(57)【要約】セルロースバイオラミネートアセンブリが提供される。１つの実施形態において、第１セルロース層、第２セルロース層、及び第１バイオベースポリマーを含むバイオラミネート構造体が提供される。第１バイオベースポリマーは、第１セルロース層と第２セルロース層とを含浸させる。第１セルロース層と第２セルロース層とは溶融される。【選択図】【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１セルロース層と；
第２セルロース層と；
前記第１セルロース層と第２セルロース層とに含浸させる第１バイオベースポリマーと；を含み、
前記第１セルロース層と第２セルロース層とが溶融されるバイオラミネート構造体。
【請求項２】
前記第１バイオベースポリマーが、ポリ乳酸及び乳酸のうち１つを含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記バイオラミネート構造体が、装飾的な表面加工ラミネート層としての使用に適している、請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記バイオラミネート構造体が、実質的にホルムアルデヒドを排出せず、高圧ラミネートの代替品として適している、請求項１に記載の構造体。
【請求項５】
前記第１セルロース層及び第２セルロース層の少なくとも１つが、普通紙、クラフト紙、処理紙、木材ベースの紙、再生紙、装飾紙、印刷紙、ファイバー補強紙、グラスファイバー補強紙、薄いベニヤ板、難燃紙、化学処理紙、ｐＨ調整紙、またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
熱硬化性及び熱可塑性の標準的オーバーレイ、鉱物プラスチックオーバーレイ、バイオプラスチックオーバーレイ、または摩耗層表面オーバーレイを含むオーバーレイ層をさらに含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
添加剤が、１つ若しくは複数の層または前記第１バイオベースポリマーと接触する、請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
前記添加剤が、染料、可塑剤、過酸化物及びその他の架橋剤、着色剤、防火材、衝撃改質剤、加工助剤、潤滑剤、及びｐＨ調整剤からなる群から選択される、請求項７に記載の構造体。
【請求項９】
前記第１セルロース層及び第２セルロース層の少なくとも１つが、ヘンプ、バガス、麦わら、及びトウモロコシ茎葉の群から選択される再生可能な植物性ファイバー由来のバイオベースの紙を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項１０】
より厚みのあるバイオラミネート構造体を成形するために、バイオベースポリマーを含浸させた追加的セルロース層をさらに含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項１１】
ポリ乳酸を含み、画像をリバース印刷され、前記第１及び第２セルロース層の上に備えられるフィルム層をさらに含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項１２】
ポリ乳酸または乳酸の１つであるバイオベースポリマーを含浸させた紙基材を含む第１層と；
前記第１層と接触する第２層を含み；
実質的にゼロのホルムアルデヒドを排出せず、高圧ラミネートの代替品として適している、バイオラミネート構造体。
【請求項１３】
前記第２層が、バイオベースポリマーを含浸した紙基材である、請求項１２に記載のバイオラミネート構造体。
【請求項１４】
前記第２層が、ポリ乳酸シートを含むバイオベースフィルムである、請求項１２に記載のバイオラミネート構造体。
【請求項１５】
前記第２層が、透明なポリ乳酸表面層である、請求項１２に記載のバイオラミネート構造体。
【請求項１６】
第１紙層を備えることと；
バイオベースポリマーフィルム層を備えることと；
第２紙層を備えることと；
浸透が前記バイオベースポリマーフィルム中のバイオベースポリマー、または、追加的なバイオベースポリマー源からのバイオベースポリマーで、前記第１紙層と前記第２紙層とを少なくとも部分的に浸透させることと； 
加熱と加圧により、前記第１紙層、前記バイオベースポリマーフィルム層、及び前記第２紙層を溶融させてバイオラミネート構造体を成形することを含む、バイオラミネート構造体の成形方法。
【請求項１７】
溶融が、約２０ｐｓｉから約１５００ｐｓｉの間の圧力においてなされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１紙層及び第２紙層を浸透させることは、前記第１紙層と第２紙層に吸収させるのに十分に低粘度の液体乳酸槽に、前記第１紙層と第２紙層を浸すことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
溶融の前に前記浸透させた第１紙層と前記浸透させた第２紙層とを乾燥させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記乾燥させ、浸透させた第１紙層の表面をテキスチャー加工することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１１年２月１日に出願され、「バイオラミネート複合材アセンブリ及び関連する方法」と題する米国特許出願番号第１３／０１９，０６０の一部継続出願であるが、かかる出願は、２００８年３月２４日に出願された米国仮出願番号第６１／０３８，９７１号に基づいて優先権を主張した、２００９年３月２４日に出願された米国特許出願の継続出願第１２／４１０，０１８号の継続出願である。また、本願は、２０１０年７月１４日に出願された米国仮出願番号第６１／３６４，２９８号に基づいて優先権を主張するものである。これらの出願の全内容は、本明細書にその全体を参照することによって組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
米国内外における環境保護運動は、居住環境や職場環境から有害物質を除去する、より環境に優しい（「グリーン」）製品とプログラムへの需要の高まりを伴って、主たる関心事へと成長し続けている。ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）及びホルムアルデヒドベースのラミネート加工した物質の表面や部材は現在、その毒性ゆえに多くの用途から除外されている。多くの企業体や組織体では、職場内や製品ラインからＰＶＣ及びホルムアルデヒドベースの製品を除去する積極的な行動を起こしている。
【０００３】
こうした需要は、石油化学系プラスチック及び有害なポリマーに代替する「グリーン」製品に対して高まり続けている。かかる需要は、室内環境をより健全にしようとすることに基づく環境意識、建築団体、建造物団体によって促進されている。水平面、垂直面の加工のために多くの建築用途、企業用途、商業用途に共通して使用されてきた物質は、主としてＰＶＣ及びメラミンホルムアルデヒドラミネートに由来する。室内用途において有害なＰＶＣ及びホルムアルデヒドの使用に対する懸念の高まりを受けて、その性能と経済的な要請とを両立させる、環境に優しい代替品へのニーズがある。
【０００４】
ホルムアルデヒドは、室内大気環境に対して重大な問題を生み出してきた。パーチクル・ボードや高圧ラミネートのような製品は、その樹脂仕上げにおいて、膨大な量のホルムアルデヒドを使用する。多くの場合、ホルムアルデヒドは、製品から完全には除去されずに、室内のパブリックスペースや閉じられた居住空間に入り込み、長時間にわたってオフガスが生じることがある。ホルムアルデヒドは、多くの健康問題と関連しており、既知の発がん物質として分類されている。現在、大企業は、その職場からＰＶＣ及びホルムアルデヒドを除去する旨の声明を出している。日本では、ＰＶＣやホルムアルデヒドを含む製品の使用を禁止する厳格な政策を制定した。欧州においても同様の法律が制定されている。
【０００５】
ＰＶＣは、多くの団体から「有毒プラスチック」として分類されている。毎年、７０億ポンドを越えるＰＶＣが廃棄されている。ＰＶＣの生成は、毒性の高い塩素や、発がん性の塩化ビニルモノマーを含む化学原料の生成を伴う。ＰＶＣの化学工場周辺の地域においては、地下水供給、地表水及び大気の有毒化学物質による深刻な汚染の問題を抱えている。また、ＰＶＣの生成には多量の有毒添加物の生成を伴うが、その結果、人間がフタル酸エステル、鉛、カドミウム錫、及びその他の有毒化学物質に曝される可能性が高まる。室内用途のＰＶＣは、建物内でその有毒物質を揮発性有機化合物（ＶＯＣ）として発生させる。ＰＶＣが燃焼したり、焼却されたりすると、極めて有害なダイオキシンや塩酸が発生する。
【０００６】
装飾的な垂直または水平表面加工材料の大多数は、高圧ラミネート及びサーモホイル(thermofoil)ＰＶＣである。加工表面、テーブル、デスク表面、及びその他多くの加工表面では、薄い高圧ラミネート（ＨＰＬ）（一般には、尿素樹脂接着剤で接着する木製パーチクル・ボード１枚に対して０．０５０インチ厚さ）を接着する。この１０年間において、多くの台所用キャビネットは、フェノールホルムアルデヒド樹脂接着剤を含んだ中質ファイバー板をドア型に切ることによって製造されていた。薄いＰＶＣシートまたはサーモホイルが加熱され、膜プレス機を用いてこの三次元形状のドアにプレス加工が施された。結果的にドアは既製品として完成し、耐水性も有するが、大量の塩素を含んでいた。このキャビネットが燃えると、オフガスにより、消防士や、火事から逃れられなかった人々にとって極めて有害な塩酸ガスが生成される場合がある。
【０００７】
バイオベースの素材は、建築市場、企業市場、商業市場、そして住宅市場においてさえも理想的なソリューション（解決手段）として考えられている。それにもかかわらず、表面加工に使用されるＰＶＣサーモホイル及びホルムアルデヒドベースのラミネートの直接的な代替品として市場に入ってきたバイオベースの素材はごく僅かである。バイオ再生可能材料は、石油化学系プラスチック製品よりも好適である。一般的に、バイオプラスチックは、様々なパッケージフィルム用途に使用されてきた。最初は、こうしたバイオプラスチックにおいて、主としてＰＬＡ（ポリ乳酸）が商業的に最も成功した。ＰＬＡは、流動性が非常に高く、直火条件下で迅速に液化する、硬くて脆いプラスチックである。加えて、ＰＬＡは、その高いメルトインデックス及び特有のレオロジーゆえに、容易にはプロフィール形状へと押し出しされない。現在のＰＬＡ製品の大半は、生分解性を生じることに基づいている。しかしながら、理解されている向きもあるように、長期間の商業用途に供される製品が生分解性であることは、例えバイオ再生性が望まれる場合であっても、必ずしも望ましくない。
【０００８】
「グリーン」製品は長い間所望されており、現在主流になりつつあるが、多くの場合、バイオ材料即ち「グリーン」ソリューションは、費用が高くつき、通常は要求された性能基準を満たさない。いくつかの場合において、人々や企業は「グリーン」製品に対して若干高めの支払いをする意志があるが、現実には、「グリーン」製品は、価格の優位性を有しつつその性能を満たす必要がある。「グリーン」であることは重要だが、「グリーン」技術を商業化するために、優位性のある価格で性能を提供する能力が重要である。この環境における材料及び製品が健康全体に有害でなく、クリーンでＶＯＣのない環境を提供することが重要である。ＰＶＣとその添加剤は、ラミネート及びパーチクル・ボードのホルムアルデヒドとともに、職場に有害なＶＯＣを放出する。これらのＶＯＣは、より高い癌のリスクを生む、潜在性発がん物質として分類されている。
【０００９】
「グリーン」な生分解性包装材料は、地球社会をよりよい環境プラクティスへと動かしつつあるものの、有害なまたは石油化学系製品に代替するためのより永続的な用途のために生分解が不可能なバイオ再生可能材料に対する市場の強い需要がある。
【００１０】
最終的なラミネートを製造するための当業者に知られた方法は、低圧ラミネート（ＬＰＬ）法、高圧ラミネート（ＨＰＬ）法、及び連続的圧力ラミネート（ＣＰＬ）法を含む。低圧法は、段ボール紙やパーチクル・ボードに最も頻繁に使用され、一方、高圧法は、一般的に所謂クラフト紙に使用される。ＨＰＬ法の結果生じるシートや製品は、一般的に自己支持的(self-supportive)ではない。これらは、しばしば適切な接着剤または糊でパーチクル・ボードや中質ファイバー板（ＭＤＦ）などの硬質基材に接着される。連続的圧力ラミネート処理では、ローラーから連続ベルトプレスへと給紙することもできる。
