄된) 텍스처 층(14)은 인쇄된 비누 스크러빙 점 (예를 들어, 20a, 20b (도 3))을 포함할 수 있다. 이들 다양한 구성에 의해, 사용 동안, 사용자가 스크러빙 물품(10)을 표면을 가로질러 와이핑함에 따라 화학 용액이 기재(12)로부터 방출된다. 따라서, 화학 물질이 텍스처 층(14)의 일부로서 제공되는 실시 형태에서, 텍스처 층 (즉, 스크러빙 부분(20a, 20b))은 화학 물질이 스크러빙 응용 동안 소모됨에 따라 크기가 점점 감소할 수 있다. 텍스처 층(14)이 비-이온성 속성을 갖는 경우, 물, 비누, 4차 암모늄 염 용액, 라우리시딘(Lauricidin)™-기반 항균제, 알코올-기반 항균제, 시트러스-기반 클리너, 용매-기반 클리너, 크림 광택제, 음이온성 클리너, 아민 옥사이드 등을 포함하는 사실상 임의의 원하는 화학 물질이 사용될 수 있다. 즉, 이용되는 경우, 화학 용액은 음이온성, 양이온성, 또는 중성일 수 있다.

스크러빙 물품의 형성

본 발명의 스크러빙 물품(10)의 제조 또는 형성이 도 4의 단순화된 형태로 도시되어 있으며, 일반적으로, 적절한 텍스처 층 조성물을 제형화하는 단계, 조성물을 (예를 들어, 인쇄, 코팅, 에칭, 엠보싱, 성형, 미세복제 등을 통해) 기재(12)에 부여하는 단계, 및 이어서, 침착되거나 형성된 조성물을 e-빔 처리하여, e-빔 가교결합되거나 e-빔 중합된 (또는 둘 모두인) 텍스처 층(14)을 생성하는 단계를 포함한다. 조성물(14)을 기재(12)에 실제로 침착하거나 부여하는 다양한 기법이 하기에 기술된다. 그러나, 중요하게는, 그리고 상기에 언급된 바와 같이, 텍스처 층 조성물은 성분들이 e-빔 처리 단계의 일부로서 e-빔 가교결합되고/되거나 e-빔 중합될 수 있도록 제형화된다. 이는 텍스처화된 표면을 갖는 스크러빙 물품을 형성하는 데 사용되는 다른 기법과 구별되는 이점을 나타낸다.

기재(12) 상에 텍스처 층(14)을 형성하기 전에, 기재의 유형에 따라, 기재(12)의 표면(16)이 프라이밍될 수 있다. 프라이밍은 기계적, 화학적, 물리적 및 재료 적용 방법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 특히 유용할 수 있는 일부 표면 프라이밍 방법은, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되며 2015년 2월 27일자로 출원된 발명의 명칭이 "다용도 소비자 스크러빙 천 및 이의 제조 방법"인 미국 가특허 출원 제62/121,808호에 기술된 바와 같이 열 및/또는 압력을 사용하여 기재의 한 쪽 면을 압밀(consolidating)하는 것, 화염 처리/용융, 섬유 높이를 절단하거나 제거하는 것을 포함한다. 대안적으로, 프라이밍은 접착제와 같은 화학 프라이머의 적용을 포함할 수 있다. 그러나, 특히, 다수의 기재(12)의 경우, 텍스처 층(14) 조성물을 기재(12) 상에 전달하기 전에는 그리고 적절한 접착력을 달성하는 데에는 프라이머가 필요하지 않다.

