專利名稱：一種清潔工具的制作方法
技術(shù)領域：
本申請涉及用于從硬表面上除去污物的清潔工具。本申請?zhí)貏e涉及包括一個手柄和一個可更換式的具有吸收能力的清潔拖塊的清潔工具。本申請還涉及用于清潔工具的具有吸收能力的清潔拖塊。在開始延遲吸收液體之后，該清潔拖塊具有吸收和保持大量液體的能力。
背景技術(shù)：
在文獻中具有大量關于能清潔硬表面例如瓷磚地面、硬木地面和與之相對的頂棚等的產(chǎn)品的報道。在清潔地面方面，被描述的許多器具都包括手柄和一些用于吸收液態(tài)洗滌組合物的裝置。這類器具包括那些可重復使用的器具，其中包括包含棉繩、纖維素和/或合成的條狀物以及海綿等的拖把。雖然這些拖把對清除硬表面上的多種污物是有效的，但為了避免這些材料被灰塵污物等渣滓所飽和，它們在使用中一般需要進行一次或多次沖洗步驟，很不方便。為此，這些拖把需要使用一個單獨的容器，以便進行這些沖洗步驟，而且這些沖洗步驟通常不能充分除去灰塵渣滓。在拖把隨后拖過時，這會導致大量污物的重新附著。此外，當可重復使用的拖把使用時間過長時，它們會變得越來越臟，越來越臭。這對以后的清潔性能會起不良作用。
為了減輕可重新使用拖把的一些不良作用，人們一直嘗試制備具有一次性使用的清潔拖塊的拖把。例如，1992年3月10日頒布的雷維拉等人的美國專利5,094,559敘述了一種包括一次性使用的清潔拖塊的拖把，該清潔拖塊包括一個從玷污的表面上除去污物的擦拭層、一個在清潔過程之后吸收液體的吸收層、和一個位于擦拭層和吸收層之間的不透液體層。該拖塊還包括一個位于擦拭層和不透液體層之間的可拉開的壓緊裝置。當拉開時，可拉開的壓緊裝置的位置能使液體流到被清潔的表面上。在用擦拭層進行擦拭的過程中，不透液體層能防止液體向具有吸收能力的吸收層移動。在擦拭完以后，將拖塊從拖把的手柄上拆下，然后重新裝上，使吸收層接觸地面。雖然該器具可減少使用多次沖洗步驟，但卻需要使用者用手處理拖塊并重新安裝上已被玷污的潮濕拖塊，以便完成清潔過程。
與此相似，1995年5月30日頒布的拉查的美國專利5,419,015描述了一種具有既可更換又可沖洗的清潔拖塊的拖把。據(jù)稱該拖塊包括一個能固定到拖把頭的鉤子上的上層，一個由合成的塑料微孔泡沫材料制成的中層和一個在清潔過程中與表面接觸的下層。該專利稱下層的組成取決于該器具的使用目的，即清洗、擦光或擦凈。雖然這篇參考文獻談到拖把在使用中需要沖洗的問題，但該專利沒有提供能充分除去附著在一般家庭的硬表面上，尤其是地面上的污物的清潔工具，使人們感覺在表面上基本沒有污物。特別是拉查所述的用于吸收洗滌液的合成泡沫材料，對水和水基溶液的吸收容量較低。因此，使用者不是不得不使用保持在拖塊吸收容量以內(nèi)的少量洗滌液，就是不得不在被清潔的表面上遺下大量的洗滌液。在這二種情況下，清潔拖塊的綜合性能都不是最佳的。
雖然許多已知的清潔硬表面的器具，在除去一般消費者在清潔過程中所遇到的大部分污物方面是有效的，但它們需要一次或多次清洗步驟，是不方便的。具有所述不方便問題的這些現(xiàn)有技術(shù)的器具，其進行清潔的費用通常也是成問題的。因此，仍然需要一種既方便又易去污的器具。所以，本發(fā)明的一個目的是提供一種包括一個可更換式的清潔拖塊的清潔工具，該工具在使用中減少了對拖塊的沖洗。特別是本發(fā)明的一個目的是提供一種包括一個可更換的清潔拖塊的工具，該清潔拖塊具有足夠的吸收容量，按每克清潔拖塊吸收的以克計的液體計算，它能清潔大的面積，例如清潔一般的硬表面地面(例如，80-100ft2)，就不需更換拖塊。本發(fā)明的另一個目的是提供一種其拖塊具有有利于除污性能的清潔工具。本發(fā)明的另一個目的，是在本發(fā)明的清潔工具與洗滌液配合使用的場合下，提供基本上是干爽的最終清潔效果。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種清潔工具，包括a．一個手柄；和b．一個可更換式的清潔拖塊，包括?。粋€擦拭層；和ⅱ．一個吸收層；其中清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于拖塊t1200吸收容量的約10％，和t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少約5g無離子水。
取決于將清潔拖塊固定到清潔工具手柄上所用的裝置，可優(yōu)選清潔拖塊還包括一個特殊的固定層。在這個實施方案中，吸收層位于擦拭層和固定層之間。
雖然并不限于濕法清潔使用，但優(yōu)選本發(fā)明的清潔工具與洗滌液配合使用。也就是說，雖然本發(fā)明的工具在開始時處于干燥狀態(tài)，但清潔一般硬表面的最佳清潔性能卻涉及洗滌液的使用，在使用本工具清潔之前，將洗滌液施加到被玷污的表面上。在致力于開發(fā)本清潔工具的過程中，申請人意外地發(fā)現(xiàn)，清潔性能的一個關鍵性的方面，是避免在開始迅速地吸收液體。也就是說，雖然在一般使用者清潔表面時，重要的是基本上吸收所有的洗滌液，但避免被清潔拖塊立即吸收也是很重要的。這一般與現(xiàn)有技術(shù)對吸收劑產(chǎn)品的認識相反，現(xiàn)有技術(shù)認為，能立即迅速地吸收是希望的。
雖然不希望受到理論的約束，但申請者們確信，在開始避免被清潔拖塊吸收，能使拖塊將溶液充分地分散在表面上，從而增加溶液與污物的接觸。而且，有控制地延遲本發(fā)明的拖塊的吸收，能使洗滌液有足夠的接觸時間與污物相互作用并除去它們，在開始這段延遲之后，液體和污物被迅速地吸收，留下清潔干爽的表面。考慮到這一點，總吸收能力最小是清潔拖塊的必要條件。該總吸收能力又是很重要的，因為它為使用足夠量的洗滌液(使溶液-污物最大限度的相互作用)創(chuàng)造了條件，并確保從表面上基本上除去一切溶液和被溶解的污物。
本發(fā)明的工具的設計適合于包括木材、乙烯樹脂、油地氈、無蠟地面、陶瓷、膠木Formica、瓷器、玻璃和壁板等在內(nèi)的一切硬表面基質(zhì)。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的清潔工具的透視圖，該工具上載有一個液體分配裝置。
圖1a是本發(fā)明的清潔工具的透視圖，該工具上不帶液體分配裝置。
圖1b是圖1a所示工具手柄把手的側(cè)視圖。
圖2是本發(fā)明的可更換式清潔拖塊的透視圖。
圖3是本發(fā)明的可更換式清潔拖塊吸收層的分解透視圖。
圖4是本發(fā)明的可更換式清潔拖塊的一個實施方案的橫斷面圖。
圖5表示用于測定可更換式清潔拖塊在加壓下操作(PUP)吸收容量的裝置的示意圖。
圖6表示圖5所示柱塞/圓筒組件放大的剖面圖。
圖7表示本發(fā)明的另一種可更換式清潔拖塊的分解透視圖。
圖8表示本發(fā)明的另一種可更換式的清潔拖塊的透視圖。
詳述Ⅰ．定義本文所用的術(shù)語“包括”系指在實現(xiàn)本發(fā)明時可被組合使用的各種部件、組成部分或步驟。因此術(shù)語“包括”涵蓋了更有限制性的術(shù)語“基本上由…組成”和“由…組成”。
本文所用的術(shù)語“液體直接相通”系指液體可在清潔拖塊的二個部件或二層(例如擦拭層和吸收層)之間迅速轉(zhuǎn)移而不大量積累、輸送或受插入層的限制。例如，當液體從一個部件或一層向另一個部件或另一層流動時，只要織物、無紡織品和結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑等基本上不妨礙或限制液體的流動時，就可將它們放在二個不同的部件之間而保持“液體直接相通”。
本文所用的術(shù)語“Z-維”系指垂直于本發(fā)明的清潔拖塊或其部件的長度和寬度的一維。Z-維通常相應于包括網(wǎng)狀材料在內(nèi)的清潔拖塊或拖塊部件的厚度。
本文所用的術(shù)語“X-Y維”系指垂直于清潔拖塊或其部件的厚度的平面。X和Y維通常分別相應于清潔拖塊或拖塊部件的長度和寬度。
