KR101141403B1 - 습윤- 또는 건조-용도의 생분해성 집진 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 습윤 상태 또는 건조 상태로 사용될 수 있는 생분해성의 셀룰로오스-기재 집진 시트를 제공한다. 상기 집진 시트는 라텍스 결합재와 같은 결합재로 보강된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 기질일 수 있다. 상기 결합재 대신, 또는 그에 더하여, 상기 집진 시트는 유전체 물질로 피복되고 상기 유전체 물질 상에 전하를 구축하기 위해 일렉트릿(electret) 처리될 수 있다. 추가로, 상기 집진 시트는, 집진 시트의 포착 능력을 향상시키기 위해 더 많은 틈과 더 큰 표면적을 제공하도록 엠보싱될 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 집진 시트를 형성하는 방법을 포함한다.
생분해성, 집진 시트, 결합재, 크레이프, 엠보싱

Description

습윤- 또는 건조-용도의 생분해성 집진 시트 {Wet- or Dry-Use Biodegradable Collecting Sheet}
본 발명은 집진 시트에 관한 것이다.
일회용 청소 시트는 매번 새로운 시트로 시작할 수 있는 편리함과 청결성 때문에 천 시트보다 종종 선호된다. 일회용 청소 시트는 엎질러진 것을 청결케 하기 위한 종이 타월에서부터 표면을 문지르기 위한 더 두껍고 더 연마성인 타월에 이르기까지 넓은 범위의 용도에 걸쳐 사용가능하다. 일부 청소 시트는 손으로 사용하도록 고안된 한편, 다른 것들은 빗자루 또는 자루걸레 손잡이의 말단에 부착될 수 있다. 어떤 청소 시트는 먼지닦이 같은 건조-용도로 의도되는 한편, 다른 것들은 청소 수용액과 함께 사용하도록 고안된다. 어떠한 경우에도, 청소 시트는 적절한 표면, 적절한 정도의 부드러움을 가져야 하며, 의도된 용도에 대하여 충분히 내구성이어야 한다.
부직 웹이 보다 낮은 가격으로 천의 특성에 필적하는 내구성 및 부드러움을 제공하도록 고안될 수 있기 때문에, 부직 웹이 일회용 청소 시트를 제조하는 데 종종 사용된다. 그러나, 폴리올레핀으로부터 만들어진 부직 웹은 환경에서 분해가 어려울 수 있다. 부직 웹보다 훨씬 저가인 종이 제품 또한 비용-효율적인 일회용 청소 시트를 제조하기 위해 종종 사용된다. 그러나, 내구성인 종이 제품은 전형적으로 매우 뻣뻣한 한편, 부드러운 종이 제품은 전형적으로 강도가 부족하다. 이것은, 종래의 종이 제품이 수소 결합에 의해 형성된 섬유간 결합을 증가시킴으로써 강화되고, 상기 증가된 섬유간 결합이 종이 제품의 경직성과 관련되기 때문이다. 따라서, 종래의 종이 제품을 강화하기 위한 증가된 밀도는, 섬유상 웹 중 틈새 공간 감소로 인하여, 액체를 보유하거나 먼지 또는 다른 입자를 수집하는 능력을 일반적으로 감소시킨다. 일반적으로 통상의 종이 제품은 습윤화되었을 때 강하지 않다.
어떤 물질은 정전기적 전하를 유지하거나, 정전기적 전하를 유지하기 위해 일렉트릿(electret)-처리될 수 있다. 정전기적 전하를 갖는 물질이 먼지 덩어리 및 다른 종류의 먼지 입자를 포착하기 위해 건조 상태로 사용될 수 있다. 그러한 물질은 전형적으로 고가이다. 반대로, 상대적으로 저가인 셀룰로오스계 물질은 단독으로 사용될 경우, 정전기적 전하를 통상적으로 유지하지 않으며 정전기적 전하를 유지하도록 일렉트릿-처리될 수 없다.
습윤 또는 건조 청소를 위한 강도 특성 뿐만 아니라 입자 수집 능력을 갖는 저가의 집진 시트에 대한 필요 또는 요구가 존재한다. 생분해성인 청소 시트에 대한 필요 또는 요구가 또한 존재한다.
<발명의 요약>
종래 기술에서 겪었던 논의된 난점 및 문제점에 대응하여, 신규의 보강된 생분해성의 셀룰로오스-기재 집진 시트가 발견되었다.
본 발명은 셀룰로오스-기재 기질을 포함하는 집진 시트에 관한 것이다. 상기 기질은 라텍스 결합재와 같은 결합재로 보강될 수 있다. 결합재 대신, 또는 그에 더하여, 상기 기질은 유전체 물질로 피복되고 이어서 상기 유전체 물질 상에 전하를 구축하기 위해 일렉트릿 처리될 수 있다. 추가로, 상기 집진 시트는 부가된 보강 및 더 큰 표면적을 제공하도록 엠보싱될 수 있다.
상기 셀룰로오스-기재 기질은 단일 겹 또는 여러 겹의 이중 재크레이프화된 셀룰로오스 물질을 포함할 수 있다. 크레이프화의 결과, 셀룰로오스-기재 기질은 상기 집진 시트의 두께를 가로질러 Z 방향으로 배향된 보다 짧은 섬유 및 보다 긴 섬유의 조합을 가질 수 있다.
상기 집진 시트는 셀룰로오스-기재 기질의 한 표면을 크레이프화한 다음, 상기 셀룰로오스-기재 기질의 반대 표면을 재크레이프화함으로써 형성될 수 있다. 상기 결합재 물질은 상기 재크레이프화 단계 전 또는 후에 상기 셀룰로오스-기재 기질에 적용될 수 있다. 유사하게, 유전체 물질이 상기 재크레이프화 단계 전 또는 후에 셀룰로오스-기재 기질에 적용될 수 있다. 유전체 물질을 셀룰로오스-기재 기질에 적용한 후, 상기 유전체 물질 상에 전하를 구축하기 위해 상기 집진 시트를 일렉트릿 처리할 수 있다.
상기 보강된 셀룰로오스-기재 기질은 상당한 강도 뿐만 아니라 집진 시트를 위해 바람직한 표면 특성을 제공한다. 또한, 상기 집진 시트는 먼지를 수집하기 위해 충분한 틈새 공간을 가지며 다양한 표면을 청소하기 위해 습윤 상태 또는 건조 상태로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 집진 시트는 손으로 청소하는 데 사용되거나 바닥을 청소하기 위한 자루걸레 손잡이의 말단에 부착될 수도 있다. 언급된 바와 같이, 상기 집진 시트는 엠보싱될 수 있다.
본 발명의 집진 시트를 제조하는 데 사용되는 셀룰로오스-기재 물질은 부직 청소 시트를 제조하는 데 전형적으로 사용되는 폴리올레핀 재료보다 상당히 저가이다. 또한, 폴리올레핀 물질과 달리, 셀룰로오스-기재 물질은 생분해성이다.
전술한 것을 감안하면, 본 발명의 특성 및 장점은 먼지 수집 능력 뿐만 아니라 습윤 또는 건조 청소에 대한 강도 특성을 갖는 저가의 집진 시트를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 생분해성의 집진 시트를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 셀룰로오스-기재 기질의 하나의 구현예의 확대된 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 집진 시트 상의 엠보싱 패턴의 한 예의 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 집진 시트의 사시도를 나타낸다.
