моющий состав для твердых поверхностей, содержащий при очень низкой концентрации гидрофильный полимер, способный к разбавлению при сдвиге, набор и способ очистки поверхности с его применением

Формула изобретения

1. Моющий состав для очистки полов, содержащий 0,05-0,3% от массы состава моющего поверхностно-активного вещества и 0,0001-0,2%, предпочтительно 0,0001-0,1%, более предпочтительно 0,0005-0,08% от массы состава гидрофильного полимера, способного разбавляться при сдвиге, который способен ингибировать молекулярную агрегацию раствора поверхностно-активного вещества на полах во время процесса высыхания, где содержание одного или нескольких растворителей составляет менее, 5% от массы состава и где состав имеет значение рН>9.

2. Моющий состав по п. 1, где гидрофильный разбавляющийся при сдвиге полимер имеет молекулярную массу по меньшей мере 100000, предпочтительно по меньшей мере 1000000 и предпочтительно выбран из группы, состоящей из ксантановой камеди, гуаровой камеди, аравийской камеди, пектина и их смесей, более предпочтительно представляет ксантановую камедь.

3. Моющий состав по п. 1 или 2, где концентрация моющего поверхностно-активного вещества составляет 0,10-0,20%, концентрация одного или нескольких растворителей составляет менее 5,0% и значение рН>10.

4. Моющий состав по любому из пп. 1-3, где состав получают путем разбавления перед использованием более концентрированного продукта водой в соотношении от 1: 50-1: 250 частей воды на 1 часть состава.

5. Моющий состав по любому из пп. 1-4, содержащий эффективное количество пеноподавителя, причем указанное эффективное количество необязательно равно 0,0005-0,02%, предпочтительно 0,001-0,01%, и где указанный пеноподавитель предпочтительно содержит силиконовый пеноподавитель.

6. Моющий состав по п. 1, где моющее поверхностно-активное вещество имеет преимущественно линейную структуру и предпочтительно его выбирают из группы, состоящей из анионных и неионных моющих поверхностно-активных веществ с линейной цепью.

7. Моющий состав по п. 1, где щелочность обеспечивают по меньшей мере в эффективном количестве летучим щелочным агентом, указанный летучий щелочной агент предпочтительно является алканоламином формулы CR₂(NH₂)CR₂0H, где каждый R выбирают из группы, состоящей из водорода и алкильных групп, содержащих 1-4 атомов углерода, и сумма атомов углерода в соединении равна 3-6, более предпочтительно щелочной агент является 2-амино-2-метил-1 -пропанолом.

8. Моющий состав по любому из пп. 1-7 в контейнере с приложением инструкций по его использованию с подушкой, содержащей сверхабсорбирующий материал.

9. Набор, содержащий приспособление, содержащее подушку со сверхабсорбирующим материалом и моющий состав, отличающийся тем, что содержит моющий состав по любому из пп. 1-7.

10. Способ очистки поверхности, включающий нанесение на поверхность моющего состава, отличающийся тем, что включает нанесение эффективного количества моющего состава по любому из пп. 1-7 и абсорбирование состава в абсорбирующей структуре, содержащей сверхабсорбирующий материал, предпочтительно абсорбирование состава с помощью швабры из веревок, лент и губки или с помощью половой тряпки; поверхность предпочтительно содержит поверхности из керамики, винила, винила, покрытого полиуретаном, древесины, предварительно отделанной древесины и/или слоистых древесных материалов.

Описание изобретения к патенту

Настоящая заявка относится к моющим составам, которые могут быть использованы для твердых поверхностей и особенно для очистки полов (настилов), включая обычные применения и приспособления, такие как губки, ткани, швабры с губкой, швабры из веревок, ленточные швабры и половые тряпки. Это применение также особенно полезно с "заменяемым" очищающим приспособлением, содержащим сверхабсорбирующий материал для удаления загрязнений с твердых поверхностей. Очищающие приспособления предпочтительно содержат сменную (удаляемую) абсорбирующую очищающую подушку, предпочтительно сконструированную так, чтобы обеспечить многочисленные очищающие поверхности.

В литературе раскрыто много продуктов, способных очищать твердые поверхности, такие как полы (настилы) из керамических плиток, полы (настилы) из древесины твердых пород, верхние поверхности прилавков и тому подобное. В связи с очищаемыми полами (настилами) описаны многочисленные устройства, содержащие рукоятку и некоторые средства для абсорбирования жидкого очищающего состава. Такие устройства включают те, которые являются повторно используемыми, включая швабры, содержащие хлопковые веревки, целлюлозные и/или синтетические ленты, губки и тому подобное. Применение любого такого устройства или швабры требует значительного усилия.

Примеры заменяемых швабр включают: патент США 5094559, выданный Rivera и др. 10 марта 1992, который описывает швабру, которая включает заменяемую очищающую подушку, содержащую скребущий слой для удаления грязи с загрязненной поверхности, впитывающий (промокательный) слой для абсорбции жидкости после процесса очистки и непроницаемый для жидкости слой, размещенный между скребущим и промокательным слоями, и патент США 5419015, выданный Garcia 30 мая 1995, который описывает швабру, имеющую сменные промываемые рабочие подушки.

Очищающее приспособление предпочтительно содержит сменную очищающую подушку, что облегчает необходимость прополаскивания подушки во время использования. Эта очищающая подушка предпочтительно обладает достаточной абсорбционной способностью, граммы абсорбированной жидкости на грамм основы очищающей подушки, чтобы обеспечить очистку большой площади, такой как площадь обычного пола с твердой поверхностью (например, 7,4-9,3 м²), без необходимости замены подушки. Это обычно требует применения сверхабсорбирующего материала предпочтительно такого типа, как раскрытый далее. Моющий состав, который используют с такими сверхабсорбирующими материалами, должен быть тщательно составлен, чтобы исключить неудачу в достижении цели, с которой такой сверхабсорбирующий материал используется.

Предпочтительные очищающие приспособления имеют подушку, которая проявляет полезные свойства удаления грязи, благодаря непрерывному обеспечению свежей поверхности и/или края для контакта с загрязненной поверхностью, например, путем обеспечения множества поверхностей, которые контактируют с загрязненной поверхностью во время операции очистки.

Моющие составы, используемые для очистки твердых поверхностей, таких как полы (настилы), либо неразбавленные, либо разбавленные, обычно будут содержать достаточные моющие ингредиенты, такие как поверхностно-активное вещество, модифицирующую добавку, растворитель и т.д., чтобы дать возможность раствору обеспечить превосходную окончательную очистку, не вызывая накопления или липкости. Конечное применение основано на том, какой продукт предназначается для использования: разбавленный, такой как в случае чистящих средств для полов и многоцелевых чистящих средств, или неразбавленный, такой как в случае распылителей из бутылки или распылителей из принадлежностей для чистки шваброй, которые используются с удаляемыми или повторно используемыми подушками.

Обычно очищающий раствор "конечного применения", либо неразбавленный, либо разбавленный, содержит менее чем примерно 0,5% по массе раствора моющего поверхностно-активного вещества. Концентрация моющего поверхностно-активного вещества в очищающем растворе конечного применения предпочтительно составляет от примерно 0,01% до примерно 0,5%, более предпочтительно от примерно 0,05% до примерно 0,4% и еще более предпочтительно от примерно 0,05% до примерно 0,3% по массе состава/очищающего раствора. Для улучшения очистки могут также присутствовать один или несколько очищающих растворителей, предпочтительно гидрофобных очищающих растворителей. Концентрация растворителя (растворителей), когда он присутствует, в очищающем растворе конечного применения предпочтительно составляет от примерно 0,1% до примерно 5,0%, более предпочтительно от примерно 0,25% до примерно 4,0% и еще более предпочтительно от примерно 0,5% до примерно 3,0% по массе состава/очищающего раствора.

Чтобы облегчить очистку при использовании обычных принадлежностей, например тканей, губок и швабр, таких как швабры из губки, лент или веревок, и чтобы избежать затруднения абсорбции, когда используют подушку, содержащую сверхабсорбирующие материалы, рН предпочтительно составляет более чем около 9, более предпочтительно более чем около 9,5 и еще более предпочтительно более чем около 10. Щелочность предпочтительно должна быть обеспечена, по меньшей мере частично, летучими материалами, чтобы избежать проблем, связанных с образованием полос/пленок.

С целью помочь выравниванию раствора во время сушки состав должен содержать полимер, который имеет гидрофильные свойства и свойства разбавления при сдвиге, то есть способен ингибировать молекулярную агрегацию раствора поверхностно-активного вещества на полах во время процесса высыхания, чтобы обеспечить одно или несколько полезных качеств, таких как способность к удалению с поверхности (снимаемость), исключение накопления, легкое распределение раствора на твердых поверхностях, таких как полы, и поддерживание достаточного количества воды на поверхности, чтобы выровнять ингредиенты, остающиеся на поверхности. Под "выравниванием" подразумевается сведение к минимуму выпотевания раствора с поверхности во время сушки, что, в свою очередь, минимизирует образование полос. Благодаря этому полезному свойству полимер позволяет получать состав даже при низких концентрациях поверхностно-активного вещества и допускает добавление растворителей, чтобы облегчить очистку без образования пленок/полос. Вообще это также может приводить к уменьшению остатка на поверхности и липкости полов.

Необходимый полимер предпочтительно присутствует только при очень низкой концентрации, то есть от около 0,0001% до около 0,2%, предпочтительно от около 0,0001% до около 0,1%, более предпочтительно от около 0,0005% до около 0,08% по массе очищающего раствора. Концентрация в продукте будет отражать тип применения, в неразбавленном или разбавленном виде. Полимер предпочтительно выбирают из группы, состоящей из натуральных смол, особенно ксантановых камедей, гуаровой камеди, аравийской камеди и/или пектина; синтетических полимеров, таких как поли(стиролсульфонат), поли(винилпирролидон); и их смесей, как мономеров, и/или полимеров. Наиболее предпочтительной является ксантановая смола.

Моющее поверхностно-активное вещество является предпочтительно преимущественно линейным, например ароматические группы не должны присутствовать, и моющее поверхностно-активное вещество является предпочтительно относительно водорастворимым, например, имеющим гидрофобную цепь, содержащую от около 8 до около 14, предпочтительно от около 8 до около 12 атомов углерода, и, для неионных моющих поверхностно-активных веществ, имеющим ГЛБ от около 9 до около 14, предпочтительно от около 10 до около 13, более предпочтительно от около 10 до около 12.

Состав может быть использован в связи с обычной твердой поверхностью, например чистящие средства для пола или многоцелевые чистящие средства, и с обычными очищающими системами и/или системами для чистки шваброй, известными из уровня техники, такими как губки и ткани, например швабры с губкой, швабры из веревок, ленточные швабры и половые тряпки. Кроме того, предпочтительный аспект данного изобретения относится к применению очищающих растворов/составов с приспособлением все-в-одном плюс система очищающей подушки. Очищающая подушка предпочтительно содержит сверхабсорбирующий материал и работает синергически с описанным моющим составом/раствором, чтобы обеспечить более хорошую окончательную очистку с большим удобством. Эта очищающая система обычно содержит рукоятку и сменную (удаляемую) очищающую подушку, содержащую сверхабсорбирующий материал и имеющую множество по существу плоских поверхностей, где каждая из по существу плоских поверхностей контактирует с очищаемой поверхностью, и предпочтительна структура подушки, которая имеет как первый слой, так и второй слой, где первый слой размещен между скребущим слоем и вторым слоем и имеет меньшую ширину, чем второй слой.

В зависимости от средств, используемых для прикрепления очищающей подушки к рукоятке очищающего приспособления, может быть предпочтительным, чтобы очищающая подушка дополнительно содержала особый прикрепляющий слой. В этих вариантах воплощения слой абсорбента должен быть размещен между скребущим слоем и прикрепляющим слоем.

Моющий состав и, предпочтительно, приспособление данного изобретения являются совместимыми со всеми субстратами твердых поверхностей, включая древесину, винил, линолеум, невощеные полы, керамику, Formica, фарфор, стекло, стеновые плиты и тому подобное. Приспособление и моющий состав обеспечивают легкость очистки, особенно когда присутствует полимер, чтобы обеспечивать более легкую очистку шваброй и более хорошие результаты.