本文所用的術(shù)語“層”系指清潔拖塊的構(gòu)件或部件，其主維是X-Y，即沿其長度和寬度的二維。應當理解，術(shù)語“層”不一定限于單層或單片材料。因此，層可以包括幾層或幾片所要求類型材料的疊層或復合層。因此，術(shù)語“層”包括術(shù)語“多層”和“分層的”。
本文所用的術(shù)語“親水的”系指能被附著在其上的水溶液潤濕的表面。親水性和可潤濕性一般是根據(jù)接觸角、液體的表面張力和所涉及的固體表面定義的。在由羅伯特F.古爾德(1964年版權(quán))編輯的題為接觸角、可潤濕性和附著作用的美國化學學會出版物中，詳細地討論了這個問題。本文特此將其引入作為參考。當液體與表面之間的接觸角小于90°，或者當液體能自然地分布在整個表面上時，就稱該表面被液體潤濕(即親水的)，通常這二種情況同時存在。相反，如果接觸角大于90°和液體不能自然地分布到整個表面上，就認為該表面是“疏水的”。
本文所用的術(shù)語“網(wǎng)狀物”系指任一種構(gòu)成清潔拖塊擦拭層接觸面上網(wǎng)紋的耐用材料，它還具有足夠的孔隙度，使液體能向清潔拖塊的吸收層進行必要的移動。適宜的材料包括具有連續(xù)的多孔結(jié)構(gòu)的材料，例如合成的和金屬的絲網(wǎng)篩。這些材料的開孔面積可以很容易地通過由控制那些交叉連接線的粗細改變篩網(wǎng)所包括的交叉連接線的根數(shù)來控制。其它適宜的材料包括在其上具有由印制在基質(zhì)上的不連續(xù)圖案構(gòu)成的網(wǎng)紋的那些材料。在這方面，可將耐用的材料(例如，合成的)在基質(zhì)上印制成連續(xù)的或不連續(xù)的圖案，例如一些單一的點和/或線條，以便形成所需的網(wǎng)紋。與此相似，可將連續(xù)的或不連續(xù)的圖案印制到可分離的材料上，然后這些可分離材料就作為網(wǎng)狀物使用。這些圖案可以是重復的，也可以是無規(guī)則的。應當理解，可將所述制作所需網(wǎng)紋的一種或多種方法結(jié)合起來，制成任選的網(wǎng)狀材料。網(wǎng)狀物和/或擦拭層基質(zhì)的Z向高度和開孔面積有助于控制和/或阻滯液體流進吸收材料的主體。網(wǎng)狀物和/或擦拭基質(zhì)的高度有助于形成控制與所清潔的表面接觸的液體體積的方法，而同時又控制了液體的吸收速度、即液體流進吸收材料主體的速度。
對本發(fā)明來說，清潔拖塊的“上”層是離被清潔表面相對較遠(即在本工具的情況下，在使用中靠工具的手柄相對較近)的一層。與此相反，術(shù)語“下”層系指清潔拖塊靠被清潔表面相對較近(即在本工具的情況下，在使用中離工具的手柄相對較遠)的一層。因此擦試層是最下層，而相對于擦拭層，吸收層是上層。當涉及多層時(例如，當擦拭層是二層材料時)同樣使用術(shù)語“上”和“下”。
除非另有說明，本文所用的所有百分數(shù)，比率和比例都是按重量計算的。Ⅱ．清潔工具本發(fā)明的清潔工具包括a．一個手柄，優(yōu)選手柄包括一個用支軸固定在一端上的支持頭；和b．一個可更換式的清潔拖塊，包括ⅰ．一個擦拭層；ⅱ．一個吸收層，優(yōu)選吸收層與擦拭層的液體直接相通；和ⅲ．一個任選的固定層，以可釋放的方式將清潔拖塊固定到手柄上，優(yōu)選固定到任選的支持頭上；
其中清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于拖塊t1200吸收容量的約10％，t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少約5g無離子水。
如上面所指出的，申請人的發(fā)現(xiàn)是基于有吸收能力的拖塊在開始延遲吸收液體，提高了綜合清潔性能這一研究結(jié)果。特別是在規(guī)定壓力0.09psi下在第三十秒鐘(30s)測定的清潔拖塊基于拖塊t1200吸收容量的百分吸收能力(此后稱“t30百分吸收能力”)不大于約10％。優(yōu)選t30百分吸收能力不大于約5％，更優(yōu)選不大于約2％，更優(yōu)選不大于約1％。
雖然希望避免拖塊在開始迅速地吸收液體，但在清潔過程中仍需清潔拖塊吸收所用的大部分液體。因此，在規(guī)定壓力0.09psi下測定時，清潔拖塊在1200秒的吸收容量(此后稱“t1200吸收容量”)為每克清潔拖塊至少約5g無離子水。優(yōu)選清潔拖塊的t1200吸收容量為至少約10g/g，更優(yōu)選至少約20g/g，最優(yōu)選至少約30g/g。優(yōu)選清潔拖塊的t900至少約10g/g，更優(yōu)選t900至少約20g/g。
t30百分吸收能力、t1200和t900吸收容量的數(shù)值是由在加壓下操作(本文稱作“PUP”)的方法測定的，在下面的測驗方法部分詳細地敘述了這種方法。簡單地說，PUP法是在規(guī)定的起始壓力0.09psi下(該壓力反映了在清潔過程中一般使用的壓力)測定清潔拖塊在不同時間的吸收能力。
清潔拖塊優(yōu)選但并不是必須具有總液體容量(對無離子水)至少約100g，更優(yōu)選至少約200g，再更優(yōu)選至少約300g和最優(yōu)選至少約400g。雖然總液體容量小于100g的拖塊也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但它們不能象容量較高的拖塊一樣很好地適合于清潔大的面積，例如在一般家庭中所遇到的面積。
技術(shù)人員會考慮到，可以利用各種材料來實現(xiàn)本要求專利保護的發(fā)明。因此，雖然在下文中敘述了用于各種工具和清潔拖塊部件的優(yōu)選材料，但應理解，本發(fā)明的范圍不限于這些公開的內(nèi)容。
A．手柄清潔工具的手柄是便于握緊清潔工具的任一部件。清潔工具的手柄優(yōu)選包括能用于實際清潔的任一細長的耐用的部件。手柄的長度視工具的使用目的而定。
手柄優(yōu)選包括一個在一端的支持頭，可將清潔拖塊以可釋放的方式固定到該支持頭上。為了使用方便，可采用熟知的連接組件，用支軸將支持頭固定到手柄上?？衫萌我贿m宜的裝置將清潔拖塊固定到支持頭上，只要在清潔過程中拖塊保持不動。適宜的固定裝置的實例包括夾緊裝置、鉤子和環(huán)(例如VELCRO)等。在優(yōu)選的實施方案中，支持頭包括在其下表面上的一些鉤子，它們能機械固定到具有吸收能力的清潔拖塊的上層(優(yōu)選特殊的固定層)上。
在圖1中繪出一種包括液體分布裝置的優(yōu)選的手柄，在V.S.平等人1996年11月26日提交的序號為_____的共同未決的美國專利申請(6386號案)中詳細地描述了這種手柄，在此將其引入作為參考。在圖1a和1b中繪出不包括液體分布裝置的另一種優(yōu)選的手柄，在A.J.歐文等人1996年9月23日提交的序號為_____的共同未決的美國專利申請(6262號案)中詳細地描述了這種手柄，在此將其引入作為參考。
B．可更換式的清潔拖塊鑒于申請人的發(fā)現(xiàn)，受控制的吸收能力對本發(fā)明的工具的清潔性能起重要作用，技術(shù)人員會考慮到，清潔拖塊吸收洗滌液的速度，特別是對迅速吸收洗滌液的開始延遲，是受拖塊材料控制的。對此，可以采用適用于層流的哈根-泊蕭(Hagen-Poiseuille)定律計算體積流量(即液體的吸收速度)。哈根-泊蕭定律按下式計算體積流量qq=R2[(2γcosθ/R)-ρgL]/8Lμ式中R是管的半徑，γ是被吸收液體的表面張力，θ是液固界面上的接觸角，ρ是液體的密度，g是重力常數(shù)，L是濕管長度，μ是液體的粘度。從該方程可以明顯地看出，清潔拖塊的吸收速度可由例如調(diào)節(jié)構(gòu)成清潔拖塊的材料的孔隙大小、調(diào)節(jié)材料對被吸收液體的表面潤濕性(cosθ)等控制。再加上本公開資料講授的內(nèi)容，可以采用任一眾所周知的吸收材料并將其組合起來，實現(xiàn)所要求的吸收能力的開始延遲，但達到總吸收容量的時間卻不延遲。因此，雖然下面敘述了用作清潔拖塊的有代表性的材料和實施方案，但本發(fā)明并不限于這些材料和實施方案。