텍스처 층(14) 조성물은 인쇄 (예를 들어, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄 등), 코팅 (예를 들어, 롤 코팅, 분무 코팅, 정전기 코팅), 에칭, 레이저 에칭, 사출 성형, 미세복제, 및 엠보싱과 같은 다양한 공지의 기법을 사용하여 기재(12) 상에 형성될 수 있다. 일반적으로, 그리고 도 4를 참조하면, (다양한 유형의) 텍스처 형성기(58)가 e-빔 가교결합성 및/또는 e-빔 중합성 텍스처 층(14)을 상기에 기술된 임의의 다양한 패턴과 같은 임의의 원하는 패턴으로 기재(12) 상에 침착하거나 부여한다. 텍스처 형성기(58)는, 예를 들어, 인쇄기, 롤 코팅기, 분무 코팅기, 에칭 장치, 레이저, 엠보싱 장비 등을 포함할 수 있다. 한 가지 구체적인 비제한적인 예로서, 텍스처 층(14)을 기재(12)에 부여하기 위한 인쇄 방법의 사용은, 인쇄 기법이 비교적 고선명(high-definition) (예를 들어, 뚜렷한) 인쇄 조성물(14)을 제공할 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 일부 인쇄 기법은 또한 상기에 기술된 다른 텍스처 형성 기법과 비교하여 상대적으로 제조가 용이하게 하고 비용이 더 낮게 할 수 있다. 텍스처 형성 기법과는 무관하게, 앞서 기술된 바와 같이, 텍스처 층(14)은 그것이 전달되는 부직포 기재 표면 (즉, 도 2의 표면(16))을 전체보다는 적게 덮으며, 바람직하게는 둘 이상의 분리된 섹션을 포함하는 패턴으로 형성된다. 이와 관련하여, 매우 다양한 패턴이 제공될 수 있다. 예를 들어, 패턴은 도 1에 나타난 바와 같은 복수의 점들로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 선들이 서로 연결될 수 있다. 또한 대안적인 실시 형태에서, 그리고 도 5a 및 도 5b를 추가로 참조하면, 텍스처 층은 복수의 분리된 선, 점, 및/또는 이미지로 이루어진다. 추가로, 다른 바람직한 패턴 구성요소, 예를 들어, 회사 로고가 형성될 수 있다. 대안적으로, 텍스처 층 섹션의 더욱 무작위적인 분포가 기재(12)에 부여될 수 있다. 본 발명은 사실상 임의의 패턴이 얻어질 수 있음을 고려한다.