도 4는 자루 걸레 손잡이에 부착된 본 발명의 집진 시트의 개략적인 도를 나타낸다.
<정의>
본 명세서의 문맥에서, 이하의 용어 또는 어구 각각은 다음의 의미(들)를 포함할 것이다.
"부착된"이란 적어도 두 요소의 결합, 접착, 연결, 접합 등을 의미한다. 두 요소가 서로에 대하여 직접 부착되거나, 각각이 중간체 요소에 직접 부착되는 등 서로에 대하여 간접 부착될 경우, 이들이 함께 부착되는 것으로 간주될 것이다.
"셀룰로오스-기재"란 주성분으로서 셀룰로오스를 갖는, 구체적으로 75 중량% 이상의 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체를 포함하는 임의의 재료를 의미한다. 따라서, 상기 용어는 목면, 전형적인 목재 펄프, 셀룰로오스 아세테이트, 레이온, 열기계적 목재 펄프, 화학적 목재 펄프, 탈접합된(debonded) 화학적 목재 펄프, 유액분비 풀솜 등을 포함한다.
"유전체 물질"은 전기 절연체이거나 그 안에서 전기장이 전력의 최소 방산으로 유지될 수 있는, 중합체 등 임의의 물질을 의미한다. 고체 물질은 그의 원자가 밴드가 채워졌고 3 eV 이상 전도 밴드로부터 떨어져 있을 경우 유전체이다. 상기 정의는 문헌[McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 7th Edition, Copyright 1992]으로부터 도입된다.
"일렉트릿 처리" 또는 "일렉트릿팅(electreting)"은 전하를 유전체 물질 내에 및/또는 그 위에 위치시키는 임의의 과정을 의미한다. 유전체 물질 상에 전하를 위치시키기 위한 하나의 예시적 방법은 상기 물질에 DC 코로나 방전을 적용하는 것을 수반한다. 이러한 유형의 예시적인 종래 방법이 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,401,446 호(Tsai 등에게 허여됨)에 상세히 기재되어 있다.
웹에 적용될 경우 "기계 방향"은 웹이 압출 또는 형성 장치를 떠날 때, 또는 그것이 처리 공정을 통해 이동할 때 웹의 이동 방향에 평행한 웹 상의 방향을 의미 한다. 예를 들어 웹이 닙 롤러 또는 냉각 롤러 사이를 통과할 경우, 기계 방향은 롤러가 웹과 접촉할 때 롤러의 표면 이동에 평행한 웹 상의 방향이다. "횡단 방향"은 웹의 평면 내에서 기계 방향에 수직인 방향을 의미한다. "Z 방향"은 기계 방향 및 횡단 방향의 양자에 수직인, 즉 웹의 두께를 통한 웹의 방향을 의미한다.
"멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 물질을 통상적으로 원형인 복수의 미세한 다이 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로서, 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 가늘게 하여 그 직경을 미세섬유 직경으로 될 수 있는 직경으로 감소시키는 수렴하는 고속의 기류(예, 공기 스트림) 내로 압출시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 그 후, 상기 멜트블로운 섬유는 고속의 기류에 의해 실려 수집 표면 상에 침착되어 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유를 형성한다. 그러한 공정이 예를 들면 미국 특허 제 3,849,241 호(Butin 등)에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속 또는 비연속성일 수 있으며, 일반적으로 약 0.6 데니어보다 작고, 일반적으로 수집 표면 상에 침착될 때 자가 접합되는 미세섬유이다.
"부직" 및 "부직 웹"은 교차되어 있지만, 편직포에서와 동일한 방식은 아닌 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 재료 및 재료의 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직 웹은 예를 들면 멜트블로우 공정, 스펀본드 공정, 건식 레이 공정, 및 본디드 카디드 웹 공정과 같은 다수의 방법으로부터 형성되어 왔다. 부직포의 기본 중량은 통상적으로 평방 야드 당 재료의 온스(osy) 또는 평방 미터 당 그램(gsm)으로 표시되며, 섬유 직경은 통상적으로 미크론으로 표시된다. (osy를 gsm으로 변환시키려면, osy에 33.91을 곱하는 것을 주목하라.)
"중합체"는 단독중합체, 예를 들면 블럭, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등과 같은 공중합체, 및 이들의 배합물 및 개질된 것을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 달리 구체적으로 한정되지 않는 한, "중합체"라는 용어는 물질의 모든 가능한 기하학적 배열을 포함하도록 한다. 상기 배열은 이소택틱, 신디오택틱 및 어택틱 대칭을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
"스펀본드 섬유"는 예를 들면, 각각이 그 전체로서 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 4,340, 563 호 (Appel 등) 및 미국 특허 제 3,692,618 호 (Dorschner 등), 미국 특허 제 3,802,817 호 (Matsuki 등), 미국 특허 제 3,338,992 호 및 3,341,394 호 (Kinney), 미국 특허 제 3,502,763 호(Hartmann), 미국 특허 제 3,502,538 호 (Petersen) 및 미국 특허 제 3,542,615 호(Dobo 등)에 기재된 것과 같이, 용융된 열가소성 물질을 원형 또는 다른 형태를 갖는 복수의 방사구의 미세한 모세관으로부터 필라멘트로서 압출하고, 상기 압출된 필라멘트의 직경을 그 후 신속히 감소시킴으로써 형성되는 작은 직경 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유를 급냉시키면 일반적으로 그들이 수집 표면 상에 침착될 때 점착성이지 않다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이며 종종 약 0.3보다 큰, 더욱 특별하게는 약 0.6 내지 10 사이의 평균 데니어를 갖는다.
"열가소성"은 열에 노출될 경우 연화되어 유동되며, 실온까지 식히면 비-연화된 상태로 실질적으로 되돌아오는 물질을 의미한다.
상기 용어들은 본 명세서의 나머지 부분에서 추가의 언어로 정의될 수 있다.
본 발명은 보강된 생분해성의 셀룰로오스-기재 집진 시트에 관한 것이다. 상기 시트는 단단한 표면 상에 문지를 경우 인열이 방지되도록 보강된다. 보강은 또한 상기 시트로 하여금 습윤 상태 또는 건조 상태로 사용될 수 있게 한다.
상기 집진 시트는 셀룰로오스-기재 기질을 포함한다. 셀룰로오스는 부직 웹이 종종 제조되는 폴리올레핀에 비하여 비교적 저가의 재료이다. 또한, 본 발명의 셀룰로오스-기재 청소 제품은 적어도 비교가능한 부직 제품만큼은 내구성이고 기능성이다.
셀룰로오스-기재 물질의 또 다른 이점은, 폴리올레핀과 달리 셀룰로오스는 생분해성이라는 점이다. 더욱 특별하게는, 셀룰로오스는 미생물에 의해 분해될 수 있다. 호기성 생분해성에 대한 표준 시험은 ASTM D5338-98이다. 본 발명의 셀룰로오스-기재 집진 시트는 또한 퇴비화가능할(compostable) 수 있다. 퇴비화가능성은 생분해성보다 더욱 엄격한 표준이다. 퇴비화가능성은 1) 생분해성; 2) 짧은 시간 간격 내에 2 mm 이하로의 붕괴성; 및 3) 무 생태-독성을 필요로 한다. ASTM 표준 D6400-99가 퇴비화가능한 플라스틱에 대하여 구축되었다 (단일 중합체의 경우 기본적으로 6 개월 내에 이산화탄소와 물로 60%; 0.5% 이상의 다중중합체의 경우, 각 중합체에 대하여 90%).