?。潦脤硬潦脤邮乔鍧嵧蠅K的一部分，在清潔過程中它與玷污的表面發(fā)生接觸。因此，用作擦拭層的材料必須是足夠耐用的，以便該層在清潔過程中保持其完整性。此外，當清潔拖塊與溶液配合使用時，擦拭層必須能吸收液體和污物，并將那些液體和污物轉(zhuǎn)移到吸收層中。這會確保擦拭層能繼續(xù)從被清潔的表面上除去其它物質(zhì)。無論是該工具與洗滌液一道使用(即以潮濕的狀態(tài))，還是不與洗滌液一道使用(即以干的狀態(tài))，除了除去粒狀物以外，擦拭層還有利于其它功能，例如將被清潔的表面擦光、除塵和擦凈。
擦拭層可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可將擦拭層中的一層或多層開口，以利于擦拭玷污的表面和吸收粒狀物。當擦拭層擦過玷污的表面時，它與污物(和洗滌液，當使用洗滌液時)相互作用，使頑漬松散和乳化，并使它們順暢地進入拖塊的吸收層。優(yōu)選擦拭層包含一些孔道(例如，狹長的開口)，這些孔道為較大的粒狀污物順暢地進入并截留在拖塊的吸收層內(nèi)提供方便的通道。優(yōu)選采用低密度的構(gòu)體作為擦拭層，以利于將粒狀物傳送到拖塊的吸收層中。
為了形成所要求的整體性，特別適合擦拭層的材料包括合成材料，例如聚烯烴(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯、聚酰胺、合成纖維素(例如人造絲RAYON)及其混合物。這些合成材料可以采用已知的方法例如梳理、紡束、熔吹、氣流法和針刺等方法制造。
ⅱ．吸收層吸收層用于保持清潔拖塊在使用過程中所吸收的任何液體和污物。雖然擦拭層會對拖塊提供液體吸收起始延遲的能力有一些影響，但在達到本發(fā)明所要求的超始延遲和總吸收能力方面吸收層起主要作用。
由于吸收層能除去擦拭層中的液體和污物，所以擦拭層具有繼續(xù)從表面上除去污物的能力。吸收層還應當能保持住在一般使用壓力下所吸收的物質(zhì)，以避免“擠出”被吸收的污物和洗滌液等。
吸收層包括能在使用過程中，但是在吸收液體最少的開始期間之后，吸收和保持住液體的任一種材料。為了達到所要求的總液體容量，優(yōu)選在吸收層中包括容量(按每克吸收材料吸收的液體克數(shù)計算)較高的材料。本文所用的術(shù)語“超吸收材料”系指在規(guī)定的0.3psi壓力下測定時，對水的容量(g/g)為至少約15g/g的任一吸收材料。由于本發(fā)明使用的大部分洗滌液都是水基的，所以優(yōu)選超吸收材料對水或水基液體具有較高的容量(g/g)。
典型的超吸收材料包括不溶于水的、可水溶脹的、有超吸收能力的凝膠化聚合物(本文稱作“有超吸收能力的凝膠化聚合物”)，在文獻中它們是眾所周知的。這些材料對水具有非常高的吸收容量。本發(fā)明所用具有超吸收能力的凝膠化聚合物的尺寸，形狀和/或表面幾何形狀可在很大的范圍內(nèi)變化。這些聚合物可以是粒狀的，其最大尺寸對最小尺寸的比例不大(例如細粒、片狀粉末、粉末、粒子間的團粒、粒子間交聯(lián)的團粒等)，它們也可以是纖維、片、膜、泡沫和疊層等形狀。在清潔過程中使用纖維狀的有超吸收能力的凝膠化聚合物比使用粒狀的有利于增強超吸收材料保持液體的能力。雖然它們對水基混合物的容量一般較低，但這些材料對這一類混合物的吸收容量仍是引人注目的。在專利文獻中關于可水溶脹性材料的公開資料非常多。例如，見1972年6月13日頒布的美國專利3,699,103(哈珀等人)；1972年6月20日頒布的美國專利3,770,731(哈蒙)；1989年4月19日再頒的美國再頒專利32,649(布蘭特等人)；1989年5月30日頒布的美國專利4,834,735(阿利莫尼等人)。
在本發(fā)明中使用的具有超吸收能力的凝膠化聚合物包括各種不溶于水的但可水溶脹的聚合物，它們能吸收大量的液體。這一類的聚合材料通常還被稱作“水解膠體”，它們可包括多糖，例如羧甲基淀粉、羧甲基纖維素和羥丙基纖維素；非離子型的，例如聚乙烯醇、聚乙烯醚；陽離子型的，例如聚乙烯吡啶、聚乙烯嗎啉、N,N-二甲胺乙基或N,N-二乙胺丙基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、及其相應的季鹽。在本發(fā)明中使用的具有超吸收能力的凝膠化聚合物通常具有多種陰離子官能團，例如磺酸基團和更普遍的羧酸基團。適合本發(fā)明使用的聚合物的實例，包括那些由可聚合的、不飽和的和含酸的單體制備的聚合物。因此，這類單體包括具有烯烴雙鍵的不飽和酸和酸酐，其中包含至少一個烯烴碳-碳雙鍵。更具體而言，這些單體可以選自具有烯烴雙鍵的不飽和羧酸和酸酐，具有烯烴雙鍵的不飽和磺酸，及其混合物。
在制備本發(fā)明所用的具有超吸收能力的凝膠化聚合物時，也可以包括一些非酸單體，通常是少量的。這類非酸單體可以包括例如含酸單體的水溶性或可水分散的酯類，以及根本不含羧酸或磺酸基團的單體。因此，任選的非酸單體可以包括含有以下各種官能團的單體羧酸或磺酸酯、羥基、酰胺基、氨基、腈基、季銨鹽基、芳基(例如苯基，例如從苯乙烯單體衍生的那些基團)。這些非酸單體是眾所周知的材料，例如在1978年2月28日頒布的美國專利4,076,663(馬蘇達等人)和1977年12月13日頒布的美國專利4,062,817(韋斯特曼)中對其作了非常詳細的敘述，將這二份專利引入作為參考。
具有烯烴雙鍵的不飽和羧酸和羧酸酐單體，包括以丙烯酸本身、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯丙烯酸、α-氰基丙烯酸、β-甲基丙烯酸(巴豆酸)、α-苯基丙烯酸、β-丙烯氧丙酸、山梨酸、α-氯山梨酸、當歸酸、肉桂酸、對-氯肉桂酸、β-甾醇丙烯酸、依康酸、檸康酸、中康酸、戊烯二酸、烏頭酸、馬來酸、富馬酸、三羧乙烯為代表的丙烯酸類和馬來酸酐。
具有烯烴雙鍵的不飽和磺酸單體包括脂肪族的或芳香族的乙烯基磺酸，例如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和甲基丙烯酸的磺酸，例如丙烯酸磺乙酯、甲基丙烯酸磺乙酯、丙烯酸磺丙酯、甲基丙烯酸磺丙酯、2-羥基-3-甲基丙烯基氧丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
用于本發(fā)明的優(yōu)選的具有超吸收能力的凝膠化聚合物包含羧基。這些聚合物包括水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、部分中和的水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、部分中和的淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化的醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈或丙烯酰胺共聚物、任一前述共聚物的網(wǎng)絡輕度交聯(lián)的聚合物、部分中和的聚丙烯酸、和部分中和的聚丙烯酸網(wǎng)絡輕度交聯(lián)的聚合物。這些聚合物既可以單獨使用，也可以以三種或多種不同聚合物的混合物的形式使用。在美國專利3,661,875、4,067,663、4,093,776、4,666,983和4,734,478中公開了這些聚合材料的一些實例。
用于制備具有超吸收能力的凝膠化聚合物的最優(yōu)選的聚合材料是部分中和的聚丙烯酸的網(wǎng)絡輕度交聯(lián)的聚合物及其淀粉衍生物。形成水凝膠的具有吸收能力的聚合物最優(yōu)選包含約50至約95％中和的網(wǎng)絡輕度交聯(lián)的聚丙烯酸(即聚(丙烯酸鈉/丙烯酸))，優(yōu)選約75％。網(wǎng)絡交聯(lián)作用使聚合物基本上不溶于水，并部分地決定了具有超吸收能力的凝膠化聚合物的吸收容量和可抽取的聚合物含量特性。在美國專利4,076,663中非常詳細地描述了對這些聚合物進行網(wǎng)絡交聯(lián)的方法和典型的網(wǎng)絡交聯(lián)劑。
