清洁垫的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2013年11月12日申请的题目为"自主表面清洁机器人"的美国申请 序列第14/077296号（代理人案卷号225899-341316)的部分继续，并且要求2013年11 月12日提交的题目为"清洁垫"的美国临时专利申请系列第61/902838号（代理人案卷号 225899-345297)和2014年10月3日申请的题目为"表面清洁垫"的美国临时专利申请系 列第62/059637号（代理人案卷号V46645)的优先权。上述申请中的每个被赋予共同于此 的实体。另外，上述专利申请中的每个的全部内容通过引用合并于此用于所有目的。
技术领域
[0003] 本发明涉及使用清洁垫的地板清洁。
【背景技术】
[0004] 瓷砖地板和台面经常需要清洗，其中的一些必然伴有擦洗来去除土壤的干燥。各 种清洁工具可用于清洗硬表面。大多数工具包括可移除地附连到工具的清洁垫。清洁垫可 以是一次性的或者是可重复使用的。在一些示例中，清洁垫被设计成适合特定的工具或者 可被设计成引用一个以上的工具。
[0005] 传统上，湿拖把用于从地板表面上除去污垢和其他脏污迹（例如，灰尘、油脂、食 品、调味汁、咖啡、咖啡渣）。人们通常在水和肥皂或专门的地板清洁液的桶中浸湿拖把并且 用该拖把来擦地板。在一些示例中，人们可能需要执行来回的擦洗动作来清洁特定污垢的 区域。然后，人们将该拖把浸湿在同一水桶中来清洗拖把并继续擦地板。另外，人们可能需 要跪在地板上擦地板，这可能是又麻烦又费力，特别是当地板覆盖大面积时。
[0006] 地板拖把用于擦洗地板，而不需要人们一直跪着。连接到拖把或自主机器人的衬 垫可以擦洗并从表面上除去固体，且不需要用户弯腰来清洁表面，从而防止伤害到用户。
【发明内容】
[0007] 描述了一种表面清洁垫，包括吸收性芯，其包含吸收并保持液体材料的纤维材料； 衬里层（本文通篇也称为"包裹层"），其接触并覆盖所述吸收性芯的至少一侧，包含通过所 述衬里层保持并芯吸液体材料的纤维材料。在实施例中，清洁垫是一次性的或者是可清洗、 可重复使用的。
[0008] 其他的实施例包括组合或子组合采取的以下元件或特征，以向体重小于2. 25千 克的紧凑型移动机器人提供吸收和保持液体及悬浮碎肩的优点。组合或子组合采取的以 下元件或特征创建的垫芯吸潮气和碎肩到吸收性芯中而不会膨胀和提高轻型机器人的前 缘，这将阻碍机器人的运动模式和清洁功效，因为最大的向下力比如1镑力将不再被施加 到垫：上述的垫，其中所述垫采用约0. 9镑的压力在垫上在约10秒内吸收约20毫升的液体 材料；上述的垫，其中所述吸收性芯保持高达约90%的被吸收的液体材料的体积；上述的 垫，其中所述液体材料大致均匀地分配在整个吸收性芯中；上述的垫，其中所述芯材料吸收 高达约7至约10倍于其重量；上述的垫，其中所述衬里层保持高达约10%的所吸收的液体 材料；上述的垫，其中所述吸收性芯包含纤维素纤维；上述的垫，其中所述吸收性芯包括纤 维素和聚合物纤维的混合物；上述的垫，其中所述吸收性芯包括非织造纤维素纸浆；上述 的垫，其中所述纤维素纸浆是粘结的聚合物；上述的垫，其中所述聚合物包括聚乙烯和/或 聚丙烯；上述的垫，其中所述吸收性芯还包括含有丙烯酸胶乳的表面层，例如，以消除掉毛； 上述的垫，其中所述垫在吸收或保持液体时例如在湿润时基本上不压缩或膨胀；上述的垫， 其中所述垫包括连接到该垫的背衬层且特别适于将垫连接到清洁设备；上述的垫，其中所 述背衬层包括纸板；上述的垫，其中所述纸板背衬层是0. 1至0. 05英寸厚（0. 254厘米至 0.127厘米厚）；上述的垫，其中所述纸板背衬层是0.028英寸厚（0.07厘米厚）；上述的 垫，其中所述垫涂覆有聚合物；上述的垫，其中所述聚合物涂层是约〇. 