상기 집진 시트는 100% 생분해성일 필요는 없지만, 적합하게는 생분해성으로 간주되기 위해서 생분해성 물질로 주로 구성된다. 특정 구현예에서, 비-생분해성 물질이 상기 집진 시트의 약 25 중량% 이하를 차지할 수 있다. 적합하게는, 상기 집진 시트의 재료의 75% 이상, 80% 이상, 또는 90 중량% 이상이 생분해성이다.
셀룰로오스 섬유는 유리하게는 부직 섬유 중에 존재하지 않는 피브릴을 갖는다. 상기 피브릴은 Z 방향으로 연장을 초래하여, 이하에 설명하는 바와 같이 더 많은 입자 포착을 제공할 수 있다. 셀룰로오스-기재 기질은 적합하게는 75 중량% 이상의 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체, 또는 약 80% 내지 약 99 중량%의 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체를 포함한다.
상기 셀룰로오스-기재 기질은, 각각이 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,674,590 호 (Anderson 등에게 허여됨), 미국 특허 제 4,158,594 호 (Becker 등에게 허여됨) 및 미국 특허 제 3,879,257 호(Gentile 등에게 허여됨)에 기재된 것과 같은 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질은 단섬유와 장섬유의 양자를 소정 범위의 비율로 포함한다. 예를 들면, 단섬유는 상기 집진 시트 총 중량의 약 70% 내지 약 95% 범위일 수 있는 한편, 장섬유는 상기 집진 시트 총 중량의 약 5% 내지 약 30% 범위일 수 있다. 단섬유는 북부 연질목 크라프트 (NSWK) 및/또는 연질목 화학-열-기계적 펄프(CTMP)를 포함할 수 있다. NSWK 및 CTMP는 둘 다 길이가 3 mm 미만이다. CTMP는 집진 시트가 액체를 보유할 경우 상기 집진 시트를 안정화하기 위한 습윤 경직성을 갖는다. 한편, 장섬유는 일반적으로 천연의 아메리카삼목(RW), 히말라야 삼나무 및/또는 여타 천연 섬유 또는 합성 섬유일 수 있다. 합성 섬유의 몇 가지 예로서, 폴리에스테르 (PE), 레이온, 폴리올레핀 및 아크릴 섬유를 들 수 있고, 이들은 다양한 소정의 폭으로 나타난다. 상기 장섬유의 각각은 일반적으로 약 5 mm 내지 약 9 mm의 길이를 갖는다.
이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질은, 웹 구조의 두께를 가로질러 소정의 Z 방향으로 실질적으로 배향된 단섬유 또는 장섬유인 제1 섬유, 및 상기 제1 섬유와 접촉하고 상기 제1 섬유의 소정의 Z 방향으로 실질적으로 배향하도록 되어 실질적으로 비-적층형(non-laminar-like) 구조를 형성하는, 다른 단섬유 또는 장섬유인 제2 섬유를 포함하는 웹 구조를 갖는다. 상기 Z 방향은 도 1에서 화살표(32)로 표시된다. Z 방향으로 연장되는 섬유 및 피브릴은 상기 시트 상에 더 큰 표면적을 제공하고, 이는 더 큰 포착 능력을 가져온다.
도 1을 참고하여, 셀룰로오스-기재 기질(20)로 작용하는 적합한 이중의 재크레이프화된 층상의 웹 구조의 측면도 또는 단면도를 도식적으로 나타낸다. 외부 영역(22)은 일반적으로 랜덤 방향으로 배향된 단섬유(24)를 함유한다. 중간 영역(26)이 두 외부 영역(22)의 사이에 위치하고, 단섬유(28) 뿐만 아니라 대부분의 장섬유(30)를 주로 함유한다. 상기 장섬유는 합성 또는 천연의 것일 수 있다. 합성 장섬유의 예로서 폴리에스테르 및 레이온을 들 수 있는 한편, 천연 장섬유의 예로서 아메리카삼목 크라프트 및 히말라야삼목 펄프를 들 수 있다. 중간 영역의 상기 단섬유 및 장섬유는 웹 구조의 두께를 가로질러 수직 또는 Z 방향으로 실질적으로 배향되어 있다. 웹 구조가 크레이프화되므로, 그들의 낮은 접합성으로 인하여 비교적 이동성인 중간 영역 섬유는, 부분적으로 인쇄된 라텍스 접합제에 의해 고정되는 다른 장섬유와 그들의 얽힘으로 인하여, Z 방향에서 "튀어나오거나(popped up)" 또는 "일어서게(stood up)" 된다.
적합한 셀룰로오스-기재 기질의 또 다른 유형은 크레이프화된 셀룰로오스 기재 시트이다. 셀룰로오스 구조의 크레이프화는 당 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 상기 언급된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질을 개시하는 참고문헌에 기재되어 있다. 크레이프화는 웹 구조의 특정 성질을 개선한다. 더욱 구체적으로, 크레이프화 작용은 웹에서 접합되지 않거나 가볍게 접합된 섬유들이 튀어나오거나 떨어져 펼쳐지게 하며, 따라서 부드러움, 감소된 섬유-대-섬유 수소 결합, 및 벌크 특성을 웹 구조에 부여한다. 결과적으로, 상기 크레이프화된 셀룰로오스 기재 시트는 먼지 및 머리카락을 그 안에 수집하기 위한 돌기를 갖는 증가된 표면적을 갖는다. 이중 재크레이프화의 공정은 기질의 한 표면을 크레이프화하고 이어서 상기 기질의 반대 표면을 재크레이프화하는 것을 수반하고, 따라서 단일 크레이프화 공정보다 훨씬 더 큰 표면적 및 더 많은 돌기를 창출한다.
상기 셀룰로오스-기재 기질은 목면 섬유, 레이온 섬유, 목재 펄프 섬유 및/또는 열가소성 중합체 섬유와 같은 섬유가 그 안에 얽혀있는 셀룰로오스 기재 시트를 포함할 수 있다. 하나의 구현예에서, 상기 셀룰로오스-기재 기질은, 셀룰로오스 섬유와 함께 얽혀있는 멜트블로운 섬유 또는 스펀본드 섬유와 같은 부직 섬유를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 셀룰로오스-기재 기질은 하이드로엔탱글링된(hydroentangled) 부직 섬유, 및/또는 하이드로엔탱글링된 셀룰로오스 펄프를 포함할 수 있다. 하이드로엔탱글링은 중합체 장섬유로 하여금 이중의 재크레이프화 재료와 유사한 방식으로 시트로부터 Z 방향으로 연장되게 한다.
또 다른 구현예에서, 셀룰로오스-기재 기질은, 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)으로부터 입수가능한, 0.3 온스/평방 야드(osy) 부직포 및 종이 펄프와 같은 약 80% 목재 섬유 셀룰로오스 및 20% 폴리프로필렌 연속 섬유로부터 형성된 하이드로니트(HYDROKNIT(R))와 같은 고 펄프 함량 부직 웹을 포함할 수 있다.
