(57)【要約】本発明は、（ａ）約５０〜約９０重量％の天然セルロース繊維、（ｂ）約１０〜約５０重量％のバインダー繊維成分、（ｃ）０〜約２０重量％の充填材及び（ｄ）０〜約８重量％の染料又は顔料を含む不織ウエブ又は複合構造体である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）約５０〜約９０重量％の天然セルロース繊維、（ｂ）約１０〜約５０重量％の、（１）約５０〜約９９重量％の、（ｉ）約６３〜１００重量％のセルロースエステル及び（ｉｉ）０〜約３７重量％の可塑剤を含むセルロースエステル繊維並びに（２）約１〜約５０重量％の、（ｉｉｉ）約９０〜１００モル％の１，４−ブタンジオール及び０〜約１０モル％の変性グリコールを含むグリコール成分（但しグリコールの合計モル％は１００モル％に等しい）及び（ｉｖ）約４０〜約６０モル％のテレフタル酸及び約６０〜約４０モル％のアジピン酸を含む二酸成分（但しジカルボン酸の合計モル％は１００モル％に等しい）を含む脂肪族−芳香族コポリエステル繊維を含んでなるバインダー繊維成分、（ｃ）０〜約２０重量％の充填材並びに（ｄ）０〜約８重量％の染料又は顔料を含んでなる不織ウエブ又は複合構造体（但し成分（ａ）〜（ｄ）の重量％は前記不織ウエブ又は前記複合構造体の合計重量基準である）。
【請求項２】
前記脂肪族−芳香族コポリエステル繊維の前記ジカルボン酸成分が４２〜約５０モル％のテレフタル酸及び約５０〜約５８モル％のアジピン酸を含む請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項３】
前記天然セルロース繊維が大麻、サイザル麻、亜麻、ケナフ、綿、マニラ麻、黄麻、カポック、パピルス、ラミー、ココヤシ、麦わら、稲わら、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ及び木粉からなる群から選択される請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項４】
前記天然セルロース繊維が大麻、サイザル麻、亜麻、ケナフ、綿、黄麻及びココヤシからなる群から選択される請求項３に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項５】
前記成分（ａ）が６０〜約７５重量％の量で存在し、そして成分（ｂ）が２５〜約４０重量％の量で存在する請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項６】
前記バインダー繊維成分がセルロースエステル繊維及び脂肪族−芳香族コポリエステル繊維の混合物である請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項７】
成分（ｂ）（１）の前記セルロースエステル繊維が約５８〜約９９％の量で存在する請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項８】
成分（ｂ）（１）の前記セルロースエステル繊維が約８８〜約９８％の量で存在する請求項７に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項９】
成分（ｂ）（２）の前記脂肪族−芳香族コポリエステルエステル繊維が約１〜約３２％の量で存在する請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１０】
成分（ｂ）（２）の前記脂肪族−芳香族コポリエステルエステル繊維が約２〜約１２％の量で存在する請求項９に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１１】
成分（ｂ）（１）の前記セルロースエステル繊維が二酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース及び酢酸プロピオン酸セルロースからなる群から選択されたセルロースエステルを含む請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１２】
成分（ｂ）（１）の前記セルロースエステル繊維が可塑化溶媒紡糸セルロースエステル及び可塑化溶融紡糸セルロースエステルからなる群から選択される請求項１１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１３】
前記セルロースエステルがグリセリンエステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、クエン酸エステル、オリゴマーポリエステル、スルホンアミド及びエーテル、ジアセチン、トリアセチン並びにＮ−エチル−ｏ，ｐ−トルエンスルホンアミドからなる群から選択された可塑剤で可塑化されている請求項１２に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１４】
酸化アルミニウム、タルク、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、クレイ、アルミノケイ酸塩（カオリン）、二酸化ケイ素、炭素繊維、ガラス繊維及びミクロビーズからなる群から選択された充填材又は強化繊維を含む請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１５】
１種又はそれ以上の顔料、着色剤及び染料を含む請求項１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１６】
１種又はそれ以上の前記顔料、着色剤及び染料が二酸化チタン、酸化鉄及びカーボンブラックからなる群から選択される請求項１５に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１７】