【００１１】
伝統的な製造法では、容易に克服されない欠点があった。１つの問題点は、高圧法や連続的圧力法にて製造されたラミネートは非常に硬く、これらのシートを曲げたり「あと形成」したりするのが困難なことである。現在では、「あと形成」の特徴は、ベンゾグアナミンやアセトグアナミンなどの高価な重合調整剤を組み込むか、または、圧力を上昇させた中でメラミンーホルムアルデヒド樹脂を作り、より多くのメラミンをホルムアルデヒドと反応させることによってしばしば達成される。後者による処理方法は相対的に高価であり、圧力容器も必要となる。しかしながら、耐磨耗性と耐化学性を維持しながらＨＰＬシートまたはＬＰＬシートが曲げ可能となるのであれば、基材の１つの側面を覆うようにすることができるだけでなく、１つの処理工程でなし得るため、有利となり得る。従来のラミネートのもう１つの欠点は、有毒化学物質として知られるホルムアルデヒドの使用である。従来の紙に浸透させるために使用される樹脂は、ホルムアルデヒドーメラミン樹脂とすることができる。硬化後、ラミネートは相変わらず幾ばくかのホルムアルデヒドを放出していることがあり、環境への懸念事項となり得る。 
【発明の概要】
【００１２】
本発明の実施形態は、１つまたは複数のバイオラミネート層、非プラスチック硬質基材、前記基材及び１つまたは複数のバイオラミネート層と接触する接着剤層を含む、バイオラミネート複合材アセンブリに関する。基材は、１つまたは複数のバイオラミネート層へとラミネート（積層）され、または成形される。加えて、本発明の実施態様は、バイオラミネート複合材アセンブリを製造する方法に関する。
【００１３】
１つの実施形態において、第１セルロース層と、第２セルロース層と、第１バイオベースポリマーを含むバイオラミネート構造体が提供される。第１バイオベースポリマーを、第１セルロース層と第２セルロース層とに含浸させる。第１セルロース層と第２セルロース層とは、溶融される。
【００１４】
その他の実施形態において、第１層と、第２層とを含むバイオラミネート構造体が提供される。第１層は、バイオベースポリマーを含浸させる紙基材を含むが、このバイオベースポリマーは、ポリ乳酸及び乳酸のうちの１つである。第２層は、第１層と接触する。
【００１５】
その他の実施形態において、バイオラミネート構造体の成形方法が提供される。この方法は、第１紙層を提供すること、バイオベースポリマーフィルム層を提供すること、及び、第２紙層を提供することを含む。第１紙層と第２紙層とは、バイオベースポリマーに少なくとも部分的に浸透されている。浸透は、バイオベースポリマーフィルム層のバイオベースポリマーの浸透でもよいし、または、追加的なバイオベースポリマーソースの浸透であってもよい。この方法は、第１紙層、バイオベースポリマーフィルム層、及び第２紙層を加熱、加圧することによってバイオラミネート構造体を成形することを更に含む。
【００１６】
また、実施形態は、透明のバイオポリマー層、不透明のバイオポリマー層、及び装飾的な印刷層を含む、装飾的なバイオラミネート層に関する。印刷層は、透明と不透明の層との間に配置される。 
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図面において、必ずしも縮尺通りに描かれていないが、類似の符号は、複数図面全体を通して実質的に類似する構成要素を示す。異なる添え字が付いた類似の符号は、実質的に類似する構成要素の異なる例を示す。一般的に、図面は、本書類で論じる様々な実施形態を例示の目的で示すが、限定の目的で示すものではない。
【００１８】
【図１】図１は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの断面図を表したものである。
【図２】図２は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリを製造する方法のブロック流れ図を表したものである。
【図３】図３は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの拡大図を表したものである。
【図４】図４は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの拡大図を表したものである。
【図５】図５は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの拡大図を表したものである。
【図６】図６は、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの拡大図を表したものである。
【００１９】
本明細書で使用される「添加剤」は、実用的な目的若しくは装飾的／美的な目的を提供するバイオラミネート層またはバイオラミネート複合材アセンブリに含まれる物質または材料を指す。実用的な添加剤の例としては、防火材、衝撃改質剤、抗菌剤、紫外線安定剤、加工助剤、可塑剤、充填剤、硬度を得るための鉱物粒子、その他の標準的なプラスチック添加剤またはバイオプラスチック添加剤があるだろう。装飾的な添加剤の例としては、着色剤、ファイバー、粒子、染料があるだろう。添加剤は、実用的な目的と装飾的な目的の両方を果たすものであってもよい。添加剤は、バイオラミネート複合材アセンブリにおいて１つまたは複数のバイオラミネート層の部分として、または、１つまたは複数のバイオラミネート層の個別の層として組み入れることができる。
【００２０】
本明細書で使用される「接着剤層」または「接着剤」は、バイオラミネート層またはバイオラミネート複合材アセンブリにおいて２つ以上の層を接着する材料を指す。接着剤は、糊接着剤を含む。接着剤の例はウレタン、ＰＶＣ、ＰＶＡ、ＰＵＲ、ＥＶＡ及びその他の形態のコールドプレスまたはホットプレスされたラミネート用接着剤及び方法を含む。一般的にバイオラミネート及びラミネートは、通常、様々な糊接着剤やラミネート処理によって、非プラスチックまたは木材／アグリファイバー複合材材料に接着する。ＨＰＬ（高圧ラミネート）においては、合成接着剤、ＰＶＡ、ウレタン、ホットメルト、及びその他の形態の接着剤などの糊接着剤が一般的に使用されている。本発明の実施形態のためにこれらの糊接着剤の多くが有用であるが、バイオラミネート層を基材に接着するためのホットプレス若しくはホットロールされ、またはコールドプレスされる処理のいずれかの接着剤システムにおいては、低ＶＯＣ含有の、またはＶＯＣを含有しない糊接着剤が好ましい。
【００２１】
本明細書で使用される「バイオインキ」は、非石油系インキを指す。バイオインキは、例えば、有機材料から製造され得る。
【００２２】
本明細書で使用される「バイオラミネート層」または「バイオラミネート」は、非プラスチック硬質基材と接触する１つまたは複数の薄い層であって、天然要素または生物学的要素に由来する材料を含むものを指す。バイオラミネート層は、複数の層を含む多層であってもよい。バイオラミネートの１つの形態は、バイオプラスチックまたはＰＬＡ（ポリ乳酸）などのバイオコポリマーから構成される。ＰＬＡ及びその他のバイオポリマーを含むバイオコポリマーは、バイオラミネートを製造するために、本発明において使用されてもよい。バイオラミネート層は、バイオラミネート複合材アセンブリを製造するために、任意の添加剤、着色剤、充填剤、補強剤、鉱物、及びその他の投入物と組み合わせた５０％を超えるＰＬＡを含む１つまたは複数の層を指すものであってもよい。
【００２３】
本明細書で使用される「バイオポリマー」または「バイオプラスチック」は、生体などの天然源に由来するポリマーを指す。また、バイオポリマーは、例えば混合物やコポリマーとしてなど、こうしたポリマーの組み合わせであってもよい。バイオポリマーは、生体などの天然源に由来するポリマーであってもよい。例えば、バイオポリマーは、糖類であってもよい。ポリ乳酸（ＰＬＡ）及びポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）は、バイオポリマーの例となり得る。バイオポリマーは、例えば、トウモロコシや大豆などに由来し得る。バイオポリマーは、コポリマー、または、例えばＰＬＡとＰＨＡの混合物など、１つまたは複数のバイオポリマーの混合物であってもよい。本発明の実施形態に含まれる（及び再生可能資源に由来する）バイオポリマーのその他の形態は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）及びポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）として知られるポリマーの１種を含むポリマーである。ＰＨＡポリマーは、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリヒドロキシバリレート（ＰＨＶ）、ポリ（ヒドロキシブチレートーヒドロキシバリレート）のコポリマー（ＰＨＢＶ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）（即ちＴＯＮＥ）、ポリエステラミド（即ちＢＡＫ）、変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（即ちＢＩＯＭＡＸ）、及び「脂肪族−芳香族」コポリマー（即ち、ＥＣＯＦＬＥＸ及びＥＡＳＴＥＲ  ＢＩＯ）これらの物質の混合物などを含む。
【００２４】
本明細書で使用される「接触する」とは、物理的、機械的、化学的、または電気的に２つ以上の物がくっつくか、或いは、ごく接近していることを指す。接触とは、例えば混合や乾式混合であってもよい。
【００２５】
本明細書で使用される「成形する」または「成形される」とは、接着性の半永久的なまたは永久的な接着がなされるように、２つ以上の物質層を接触させることを指す。形成の例は、熱成形、真空成形、リニア成形、プロフィール包装、またはこれらの組み合わせを指す。
【００２６】
本明細書で使用される「加熱する」とは、物質の分子エネルギーまたは運動エネルギーを増大させ、その温度を上昇させることを指す。
【００２７】
本明細書で使用される「ラミネート」または「ラミネートする」とは、単一のアセンブリまたは単一の多層を形成するために熱及び／または圧力により、２以上の物質層を接触させることを指す。ラミネートすることは、例えば、層と層との間に接着剤を使用したり、または接着剤を使用することなく熱溶融(thermally fusing)を行ったりすることによって達成され得る。
【００２８】
本明細書で使用される「混合物」とは、互いに化学結合せず、かつ、分離し得る２以上の組成物を指す。
【００２９】
本明細書で使用される「生分解が不可能な」とは、相当な長期にわたって生分解が不可能な物質を指す。生分解が不可能な物質は、例えば、約５年後、約１０年後、約２０年後、約３０年後実質的に分解しないものであってよい。
【００３０】
本明細書で使用される「非プラスチック硬質基材」とは、木材、木材プラスチック、アグリファイバー、または主として粒子、ファイバー、薄片、より糸または層からなり、家具やその他の建築用品に対する要求に応えるだけの十分な強度を有するパネルを製造するために少量の樹脂と熱プレスされた鉱物ファイバー複合パネルを指す。非プラスチック硬質基材は、いくつかのプラスチックを含めることができるが、押し出しシート成形や圧縮シート成形においては、木材またはアグリファイバープラスチック複合材などの非プラスチック材料も含めることができる。非プラスチック硬質基材は、ＶＯＣのないパーチクル・ボードやＭＤＦ（中質ファイバー板）とすることができるが、迅速に再生可能な麦わらまたはその他のバイオファイバーや農業ベースのファイバーが好ましい。その他の非プラスチック硬質基材には、金属のパーチクル・ボード、木製のパーチクル・ボード、アグリファイバーのパーチクル・ボード、ベニヤ板、ＯＳＢ（配向性ストランドボード）、石膏ボード、シートロック、ハードボード（メゾナイトなど）、セメントまたはセメント板、及びその他の硬質基材を含み得る。非プラスチック硬質基材は、紙ベースの板、セルロース基質（またはその他の有機ファイバー）、セルロース紙複合材、多層のセルロースグルー複合材、ベニヤ板、竹またはリサイクル紙基質を含むことができる。アグリファイバーのパーチクル・ボードの例は、Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｂｉｏｃｏｍｐｏｉｓｔｅｓ  Ｉｎｃにより製造されるマイクロストランドなどのウィートボードを含む。パーチクル・ボード、中質ファイバー板、高密度ファイバー板、ベニヤ板、及びＯＳＢなどの物質は、高圧ラミネート用の良好な基材となる合成建築用板によく使用される。環境上の圧力により、過去においては尿素接着樹脂やフェノール接着樹脂などのホルムアルデヒドベースの樹脂で接着されていた木材合成板は、今ではウレタンジイソシアニドやメチルジイソシアニドの形態での低ＶＯＣ接着剤またはＶＯＣのない接着剤に代替されている。過去１０年間で、木材供給に関する懸念が、麦わらや稲わら、及びその他の穀物のわらなどの多くのアグリファイバーを含むより迅速な再生可能な資源から新たなファイバーの板の開発に拍車がかかった。