雖然具有超吸收能力的凝膠化聚合物是優(yōu)選的一類(即均質(zhì)的)聚合物，但聚合物的混合物也可以在本發(fā)明的工具中使用。例如，在本發(fā)明中可以使用淀粉-丙烯酸接枝共聚物與部分中和的聚丙烯酸網(wǎng)絡輕度交聯(lián)的聚合物的混合物。
雖然在現(xiàn)有技術(shù)中所述的任一種具有超吸收能力的凝膠化聚合物都可用于本發(fā)明，但最近已經(jīng)認識到，在吸收劑結(jié)構(gòu)中要包含大量(例如按吸收劑結(jié)構(gòu)的重量計算，高于約50％)具有超吸收能力的凝膠化聚合物的場合，特別是在吸收層的一層或多層中，按該層的重量計算，包含高于約50％的場合，由溶脹顆粒造成的凝膠阻塞問題會妨礙液體的流動，從而對凝膠化聚合物在所要求的時間內(nèi)吸收到其最大容量的能力產(chǎn)生不利影響。1992年9月15日頒布的美國專利5,147,343(凱倫伯格等人)和1992年9月22日頒布的美國專利5,149,335(凱倫伯格等人)，就凝膠化聚合物在規(guī)定的壓力0.3psi下吸收液體(鹽分0.9％)的場合，從它們在飽和條件下的吸收能力(AUL)的角度描述了具有超吸收能力的凝膠化聚合物。(在此引入這些專利每一份的公開內(nèi)容。)在這些專利中敘述了確定AUL的方法。本文所述的聚合物特別適用于本發(fā)明的一些實施方案，在這些實施方案中包括具有超吸收能力的凝膠化聚合物含量較高的層。特別是在清潔拖塊中加入高濃度的具有超吸收能力的凝膠化聚合物的場合，按美國專利5,147,343所述的方法測定，優(yōu)選那些聚合物的AUL在1小時后為至少約24ml/g，更優(yōu)選為至少約27ml/g；或按美國專利5,149,335所述的方法測定，在15分鐘后AUL為至少約15ml/g，更優(yōu)選為至少約18ml/g。1994年3月29日提交的序號為08/219,547(戈德曼等人)和1995年4月6日提交的序號為08/416,396(戈德曼等人)的共同轉(zhuǎn)讓共同未決的美國專利申請(在此引入這二份專利申請作為參考)也談到凝膠阻塞問題，并敘述了為避免這種現(xiàn)象所使用的具有超吸收能力的凝膠化聚合物。這些申請具體地描述了能在甚至較高的規(guī)定壓力下，特別是在0.7psi下避免凝膠阻塞的具有超吸收能力的凝膠化聚合物。在本發(fā)明的實施方案中，在吸收層包含具有超吸收能力的凝膠化聚合物含量高(例如按該層的重量計算高于約50％)的層時，可優(yōu)選戈德曼等人在上述的申請中所敘述的具有超吸收能力的凝膠化聚合物。
使用的其它超吸收材料包括親水性的聚合泡沫材料，例如在1995年11月29日提交的序號為08/563,866(戴馬雷等人)的共同轉(zhuǎn)讓共同未決的美國專利申請和1995年2月7日頒布的美國專利5,387,207(戴爾等人)中所述的那些泡沫材料。這些參考文獻敘述了聚合的、親水性的具有吸收能力的泡沫材料，它們是通過使高內(nèi)相油包水型乳狀液(通常稱作HIPEs)聚合得到的。很容易使這些泡沫材料具有影響液體處理能力的不同的物理性質(zhì)(孔隙大小、毛細管虹吸作用和密度等)。因此，在提供本發(fā)明所要求的總?cè)萘糠矫孢@些材料是特別有用的，它們既可以單獨使用，也可以與其它的這類泡沫材料或纖維構(gòu)件組合使用。
在吸收層中包括超吸收材料的場合，按吸收層重量計算，優(yōu)選吸收層包括至少約15％的超吸收材料，更優(yōu)選至少約20％，更優(yōu)選至少約25％。
吸收層也可由纖維狀材料組成，或包括纖維狀材料。在本發(fā)明中使用的纖維包括天然的(改性的或未改性的)以及人工合成的纖維。適宜的未改性的/改性的天然纖維的實例包括棉花、西班牙草、蔗渣、粗羊毛、亞麻、蠶絲、羊毛、木漿、化學改性的木漿、黃麻、乙基纖維素和醋酸纖維素。適宜的合成纖維可由聚氯乙烯；聚氟乙烯；聚四氟乙烯；聚偏二氯乙烯；聚丙烯酸，例如ORLON；聚醋酸乙烯酯；人造絲；聚醋酸乙基乙烯酯；不溶性的或可溶性的聚乙烯醇；聚烯烴，例如聚乙烯(例如PULPEX)和聚丙烯；聚酰胺，例如尼龍；聚酯，例如滌綸或KODEL；聚脲烷；和聚苯乙烯等制造。吸收層可以只包括天然纖維和只包括合成纖維，或包括兼有天然纖維和合成纖維的任一相容組合物。
本發(fā)明所用的纖維可以是親水性的、疏水性的或親水性和疏水性纖維的組合物。正如上面所指出的，親水性或疏水性纖維的具體選擇取決于在吸收(和在某種程度上取決于在擦拭)層中包括的其它材料。也就是說，纖維的性質(zhì)要使清潔拖塊具有必要的液體延遲吸收能力和總液體吸收能力。適合在本發(fā)明中使用的親水性纖維包括纖維素纖維、改性的纖維素纖維、人造絲和諸如親水性尼龍(HYDROFIL)之類的聚酯纖維。適宜的親水性纖維還可通過使疏水性纖維親水化得到，例如用表面活性劑處理過的或用二氧化硅處理過的熱塑性纖維，這些熱塑性纖維是從例如聚乙烯或聚丙烯之類的聚烯烴、聚丙烯酸、聚酰胺、聚苯乙烯和聚脲烷等得到的。
適宜的木漿纖維可由眾所周知的化學過程例如硫酸鹽漿和亞硫酸鹽過程(Kraft and sulfite processes)得到。由于南方的軟木具有極好的吸收特性，所以特別優(yōu)選由它們制備這些木漿纖維。這些木漿纖維也可由機械過程，例如細木制漿過程、勻漿機機械制漿過程、熱機制漿過程、化學機械制漿過程和化學熱機制漿過程制備。可以使用回收的或再生的木漿纖維以及漂白的和未漂白的木漿纖維。
在本發(fā)明中使用的另一類親水性纖維是用化學方法增強的纖維素纖維。本文所用的術(shù)語“化學增強的纖維素纖維”系指采用化學方法增加纖維在干燥和水溶液條件下的韌性來增強的纖維素纖維。所述的方法可以包括加入例如涂敷和/或浸漬纖維使用的化學增強劑。所述的方法還可以包括通過改變化學結(jié)構(gòu)，例如通過交聯(lián)聚合物鏈來增強纖維。
在將纖維用作吸收層(或其組成部件)的場合，可任選將纖維與熱塑性材料組合使用。當熔融時，至少這種熱塑性材料的一部分移動到纖維的交叉處，通常這是由于纖維間的毛細管傾斜所致。這些交叉處就成為熱塑性材料的粘結(jié)點。當冷卻時，在這些交叉處的熱塑性材料固化，形成粘結(jié)點，它們將每一個相應層中的纖維基體或纖維絲網(wǎng)固定在一起。這對增強清潔拖塊的整體性是有利的。
在其各種作用中，在纖維交叉處的粘結(jié)作用增加了所制熱粘結(jié)件的總壓縮模量和強度。在用化學方法增強纖維素纖維的情況下，雖然保持絲網(wǎng)的密度和基質(zhì)重量與原來制成的一樣，但熱塑性材料的熔融和移動卻起增加所得絲網(wǎng)平均孔隙尺寸的作用。這可以提高熱粘結(jié)絲網(wǎng)的液體捕獲性能，在開始接觸液體時，是由于其提高了液體滲透性所致，而在隨后接觸時，是由于其兼有增強纖維在潮濕條件下保持其韌性的能力和熱塑性材料在潮濕和潮濕壓緊條件下仍保持粘結(jié)在纖維交叉處上的能力的緣故。在網(wǎng)狀物中，熱粘結(jié)的增強纖維絲網(wǎng)保持其原來的點體積，但由于原先被熱塑性材料所占部位的體積變?yōu)榭紫?，因此增加了纖維間毛細孔的平均尺寸。
在本發(fā)明中使用的熱塑性材料，可以是包括顆粒、纖維或顆粒與纖維的組合物在內(nèi)的任一種形式。熱塑性纖維是特別優(yōu)選的形式，因為它們具有形成許多纖維間粘結(jié)點的能力。適宜的熱塑性材料可由任一種熱塑性聚合物制備，熱塑性聚合物能在不會大量損壞每層主要絲網(wǎng)或基體所包括的纖維的溫度下熔融。優(yōu)選這種熱塑性材料的熔點低于約190℃，優(yōu)選約75℃至約175℃。當在清潔拖塊中使用熱粘結(jié)的吸收構(gòu)件時，在任何情況下，這種熱塑性材料的熔點都不得低于熱粘結(jié)的吸收構(gòu)件可能被貯存的溫度。熱塑性材料的熔點一般不低于約50℃。