추가로, 셀룰로오스-기재 기질은 단일 겹 또는 여러 겹일 수 있다. 자루걸레에 부착하기 위한 집진 시트를 위해서는 여러 겹이 특히 적합하다. 집진 시트의 의도된 용도에 따라, 기질은 평방 센티미터 당 약 0.006 내지 약 0.025 그램 사이의 기본 중량을 갖는다.
셀룰로오스-기재 기질은 하나 이상의 방법으로 보강될 수 있다. 예를 들면, 상기 기질은 결합재 또는 면포(scrim)로 보강될 수 있다. 임의의 경우, 상기 집진 시트는, 종이가 전형적으로 접합되어 있는 것과 같이, 수소 결합으로 접합되어 있지 않다. 적합한 결합재의 한 종류는 라텍스 결합재이다. 적합한 결합재의 더욱 구체적인 예로서, 라텍스 고무 에멀션을 가교하는 비닐 아세테이트 또는 아크릴레이트 단독중합체 또는 공중합체를 들 수 있다. 적합하게는, 상기 셀룰로오스-기재 기질은 약 3 중량% 내지 약 20 중량%의 라텍스 결합재를 포함할 수 있다. 상기 결합재는 상기 셀룰로오스-기재 기질에 보강을 제공하여, 상기 집진 시트를 습윤 상태에서 사용하기 충분히 내구성이 되도록 한다. 상기 셀룰로오스-기재 기질이 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질일 경우, 상기 결합재는 이중의 재크레이프화 공정 도중 다양한 시간에, 예를 들면 크레이프화 단계와 재크레이프화 단계 사이, 또는 재크레이프화 단계 후, 상기 셀룰로오스-기재 기질에 적용될 수 있다.
본 발명의 경우 결합재 물질은 일반적으로 적어도 두 가지 중요한 기능을 갖는다. 첫째, 상기 결합재 물질은 웹 구조 내의 섬유를 상호연결한다. 상기 상호연결된 섬유들이 웹 구조에 추가의 강도를 제공한다. 섬유를 상호연결하는 것 외에도, 표면 상에 위치한 상기 결합재 물질은 웹이 크레이프화 또는 재크레이프화 공정에서 크레이프화될 때 크레이프화 드럼에 부착된다. 이러한 기능을 만족시키기 위해, 다른 적합한 결합재 물질로서, 부타디엔-스티렌, 네오프렌, 폴리비닐 클로라이드, 비닐 공중합체, 나일론 또는 비닐 에틸렌 삼원공중합체와 같이 엘라스토머성을 갖는 부타디엔 아크릴로니트릴 계, 여타 천연 또는 합성 고무 격자, 또는 그의 분산액을 들 수 있다.
일반적으로, 두 부류의 결합재 물질을 고려할 수 있다: 열가소성 고체 물질(입자 또는 섬유), 및 열 또는 다른 에너지원의 적용에 의해 경화되어 섬유들 사이에 건조한 내수성의 결합을 제공할 수 있는 액체(예를 들면, 수지 또는 용액). 상기 셀룰로오스-기재 기질은 약 3 중량% 내지 약 20 중량%의 결합재 물질을 포함할 수 있다.
상기 고체 결합재 물질을 위해, 임의의 공지된 열가소성 물질이 결합재로서 사용될 수 있으며, 단 상기 물질은 상기 셀룰로오스-기재 기질 자체를 파괴하거나 부적합하게 만들지 않는 온도에서 융해될 수 있다. 열에 의해 활성화시 열가소성 결합재는 연화되지만 냉각시키면 그의 정상적인 고체 상태로 복귀된다. 그러한 열가소성 결합재 물질의 대표적인 것이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 등이다. 상기 결합재 물질은 소수성 또는 친수성일 수 있다. 친수성 섬유는 고유하게 친수성이거나 친수성 피복 또는 처리로 처리된 합성 소수성 섬유일 수 있다. 친수성 결합재 섬유의 예가 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,849,000 호(Anjur 등에게 허여됨)에 기재되어 있다.
상기 결합재 물질은 단일성분 섬유 또는 시쓰/코어 섬유 또는 사이드-바이-사이드 2-성분 섬유와 같은, 제2 성분보다 낮은 융점을 갖는 제1 성분을 가짐으로써, 상기 제1 성분의 융점 부근까지 가열시, 제1 성분은 융해되어 근처의 셀룰로오스성 섬유에 접합되는 한편 상기 제2 성분은 상기 결합재 섬유의 일체성을 유지할 수 있도록 하는, 2-성분 중합체 섬유일 수 있다. 그 예로서 헤르큘레스 사(Hercules Inc., Wilmington, Delaware)로부터 입수가능한 다나클론(DANAKLON) 2-성분 섬유; 또는 PET (폴리(에틸렌 테레프탈레이트)) 코어 섬유 및 코사 사(KoSA Inc. (종래 Trevira Inc. 및 종래 Hoechst-Celanese), Salisbury, North Carolina)에서 제품명 T-255 및 T-256 하에 생산되는 셀본드(CELBOND) 섬유와 같은 활성화된 코-폴리에틸렌 시쓰를 들 수 있다. 다른 유용한 결합재 섬유로, 에스 파이버비전 사(ES FiberVisions Inc.)에 의해 생산되는 코폴리에스테르 섬유 또는 물질을 들 수 있다. 시쓰/코어 섬유 뿐만 아니라, 복수의 중합체를 갖는 결합재 섬유의 성분은 편심의 시쓰/코어 배열, 사이드-바이-사이드 배열, 파이 배열 또는 "해-중-도" 배열 또는 그 배합으로 배열될 수 있다. 복합 섬유가 미국 특허 제 5,108,820 호(Kaneko 등에게 허여됨), 미국 특허 제 5,336,552 호(Strack 등에게 허여됨), 및 미국 특허 제 5,382,400 호(Pike 등에게 허여됨)에 기재되어 있다. 2-성분 섬유의 경우, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75의 비, 또는 임의의 여타 원하는 비로 존재할 수 있다. 상기 섬유는 또한, 각각이 그 전체로서 본원에 참고문헌으로 도입되며 통상적이지 않은 형상을 갖는 섬유를 기재하고 있는 미국 특허 제 5,277,976 호; 5,069,970 호; 및 5,057,368 호에 기재된 것들과 같은 형상을 가질 수도 있다.
단일성분 섬유는 예를 들면 헤르큘레스 사에 의해 펄펙스(PULPEX)로 시판되는 폴리에틸렌 미세섬유 또는 이스트만(Eastman)의 코델(KODEL) 410 결합재 섬유를 포함할 수 있다. 상기 섬유는 양호한 접합을 위해 약 132℃의 최소 온도를 필요로 한다. 이스트만 케미칼 캄파니(Eastman Chemical Company)의 제품인 코펫(CoPET) B (코-폴리에틸렌 테레프탈레이트)가 약 110℃ 이상의 활성화 온도를 갖는 또 하나의 시판되는 결합재 물질이다. (상기 물질은 시쓰로서 사용될 수도 있다. 예를 들면, 유용한 2-성분 섬유는 35% 코펫 B 및 65% 폴리에틸렌 테레프탈레이트 코어를 갖는 공압출된 시쓰/코어 2-성분이다.)