【００３１】
本明細書で使用される「ＰＬＡ」または「ポリ乳酸」とは、畑で栽培されるトウモロコシの２−ヒドロキシラクテート（乳酸）やラクチドに由来する熱可塑性ポリエステルを指す。サブユニットの化学式は、−[Ｏ−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＯ]−で表される。モノマーのアルファカーボンは光学活性である（Ｌ−構成）。ポリ乳酸ベースのポリマーは、一般的には、Ｄ−ポリ乳酸、Ｌ−ポリ乳酸、Ｄ，Ｌ−ポリ乳酸、メソ−ポリ乳酸、及びＤ−ポリ乳酸、Ｌ−ポリ乳酸、Ｄ，Ｌ−ポリ乳酸、メソ−ポリ乳酸の任意の組み合わせからなるグループから選択される。１つの実施形態において、ポリ乳酸ベースの材料は、大部分がＰＬＬＡ（ポリーＬ−乳酸）である。ポリマーの実施可能な範囲は分子量約１５，０００から３００，０００の間であるが、１つの実施形態において、その数平均分子量は約１４０，０００である。
【００３２】
本明細書で使用される「熱成形」とは、熱を使用して成形することを指す。熱成形は、複合的な三次元形状または２つ以上の基材表面上に膜または層をプレスして成形する、熱及びブラダーを使用した、膜プレス機により成形した基材表面上に膜または層を配置することを含み得る。表面上に薄膜または層を熱成形する前に、最初に、加熱により活性化する接着剤が三次元基材に塗布されてもよい。こうして、熱と圧力の両方が層を基材の形状に成形し、同時に接着層を活性化する。 
【発明の詳細な説明】
【００３３】
以下の詳細な説明は、詳細な説明の要点を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、例示によって、本発明が実施できる具体的な実施形態を示している。これらの実施形態は、本明細書で「実施例」としても示されるが、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に記載されている。実施形態は組み合わせることができ、その他の実施形態も利用することができ、構成上の、または論理上の変更が本発明の範囲から逸脱しない範囲でなされ得る。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味合いに解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲とその均等物によって画定される。
【００３４】
本文献において、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という用語は、１つまたは複数のものを含めて使用され「または（ｏｒ）」という用語は、特に反対の指示がない限り、非排他的な「ｏｒ」を指すものとして使用される。加えて、本明細書で使用される表現や用語は、特に反対の定義がされない限り、記載目的のためであって限定目的のためではないことを理解されるべきである。さらに本文献において参照される全ての刊行物、特許、特許文献は、参照により、その各々が参照により組み込まれるように、その全体が本明細書に組み込まれる。本文献と参照により組み込まれる前記の文献との間で、用語の使用に不一致がある場合は、組み込まれた参照は、本文献の補助的なものと理解されるべきである。矛盾する不一致がある場合は、本文献における使用が優先する。
【００３５】
イントロダクション
【００３６】
バイオラミネート複合材が提供される。バイオラミネート複合材は、フレキシブル（柔軟）で立体成形が可能である。一般的に、バイオラミネート複合材は、１以上のバイオラミネート層を含み、そのうち少なくとも１つのバイオラミネート層はポリ乳酸を含む。いくつかの実施形態において、この少なくとも１つのバイオラミネート層は、さらに大豆ワックスなどの天然ワックスを含むことができる。１以上のバイオラミネート層は、硬質な非プラスチック基材上に成形可能であり、バイオラミネート複合材アセンブリを成形する。本発明の実施形態は、バイオプラスチック、バイオコポリマー、またはバイオ合成品、アセンブリに由来するバイオラミネートやシステムであって、かつ、ホルムアルデヒドベースのラミネートやＰＶＣ製品に代替するバイオによるソリューションを提供するものについて記載する。加えて、本発明の実施形態は、大規模生産される生産物に対して経済的に優位性のあるソリューションを提供する。
【００３７】
異なる特性を示すバイオラミネートの様々な実施形態が提供される。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのバイオラミネート層は、プラスチック及び鉱物を含むことができ、磨耗層としての使用に適している。その他の実施形態において、２つのセルロース層は、ポリ乳酸をその間に挟んで備えることができる。その他の実施形態において、熱膨張層が、バイオラミネート複合材の中に備えられ、その複合材が耐火特性を発揮するようにすることもできる。
【００３８】
実施形態は、製品及び、樹脂を浸透させた、つまり含浸させた紙製の層、特に、装飾的な表面加工用ラミネート層を利用してバイオラミネートアセンブリを製造する方法に関する。このような層は、ポリ乳酸または乳酸を浸透させた紙の少なくとも１つの硬化層を含み得る。上層または表面層は、装飾的な印刷紙またはカラー紙を含み得る。その他の実施例においては、メラミンーホルムアルデヒド樹脂を含浸させた紙は、フェノールーホルムアルデヒド樹脂を含浸させた紙の積層の最上部に配置して、その後硬化させることができる。一般的に、このようなバイオラミネートアセンブリは、第１セルロース層と第二セルロース層とを含み得る。ＰＬＡなどの第１バイオベースのポリマーが、この第１セルロース層と第二セルロース層との間に備えられることができる。第１セルロース層、第１バイオベースのポリマー、及び第二セルロース層を融合することは、セルロース層を第１バイオベースのポリマーに、実質的にそのセルロース層全体に対して含浸させるものであってよい。
【００３９】
本発明の実施形態は、従来のＰＶＣよりも処理が迅速にでき、迅速に再生可能な資源から製造され室内環境に対してＶＯＣを排出しない一方でＰＶＣサーモホイルや高圧ラミネートに優位性を持って販売できる、任意で低廉なバイオ添加物と組み合わせた特有のバイオプラスチックを使用する。
【００４０】
一般的にバイオラミネート複合材の実施形態は、バイオラミネート複合材アセンブリ及び／またはバイオラミネート表面システムに関する。このようなバイオラミネート表面システムは、バイオプラスチック、バイオコポリマー、及び、接着層または接着剤層によってラミネートされまたは熱成形されて硬質なプラスチック材料となるバイオラミネート層状のバイオ複合材システムを含み得る。また、バイオラミネートシステムは、同じ組成及び同じ処理方法によって得られるマッチングプロフィール押し出しサポート製品も含み得る。
【００４１】
いくつかの実施形態において、装飾的なバイオラミネート複合材が提供され得る。この装飾的なバイオラミネートは、バイオポリマーの半透明性に基づき、ＰＶＣサーモホイルや高圧ラミネートと比較して、自然な三次元の寸法の被写界深度(depth of field)を有し得、バイオラミネート特有の美観とその他の表面加工材料と似た性能を提供する。
【００４２】
さらに、バイオ的ソリューションの１つの選択肢として、迅速に再生可能な農業材料に由来し、清潔な空気と環境に優しい製品の奨励が高まる中で、室内用途に一般的に使用される長期用途や長期製品用に設計されたものが提供される。
【００４３】
このように、バイオラミネート複合材アセンブリは、非プラスチック硬質基材上にラミネート又は熱成形されることにより接着された、１つまたは複数のバイオラミネート層を含む。結果得られたバイオラミネート複合材アセンブリは、デスク表面、テーブル表面、加工表面、壁板、壁紙、キャビネットドア、木工製品、及びその他の装飾的な積層品に使用するために設計される。バイオラミネート表面層は、三次元の部材用に熱成形によって様々な非プラスチック硬質基材に接するか、または平面ラミネートされる。バイオラミネート層は、バイオポリマー、バイオコポリマー、バイオ複合材の１つまたは複数の層またはそれらの組み合わせを含み得る。バイオポリマー及び変性バイオポリマーは、主としてＰＬＡ若しくはＰＨＡまたはそれらの混合物を含み得る。バイオラミネート層は、バイオコポリマーが追加的なバイオポリマー、バイオプラスチック、または石油化学系のプラスチック若しくは再生プラスチックを含むバイオ複合材を含み得る。バイオラミネート層は、バイオポリマーが様々な充填剤、補強剤、機能性添加物、防火材、及びその他の美的または実用的なニーズに応える材料と混合されるバイオ複合材を含み得る。
【００４４】
複合材アセンブリ
【００４５】
図１を参照すると、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの断面図１００が示されている。非プラスチック硬質基材１０６は、接着剤層１０４と接触してもよい。この接着剤層１０４は、１以上のバイオラミネート層１０２と接触してもよい。非プラスチック硬質基材１０６は、例えば、層１０２と接触してもよい。バイオラミネート層１０２は、多層を含んでいてもよい。
【００４６】
従って、複合材アセンブリは、１つのバイオラミネート層と１以上のその他の層を含むことができる。その他の複数の層をバイオラミネート層とすることもできる。これらの層の可能な実施形態を以下記載する。これらの層は、バイオラミネート層とは別個の層として議論され得るが、これらの層の部材や機能性は、バイオラミネート層において二者択一的に提供される点が認識されるべきである。
【００４７】
バイオラミネート層
【００４８】
バイオラミネート複合材アセンブリの少なくとも１つのバイオラミネート層は、ＰＬＡ、ＰＨＡ、または類似のバイオポリマーを含むバイオポリマーを主に含み得る。バイオポリマー、バイオコポリマー、及びバイオラミネート（またはバイオラミネート層もしくはバイオラミネート複合材アセンブリ）は、１つまたは複数の添加物を含み得る。適切な添加物は、１以上の染料、顔料、着色剤、加水分解剤、可塑剤、充填剤、増量剤、防腐剤、酸化防止剤、核生成剤、帯電防止剤、殺生物剤、殺菌剤、防火材、熱安定剤、光安定剤、導電体、水、油、潤滑剤、衝撃改質剤、カップリング剤、架橋剤、発泡剤、再生プラスチック、など、またはこれらの混合物を含む。ある特定の実施形態においては、添加剤がバイオラミネート複合材アセンブリの特性を最終用途に合わせて調整し得る。１つの実施形態において、バイオポリマーは、選択的に約１〜約２０重量％の添加剤を含み得る。その他の添加剤は、性能を高めるために、また、所望の場合や要望があった場合に応じて再生含有物を添加するために、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡ、ＰＥＴ、ポリカーボネートなどの合成プラスチックや再生プラスチック、及びその他のプラスチックを含み得る。１つの実施形態において、バイオラミネート層は、１００％バイオ再生可能なバイオポリマーを含み得る。ＥＶＡなどの結合剤がバイオラミネート層に添加され得る。
【００４９】
添加剤は、ＰＬＡや類似のバイオポリマーを含む、少なくとも１つのバイオラミネート層に存在し得るか、或いは、複合材アセンブリ中の別個の層の中に提供され得る。このような添加剤は、例えば実用的または装飾的であってよい。バイオラミネートの中に存在し、或いは別個の層の中に提供されているこうした添加剤の議論は、例示目的のためだけになされるべきであり、かかる議論がその他の実施態様にも同様に適用される点が理解されるべきである。