Фигура 1а представляет вид в перспективе очищающего приспособления, используемого в предпочтительном варианте, которое не имеет на себе распределяющего жидкость устройства, так что состав наносят отдельно.

Фигура Ib представляет вид сбоку зажима рукоятки приспособления, показанного на фигуре 1а.

Фигура 2 представляет вид в перспективе сменной очищающей подушки приспособления.

Фигура 3 представляет вид в перспективе слоя абсорбента сменной очищающей подушки, используемой в предпочтительном варианте.

Фигура 4 представляет разобранный вид в перспективе слоя абсорбента сменной очищающей подушки, используемой в предпочтительном варианте.

Фигура 5а представляет вид снизу очищающей подушки, используемой в предпочтительном варианте.

Фигура 5b представляет поперечное сечение очищающей подушки, используемой в предпочтительном варианте, вдоль плоскости y-z.

МОЮЩИЙ СОСТАВ

Моющий состав действует как очищающий раствор, либо когда его используют неразбавленным, либо когда он разбавлен. Состав получают путем разбавления, перед использованием, более концентрированного продукта водой в соотношении от 1: 50 до 1:250 частей воды/часть состава. Поэтому концентрация ингредиентов должна рассматриваться в контексте конечного применения. Необходимый полимер используют только при очень низких концентрациях в очищающем растворе. Поэтому любой концентрированный состав должен быть упакован вместе с инструкциями для разбавления до желательного уровня.

Полимер

Как обсуждалось выше, концентрация полимера должна быть низкой, например составлять от около 0,0001% до около 0,2%, предпочтительно от около 0,0001% до около 0,1%, более предпочтительно от около 0,0005% до около 0,08% по массе состава. Эта очень низкая концентрация - все, что требуется, чтобы получить более хорошую окончательную очистку, более высокие концентрации могут вызвать образование полос/пленок, накопление и/или липкость.

Не желая быть ограниченными теорией, считают критическими для полимера два физических свойства: гидрофильную природу и способность разбавления при сдвиге. Гидрофильность полимера важна, чтобы гарантировать способность к удалению (снятию) в периоды между очистками, чтобы избежать накопления. Свойство разбавления при сдвиге важно для содействия равномерному распределению раствора при использовании и в сочетании с гидрофильной характеристикой помогает обеспечить эффект выравнивания. Под "эффектом выравнивания" подразумевается сведение к минимуму выпотевания раствора и молекулярной агрегации, что обычно происходит во время высыхания. Молекулярная агрегация приводит к видимым полосам/пленкам, что является признаком плохой окончательной очистки.

Подходящие примеры полимеров включают целлюлозные материалы, например карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиметилцеллюлозу и т.д., и синтетические гидрофильные полимеры, такие как полистиролсульфонат. Наиболее предпочтительными являются встречающиеся в природе полимеры, такие как аравийская камедь, пектин, гуаровая камедь и ксантановая камедь. Наиболее предпочтительной является ксантановая камедь. Ксантановая камедь раскрыта в патенте США 4788006, выданном Bolich 29 ноября 1986, в столбце 5, строка 55 до столбца 6, строка 2. Многие синтетические полимеры могут обеспечить этот полезный эффект, особенно полимеры, которые содержат гидрофильные группы, например карбоксилатные группы. Другие полимеры, которые могут обеспечить разбавление при сдвиге и гидрофильность, включают катионные материалы, которые также содержат гидрофильные группы, и полимеры, которые содержат многочисленные простые эфирные связи. Катионные материалы включают катионные производные сахара и/или крахмала.

Предпочтительными полимерами являются те, которые имеют более высокие молекулярные массы, хотя молекулярные массы вплоть до около 5000 могут обеспечивать некоторые результаты. Вообще, полимеры должны иметь молекулярные массы более чем около 10000, предпочтительно более чем около 100000, более предпочтительно более чем около 250000 и даже более предпочтительно более чем около 500000. Молекулярная масса обычно должна быть от около 10000 до около 100000, предпочтительно от около 100000 до около 1000000, более предпочтительно от около 1000000 до около 4000000 и даже более предпочтительно более чем 4000000.

Примеры подходящих материалов для использования включают полимеры, предпочтительно выбранные из группы, состоящей из ксантановых камедей, гуаровой камеди, аравийской камеди, пектина, поли(стиролсульфоната) и смесей их мономеров и/или полимеров. Эти полимеры могут быть также использованы в сочетании с полимерами, которые не обеспечивают полезного эффекта или обеспечивают этот эффект в меньшей степени, чтобы достичь улучшенной окончательной очистки. Наиболее предпочтительной является ксантановая камедь.

Используемый полимер предпочтительно является полимером, который обеспечивает разбавление при сдвиге, особенно для облегчения распределения. Составы, которым присуще свойство разбавления при сдвиге, могут быть использованы неразбавленными без модификации. Моющие составы для твердых поверхностей и особенно предпочтительные моющие составы, описанные здесь, должны иметь вязкость менее чем около 250 сПз, предпочтительно менее чем около 100 сПз и еще более предпочтительно менее чем около 15 сПз. Вязкость определяют, используя синхроэлектрический вискозиметр Брукфильда, модель LVT, изготовленный Brookfield Engineering Laboratory, Inc. , Stoughton, Massachusetts, используя шпиндель 1 при 60 об/мин и при температуре около 20^oС. (Постоянная скорость сдвига около 13 обратных секунд).

Характеристики разбавления при сдвиге, например, полимеров и/или составов определяют, используя Carrimed Controlled Stress Rheometer Model CSL 100, изготовленный Carrimed Ltd., Interpret House, Curtis Road Estate, Dorking, Surry RH 4 IDP, England. В реометре используется геометрия сдвоенных концентрических цилиндров, чтобы сделать устойчивыми измерения сдвига при различных скоростях сдвига. Эти измерения производят при около 26^oС. Разбавление при сдвиге, псевдопластичное поведение системы ксантановой камеди может быть математически смоделировано уравнением N=KR^n-1, где N обозначает кажущуюся вязкость, К обозначает постоянную консистенции, R обозначает скорость сдвига и n обозначает индекс сдвига. Для наилучших результатов распыления (распределения) величины К и n должны давать вязкости ниже 15 сПз при скоростях сдвига при распылении (~10000 обратных секунд, как сообщается в технической литературе).

Поведение разбавления при сдвиге описано в патенте США 4783283, выданном Stoddart 8 ноября 1988, особенно в части, начинающейся в столбце 2, строка 46 и далее.

Моющее поверхностно-активное вещество

Моющие поверхностно-активные вещества, которые используют в составах для очистки твердых поверхностей, включают анионные, неионные, амфотерные (включая цвиттерионные) и катионные моющие поверхностно-активные вещества и их смеси. Подходящие детергенты хорошо известны из уровня техники и включают те, что описаны в патентах США 4111854, выданном Spadini и др. 5 сентября 1978; 4424408, выданном Imamura и др. 27 января 1981; 4414128, выданном Goffinet 8 ноября 1983; 4612135, выданном Wenzel 16 сентября 1986; 4743395, выданном Leifheit 10 мая 1988; 4749509, выданном Kacher 7 июня 1988; 4759867, выданном Choy и др. 26 июля 1988; 4769172, выданном Siklosi 6 сентября 1988; 4804491, выданном Choy и др. 14 февраля 1989, и 4895669, выданном Choy и др. 23 января 1990.

Моющие составы или растворы, особенно те, которые должны использоваться с приспособлением, содержащим сверхабсорбирующий материал, предпочтительно требуют достаточного детергента, чтобы сделать раствор годным для того, чтобы обеспечить очистку без пересыщения сверхабсорбирующего материала раствором, но растворы обычно не могут иметь более чем около 0,5% по массе раствора моющего поверхностно-активного вещества без ущерба его эксплуатационным характеристикам. Поэтому концентрация моющего поверхностно-активного вещества в очищающем растворе должна быть от около 0,01% до около 0,5%, более предпочтительно от около 0,05% до около 0,4% и еще более предпочтительно от около 0,05% до около 0,3% по массе раствора/состава. Для улучшения очистки предпочтительный раствор может также содержать один или несколько растворителей при концентрации предпочтительно от около 0,1% до около 5,0%, более предпочтительно от около 0,25% до около 3,0% и еще более предпочтительно от около 0,5% до около 2,0% раствора.

Как обсуждалось выше, рН должен быть более чем около 9,3, предпочтительно более чем около 10, более предпочтительно более чем около 10,3, чтобы способствовать очистке, когда используют обычные системы, такие как губки, ткани, и швабры, такие как швабры из губки, ленточные швабры, швабры из веревок, половые тряпки и т. д., и чтобы избежать затруднения абсорбции, когда используют подушку, содержащую сверхабсорбирующие материалы, и щелочность предпочтительно должна быть обеспечена, по меньшей мере частично, летучими материалами, чтобы избежать проблем, связанных с образованием полос/пленок.

Моющее поверхностно-активное вещество является предпочтительно линейным, например разветвления и ароматические группы не должны присутствовать, и моющее поверхностно-активное вещество является предпочтительно относительно водорастворимым, например, имеющим гидрофобную цепь, содержащую от около 8 до около 14, предпочтительно от около 8 до около 12 атомов углерода, и, для неионных моющих поверхностно-активных веществ, имеющим ГЛБ от около 9 до около 14, предпочтительно от около 10 до около 13, более предпочтительно от около 10 до около 12.

Изобретение также относится к моющему составу, как раскрыто в описании, в контейнере с приложением инструкций для применения его с приспособлением, содержащим эффективное количество сверхабсорбирующего материала, и, необязательно, в контейнере в наборе, содержащем приспособление или, по меньшей мере, сменную очищающую подушку, содержащую сверхабсорбирующий материал. Изобретение также относится к применению состава и очищающей подушки, содержащей сверхабсорбирующий материал, для эффективной очистки загрязненных поверхностей.

Моющий состав (очищающий раствор) является раствором на водной основе, содержащим одно или более моющих поверхностно-активных веществ, щелочных материалов для обеспечения желательного щелочного рН и необязательные растворители, модифицирующие добавки, хелатообразователи, пеноподавители, ферменты и т.д. Подходящие поверхностно-активные вещества включают анионные, неионные, цвиттерионные и амфотерные поверхностно-активные вещества, как обсуждалось выше, предпочтительно анионные и неионные моющие поверхностно-активные вещества, имеющие гидрофобные цепи, содержащие от около 8 до около 14, предпочтительно от около 8 до около 12 атомов углерода. Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают, но не ограничиваются этим, линейные алкилсульфаты, алкилсульфонаты и тому подобное. Примеры неионных поверхностно-активных веществ включают алкилэтоксилаты и тому подобное. Примеры цвиттерионных поверхностно-активных веществ включают бетаины и сульфобетаины. Примеры амфотерных поверхностно-активных веществ включают алкиламфоглицинаты и алкилиминопропионат. Все указанные материалы коммерчески доступны и описаны в McCutcheon"s том 1: Emulsifiers and Detergents, North American Ed., McCutheon Division, MC Publishing Co., 1997.

Растворитель

Подходящие растворители включают производные с короткой цепью (например, C₁-C₆) оксиэтиленгликоля и оксипропиленгликоля, такие как простой н-гексиловый эфир моно- и диэтиленгликоля, простой н-бутиловый эфир моно-, ди- и трипропиленгликоля и тому подобное. Другие летучие растворители, такие как этанол, изопропанол и тому подобное, также предпочтительны в данном изобретении.

Пеноподавитель

Подходящие пеноподавители включают кремнийорганические полимеры и линейные или разветвленные С₁₀-C₁₈ жирные кислоты, парафины или спирты. Dow Corning AF (содержит: стеарат полиэтиленгликоля (4 мас.%, CAS # 9004993), метилированный диоксид кремния (2 мас.%, CAS # 67762907), октаметилциклотетрасилоксан (2 мас.%, CAS # 556672) является предпочтительным.