섬유성 결합재 물질은 약 8 센티미터(cm) 이하, 특정하게는 약 0.2 cm 내지 5 cm, 더욱 특정하게는 0.3 cm 내지 3 cm, 더 더욱 특정하게는 0.3 내지 2 cm, 가장 특정하게는 0.4 cm 내지 1 cm의 중량-평균 섬유 길이를 가질 수 있다.
상기 결합재 물질은 또한, 마이크로파 에너지가 적용될 경우 기질에서 상기 결합재 물질이 임의의 셀룰로오스계 섬유보다 더 가열되도록 높은 유전 상실 인자(예를 들면, 1 GHz의 주파수에서 측정된 약 1 내지 1,000)를 갖는 마이크로파-민감성 물질일 수도 있다. (셀룰로오스는 1GHz에서 약 0.06 정도의 상실 인자를 가질 수 있다.) 예시적 물질로서 폴리아미드 또는 폴리비닐 메틸 기재의 고온 용융 접착제 및 당 분야에 공지된 여타 열가소성 물질을 들 수 있다. 폴리에테르 블럭 아미드, 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 및 관련된 화합물 또한 높은 상실 인자를 갖는다. 상기 물질은 셀룰로오스의 것보다 훨씬 큰 상실 인자를 가질 수 있다.
결합재 물질은 또한, 에너지 (예를 들면, 마이크로파 에너지, 열, 자외선 방사 등) 적용시 강성이 되거나 가교되는 액체 수지, 슬러리, 콜로이드성 현탁액, 또는 용액으로서 적용될 수 있다.
아미노 수지, 에폭시드, 실리콘 등, 뿐만 아니라 엘라스토머성 라텍스 에멀션과 같이 다양한 종류의 열경화성 결합재가 당 분야에 공지되어 있다. 액체 분산액의 형태로 적용하도록 적응된 대표적인 열경화성 결합재 물질은 에틸렌과 아크릴산의 공중합체, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 비닐클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 경화가능한 아크릴계 라텍스 조성물 등을 포함한다.
셀룰로오스 섬유와 함께 사용하기 적합한 수용성, 비-콜로이드성, 양이온성 열경화성 결합재가 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 4,617,124 호(Pall 등에게 허여됨)에 개시되어 있으며, 여기에서는 헤르큘레스 사에 의해 제조된 키멘(KYMENE) 557 및 폴리컵(POLYCUP) 수지 시리즈와 같은 폴리아미도/폴리아미노에피클로로히드린 수지 및 폴리아민-에피클로로히드린 수지의 양자를 포함하는, 에폭시드-기재의 것들이 바람직한 것으로 언급되어 있다. 관련된 물질은 에피클로로히드린을, 폴리알킬렌 폴리아미드와 에틸렌 디클로라이드의 축합 생성물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 유형의 조성물은 미국 특허 제 3,855,158 호에 개시되어 있으며, 몬산토 사(Monsanto Inc.)의 제품인 산토레스(SANTO-RES) 31로 예시된다. 결합재 수지의 상기 특별한 유형의 또 다른 형태는 에폭시드 관능성 사급 암모늄 수지를 생성하기 위한 폴리디알릴 메틸 아민과 에피클로로히드린의 반응에 의해 제조된다. 이러한 종류의 조성물은 미국 특허 제 3,700,623 호에 개시되어 있으며, 헤르큘레스 사의 제품인 수지 R4308로 예시된다. 미국 특허 제 3,855,158 호 및 3,700,623 호의 개시는 본원에 참고문헌으로 도입된다.
본 발명의 집진 시트는 건조 용도 뿐만 아니라 습윤 용도에도 사용될 수 있다. 상기 집진 시트는 의도된 용도에 따라 다양한 처리 또는 피복을 포함할 수 있다.
건조 용도를 위해, 상기 셀룰로오스-기재 기질은 유전체 물질로 피복되거나 상기 유전체 물질 상에 전하를 구축하도록 일렉트릿 처리되고, 따라서 상기 시트를 먼지 및 때를 포착하는 데 더욱 효과적으로 만들 수 있다. 상기 유전체 물질은, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 아크릴산의 공중합체, 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 나일론, 폴리에스테르 및/또는 특정의 왁스와 같이, 본질이 유전체인 임의의 물질일 수 있다. 특별히 효과적인 피복의 하나의 종류는 에틸렌 아크릴산 분산액이다. 시판되는 에틸렌 아크릴산 분산액의 예로서, 둘 다 미켈만 사(Michelman, Inc., Cincinnati, Ohio)로부터 입수가능한 미켐 프라임(MICHEM Prime) 4983R 및 미켐 프라임 4990R을 들 수 있다. 적합한 일렉트릿 처리 공정은 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,964,926 호(Cohen에게 허여됨)에 기재되어 있다. 일렉트릿-처리된 집진 시트는 연장된 시간 동안 전하를 보유할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 일렉트릿 처리는 예외적인 부드러움 또는 보풀성을 창출한다.
유전체 물질의 피복은 가장 비용-효과적인 생성물을 이루기 위해 실시 가능한 한 얇은 것이 적합하다. 예를 들면, 유전체 물질의 피복은 약 5 미크론 미만의 두께, 또는 약 2 미크론 미만의 두께, 또는 심지어는 0.5 미크론 미만의 두께일 수 있다. 적합하게는, 상기 집진 시트는 건조 상태에서 집진 시트의 중량 기준으로 약 15% 미만, 또는 약 10% 미만의 유전체 물질을 포함한다. 피복 단계는 상기 유전체 물질을 상기 셀룰로오스-기재 기질 상에 통상의 에멀션 피복함으로써 수행될 수 있다. 통상의 분무 및 침지-및-압착 기술이 사용될 수도 있다. 셀룰로오스-기재 기질이 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질인 경우, 상기 유전체 물질은, 크레이프화 단계와 재크레이프화 단계 사이, 또는 재크레이프화 단계 이후와 같이 상기 이중의 재크레이프화 공정 도중 다양한 시간에 상기 셀룰로오스-기재 기질에 적용될 수 있다. 상기 일렉트릿 처리는 DC 코로나 방전을 피복된 집진 시트에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 건조-용도 구현예에서는, 빵부스러기 같은 입자를 포착하는 데 도움을 주기 위해 점착부여제 또는 왁스가 상기 시트에 첨가될 수 있다.
상기 결합재 물질에 더하여 또는 상기 결합재 물질 대신, 상기 셀룰로오스-기재 기질에 적용될 수 있는 보강의 또 다른 형태가 엠보싱이다. 보강을 제공할 뿐 아니라, 상기 기질은 먼지 또는 부스러기의 포착에 도움을 주기 위해서, 또는 단순히 미학적 이유로 다양한 패턴 중 임의의 것으로 엠보싱될 수 있다. 하나의 적합한 엠보싱 패턴(34)의 예를 도 2에 나타낸다. 더욱 특별하게는, 도 2에서, 집진 시트(36)는 벽돌 작업 패턴과 유사하게, 신장된 다각형(38)으로 엠보싱되어 있다. 적합하게는, 상기 다각형은 기계 방향으로 신장되며, 기계 방향은 도 2에서 화살표(42)로 표시된다. 상기 시트의 횡단 방향은 도 2에서 화살표(44)로 나타낸다. 다각형(38)의 내부는 상기 집진 시트(36)에서 함몰을 형성할 수 있다. 이러한 함몰은 입자를 포착함에 특히 정통한 포켓으로서 작용한다. 다각형(38) 또는 다른 엠보싱된 형상은 상기 집진 시트(36)의 표면을 가로질러 형태 뿐만 아니라 크기가 변할 수 있다. 엠보싱된 형상은 반드시 폐쇄된 형상일 필요는 없으며, 대신 파동형의 라인, 또는 폐쇄된 형상과 파동 또는 비-직선의 라인의 조합일 수도 있다. 엠보싱된 파동형 라인은 머리카락을 엉키게 하고 따라서 상기 집진 시트가 다른 입자와 함께 머리카락을 포착할 수 있게 하는 데 특히 도움이 된다.