일단 텍스처 층(14)이 기재(12) 상에 형성된 때에, 그러나 (하기에 논의되는 바와 같이) e-빔 방사선에 노출되기 전에, 중간 스크러빙 물품(17)이 형성된다. 중간 스크러빙 물품(17)은 e-빔 처리를 아직 거치지 않은 (즉, e-빔 방사선 노출 단계가 아직 수행되지 않은) e-빔 처리가능한 (즉, e-빔 가교결합성 및/또는 e-빔 중합성) 텍스처 층(14)을 갖는 것을 특징으로 한다. 따라서, 중간 스크러빙 물품(17)은 중간 텍스처화 스크러빙 물품(17)으로서 또한 지칭될 수 있다. 이와는 무관하게, 다음으로, 중간 스크러빙 물품(17)을 일정 기간 동안 방해받지 않는 채로 유지되게 할 수 있거나 (대기하게 할 수 있거나), 또는 선택적인 물 증발 단계로 직접 또는 즉시 진행하게 할 수 있다. 상기에 기술된 다양한 텍스처 층(14) 조성물에 대해, 여분의 물이 수지 제형에 존재할 수 있다. 예를 들어, 텍스처 층(14)은, 기재(12)로 전달된 직후에, 40 내지 50%만큼의, 또는 그보다 많은 물을 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 남아 있는 물로 인해 텍스처 층(14)은 기재(12) 상에서 원하는 안정성이 결여될 수 있고 (즉, 예를 들어 중간 스크러빙 물품(17)이 그 자신 위에 권취되는 경우, 텍스처 층(14)은 다른 물체, 인간 또는 물품의 다른 표면과 접촉에 의한 것과 같은 손상 및 변화를 겪을 수 있음), 기재(12)에 대한 원하는 수준의 접착력이 결여될 수 있다. 또한, 침착된 (형성된) 텍스처 층(14) 내의 물 함량은 침착된 텍스처 층(14)에 바람직하지 않은 "점착성"(tackiness) 특성을 부여할 수 있다. 본 명세서에 정의된 바와 같이, "점착성"은 다소 접착성이거나(adhesive), 끈적끈적하거나(gummy) 또는 접촉시 들러붙는(sticky) 것을 의미한다. 그러므로, 중간 스크러빙 물품(17)은 선택적인 물 증발 단계를 거칠 수 있는데, 그에 의해 물품(17)은 오븐 (60 (도 4)) 또는 적외광 (도시되지 않음)에 의해 제공되는 것과 같은 열에 단기간 동안 노출된다. 오븐 및/또는 적외광 노출 시간은 다양할 수 있으며, 예를 들어 5분 미만, 3분 이하, 또는 2분 이하의 범위일 수 있다. 적외광 노출과 관련하여, 종종 적외광 노출은 오븐을 통한 가열보다 더 비용 효과적이다. 그러나, 적외광 노출을 거치는 재료의 조성물이 자연적으로는 적외광을 고도로 흡수하지 않는다면, 조성물에 의한 적외광의 흡수를 가능하게 하기 위해 첨가제가 필요할 수 있다. 적외광 흡수에 도움을 주는 데 유용한 첨가제의 예는 카본 블랙이다. 이와는 무관하게, 물 증발 단계는 기재 표면(16)에 대한 텍스처 층(14)의 더 강력하거나 더 바람직한 접착을 촉진할 수 있으며, 더 안정하고 덜 점착성인 텍스처 층(14)을 제공할 수 있다. 텍스처 층(14)이 전자 빔 그 자체를 받게 하는 것은 또한 텍스처 층(14) 조성물에 존재하는 물을 증발시켜서, 증발 단계 (열 또는 적외선 처리)가 불필요할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 잔류의 물이 텍스처 층(14)에 존재하는 경우, e-빔 처리 단계 전에 조성물(14)로부터 소정 양의 잔류의 물을 증발시키는 것이 바람직할 수 있는데, 전자 빔 유닛 (예를 들어, 62; 도 4) 내에서의 물 증발은 전자 빔 장치(62)를 방해하거나 그의 궁극적인 열화를 유발할 수 있기 때문이다. 또한, 텍스처 층(14)의 일부 조성물의 경우, e-빔 처리 전에 텍스처 층(14)에 여분의 물이 존재하지 않으며, 따라서 증발 단계가 요구되거나 필요하지 않을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 형태에서, 텍스처 층 조성물(14)은, 원하는 패턴으로 기재 (예를 들어, 12)로 전달하기에 충분한 재료 유동성을 달성하는 데에 수계 수지 또는 화합물이 필요하지 않은 용융 중합체 재료를 포함한다. 오히려, 압출됨에 따라, 용융 중합체 재료는 기재(12) 상에 직접 침착 (예를 들어, 인쇄, 코팅 등)될 수 있다. 용융 중합체 재료는 압력 하에서 기재(12)로 유동할 수 있고 이어서 기재(12) 상에서 냉각 및 고형화되어 텍스처 층(14)을 형성할 수 있다.