前記二酢酸セルロースが１．２〜２．７の置換度及び１５０〜４００グルコースモノマー単位の重合度を有する請求項１１に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【請求項１８】
請求項１７記載の二酢酸セルロースから製造された繊維が１〜６０のフィラメント当たりデニール及び約０．０１ｃｍ〜１０．２ｃｍのステープルカット繊維長を有する請求項１７に記載の不織ウエブ又は複合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構造体の形態の製造物品、更に詳しくはパネル及び成形品を製造するのに有用な天然セルロース繊維製のこのような複合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、天然セルロース繊維を含む複合構造体は、パッケージトレイ、車内ドア内装、リアウインドウ棚、シートバック、カーペットバッキング及び防音材用に、自動車工業で使用されている。複合建築体の物品の例は特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に開示されている。天然セルロース繊維を含む複合構造体の他の用途としては、植木鉢、成形品、鉄道枕木、家具、海桟橋、防音材、包装材並びにその他の建築及び消費者製品のような物品があげられる。
【０００３】
これらの物品の多くには、天然セルロース繊維又は他の繊維状成分及び繊維又はフレークの形態にあるポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）又はポリ塩化ビニルであってよいポリマー成分が含有されている。ポリプロピレンは自動車工業に於いてしばしば使用されるポリマー成分である。これらの物品を製造する一般的な方法は、熱及び圧力を使用して、木材／ポリエチレン複合体の場合に於けるように、天然セルロース繊維／ポリマー混合物を成形することである。他の方法は、天然セルロース繊維及びバインダーポリマー並びに何か鉱物充填材及び着色剤を含有する不織又は多層構造体を所望の製品に成形することである。成形に於ける熱及び圧力の適用によって、バインダーポリマーと、混合物又は不織材料の天然セルロース繊維又は他の繊維状成分とが一緒に融合する。所望の最終用途のために必要な引張、剛性、衝撃及び表面特性を有する、一つになった複合体物品が形成される。バインダーポリマーを十分な量で使用する場合には、天然セルロース繊維はポリマーによって完全にカプセル化されるであろう。これらの成形構造物は、５０重量％以下のバインダーポリマーであろう。
【０００４】
環境法令に於ける変化によって、堆肥にできる及び生物分解性の複合体についてのニーズが増加している。上記の物品の制限の一つは、使用されるバインダーポリマーの特性に起因して、堆肥にしたときにそれらが生物分解性を欠くことである。従来、ポリエチレン及びポリプロピレン並びにポリ塩化ビニル、エポキシド及びフェノール樹脂がこの種類の天然セルロース繊維複合体中に使用されてきた。堆肥化環境中で、オレフィン、ポリ塩化ビニル、エポキシド及びフェノール樹脂は、容易には生物分解されない。
【０００５】
それ故、当該技術分野に於いて、その有用寿命の終わりに一般的な堆肥化埋立地で処理することができる、現存する複合体の構造的特性を有する、生物分解性、堆肥化性、成形性複合体物品についてのニーズが存在する。更に、再生可能資源から作られる成分を利用するための、継続する自然環境保全必要性が存在する。従って、本発明が指向するものは、このようなことへの対策である。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４，４７４，８４６号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，８８３，０２５号明細書
【特許文献３】
米国特許第６，１２３，１７２号明細書
【特許文献４】
米国特許第６，１８４，２７２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、自動車用ドアパネル及び防音材を含む、それらの意図する用途に適するために、種々の範囲の密度及び剛性を有する物品を製造するのに有用である複合構造体である。本明細書で使用する用語「複合構造体（composite structure）」は、成形不織物品を形成するために、熱及び圧力に付された不織ウエブ又は布帛として定義される。この複合構造体は、天然セルロース繊維、セルロースエステル及び脂肪族−芳香族コポリエステルのバインダー繊維、鉱物ベースの充填材又は強化充填材のような充填材並びに顔料又は染料のような着色剤を含む材料の組合せから製造される。更に詳しくは、本発明は（ａ）約５０〜約９０重量％の天然セルロース繊維、（ｂ）約１０〜約５０重量％のバインダー繊維成分、（ｃ）０〜約２０重量％の充填材並びに（ｄ）０〜約８重量％の染料又は顔料を含む複合構造体である。このバインダー繊維成分は（１）約５０〜約９９重量％のセルロースエステル繊維及び（２）約１〜約５０重量％の脂肪族−芳香族コポリエステルを含んでなる。セルロースエステル繊維は（ｉ）約６３〜１００重量％、好ましくは約７２〜１００重量％のセルロースエステル及び（ｉｉ）０〜約３７重量％、好ましくは約０〜約２８重量％の可塑剤を含んでなる。コポリエステルは（ｉｉｉ）約９０〜１００モル％の１，４−ブタンジオール及び０〜約１０モル％の変性グリコールを含むグリコール成分並びに（ｉｖ）約４２〜約５０モル％のテレフタル酸及び約５０〜約５８モル％のアジピン酸を含んでなる二酸成分を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、不織ウエブ及び／又は不織ウエブから熱及び圧力によって製造された複合構造体を提供することによって、先行技術の欠陥を克服する。この複合構造体は、生物分解性で且つ堆肥化性であり、そして所望の物理的特性を犠牲にすることなく再生可能資源から製造される製造物品になる。この物品は繊維マット、パネル又は成形物の形態であってよい。この不織ウエブ及び／又は複合構造体は、