【００５０】
バイオ可塑剤、バイオ潤滑剤、防火材、装飾的及び実用的ファイバー、装飾的及び実用的充填剤、着色剤システム、及びテキスチャー加工された表面が、バイオプラスチック、バイオコポリマー、または、バイオラミネートシートやマッチングプロフィール押し出し部材へと形成され得る押し出し可能な材料を製造する（バイオラミネート層（単層、複層）またはアセンブリの一部としての）バイオ複合材と一体化され得る。例えば、バイオラミネート層は、バイオ可塑剤／バイオ潤滑剤及びその他の添加剤と組み合わせたトウモロコシ及びその他の天然材料から、約５０％〜約９５％のポリ乳酸を含み得る。
【００５１】
バイオラミネート層は、透明でフレキシブルなラミネート表面に印刷またはリバース印刷も可能なフレキシブルなバイオラミネートシートを成形するために、可塑剤と混合したＰＬＡなどのバイオポリマーを含み得る。フレキシブルなバイオラミネートは、ＰＶＣビニール壁紙の代替品として、シートロックに積層され得る。この場合、こうした用途のための追加的な強度を加えるために、任意の不織布材料がフレキシブルなバイオラミネートの後部に共押出され得る(coextrude)。バイオラミネート層のフレキシブル性は、ＰＶＣシートのそれと同等である。
【００５２】
バイオラミネート複合材アセンブリのバイオラミネート層は、よりフレキシブルなバイオラミネートまたはより柔らかな表面バイオラミネート層を製造するために、可塑剤または衝撃改質剤を含み得る。可塑剤は沸点が少なくとも１５０℃であることが好ましい。使用され得る可塑剤の例は、グリセリン、ポリグリセロール、グリセロール、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、マンニトール、及びこれらの酢酸塩、エトキシレート、またはプロポキシレート誘導体、及びこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。使用され得る具体的な可塑剤の例は、エチレンジグリコールまたはプロピレンジグリコール、エチレントリグリコールまたはプロピレントリグリコール、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、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、１，５−ヘキサンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，３，５−ヘキサントリオール、ネオペンチルグリコールトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールアセテート、ソルビトールジアセテート、ソルビトールモノエトキシレート、ソルビトールジプロポキシレート、ソルビトールジエトキシレート、ソルビトールヘキサエトキシレート、アミノソルビトール、トリヒドロキシメチルアミノメタン、グルコース／ＰＥＧ、エチレンオキシドとグルコースとの反応生成物、トリメチロールプロパン、モノエトキシレート、マンニトールモノアセテート、マンニトールモノエトキシレート、ブチルグルコシド、グルコースモノエトキシレート、アルファ−メチルグルコシド、カルボキシメチルソルビトールのナトリウム塩、ポリグリセロールモノエトキシレート及びこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。衝撃改質剤は、可塑剤またはエラストマー材料の形態とすることができる。衝撃改質のエラストマー材料は、ＥＶＡ、ＥＭＡ、ＴＰＥ、メタロセン、及びその他の類似の形態のエラストマーを含むが、これらに限定されない。
【００５３】
天然由来の、またはバイオベースの可塑剤は、大豆ワックス、天然ワックス、グリセリン、天然エステル、クエン酸エステル、大豆油、エポキシ化または加熱した大豆油及びその他の類似の可塑剤なども使用され得る。
【００５４】
プロフィールダイ処理において、潤滑性を改善する一方で、バイオポリマーの潤滑作用とバイオ可塑化の組み合わせを創出するために、植物油、グリセリン（バイオディーゼルの副生成物）、大豆ワックス及びその他の低価格のバイオ材料などのその他の添加剤が、より低い割合で添加され得る。これらの物質の形態は、環境に優しいバイオ組成物を維持しつつ、最終製品の価格を下げる。また、これらの物質の形態は、システム全体の衝撃強度を改善しつつ、様々な防火材、充填剤、ファイバーの分散を改善する支援をする。
【００５５】
本発明の実施形態に低分子量のバイオ可塑剤／潤滑システムを追加することで、これらの粉末形状を、よりよい処理パラメータを提供し、フレキシブル性と衝撃抵抗力を増大させるバイオポリマーマトリックスに組み入れることが可能になる。本発明で使用され得る可塑剤の例は（ｉ）フタル酸、アジピン酸、トリメリット酸、安息香酸、アゼライン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、酪酸、グルタル酸、クエン酸、またはリン酸を含む酸残基のうちの１つ以上と（ｉｉ）最大約２０の炭素原子を含む１以上の脂肪族、脂環式、または芳香族アルコールを含むアルコール残基とを含むエステルである。さらに、可塑剤のアルコール残基の非限定的な例は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ステアリルアルコール、ラウリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシノール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコールを含む。また、可塑剤は、安息香酸塩、フタル酸塩、リン酸塩、イソフタル酸塩の１つ以上を含み得る。その他の実施例において、可塑剤は、本明細書で短縮して「ＤＥＧＤＢ」と呼ぶジエチレングリコールジベンゾエートを含む。バイオ可塑剤の例は、硬化植物油、エポキシ基で硬化させた、すなわち集合した(congregated)植物油、植物油、鉱物油、天然ワックス、ポリラクトカプトン、クエン酸その他に由来する乾性油を含むが、これらに限定されない。結果生じるＰＬＡと可塑剤またはバイオ可塑剤が組み合わされたものがバイオコポリマーシステムと考えられる。バイオ可塑剤の含有量がより少ないと、硬質なプロフィールやシート押し出し部材を維持するために使用されることができ、バイオ可塑剤の含有量がより多いと、追加的なフレキシブル性が更に備わる。フレキシブルなまたは高衝撃特性は、様々な製品用途に要求され得る。
【００５６】
バイオラミネート層またはアセンブリに対してなされる可塑剤の全ての添加形態は、ＰＶＣ膜製品の性能と同等であるべく、耐衝撃性とバイオラミネート層をよりフレキシブルな特性とすることとを両立させるうえで助けとなり得る。フレキシブルなバイオラミネートまたは耐衝撃性改質のために様々な可塑剤が使用され得るが、製品のバイオベースの環境保護の立場を維持するために、バイオベースの可塑剤を使用することが好ましいかもしれない。
【００５７】
いくつかの実施形態において、合成材料、天然鉱物、及びバイオ材料を含む充填剤は、バイオラミネート層のバイオポリマーに添加され得る。これらの充填剤は、バイオファイバー、タンパク質、デンプン、植物油、天然脂肪酸、及びその他の材料を含む。一般的に、ファイバー及び鉱物は、様々なプラスチックの粘度調整や処理の助けとなる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、バイオラミネート層は、層にその他の機能性を添加する更なる要素を含み得る。例えば、バイオラミネート層は、石英またはその他の鉱物またはファイバーを含み得る。
【００５９】
セルロース層
【００６０】
いくつかの実施形態において、樹脂を含浸させた紙基材または下地層(backer layer)は、バイオラミネートアセンブリの１以上のバイオラミネート層の一部として、または、これと接触して提供され得る。このような層は、ホルムアルデヒドベースの高圧ラミネートに代替するバイオベースの、環境に優しい製品を創出するためのポリ乳酸またはその他のバイオポリマーの形態を含み得る。本発明の実施形態は、融解ＰＬＡまたは１以上の紙の層に含浸させた加工した液体乳酸のいずれかを利用し得る。浸透させた紙または紙の層は、熱成形されて装飾的または実用的ラミネートになる。１以上の層は、樹脂を硬化させ、または重合させるのに十分な熱及び／または圧力と接触し得る。いくつかの実施形態において、より厚みのあるバイオラミネート構造体を形成するために、バイオベースのポリマーに含浸させた追加的なセルロース層が、提供され得る。
【００６１】
第１のセルロースの実施形態において、バイオラミネートアセンブリは、第１のセルロース層と第２のセルロース層とを含み得る。ポリ乳酸や乳酸などの第１バイオベースポリマーは、第１のセルロース層と第２のセルロース層との間に提供され得る。第１のセルロース層、第１バイオベースポリマー、及び第２のセルロース層を溶融(fuse)することは、セルロース層の実質的な全体にわたってセルロース層を第１バイオベースポリマーに含浸させ得る。
【００６２】
第２のセルロースの実施形態において、バイオラミネートアセンブリは、第１層と、第１層に接触する第２層とを含み得る。第１層は、ポリ乳酸や乳酸などのバイオベースのポリマーに含浸させた紙基材であってよい。様々な実施形態において、第２層は、ポリ乳酸や乳酸などのバイオベースポリマーに含浸させた紙基材や、ＰＬＡシートを含むバイオベース膜、または透明なＰＬＡ表面層であってよい。バイオラミネートアセンブリは、実質的にホルムアルデヒド排出がなく、高圧ラミネートの代替品として好適となり得る。
【００６３】
本発明の実施形態は、実質的にホルムアルデヒド排出がない含浸紙を用いたバイオラミネートアセンブリを含む。様々な他の層は、セルロースを用いた実施形態としても良い。例えば、装飾層（印刷層を含む）、オーバーレイ層、磨耗層、またはその他の実用層が提供され得る。装飾層の１つの例は、画像をリバース印刷したＰＬＡ塗膜層などの塗膜層を含む。印刷ＰＬＡ塗膜層が、その後、バイオラミネート複合材中に、例えば第１セルロース層や第２セルロース上に提供され得る。オーバーレイ紙は、含浸され、硬化されたときに、理に適うよう、透明とすることができる。透明なポリ乳酸若しくはバイオプラスチックまたはバイオプラスチックと石油化学系プラスチックの混合物が溶融でき、または、ＰＬＡまたはＬＡに浸透させた普通紙を表面に熱溶融しても、例えば、良好な透明層を提供できる。適切なオーバーレイ層は、熱硬化性で熱可塑性の標準的なオーバーレイ、鉱物プラスチックオーバーレイ、バイオプラスチックオーバーレイ、または磨耗層表面オーバーレイを含み得る。
【００６４】
従って、バイオラミネート層の製造のために、様々な形態のポリ乳酸が紙に浸透され得る。さらに、上記のように、添加物をポリ乳酸と接触させてもよい。石油化学系ホルムアルデヒドベースのラミネートの代替品として、その他のバイオ樹脂やバイオベースのポリマーが紙に浸透させるために使用され得、ラミネートの単層や複層へと製造され得る。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロンなどのバイオベースの樹脂や、ポリオール、有機酸、及びその他の類似のバイオベースの樹脂などのモノマーが、ラミネート用に紙に浸透させるために使用され得る。新世代のタンパク質ポリマー化学では、ゼインタンパク、大豆タンパク、及びその他のバイオ樹脂またはバイオ接着材料を混合したものが含まれ得る。このようなバイオベースの接着材料またはポリマーは、自然の状態である液状か、熱融解させることでできる様々な粘度を有する液体かのいずれかの液状にて使用され得、これらに紙が浸透されて最終的には硬化されてバイオラミネートの単層構造が複層構造となる。アクリル酸やアクリルポリマーになる３ＨＰ化学プラットフォームなどのＤ型グルコースに由来するその他の新しいバイオポリマーは、単独で、またはＰＬＡなどのその他のバイオポリマーと組み合わせて使用され得るバイオベースの樹脂を提供し得る。
【００６５】