현저하게 그리고 유리하게, 대기 기간 및/또는 증발 단계 전에 또는 후에, 중간 스크러빙 물품(17)은 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 재료 권취 방식으로 롤 (롤형 중간 물품(17) 및 롤-형성 단계는 도시되지 않음)로 형성될 수 있다. 상기에 기술된 바와 같이, 텍스처 층(14)을 형성하는 조성물은, 침착된 텍스처 층(14)의 e-빔 처리 전에 이러한 유형의 롤-형성을 유리하게 허용하는 분자량 및/또는 점도를 가질 수 있다. 다음으로, 텍스처 층(14)이 기재(12) 상에 형성된 후에, 그리고 상기에 기술된 선택적인 대기 기간, 증발, 또는 롤 형성 단계 중 임의의 것 또는 전부 후에, 중간 텍스처화 스크러빙 물품(17)을 e-빔 방사선에 노출시켜서 그 상에 제공된 텍스처 층(14) 조성물을 가교결합하거나 중합하거나, 또는 둘 모두를 할 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, e-빔(62)은 중간 스크러빙 물품(17)의 e-빔 처리가능한 텍스처 층(14)을 조사하여, e-빔 처리된 (즉, e-빔 가교결합되고/되거나 e-빔 중합된) 텍스처 층(14)을 기재(12) 상에 형성하고, 따라서, 그 결과로서의 스크러빙 물품(10)을 형성한다. 텍스처 층(14) 조성물의 안정한 속성 또는 선택된 점도로 인해, e-빔 처리가능한 텍스처 층(14)과 e-빔 처리된 텍스처 층(14)은 실질적으로 유사하거나 동일한 텍스처 패턴을 가질 것이며, 즉, 텍스처 층(14)의 초기 침착 또는 형성에 의해 생성된 패턴은 텍스처 층(14)의 e-빔 처리 전에 또는 후에, 변한다고 하더라도, 실질적으로 변화하지 않을 것이다.

기술된 바와 같이, e-빔 처리는 내구성, 내용매성 및 내화학성, 인장 강도 및 충격 강도, 내연마성, 및 내환경응력균열성과 같은 가교결합 및 중합의 모든 이점을 제공하지만, 잔류 화학 물질 및 더 긴 경화 기간을 포함하는 다른 가교결합 기법의 단점은 갖지 않는다. 또한, UV 가교결합 공정에서, 수지 조성물은, 기재에 적용되고 e-빔 가교결합될 수 있는 조성물보다 비교적 더 작은 분자량의 액체를 포함할 수 있다. e-빔 처리가 가능한 더 큰 분자량의 재료는 상기에 기술된 바와 같이, 롤링되고 나중의 시간 또는 위치 (즉, 오프라인)에 추가로 처리될 수 있는 충분히 안정한/내구성 있는 형성된 텍스처 층(14)을 가능하게 한다.

기재(12) 및 조성물의 정확한 조성 및 치수, 텍스처 층(14)의 치수 또는 패턴과는 무관하게, 본 발명의 스크러빙 물품(10)은, 비용뿐만 아니라 스크러빙 물품을 형성하는 데 사용될 수 있는 제조 공정의 용이성 및 융통성의 관점에서, 이전의 사용자 스크러빙 물품에 비해 현저한 개선을 제공한다. 또한, 본 발명의 스크러빙 물품은 적합한 내연마성 성능을 나타내며 유익하게도 잔류 화학 물질이 없는 텍스처 층(14)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 e-빔 가교결합된 텍스처 층(14)은 증가된 내구성, 경도, 인장 강도 및 충격 강도, 고열 특성, 내용매성 및 내화학성, 및 내환경응력균열성을 가질 수 있다. 예시적인 스크러빙 물품(10)이 하기에 제공된다. 조성물에 의해 제공되는 성분 및/또는 중량 퍼센트 양은 용이하게 변화될 수 있지만, 그럼에도 본 발명의 범주 내에 속한다.

실시예

[표 1]

텍스처 층 조성물의 제조

표 1로부터의 모든 성분을 원하는 양으로 별개의 플라스틱 용기 내에서 0.1 그램 단위까지 칭량하였다. 모든 성분을 강성 플라스틱 용기에 넣음으로써 혼합물을 제조하였다. 혼합을 시작하기 전에 플라스틱 뚜껑을 용기 상에 고정시켰다. 혼합물을 미국 사우스캐롤라이나주 랜드럼 소재의 플랙텍, 인크.(Flaktek, Inc.)로부터 상표명 스피드믹서(SPEEDMIXER) DAC 400.1 VAC-P로 구매가능한 실험실 원심 혼합기로 30초 동안 혼합하였다. 30초 후에, 혼합기를 정지시켰고, 내부에 혼합물을 갖는 플라스틱 용기를 혼합기로부터 꺼내었다. 용기를 실험실 벤치(laboratory bench) 상에 24시간 동안 방해받지 않은 채로 두었다. 생성된 e-빔 가교결합성 텍스처 층 (인쇄 연마) 혼합물의 조성이 표 2에 제시된다.