熱塑性材料，特別是熱塑性纖維，可由各種熱塑性聚合物制備，其中包括聚烯烴，例如聚乙烯(例如PULPEX)和聚丙烯；聚酯；共聚酯；聚醋酸乙烯酯；聚醋酸乙基乙烯酯；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚丙烯酸；聚酰胺；共聚酰胺；聚苯乙烯；聚脲烷；和任一上述聚合物的共聚物，例如氯乙烯/醋酸乙烯酯等。根據(jù)對所制的熱粘結(jié)吸收件所要求的特性，適宜的熱塑性材料包括由疏水性纖維制成的親水性纖維，例如用表面活性劑處理的或用二氧化硅處理的，由例如聚烯烴，例如聚乙烯或聚丙烯；聚丙烯酸；聚酰胺；聚苯乙烯；和聚脲烷等制備的熱塑性纖維。通過用表面活性劑例如非離子型的或離子型的表面活性劑處理，例如采用向纖維上噴涂表面活性劑、將纖維浸在表面活性劑中、或?qū)⒈砻婊钚詣┳鳛槿廴诰酆衔锏囊徊糠职谏a(chǎn)的熱塑性纖維中的方法，可以使疏水性的熱塑性纖維的表面變成親水性的。當熔融和重新固化時，表面活性劑往往仍留在熱塑性纖維的表面上。適宜的表面活性劑包括非離子型表面活性劑，例如特拉華州威爾明頓的ICI Americas有限責任公司生產(chǎn)的Brij76和由康涅狄格州格林威齊的Glyco化學有限責任公司以Pegosperse商標銷售的各種表面活性劑。除了非離子型表面活性劑以外，也可以使用陰離子型表面活性劑。這些表面活性劑可按例如每平方厘米熱塑性纖維約0.2至約1g的用量施加到熱塑性纖維上。
適宜的熱塑性纖維可由單獨一種聚合物制造(單組分纖維)，也可由一種以上的聚合物制造(例如，雙組分纖維)。本文所用的術(shù)語“雙組分纖維”系指其中包括由一種聚合物制成的紗芯纖維被封閉在由不同聚合物制成的熱塑性外皮內(nèi)的熱塑性纖維。構(gòu)成外皮的聚合物往往與構(gòu)成紗芯的聚合物在不同的溫度下熔融，通常是在低于后者的溫度下熔融。因此，由于外皮聚合物的熔融，這些雙組分纖維具有熱粘結(jié)作用，同時又保留紗芯聚合物所需要的強度特性。
在本發(fā)明中使用的適宜的雙組分纖維，可以包括具有下列聚合物的組合物的外皮/紗芯纖維聚乙烯/聚丙烯、聚醋酸乙基乙烯酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯和共聚酯/聚酯等。特別適合用于本發(fā)明的雙組分熱塑性纖維是那些具有聚丙烯或聚酯紗芯以及熔融溫度較低的共聚酯、聚醋酸乙基乙烯酯或聚乙烯外皮的雙組分熱塑性纖維(例如可從Danaklon a/s,Chisso公司買到的那些雙組分熱塑性纖維，和可從Hercules買到的CELBOND)。這些雙組分纖維可以是同心的，也可以是不同心的。本文所用的術(shù)語“同心的”和“不同心的”系指在雙組分纖維的橫斷面上外皮的厚度是均勻的還是不均勻的。在較低的纖維厚度下可能需要用不同心的雙組分纖維提供較大的抗壓強度。
在1995年7月3日提交的序號為08/479,096(理查德等人)的共同未決的美國專利申請(詳見16-20頁)和1996年8月27日頒布的美國專利5,549,589(霍尼等人)(詳見9-10欄)中敘述了一些制備熱粘結(jié)纖維材料的方法。在此將這二份參考文獻的公開內(nèi)容引入作為參考。
吸收層也可以包括由HIPE衍生的親水性的聚合泡沫材料，這種泡沫材料的吸收能力沒有上面稱作“超吸收材料”的那些泡沫材料高。在1996年8月27日頒布的美國專利5,550,167(戴馬雷)；和1995年1月10日提交的序號為08/370,695(斯通等人)的共同轉(zhuǎn)讓共同未決的美國專利申請中敘述了這類泡沫材料及其制造方法(在此引入這二份參考文獻作為參考)。
清潔拖塊的吸收層可由均質(zhì)材料，例如纖維素纖維(任選熱粘結(jié)的)與可溶脹的具有超吸收能力的凝膠化聚合物的混合物組成。采用另一種方案，吸收層可由單獨的材料層，例如熱粘結(jié)的氣流法材料層和單獨的超吸收材料層組成。例如熱粘結(jié)的纖維素纖維層可位于超吸收材料之下(即在其下面)(即在超吸收材料層和擦拭層之間)。為了在加壓下達到高吸收容量和保持住液體，同時又提供液體吸收的起始延遲，在制備吸收層時，可優(yōu)選采用這種單獨層。關于這一點，可通過包括吸收能力較小的層作為吸收層最底下的面，使超吸收材料離擦拭層遠一些。例如，可使纖維素纖維層的位置低于(即在下面)超吸收材料(即在超吸收材料層和擦拭層之間)。
在優(yōu)選的實施方案中，吸收層將包括熱粘結(jié)的氣流法纖維素纖維絲網(wǎng)(Flint River，可從華盛頓州韋爾豪澤買到)和AL Thermol C(熱塑性的，可從丹麥瓦爾德Danaklon a/s買到)以及可溶脹的形成水凝膠的具有超吸收能力的聚合物。優(yōu)選引入超吸收能力的聚合物，使單獨層的位置靠近離擦拭層遠的吸收層的表面。優(yōu)選將一薄層例如纖維素纖維(任選熱粘結(jié)的)置于具有超吸收能力的凝膠化聚合物之上，以增大容量。
ⅲ．任選的固定層本發(fā)明的清潔拖塊任選具有一個固定層，該固定層使拖塊能連接到工具的手柄上或優(yōu)選工具的支持頭上。在吸收層不適合將拖塊固定到手柄支持頭上的那些實施方案中，固定層是必須的。固定層也可作為一種裝置起到防止液體流過清潔拖塊上表面(即連接手柄的表面)的作用，它也能增強拖塊的整體性。與擦拭層和吸收層的情況一樣，只要能滿足上述的要求，固定層可由單層或多層構(gòu)件組成。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，固定層包括一個能用已知的鉤、環(huán)技術(shù)被機械固定到手柄支持頭上的表面。在這個實施方案中，固定層包括至少一個能被機械固定到一些鉤子上的表面，這些鉤子永久性地附加在手柄支持頭的底表面上。
為了達到所要求的液體不透過性和可固定性，優(yōu)選利用包括例如熔吹膜和纖維狀無紡結(jié)構(gòu)的疊層構(gòu)件。在優(yōu)選的實施方案中，固定層是三層材料，其中有一層熔吹聚丙烯膜位于二層紡粘的聚丙烯之間。Ⅲ．清潔拖塊雖然最初制造本發(fā)明的清潔拖塊是用于前述的清潔工具，但清潔拖塊起始延遲吸收大量液體的能力和隨后接著吸收和保持大量液體的能力，使其能從與手柄組合制成的工具例如拖把中分開使用。因此清潔拖塊本身可不固定到手柄上使用，因而不需將其制成能固定到手柄上的形式。然而將其制成既可以與手柄組合使用也可以作為獨立產(chǎn)品使用的形式也是很方便的。因此可優(yōu)選用任選的固定層制備拖塊。除了不需要固定層以外，拖塊本身與對本工具所述的相同。Ⅳ．本發(fā)明的其它方面和具體的實施方案為了增強拖塊除去頑漬渣滓的能力和增強與清潔的表面接觸的洗滌液量，需要在清潔拖塊中加入網(wǎng)狀材料。特別是在對拖塊施加使用壓力時，網(wǎng)狀物將由能在拖塊的擦拭層上形成網(wǎng)紋的、耐用的、不易磨損的材料組成。優(yōu)選網(wǎng)狀物位于非常接近被清潔表面的位置。因此，可將網(wǎng)狀物作為擦拭層或吸收層的一部分加入；網(wǎng)狀物也可作為一個特殊層包括在拖塊中，優(yōu)選位于擦拭層和吸收層之間。在一個優(yōu)選的實施方案中，在網(wǎng)狀材料與整個清潔拖塊X-Y維相同的情況下，優(yōu)選加入的網(wǎng)狀材料在很大程度上不直接接觸被清潔的表面。這將會保持拖塊在硬表面上迅速移動的能力并有助于防止對所使用的洗滌液除去不均勻的現(xiàn)象。因此，如果網(wǎng)狀物是擦拭層的一部分，它將位于該部件的上層。當然，網(wǎng)狀物在拖塊內(nèi)的位置又必須足夠低，以提供其擦拭功能。因此，如果將網(wǎng)狀物作為吸收層的一部分加入，它將是吸收層的下層。在個別的實施方案中，需要把網(wǎng)狀物放在與被清潔表面直接接觸的位置上。在圖8詳細繪出的這個實施方案中，優(yōu)選網(wǎng)狀物不延伸到清潔拖塊的前后邊緣，因此，避免了洗滌液和被溶解的污物清除不均勻的現(xiàn)象。
除了將網(wǎng)狀物放在適當?shù)奈恢蒙鲜呛苤匾囊酝?，網(wǎng)狀物還不應明顯地妨礙液體在拖塊內(nèi)的流動，因此，就象附圖7所繪的那樣，網(wǎng)狀物是一個孔隙較多的絲網(wǎng)。(雖然在圖7中所繪網(wǎng)狀物的圖案是多“菱形”的，但可以認為，可以采用任一形狀的結(jié)構(gòu)。)申請人發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)狀物除了能增加擦拭上的好處以外，它還有助于拖塊所需要的開始延遲。