現在、木材に由来する紙が、セルロースバイオラミネート複合材に使用される紙の主要な源となっている。しかしながら、任意の適した織りセルロース紙や不織のセルロース紙が使用され得る。適した紙は、例えば、普通紙、クラフト紙、表面加工紙、木質紙、再生紙、装飾紙、印刷紙、ファイバー強化紙、グラスファイバー強化紙、薄い木製ベニヤ板、耐火紙、化学処理紙、ｐＨ調整紙、またはこれらの組み合わせを含む。セルロース紙は、麻、バガス、麦わら、及びトウモロコシ茎葉などの再生可能な植物ファイバーから採ったバイオベースの紙とすることができる。
【００６６】
セルロース層を含むバイオラミネートの１つの実施形態において、４つのラミネート層が提供され、テキスチャー加工した剥離紙と溶融させて完成される。下層はＰＬＡ層、第２層は装飾紙、第３層はＰＬＡ層、そして第４層は磨耗層である。層を溶融するために熱と圧力を用いることができ、これによって、装飾印刷紙をＰＬＡに浸透させ、含浸させる。熱と圧力を用いる前に、木質複合材などの基材上に層を提供する場合は、熱と圧力が作用して層を溶融し、その木質複合材の中に入れ込む。テキスチャー加工した剥離紙は、磨耗層の上に提供される。
【００６７】
表面磨耗層
【００６８】
磨耗層の特性と高性能層の特性とを有するバイオラミネート表面層が提供され得る。このようなバイオラミネート表面磨耗層は、相変わらず半透明材を維持しつつ、特定の、高い耐性を有する表面加工用途のために、天然の微細石英材料を含み得る。高い水準の耐摩耗性及び硬度を提供するフローリング製品の製造において、シリカ（天然石英）、アルミナ、炭酸カルシウムなどの様々な天然鉱物及びその他の鉱物が使用され得る。これらの耐磨耗材料は、目視により装飾的、機能的粒子と認識され得る媒介粒子の形状とすることができる。このような微粉材料は、バイオラミネート層の中で、バイオコポリマーマトリックスまたはナノサイズの形態において透明または半透明となる。天然鉱物は、バイオラミネート複合材アセンブリの表面近くにある多層のバイオラミネート層や、単層構造のバイオラミネート層の表面に含ませることができる。
【００６９】
「ナノクオーツ」技術は、表面の高性能性及び耐久性を提供し得る。ナノサイズからより大きなサイズまでの様々な粒子径の天然石英または天然ケイ砂が装飾用途に使用されることができ、バイオラミネートシステムに添加され得る。本発明の実施形態においては、その他の天然鉱物が使用され得るが、天然石英が自然界で最も硬い材料の１つである。また、バイオラミネートアセンブリと一体化する石英は、調理台やテーブル、及びその他のより高い性能が要求される場所において、高価な花崗岩やその他の表面加工用複合材に代えて低廉な価格の選択肢を提供することができる。これらのバイオラミネート層の形状は、平坦にラミネートされるか、熱成形されて、台所用途や、その他の形態の調理台用途のために三次元の表面加工処理がなされ得る。
【００７０】
装飾的な層を有する表面摩耗層
【００７１】
１つの実施形態において、熱溶融されて層の間に印刷を入れた不透明のバイオラミネート層になる、透明の石英を含む表面層を含む２層のバイオラミネート複合材が提供され得る。多層のバイオラミネート層の場合、バイオラミネートの層は、圧力をかけた熱工程または別個の接着層または接着剤層により、溶融され得る。
【００７２】
ファイバー層
【００７３】
バイオラミネート層は、小麦、稲、及びその他の親水性ファイバーの類似の形状などの天然ファイバーと混合したバイオポリマーを含み得る。このようなバイオラミネート層は、その有機的な特性に加えて、防火材ラミネートとマッチングプロファイル押し出し複合材を製造する際に、より高い耐摩耗性と改善した炭化促進の両方を提供する。防火材は、１以上のバイオラミネート層、接着剤層、非プラスチック硬質基材またはバイオラミネート複合材アセンブリとの任意の組み合わせの中に含められ得る。
【００７４】
天然ファイバーまたは充填剤を含むバイオラミネート層は、その環境保護の特性や透明または半透明のマトリックス中にランダムな形状を提供できることから、固体表面や柄模様を繰り返す高圧ラミネート画像によく見られる、指令を受けた「人工的」な外観に対して、自然な外観を生むという事実から、望まれ得る。天然ファイバー材料は、麦わら、大豆わら、稲わら、トウモロコシの茎、麻、バガス、大豆の外皮、オーツ麦の外皮、トウモロコシの外皮、ヒマワリの外皮、製紙工場の廃棄物、ナッツの殻、セルロースファイバー、製紙工場スラッジ、及びその他の農業的に製造されたファイバーを含むが、これらに限定されない。小麦及び稲のファイバーは、木材プラスチック複合材において一般的になされるような微細な充填剤粉末ではなくその種のファイバーに特有である、挽かれて細長い糸状になるのだが、その光沢のある表面ゆえに好適であるかもしれない。天然ファイバーが好ましいが、バイオコポリマーがその工程においてグラスファイバーを含浸し得るファイバーガラスなどのその他のファイバー、粒子、鉱物、及び充填剤が使用され得る。バイオラミネートとマッチング押し出しプロフィール（エッジバンド及びその他の支持部材など）の天然の美的特性を拡張するために、種子、タンパク質、及びデンプンなどのその他のバイオベースの材料が使用され得る。
【００７５】
防火層
【００７６】
バイオラミネート層は、雲母やシリカと組み合わせて使用するリン酸アンモニウムなど、乾式の消火器で一般的に使用される防火材を含み得る。このような防火材は、そのｐＨ及びバイオコポリマーシステムとの低い反応度により、バイオラミネート複合材アセンブリにおいて良好な性能を提供する。これらは、高度な炎抑制を提供し、炭化を早める。その他の防火材も使用され得るが、アルミナ三水和物や水酸化マグネシウムなどのハロゲンを含まない防火材が好ましい。
【００７７】
燃焼中に流動性を抑制し、燃焼中に熱から材料を絶縁する炭化を改善し、その形状を維持することにおいて材料の高度な完全性を提供するような追加材料が、防火バイオコポリマー（ＰＬＡ／バイオ可塑剤）に添加され得る。炭化促進剤の例は、ナノクレイ、ホウ酸亜鉛、熱膨張性防火材、農産物の粉末、木粉、デンプン、製紙工場の廃棄物、合成ファイバー（ファイバーガラスや粉末など）、鉱物、及びその他の材料を含むが、これらに限定されない。ドリップを抑制し、炭化促進剤と共同して作用するために、ポリテトラフルオロエチレンなどの流動抑制剤のその他の形態も使用され得る。炭化促進剤のその他の形態においては、流動性を阻止するうえでの一助となるか、または、天然ゴムや合成ゴムなどのようにドリップ抑制を提供するようにしてもよい。このような炭化促進剤は、バイオラミネートやマッチングプロフィールバイオによるソリューションに対して追加的なフレキシブル性と改良された衝撃抵抗も提供する。
【００７８】
結果物は、毒性も高い煙を多く排出するＰＶＣラミネートと比較して煙の発生を極力最小に抑制した極めて良好な炭化と低い火炎拡散を有する。少量の煙排出量に関して、煙は半透明の白色か、全く眼に見えないものである。
【００７９】
装飾層
【００８０】
バイオラミネート複合材アセンブリは、印刷層上に装飾的特徴やカスタマイズされた特徴を使用するために様々な形態の印刷方法及びインキまたは染料が使用され得る印刷層と接触する透明なまたは半透明なバイオラミネート層を含み得る。適切なものは、真に環境に配慮したバイオラミネート製品を提供する、これもまたトウモロコシに由来する乳酸ベースのインキである。
【００８１】
バイオラミネート複合材アセンブリは、透明なバイオポリマー層、不透明なバイオポリマー層、及び装飾印刷層を含む装飾複合材とすることができる。印刷層は、透明層と不透明層との間に配置され得る。透明な層はテキスチャー加工することができる。層は、選択的に融合され得る。
【００８２】
バイオラミネート複合材アセンブリの表面層は、上層若しくは外面をダイレクト印刷されるか、または印刷表面を保護し表面特性を改善するために選択的に上層を液体コートされる、透明若しくは半透明の膜または層を含み得る。液体ラミネーティングは、ロール塗布、ロッド塗布（Ｍｅｒｙロッド塗布など）、スプレー塗布、ＵＶ硬化塗布システム、及びその他の標準的な塗布システムによって達成され得る。
【００８３】
バイオラミネート複合材アセンブリの表面層は、印刷層がバイオラミネート層と接着剤層との間にあるリバースダイレクト印刷を含み得る。この配置により、透明なバイオラミネート層全体をその表面が再仕上げされ得る磨耗層とすることができる。対照的に、伝統的な高圧ラミネート層はすぐに柄模様が磨り減ってしまい、再調整即ち再仕上げができない。
【００８４】
装飾的な柄模様が、バイオラミネート層の一側面または複数の側面に印刷され得る。この柄模様は、外面にあっても、内面にあってもよく、半透明のバイオラミネート層を通してユーザに視認可能とすることもできる。印刷は、ダイレクト印刷、リバース印刷、デジタル印刷、染料昇華ロータグラビア印刷、またはその他の方法を含み得る。印刷は、成形またはラミネート前や、成形またはラミネート後など、任意の適した時期に行われ得る。印刷は、１つの層または複数の層の上に、その後引き続いてなされる基材への成形またはラミネートの前にプレスやラミネートによりなされ得る。印刷された層は、接着剤層と接触させても、外面上に配置してもよい。保護用の透明の層は、印刷された外面と接触してもよい。印刷用インキは、バイオラミネート層に十分な接着性を与えることができ、二次的な加熱によるラミネート用途において接着性を維持できるインキを含み得る。特定の溶媒系インキは、ホットラミネート過程において、十分な接着性を維持できない場合がある。加えて、インキの種類は、サーモホイル過程や用途において割れてしまわないように、なんらかのフレキシブル性を有することが必要である。ＵＶインキは、溶媒よりも環境により優しく、より好ましいが、十分なフレキシブル性や接着性を有しない場合がある。トウモロコシから採った乳酸に由来する新しいトウモロコシ系のインキは、環境の見地から最良であり、また、最終的な用途やホットラミネート過程用に柔軟性を維持しつつ、改良された接着性を提供することから、最も好ましい。
【００８５】
バイオラミネート層の表面層は、上層が、最上面のテキスチャーを有する透明のバイオラミネートフィルム層であり、第二の下層が不透明な（即ち白色の）バイオラミネートフィルム層であって、印刷層が２つのバイオポリマーフィルムの間にあって、バイオポリマーフィルム層が熱溶融されるか、接着剤によってラミネートされるバイオポリマーフィルムの２つの層を含み得る。ひとたび多層の装飾的ラミネートが製造されると、高圧ラミネートに類似する方法で、木材やアグリファイバーの複合材パネルなど、様々な非プラスチック硬質基材上にラミネートされ得る。
【００８６】
着色剤システム
【００８７】
バイオラミネート複合材アセンブリ内のバイオラミネート層は、着色剤システムを含み得る。着色剤は、真珠、花崗岩粒子、固形物、染料、「夜光」添加剤、渦状物、混合物及びその他の形態の装飾的な着色剤システムを含むが、これらに限定されない。印刷層を必要とすることなく固体表面の美しさを提供するために、着色された鉱物、ファイバー、及びその他の形態の特有の色彩及び特有の形状を有する粒子の色がバイオラミネート層と一体化されることができる。
【００８８】