【０００９】
（ａ）約５０〜約９０重量％の天然セルロース繊維、
（ｂ）約１０〜約５０重量％の、
（１）約５０〜約９９重量％の、
（ｉ）約６３〜１００重量％、好ましくは約７２〜１００重量％のセルロースエステル及び
（ｉｉ）０〜約３７重量％、好ましくは約０〜約２８重量％の可塑剤
を含むセルロースエステル繊維並びに
（２）約１〜約５０重量％の、
（ｉｉｉ）約９０〜１００モル％の１，４−ブタンジオール及び０〜約１０モル％の変性グリコールを含んでなるグリコール成分及び
（ｉｖ）約４０〜約６０モル％のテレフタル酸及び約６０〜約４０モル％のアジピン酸を含んでなる二酸成分
を含んでなる脂肪族−芳香族コポリエステル繊維
を含むバインダー繊維成分、
（ｃ）０〜約２０重量％の充填材並びに
（ｄ）０〜約８重量％の染料又は顔料
を含んでなる。
【００１０】
成分（ａ）〜（ｄ）の重量％は１００重量％に等しい複合構造体の合計重量基準である。（ｂ）（１）セルロースエステル繊維及び（ｂ）（２）脂肪族−芳香族コポリエステル繊維の重量％は１００重量％に等しいバインダー繊維成分（ｂ）の合計重量基準である。（ｉ）セルロースエステル及び（ｉｉ）可塑剤の重量％は１００重量％に等しい（１）セルロースエステル繊維の合計重量基準である。（ｉｉｉ）グリコール成分のモル％は合計１００モル％のグリコール成分基準であり、二酸成分のモル％は合計１００モル％の二酸成分基準である。
【００１１】
天然セルロース繊維は、好ましくは、大麻、サイザル麻、亜麻、ケナフ、綿、マニラ麻、黄麻、カポック、パピルス、ラミー、ココヤシ（コイア）、麦わら、稲わら、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ及び木粉からなる群から選択される。更に好ましくは、天然セルロース繊維は、大麻、サイザル麻、亜麻、ケナフ、綿、黄麻及びコイアからなる群から選択される。本発明の天然セルロース繊維成分のための適当な繊維長は０．０１〜１０．２ｃｍである。
【００１２】
好ましくは、複合構造体に於いて、天然繊維は約６０〜約７５重量％存在し、バインダー繊維成分は約２５〜約４０重量％存在する（但し全ての繊維の合計重量％は１００重量％である）。前記のように、複合構造体の物品の例は当該技術分野で公知であり、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４（これらの全てを、それらの全体を引用して、本明細書に含める）に開示されている。
【００１３】
本発明のコポリエステルは、好ましくは繊維状構造の形態を有するバインダー繊維中に使用される。本発明のバインダー繊維は一成分バインダー繊維及び二成分シース又は他の表面セグメントの形態であってよい。造形されたバインダー繊維は押出の間にバインダー材料で蓋をされた断面脚(cross-sectional legs)の頂部と共に成形することができる。
【００１４】
二成分バインダー繊維は、シース／コア、並列又は当該技術分野で公知の他の形状を有することができる。低溶融温度二成分バインダー繊維の製造及び結合方法は、米国特許第３，５８９，９５６号明細書に詳細に記載されている。本発明からのバインダー繊維は、本明細書に記載されているセルロース繊維のような他の生物分解性繊維と、容易にブレンドされる。
【００１５】
このバインダー繊維成分はセルロースエステル繊維と脂肪族−芳香族コポリエステル繊維との混合物を含む。好ましくは、セルロースエステル繊維は、約５８〜約９９重量％、更に好ましくは約８８〜約９８重量％存在し、そしてコポリエステル繊維は、約１〜約４２重量％、好ましくは約１〜約３２重量％、なお更に好ましくは約２〜約１２重量％存在する。バインダー繊維成分中にセルロースエステルを使用することによって、複合構造体は主として再生可能資源から製造された繊維からなり、適当な堆肥化環境中で堆肥化可能である。バインダー繊維の混合物には、比較的高い溶融熱可塑性繊維及び比較的低い溶融熱可塑性繊維の両方が含まれてよい。Ｓｈｅａｒｄ等に付与された米国特許第４，１９５，１１２号明細書に於いて、布帛の剛性を増加させるための、バインダー繊維及びそれらの異なった軟化温度を例示する方法が開示されている。しかしながら、本発明は剛性の増大と同様に生物分解性を提供する。
【００１６】
本発明に於いて有用なセルロースエステルは、当該技術分野で公知の技術を使用して製造することができ、又は例えばイーストマン・ケミカル社(Eastman Chemical Company, Inc.)、米国テネシー州キングスポート(Kingsport)から市販されている。
【００１７】
本発明に於いて有用なセルロースエステルは、少なくとも２個のアンヒドログルコース環を有し、そして典型的に２〜５，０００個のアンヒドログルコース環を有し、また、このようなポリマーは、典型的に、フェノール／テトラクロロエタンの６０／４０重量溶液１００ｍＬ中サンプル０．５ｇについて、２５℃の温度で測定したとき、約０．２〜約３．０ｄｌ／ｇ、好ましくは約１〜約１．５ｄｌ／ｇのインヘレント粘度（ＩＶ）を有する。更に、本発明で有用なセルロースエステルのＤＳ／ＡＧＵは約１．５〜約３．０の範囲内である。好ましくは、本発明のセルロースエステルのエステル部分は２〜１２個の炭素原子を含む。特に、好ましいセルロースのエステルには、酢酸セルロース（ＣＡ）、プロピオン酸セルロース（ＣＰ）、酪酸セルロース（ＣＢ）、酢酸プロピオン酸セルロース（ＣＡＰ）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、プロピオン酸酪酸セルロース（ＣＰＢ）等が含まれる。