Пеноподавитель в эффективной концентрации, обычно от около 0,0005 до около 0,02, предпочтительно от около 0,001 до около 0,01, более предпочтительно от около 0,002 до около 0,003% по массе раствора/состава, обеспечивает техническое усовершенствование в образовании пятен и пленок, особенно на керамических поверхностях. Причиной этого является то, что цементные линии на керамике создают низкие места, образующие пену при поперечном движении швабры. Когда образуется слишком много пены, она может высыхать в виде полос. Кроме того, исследование потребителя показывает, что пена, видимая на полу во время протирки шваброй, воспринимается некоторыми потребителями как приводящая к образованию пленок/полос.

Уменьшение пены на полу во время протирки шваброй может обеспечить различные степени технических и воспринимаемых полезных эффектов, не оставляя пленок/полос. Степень пользы зависит от количества образующейся пены и от того, до какой степени количество пены контролируется, особенно при протирке шваброй.

Могут быть использованы известные пеноподавители, но очень желательно использовать силиконовые пеноподавители, так как они эффективны при очень низких концентрациях и поэтому могут свести к минимуму весь необходимый водонерастворимый материал, имея в то же время, по меньшей мере, эффективное количество присутствующего пеноподавителя.

Модифицирующие добавки

Подходящие модифицирующие добавки включают растворимые добавки, особенно щелочной металл, например натрий и/или калий, и/или амин, и/или замещенный амин, соли обычных модифицирующих добавок, включая те, которые получены из фосфористых источников, такие как ортофосфат и пирофосфат, и нефосфористых источников, такие как нитрилтриуксусная кислота, S,S-этилендиаминдиянтарная кислота и тому подобное. Подходящие хелатообразователи включают этилендиаминтетрауксусную кислоту и лимонную кислоту, и тому подобное.

Необязательные ингредиенты

Подходящие ферменты включают липазы, протеазы, амилазы и другие ферменты, известные как полезные для катализа разложения грязи. Общая концентрация таких ингредиентов является низкой, предпочтительно менее чем около 0,1%, более предпочтительно менее чем около 0,05%, чтобы избежать возникновения проблем с образованием пленок/полос. Предпочтительно, составы должны быть по существу свободны от материалов, которые вызывают проблемы образования пленок/полос. Соответственно, для большей части буферного действия желательно использовать щелочные материалы, которые не вызывают образования пленок и/или полос. Подходящими щелочными буферами являются карбонат, бикарбонат, цитрат и т. д. Предпочтительными щелочными буферами являются алканоламины, имеющие формулу CR₂(NH₂)CR₂ОH, где каждый R выбирают из группы, состоящей из водорода и алкильных групп, содержащих от одного до четырех атомов углерода, и сумма атомов углерода в соединении равна 3-6, предпочтительно 2-амино-2-метилпропанол.

Подходящий очищающий раствор для использования с приспособлением по изобретению содержит от около 0,05% до около 0,3% моющего поверхностно-активного вещества, предпочтительно содержащего моющее поверхностно-активное вещество на основе линейного этоксилата спирта (например, Neodol 1-5, от Shell Chemical Со.) и алкилсульфонат (например, Bioterge PAS-8s, линейный C₈ сульфонат от Stepan Co.), от около 0,5 до около 2,0% простого н-бутилового эфира пропиленгликоля (Dow Co.), от около 0,5% до около 3,0% этанола (Quantum chemicals), от около 0,05% до около 0,25% летучего щелочного материала, например 2-амино-2-метил-1-пропанола, необязательные вспомогательные добавки, такие как красители и/или отдушки, и от около 99,9% до около 90% деионизированной или смягченной воды.

СИСТЕМА ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ПЛЮС ОЧИЩАЮЩАЯ ПОДУШКА

Система приспособления плюс очищающая подушка в предпочтительном варианте основана на обеспечении удобства. Поэтому предпочтительно использовать приспособление, которое содержит очищающую подушку, предпочтительно сменную и/или устраняемую (удаляемую), которая содержит сверхабсорбирующий материал и которая предпочтительно также обеспечивает значительный очищающий полезный эффект. Предпочтительные полезные очищающие характеристики относятся к предпочтительным структурным характеристикам, описанным ниже, в сочетании со способностью подушки работать синергически с данным изобретением, чтобы удалять грязь. Очищающая подушка, как описано здесь, требует применения моющего состава, как описано далее, чтобы обеспечить оптимальные характеристики.

Очищающие подушки предпочтительно будут иметь абсорбционную способность, когда ее измеряют при ограничивающем давлении 0,62 кПа (0,09 psi) после 20 минут (1200 секунд) (называемая далее как "абсорбционная способность (емкость) t₁₂₀₀)), по меньшей мере, около 10 г деионизированной воды на г очищающий подушки. Абсорбционную способность подушки измеряют через 20 минут (1200 секунд) после того, как подвергли воздействию деионизированной воды, так как это представляет обычное время для потребителя, чтобы очистить твердую поверхность, такую как пол. Ограничивающее давление представляет обычные давления, прилагаемые к подушке во время процесса очистки. Как таковая, очищающая подушка должна быть способна абсорбировать значительные количества очищающего раствора в течение этого периода 1200 секунд при 0,62 кПа (0,09 psi). Очищающая подушка будет предпочтительно иметь абсорбционную способность t₁₂₀₀, по меньшей мере, около 15 г/г, более предпочтительно, по меньшей мере, около 20 г/г, еще более предпочтительно, по меньшей мере, около 25 г/г и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, около 30 г/г. Очищающая подушка предпочтительно будет иметь абсорбционную способность t₉₀₀ по меньшей мере, около 10 г/г, более предпочтительно абсорбционную способность t₉₀₀, по меньшей мере, около 20 г/г.

Величины абсорбционной способности t₁₂₀₀ и t₉₀₀ измеряют методом режима работы под давлением (называемым здесь как "PUP"), который подробно описан в разделе "Методы испытаний" ниже.

Очищающие подушки будут также предпочтительно, но не обязательно, иметь общую производительность по жидкости (деионизированной воды), по меньшей мере, около 100 г, более предпочтительно, по меньшей мере, около 200 г, еще более предпочтительно, по меньшей мере, около 300 г и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, около 400 г. Хотя подушки, имеющие общую производительность по жидкости менее чем 100 г, находятся в объеме изобретения, они не так хорошо подходят для очистки больших площадей, таких как в обычном домашнем хозяйстве, как подушки с более высокой способностью.

А. Слой абсорбента

Слой абсорбента служит для удерживания какой-либо жидкости и грязи, абсорбированных очищающей подушкой во время применения. Хотя предпочтительный скребущий слой, описанный далее, имеет некоторое воздействие на способность подушки абсорбировать жидкость, слой абсорбента играет главную роль в достижении желательной общей абсорбционной способности. Кроме того, слой абсорбента предпочтительно содержит составные слои, которые приспособлены к тому, чтобы обеспечить очищающую подушку с многочисленными плоскими поверхностями.

Исходя из перспективы поглощающей способности по жидкости, слой абсорбента будет способен удалять жидкость и грязь из любого "скребущего слоя" с тем, чтобы скребущий слой был способен непрерывно удалять грязь с поверхности. Слой абсорбента также должен быть способен удерживать абсорбированный материал при обычных при использовании давлениях, чтобы избежать "выжимания" абсорбированной грязи, очищающего раствора и т.д.

Слой абсорбента может содержать любой материал, который способен абсорбировать и удерживать жидкость во время использования. Чтобы достичь желательных общих производительностей по жидкости, предпочтительно включать в слой абсорбента материал, имеющий относительно высокую способность (выраженную в граммах жидкости на грамм абсорбирующего материала). В описании термин "сверхабсорбирующий материал" обозначает любой абсорбирующий материал, имеющий способность для воды, по меньшей мере, около 15 г/г, когда ее измеряют при ограничивающем давлении 2,06 кПа (0,3 psi). Очищающие растворы (составы), раскрытые выше, являются водными, так что предпочтительно, чтобы сверхабсорбирующие материалы имели относительно высокую способность в г/г для воды или жидкостей на водной основе.

Типичные сверхабсорбирующие материалы включают водонерастворимые, разбухающие в воде сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры (называемые "сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры"), которые хорошо известны в литературе. Эти материалы демонстрируют очень высокие абсорбционные способности для воды. Сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры, применимые в данном изобретении, могут иметь размеры, форму и/или морфологию, изменяющиеся в широких пределах. Эти полимеры могут быть в виде частиц, которые не имеют большого отношения наибольшего размера к наименьшему размеру (например, гранулы, чешуйки, полученные распылением частицы, междучастичные агрегаты, междучастичные сшитые агрегаты и тому подобное), или они могут быть в виде волокон, листов, пленок, пен, слоистых материалов и тому подобное. Применение сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров в волокнистой форме обеспечивает пользу в обеспечении улучшенного удерживания сверхабсорбирующего материала по сравнению с частицами во время процесса очистки. Хотя их способность, как правило, ниже для смесей на водной основе, эти материалы все-таки проявляют значительную абсорбционную способность для таких смесей. В патентной литературе имеется множество описаний разбухающих в воде материалов. Смотри, например, патент США 3699103 (Harper и др.), выданный 13 июня 1972, патент США 3770731 (Harmon), выданный 20 июня 1972, повторно выданный патент США 32649 (Brandt и др. ), повторно выданный 19 апреля 1989, патент США 4834735 (Alemany и др.), выданный 30 мая 1989.

Сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры, применимые в данном изобретении, включают разнообразные водонерастворимые, но разбухающие в воде полимеры, способные абсорбировать большие количества жидкостей. Такие полимерные материалы обычно также упоминаются как "гидроколлоиды" и могут включать полисахариды, такие как карбоксиметилкрахмал, карбоксиметилцеллюлоза и гидроксипропилцеллюлоза; неионные типы, такие как поливиниловый спирт и поливиниловые простые эфиры; катионные типы, такие как поливинилпиридин, поливинилморфолинон и N,N-диметиламиноэтил или N,N-диэтиламинопропилакрилаты и метакрилаты, и соответствующие их четвертичные соли. Обычно сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры, которые являются полезными, имеют множество анионных функциональных групп, таких как группа сульфоновой кислоты и, более обычно, карбоксигруппа. Примеры полимеров, подходящих для использования, включают такие, которые получают из полимеризуемых, ненасыщенных, содержащих кислоту мономеров. Поэтому такие мономеры включают олефиново ненасыщенные кислоты и ангидриды, которые содержат, по меньшей мере, одну углерод-углеродную олефиновую двойную связь. Более конкретно, эти мономеры могут быть выбраны из олефиново ненасыщенных карбоновых кислот и ангидридов кислот, олефиново ненасыщенных сульфоновых кислот и их смесей.

Некоторые некислотные мономеры также могут быть включены, обычно в незначительных количествах, при получении сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров, полезных в изобретении. Такие некислотные мономеры могут включать, например, водорастворимые или вододиспергируемые сложные эфиры, содержащие кислоту мономеров, а также мономеры, которые не содержат вообще группы карбоновой или сульфоновой кислот. Необязательные некислотные мономеры могут, таким образом, включать мономеры, содержащие следующие типы функциональных групп: группы сложных эфиров карбоновой кислоты или сульфоновой кислоты, гидроксильные группы, амидные группы, аминогруппы, нитрильные группы, группы солей четвертичного аммония, арильные группы (например, фенильные группы, такие как группы, полученные из мономера стирола). Эти некислотные мономеры являются хорошо известными материалами и описаны более подробно, например, в патенте США 4076663 (Masuda и др.), выданном 28 февраля 1978, и в патенте США 4062817 (Westerman), выданном 13 декабря 1977.

Мономеры олефиново ненасыщенной карбоновой кислоты и ангидрида карбоновой кислоты включают акриловые кислоты, представленные акриловой кислотой, как таковой, метакриловой кислотой, этакриловой кислотой, -хлоракриловой кислотой, -цианоакриловой кислотой, -метакриловой кислотой (кротоновой кислотой), -фенилакриловой кислотой, -акрилоксипропионовой кислотой, сорбиновой кислотой, -хлорсорбиновой кислотой, ангеликовой кислотой, коричной кислотой, п-хлоркоричной кислотой, -стерилакриловой кислотой, итаконовой кислотой, цитраконовой кислотой, мезаконовой кислотой, глютаконовой кислотой, аконитовой кислотой, малеиновой кислотой, фумаровой кислотой, трикарбоксиэтиленом и ангидридом малеиновой кислоты.