適切な無機着色剤は、一般的にセメントやグラウト材を着色するために使用される金属酸化剤を粉砕したタイプのものなど、金属系の着色材料を含む。このような無機着色剤は、弁柄（主としてＦｅ２Ｏ３）、鉄黄（Ｆｅ２ＯＨＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）鉄黄と二酸化チタンとの混合物、酸化ニッケル、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）及び酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）などの金属酸化物；ニッケルアンチモンチタニウムルチル（{Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｂ}Ｏ２）、コバルトアルミネートスピネル（ＣｏＡｌ２Ｏ４）、亜鉛鉄クロマイトスピネル、マンガンアンチモンチタニウムルチル、鉄チタンスピネル、クロムアンチモンチタニウムルチル、銅クロマイトスピネル、クロム鉄ニッケルスピネル、及びマンガン鉄スピネルなどの混合金属ルチルまたはスピネル顔料；クロム酸鉛；リン酸コバルト（ＣＯ３（ＰＯ４）２）；コバルトリン酸リチウム（ＣＯＬｉＰＯ４）；マンガンピロリン酸アンモニウム；コバルトホウ酸マグネシウム、アルミノスルホケイ酸ナトリウム（Ｎａ６Ａｌ６Ｓｉ６Ｏ２４Ｓ４）を含むが、これらに限定されない。適切な有機着色剤は、ランプブラック顔料分散体；キサンタン染料；銅フタロシアニン、ポリクロロ銅フタロシアニンなどのフタロシアニン染料；塩素化キナクリドン顔料などのキナクリドン顔料；ジオキサジン顔料；アンスロキノン染料；アゾナフタレンジスルホン酸などのアゾ染料；カッパーアゾ染料；ピロロピロール顔料；及びイソインドリノン顔料を含むが、これらに限定されない。このような染料及び顔料は、Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐ．（Ｂｅｌｔｓｖｉｌｌｅ，Ｍｄ）、Ｓｈｅｐｈａｒｄ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，  Ｏｈｉｏ．）、Ｔａｍｍｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏ．（Ｉｔａｓｃａ，  Ｉｌｌ．）、Ｈｕｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，  Ｎ．Ｊ．）、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，  Ｏｈｉｏ）、Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ  Ｃｏｒｐ．（Ｉｓｅｌｉｎ，  Ｎ．Ｊ．）、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，  Ｎ．Ｊ．）Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｒｐ．（Ｎｅｗｐｏｒｔ，  Ｄｅｌ．）及びＤｕｐｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，  Ｄｅｌ）で市販されている。
【００８９】
着色剤は、バイオ複合材層に対して、望まれる着色を提供するのに適切な分量が添加され得る。いくつかの実施形態において、粒子材料中の着色剤は、バイオ複合材マトリックスの約１５重量％以下の分量であり、バイオ複合材マトリックスの約１０重量％以下の分量であり、バイオ複合材マトリックスの約５重量％以下の分量である。バイオラミネートのバイオベースの特徴を維持するために、着色剤はバイオポリマーキャリアを使用することが好ましい。ＥＶＡなどの標準的な色キャリアは、有害物質を含まないが、色キャリアとして天然ポリマーを使用することが好ましい。透明なバイオポリマーを利用することによる三次元の外観は、本発明の実施形態の中で達成され得る。
【００９０】
バイオラミネート複合材アセンブリの表面層は、製品に装飾的価値を付加するために、選択的にファイバー、充填剤、または鉱物とともに固形の不透明な着色剤を含み得る。薄い固体表面材料のそれと同様に、製品において、色とテキスチャーを一貫したものとすることができる。
【００９１】
複合材アセンブリの実施例
【００９２】
バイオラミネート複合材アセンブリの１つの実施例において、最上層は、高い磨耗面を提供するために天然石英を含んだバイオラミネートとすることができる。第２層は、上面が印刷されたバイオラミネートの白色シートとすることができる。この場合、石英バイオラミネート層は、熱及び圧力によって、または透明な接着剤によって印刷された下層と溶融され得る。
【００９３】
１つの実施形態において、多層のバイオラミネート複合材は、特有の美的な機能を発揮させるために設計され得る。多層の透明なバイオラミネート層は、印刷された透明の多層のバイオラミネート層が、熱溶融の後、その画像または柄模様において特有の三次元の被写界深度を提供できるように、異なる柄模様及び色彩で印刷され得る。このような美的な被写界深度は、ともにその表面に印刷がなされた不透明な材料であるＨＰＬ製品やＰＶＣ製品においては見出されない。多層の印刷されたバイオラミネートは、高品質で優れた画像の奥行きを提供する選択的な白色の下地層を有する透明の層形成を利用することができる。
【００９４】
基材
【００９５】
バイオラミネート複合材またはその任意の層は、基材にラミネートされ得る。このような基材は、中質ファイバー板、パーチクル・ボード、農業ファイバー複合材、合板、石膏ボード、木製またはアグリファイバープラスチック基材などの非プラスチックを含み得る。１つの適した基材は、迅速に再生可能なホルムアルデヒドを含まない、小麦（ウィート）ボード複合材である。さらに、一般的に、非プラスチック基材は、家具、戸棚、木工製品(millwork)、ラミネートフローリング、什器及びその他のこうした用途に共通して使用される硬質木材またはアグリファイバーの複合材とすることができる。こうした用途の殆どにおいて、バイオラミネートがバランス構成上、表面及び背面に接着される平面シートが使用され得る。１つの実施形態において、木材またはアグリファイバー製のＭＤＦが木工製品用途のために機械加工されて三次元のリニア形状となり得るプロフィール成形品が使用され得、バイオラミネート層はこの表面に成形されまたラミネートされ得る。
【００９６】
基材は、バイオラミネートがその後、熱や接着層によって成形され、表面に接着される木工製品や窓枠など、最終形状へ押し出し加工されるプラスチック混合の木材またはアグリファイバーとすることができる。この実施形態におけるバイオラミネート層は実用的または装飾的のいずれかとなり得る。
【００９７】
バイオラミネート複合材の製造方法
【００９８】
図２を参照すると、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材構造体の製造方法のブロック流れ図２００が示される。非プラスチック硬質基材１０６が１つまたは複数のバイオラミネート層１０２によって形成され、またはラミネート２０２され得る。成形すること２０２は、熱成形、真空成形、熱成形またはこれらの組み合わせを含み得る。添加剤は、成形すること２０２の前、中、後において入れることができる。
【００９９】
図３〜図６を参照すると、いくつかの実施形態によるバイオラミネート複合材アセンブリの拡大図（３００、４００、５００、６００）が示されている。硬質な非プラスチック基材などの基材１０６が、接着剤層１０４を第１側面に使用して、透明なバイオラミネート層３０２と接触し得る。透明なバイオラミネート層３０２は、例えば、リバース印刷層３０４と接触し得る。いくつかの実施形態において、これらは、例えば熱による融合によって接合され得る。基材１０６の第二側面には、第二のバイオラミネート層１０２が、熱成形やラミネーションなどによって接触し得る（図３参照）。
【０１００】
透明なバイオラミネート層４０６は、ダイレクト印刷層４０４と接触し得、その後、例えば、透明な保護コーティング４０２によって外面を保護され得る（図４参照）。バイオラミネート層は、その間に、白色バイオラミネート層１０２、表面バイオラミネート層３０２、及び印刷層５０２などの２つ以上の層を含み得る（図５参照）。表面層３０２は、例えば石英を含み得る。その他の実施形態において、防火材がバイオラミネート層６０２に一体化されることができ、その後装飾層とダイレクト印刷５０２され得る。透明なバイオラミネート層４０６は、外面を向いていてもよい（図６参照）。
【０１０１】
以下で、これらの様々なステップをさらに詳細に記載する。
【０１０２】
本明細書で提供されるバイオラミネート層に使用されるＰＬＡは、押し出しフィルム処理における融点よりも高い温度で処理され得る。また、バイオラミネートにおいて使用されるＰＬＡは、その粘弾性を有する状態の融点を下回って処理されることができ、バイオラミネート層において、より高い結晶化度を維持し得る。例えば、その出願の全内容が本明細書に組み込まれる、２００７年１１月２日に出願した米国特許出願番号１１／９３４／５０８を参照されたい。発明の実施形態によれば、バイオラミネート層を製造するための押し出し過程は、融点よりも十分に低い温度で行われることができ、ＰＬＡをその結晶状態に維持し、ＰＬＡをその粘弾性状態にて処理する。１つの実施例において、フラットシート及びエッジバンド合わせや木工製品のピース合わせなどの三次元プロフィール合わせが製造され得る。
【０１０３】
米国特許出願番号１１／９３４／５０８は、ＥＶＡ型や合成型の結合剤と組み合わせたＰＬＡは、ＰＬＡの融点より下で処理できることを教示する。加えて、このことは、防火材が添加できることを教示する。本明細書で開示する実施形態において、結合剤と極性の高いＰＬＡを組み合わせると、極端に脆くＰＶＣ用途の要求を満たさない物質を存在させることなく防火材をクラスＩのレートに達する要求水準まで含めるのが困難になる。この技術は、耐性の高いプロフィール形状を製造するためには有用だが、ＥＶＡの添加は、これらの実施形態において不要である。その他の形態の添加剤は、ＰＬＡの融点より下の温度で処理すると、類似の結果を達成し得る。従って、本発明の実施形態は、上記参照した結合剤に代替する様々な形態のバイオ可塑剤／バイオ潤滑剤を使用する。加えて、実施形態は、ずり速度を上げ、ＰＬＡの融点よりも低い処理温度を維持することによって、高い耐性を有するプロフィール押し出し成形品が製造され得ることをも示す。
【０１０４】
ＰＬＡがゴムに似た「弾性状態」にある特定の温度範囲でＰＬＡを処理する場合、ＰＬＡは非晶質状態にとどまり、その他の様々なエラストマー材料のそれと類似の作用を有する。この状態では、また、材料は湿度やずれに左右されにくい。実際、処理の際に、ＰＬＡがこのようなエラストマーの状態にあるずり速度がより高いと、プロフィール押し出しにおいて、様々な添加剤を添加して有利になることが分かった。ＰＬＡは、華氏約３９０度の融点を有する。本発明の実施形態は、十分なずり速度があれば、ＰＬＡはその融点よりも遥かに低い温度で処理され得る旨、教示する。この実施形態において、プロフィール押し出し法では、華氏約２８０〜約３４０度で処理がなされ、より好ましくは華氏約３００〜約３２０度である。充填剤を多く添加することで、より高い温度が使用できるが、ＰＬＡの融点よりも下であることが好ましい。
【０１０５】
天然ワックス、リグナン、または可塑剤などのバイオ潤滑剤が、この低温度の粘弾性処理において補助的役割を果たす。ワックスや可塑剤は、バイオベースの材料であることが好ましい。本発明の実施形態は、ＰＬＡと可塑剤またはバイオ潤滑剤を使用して、プロフィール押し出しの連続成形品に加工される２つの部材組成物が、その融点よりも低い温度で処理され、高い耐性の複合形状のプロフィールを製造し得ることについて記載する。
【０１０６】
こうした処理条件で、様々な生分解不可能なプロフィール成形品の用途のため、より広範な最終的な性能品質の製品を開発するために、様々なその他のポリマー添加剤を添加することに加えて、液体や固体の様々な添加物、充填剤、強化剤を混合することが可能である。ＰＬＡは、軽量のプロフィール押し出し成形品を製造するために、セルカ(celuka)ダイシステム、発泡剤またはバイオ発泡剤を使用して発泡体とすることができる。固体または発泡体のプロフィール形状に対して、木質ファイバー、木くず、製紙工場スラッジ、アグリファイバー、麦わら、鉱物、ファイバーガラスファイバー、デンプン、タンパク質、及びその他の形状の充填剤または強化剤などが添加され得る。結果生成したバイオプロフィールは、バイオラミネート複合材やその他のバイオラミネートと同じ柄模様を用いた印刷などと調和するように、全体が着色されてもよい。これにより、建築デザインにおける環境要素の美的な調和を可能にするために、ビル、オフィス、及び商業ビルに対する全体的なソリューションを創り出す力が生まれる。
【０１０７】
合成物質、天然鉱物、またはバイオ材料などの充填剤が、エラストマー状態のバイオポリマーに添加され得る。これらの物質をバイオポリマーのエラストマー状態に添加することで、その融点より下にとどまり、バイオポリマーの結晶化を最小限にすることにより、遥かに高いずり速度による処理が可能になり、分散性が改善し、バイオポリマーの脆さが改善する。
【０１０８】
上述の通り、バイオラミネート複合材アセンブリ中のバイオラミネート層は、着色剤システムを含み得る。着色剤は、バイオコポリマーと混合することにより、及び／または単色及び多色の審美性が高いバイオラミネートとマッチング（調和）プロフィールを提供するために、染めやその他の着色方法にてファイバーを着色することにより、バイオラミネート層に直接添加されてもよい。
【０１０９】