【００１８】
本発明のために適している二酢酸セルロースは、好ましくは１．２〜２．７の置換度（Ｄ．Ｓ．）、１５０〜４００グルコースモノマー単位の重合度、１〜６０、好ましくは１〜１０の繊維デニール／フィラメント及び０．０１ｃｍ〜１０．２ｃｍのステープルカット繊維長を有する。本発明で使用するために適している二酢酸セルロースの例はテネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社によって製造されたＣＡ−３９８−３０二酢酸セルロースである。
【００１９】
本発明で使用するのに適した特定のセルロースエステルは、１．６ブチリルのＤＳ、０．９アセチル及び０．５ヒドロキシルを有する酢酸酪酸セルロースであるＣＡＢ３８１−２０並びに２．５プロピオニルのＤＳ、０．３アセチルのＤＳ及び０．２ヒドロキシルを有する酢酸プロピオン酸セルロースであるＣＡＰ４８２−２０であり、またこれらは両方ともイーストマン・ケミカル社によって製造されている。本発明のセルロースエステルについてのＤＳ又はＤ．Ｓ．又はＤＳ／ＡＧＵは、アンヒドログルコース環当たりのアシル基の数として定義することができる。
【００２０】
セルロースエステル繊維は、また好ましくは、二酢酸セルロース（ＣＡ）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）及び酢酸プロピオン酸セルロース（ＣＡＰ）から選択されたセルロースエステルからなる。このセルロースエステル繊維は、好ましくは可塑化溶媒紡糸セルロースエステル又は可塑化溶融紡糸セルロースエステルであり、更に好ましくは可塑化溶融紡糸セルロースエステルである。使用する場合、可塑剤の添加は、紡糸の間に添加される。適当なセルロース可塑剤には、グリセリンエステル、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、クエン酸エステル、オリゴマー性ポリエステル、スルホンアミド及びエーテルが含まれる。幾つかの具体的なセルロース可塑剤は、ジアセチン、トリアセチン及びＮ−エチル−ｏ，ｐ−トルエンスルホンアミドである。可塑剤の量は、セルロースエステル及び可塑剤を含むセルロースエステル繊維の合計重量基準で、０〜約３７重量％である。使用される可塑化したセルロースエステル繊維は、添加されたＵＶ光安定剤又はサーモメカニカル酸化安定剤を有していてよい。
【００２１】
ポリエステル及びコポリエステルの製造は当該技術分野で公知である（米国特許第２，０１２，２６７号明細書、その全部を引用して本明細書に含める）。このような反応は、通常、１５０℃〜３００℃の温度で、四塩化チタン、二酢酸マンガン、酸化アンチモン、二酢酸ジブチルスズ、塩化亜鉛又はこれらの組合せのような重縮合触媒の存在下で行われる。触媒は、典型的に、反応剤の合計重量基準で、１０〜１０００ｐｐｍの量で使用される。脂肪族−芳香族コポリエステルの製造は、特に米国特許第５，４４６，０７９号明細書に示されている。本発明の目的のために、代表的脂肪族−芳香族コポリエステルは、３０モル％のテレフタレートを含有するポリ（テトラメチレングルタレート−共−テレフタレート）である。このポリエステルは、グルタル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル及び１，４−ブタンジオールを、真空下で、最初にＴｉ（ＯｉＰｒ)4として存在する１００ｐｐｍのＴｉの存在下で、約２００℃で１時間、次いで２４５℃で０．９時間加熱するとき製造される。
【００２２】
本発明で有用である脂肪族−芳香族コポリエステルには、好ましくは、下記の二酸、即ちマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、スベリン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、ジグリコール酸、イタコン酸、マレイン酸、２，５−ノルボルナンジカルボン酸、これらのエステル形成性誘導体及びこれらの組合せからなる群から選択された１種又はそれ以上のジカルボン酸が含まれていてよく、そして好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジオール、チオジエタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、Ｃ10〜Ｃ1000ポリ（エチレングリコール）、Ｃ8〜Ｃ1000ポリ（テトラメチレングリコール）及びこれらの組合せからなる群から選択された１種又はそれ以上のジオールが含まれていてよい。
【００２３】
好ましいグリコールには、１，４−ブタンジオールが含まれ、好ましいジカルボン酸には、アジピン酸、グルタル酸及びコハク酸が含まれる。アジピン酸が更に好ましい。
【００２４】
脂肪族−芳香族コポリエステル繊維は、好ましくは、少なくとも約９５モル％、更に好ましくは１００モル％の１，４−ブタンジオールのグリコール成分並びに約４２〜約４６モル％のテレフタル酸及び約５４〜約５８モル％のアジピン酸の二酸成分を含む。これらの組成特性を有する、本発明に於いて特別の有用性の脂肪族−芳香族コポリエステルは、テネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社から入手できるイースター・バイオ(Eastar Bio)（商標）ＧＰコポリエステルである。
【００２５】
本発明の成分（ｃ）に於いて有用である鉱物ベースの充填材又は強化繊維は、酸化アルミニウム、タルク、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、クレイ、アルミノケイ酸塩（カオリン）、二酸化ケイ素、炭素繊維又はガラス繊維からなる群から選択される。
【００２６】