Мономеры олефиново ненасыщенной сульфоновой кислоты включают алифатические или ароматические винилсульфоновые кислоты, такие как винилсульфоновая кислота, аллилсульфоновая кислота, винилтолуолсульфоновая кислота и стиролсульфоновая кислота; акриловую и метакриловую сульфоновую кислоту, такую как сульфоэтилакрилат, сульфоэтилметакрилат, сульфопропилакрилат, сульфопропилметакрилат, 2-гидрокси-3-метакрилоксипропил сульфоновая кислота и 2-акриламид-2-метилпропан сульфоновая кислота.

Предпочтительные сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры для использования в данном изобретении содержат карбоксигруппы. Эти полимеры включают гидролизованные привитые сополимеры крахмала и акрилонитрила, частично нейтрализованные гидролизованные привитые сополимеры крахмала и акрилонитрила, привитые сополимеры крахмала и акриловой кислоты, частично нейтрализованные привитые сополимеры крахмала и акриловой кислоты, омыленные сополимеры винилацетата и сложного акрилового эфира, гидролизованные сополимеры акрилонитрила или акриламида, слабо сшитые сетчатые полимеры какого-либо из указанных выше сополимеров, частично нейтрализованную полиакриловую кислоту и слабо сшитые сетчатые полимеры частично нейтрализованной полиакриловой кислоты. Эти полимеры могут быть использованы либо как таковые, либо в виде смеси двух или более различных полимеров. Примеры таких полимерных материалов раскрыты в патенте США 3661875, патенте США 4076663, патенте США 4093776, патенте США 4666983 и патенте США 4734478.

Большинство предпочтительных полимерных материалов для использования при получении сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров являются слабо сшитыми сетчатыми полимерами частично нейтрализованных полиакриловых кислот и их производными с крахмалом. Наиболее предпочтительно, образующие гидрогель абсорбирующие полимеры содержат от около 50% до около 95%, предпочтительно около 75%, нейтрализованной, слабо сшитой сетчатой полиакриловой кислоты (например, поли(акрилат натрия/акриловая кислота)). Сетчатое сшивание делает полимер по существу водонерастворимым и частично определяет абсорбционную способность и характеристики экстрагируемого содержания полимера сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров. Способы сетчатого сшивания этих полимеров и типичные сетчатые сшивающие агенты описаны более подробно в патенте США 4076663.

Хотя предпочтительны сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры одного типа (то есть гомогенные), смеси полимеров также могут быть использованы в приспособлениях, используемых в предпочтительном варианте. Например, в данном изобретении могут быть использованы смеси привитых сополимеров крахмала и акриловой кислоты и слабо сшитых сетчатых полимеров частично нейтрализованной полиакриловой кислоты.

Хотя любой из сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров, описанных в уровне техники, может быть полезным в данном изобретении, в последнее время установлено, что, когда значительные количества (например, более чем около 50% по массе абсорбирующей структуры) сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров должны быть включены в абсорбирующую структуру и, в частности, когда один или несколько участков слоя абсорбента будут содержать более чем около 50% по массе участка, проблема блокирования геля разбухшими частицами может препятствовать потоку жидкости и тем самым вредно влиять на способность гелеобразующих полимеров абсорбировать до их полной емкости в требуемый период времени. Патент США 5147343 (Kellenberger и др.), выданный 15 сентября 1992, и патент США 5149335 (Kellenberger и др.), выданный 22 сентября 1992, описывают сверхабсорбирующие гелеобразующие полимеры в отношении их поглощающей способности под нагрузкой (AUL), где гелеобразующие полимеры абсорбируют жидкость (0,9%-ный солевой раствор) под ограничивающем давлении 2,06 кПа (0,3 psi). (Содержание каждого из этих патентов включено в описание). Способы определения AUL описаны в этих патентах. Описанные в них полимеры могут быть особенно полезны в вариантах данного изобретения, которые содержат участки относительно высоких концентраций сверхабсорбирующих гелеобразующих полимеров. В частности, когда высокие концентрации сверхабсорбирующего гелеобразующего полимера включают в очищающую подушку, эти полимеры должны предпочтительно иметь AUL, измеренную согласно методам, описанным в патенте США 5147343, по меньшей мере, около 24 мл/г, более предпочтительно, по меньшей мере, около 27 мл/г через 1 час, или AUL, измеренную согласно методам, описанным в патенте США. 5149335, по меньшей мере, около 15 мл/г, более предпочтительно, по меньшей мере, около 18 мл/г через 15 минут. Находящиеся на одновременном рассмотрении заявки США с присвоенными порядковыми номерами 08/219547 (Goldman и др.), поданная 29 марта 1994, и 08/416396 (Goldman и др.), поданная 6 апреля 1995, также посвящены проблеме блокирования геля и описывают сверхабсорбируюшие гелеобразующие полимеры, полезные для преодоления этого явления. Эти заявки конкретно описывают сверхабсорбируюшие гелеобразующие полимеры, которые позволяют избежать блокирования геля даже при более высоких ограничивающих давлениях, конкретно 4,8 кПа (0,7 psi). В вариантах данного изобретения, где слой абсорбента будет содержать участки, содержащие высокие концентрации (например, более чем около 50% по массе участка) сверхабсорбирующего гелеобразующего полимера, может быть предпочтительным, чтобы сверхабсорбирующий гелеобразующий полимер был таким, как описано в упомянутых выше заявках Goldman и др.

Другие полезные сверхабсорбирующие материалы включают гидрофильные полимерные пены, такие как те, что описаны в находящейся на одновременном рассмотрении патентной заявке США, присвоенный серийный 08/563866 (DesMarais и др. ), поданной 29 ноября 1995, и патенте США 5387207 (Dyer и др.), выданном 1 февраля 1995. Эти ссылки описывают полимерные гидрофильные абсорбирующие пены, которые получают путем полимеризации эмульсии вода-в-масле с высоким содержанием внутренней фазы (обычно называемые HIPE). Эти пены легко специально приспособлены для обеспечения изменяющихся физических свойств (размер пор, капиллярное впитывание, плотность и т.д.), что влияет на способность обращения с жидкостью. Как таковые, эти материалы особенно полезны либо как таковые, либо в сочетании с другими такими пенами или с волокнистыми структурами для обеспечения общей емкости.

Когда сверхабсорбирующий материал включают в слой абсорбента, слой абсорбента будет предпочтительно содержать, по меньшей мере, около 15% по массе слоя абсорбента, более предпочтительно, по меньшей мере, около 20%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, около 25% сверхабсорбирующего материала.

Слой абсорбента может также состоять из волокнистого материала или содержать его. Волокна, полезные в данном изобретении, включают те, которые встречаются в природе (модифицированные или немодифицированные), а также синтетически полученные волокна. Примеры подходящих немодифицированных/модифицированных встречающихся в природе волокон включают хлопок, траву эспарато, багассу, коноплю, лен, шелк, шерсть, древесную целлюлозу, химически модифицированную древесную целлюлозу, джут, этилцеллюлозу и ацетат целлюлозы. Подходящие синтетические волокна могут быть получены из поливинилхлорида, поливинилфторида, политетрафторэтилена, поливинилиденхлорида, полиакриловых соединений, таких как ORLON, поливинилацетата, RAYON, полиэтилвинилацетата, нерастворимого или растворимого поливинилового спирта, полиолефинов, таких как полиэтилен (например, PULPEX) и полипропилен, полиамидов, таких как нейлон, сложных полиэфиров, таких как DACRON или KODEL, полиуретанов, полистиролов и тому подобного. Слой абсорбента может содержать только встречающиеся в природе волокна, только синтетические волокна или любое совместимое сочетание встречающихся в природе и синтетических волокон.

Полезные в изобретении волокна могут быть гидрофильными, гидрофобными или могут быть сочетанием как гидрофильных, так и гидрофобных волокон. Как указано выше, конкретный выбор гидрофильных или гидрофобных волокон будет зависеть от других материалов, включенных в слой адсорбента (и до некоторой степени в скребущий слой). То есть природа волокон предпочтительно такова, что очищающая подушка обнаруживает предпочтительное задерживание жидкости и общую поглощающую способность по жидкости. Подходящие для использования в данном изобретении гидрофильные волокна включают целлюлозные волокна, модифицированные целлюлозные волокна, искусственный шелк, полиэфирные волокна, такие как гидрофильный нейлон (HYDROFIL). Подходящие гидрофильные волокна могут быть также получены путем гидрофилизации гидрофобных волокон, такие как обработанные поверхностно-активным веществом или обработанные диоксидом кремния термопластичные волокна, полученные, например,

из полиолефинов, таких как полиэтилен или полипропилен, полиакриловых соединений, полиамидов, полистиролов, полиуретанов и тому подобного.

Подходящие волокна из древесной целлюлозы могут быть получены хорошо известными химическими процессами, такими как сульфатный и сульфитный способы варки целлюлозы. Особенно предпочтительно получать эти волокна из древесной целлюлозы из мягкой древесины южных пород из-за ее хороших характеристик поглощающей способности. Эти волокна из древесной целлюлозы могут быть также получены путем механических процессов, таких как процессы получения древесной массы, механического измельчения, термомеханический, химико-механический и химико-термомеханический. Могут быть использованы рецикловые или вторичные волокна из древесной целлюлозы, а также волокна из беленой и небеленой древесной целлюлозы.

Другим типом гидрофильного волокна для использования в данном изобретении являются химически упрочненные (загущенные) целлюлозные волокна. В описании термин "химически упрочненные целлюлозные волокна" обозначает целлюлозные волокна, которые были упрочнены химическими средствами для увеличения жесткости волокон как в сухих, так и в водных условиях. Такие средства могут включать добавление химического упрочняющего агента, который, например, покрывает и/или пропитывает волокна. Такие средства могут также включать упрочнение волокон путем изменения химической структуры, например путем поперечной сшивки полимерных цепей.

Когда волокна используют в качестве слоя абсорбента (или его составляющего компонента), волокна необязательно могут быть объединены с термопластичным материалом. При плавлении, по меньшей мере, часть этого термопластичного материала мигрирует к пересечениям волокон, обычно благодаря межволоконным капиллярным градиентам. Эти пересечения становятся местами связи для термопластичного материала. При охлаждении термопластичные материалы в этих пересечениях отверждаются с образованием мест связи, которые удерживают матрицу или полотно из волокон вместе в каждом из соответствующих слоев. Это может быть полезным для придания дополнительной общей целостности очищающей подушке.

Наряду со своими различными эффектами, связывание в местах пересечения волокон повышает общий модуль упругости при сжатии и прочность получаемого в результате термически связанного элемента. В случае химически упрочненных целлюлозных волокон, плавление и миграция термопластичного материала также имеет эффект повышения среднего размера пор полученного полотна, сохраняя в то же время плотность и базисную массу полотна, как у первоначально сформированного. Это может усовершенствовать свойства приобретения жесткости термически связанного полотна при начальном воздействии жидкости, благодаря улучшенной проницаемости для жидкости, и при последующем воздействии, благодаря объединенной способности упрочненных волокон сохранять свою жесткость при смачивании и способности термопластичного материала оставаться связанным в местах пересечения волокон при смачивании и при сжатии во влажном состоянии. В структуре термически связанные полотна упрочненных волокон сохраняют свой первоначальный общий объем, но объемные участки, предварительно занятые термопластичным материалом, становятся открытыми, чтобы таким образом повысить средний размер межволоконных капиллярных пор.

Термопластичные материалы, полезные в данном изобретении, могут быть в любой из разнообразных форм, включая частицы, волокна или сочетания частиц и волокон. Термопластичные волокна являются особенно предпочтительной формой благодаря их способности образовывать многочисленные места межволоконных связей. Подходящие термопластичные материалы могут быть получены из любого термопластичного полимера, который может плавиться при температурах, которые не будут значительно повреждать волокна, которые содержит первичное полотно или матрица каждого слоя. Предпочтительно, температура плавления этого термопластичного материала будет менее чем около 190^oС и предпочтительно между около 75^oС и около 175^oС. В любом случае температура плавления этого термопластичного материала должна быть не ниже, чем температура, при которой остается вероятность сохранения термически связанных структур абсорбента, когда их используют в очищающих подушках. Температура плавления термопластичного материала обычно не ниже, чем около 50^oС.