ＰＬＡを主成分として選択的な添加剤を有するバイオラミネート層は、ＰＶＣまたはＨＰＬ装飾表面製品の要求を満たすためにシート押し出しされてもよい。バイオラミネートの押し出されたシートは、バイオラミネートの透明な非結晶質バイオラミネートを得るために融点より上で処理されてもよいし、または、その結晶性を増すために粘弾性状態にて融点より下で処理されてもよい。押し出されるバイオラミネートは、０．００２インチ〜０．３インチの厚さで押し出され得るが、０．００５インチ〜０．０３０インチであることがより好ましく、０．０１０インチ〜０．０２５インチであることが最も好ましい。熱押し出しされたバイオラミネートの透明なシートは、その後、冷却と、バイオラミネートの表裏面にテキスチャー加工することの目的との両方のために様々なローラーで処理され得る。上面テキスチャー加工は、滑らかな高い光沢レベルからテキスチャー加工度の高い平面にまでわたり得る。カウンター、テーブル、そして多くのキャビネットドア用途に、引っかき傷が目立ったり、光の反射が低下したりしないために、１０〜３０度の光沢レベルが好ましい。バイオラミネートの裏面は、上面側のテキスチャーと調和させることができるが、ラミネート時の接着性を高めるために、低い光沢度の平面であることが好ましい。バイオラミネート材料は透明とすることができるものの、両側に同じまたは異なるテキスチャーを加えると、バイオラミネートが半透明になり、透視することが困難となり得る。
【０１１０】
透明なバイオラミネートが押し出された後、このバイオラミネートは、液体最終加工に直接代替して、製品に対してＶＯＣ環境に配慮した高性能の仕上げを提供する、木材またはアグリファイバー複合材への透明なフィルムによる仕上げとして選択的に同形状にて使用できる。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、半透明のバイオラミネートは、上面にダイレクト印刷され、裏面にリバース印刷され、または、様々な印刷方法やインキ（前記議論した）を使用して、バイオラミネートの層内に印刷され得る。印刷方法は、インキジェット、ロータグラビア、フレキソ印刷、染料昇華方法、ダイレクトＵＶインキジェット印刷、標準化したインキまたはＵＶインキによるスクリーン印刷、及びその他の方法による印刷を含むが、これらに限定されない。印刷処理過程において、バイオインキが利用され得る。印刷インキの接着性を最大限にするために、印刷の１つの方法として、印刷前後においてインキか基材かを加熱しておくことができる。いくつかの場合において、こうした層の接着性を改善するために、第１層が、バイオラミネート表面と印刷層との間に使用され得る。
【０１１２】
印刷処理過程は、印刷が平面テキスチャーでよい裏面にリバース印刷されている単一層の透明なバイオラミネートを印刷するために使用され得る。印刷処理過程は、平面を濡らし、バイオラミネートの透明度を高める。バイオラミネートを加熱によりラミネートすることは、その非結晶質性を高める。これにより、バイオラミネートはより透明になり、印刷がより高品質になり得る。印刷が透明なバイオラミネートの裏面になされるので、バイオラミネートは、表面に印刷されているＰＶＣ製品に比べて厚い摩耗層を有し、美的な印刷層を保護するための最小限の層しか表面に有しないか、保護のための層がない。
【０１１３】
適度な接着力を有し、サーモホイル用途にある程度の伸縮力をする限りは、溶媒、ＵＶ硬化、シルクスクリーンインキ、及びその他の形態のインキを含む様々な印刷インキが使用され得る。いくつかの試験パターンでは、特定のインキは硬質すぎて、ラミネート処理過程で割れたり接着性を失ったりする。１つの適切なインキは、インキ層を含む１００％バイオベースの製品を提供するＭｕｔｏｈ  Ｖａｌｕｅｊｅｔデジタル印刷システム用のＭｕｂｉｏなどのバイオベースのインキ（すなわちバイオインキ）である。
【０１１４】
１つの実施形態において、０．０１０インチ未満、０．００５インチ未満の薄いＰＬＡフィルムが、様々なフォーマットのデジタルプリンタまたはその他の印刷手段によって、リバースにダイレクト印刷され得る。テキスチャー加工が十分になされた、ファイバーに分解された鉱物やバイオベースの結合剤を含む再生鉱物ファイバー複合材が、適度な大きさにカットされて調製され、また、加熱により活性化する接着剤が上面及び側面に使用され得る。ＰＬＡフィルムの画像は、柄模様、写真、記号、または通常コンピュータが生成する任意のアートワークの形態とすることができる。複合材は、その表面に載せた印刷フィルムとともに、サーモホイルマシンに配置され得る。ＰＬＡフィルムは、せいぜい華氏約１４０度までの加熱で、数秒間保持され得る。通常のサーモホイルの温度では、かかるフィルムにたるみが生じ、真空処理の間に穴が開く場合がある。その後、真空処理は暖かいフィルムの下でなされることができ、その後、硬い石のような鉱物ファイバー複合材のテキスチャーを呈することになる。結果生成する「エコアート」は、印刷層が透明なフィルム層の下にあるという事実により、高い耐摩耗性を有し得る。最終製品は、結局、そのバイオ含有率が約３０％、再生物の含有率が約６０％、そして自然粘土の含有率が、バランスをとって１０％となる。
【０１１５】
バイオラミネート層は、押し出されたバイオラミネート材料の１つまたは複数の層を含み得る。多層を製造する際、層をバイオラミネート表面層へと成形するために、熱ラミネート処理方法が使用され得る。各層は、同じであってよく、類似してもよく、または、特定の、異なる機能を有していてもよい。バイオラミネートの多層は、熱及び圧力によって溶融され得るが、このような溶融において、熱プレスシステム及び約５０ｐｓｉの合理的な圧力によって、材料はバイオポリマーの融点よりも僅かに低い融点を有している。接着両面テープ、加熱により活性化する接着剤、溶剤結合及びその他の方法など、バイオラミネートの２つの層を融合するその他の手段が使用され得る。融合されると、これらの層は、多層機能的バイオラミネートを形成して、非プラスチックの基材にラミネートされるかサーモホイルされ得るようになり、バイオラミネート複合材アセンブリを形成する。
【０１１６】
バイオラミネート複合材またはバイオラミネート複合材の任意の層は、非プラスチック基材上にラミネートされ得る。選択的に、紙、不織マット、織りマットまたはその他の形態の下地が、非プラスチック硬質基材にラミネートされる前にバイオラミネート表面の裏側に配置され得る。様々な製造者は、バイオラミネートを非プラスチック硬質基材にしっかり接着させるために、当業界の単純な水性ＰＶＡ糊接着剤を使用することができる。加えて、このことは、バイオラミネート層の追加的な機能性を付与し得る。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、バイオラミネートを密着させるために、加熱により活性化する接着剤が使用され得る。これは、底面のラミネートが吸水し、熱がなくても接着できることが必要な、ＰＶＡなどのコールドプレス接着剤には有用となり得る。これらの実施形態のバイオラミネートは、例えば、両側が完全に防水性である。このようにして、ラミネートの際に熱処理を行うことで、ＰＬＡの「極」性が増し、特定の用途に要求される程度の高い接着強さが生まれる。ラミネートのその他の適切な方法は、高圧ラミネート処理方法において、加熱により活性化または熱硬化する接着剤を使用することであろう。
【０１１８】
ラミネートは、平面ラミネートまたは三次元のラミネート処理方法を含み得る。平面ラミネートは、ラミネートを木材またはアグリファイバー複合材基材に接着するために、現在、高圧ラミネートにおいて使用されている。平面ラミネートは、接着剤または糊接着剤層を基材かラミネートに使用することに基づいて、その後、圧力を利用して、ともにラミネートするというものである。平面ラミネートは、多くの種類の糊接着剤と、ホットプレス、コールドプレスの両方、または、感圧システムなどの処理方法を使用することができる。ホットラミネートシステムでは、改良された接着剤をバイオラミネートと基材の間に入れることができる。
【０１１９】
サーモホイルラミネート即ち熱成形は、非プラスチックの基材が、テーブル表面、加工表面、キャビネットドアなどの三次元部分に機械加工される三次元ラミネートによく使用される。水性ウレタン接着剤は、基材表面にスプレーされ得る。真空プレスや膜プレス機を使用した熱と圧力により、バイオラミネート層は基材へと成形されることができ、同時に接着剤は、加熱により活性化して、硬化する。
【０１２０】
プロフィールラップは、熱成形（すなわちサーモホイル）と類似するが、木工製品、窓、及びその他のリニア部材を製造するためにリニア処理機器を使用して行われる。この実施形態において、基材は、木材またはアグリファイバー複合材から機械加工されて、リニア木工製品形状となる。機械処理をなくし、機械処理による廃棄物を減らすために、プロフィールラップは、天然ファイバーまたは鉱物とプラスチックからの形状押し出しによってもなされ得る。通常、プロフィールラップマシンを使用する際には、ホットメルト付着接着剤が熱い状態で基材またはバイオラミネートに使用され、その後、一連の小さなローラーを使用してプレスをし、リニア基材の上にバイオラミネート層を形成する。
【０１２１】
標準的なラミネート加工表面においては、エッジバンドが要求される。融点よりも低い温度で処理され、粘弾性状態にあるＰＬＡなどのバイオポリマーは、バイオラミネートの製造と同様に、成形したエッジバンドやその他の支持部材(support component)などのプロフィールを製造するために使用され得る。本実施形態において、非プラスチック硬質基材に機械的に取り付けられるＴ成形(tee molding)または糊付けされる平面プロフィールエッジバンドが記載されている。バイオエッジバンド合わせは、調和の美と性能をもたらすために同じバイオポリマーまたはバイオコポリマーシステムを使用してなされ得る。加えて、オフィスやビル全体のソリューションのために美的な調和のとれたグリーンシステムを創り出すために、調和のとれたリニアプロフィールラップされた木工製品が、木材、アグリファーバーまたはプラスチックファイバー複合材押し出し成形品にラミネートされるバイオラミネート表面層を使用して製造され得る。
【０１２２】
エッジバンド合わせまたは木工製品プロフィール合わせを行うためのその他の手段は、木工製品などの連続したリニア形状において複合材基材のプロフィール押し出し法を使用して達成され得る。バイオラミネート層は、ＰＶＣ発泡体たる木工製品やＰＶＣラップされた木工製品の代替として、環境に優しい多くの木工製品を創り出すために、リニアラップ処理方法とホットメルト接着剤を使用してラミネートされ得る。
【０１２３】
通常、高圧ラミネートは、スリットラミネート形状またはプロフィール押し出しされたリニア形状のエッジバンドなどの支持製品を伴う。本発明の実施形態において、バイオラミネート層は、エッジバンド合わせとして使用されるために、切れ目が入れられたり、細片にカットされたりしてもよい。その後、「切れ目の入った」またはカットされたバイオラミネート層は、通常、僅かな圧力でホットメルト接着剤により基材のエッジへラミネートされ得る。バイオラミネート層エッジバンドはその後カット(trim)されてもよい。バイオラミネート表面層エッジバンドは、ソリッドカラー及び柄模様で印刷されたり、押し出されたりすることができる。
【０１２４】
本発明のいくつかの実施形態は、処理の間中、ＰＬＡまたはその他のバイオポリマーの結晶性を維持し、最終的な押し出し成形品やシート部材においてもかかる結晶性を維持するための新規な方法と選択的な組成物とを使用する。実施形態は、ＰＬＡ製品の製造には推奨されない、より高いずり速度と、通常は華氏３２０度または３００度よりも低い、極めて低い処理温度で処理する。これは、エラストマー状態の物質を、物質の融点より大幅に低い温度で処理し、また、物質が完全に無結晶の状態へと変わる場合の推奨される処理温度である華氏３８０〜４００度で処理するためである。従来の処理方法は、濁った押し出し部材か、透明でより壊れやすいパッケージ材料を提供する。
【０１２５】
この処理温度では、物質は完全に結晶化され得るが、完全に非結晶質の物質を創るためには、この温度と処理パラメータより低くなる。結果物は、濁っていることもあり得るが、程度の高い機械性能を維持しつつ、十分に高いフレキシブル性を有することができる。
【０１２６】