有用な顔料、着色剤及び染料は、例えば二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック並びにセルロースエステルプラスチックス及びセルロースのために適している任意の染料又は顔料である。使用される充填材、強化繊維、染料、顔料及び着色剤は、おそらく生物分解性ではないが、大部分が鉱物ベースであり又は環境的に優しいように選択できるであろう。
【００２７】
本発明の複合構造体は、樹脂／繊維複合構造体であり、現存する不織布機械で製造することができる。一つの製造方法は、天然セルロース繊維とバインダー繊維とを一緒に、不織ウエブにブレンドし、繊維をマットにカーディングし、そして必要な場合に、繊維を更に分布させ、クロスラッピングし(cross-lapping)、そしてカーディングしたマットをニードリング（needling）することによる。カーディングしたマットの多層又は配向（若しくはクロスラッピング）の使用は、カーディングしたマットの均一性を向上させるために又はこのカーディングしたマットから製造された成形物品の強度特性の方向性を与えるために若しくは最小にするために使用することができる。ニードリングは、カーディングしたマットの単一層の密度を増加させるために、成形の前に材料の数個の層の密度を一緒に固定するために及び／若しくは増加させるために又は単一層若しくは多層マット中の繊維をＺ方向に配向させるために使用することができる。所望のマットが形成されると、このマットを成形のために必要になるまで貯蔵することができる。熱及び圧力の適用によって、カーディングしたマットを、冷却時に所望の形状を保持する複合構造体に形成することができる。このマットは、二次元形状又は三次元形状に形成することができる。本発明の十分な圧力及び温度は、１４０℃〜１８０℃の温度範囲内及び２０〜２７６バールの圧力範囲内である。Ｐｅｏｐｌｅｓ  Ｊｒ．に付与された米国特許第４，５６８，５８１号明細書には、本明細書に記載した方法と同様の、繊維マットを製造し、成形するための機械的方法が記載されている。製造された複合構造体は、また、比較的容易に３−Ｄ造形物品を製造するための圧縮成形及び射出オーバー成形(injection over molding)と適合する。
【００２８】
本発明の不織ウエブは、不織布帛又は不織フェルトからなる。
【００２９】
本発明の複合構造体から製造された物品は、それらの意図する用途に適するように、変化した範囲の密度及び剛性を有していてよい。例えば、防音材用に製造された物品は、自動車ドアパネル用に製造された物品と同じ密度又は剛性を有しない。より低い剛性及び密度を必要とする物品のために、ブレンドされ、カーディングされた不織ウエブが、より低い熱及びより低い圧力で一緒に結合され、次いで切断及び所望の形状への成形のために準備されるまで保持される単純化された手順が使用される。本発明で有用なマットの製造は一般的な不織工業的装置で実施される連続法によって可能である。
【００３０】
本発明のための多くの用途に於いて、仕上げ物品の外観が重要である。この複合構造体は、適切なポリマーと共にオーバー成形するか又は箔、フィルム若しくは布に結合することができる。バインダー繊維成分中の適切な混合物繊維の選択によって、複合構造体へのこれらのカバー材の結合は、追加の接着剤無しに容易に達成できる。この複合構造体は、また、金型内に適用された又は成形後に適用された型押模様を受け入れる。
【００３１】
本発明に於いて、堆肥化は、微生物（即ち、細菌及び真菌）及び／又はそれらの酵素の、葉、紙、木材及びある種の有機ポリマーのような種々の物質との直接相互作用の結果として、特定された時間枠内での生物分解として定義される。生物分解の速度は、ＡＳＴＭ規格方法Ｄ５３３８「制御された堆肥化条件下でのプラスチック材料の好気性生物分解を決定するための規格試験」、ＡＳＴＭ規格方法Ｄ６３４０「堆肥環境中での放射能標識プラスチック材料の好気性生物分解を決定するための規格試験」、ＤＩＮ（ドイツ）規格方法ｖ５４９００「Vornorm on Compostability of Plastic Materials」、ＩＳＯ１４８５５「制御された堆肥条件下でのプラスチックの最終好気性生物分解性及び分解の評価−放出された二酸化炭素の分析による方法」及びＩＳＯ５０５９「規定された堆肥化条件下でのプラスチック材料の分解の評価」によって測定できる。
【００３２】
本発明を、その好ましい態様の下記の実施例によって更に例示するが、これらの実施例は、単に例示の目的のために含められ、他の方法で特に示されない限り、本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。出発物質は、他の方法で示されない限り、市販されている。
【実施例】
【００３３】
例１（比較例）
成形されたボードを、二酢酸セルロースステープルファイバー（０．６〜０．７ｃｍステープルカット、１．６デニール／フィラメント）及び長さ０．６〜０．８ｃｍに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ(shive)含有量２５％、エクスタ・ファイバース社(Ecusta Fibers)、カナダ国マニトバ州ウインクラー(Winkler)からのカナダ亜麻）から製造した。７１．４重量％の亜麻及び１４．３重量％の二酢酸セルロースを含有する繊維並びに１４．３重量％のクエン酸トリエチル可塑剤の組合せを生成した。可塑剤（クエン酸トリエチル）は、イソプロピルアルコールとの６．５重量％溶液として添加した。可塑剤溶液で飽和されたマットを、環境条件下で一夜乾燥して、イソプロピルアルコールを蒸発させた。次いで、この可塑化された材料を、デイク(Dake)静プレス内で、１２．７ｃｍ×１２．７ｃｍ正方形金型内で、１５０℃で３０分間、３４．５バールで圧縮した。得られたボードは約０．３ｃｍの厚さであり、これは内部的に十分に結合しているように見えたが、このボードは、同じ条件で圧縮した１００％亜麻繊維よりも、剛性に於ける非常に僅かな増加のみを示した。