010至约〇. 040英寸 厚（0.0254厘米至0.1016厘米厚）；上述的垫，其中所述聚合物是任何聚合物或蜡材料，例 如其可密封抵抗液体比如水渗透（例如，比如聚乙烯醇或聚胺）；上述的垫，其中所述纸板 采用粘合剂连接到该垫；上述的垫，其中所述吸收性芯包括第一、第二和第三气流成网层， 每个气流成网层具有顶面和底面，所述第一气流成网层的底面设置在所述第二气流成网层 的顶面上，所述第二气流成网层的底面设置在所述第三气流成网层的顶面上；上述的垫，其 中所述衬里层围绕吸收性芯的至少两侧包裹并且覆盖它们；上述的垫，其中所述衬里层包 括水刺层；上述的垫，其中所述衬里层包括水刺纺粘（hydroentangled spundbond)或水刺 层，其在地板面向表面上具有减小厚度的凹槽于其中，并且具有35-40gsm(克每平方米）的 基本重量。当垫100潮湿时，不存在足够的液体润滑垫的底面与地板表面之间的交界面。完 全浸湿的垫会依靠在一层流体上，同时垫在地板表面上移动，但是随着潮湿垫慢慢吸收流 体，未充分湿润的、未充分润滑的包裹层将拖在地板表面上。在实施方式中，纺粘或水刺包 裹层采用亲水性纤维制造，该纤维最大限度地减少暴露于垫与地板表面之间的空气的垫的 表面面积。如果凹槽或针孔不是包裹层的一部分，则湿垫会粘到亲水性地板表面。将表面 纹理施加到包裹层的纺粘或水刺（比如人字形凹槽图案或正方形网格凹槽图案）破坏否则 将会促使湿垫粘到湿地板表面的表面张力。
[0009]在垫的实施方式中，所述衬里层包括粘附到衬里层的侧面不与所述吸收性芯接触 的熔喷磨料纤维；上述的垫，其中所述熔喷纤维具有的直径为介于约〇. 1微米和约20微米 之间；上述的垫，其中所述熔喷磨料纤维覆盖所述衬里层的表面的约44%至约75% ;在垫 的实施方式中，所述熔喷磨料纤维覆盖所述衬里层的表面的约50%至约60%。熔喷层向该 垫提供的优点是破坏了否则可能会引起湿包裹层粘到湿地板的表面张力。通过将纹理和形 貌添加到面向垫表面的地板，熔喷层防止垫粘到或遇到大曳力。熔喷层还向垫提供表面纹 理，用于粗糙对待粘到或干燥到地板表面的污垢和碎肩，并且通过垫的气流成网内芯松动 污垢和碎肩进行吸收。在垫的实施方式中，所述熔喷磨料纤维和所述衬里层具有的集体厚 度介于约0. 5毫米和约0. 7毫米之间。换句话说，从施加的熔喷外层厚度到包裹层的表面的 最大重叠厚度为0. 7毫米。在垫的实施方式中，包裹层具有的厚度介于约0. 5毫米和约0. 7 毫米之间。在实施方式中，包裹层具有约600%的全球战略合作伙伴（WSP) 10. 1 (05)非织造 材料吸水测试规范值；上述的垫，其中所述垫在液体材料吸收之后厚度增加不到30%。在 实施方式中，所述垫还包含香味剂、清洗剂、表面活性剂、发泡剂、上光剂、化学防腐剂、碎肩 保持剂（比如DRAKES0L)和/或抗细菌剂中的一个或多个。在实施方式中，所述垫具有的 厚度介于约6. 5毫米和约8. 5毫米之间。在实施方式中，所述垫具有的宽度介于约68毫米 和约80毫米之间，长度介于约165毫米和约212毫米之间。在实施方式中，衬里层具有的 宽度介于约163毫米和约169毫米之间，长度介于约205毫米和约301毫米之间。在实施 方式中，吸收性芯包括粘结到第二气流成网层的第一气流成网层且第二气流成网层粘结到 第三气流成网层。
[0010] 流体在这三个层之间芯吸，并且在向下的力被施加至垫时保持均匀垂直地贯穿气 流成网层堆叠，而不会回漏到清洁垫之下的地板表面上。在实施方式中，垫保持90 %的流体 施加到地板表面且不到1镑的力，垫不将吸收的液体回漏到地板表面上。每个气流成网层 的顶面和底面的表面张力有助于将所吸的流体保持在各层内，使得在顶层完全饱和时，没 有流体将穿过顶部气流成网层的底表面lib泄漏降至中间气流成网层，并且在中间气流成 网层完全饱和时，没有流体将穿过中间（或第二）层的底面泄漏降至底层。