網(wǎng)狀物的材料是能被加工成結(jié)實的、具有多孔網(wǎng)紋的絲網(wǎng)的任一材料，這類材料包括聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯)、聚酯和聚酰胺等。技術(shù)人員會考慮到，這些不同的材料會具有不同的硬度。因此，網(wǎng)狀物材料的硬度是可以控制的，視拖塊/工具的使用目的而定。在網(wǎng)狀物作為單獨一層加入的場合，可從許多商業(yè)來源得到這類材料(例如設計號為VO 1230的材料，可從明尼蘇達州明尼阿波利斯Conwed Plastics買到)。采用另一種方案，網(wǎng)狀物可以通過將樹脂或其它合成材料(例如乳狀液)印制到基質(zhì)上的方法加入，例如在1988年5月17日頒布的平、Ⅲ等人的美國專利4,745,021和1988年3月29日頒布的平、Ⅲ等人的美國專利4,733,774中所公開的，在此將這二份專利引入作為參考。
可以利用任一方法將清潔拖塊所包括的各層粘結(jié)在一起，使拖塊在清潔過程中具有足夠的整體性。可以采用任一種粘結(jié)方法將擦拭層和固定層粘結(jié)到吸收層上或使它們互相粘結(jié)，其中包括使用均勻連續(xù)的粘結(jié)劑層，制成圖案的粘結(jié)劑層或布置成一些不相連的線條、螺旋線或點的粘結(jié)劑。采用另一種方案，粘結(jié)方法可以包括本領域熟知的熱粘結(jié)、壓力粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、動態(tài)機械粘結(jié)或任一種其它適宜的粘結(jié)方法或這些粘結(jié)方法的組合?？蓢@著清潔拖塊的周邊粘結(jié)(例如熱密封擦拭層和任選的固定層和/或網(wǎng)狀物材料)，和/或在清潔拖塊的整個面上(即X-Y平面)粘結(jié)，以便在清潔拖塊的表面上形成圖案。為了避免每個單獨的拖塊層在使用過程中的剪切作用，用超聲波粘結(jié)的方法，在拖塊的整個面上將清潔拖塊的各層粘結(jié)起來，形成一個整體。
即使在清潔過程中施加壓力時，本發(fā)明的清潔拖塊也能保持所吸收的液體。本文將此稱作清潔拖塊避免“擠出”所吸收的液體的能力，或反過來稱作清潔拖塊在加壓下保持所吸收的液體的能力。在實驗方法部分中敘述了測定擠出的方法。簡單地說，實驗測定了飽和的清潔拖塊在經(jīng)受0.25psi的壓力時保持液體的能力。優(yōu)選本發(fā)明的清潔拖塊的擠出量不高于約40％，更優(yōu)選不高于約25％，再更優(yōu)選不高于約15％，最優(yōu)選不高于約10％。
優(yōu)選本發(fā)明的清潔工具與洗滌液配合使用。洗滌液可由任一種已知的硬表面洗滌組合物組成。硬表面洗滌組合物通常是包括一種或多種表面活性劑、溶劑、增潔劑、螯合劑、聚合物、泡沫抑制劑和酶等的水基溶液。適宜的表面活性劑包括陰離子型的、非離子型的、兩性離子型的、兩性型的和陽離子型的表面活性劑。陰離子型的表面活性劑的實例包括但不限于直鏈烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽和烷基磺酸鹽等。非離子型表面活性劑的實例包括烷基乙氧基化物、烷基酚基乙氧基化物、烷基聚葡糖甙、烷基還原萄糖胺和山梨糖醇酐酯等。兩性離子型表面活性劑的實例包括甜菜堿和磺基甜菜堿。兩性型表面活性劑的實例包括采用咪唑化學組成衍生的材料，例如烷基兩性甘氨酸鹽，和烷基亞氨基丙酸鹽。陽離子型表面活性劑的實例包括伯、仲和叔烷基銨表面活性劑。所有上述的材料都可在市場上買到，在麥卡琴的乳化劑和去垢劑第一卷(北美版，麥卡琴部，MC出版公司，1995)中曾敘述過它們。
適宜的溶劑包括氧基乙二醇、氧基丙二醇的短鏈(例如C1-C6)衍生物，例如一和二乙二醇正己醚，一、二和三丙二醇正丁醚等。適宜的增潔劑包括從亞磷來源衍生的化合物，例如正磷酸鹽和焦磷酸鹽，以及非亞磷來源，例如次氮基三乙酸，S,S-乙二胺丁二酸等。適宜的螯合物包括乙二胺四乙酸和檸檬酸等。適宜的聚合物包括陰離子的、陽離子的、兩性離子的和非離子的聚合物。適宜的泡沫抑制劑包括硅酮聚合物和直鏈或支鏈的C10-C18的脂肪酸或脂肪醇。適宜的酶包括酯酶、朊酶、淀粉酶和用于污物降解分析的其它已知酶類。
適合與本工具一道使用的洗滌液包含約0.1％至約2.0％的直鏈醇乙氧基化物表面活性劑(例如Neodol1-5，可從Shell化學公司買到)；約0至約2.0％的烷基磺酸鹽(例如Bioterge PAS-8s，一種可從Stepan公司買到的直鏈C8磺酸鹽)；約0至約0.1％氫氧化鉀；約0至約0.1％碳酸鉀或碳酸氫鉀；任選的輔劑如染料和/或香料；和約99.9％至約90％無離子水或軟化水。
參照繪出本發(fā)明的清潔拖塊的一些附圖，圖2是可更換式的清潔拖塊200的透視圖，該清潔拖塊包括擦拭層201，固定層203和位于擦拭層與固定層之間的吸收層205。如上面所指出的，雖然圖2以單層材料的形式繪出201、203和205每一層，但這些層中的一層或多層可由二層或多層重疊組成。例如，在優(yōu)選的實施方案中，擦拭層201是二層重疊的梳理過的聚丙烯，在其下層有開口。此外，雖然在圖2中沒有繪出，但可將不能阻止液體流動的材料置于擦拭層201與吸收層203之間和/或吸收層203與固定層205之間。然而，重要的是擦拭層與吸收層的液體是基本上相通的，以便形成清潔拖塊所需的吸收能力。雖然在圖2繪出的拖塊200中拖塊所有各層X和Y維的尺寸都相同，但優(yōu)選擦拭層201和固定層205大于吸收層，使201和205二層能沿拖塊的周邊粘結(jié)在一起，以便形成一個整體?？梢圆捎萌我环N粘結(jié)方法，其中包括使用均勻連續(xù)的粘結(jié)劑層，制成圖案的粘結(jié)劑層或布置成一些不相連的線條、螺旋線或點的粘結(jié)劑，將擦拭層和固定層粘結(jié)到吸收層上，或使它們互相粘結(jié)。采用另一種方案，粘結(jié)方法可以包括在本領域中熟知的熱粘結(jié)、壓力粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、動態(tài)機械粘結(jié)或任一種其它適宜的粘結(jié)方法或這些粘結(jié)方法的結(jié)合。可沿清潔拖塊的周邊粘結(jié)和/或在清潔拖塊的整個表面上粘結(jié)，以便在擦拭層201的表面上形成圖案。
圖3是本發(fā)明的清潔拖塊實施方案的吸收層305的分解透視圖。在圖3中沒有示出清潔拖塊的擦拭層和任選的固定層。在這個實施方案中，所繪的吸收層305由三層重疊的結(jié)構(gòu)組成。詳細示出的吸收層305由以307表示的單獨一層粒狀凝膠化的超吸收材料位于二個單獨的纖維材料層306和307之間組成。在這個實施方案中，由于層307是高濃度凝膠化的超吸收材料，所以優(yōu)選超吸收材料不出現(xiàn)上述的凝膠阻塞現(xiàn)象。在特別優(yōu)選的實施方案中，纖維層306和308每一層都是纖維素纖維熱粘結(jié)的纖維基質(zhì)，下面的纖維層308與擦拭層(未示出)的液體直接相通。
圖4是清潔拖塊400的橫斷面圖，該拖塊具有一個擦拭層401、一個固定層403和一個位于擦拭層和固定層之間的吸收層405。其中所示的清潔拖塊400具有吸收層405，其X和Y維小于擦拭層401和固定層403。因此，所繪的401和403二層沿清潔拖塊的周邊互相粘結(jié)。在這個實施方案中，所繪的吸收層405具有二個單獨的層405a和405b，在優(yōu)選的實施方案中，上層405a是親水性的聚合泡沫材料，例如，在1995年11月29日提交的序號為08/563,866(戴馬雷等人)的共同轉(zhuǎn)讓共同未決的美國專利申請中所敘述的；而下層405b是聚合的泡沫材料，例如在1996年8月27日頒布的美國專利5,550,167(戴馬雷)或1995年1月10日提交的序號為08/370,695(斯通等人)的共同轉(zhuǎn)讓共同未決的美國專利申請中所敘述的。如上所述，405a和405b每層都可采用二層或多層單一的相應材料制成。