【００３４】
例２（比較例）
これは、セルロースエステル成分が無く、追加の外部可塑剤添加が無い場合についての比較例である。成形されたボードを、イースター・バイオ（商標）1/4ステープルカット繊維及び1/4インチ長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻７５重量％）から製造した。この繊維の混合物は、亜麻８０重量％及びイースター・バイオ（商標）繊維２０重量％であった。上記の組合せを、繊維のマットに形成した。次いで、この材料を、ＰＨＩ静プレス内で、２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍ正方形金型内で、１５０℃で６００秒間、３４．５バールで圧縮した。得られたボードは約０．３２ｃｍの厚さであり、これは内部的に十分に結合していた。このボードは、例１を越えた及び例１に於けるようにして圧縮した１００重量％亜麻ボードを越えた、可撓性に於ける注目すべき増加を示した。
【００３５】
例１及び２に於いて、全体的に増加した内部結合及び剛性を示した圧縮コンポジットボードが製造された。しかしながら、例１に於けるように溶媒紡糸二酢酸セルロース繊維の使用は、亜麻繊維のために強い親和性を有する可塑剤の使用を必要とし、二酢酸セルロースの可塑化を、困難で、時間消費型の方法にする。過剰の可塑剤を使用しなくてはならず、ボードが古くなるとき、可塑剤がボードから外に移動することに至り得る。圧縮したマトリックス中でセルロース繊維と共に可塑剤を使用することは、米国特許第５，７６６，７５２号明細書（「二酢酸セルロースを含有する紙で製造された高圧積層物」）及び米国特許第５，９２２，４５１号明細書（「可塑化したシート、このようなシートから製造された積層物及びこのような積層物の製造方法」）に記載されている。しかし、例２に於いて、非常に十分に内部的に結合されたボードが、脂肪族−芳香族コポリエステルで、そしてセルロースエステル成分無しで製造され、得られたボードは非常に硬質ではなく、この特性を有するものの成形のために適当な剛性が必要である。これらの欠点に取り組むために、一連の計画実験を実施した。
【００３６】
例３（本発明の実施例）
これは、上記の一連のものに於ける最初の計画実験である。二酢酸セルロースの可塑化の問題に取り組むために、この実験に於いて溶融紡糸セルロース繊維を使用した。これらの繊維は、イーストマン・ケミカル社によって製造された、配合二酢酸セルロースプラスチックペレットから溶融紡糸した。得られた溶融紡糸繊維には、１８重量％のトリアセチン可塑剤が含有されており、４．６デニール／フィラメントであった。この計画実験に於いて、合計繊維含有量は、亜麻繊維及びバインダー繊維から構成されていた。バインダー繊維の重量％を、表に示し、「合計充填材」として下に数字で示す。使用した亜麻繊維は、紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻７５重量％）であった。バインダー繊維は、二酢酸セルロース溶融紡糸繊維（ＣＡ）の一部を有し、これを表中に示し、「Ｃｏｍｐ＃」として数字で示し、溶融紡糸イースター・バイオ（商標）繊維は、２．５〜４．０デニール／フィラメントを有していた。全ての繊維は、０．６〜０．７ｃｍの長さに切断した。
【００３７】
【表１】
2005504184.tif 000002
【００３８】
この実験に於いて、繊維の緊密なブレンドを達成するために、個々のサンプル繊維を、ワーリング・ブレンダー(Waring blender)内で一緒にブレンドした。これらのブレンドした繊維を、２５．４×２５．４ｃｍの正方形金型内に手で置き、ＰＨＩ静プレス内で、１５０℃及び３４．５バールで３０分間圧縮した。
【００３９】
【表２】
2005504184.tif 000003
【００４０】
【表３】
2005504184.tif 000004
【００４１】
例４（本発明の実施例）
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び溶融紡糸イースター・バイオ（商標）、例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％）から製造した。７０重量％の紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）、２５重量％の二酢酸セルロース繊維及び５重量％のイースター・バイオ（商標）フィルムを含有する混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造されたカーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。次いで、このマトリックスを、静プレス内で１６５℃で１５分間約１バールで圧縮した。これによって、０．１７ｇ／ｃｃの見掛け密度を有する、２５．４×２５．４×０．８９ｃｍの嵩高の複合構造体が形成されることになった。得られたボードは、良好な嵩高性を有し、十分に内部的に結合されていた。このボードは、同じ条件で圧縮した１００％亜麻繊維を越えた、見掛け剛性に於ける顕著な増加を示した。
【００４２】
例５（本発明の実施例）