엠보싱은 틈을 형성하고, 집진 시트의 표면적을 증가시킴으로써 상기 집진 시트의 포착 능력을 개선한다. 뿐만 아니라, 엠보싱은 집진 시트를 부드럽게 하며, 이는 결합재 또는 피복의 후처리 적용에 기인하는 임의의 경직성에 대처하는 데 특히 유용하다. 특히, 엠보싱은 상기 시트의 표면에서의 밀도가 시트의 중심 또는 코어에서의 밀도보다 높도록 집진 시트의 밀도에 영향을 주며, 이는 엠보싱되지 않은 이중-재크레이프화된 재료와는 정반대이다. 상기 시트의 밀도는 다공도와 관련이 있으며, 이는 시트의 물질을 수집하는 능력에 영향을 준다. 시트 내 다양한 위치에서의 밀도는 주사 전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 하기 실시예는 상기 집진 시트를 엠보싱하는 것의 효과를 보여준다.
습윤 용도의 경우, 비누, 세제, 용매 등과 같은 다양한 세정 조성물이 상기 집진 시트에 첨가될 수 있다. 상기 시트는 미리-습윤화되거나 전달 장치를 이용하여 사용 시에 습윤화될 수 있다. 미리-습윤화된 시트는 임의의 다른 바람직한 특성 뿐만 아니라 원하는 습윤성을 제공하는 성분을 포함하는 용액일 수 있는 액체를 적합하게 함유한다. 예를 들면, 상기 성분은 물, 피부연화제, 계면활성제, 방부제, 킬레이트화제, pH 완충제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 시트 내에 함유된 액체의 양은 시트의 조성, 크기 및 기본 중량, 뿐만 아니라 적용된 액체의 종류에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 집진 시트는 수소 결합에 의해 전형적으로 함께 고정된 보강되지 않은 셀룰로오스 물질에 비하여 더 큰 습윤 강도를 갖는다. 특히, 상기 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질에 구비된 접착성 접합은 건조 상태에서 뿐만 아니라 습윤 상태에서도 상기 물질에 예외적인 강도를 제공한다.
집진 시트는 비교적 얇은 형태로 압축될 수 있으며, 그 두께는 상기 집진 시트의 함량에 의존한다. 집진 시트의 압축은 고-펄프-함량 집진 시트에 특히 적합하다. 압축된 집진 시트가 습윤 용도에서 사용될 경우, 상기 집진 시트의 두께는 그것이 물 또는 다른 액체를 흡수함에 따라, 그의 압축된 두께의 2배, 또는 여러 배로 증가할 수 있다. 세정 제품의 인지할 수 있는 증대는 종종 효과적인 제품의 지표로서 소비자에 의해 보여진다.
습윤 또는 건조 집진 시트에는, 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 4,975,217 호(Brown-Skrobot 등에게 허여됨)에 기재된 기술을 이용하여 항균성이 부여될 수 있다. 더욱 특별하게는, 상기 셀룰로오스-기재 기질이 살균 조성물로 처리될 수도 있다. 상기 살균 조성물은 알킬 술포네이트 염 및 유기산, 예컨대 말레산, 시트르산 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 살균 조성물은 또한 알코올을 포함할 수 있다.
경쟁적인 요구에 부합하도록 가장 적절한 양을 사용하도록, 임의의 피복 또는 결합재에 관하여 판단을 내려야 함을 명심하는 것이 중요하다. 기재 시트의 인장 강도만이 가장 중요하다면 보다 많은 양이 적용될 것이다. 반대로, 부드러움, 드레이프성 및 유연성이 가장 중요하다면 보다 적은 양이 적용될 것이다. 상기 시트가 정전기적 전하를 영구적으로 보유하도록 하기 위해서는 시트에 충분량이 적용되어야 하지만, Z 방향으로 시트로부터 돌출되는 보풀같은 섬유 또는 피브릴을 방해하는 것을 방지하기 위해 과도한 양은 피해야 한다.
본 발명의 집진 시트(36)는 도 3에 나타낸 것과 같이 시트 형태로, 또는 장갑으로서 손에 의해 청소하는 데 사용되거나, 바닥 또는 닿기 어려운 표면을 청소하기 위해 도 4에 나타낸 것과 같이 자루걸레 손잡이, 빗자루 또는 다른 신장된 축(40)의 말단에 부착될 수 있다. 예를 들면 기계적 클램프 또는 체결구, 접착제 등과 같은, 임의의 적합한 부착 장치가 상기 집진 시트(36)를 축(40)에 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 집진 시트의 기본 중량은 일부의 경우, 상기 축에 대한 부착을 위해 필수적으로 증가될 수 있다. 상기 기본 중량은 다층의 셀룰로오스-기재 물질을 사용함으로써 증가될 수 있다. 뿐만 아니라, 집진 시트는 조각낸 형태여서, 청소되는 표면과 직접 접촉하게 되는 집진 시트의 표면적의 양을 증가시킬 수도 있다. 하나의 구현예에서, 후크-및-루프 체결구의 후크 요소 재료는, 루프 요소 재료가 후크 요소 재료에 부착되는 것과 같은 방식으로 상기 집진 시트가 후크 요소 재료에 탈착가능하게 부착될 수 있도록, 상기 축에 고정될 수 있다. 상기 시트를 후크 요소 재료에 부착시킬 경우, 낮은 기본 중량의 시트가 사용하기 특히 적합할 수 있다. 특히 하이드로엔탱글링된 폴리올레핀이 셀룰로오스-기재 기질에 강도를 부가할 뿐 아니라 상기 축에 상기 집진 시트를 정전기적으로 부착시키는 방법을 제공할 수 있다.
하나의 구현예에서, 집진 시트는 플라스틱, 목재 또는 판지와 같은 보강 재료의 편평한 조각에 먼저 부착될 수 있다. 상기 구현예는 편평한 표면을 청소하는 데 특히 유용하다. 보강 재료에 부착된 상기 집진 시트는 손으로 청소하는 데 사용될 수 있고(거나) 또는 상기 보강 재료는 도 4에 나타낸 것과 같이 신장된 축의 말단에 부착될 수 있다.
본원에 기재된, 본 발명의 보강된 생분해성의 셀룰로오스-기재 집진 시트는 습윤 또는 건조 상태에서 사용할 경우 상당한 강도를 제공하며, 다양한 표면을 청소하는 데 사용될 수 있다. 또한, Z 방향으로 연장되는 섬유 또는 피브릴을 갖는 상기 집진 시트는 먼지 및 기타 입자를 수집하기에 충분한 틈새 공간 및 표면적을 갖는다. 뿐만 아니라, 본 발명의 집진 시트는 손으로 청소하는 데 사용되거나, 바닥 및 여타 닿기 어려운 영역을 청소하기 위해 자루걸레 손잡이의 말단에 부착될 수 있다.