Термопластичные материалы и, в частности, термопластичные волокна могут быть изготовлены из разнообразных термопластичных полимеров, включая полиолефины, такие как полиэтилен (например, PULPEX) и полипропилен, сложные полиэфиры, сложные сополиэфиры, поливинилацетат, полиэтилвинилацетат, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиакриловые соединения, полиамиды, сополиамиды, полистиролы, полиуретаны и сополимеры любого из вышеупомянутых, такие как винилхлорид/винилацетат и тому подобное. В зависимости от требуемых характеристик для получаемого в результате термически связанного абсорбирующего элемента подходящие термопластичные материалы включают гидрофобные волокна, которые сделаны гидрофильными, такие как обработанные поверхностно-активным веществом или обработанные диоксидом кремния термопластичные волокна, полученные, например, из полиолефинов, таких как полиэтилен или полипропилен, полиакриловых соединений, полиамидов, полистиролов, полиуретанов и тому подобного. Поверхности гидрофобного термопластичного волокна может быть придана гидрофильность путем обработки поверхностно-активным веществом, таким как неионное и/или анионное поверхностно-активное вещество, например путем распыления поверхностно-активного вещества на волокно, путем погружения волокна в поверхностно-активное вещество или путем включения поверхностно-активного вещества как части полимерного расплава при производстве термопластичного волокна. При плавлении и повторном отверждении поверхностно-активное вещество будет стремиться оставаться на поверхностях термопластичного волокна. Подходящие поверхностно-активные вещества включают неионные поверхностно-активные вещества, такие как Brij 76, изготовленные ICI Americas, Inc. of Wilmington, Delware, и различные поверхностно-активные вещества, продаваемые под товарным знаком Pegosperse Glyco Chemical, Inc. of Greenwich, Connecticut. Кроме неионных поверхностно-активных веществ могут быть также использованы анионные поверхностно-активные вещества. Эти поверхностно-активные вещества могут быть нанесены на термопластичные волокна в количествах, например, от около 0,2 до около 1 г/см² термопластичного волокна.

Подходящие термопластичные волокна могут быть изготовлены из одного полимера (однокомпонентные волокна) или могут быть изготовлены из более чем одного полимера (например, двухкомпонентные волокна). В описании "двухкомпонентные волокна" относятся к термопластичным волокнам, которые содержат сердцевидное волокно, полученное из одного полимера, которое заключено внутри термопластичной оболочки, полученной из другого полимера. Полимер, включающий оболочку, часто плавится при другой, обычно более низкой температуре, чем полимер, включающий сердцевину. Как результат, такие двухкомпонентные волокна обеспечивают термическое связывание вследствие плавления полимера оболочки, сохраняя в то же время требуемые характеристики прочности полимера сердцевины.

Подходящие для использования двухкомпонентные волокна могут включать волокна оболочки/сердцевины, имеющие следующие полимерные сочетания: полиэтилен/полипропилен, полиэтилвинилацетат/полипропилен, полиэтилен/полиэфир, полипропилен/полиэфир, сополиэфир/полиэфир и тому подобное. Особенно подходящими для использования двухкомпонентными термопластичными волокнами являются такие, которые имеют сердцевину из полипропилена или полиэфира и оболочку из более низкоплавкого сополиэфира, полиэтилвинилацетата или полиэтилена (например, такие, как от Danaklon a/s, Chisso Corp., и CELBOND, от Hercules). Такие двухкомпонентные волокна могут быть концентрическими или эксцентрическими. В описании термины "концентрические" и "эксцентрические" относятся к тому, имеет ли оболочка толщину, которая является одинаковой или неодинаковой по площади поперечного сечения двухкомпонентного волокна. Эксцентрические двухкомпонентные волокна могут быть желательны для обеспечения большей прочности на сжатие на меньших толщинах волокна.

Способы получения термически связанных волокнистых материалов описаны в находящейся одновременно на рассмотрении заявке США серийный 08/479096 (Richards и др.), поданной 3 июля 1995 (смотри особенно страницы 16-20), и в патенте США 5549589 (Ногnеy и др.), выданном 27 августа 1996 (смотри особенно столбцы 9-10).

Слой абсорбента может также содержать HIPE-полученную гидрофильную полимерную пену, которая не имеет высокой поглощающей способности тех материалов, которые описаны выше как "сверхабсорбирующие материалы". Такие пены и способы их получения описаны в патенте США 5550167 (DesMarais), выданном 27 августа 1996, и в находящейся на одновременном рассмотрении патентной заявке США, присвоенный порядковый 08/370695 (Stone и др.), поданной 10 января 1995.

Слой абсорбента очищающей подушки может состоять из гомогенного материала, такого как смесь целлюлозных волокон (необязательно термически связанных) и разбухаемого сверхабсорбирующего гелеобразующего полимера. Альтернативно, слой абсорбента может состоять из дискретных слоев материала, таких как слой термически связанного материала, полученного покрытием воздухом, и дискретный слой сверхабсорбирующего материала. Например, термически связанный слой целлюлозных волокон может быть размещен ниже, чем (т.е. под) сверхабсорбирующий материал (т. е. между сверхабсорбируюшим материалом и скребущим слоем). Для того, чтобы достичь высокой абсорбционной способности и удерживания жидкостей под давлением, обеспечивая в то же самое время первоначальную задержку поглощения жидкости, может быть предпочтительным использовать такие дискретные слои при формировании слоя абсорбента. В этом отношении сверхабсорбирующий материал может быть размещен на удалении от скребущего слоя путем включения менее абсорбирующего слоя в качестве самой нижней стороны слоя абсорбента. Например, слой целлюлозных волокон может быть размещен ниже (т.е. под), чем сверхабсорбирующий материал (т.е. между сверхабсорбируюшим материалом и скребущим слоем).

В предпочтительном варианте слой абсорбента будет содержать термически связанное, полученное покрытием воздухом полотно из целлюлозных волокон (Flint River от Weyrhaeuser, Wa, и AL Thermal С -термопластичный материал от Danaklon a/s, Varde, Denmark) и набухаемый сверхабсорбирующий полимер, образующий гидрогель. Сверхабсорбирующий полимер предпочтительно вводят так, что дискретный слой размещается вблизи поверхности слоя абсорбента, которая удалена от скребущего слоя. Предпочтительно, тонкий слой, например, из целлюлозных волокон (необязательно термически связанных) помещают над сверхабсорбирующим гелеобразующим полимером для улучшения удерживания.

В. Необязательный, но предпочтительный скребущий слой

Скребущий слой является частью очищающей подушки, которая контактирует с загрязненной поверхностью во время очистки. Как таковые, материалы, полезные в качестве скребущего слоя, являются предпочтительно достаточно прочными, так что слой будет сохранять свою целостность во время процесса очистки. Кроме того, когда очищающую подушку используют в сочетании с раствором, скребущий слой предпочтительно способен абсорбировать жидкости и грязь и передавать эти жидкости и грязь слою абсорбента. Это будет гарантией того, что скребущий слой будет способен постоянно удалять дополнительный материал с очищаемой поверхности. Используют ли приспособление с очищающим раствором (т. е. во влажном состоянии) или без очищающего раствора (т.е. в сухом состоянии), скребущий слой будет, в дополнение к удалению частиц, облегчать другие функции, такие как глянцевание, стирание пыли и полирование очищаемой поверхности.

Скребущий слой может быть однослойной или многослойной структурой, один или несколько слоев которой могут быть разрезаны, чтобы облегчить оттирание загрязненной поверхности и поглощение частиц. Этот скребущий слой, когда он проходит над загрязненной поверхностью, взаимодействует с грязью (и очищающим раствором, когда он используется), разрыхляя и эмульгируя плотные загрязнения и позволяя им свободно проходить в слой абсорбента подушки. Скребущий слой предпочтительно содержит отверстия (например, щели), которые обеспечивают легкий путь для более крупных частиц грязи, чтобы она свободно перемещалась и улавливалась внутри слоя абсорбента подушки. Для использования в качестве скребущего слоя предпочтительны структуры низкой плотности, чтобы облегчить перенос частиц к слою абсорбента подушки.

Для того, чтобы обеспечить требуемую целостность, материалы, особенно подходящие для скребущего слоя, включают синтетические материалы, такие как полиолефины (например, полиэтилен и полипропилен), сложные полиэфиры, полиамиды, синтетические целлюлозы (например, RAYON) и их смеси. Такие синтетические материалы могут быть изготовлены с использованием известного способа, такого как прочесывание на кардочесальной машине, связывание скручиванием, продувка из расплава, покрытие потоком воздуха, иглопробивание и тому подобное.

С. Необязательный прикрепляющий слой

Очищающие подушки данного изобретения необязательно могут иметь прикрепляющий слой, который позволяет присоединять подушку к рукоятке приспособления или опорной (поддерживающей) головке в предпочтительных приспособлениях. Прикрепляющий слой будет необходим в тех вариантах, где слой абсорбента является неподходящим для прикрепления подушки к опорной головке рукоятки. Прикрепляющий слой может также функционировать в качестве средства для предотвращения потока жидкости через верхнюю поверхность (т.е. поверхность, контактирующую с рукояткой) очищающей подушки и может дополнительно обеспечивать улучшенную целостность подушки. Как и скребущий и абсорбирующий слои, прикрепляющий слой может состоять из однослойной и многослойной структуры, пока он отвечает указанным выше требованиям.

В предпочтительном варианте данного изобретения прикрепляющий слой будет содержать поверхность, которая способна механически прикрепляться к опорной головке рукоятки путем использования известного способа крепления крючком и петлей. В таком варианте прикрепляющий слой будет содержать, по меньшей мере, одну поверхность, которая может быть механически прикреплена к крючкам, которые постоянно прикреплены к донной поверхности опорной головки рукоятки.

Чтобы достичь требуемой непроницаемости для жидкости и возможности прикрепления, предпочтительно, чтобы была использована слоистая структура, содержащая, например, пленку, сформованную продувкой из расплава, и волокнистую нетканую структуру. В предпочтительном варианте прикрепляющим слоем является трехслойный материал, имеющий слой сформованной продувкой из расплава полипропиленовой пленки, размещенный между двумя слоями из связанных скручиванием (спутанных) волокон полипропилена.

D. Необязательные, но предпочтительные многочисленные плоские поверхности

Хотя способность очищающей подушки абсорбировать и удерживать жидкости, как было определено, является важной для характеристик очистки твердой поверхности (смотри, например, находящуюся на одновременном рассмотрении патентную заявку США серийный 08/756507 (Holt и др.), находящуюся на одновременном рассмотрении патентную заявку США серийный 08/756864 (Sherry и др.) и находящуюся на одновременном рассмотрении патентную заявку США серийный 08/756999 (Holt и др.), все поданы 26 ноября 1996), предпочтительные характеристики могут быть достигнуты путем определения должным образом общей структуры очищающей подушки. В частности, подушки, имеющие по существу плоскую поверхность, контактирующую с полом, (т.е. по существу одну плоскую поверхность для контактирования с загрязненной поверхностью во время очистки), не обеспечивают наилучших эксплуатационных характеристик, потому что грязь имеет тенденцию к накоплению на ведущей кромке, которая также является важной точкой, где очищающий раствор переносится к слою абсорбента.