圖7是清潔拖塊600的分解透視圖，該拖塊具有任選的網(wǎng)狀材料602。所繪的這種網(wǎng)狀材料602是位于擦拭層601和吸收層605之間的一種特殊材料。在另一個實施方案中，網(wǎng)狀物602可以是印制在擦拭層601(優(yōu)選在上表面)或吸收層605(優(yōu)選在下表面)上的樹脂或其它合成材料的形式。圖7還繪出任選的固定層603，它位于吸收層605之上。如上所述，如果有不容易被所用的洗滌液溶解的污物，網(wǎng)狀物可以提高對這種污物的清潔作用。網(wǎng)狀物602孔隙較多的結(jié)構(gòu)，在擦拭層601和吸收層605之間形成所必需的液體相通，以便達到所要求的吸收速度和吸收容量。雖然圖7又以單層材料的形式繪出601、603和605各層，但這些層中的一層或多層可由二層或多層組成。
雖然圖7所繪拖塊600的所有各層在X和Y維上的尺寸相同，但優(yōu)選擦拭層601和固定層603的X和Y維尺寸大于吸收層，使601和603二層可沿拖塊600的周邊粘結(jié)在一起，以便形成一個整體。也可以優(yōu)選網(wǎng)狀材料602在至少X或Y維上尺寸相同，以便于在拖塊的周邊上與擦拭層601和固定層603粘結(jié)。當網(wǎng)狀材料是一個特殊層(即不印制在基質(zhì)上)時，這是特別優(yōu)選的。在網(wǎng)狀物是由例如將樹脂印制在基質(zhì)上制成的那些實施方案中，網(wǎng)狀物位于使其成為周邊粘結(jié)的一部分的位置是不重要的?？梢圆捎萌我环N粘結(jié)方法，其中包括采用均勻連續(xù)的粘結(jié)劑層，制成圖案的粘結(jié)劑層，或布置成一些不相連的線條、螺旋線或點的粘結(jié)劑，將擦拭層601、網(wǎng)狀物602和固定層603粘結(jié)到吸收層上或使它們互相粘結(jié)。采用另一種方案，粘結(jié)方法可以包括在本領域中熟知的熱粘結(jié)、壓力粘結(jié)、超聲波粘結(jié)、動態(tài)機械粘結(jié)或任何其它適宜的粘結(jié)方法或這些粘結(jié)方法的結(jié)合?？裳厍鍧嵧蠅K的周邊粘結(jié)和/或在整個清潔拖塊的表面上粘結(jié)，以便在擦拭層601的表面上形成圖案。
圖8是拖塊700優(yōu)選實施方案的透視圖，該拖塊包括網(wǎng)狀物702。圖8示出吸收層705、固定層703和擦拭層701，為了便于說明網(wǎng)狀物702，將擦拭層701剖掉一部分。(網(wǎng)狀物702可以是一個特殊的材料層，也可以是擦拭層或吸收層的一個部件)。所繪的拖塊700具有接觸硬表面的下表面700a和接觸工具的上表面700b。拖塊700具有相應于拖塊“X”維的二個相對的側(cè)邊700c和相應于拖塊“Y”維的二個相對的端邊700d。(當拖塊700在X-Y維上是矩形時，在使用中典型的清潔動作一般是在如箭頭710所示的“前、后方向”上移動。)如圖所說明的，在這個優(yōu)選的實施方案中，網(wǎng)狀物702延伸到端邊700d，以便能粘結(jié)到固定層703和擦拭層701上(雖然沒有按此繪出，但優(yōu)選吸收層705在X和Y維上較短，以便于網(wǎng)狀物、固定層和擦拭層的粘結(jié))。然而，網(wǎng)狀物702不延伸到側(cè)邊700c。網(wǎng)狀物702在側(cè)邊700c之前中止，使拖塊700具有擦拭層701的711層，在該層上沒有露出網(wǎng)狀物702的網(wǎng)紋，因此比較平滑。這些平滑層711有利于在清掃過程中均勻地除去污物/溶液。Ⅴ．測驗方法A．在加壓下操作這個測驗是確定清潔拖塊對無離子水的吸收容量(g/g)。清潔拖塊的側(cè)面被柱塞/圓筒組合物限定在起始規(guī)定的0.09psi(約0.6kPa)壓力下。(根據(jù)清潔拖塊試樣組成的不同，當試樣在測驗期間吸收液體并溶脹，該規(guī)定壓力可能稍微降低。)實驗的目的是評估拖塊在實際使用期間處于使用條件下(水平毛吸并加壓)時吸收液體的能力。
PUP容量測驗的測驗液體是無離子水。該液體在所要求的靜水壓力接近零的吸收條件下被清潔拖塊所吸收。
在圖5中示出適合該測驗的裝置510。在該裝置的一端是具有蓋514的液體儲池512(例如陪替氏培養(yǎng)皿)。儲池512放在一般以516表示的分析天秤上。裝置510的另一端是一個一般以518表示的燒結(jié)漏斗、一個一般以520表示的安裝在漏斗518內(nèi)的柱塞/圓筒組件和一般以522表示的圓筒形塑料燒結(jié)漏斗蓋，該蓋安裝在漏斗518上，其底部是敞開的，而頂部是密閉的，在頂部上有一個針孔。裝置510具有一個兩向輸液的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由以524和531a表示的二段玻璃毛吸管、以531b表示的軟塑料管(例如內(nèi)徑1/4英寸和外徑3/8英寸的聚乙烯管)、旋塞閥組件526和538、連接玻璃管524和531a的特氟隆接頭548、550和522以及旋塞閥組件526和538組成。旋塞閥組件526由三通閥528、在主液體系統(tǒng)內(nèi)的玻璃毛細管530和534、和一段用于重新填滿儲池512和和正向沖洗在燒結(jié)漏斗518內(nèi)的燒結(jié)盤的玻璃毛細管532組成。同樣，旋塞閥組件538由三通閥540、在主液體管線內(nèi)的玻璃毛細管542和546、以及一段起該系統(tǒng)排液作用的玻璃毛細管544組成。
參照圖6，組件520由一個圓筒554、一個由556表示的杯狀柱塞和一個安裝在柱塞556內(nèi)的重物558組成。將400網(wǎng)目的不銹鋼布篩559固定到圓筒554的底端，在固定之前按二軸方向?qū)⒑Y拉緊。將一般以560表示的清潔拖塊試樣放在篩559上，其接觸表面(或擦拭)層與篩559接觸。清潔拖塊試樣是圓形的，直徑為5.4cm。(雖然試樣560被繪成單層的，但該試樣實際上是由拖塊包括的所有各層的圓形試樣組成，該試樣是從拖塊上切下的。)圓筒554是由透明的LEXAN棒(或其等價物)鉆孔制成的，其內(nèi)徑為6.00cm(面積=28.25cm2)，壁厚約5mm，高度約5cm。柱塞556是特氟隆杯狀的，它按緊配合公差加工，安裝在圓筒554內(nèi)。加工圓筒形不銹鋼重物558，以緊配合方式安裝在柱塞556內(nèi)，在其頂部裝一個手柄(未示出)，以便于移動。柱塞556和重物558的總重是145.3g，這相當于22.9cm2面積上的壓力為0.09psi。
在由燒結(jié)漏斗518的面積?；戳髁康膱龊?，裝置510部件的尺寸，使在10cm的靜水壓頭下通過該裝置的無離子水的流量為至少0.01g/cm2/秒。特別影響流量的因素是燒結(jié)漏斗518內(nèi)燒結(jié)盤的滲透性、玻璃管524、530、534、542、546和531a以及旋塞閥528和540的內(nèi)徑。
儲池512位于分析天秤516上，該天秤準確到至少0.01g，其漂移小于0.1g/小時。優(yōu)選將天秤連接到具有軟件的計算機上，該軟件能(ⅰ)從PUP測驗開始起在預定時間間隔下監(jiān)測天秤重量的變化，(ⅱ)設定在重量變化0.01-0.05g時測驗自動開始，視天秤的靈敏度而異。伸進儲池512內(nèi)的毛細管524應既不接觸其底部也不接觸其頂蓋514。在儲池512內(nèi)的液體(未示出)體積，應足以使空氣在測定過程中不被吸入毛細管524內(nèi)。在測定開始時，儲池512的液面應低于燒結(jié)漏斗518內(nèi)燒結(jié)盤頂表面約2mm。這可通過將一小滴液體放在燒結(jié)盤上并用重量分析法監(jiān)測其緩慢流回到儲池512內(nèi)加以證實。在將柱塞/圓筒組件520置于漏斗518內(nèi)時，該液面不應發(fā)生明顯地變化。儲池的直徑應足夠大(例如～14cm)以致排出～40ml液體所引起的液面高度變化小于3mm。