<실시예 1>
본 실시예에서는, 2-4% 라텍스로 강화된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질로 만들어진, 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation, Neenah, Wisconsin)으로부터 시판되는 인쇄되지 않은 크리넥스 비바 (KLEENEX(R) VIVA(R)) 종이 타월 재료의 시료가 사용되었다. 종이 타월의 각 시트는 10.375 인치(263 밀리미터)의 기계 방향 길이 및 11 인치(280 밀리미터)의 횡단 방향 폭, 114.125 평방 인치(736.4 평방 센티미터)의 면적, 및 4.917 그램의 질량을 가졌다. 결과적으로, 종이 타월의 각 시트는 0.0431 그램/평방 인치(0.00668 그램/평방 센티미터)의 기본 중량을 가졌다. 상기 시료를 카버 사(Carver Inc., Wabash, Indiana)로부터 입수가능한 수압 프레스 단위 모델 #3925 상에서 엠보싱하였다. 시료는 실온에서 엠보싱되었다.
시료 1은 10,000 파운드 압력 하에 1 분 동안, 아래를 향하는 프레스의 와이어 면이 시료의 상단 표면 위에 엠보싱을 생성하도록 시료의 아래에 놓인 내유지와 함께 엠보싱되었다. 시료 1 상에 엠보싱된 패턴을 도 2에 나타내며, 다각형은 도 2에 나타낸 것과 같은 치수를 갖는다.
시료 2는, 15,000 파운드보다 약간 더 높은 압력 하에서, 시료 1과 같은 방법으로 엠보싱되었다.
양 시료의 인열 강도를 엠보싱되지 않은 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월의 인열 강도와 비교하였고, 양 시료의 압축이 종이 타월을 엠보싱되지 않은 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월보다 강하게 만들었음이 확인되었다. 더욱이, 엠보싱은 틈새를 형성하고 표면적을 증가시킴으로써 시료의 포착 능력을 개선하였다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 엠보싱은 머리카락 및 부스러기 같은 보다 큰 입자를 포착 및 저장하는 데 도움을 주도록 오목한 영역 또는 공동을 제공한다.
<실시예 2>
본 실시예에서는, 2-4% 라텍스로 강화된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질로 만들어진, 킴벌리-클라크 코포레이션으로부터 시판되는 인쇄되지 않은 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월 재료의 다중 시트를 이용하여 시료가 제조되었다. 종이 타월의 각각의 개별적 시트는 10.375 인치(263 밀리미터)의 기계 방향 길이 및 11 인치(280 밀리미터)의 횡단 방향 폭, 114.125 평방 인치(736.4 평방 센티미터)의 면적, 및 4.917 그램의 질량을 가졌다. 결과적으로, 종이 타월의 각 시트는 0.0431 그램/평방 인치(0.00668 그램/평방 센티미터)의 기본 중량을 가졌다. 실시예 1의 시료 2에서와 같은 방법으로 엠보싱하기 전에 시트를 한데 접착시켜 두꺼운 시트를 형성하였다.
시료 1은 쓰리엠(3M)의 제품인 3M 슈퍼(Super) 77 분무 접착제를 이용하여 한데 접착된 3 장의 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월을 포함하였다. 두 시트 각각의 한쪽 면에 상기 접착제를 각 5 초 동안, 약 10-12 인치의 거리에서 분무하였다. 접착제를 적용한 후, 세 번째 시트를 상기 분무된 시트의 접착제-포함 면의 사이에 위치시키고, 시트들 간의 접촉을 확인하도록 가벼운 압력을 적용하였다. 시료는 접착제를 포함하지 않고 0.129 g/평방 인치(0.020 g/평방 센티미터)의 기본 중량을 가졌다. 시료를 15000 파운드(~7 톤) 하에서 작은 불규칙한 다각형으로 엠보싱하였다. 수득되는 다각형-형태의 침하는 실시예 1의 시료 2에서보다 깊었다.
시료 2는 3M 슈퍼 77 분무 접착제를 이용하여 하나의 시트의 한쪽 면에 5 초 동안 약 10-12 인치의 거리에서 분무하고, 상기 분무된 시트의 접착제-포함 면 위에 제2 시트를 놓고, 시트들 간의 접촉을 확인하도록 가벼운 압력을 적용함으로써 한데 접착된 2 장의 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월을 포함하였다. 시료는 접착제를 포함하지 않고 0.0862 g/평방 인치(0.0134 g/cm2)의 기본 중량을 가졌다. 시료는 15000 파운드(~7 톤) 하에서 작은 불규칙한 다각형으로 엠보싱되었다. 수득되는 다각형-형태의 침하는 실시예 1의 시료 2에서보다 깊었지만 본 실시예의 3-겹 시료 1만큼 잘 정의되고 부드럽게 느껴지지 않았다.
<실시예 3>
본 실시예에서, 실시예 1의 시료 1 및 실시예 2의 시료 1을 그들의 빵부스러기 포착 능력에 대하여 시험하였다. 각 시료를 시험 시작 전에 칭량하였다. 제네랄 밀즈(General Mills of Minneapolis, Minnesota)로부터 입수가능한 프로그레쏘(PROGRESSO(R)) 무첨가 빵부스러기 0.22 내지 027 그램 사이를 리놀륨 바닥 타일 위에서 18 인치 (46 cm) x 24 인치 (61 cm)의 치수를 갖는 쟁반에 펼치었다. 상기 빵부스러기를 그 위에 가만히 불어서 분포시켰다. 상기 셀룰로오스-기재 집진 시트의 연부를, 시료의 거친 또는 엠보싱된 표면이 바닥에 접촉하도록 위치시킨 채 자루걸레 헤드의 상부 측 위에 위치한 보유 손잡이 내로 찔러 넣음으로써 자루걸레의 말단에 부착시켰다. 다음, 자루걸레를 들어올리지 않고 상기 자루걸레를 트레이 주변에서 한 번 밀었다. 트레이 주위를 한 바퀴 돌린 후, 상기 자루걸레를 손잡이로 들어올리고 트레이 상에 다시 정지시켰다가 한 번 더 주위로 눌렀다. 각 시료를 제2로 칭량하여 시료와 부스러기의 중량을 측정하였다. 최종 중량에서 시료만의 중량을 차감하여 포착된 부스러기의 양을 결정하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
빵부스러기 포착 시험의 결과
시료 천 (g) 부스러기 (g) 천+부스러기 (g) 차이 (g) 포착 백분율
실시예 1의 시료 1 4.93 0.27 4.99 0.06 22%
실시예 2의 시료 1 15.31 0.25 15.35 0.04 16%
실시예 1의 시료 1이 더 많은 백분율의 빵부스러기를 포착하였지만, 단일겹의 집진 시트는 상기 집진 시트를 자루걸레 헤드 보유 손잡이 내로 찔러 넣기 위해 손가락을 사용할 때 찢어지기 쉬움이 발견되었다. 자루걸레에 부착된 시트의 경우, 부착 도중 3-겹 시트가 구멍이 나려는 경향이 훨씬 적었다.