Предпочтительные подушки имеют многочисленные плоские поверхности во время очистки и обеспечивают улучшенные эксплуатационные характеристики. На фигуре 2 очищающая подушка 100 имеет верхнюю поверхность 103, которая позволяет прикреплять подушку с возможностью освобождения к рукоятке. Очищающая подушка 100 имеет также нижнюю поверхность 110, которая контактирует с полом или другой твердой поверхностью во время очистки. Эта нижняя поверхность 110 на самом деле состоит из 3 по существу плоских поверхностей 112, 114 и 116. Плоскости, соответствующие поверхностям 112 и 116, пересекаются с плоскостью, соответствующей поверхности 114. Поэтому, когда приспособление, к которому прикрепляют подушку 100, перемещают из состояния покоя в направлении, указанном Y_f, трение заставляет подушку 100 "колебаться" так, что нижняя поверхность 112 контактирует с очищаемой поверхностью. Когда движение в направлении Y_f ослабевает, тогда нижняя поверхность 114 будет контактировать с очищаемой поверхностью. Когда приспособление и подушку перемещают из состояния покоя в направлении Y_b, трение заставляет подушку 100 колебаться так, что нижняя поверхность 116 контактирует с очищаемой поверхностью. Когда это очищающее движение повторяют, часть подушки, контактирующая с загрязненной поверхностью, постоянно заменяется.

Считается, что улучшенная очистка предпочтительных подушек является частично следствием "поднимающего" действия, которое является результатом возвратно-поступательного движения во время очистки. В частности, когда очищающее движение в одном направлении прекращают и усилия, приложенные к приспособлению, позволяют подушке 100 "колебаться" так, что контактирующая с очищаемой поверхностью плоская поверхность двигается от поверхности 112 (или 116) к поверхности 114, грязь перемещается в направлении вверх.

Очищающая подушка данного изобретения должна быть способна удерживать абсорбированную жидкость даже во время давлений, прилагаемых во время процесса очистки. Это рассматривается как способность очищающей подушки исключать "отжимание" абсорбированной жидкости или, наоборот, ее способность удерживать абсорбированную жидкость под давлением. Способ измерения "отжимания" описан в разделе "Методы испытания". Короче, при испытании измеряют способность насыщенной очищающей подушки удерживать жидкость, когда ее подвергают давлению 1,66 кПа (0,25 psi). Предпочтительно, очищающие подушки данного изобретения будут иметь величину отжимания не более чем около 40%, более предпочтительно не более чем около 25%, еще более предпочтительно не более чем около 15% и наиболее предпочтительно не более чем около 10%.

ОЧИЩАЮЩИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Моющие составы, описанные выше, могут быть желательно использованы с приспособлением для очистки поверхности, которое содержит рукоятку и сменную (удаляемую) очищающую подушку, содержащую эффективное количество сверхабсорбирующего материала и имеющую множество по существу плоских поверхностей, где каждая из по существу плоских поверхностей контактирует с очищаемой поверхностью. Более предпочтительно указанная подушка является сменной очищающей подушкой, имеющей длину и ширину, причем подушка содержит скребущий слой и слой абсорбента, содержащий первый слой и второй слой, где первый слой размещен между скребущим слоем и вторым слоем (т.е. первый слой находится ниже второго слоя) и имеет меньшую ширину, чем второй слой.

Важный аспект очищающих характеристик, обеспечиваемых предпочтительной подушкой, относится к способности обеспечивать многочисленные плоские поверхности, которые контактируют с загрязненной поверхностью во время операции очистки. Что касается очищающего приспособления, такого как швабра, эти плоские поверхности обеспечиваются так, что во время обычной операции очистки (т.е. когда приспособление перемещают возвратно-поступательно в направлении, по существу параллельном Y-измерению или ширине подушки) каждая из плоских поверхностей контактирует с очищаемой поверхностью в результате "колебания" очищающей подушки. Этот аспект изобретения и полученные преимущества обсуждаются подробно со ссылкой на фигуры.

Специалисту будет понятно, что различные материалы могут быть использованы для осуществления заявленного изобретения. Так, хотя предпочтительные материалы описаны ниже для различных компонентов приспособления и очищающей подушки, следует понимать, что объем изобретения не ограничивается такими раскрытиями.

Рукоятка

Рукоятка указанного очищающего приспособления может быть выполнена из любого материала, который будет облегчать захватывание очищающего приспособления. Рукоятка очищающего приспособления будет предпочтительно содержать любой удлиненный прочный материал, который будет обеспечивать практичную очистку. Длина рукоятки будет определяться конечным применением приспособления.

Рукоятка будет предпочтительно содержать на одном конце опорную (поддерживающую) головку, к которой может быть прикреплена с возможностью освобождения очищающая подушка. Чтобы облегчить использование, опорная головка может быть прикреплена с возможностью вращения к рукоятке с помощью известных соединительных узлов. Могут быть использованы любые подходящие средства для крепления очищающей подушки к опорной головке, пока очищающая подушка остается прикрепленной во время процесса очистки. Примеры подходящих прикрепляющих средств включают зажимы, крючки и петли (например, VELCRO) и тому подобное. В предпочтительном варианте опорная головка будет содержать крючки на ее нижней поверхности, которые будут механически прикрепляться к верхнему слою (предпочтительно отдельному прикрепляющему слою) абсорбирующей очищающей подушки.

Предпочтительная рукоятка, содержащая средства распределения жидкости, показана на фигуре 1a и подробно описана в находящейся на одновременном рассмотрении патентной заявке США серийный 08/756774, поданной 15 ноября 1996 V. S. Ping и др. (Case 6383). Другая предпочтительная рукоятка, которая не содержит средств распределения жидкости, изображена на фиг.1а и 1b и подробно описана в находящейся на одновременном рассмотрении патентной заявке США серийный 08/716755, поданной 23 сентября 1996 A.J. Irwin и др. (P&G Case 6262).

Очищающая подушка

Очищающие подушки, описанные выше, могут быть использованы без прикрепления к рукоятке или как часть выше указанного очищающего приспособления. Поэтому они могут быть сконструированы без необходимости быть прикрепленными к рукоятке, т.е. так, что они могут быть использованы либо в сочетании с рукояткой, либо как отдельное изделие. Таким образом, может быть предпочтительным делать подушки с необязательным прикрепляющим слоем, как описано ранее. За исключением прикрепляющего слоя, подушки сами по себе являются такими же, как описано выше.

В описании термин "непосредственное жидкостное сообщение" обозначает, что жидкость может легко переноситься между двумя компонентами или слоями очищающей подушки (т.е. скребущим слоем и слоем абсорбента) без существенного накопления, переноса или ограничения слоем, появившимся между ними. Например, ткани, нетканые полотна, конструкционные связующие вещества и тому подобное могут присутствовать между двумя отдельными компонентами, обеспечивая в то же время "непосредственное жидкостное сообщение", пока они по существу не мешают или не сдерживают жидкость, когда она проходит от одного компонента или слоя к другому.

В описании термин "Z-размер" относится к размеру, перпендикулярному длине и ширине очищающей подушки данного изобретения или ее компонента. Z-размер обычно соответствует толщине очищающей подушки или компонента подушки.

В описании термин "X-Y-размер" относится к плоскости, перпендикулярной толщине очищающей подушки или ее компонента. X- и Y-размеры обычно соответствуют длине и ширине соответственно очищающей подушки или компонента подушки. Как правило, когда очищающую подушку используют в соединении с рукояткой, приспособление будут перемещать в направлении, параллельном Y-размеру подушки (смотри обсуждение ниже).

В описании термин "слой" относится к элементу или компоненту очищающей подушки, главное измерение которого X-Y, т.е. вдоль его длины и ширины. Следует понимать, что термин "слой" необязательно ограничивается отдельными слоями или листами материала. Так, слой может содержать слоистые материалы или сочетания нескольких листов или полотен требуемых типов материалов. Соответственно, термин "слой" включает термины "слои" и "слоистый".

В описании термин "гидрофильный" используют по отношению к поверхностям, которые являются смачиваемыми водными жидкостями, помещенными на них. Гидрофильность и смачиваемость обычно определяют в величинах контактного угла и поверхностного натяжения жидкостей и вовлеченных твердых поверхностей. Это подробно обсуждается в публикации Американского химического общества, озаглавленной "Contact Angle, Wettability and Adhesion", изданной Robert F. Gould (Copyright 1964). Поверхность называют смачиваемой жидкостью (т.е. гидрофильной), либо когда контактный угол между жидкостью и поверхностью составляет менее чем 90^o, либо когда жидкость имеет тенденцию самопроизвольно распределяться по поверхности, обычно оба условия сосуществуют. Наоборот, поверхность считается "гидрофобной", если контактный угол более чем 90^o и жидкость не распределяется самопроизвольно по поверхности.

В описании термин "грубый холст" обозначает любой прочный материал, который обеспечивает текстуру на контактирующей с поверхностью стороне скребущего слоя очищающей подушки и также имеет достаточную степень открытости, чтобы сделать возможным необходимое движение жидкости к слою абсорбента очищающей подушки. Подходящие материалы включают материалы, которые имеют непрерывную открытую структуру, такие как сита из синтетической и проволочной сетки. Открытые площади этих материалов можно легко регулировать путем изменения числа взаимосвязанных стренг, которые содержит сетка, путем регулирования толщины этих взаимосвязанных стренг и т.д. Другие подходящие материалы включают такие, текстуру которых обеспечивают прерывистым рисунком, напечатанным на субстрате. В этом аспекте прочный материал (например, синтетический) может быть нанесен печатным способом на субстрат в виде непрерывного или прерывистого рисунка, такого как отдельные точки/или линии, чтобы обеспечить необходимую текстуру. Подобным образом непрерывный или прерывистый рисунок может быть отпечатан на отделяемом материале, который затем будет действовать как грубый холст. Эти рисунки могут быть повторяющимися или они могут быть беспорядочными. Должно быть понятно, что один или несколько подходов, описанных для обеспечения требуемой текстуры, могут быть объединены для образования необязательного материала грубого холста. Высота направления Z и открытая площадь грубого холста и/или скребущего субстратного слоя помогают регулировать и/или замедлять поток жидкости в абсорбирующий материал сердцевины. Высота Z грубого холста и/или скребущего субстрата помогает обеспечивать средства регулирования объема жидкости в контакте с очищающей поверхностью, регулируя в то же самое время скорость абсорбции жидкости, жидкостное сообщение в абсорбирующий материал сердцевины.

Для целей данного изобретения "верхним" слоем очищающей подушки является слой, который является относительно удаленным от поверхности, которая должна быть очищена (т.е. относительно более близким к рукоятке приспособления во время использования). Термин "нижний" слой, наоборот, обозначает слой очищающей подушки, который является относительно более близким к поверхности, которая должна быть очищена (т.е. относительно удаленным от рукоятки приспособления во время использования). Как таковой, скребущий слой является самым нижним слоем, и слой абсорбента является верхним слоем по отношению к скребущему слою. Термины "верхний" и "нижний" используют по отношению к слоям, которые являются многослойными (например, когда скребущий слой является двухслойным материалом). Термины "выше" и "ниже" используют для описания относительных месторасположений двух или нескольких материалов в толщине очищающей подушки. Для иллюстрации, материал А находится "выше" материала В, если материал В расположен ближе к скребущему слою, чем материал А. Подобно этому, материал В находится "ниже" материала А в этой иллюстрации.

Все процентные доли, отношения и пропорции, используемые в описании, взяты по массе, кроме иначе обозначенных, и все числовые пределы являются нормальными приближениями в нормальных пределах точности.

ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ОЧИЩАЮЩЕЙ ПОДУШКИ

Для повышения способности подушки удалять плотные остатки грязи и повысить количество очищающей жидкости в контакте с очищающей поверхностью может быть желательным включить материал грубого холста в очищающую подушку. Грубый холст будет содержать прочный плотный материал, который будет обеспечивать текстуру скребущему слою подушки, особенно когда давления прилагают к подушке при использовании. Предпочтительно, грубый холст будет размещаться так, чтобы он находился в тесной близости к поверхности, которая должна быть очищена. Так, грубый холст может быть включен как часть скребущего слоя или слоя абсорбента или он может быть включен как отдельный слой, предпочтительно расположенный между скребущим слоем и слоем абсорбента. В одном предпочтительном варианте, где материал грубого холста имеет такой же X-Y-размер, как вся очищающая подушка, предпочтительно, чтобы материал грубого холста был включен так, чтобы он непосредственно не контактировал, до значительной степени, с очищаемой поверхностью. Это будет поддерживать способность подушки легко перемещаться по твердой поверхности и будет способствовать предотвращению неравномерного удаления используемого очищающего раствора. Так, если грубый холст является частью скребущего слоя, он будет верхним слоем этого компонента. Конечно, грубый холст в то же время должен быть расположен достаточно низко в подушке, чтобы обеспечивать свою скребущую функцию. Так, если грубый холст включен как часть слоя абсорбента, он будет его нижним слоем. В отдельном варианте может быть желательным размещать грубый холст так, чтобы он находился в непосредственном контакте с очищаемой поверхностью.