[표 2]

[표 3]

기재 재료의 제조

표 3에서 상기에 기재된 5가지 기재 재료 (필름, 부직포 와이프, 폼, 셀룰로오스 스펀지, 및 천)의 각각의 직사각형 시편을, 대략 30 cm x 20 cm의 치수로 얻었다. 이어서, 제조된 조성물 (표 2에 기술됨)을 후속하여 인쇄하기 위해, 각각의 시편을 그의 에지 상에 접착 테이프를 적용함으로써 편평한 실험실 벤치 상에 고정시켰다.

제조된 기재 상으로의 제조된 조성물의 인쇄

표 3의 제조된 기재들 각각에 대해, 도 1에 나타나 있는 텍스처 패턴을 갖는 금속 스텐실을 기재 시편 위에 배치하였다. 대략 100 그램의 제조된 인쇄 조성물을 목재 어플리케이터(applicator)의 도움으로 스텐실 상에 배치하였다. 이어서, 인쇄 혼합물을 핸드-헬드 스퀴지(hand-held squeegee)의 도움으로 그리고 하향으로 손 압력을 가하면서 전단 운동으로 스텐실의 인쇄 패턴 상에 적용하였다. 각각의 시편에 대해 인쇄 혼합물이 인쇄 패턴의 구멍을 채우고 기재 시편 상으로 전달된 것으로 관찰되었다. 이어서, 스텐실을 제거하였고, 인쇄된 기재 시편을 실험실 벤치 상에 10분 동안 방해받지 않는 채로 두었다.

표 2의 인쇄 혼합물의 특성이 인쇄 작업에서 중요한 역할을 하는 것으로 결정되었다. 예를 들어, 매우 낮은 점도 (예를 들어 25℃에서 대략 100 cP)를 갖는 인쇄 혼합물이 기재 상에 인쇄되는 경우, 뚜렷한 인쇄 패턴을 얻을 수 없는 것으로 결정되었다. 이들 저점도 혼합물의 경우, 인쇄된 액적들이 기재 상에서 거의 즉시 합체되어, 분리된 소적들 대신에 연속 필름을 형성한다. 기술된 특정 인쇄 혼합물에 대한 최소 점도는 적절한 인쇄를 위해 25℃에서 측정시 대략 1000 cP이어야 한다. 본 명세서에 기재된 인쇄 혼합물은 적절한 인쇄를 가능하게 할 만큼 충분히 높은 점도를 가졌다. 다른 점도가 또한 고려되며, 사용되는 혼합물의 조성에 따라 조성물의 정확한 점도는 달라질 수 있지만 허용가능한 성능을 여전히 달성하는 것으로 이해되어야 한다.

10분 후에, 인쇄된 시편을 실험실 고온 공기 순환 오븐 (미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 디스패치 인더스트리즈(Despatch Industries)로부터 구매가능한 모델 VRC2-35-1E) 내에 3분 동안 두었다. 오븐의 온도는 149℃로 설정하였다. 3분 후에, 인쇄된 시편을 오븐 밖으로 꺼내고, 실험실 벤치 상에 24시간 동안 방해받지 않은 채로 두었다.