[0011] 在实施方式中，垫吸收8-10倍其重量的流体到气流成网层的相对刚性基质（完全 湿润时任何尺寸都不变形）中，且流体吸收是通过毛细芯吸实现的，而不是通过压缩释放 抽吸，因为垫所连接到的机器人施加很轻的低变化周期重量，不是厚重的推下和收回的周 期。每个气流成网层减慢所吸流体渗透到下一个相邻的气流成网层，使得流体施加的早期 周期不会导致快速吸入被施加到地板表面的所有流体。气流成网层的垂直堆叠提供阻碍在 包括三个气流成网层的气流成网芯的底部捣拌。每个气流成网层具有其自己的抵抗捣拌底 面，用于始终防止被吸收的流体在底部（或第三）层的底面的底部之下捣拌。
[0012] 在实施方式中，气流成网层在垂直方向上的硬度或密度是不均匀的，使得外顶面 和底面比各层的内部更硬。在实施例中，作为制造过程的特征，气流成网层的表面密度是不 均匀的，使得外顶面和底面比各层的内部更光滑且更不具有吸收性。通过改变每个气流成 网层的外表面的表面密度，气流成网层保持吸收性的芯吸流体进入到每个气流成网层中， 而不通过底面漏回。通过将三个这样的气流成网层合并到垫的吸收芯中，垫因此相对于具 有相当于三层堆叠芯的厚度的单芯的垫具有优良的流体保持性能。三个气流成网层提供至 少三倍的表面张力的量。
[0013] 在垫的实施方式中，这三个气流成网层通过粘合材料被粘附到彼此。在一些实施 方式中，所述粘合材料沿着气流成网层的至少一侧的长度被施加在至少两个均匀间隔的条 中，并且覆盖不超过10%的所述至少一侧的表面面积。在垫的实施方式中，所述粘合材料 被喷洒在气流成网层的至少一侧的长度上，并且覆盖不超过10%的所述至少一侧的表面面 积。在垫的实施方式中，至少一个气流成网层包括基于纤维素的纺织材料。在一些实施方 式中，至少一个气流成网层且优选的是全部三个气流成网层，包括木浆。在一些实施方式 中，一个或多个气流成网层包括生物组分聚合物、纤维素和胶乳，且存在的聚合物的量高达 约15% (重量）。
[0014] 还描述了一种用于构成清洁垫的方法，包括将第一气流成网层设置在第二气流成 网层上；将第二气流成网层设置在第三气流成网层上；以及围绕第一、第二和第三气流成 网层包裹包裹层，该包裹层包括：纤维组合物；以及在定位成与清洁垫下方的地板表面交 界的外表面上粘附到纤维组合物的熔喷磨料，所述纤维组合物是水刺或纺粘材料。
[0015] 用于构成清洁垫的方法的其他实施例包括组合或子组合采取的以下元件或特征， 以在垫连接到体重小于2. 25千克的紧凑型移动机器人时提供从地板表面擦洗碎肩并且吸 收和保持液体及悬浮碎肩的优点，而不妨碍机器人的来回百脉（birdsfoot)或蔓生擦洗图 案及清洗功效。组合或子组合采取的以下元件或特征创建的垫芯吸潮气和碎肩到吸收性芯 中而不会膨胀和提高轻型机器人的前缘，这将防止机器人施加最大的向下力到垫：该方法 还包括在包裹层上粘附和随机地布置熔喷磨料纤维；上述的方法，其中所述熔喷磨料纤维 具有的直径介于约8微米和约20微米之间；上述的方法还包括布置熔喷磨料和包裹层以 具有的集体厚度介于约〇. 5毫米和约0. 7毫米之间；上述的方法还包括将熔喷磨料布置在 包裹层上，以在熔喷磨料与包裹层之间提供介于约44%和约57%之间的覆盖表面比率；上 述的垫，其中所述熔喷磨料纤维覆盖衬里层的表面的约50%至约60% ;上述的方法还包括 将第一气流成网层粘附到第二气流成网层，将第二气流成网层粘附到第三气流成网层；上 述的方法，其中所述气流成网层是基于纤维素的纺织品材料；上述的方法，其中第一、第二 和第三气流成网层、水刺层和熔喷磨料配置成在流体吸收之后厚度增加不到30% ;上述的 方法还包括将气流成网层和包裹层配置成具有约80毫米至约68毫米之间的组合宽度和约 200毫米至约212毫米之间的组合长度；上述的方法还包括将气流成网层和包裹层配置成 具有约6. 5毫米至约8. 5毫米之间的组合宽度；上述的方法还包括将气流成网层配置成具 有69毫米至约75毫米之间的组合气流成网宽度和约165毫米至约171毫米之间的组合气 流成网长度。