В дополнение к важности правильного расположения грубого холста есть то, что грубый холст существенно не препятствует потоку жидкости через подушку. Следовательно, грубый холст является относительно открытым полотном.

Материалом грубого холста может быть любой материал, который может быть обработан, чтобы обеспечить крепкое полотно с открытой текстурой. Такие материалы включают полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен), сложные полиэфиры, полиамиды и тому подобное. Специалист должен понимать, что эти различные материалы проявляют различную степень жесткости. Поэтому жесткость материала грубого холста можно регулировать в зависимости от конечного применения подушки/приспособления. Когда грубый холст включают в виде дискретного слоя, доступны многие коммерческие источники таких материалов (например, номер проекта V01230 от Conwed Plastics, Minneapolis, MN). Альтернативно, грубый холст может быть включен путем нанесения отпечатка смолы или другого синтетического материала (например, латекса) на субстрат так, как раскрыто в патенте США 4745021, выданном Ping, III и др. 17 мая 1988, и в патенте США 4733774, выданном Ping, III и др. 29 марта 1988.

Различные слои, которые содержит очищающая подушка, могут быть связаны вместе с помощью любых средств, которые обеспечивают достаточную целостность подушки во время процесса очистки. Скребущий и прикрепляющий слои могут быть присоединены к слою абсорбента или друг к другу любым из разнообразных связующих средств, включая применение равномерного непрерывного слоя связующего вещества, слоя связующего вещества в виде рисунка или любого ряда отдельных линий, спиралей или точек связующего вещества. Альтернативно, связывающие средства могут содержать соединения теплом, соединения давлением, соединения ультразвуком, динамические механические соединения или любые другие подходящие связывающие средства или сочетания этих связывающих средств, которые известны в технике. Соединение может быть вокруг периметра очищающей подушки (например, горячая заливка скребущего слоя и необязательного прикрепляющего слоя и/или материала грубого холста) и/или по всей площади (т.е. в плоскости X-Y) очищающей подушки так, чтобы образовать рисунок на поверхности очищающей подушки. Соединение слоев очищающей подушки ультразвуковой сваркой с образованием связей по площади подушки будет обеспечивать целостность, чтобы избежать сдвигания отдельных слоев подушки во время использования.

Фигура 3 представляет вид в перспективе сменной (удаляемой) очищающей подушки 200, содержащей скребущий слой 201, прикрепляющий слой 203 и слой абсорбента 205, размещенный между скребущим слоем и прикрепляющим слоем. Очищающая подушка 200 не изображена как имеющая многочисленные по существу плоские поверхности. Как указано выше, хотя фигура 3 изображает каждый из слоев 201, 203 и 205 как единственный слой материала, один или несколько из этих слоев могут состоять из слоистого материала из двух или более слоев. Например, в предпочтительном варианте скребущий слой 201 является двухслойным слоистым материалом из прочесанного полипропилена, где нижний слой прорезан. Также, хотя и не изображено на фигуре 3, материалы, которые не ингибируют поток жидкости, могут быть размещены между скребущим слоем 201 и слоем абсорбента 205 и/или между слоем абсорбента 205 и прикрепляющим слоем 203. Однако важно, чтобы скребущий и абсорбирующий слои имели существенное жидкостное сообщение, чтобы обеспечить необходимую поглощающую способность очищающей подушки. Хотя фигура 3 изображает подушку 200 как имеющую все слои подушки равных размеров в Х- и Y-измерениях, предпочтительно, чтобы скребущий слой 201 и прикрепляющий слой 203 были больше, чем слой абсорбента, так, чтобы слои 201 и 203 могли быть соединены вместе вокруг периферии подушки, чтобы обеспечить целостность. Скребущий и прикрепляющий слои могут быть присоединены к слою абсорбента или друг к другу любым из разнообразных связывающих средств, включая применение равномерного непрерывного слоя связующего вещества, слоя связующего вещества в виде рисунка или любого ряда отдельных линий, спиралей или точек связующего вещества. Альтернативно, связывающие средства могут содержать соединения теплом, соединения давлением, соединения ультразвуком, динамические механические соединения или любые другие подходящие связывающие средства или сочетания этих связывающих средств, которые известны в технике. Соединение может быть вокруг периметра очищающей подушки и/или по всей поверхности скребущего слоя с тем, чтобы образовать картину на поверхности скребущего слоя 201.

Фигура 4 представляет разобранный вид в перспективе слоя абсорбента 305 варианта очищающей подушки данного изобретения. Скребущий слой очищающей подушки и необязательный прикрепляющий слой не показаны на фигуре 4. Слой абсорбента 305 изображен в этом варианте как состоящий из трехслойной структуры. Конкретно, как показано, слой абсорбента 305 состоит из дискретного слоя порошкообразного (в виде частиц) сверхабсорбирующего гелеобразующего материала 307, размещенного между двумя отдельными слоями 306 и 308 волокнистого материала. В этом варианте из-за участка 307 высокой концентрации сверхабсорбирующего гелеобразующего материала предпочтительно, чтобы сверхабсорбирующий материал не проявлял блокирования геля, что обсуждалось выше. В особенно предпочтительном варианте волокнистые слои 306 и 308 каждый будут термически связанным волокнистым субстратом из целлюлозных волокон и нижний волокнистый слой 308 будет в непосредственном жидкостном сообщении со скребущим слоем (не показан). (Слой 307, альтернативно, может быть смесью волокнистого материала и сверхабсорбирующего материала, где сверхабсорбирующий материал предпочтительно присутствует в относительно высоком процентном отношении по массе слоя). Также, хотя слои изображены как равные по ширине, в предпочтительном варианте слой 306 будет шире, чем слой 307, и слой 307 будет шире, чем слой 308. Когда включены скребущий и прикрепляющий слои, такая комбинация будет обеспечивать подушку, имеющую многочисленные по существу плоские поверхности, данного изобретения.

Фигура 5 представляет поперечное сечение (вдоль плоскости y-z) очищающей подушки 400, имеющей скребущий слой 401, прикрепляющий слой 403 и слой абсорбента 404, размещенный между скребущим и прикрепляющим слоями. Слой абсорбента 404 состоит из трех отдельных слоев 405, 407 и 409. Слой 409 шире, чем слой 407, который шире, чем слой 405. Это сужение материалов слоя абсорбента обеспечивает многочисленные плоские поверхности 411, 413 и 415. (Для целей обсуждения поверхность 411 называют фронтальной кромкой очищающей подушки 400, когда подушка прикреплена к приспособлению поверхность 413 называют задней кромкой подушки 400). В одном варианте слои 405 и 407 содержат высокую концентрацию сверхабсорбирующего материала, в то время как слой 409 содержит небольшое количество или не содержит сверхабсорбирующего материала. В таких вариантах один или оба слоя 405 и 407 могут состоять из гомогенной смеси сверхабсорбирующего материала и волокнистого материала. Альтернативно, один или оба слоя могут состоять из отдельных слоев, например двух волокнистых слоев, окруженных по существу непрерывным слоем сверхабсорбирующих частиц.

Было обнаружено, что может быть желательным уменьшить концентрацию сверхабсорбирующих частиц или исключить их на крайних передней и задней кромках. Это осуществлено в подушке 400 путем конструирования слоя абсорбента 409 без сверхабсорбирующего материала.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Эксплуатационные характеристики под давлением

В этом испытании определяют абсорбцию грамм/грамм деионизированной воды для очищающей подушки, которую горизонтально ограничивают в узле поршень/цилиндр при начальном ограничивающем давлении 0,09 psi (около 0,6 кПа). (В зависимости от состава образца очищающей подушки ограничивающее давление может быть слегка уменьшено, когда образец абсорбирует воду и разбухает во время испытания). Цель испытания - оценить способность очищающей подушки абсорбировать жидкость в течение практического периода времени, когда подушку подвергают воздействию условий применения (горизонтальное фитиление и давление).

Испытуемой жидкостью для испытания PUP способности является деионизированная вода. Эта жидкость абсорбируется очищающей подушкой при заданных условиях абсорбции при близком к нулю гидростатическом давлении.

Подходящий аппарат 510 для этого испытания показан на фигуре 6. На одном конце этого аппарата есть резервуар 512 для жидкости (такой как чашка Петри), имеющий крышку 514. Резервуар 512 покоится на аналитических весах 516. На другом конце аппарата 510 имеются оплавленная воронка 518, узел поршень/цилиндр 520, который вставлен внутрь воронки 518, и цилиндрическая пластмассовая крышка для оплавленной воронки 522, которая надета на воронку 518 и является открытой на дне и закрытой на верхнем конце, который имеет точечное отверстие. Аппарат 510 имеет систему для переноса жидкости в том или другом направлении, которая состоит из секций стеклянного капиллярного трубопровода 524 и 531а, гибкой пластиковой трубки (например, трубка Tygon с внутренним диаметром 6,25 мм и наружным диаметром 9,375 мм) 531b, узлов запорных кранов 526 и 538 и тефлоновых соединителей 548, 550 и 552 для соединения стеклянного трубопровода 524 и 531а и узлов запорных кранов 526 и 538. Узел запорного крана 526 состоит из трехходового клапана 528, стеклянной капиллярной трубки 530 и 534 в главной системе жидкости и секции стеклянной капиллярной трубки 532 для пополнения резервуара 512 и направленного промывания оплавленного диска в оплавленной воронке 518. Узел запорного крана 538 состоит из трехходового клапана 540, стеклянной капиллярной трубки 542 и 546 в главном контуре для жидкости и секции стеклянной капиллярной трубки 544, которая действует как сток для системы.

На фигуре 7 узел 520 состоит из цилиндра 554, чашеобразного поршня 556 и груза 558, который вставляется внутрь поршня 556. К донному концу цилиндра 554 прикреплена тканая сетка 559 400 меш из нержавеющей стали, которая двухосно растянута до туго натянутого состояния перед прикреплением. Образец очищающей подушки 560 покоится на сетке 559 так, что контактирующий с поверхностью (или скребущий) слой находится в контакте с сеткой 559. Образец очищающей подушки является круглым, имеющим диаметр 5,4 см. (Хотя образец 560 изображен как единственный слой, образец фактически будет состоять из круглого образца, имеющего все слои, вмещаемые подушкой, из которой образец вырезан). Цилиндр 554 сделан из прозрачного стержня LEXAN (или эквивалента) и имеет внутренний диаметр 6 см (площадь 28,25 см²) с толщиной стенки приблизительно 5 мм и высотой приблизительно 5 см. Поршень 556 имеет форму тефлоновой чаши и механически обработан для плотной посадки в цилиндр 554 с малыми допусками. Цилиндрический груз 558 из нержавеющей стали механически обработан для плотной посадки внутрь поршня 556 и вставляется с ручкой наверху (не показана) для удобства при его удалении. Общая масса поршня 556 и груза 558 равна 145,3 г, что соответствует давлению 0,6 кПа (0,09 psi) на площади 22,9 см².

Компоненты аппарата 510 подбирают по размерам так, что скорость потока деионизированной воды через него при гидростатическом напоре 10 см равна, по меньшей мере, 0,01 т/см²/с, где скорость потока нормализуется площадью оплавленной воронки 518. Факторами, особенно сильно влияющими на скорость потока, являются проницаемость оплавленного диска в оплавленной воронке 518, внутренние диаметры стеклянных трубок 524, 530, 534, 542, 546 и 531а и клапаны запорных кранов 528 и 540.