인쇄된 샘플의 e-빔 처리

24시간 후에, 인쇄된 부직포 시편을 그 자신 위에 롤링하고 e-빔 처리 라인으로 운송하였다. 필름, 폼 및 셀룰로오스 스펀지 샘플은 롤링하지 않았고 대신에 밀폐 용기 내에서 롤링되지 않은 형태로 운송하였다. 이어서, 인쇄된 샘플을 전자 빔 (e-빔) 방사선에 노출시켜, 인쇄된 텍스처 조성물의 e-빔 가교결합을 달성하였다. 인쇄된 플라스틱 필름, 셀룰로오스 스펀지, 부직포 와이프, 및 천 기재를, 6 m/s의 라인 속도 및 300 ㎸의 전압에서 작동시킨 연속 라인 (일렉트로커튼(ElectroCurtain)(등록상표), 미국 매사추세츠주 윌밍턴 소재의 에너지 사이언시즈, 인크.(Energy Sciences, Inc.) (ESI))에서 e-빔 방사선에 노출시켰다. 방사선 수준을 4 내지 20 Mrad 사이에서 변화시켰다. 시편을 e-빔 하에 오직 1회 통과시켰다. 인쇄된 폼 시편을, 7.6 m/s의 라인 속도 및 295 ㎸의 전압에서 작동시킨 연속 라인 (EC-시리즈, 미국 아이오와주 대븐포트 소재의 피씨티 엔지니어드 시스템즈(PCT Engineered Systems))에서 e-빔 방사선에 노출시켰다. 방사선 수준을 4 내지 20 Mrad 사이에서 변화시켰다. 시편을 e-빔 하에 오직 1회 통과시켰다.

인쇄된 샘플에 대한 내연마성 시험 절차

핸드-헬드 스코어링 패드 (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 익스트림 스크럽 핸드 패드(EXTREME SCRUB HAND PAD)로 구매가능함)를 손 압력으로 샘플 상에 문지름으로써, 인쇄된 시편의 내연마성을 시험하였다. 각각의 시험된 시편을 편평한 실험실 벤치 상에 놓고 그의 모서리에 접착 테이프를 적용하여 벤치 상에 고정하였다. 스코어링 패드를 흐르는 수돗물 아래에서 완전히 세척하고 손으로 5회 짜내어, 패드에 의해 흡수된 임의의 여분의 물을 제거하였다. 이어서, 전단 운동으로 약간의 손 압력을 단지 가하여 스코어링 패드를 시편 상에서 전후로 문질렀다. 각각의 전후 운동의 조합이 사이클을 형성하는 것으로 간주하였다. 20 사이클 후에 각각의 시편을 시각적으로 관찰하였고, 하기 표 4에 기술된 바와 같이 내연마성의 정도를 평가하였다.

[표 4]

결과

인쇄된 시편의 내연마성이 표 5에 제시된다. 결과는, e-빔 처리를 받지 않은 부직포와 비교하여, e-빔 처리가 부직포 기재 상에 인쇄된 혼합물에 대해 특히 유리하였음을 나타낸다. e-빔 처리는 필름, 천, 부직포 및 폼 샘플의 각각에 대해 허용가능한 내연마성을 나타내는 것으로 나타났다. 셀룰로오스 스펀지는 평균 성능을 나타내는 것으로 나타났다. 임의의 이론적 고려 사항에 의해 구애되는 것은 아니지만, 셀룰로오스 스펀지의 평균 성능은, 셀룰로오스 스펀지 표면 상의 상당한 정도의 화학 작용기의 결여로 인한 것일 수 있고, 이는 결국 셀룰로오스 스펀지와 인쇄된 조성물 사이의 계면 접합의 정도를 제한하는 것으로 고려된다.

[표 5]

상기에 논의된 바와 같이, e-빔 조사는 비용이 많이 들 수 있으며, 이는 e-빔 처리된 텍스처화된 표면이 스크러빙 물품에서 현재까지 개발되지 않은 데 있어서의 기여 요인일 수 있다. 그러나, 본 발명은 놀랍게도 다양한 기재 상의 e-빔 가교결합되고/되거나 e-빔 중합된 조성물이 이러한 높은 장비 비용에도 불구하고 유리한 제조 및 성능 속성을 갖는 스크러빙 물품을 형성할 수 있음을 보여준다. 제조의 속도 및 융통성이 e-빔 장비 투자와 관련된 비용의 일부를 경감시킬 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시 형태를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (20)