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び溶融押出した（溶融紡糸）イースター・バイオ（商標）、例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）から製造した。５５重量％の亜麻、３５重量％の二酢酸セルロース繊維及び１０重量％のイースター・バイオ（商標）を含有する混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造されたカーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。次いで、このマトリックスを、デイク静プレス内で１６５℃で１５分間約１バールで圧縮した。これによって、０．１８の見掛け密度を有する、２５．４×２５．４×０．８５ｃｍの嵩高の複合構造体が形成されることになった。得られたボードは、良好な嵩高性を有し、十分に内部的に結合されていた。
【００４３】
例４及び５は、バインダーと亜麻繊維との組合せによって、十分に内部的に結合された、低い見掛け密度の複合体ボードを製造することができることを示している。この種の構造体は、防音材又は他の高い嵩の応用で使用するために、よく適合させることができる。
【００４４】
例６
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び溶融紡糸イースター・バイオ（商標）、例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）から製造した。５５重量％の亜麻、３５重量％の二酢酸セルロース繊維及び１０．００重量％のイースター・バイオ（商標）脂肪族−芳香族コポリエステルを含有する混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造されたカーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で１３ｃｍ×１３ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。この複合体ボードを、室温２５℃及び１バール圧力で出発して成形し、加熱を適用し、温度が１６５℃に到達するまで（加熱速度、８℃／分）、サンプルを１バール圧力で保持した。１６５℃で、圧力を１３８バールまで上昇させ、サンプルを圧力下で３５℃まで冷却した（冷却速度、１３．５℃／分）。得られたボードは、１．０３の見掛け密度を有し、十分に内部的に結合し、光沢のある表面で硬質であった。
【００４５】
例７（本発明の実施例）
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び溶融紡糸イースター・バイオ（商標）、例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％）から製造した。６０重量％グラムの紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）、３５重量％の二酢酸セルロース繊維及び５重量％のイースター・バイオ（商標）脂肪族−芳香族コポリエステルの混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造された研究所カーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で１３ｃｍ×１３ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。次いで、このマトリックスを、静プレス内で１６５℃で５分間約１０３バールで圧縮した。得られたボードは、１．０４ｇ／ｃｃの見掛け密度を有し、光沢のある表面で十分に内部的に結合されていた。
【００４６】
例８（本発明の実施例）
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び溶融紡糸イースター・バイオ（商標）脂肪族−芳香族コポリエステル、例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％）から製造した。７０重量％の紙グレード亜麻トウ（エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）、２５重量％の二酢酸セルロース繊維及び５重量％のイースター・バイオ（商標）フィルムの混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造されたカーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で１３ｃｍ×１３ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。次いで、このマトリックスを、デイク静プレス内で１６５℃で５分間約１０３バールで圧縮した。得られたボードは、０．９２ｇ／ｃｃの見掛け密度を有し、光沢のある表面で十分に内部的に結合されていた。
【００４７】
例９
成形したボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、例３に記載したものと同じ繊維、５ｃｍに切断したステープル及び例３に記載したものと同じ繊維並びに約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％）から製造した。６０．０重量％の紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５％、エクスタ・ファイバース社、カナダ国マニトバ州ウインクラーからのカナダ亜麻）及び４０．０重量％の二酢酸セルロース繊維の混合物を、イーストマン・ケミカル社によって製造されたカーディング機械内で一緒にブレンドした。上記の組合せを、正方形アルミニウム金型内で１３ｃｍ×１３ｃｍの繊維のマットに、手によって形成した。次いで、このマトリックスを、デイク静プレス内で１６５℃で１０分間約１０３バールで圧縮した。得られたボードは、１．０７の見掛け密度を有し、十分に内部的に結合され、光沢のある表面で硬質であった。
【００４８】
例１０（本発明の実施例）