Резервуар 512 размещают на аналитических весах 516, которые имеют точность, по меньшей мере, 0,01 г с отклонением менее чем 0,1 /ч. Весы предпочтительно связаны через интерфейс с компьютером с программным обеспечением, который может отслеживать изменение противовеса через заданные интервалы времени от начала испытания PUP и быть установленным на автоинициирование изменения нагрузки на 0,01-0,05 г в зависимости от чувствительности весов. Капиллярная трубка 524, входящая в резервуар 512, не должна контактировать ни с его дном, ни с крышкой 514. Объем жидкости (не показан) в резервуаре 512 должен быть достаточным, чтобы воздух не проникал в капиллярную трубку 524 во время измерения. Уровень жидкости в резервуаре 512 вначале измерения должен быть приблизительно на 2 мм ниже верхней поверхности оплавленного диска в оплавленной воронке 518. Это можно поддерживать путем помещения маленькой капли жидкости на оплавленный диск и гравиметрического мониторинга ее медленного стекания назад в резервуар 512. Этот уровень не должен существенно изменяться, когда узел 520 поршень/цилиндр размещают внутри воронки 518. Резервуар должен иметь значительно больший диаметр (например, ~ 14 см), так чтобы отвод порций ~40 мл приводил к изменению высоты жидкости менее чем 3 мм.

Перед измерением узел заполняют деионизированной водой. Оплавленный диск в оплавленной воронке 518 направленно промывают так, что она заполняется свежей деионизированной водой. По возможности, пузырьки воздуха удаляют с донной поверхности оплавленного диска и из системы, которая соединяет воронку с резервуаром. Следующие процедуры проводят путем последовательного действия 3-ходовых запорных кранов:

1. Избыток жидкости на верхней поверхности оплавленного диска удаляют (например, сливают) из оплавленной воронки 518.

2. Высоту и массу раствора в резервуаре 512 доводят до соответствующего уровня и величины.

3. Оплавленную воронку 518 размещают точно по высоте по отношению к резервуару 512.

4. Оплавленную воронку 518 покрывают затем крышкой 522 для оплавленной воронки.

5. Резервуар 512 и оплавленную воронку 518 уравновешивают клапанами 528 и 540 узлов запорных кранов 526 и 538 в открытом соединенном положении.

6. Клапаны 528 и 540 затем закрывают.

7. Клапан 540 затем поворачивают так, что воронку открывают к дренажной трубке 544.

8. Системе позволяют уравновеситься в этом положении в течение 5 минут.

9. Клапан 540 затем возвращают в его закрытое положение.

Стадии 7-9 временно "осушают" поверхность оплавленной воронки 518 путем воздействия на нее небольшого гидростатического всасывания ~5 см. Это всасывание прилагают, если открытый конец трубки 544 выступает на ~5 см ниже уровня оплавленного диска в оплавленной воронке 518, и заполняют воронку деионизированной водой. Обычно ~0,04 г жидкости сливают из системы во время этой процедуры. Эта процедура предотвращает преждевременную абсорбцию деионизированной воды, когда узел 520 поршень/цилиндр помещают внутрь оплавленной воронки 518. Количество жидкости, которая стекает из оплавленной воронки в этой процедуре (называемое как масса коррекции оплавленной воронки или "Wffc"), измеряют путем проведения испытания PUP (смотри ниже) для периода времени 20 минут без узла 520 поршень/цилиндр. По существу вся жидкость, вытекшая из оплавленной воронки за счет этой процедуры, очень быстро повторно абсорбируется воронкой, когда начинают испытание. Поэтому необходимо вычитать массу коррекции из масс жидкости, удаленной из резервуара во время испытания PUP (смотри ниже).

Вырезанный круглым штампом образец 560 помещают в цилиндр 554. Поршень 556 вдвигают в цилиндр 554 и помещают на верх образца 560 очищающей подушки. Узел 520 поршень/цилиндр помещают на верх оплавленной части воронки 518, груз 558 спускают в поршень 556 и верх воронки 518 закрывают затем крышкой 522 для оплавленной воронки. После проверки показания весов на стабильность начинают испытание путем открывания клапанов 528 и 540 так, чтобы соединить воронку 518 и резервуар 512. С автоинициированием сбор данных начинается немедленно, когда воронка 518 начинает повторно абсорбировать жидкость.

Данные регистрируют с интервалами в течение общего периода времени 1200 секунд (20 минут). Абсорбционную способность PUP определяют следующим образом:

t₁₂₀₀ абсорбционная способность (г/г)=[Wr_(t=о)-Wr_(t=1200)-Wffc]Wds,

где t₁₂₀₀ абсорбционная способность обозначает емкость г/г подушки после 1200 секунд, Wr_(t=o) обозначает массу в граммах резервуара 512 перед инициированием, Wr_(t=1200) обозначает массу в граммах резервуара 512 через 1200 секунд после инициирования, Wffc обозначает массу коррекции оплавленной воронки и Wds обозначает сухую массу образца очищающей подушки. Из этого следует, что t₃₀ и t₉₀₀ абсорбционные способности образца измеряют подобным образом, за исключением того, что в вышеуказанной формуле используют Wr_(t=30) и Wr_(t=900) (т.е. массу резервуара через 30 секунд и 900 секунд после инициирования соответственно). t₃₀ поглощающую способность образца в процентах рассчитывают как

[t₃₀ абсорбционная способность]/[t₁₂₀₀ абсорбционная способность]100%.

Выжимание

Способность очищающей подушки удерживать жидкость, когда она подвергается давлениям при использовании, и, следовательно, избегать "выжимание" жидкости является другим важным параметром данного изобретения. "Выжимание" измеряют на всей очищающей подушке путем определения количества жидкости, которое может быть впитано из образца фильтровальной бумагой ватман под давлениями (0,25 psi) (1,5 кПа). Выжимание осуществляют на образце, который был насыщен до емкости деионизированной водой посредством горизонтального фитиления (конкретно, посредством фитиления от поверхности подушки, состоящей из скребущего или контактирующего с поверхностью слоя). (Одно средство для получения насыщенного образца описано как "Horizontal Gravimetric Wicking method" в заявке США серийный 08/542497 (Dyer и др.), поданной 13 октября 1995). Содержащий жидкость образец помещают горизонтально в аппарат, способный прилагать к нему соответствующие давления предпочтительно с использованием наполненного воздухом мешка, который будет обеспечивать равномерно распределенное давление по поверхности образца. Величину выжимания представляют как массу потери испытуемой жидкости на массу влажного образца.

ПРИМЕРЫ

Ситуация применения с абсорбирующей очищающей подушкой

Моющий состав/раствор, содержащий около 0,12% моющего поверхностно-активного вещества, содержащего моющее поверхностно-активное вещество на основе этоксилата линейного спирта (Neodol 1-5, от фирмы Shell Chemical Co.) и алкилсульфонат (Bioterge PAS-8s, линейный С₈ сульфонат от фирмы Stepan Co.), около 1% этанола (Quantum Chemicals), около 0,75% простого н-бутилового эфира пропиленгликоля (Dow Co.), около 0,006% пеноподавителя Dow Corning AF (Dow) и около 0,05% 2-амино-2-метил-1-пропанола, вспомогательные добавки, включая красители и отдушки, и остальное количество деионизированной воды, используют в качестве основы, к которой добавляют различные полимеры и камеди для сравнения эксплуатационных характеристик при окончательной очистке пола. Это испытание проводят в отношении абсорбирующей очищающей подушки (содержащей эффективное количество сверхабсорбирующего материала полиакрилата натрия, предпочтительно поперечно сшитого полиакрилата натрия).

Протокол испытания

Испытание предусматривает загрязнение площади пола 0,61 0,61 м примерно 8 мл раствора маслянистой грязи в виде частиц с помощью валика для нанесения краски (около 0,5 г нанесенной грязи на плитке после испарения растворителя). Каждую площадь пола затем очищают, используя 8 мл раствора (нанесенного на 2 плитки) и абсорбирующую подушку размера приблизительно 14,38 14,38 см. Очищающую подушку прикрепляют к головке на рукоятке швабры посредством "velcro" и протирают поверхность пола, используя движение вверх и вниз, идя вверх по поверхности одним путем и затем обратно другим путем. Полы затем сортируют по внешнему виду результата очистки при различных интервалах времени (около 10, 30 и 60 минут). Плитки затем повторно загрязняют и проводят второе испытание очистки. Во втором испытании те же самые загрязненные подушки после первого испытания используют, чтобы воссоздать (имитировать) нагрузочную ситуацию очистки и определить эффект накопления. Сравнение конечных результатов основано на шкале 0-4, где 0 обозначает отсутствие и 4 обозначает сильные полосы. В табл.1 и 2 даны примеры некоторых данных (разность значений 0,25 является значительной).

Данные в табл.1 и 2 ясно показывают пользу применения конкретных полимеров, особенно в низких концентрациях. Особенно впечатляющими являются ксантановая камедь, полимеры Jaguar, пектин и аравийская камедь. Сравнение примера 6 против 7 и примера 12 против 13 показывает, как ксантановая камедь может работать синергически с другими полимерами, чтобы обеспечить усовершенствование.

Влияние полимеров, добавленных к обычным чистящим средствам, разбавленным согласно рекомендованному разбавлению (с использованием дистиллированной воды), но использованных в связи с абсорбирующей очищающей подушкой, было испытано с использованием указанного выше протокола. Указанные полимеры и концентрации используют в коммерчески доступных продуктах: Mr.Clean и Pinesol (лимон). Результаты приведены в табл.3.

Данные в таблице 3 ясно показывают, что ксантановая камедь может улучшить конечный результат обычных чистящих средств для пола, когда их разбавляют до рекомендованного разбавления и используют в связи с абсорбирующей очищающей подушкой.

Испытание обычной шваброй

Для дополнительной оценки пользы гидрофильных полимеров в контексте обычного чистящего средства с использованием обычных чистящих приспособлений проводят испытание, используя протокол загрязнения из предыдущего испытания. Используемые приспособления и протокол применения различны.

Имитация швабры с губкой

Губку приблизительно 6,25 8,75 2,5 см прикрепляют к рукоятке, погружают в соответствующий раствор и выжимают до влажного состояния (около 60 мл раствора, абсорбированного в сухой губке). Затем протирают губкой поверхность загрязненного пола движением вверх и вниз, проходя один раз вверх по поверхности, затем обратно в другом направлении. Полы затем сортируют по внешнему виду конечного результата после полного высыхания, используя шкалу 0-4 (0 - наивысшая оценка и 4 - наихудшая).

Имитация ленточной швабры

Берут головку ленточной швабры Libman и ленты подрезают снизу до длин 11,88 см, чтобы получить ленточную мини-швабру. Головку ленточной мини-швабры погружают затем в соответствующий раствор и выжимают до влажного состояния (около 130 г раствора, абсорбированного в сухом приспособлении). Каждой головкой мини-швабры затем протирают поверхность загрязненного пола движением из стороны в сторону, проходя по всей поверхности. Затем головкой мини-швабры проходят движением вверх и вниз по всей поверхности, чтобы воссоздать картину протирки, используемой потребителями, когда они используют ленточную швабру. Полы затем сортируют по внешнему виду конечного результате после полного высыхания, используя шкалу 0-4.

Имитация половой тряпки

Европейскую половую тряпку (называемую Serpien) обрезают до размера приблизительно 22,5 25,0 см. Половую тряпку погружают затем в соответствующий раствор и выжимают до влажного состояния (около 70 г раствора, абсорбированного в сухом приспособлении). Используя головку плоской швабры приблизительно 12,5 12,5 см, прикрепленную к рукоятке, протирают половой тряпкой поверхность загрязненного пола движением вверх и вниз, проходя один раз вверх по поверхности, затем обратно в другом направлении. Полы затем сортируют по внешнему виду конечного результата после полного высыхания, используя шкалу 0-4.

Растворы коммерчески доступных обычных продуктов Mr.Clean и Pinesol (лимон) разбавляют согласно рекомендованным инструкциям разбавления (используя приблизительно 7 г водопроводной воды). Эти растворы затем испытывают с ксантановой камедью или без нее, используя обычные швабры.

Данные в таблицах 4 и 5 показывают, что ксантановая камедь может даже улучшить конечный результат коммерчески доступных обычных чистящих средств для полов при разбавлении их с использованием рекомендованных инструкций и при использовании в связи с обычными системами для протирки.