1. 스크러빙 물품(scrubbing article)으로서,
   직포(woven), 부직포(non-woven), 편포(knit), 천(fabric), 폼(foam), 필름 및 스펀지 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 기재(substrate)를 포함하며;
   상기 기재는 e-빔 처리된 텍스처 층(texture layer)을 포함하는 표면을 포함하는, 스크러빙 물품.
2. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 패턴을 한정하는, 스크러빙 물품.
3. 제2항에 있어서, 상기 패턴은 복수의 분리된 세그먼트(discrete segment)를 포함하는, 스크러빙 물품.
4. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 상기 기재의 상기 표면으로부터 500 마이크로미터 이상 외부로 연장되는, 스크러빙 물품.
5. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 열개시 성분 및 광개시 성분의 부재를 특징으로 하는, 스크러빙 물품.
6. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 복수의 무작위로 분포된 텍스처링(randomly distributed texturing)을 포함하는, 스크러빙 물품.
7. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 e-빔 가교결합된 텍스처 층을 포함하는, 스크러빙 물품.
8. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 e-빔 중합된 텍스처 층을 포함하는, 스크러빙 물품.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기재 내에 흡수된 화학 용액을 추가로 포함하는, 스크러빙 물품.
10. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 상기 기재의 경도와 적어도 동일한 경도를 포함하는, 스크러빙 물품.
11. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 상기 기재의 경도와 동일하거나 그보다 큰 경도를 포함하는, 스크러빙 물품.
12. 제1항에 있어서, 상기 물품은 드레이프성(drapable)인, 스크러빙 물품.
13. 제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 다수의 세라믹 미세입자를 포함하는, 스크러빙 물품.
14. 스크러빙 물품의 제조 방법으로서,
    수지 조성물을 기재의 표면 상으로 전달하여, 상기 표면 상에 e-빔 처리가능한 텍스처 층을 형성하고, 이로써 중간 스크러빙 물품을 형성하는 단계; 및
    상기 중간 스크러빙 물품을 e-빔 방사선으로 처리하여, 상기 기재 표면 상에 e-빔 처리된 텍스처 층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 기재는 직포, 부직포, 천, 편포, 폼, 필름 및 스펀지 재료 중 임의의 것을 포함하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 e-빔 처리된 텍스처 층은 상기 기재의 경도와 적어도 동일한 상대 경도를 갖는 e-빔 가교결합된 텍스처 층 또는 e-빔 중합된 텍스처 층을 포함하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 e-빔 처리가능한 텍스처 층 및 e-빔 처리된 텍스처 층의 각각은 상기 중간 스크러빙 물품을 e-빔 방사선으로 처리하기 이전 및 이후 둘 모두에 실질적으로 유사한 패턴을 한정하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
17. 제14항에 있어서, 열 가교결합 단계 및 UV 가교결합 단계의 부재를 특징으로 하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
18. 제14항에 있어서,
    상기 처리 단계 전에, 상기 중간 스크러빙 물품을 열에 노출시켜 상기 e-빔 처리가능한 텍스처 층으로부터 소정의 양의 물을 증발시키는 단계를 추가로 포함하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
19. 제14항에 있어서, 상기 텍스처 층은 다수의 세라믹 미세입자를 포함하는, 스크러빙 물품의 제조 방법.
20. 스크러빙 물품 상에 연마 층을 형성하는 방법으로서,
    기재의 표면 상에 e-빔 가교결합성 조성물을 침착하여 e-빔 가교결합성 인쇄 연마 층을 형성하는 단계; 및
    상기 가교결합성 인쇄 연마 층을 e-빔 방사선에 노출시킴으로써 상기 인쇄 연마 층을 e-빔 가교결합하여 e-빔 가교결합된 인쇄 연마 층을 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 기재는 상기 e-빔 가교결합된 인쇄 연마 층의 가요성보다 큰 가요성을 갖는, 스크러빙 물품 상에 연마 층을 형성하는 방법.

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