빵부스러기 포착 시험에 이어, 상기 시료를 흔들어내고 텀블 드라이어 보풀을 포착하는 데 사용하였다. 보풀은 전기 드라이어로부터 수집된 면과 폴리에스테르 섬유의 혼합물을 포함하였다. 18 메쉬 체를 사용하여 강판을 사용하는 방식으로 체의 구멍에 대하여 보풀을 문질러 섬유를 분리하고, 그럼으로써 상기 보풀이 그 보풀이 그로부터 수집된 표면 상에서 갈리도록 한다. 상기 집진 시트 시료는 드라이어 보풀의 100%를 성공적으로 포착하였다.
<실시예 4>
본 실시예에서는, 2-4% 라텍스로 강화된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 물질로 만들어진, 킴벌리-클라크 코포레이션(Neenah, Wisconsin)으로부터 시판되는 인쇄되지 않은 크리넥스(R) 비바(R) 종이 타월 재료의 시료를 이용하였다. 종이 타월의 각각의 시트는 10.375 인치(263 밀리미터)의 기계 방향 길이 및 11 인치(280 밀리미터)의 횡단 방향 폭, 114.125 평방 인치(736.4 평방 센티미터)의 면적, 및 4.917 그램의 질량을 가졌다. 결과적으로, 종이 타월의 각 시트는 0.0431 그램/평방 인치(0.00668 그램/평방 센티미터)의 기본 중량을 가졌다. 목적에 맞게 구축된 분무 시스템을 이용하여 시트를 미켐 프라임 (MICHEM Prime) 4983R로 피복하였다. 상기 분무 시스템은 유체를 재료의 수평한 시트 상에 분무하기 위해 가압된 분무 노즐을 사용하였다. 재료의 시트는 시료 상에 고른 피복을 생성하도록 제어된 속도로 구동되는 와이어 메쉬 체 벨트에 의해 지지되었다. 피복이 시트 내로 침투되는 것을 돕기 위해 상기 와이어 체를 통해, 상기 시료의 밑으로 진공이 적용되었다. 시트는 20 피트/분 및 30 피트/분으로 피복되어 각각 20.5% 및 14.7%의 습윤 피복 중량 부가를 제공하였다. 시료를 110℃의 오븐에서 일정한 중량이 되도록 건조시켰다. 미켐프라임 4983R은 25%의 비휘발성 성분을 함유하며, 건조 부가율은 각각 5.125% 및 3.675%였다. 건조 후, 상기 시료를 미국 특허 제 5,401,446 호(Tsai 등에게 허여됨)에 기재된 방법으로 일렉트릿 처리하였다.
예시적 목적으로 주어진 전술한 구현예의 세부사항은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 여겨져서는 아니됨이 잘 인식될 것이다. 본 발명의 몇 가지 예시적 구현예만을 위에 상세히 기재하였으나, 당업자는 본 발명의 신규한 교훈과 장점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 상기 예시적 구현예에 많은 수정이 가능함을 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 모든 그러한 수정이 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되며, 이는 하기의 청구항 및 그의 모든 동등물에서 정의된다. 또한, 일부 구현에의 장점의 모두를 달성하지 않는 많은 구현예가 상도될 수 있으며, 특정 장점의 부재가 그러한 구현예가 본 발명의 범위 밖에 있음을 반드시 의미하는 것으로 여겨져서는 아니된다.

Claims (20)

  1. 결합재로 보강되고 유전체 물질로 적어도 부분적으로 피복된 생분해성 엠보싱된 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 기질을 포함하며, 상기 유전체 물질이 두께가 5 미크론 미만이고 시트의 15 중량% 미만을 구성하는 코팅을 가지며, 일렉트릿 처리되어 유전체 물질 상에 전하를 구축시킨 생분해성 집진 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 이중의 재크레이프화된 셀룰로오스 기질이 셀룰로오스 기재 시트 내에 얽혀 있는 목면 섬유, 열가소성 중합체 섬유, 레이온 섬유, 목재 펄프 섬유, 부직 섬유, 및 하이드로엔탱글링된 셀룰로오스 펄프로 구성되는 군 중 적어도 하나를 갖는 셀룰로오스 기재 시트를 포함하는 집진 시트.
  5. 제1항에 있어서, 기질이 여러 겹을 포함하는 집진 시트.
  6. 제1항에 있어서, 결합재가 라텍스 결합재를 포함하는 집진 시트.
  7. 제1항에 있어서, 시트가 추가로
    총 집진 시트의 5% 내지 30% 범위의 중량을 갖는, 집진 시트의 두께를 가로질러 실질적으로 Z 방향으로 배향된 제1 섬유; 및
    일부가 제1 섬유와 접촉하여 제1 섬유에 의해 실질적으로 Z 방향으로 배향되도록 하며, 집진 시트의 총 중량의 70% 내지 95% 범위의 중량을 갖는, 제1 섬유보다 짧은 제2 섬유를 포함하고;
    유전체 물질로 적어도 부분적으로 피복된 집진 시트.
  8. 제7항에 있어서, 제1 섬유가 아메리카삼목 섬유, 히말라야삼목 섬유, 폴리에스테르 섬유, 레이온 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리올레핀 섬유 및 이들의 조합으로 구성되는 군 중 적어도 하나를 포함하는 집진 시트.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 제2 섬유가 북부 연질목 크라프트 섬유, 연질목 화학-열-기계적 펄프 및 이들의 조합으로 구성되는 군 중 적어도 하나를 포함하는 집진 시트.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 제1 섬유 및 제2 섬유를 보강하는 라텍스 결합재를 더 포함하는 집진 시트.
  11. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유전체 물질이 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 아크릴산의 공중합체, 폴리올레핀, 폴리올레핀 공중합체, 나일론, 폴리에스테르, 왁스 및 이들의 조합으로 구성되는 군 중 적어도 하나를 포함하는 집진 시트.
  12. 삭제
  13. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로오스-기재 기질 상에, 점착부여제, 왁스, 세정 조성물, 습윤 조성물, 살균 조성물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택된 피복을 더 포함하는 집진 시트.
  14. 제1 표면 및 제1 표면 반대측의 제2 표면을 갖는 셀룰로오스-기재 기질을 제공하는 단계;
    제1 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 크레이프화하는 단계;
    제2 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 재크레이프화하는 단계;
    셀룰로오스-기재 기질을 유전체 물질로 적어도 부분적으로 피복하고, 기질을 일렉트릿-처리하여 유전체 물질 상에 전하를 구축하는 단계; 및
    기질을 엠보싱시키는 단계를 포함하는, 제1항의 생분해성 집진 시트의 형성 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 제1 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 크레이프화한 후, 및 제2 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 재크레이프화하기 전에, 셀룰로오스-기재 기질을 유전체 물질로 피복하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 제2 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 재크레이프화한 후, 셀룰로오스-기재 기질을 유전체 물질로 피복하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 제1 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 크레이프화한 후, 및 제2 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 재크레이프화하기 전에 셀룰로오스-기재 기질에 라텍스 결합재를 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 제2 표면으로부터 셀룰로오스-기재 기질을 재크레이프화한 후, 셀룰로오스-기재 기질에 라텍스 결합재를 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 삭제
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