[0016] 还描述了一种表面清洁设备，具有连接在其上面的上述清洁垫。另外的实施例包 括其中所述表面清洁设备是拖把或自主移动机器人；上述的表面清洁设备，其中所述垫通 过连接到该垫的背衬层可释放地连接到表面清洁设备；上述的表面清洁设备，其中所述背 衬层包括纸板；并且上述的表面清洁设备，其中所述表面清洁设备还包含释放机构来弹出 可释放连接的垫。
[0017] 还描述了一种采用上述的垫来清洁表面的方法，包括将表面清洁液施加到待清洁 的表面，并且使表面清洁垫通过表面。垫采用约400克力的压力在垫上在约10秒内吸收约 20毫升的液体材料。在一些实施方式中，吸收性芯保持高达约90%的被吸收的液体材料的 体积。在一些实施方式中，被吸收的液体材料大致均匀地分配在整个芯上。在一些实施方 式中，芯材料吸收高达约7至约10倍其重量。在一些实施方式中，衬里层保持高达约10% 的被吸收的液体材料。
[0018] 还描述了一种移动机器人。在实施方式中，所述机器人包括：机器人主体，其限定 向前驱动方向；驱动器，其支撑所述机器人主体以在表面上操纵所述机器人，清洁组件，其 设置在所述机器人主体上。所述清洁组件包括垫支架，其配置成接收具有中心边缘和侧边 缘的清洁垫，所述垫支架包括释放机构，其配置成在致动释放机构时弹出垫。所述机器人还 包括配置成将流体施加到地板表面的流体施加器，其中，以及与所述驱动器和清洁组件连 通的控制器电路，所述控制器电路控制驱动器和流体施加器同时执行清洁程序。清洁程序 包括将流体施加到大致等于机器人的足迹区域的地板表面区域，并且以单独地移动清洁垫 的中心边缘和侧边缘通过地板表面区域的运动模式将机器人返回到地板表面区域，以采用 施加的流体润湿清洁垫的整个表面区域。
[0019] 其他的实施方式包括上述的机器人，其中所述清洁程序还包括以初始体积流率向 地板表面施加流体来润湿所述清洁垫，所述初始体积流率在所述清洁垫被润湿时比随后的 体积流率相对较高。在一个实施方式中，第一体积流率通过最初在一段时间比如1-3分钟 内喷洒每1. 5英尺约lmL流体而设定，第二体积流率通过每3英尺喷洒而设定，其中每个喷 洒流体的体积不到1毫升。流体施加器施加流体至清洁垫前面的地板表面区域并且在移动 机器人的向前驱动方向上，并且流体被施加到清洁垫先前所占据的地板表面区域。在实施 方式中，先前占据的地板表面区域被存储在可以访问控制器电路的地图上。在实施方式中， 流体被施加到地板表面区域，机器人在立即施加流体之前已经后退离开了至少一个机器人 足迹长度的距离，使得流体仅被施加到可穿过的地板，而不是触发机器人上的凸点传感器 (碰撞）开关或接近传感器的壁、家具件、地毯或其他非地板区域。在实施方式中，执行清洁 程序还包括以百脉运动移动清洁垫，沿着中心轨迹向前和向后，沿着轨迹向前和向后至左 侧并且沿着中心轨迹从起点远离，以及沿着轨迹向前和向后至右侧并且沿着中心轨迹从起 点远离。机器人驱动器包括设置在机器人主体的相应左右部上的左右驱动轮，且机器人的 重心位于驱动轮的前面，使得机器人总重量的大多数定位在垫支架上。因为垫在流体吸收 期间不膨胀，所以机器人的重量在整个清洗程序中保持定位在垫支架上。机器人的总重量 以3比1的比例分配在垫支架和驱动轮之间，且机器人在不保持任何流体时的总重量介于 约1千克和约1. 5千克镑之间，在保持流体时介于约1. 5千克至4. 5千克之间。在实施方式 中，机器人主体和垫支架都限定大致矩形的足迹。另外，在实施方式中，机器人还包括设置 在垫支架的顶部上的振动马达。在一些实施方式中，机器人还包括切换按钮，用于致动垫支 架释放机构并弹出垫。垫上的背衬层与垫支架接合，垫支架包括突出突起，其定位成用于沿 着背衬层的外周边缘对准并结合背衬层的一个或多个成形狭槽切口。在一些实施方式中， 垫支架包括突出突起，其定位成用于在除沿着外周边缘之外的位置对准并结合背衬层的一 个或多个成形狭槽切口。
[0020] 还描述了一种移动地板清洁机器人，包括：机器人主体，其限定向前驱动方向；驱 动器，其支撑所述机器人主体以在表面上操纵所述机器人，所述驱动器包括左右驱动轮，它 们布置在所述机器人主体的相应左右部上