一組の成形複合体ボードを、溶融紡糸二酢酸セルロース、溶融紡糸イースター・バイオ（商標）及び亜麻繊維から製造した。バインダー繊維である二酢酸セルロース及びイースター・バイオ（商標）は、９：１の二酢酸セルロース対イースター・バイオ（商標）フィルムの重量比で、５ｃｍの長さに切断されたステープルであった。このバインダー繊維ブレンドを、約５ｃｍ〜１０ｃｍの長さに切断した紙グレード亜麻トウ（シブ含有量２５重量％）と、６：４の重量比で組み合わせた。このサンプルを、ＣＭＣイーブンフィード社(EvenFeed)によって製造された５０．８ｃｍカーディング機械でブレンドした。このカーディングした繊維バットを、ジェイムス・ハンター社(James Hunter)によって製造された繊維ロッカーニードルパンチ機械(fiber locker needle punch machine)で、１２５パンチ／ｃｍの針密度でニードリングした。得られたニードルパンチしたバットを、アトラス−サンド社(Atlas-Sandt)によって製造されたダイカッター上で、５ｃｍ×２５．４ｃｍのサイズに切断した。調製したバットの細片を、５ｃｍ×１０ｃｍに切断し、スチール金型の中に入れた。このバットの２〜８個の細片から、静プレス内の金型内で、１６５℃で１０分間約１０３バールで、一度に成形した。
【００４９】
【表４】
2005504184.tif 000005
【００５０】
例１１（本発明の実施例）
成形した複合体ボードの一組の実験を、天然セルロース繊維を変えて製造した。使用した繊維の説明を、表ＸＩ−１に含める。
【００５１】
【表５】
2005504184.tif 000006
【００５２】
この研究のために選択された天然繊維は、亜麻、コイア、サイザル、黄麻、ケナフ、原綿及び大麻繊維であった。これらの繊維は、０．７ｃｍの大体の長さへの粗い切断によって製造した。この繊維を、長さが約０．７ｃｍである、セルロースエステル溶融紡糸繊維及び溶融紡糸イースター・バイオ（商標）繊維と、下記の表ＸＩ−２に示される組合せ及び比率に混合した。セルロースエステル繊維は、二酢酸セルロース（ＣＡ）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）又は酢酸プロピオン酸セルロース（ＣＡＰ）であった。これらの研究所スケール実験サンプルのそれぞれを、粗く切断した繊維の混合物から形成した。実施例の各部についての繊維のサンプルを、市販ワーリング、４リットル、３速度ブレンダー内で小さいバッチで一緒にブルームした。ブルーミングは、バッチ当たり５秒間、高速度設定で行った。次いで、このブルームした繊維を、繊維と金型の平らな表面との間にシリコーン被覆剥離紙を敷いて（シリコーン側を繊維に対面させた）、１３×１３×２．５ｃｍのアルミニウム金型の中に手で置いた。加熱しないで軽い圧縮を使用して、金型の充填を容易にした。充填した金型を、加熱した静プレスの中に、１５０℃及び１３８バールで５分間置き、次いで加圧下で３５℃に冷却した。冷却時間は５〜８分間であった。
【００５３】
下記の例の組成は、天然セルロース繊維６０重量％及び合計バインダー繊維４０重量％である。バインダー繊維組成は、セルロースエステル繊維９２．５重量％及び生物分解性ポリエステル繊維７．５重量％である。
【００５４】
【表６】
2005504184.tif 000007
【００５５】
【表７】
2005504184.tif 000008
【００５６】
bＡＳＴＭ規格試験方法指定からの試験データ：Ｄ３７６３−００荷重及び変位センサーを使用するプラスチックスの高速度破壊特性Ｅ＠ＭＸＬＤは、荷重点を最大にするためのエネルギーである。ＦｃｔｒＥＮＲＧＹは、サンプルの破壊でのエネルギーである。ＭａｘＬｏａｄは、達成された最大荷重値である。
【００５７】
例１１からの複合体を、ＤＩＮパイロットスケール分解試験に従って堆肥化した。全てのサンプルについて、完全な無機化が２０週以内に起こった。
【００５８】
【表８】
2005504184.tif 000009
【００５９】
明細書に於いて、本発明の典型的な好ましい態様を示し、具体的な項目を使用したが、これらは一般的及び説明的意味でのみ使用し、限定の目的のために使用したものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載された通りである。
【国際公開パンフレット】
2005504184.tif 000010
2005504184.tif 000011
2005504184.tif 000012
2005504184.tif 000013
2005504184.tif 000014
2005504184.tif 000015
2005504184.tif 000016
2005504184.tif 000017
2005504184.tif 000018
2005504184.tif 000019
2005504184.tif 000020
2005504184.tif 000021
2005504184.tif 000022
2005504184.tif 000023
2005504184.tif 000024
2005504184.tif 000025
2005504184.tif 000026
2005504184.tif 000027
2005504184.tif 000028
2005504184.tif 000029
2005504184.tif 000030
2005504184.tif 000031
2005504184.tif 000032
2005504184.tif 000033
2005504184.tif 000034
2005504184.tif 000035
2005504184.tif 000036
2005504184.tif 000037
2005504184.tif 000038
【国際調査報告】
2005504184.tif 000039
2005504184.tif 000040