在測定前，將組件充滿無離子水。正向沖洗在燒結(jié)漏斗518內(nèi)的燒結(jié)盤，使該漏斗充滿新鮮的無離子水。盡可能從燒結(jié)盤的底表面上和漏斗與儲池連接的系統(tǒng)中排除空氣泡。按序開動三通旋塞閥進行下列操作步驟1．從燒結(jié)漏斗518內(nèi)除去(例如放出)在燒結(jié)盤上表面上的過量液體。
2．將溶液高度/儲池512重量調(diào)整到適當?shù)囊好?重量。
3．將燒結(jié)漏斗518放在相對儲池512合適的高度上。
4．然后用燒結(jié)漏斗蓋522蓋上燒結(jié)漏斗518。
5．在旋塞閥組件526和538上的閥門528和540處在連通位置時，使儲池512與燒結(jié)漏斗518達到平衡。
6．然后關閉閥門528和540。
7．然后轉(zhuǎn)動閥門540，使漏斗與排液管544連通。
8．使該系統(tǒng)在該位置上平衡5分鐘。
9．然后將閥門540旋回到關閉位置。
步驟7-9是使燒結(jié)漏斗518的表面處于～5cm的小靜水虹吸作用下進行短暫的“干燥”。如果管544的開口端在燒結(jié)漏斗518內(nèi)的燒結(jié)盤的高度以下伸出～5cm并充滿無離子水，就能應用這種虹吸作用。通常在這步操作中從系統(tǒng)中排出～0.04g液體。在柱塞/圓筒組件520置于燒結(jié)漏斗518內(nèi)時，這步操作防止提前吸收無離子水。在這步操作中從燒結(jié)漏斗內(nèi)排出的液量(稱作燒結(jié)漏斗的修正重量，或“Wffc”))是在沒有柱塞/圓筒組件520的條件下進行20分鐘PUP測驗(見下文))測定的。通過這一步從燒結(jié)漏斗內(nèi)排除的所有液體，在測驗開始時，基本上馬上被該漏斗重新吸收。因此，必須從PUP測驗期間從儲池排出的液體重量中減去這個修正重量。
將一個圓形的模切試樣560放進圓筒554中。將柱塞556滑入圓筒554中并位于清潔拖塊試樣560的頂上。柱塞/圓筒組件520放在漏斗518燒結(jié)部分的頂上，將重物558滑入柱塞556內(nèi)，然后用燒結(jié)漏斗蓋522蓋上漏斗518的頂部。在檢查天秤的讀數(shù)穩(wěn)定后，打開閥門528和540將漏斗518與儲池512連接起來，開始測驗。在測驗自動開始的情況下，當漏斗518開始重新吸收液體時，立即開始收集數(shù)據(jù)。
在總時間1200秒(20分鐘)內(nèi)按時間間隔記錄數(shù)據(jù)。PUP吸收容量如下確定t1200吸收容量(g/g)=〔Wr(t=0)-Wr(t=1200)-Wffc〕/Wds式中，t1200吸收容量是拖塊在1200秒后的容量(g/g)，Wr(t=0)是測驗開始前以克表示的儲池512的重量，Wr(t=1200)是測驗開始后1200秒時以克表示的儲池512的重量，Wffc是燒結(jié)漏斗的修正重量，Wds是清潔拖塊試樣的干重。隨后用同樣方法測定試樣的t30和t900吸收容量，在上面的公式中除了采用Wr(t=30)和Wr(t=900)(即分別為測驗開始后30秒和900秒時儲池的重量)以外其它相同。樣品的t30百分吸收吸收能力按[t30吸收容量]/[t1200吸收容量]×100％計算。
B．擠出清潔拖塊處在使用壓力下時具有保持液體的能力，因此避免液體擠出的能力是本發(fā)明的另一個重要參數(shù)。通過測定在0.25psi(1.5kPa)壓力下用惠特曼濾紙從試樣上所吸收的液量，確定整個清潔拖塊的擠出量。對通過水平毛吸(特別是通過由擦拭層或接觸表面層組成的拖塊的表面毛吸)無離子水達到飽和容量的試樣進行擠出。(在1995年10月13日提交的序號為08/542,497(戴爾等人)的美國專利申請中將一種獲得飽和試樣的方法稱作水平毛吸重量分析法(Horizontal GravimetricWicking method)，在此將其引入作為參考。)將含液體的試樣水平地放在能提供相應壓力的裝置內(nèi)，優(yōu)選采用能在整個試樣表面上提供均勻分布的壓力的充氣袋。以每單位濕試樣重量失去的實驗液體重量報告擠出量。
權(quán)利要求
1．一種清潔工具，包括a．一個手柄；和b．一個可更換式的清潔拖塊，包括?。粋€擦拭層；和ⅱ．一個吸收層；其特征在于清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于拖塊t1200吸收容量的10％,t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少5g無離子水。
2．權(quán)利要求1的清潔工具，其特征在于清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于清潔拖塊t1200吸收容量的5％，優(yōu)選不大于2％，更優(yōu)選不大于1％。
3．權(quán)利要求1的清潔工具，其特征在于清潔拖塊的t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少10g無離子水，優(yōu)選至少20g，更優(yōu)選至少30g。
4．權(quán)利要求1-3任一項的清潔工具，其特征在于清潔拖塊還包括一個固定層，和其特征還在于吸收層位于擦拭層和固定層之間，優(yōu)選固定層包括不透液體的材料。
5．權(quán)利要求1-4任一項的清潔工具，其特征在于擦拭層與吸收層是液體直接相通。
6．權(quán)利要求1-5任一項的清潔工具，其特征在于清潔拖塊在0.25psi下的擠出量不大于40％，優(yōu)選在0.25psi下不大于25％。
7．權(quán)利要求1-6任一項的清潔工具，其特征在于手柄包括一個在一端上的支持頭，其特征在于支持頭包括以可釋放方式將清潔拖塊固定到手柄上的裝置。
8．權(quán)利要求1-7任一項的清潔工具，其特征在于清潔拖塊還包括網(wǎng)狀物。
9．一種清潔工具，包括a．一個手柄，其中包括一個在一端上的支持頭；和b．一個可更換式的清潔拖塊，包括?。粋€擦拭層；ⅱ．一個與擦拭層是液體直接相通的吸收層；和ⅲ．一個基本上不透液體的固定層；其特征在于清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于清潔拖塊t1200吸收容量的5％,t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少20g無離子水。
10．權(quán)利要求1-9任一項的清潔工具，其特征在于吸收層包括的超吸收材料選自具有超吸收能力的凝膠化聚合物和親水性的有吸收能力的聚合泡沫材料。
11．權(quán)利要求10的清潔工具，其特征在于按吸收層的重量計算，吸收層包括至少20％的超吸收材料。
12．一個清潔拖塊，包括a．一個擦拭層；和b．一個吸收層；其特征在于清潔拖塊的t30百分吸收能力不大于清潔拖塊t1200吸收容量的5％,t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少5g無離子水。
13．權(quán)利要求11的清潔拖塊，其特征在于清潔拖塊的t1200吸收容量為每克清潔拖塊至少20g無離子水。
14．權(quán)利要求12或13的清潔拖塊，其特征在于所述的拖塊還包括網(wǎng)狀物。
全文摘要
一種清潔工具，包括一個手柄(圖1a)和一個可更換式的清潔拖塊(200)。該清潔拖塊具有在開始時延遲吸收洗滌液和污物等的能力，而在開始這段延遲之后接著吸收這些物質(zhì)。
文檔編號A47L13/16GK1238668SQ97199968
公開日1999年12月15日 申請日期1997年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月23日
發(fā)明者A·E·謝里, S·A·霍爾特, V·S·平三世, L·N·麥基 申請人:普羅格特-甘布爾公司