本発明の実施形態における処理方法によって結晶状態または部分的な結晶状態を維持することにより、ポリマーの粘性が大幅に減り、プロフィール用途や押し出し用途に代替し得る製品にとって有利な特性が維持され得る。また、本発明の実施形態の処理パラメータにおいて、物質は、押し出し三次元成形品の加工を可能にする異なるレオロジーとメルトインデックスを有し得る。
【０１２７】
添加剤がこれらの実施形態において、補助的な役割を果たし、相変わらずＰＬＡまたはＰＬＡ混合物の結晶状態を維持し得る。ナノ材料、充填剤、ファイバー、タンパク質、デンプン、木粉、木材ファイバー製紙工場の廃材、及びその他の材料がＰＬＡの結晶核の生成(nucleation)を増大させ、物質の結晶状態に影響を与える。融点より十分低い温度で処理をし、高いずり速度を用いることで、ＰＬＡが壊れにくい状態を維持することが可能となり、ＰＶＣ製品の望まれる特性と用途に関する要求をより満たすことになるだろう。その他の結晶核生成剤、充填剤、ファイバー、及び材料について試験をしたが、この新規な処理方法を用いるとプラスの結果となることが分かった。
【０１２８】
セルロースバイオラミネート複合材アセンブリの製造方法
【０１２９】
実施形態は、非浸透紙と押し出されたバイオポリマーのドライフィルムの層を利用したバイオラミネートアセンブリ製品とその製造方法に関し、この中で、非浸透紙及びバイオポリマーフィルムは、一度、加熱され、加圧され、及び水中に入れられて、バイオポリマーフィルムがその粘度を変え、紙への浸透、含浸が可能になり、多層を溶融して１つの複合材になる。この構造体は、装飾的表面ラミネート層としての使用などの装飾的な表面用途または構造用複合材用途に使用され得る。実施形態は、浸透すなわち樹脂含浸を行った紙層、特に、装飾的な表面ラミネート層を使用した、バイオラミネートアセンブリ製品とその製造方法に関する。本発明の実施形態は、実質的にホルムアルデヒドの排出がない浸透紙を使用したバイオラミネートアセンブリを含む。このような実施形態は、高圧ラミネートの代替として使用され得る。その他の実施形態は、既存の形態のホルムアルデヒドベースのラミネート製造方法と協働する標準的な方法を使用する。さらなる実施形態は、樹脂製造中に圧力を使用したり、高価な変性剤を使用したりする必要なく、あと成形の特徴を改善することであろう。
【０１３０】
一般的に、このような方法は、第１紙層を提供すること、バイオベースのポリマーフィルム層を提供すること、及び第２紙層を提供することを含み得る。第１紙層と第２紙層は、少なくとも部分的に、バイオベースのポリマーフィルム層のバイオベースポリマー及び／または追加的なバイオベースのポリマーソースに由来するバイオベースポリマーに浸透させることができる。第１紙層、バイオベースのポリマーフィルム層、及び第２紙層は、熱や圧力により溶融でき、バイオラミネート構造体を形成する。溶融は、例えば、約２０〜約１５００ｐｓｉの間でなされ得る。いくつかの実施形態において、ＰＬＡバイオポリマーなどのバイオラミネート層は、乾いた押し出しフィルム成形品になり得る。
【０１３１】
これらの様々なステップが、より詳細に記載される。
【０１３２】
任意の適切な、織られたまたは不織のセルロース紙が使用され得る。適切な紙は、例えば、普通紙、クラフト紙、表面加工紙、木質紙、再生紙、装飾紙、印刷紙、ファイバー強化紙、グラスファイバー強化紙、薄い木製ベニヤ板、耐火紙、化学処理紙、ｐＨ調整紙、またはこれらの組み合わせを含む。セルロース紙は、麻、バガス、麦わら、及びトウモロコシ茎葉などの再生可能な植物ファイバーから採ったバイオベースの紙とすることができる。
【０１３３】
セルロース層をバイオポリマーで含浸させるための様々な方法が使用され得る。これらは、少なくとも１つの非浸透紙と少なくとも１つのバイオポリマーフィルムの束を複合材プレスし、融解したバイオポリマーを非浸透紙にダイレクトに適用し、セルロース紙を液体バイオポリマーで含浸させることを含む。
【０１３４】
少なくとも１つの非浸透紙と少なくとも１つのバイオポリマーフィルムの束を複合材プレスする際に、かかる束は、ホットプレスにおける熱及び圧力の条件下で処理される。温度は、華氏３１０〜４００度にわたり得るが、これらに限定されず、また、圧力は２０〜１５００ｐｓｉにわたり得る。紙の残りの水分含有量と紙の化学的性質は、プレスシステムにおいて紙を完全に浸透、含浸させるのに必要な時間に影響し、また、バイオポリマーの動的レオロジーにも影響するだろう。この方法は、複合材プレス処理前に紙が浸透されている必要がある、現行での要求をなくすものである。
【０１３５】
例えば融解したＰＬＡなど、融解したバイオポリマーをダイレクトに適用する実施形態において、融解したＰＬＡは、ロールコーティングを使用してダイレクトに適用され得る。特性または処理速度を高めるために、様々な添加剤が、コーティング用途の前に紙または融解したＰＬＡに混合され得る。様々な紙層がホットメルトロールコーティングマシンに配置され、融解した液体のＰＬＡが紙にダイレクトに適用され、冷却したローラーの間でロールされる。コートされた紙層は、その後、層の望ましい量へと束ねられ、複合材プレスにおいて熱と圧力下に置かれる。一続きの構造用複合材構造体を創るために、層を浸透させ、含浸させ、溶融するための温度は、華氏３１０〜４００度にわたり、圧力は２０〜１５００ｐｓｉにわたる。
【０１３６】
液体のバイオポリマーを使用する実施形態において、織った若しくは不織のセルロース紙または様々な形態のバイオファイバー紙が液体ＰＬＡまたはＬＡによって含浸され得る。その後、紙は、紙に十分染み込む低粘度の液体ＬＡ槽に浸漬され得る。乳酸はポリ乳酸の前駆体であり、紙に染み込ませるために低粘度とすることができる。
【０１３７】
ＬＡ浸透紙は、その後、熱、空気、またはその他の浸透紙を乾燥させるのによく使用される乾燥方法を使用して乾燥され得る。いくつかの実施形態において、乾燥し、浸透した第１紙層がテキスチャー加工され得る。浸透紙のコア層は、普通紙であってよい。表面層は広範なＵＶデジタル印刷を含むがこれに限定されない標準的な印刷手段によって予め印刷された柄模様、色、または画像の形態であってもよい。
【０１３８】
添加剤は、紙または樹脂、１つまたは複数の乾燥剤、重合剤、過酸化物及びその他の架橋剤、着色剤など、及び防火剤と接触させてもよい。
【０１３９】
ＬＡ浸透紙がひとたび乾燥すると、１つまたは複数の層がテキスチャー加工した紙、金属、または複合材プラテンに配置され得る。プラテンは、最終製品たるラミネートにテキスチャーを与えることができ、また、ラミネートが硬化し冷却している間に均一な冷却処理を行う。
【０１４０】
１つの実施形態において、印刷されたＬＡ浸透紙は最上に配置され得る。ＬＡ浸透紙の単層または層の束は、その後熱溶融されて固体ラミネートシートに成形され得る。温度は、ＬＡが十分にファイバーまで浸透されるまで、層が溶解されるまで、または望まれる重合が起きるまで、華氏約１２０〜３００度にわたる。
【０１４１】
熱溶融はホットプラテンプレスを使用して、最終製品たるバイオラミネートの望ましい比重または硬度に応じて圧力範囲が２０〜１０００ｐｓｉを超えるまで行われ得る。その他の実施形態において、層を加熱して固体のラミネートに溶融するために、ホットロールプレスが使用され得る。
【０１４２】
紙の単層も、下地層として使用され得る乳酸ポリマーを使用して浸透し、硬化し得る。この場合、浸透紙が製造され、その後、装飾ラミネートを創るために、色の付いたバックコートを有するポリ乳酸シートなどの薄いバイオベースフィルムに熱溶融され、または接着することができ、或いは、デジタルに画像化されることができる。浸透ＬＡ紙は、パーチクル・ボード、ＭＤＦ、アグリファイバー複合材、鉱物ファイバー複合材、及びその他の種類の薄いまたは厚い硬質複合材構造体など様々な硬質基材に容易にラミネートされ得る紙表紙を提供し、これによって、全くホルムアルデヒドを含まない、防水性の装飾的な表紙の選択肢を提供する。
【０１４３】
別の実施形態は、非常に汚れにくい性質と、高い程度の耐化学性、耐摩耗性を付与するために、透明のポリ乳酸表面層とＬＡ浸透紙をラミネートすることを含む。加えて、このバイオベースの磨耗層は石油化学系ポリマー固体表面物質に使用されるのと同様の処理方法にて修復され得る。従って、いくつかの実施形態において、熱硬化性及び熱可塑性標準的オーバーレイ、鉱物プラスチックオーバーレイ、バイオプラスチックオーバーレイ、または磨耗層表面オーバーレイを含むオーバーレイ層が提供され得る。
【０１４４】
液体ＬＡ樹脂浸透紙を硬化させるためのその他の方法は、紙を浸透処理する前に光開始剤がＬＡ樹脂に添加される電子ビームまたはＵＶ硬化技術の使用によってなされ得る。ＬＡ樹脂浸透紙はその後、材料の最終的な硬化のために、電子ビームまたはＵＶ光の下に配置される。
【０１４５】
使用
【０１４６】
バイオラミネート複合材アセンブリは、テーブル表面、デスク表面、キャビネットドア、キャビネットボックス、棚材料、木工製品、壁板、ラミネートフローリング、カウンター、加工表面、展示用パネル、オフィスパーティション、風呂場のパーティション、ラミネートフローリングに製造され、また、その他の領域は、より環境に優しい製品への需要の高まりに応える真に「グリーン」なソリューションを創るために、非プラスチック基材及び接着剤層と組み合わせてバイオラミネートのシステムを使用し得る。
【０１４７】
バイオラミネート複合材アセンブリは、フラットラミネート、サーモホイル三次元、または一体型プロフィールラップ部材に基づく様々な形態のキャビネットドア、及びこれらを全て結合させてキャビネットや通路ドアの様々なデザインへと製造され得る。
【０１４８】
バイオラミネート複合材アセンブリは、エコアートとして形成され、また、テキスチャー加工がしっかりとなされた鉱物複合材を含み得る。テキスチャー加工がしっかりとなされた様々な鉱物複合材は、一般的に天井タイル用途に使用され得る。様々な表面テキスチャー加工がしっかりとなされた天井タイルと組成物が使用され得る。天井タイルは、通常、防火材に使用されることができ、これにより上記のタイルやパネルはこうした仕様を満たすことができる。
【０１４９】
バイオラミネート表面層も、ＰＶＣビニール壁紙と代替し得る高性能壁紙として、壁板に接着する壁紙として製造され得る、よりフレキシブルなバイオラミネート表面層を創るため、様々な通常の可塑剤、好ましくは、バイオベースの可塑剤を使用して、高程度に可塑化され得る。この実施形態において、フレキシブル性を維持しつつ、性能を改善するために、二次的な不織布が、バイオラミネート層の裏面にラミネートされ得る。上記の高程度に可塑化されたバイオラミネート層は、フレキシブルなＰＶＣ印刷媒体の代替としても使用され得る。
【０１５０】
バイオラミネート複合材アセンブリは、可塑剤または加工助剤に基づいて、ＰＬＡバイオコポリマーバイオラミネートを使用し、「ナノ石英」添加剤をバイオラミネート表面層に添加すると、カウンター用途に使用されるために十分耐摩耗性、耐温度性が備えられる。現在、食品グレードの表面は主としてＨＤＰＥ及びステンレススチールから構成される。ステンレスは高価であり、ＨＤＰＥは、表面にあるひっかき傷やカットの部分に食品や液体が入り込む虞がある。「ナノ石英」技術は、表面の性能や耐久性を改善し得る。また、石英と一体化したバイオラミネートのラミネートアセンブリは、高価な花崗岩その他の固体表面加工用複合材に代わるものとして、低廉な費用の選択肢を提供する。ここで、固体表面加工用複合材は、台所カウンター表面、テーブル、及びその他のより高性能が要求される領域に使用される。これらのバイオラミネート層の形態は、平面ラミネートか、または、熱成形によって、台所その他のカウンター用途の形態に使用される三次元の加工面に成形される。
【０１５１】
現在、ＰＬＡは、その溶融安定性の低さ、メルトインデックスの高さ、及びその他の要因により、プロフィール成形に押し出すことが極めて困難である。本発明の実施形態は、ＰＬＡまたはその他のバイオポリマーを押し出し成形する方法と、より長期間にわたる様々な商業的プロフィール押し出し用途及び製品において物質が劣化しないことを確かにする組成物について記載する。第二に、本発明の実施形態は、建築、商業、工業の市場におけるＰＶＣなどの現在の有害なプラスチックと直接競合し、または代替し得る高品質なプロフィールと材料組成物を提供する処理方法について記載する。プロフィール押し出しされたＰＬＡまたはＰＬＡバイオ複合材は、バイオラミネート表面層の基材として使用され、またはバイオラミネートと調和させるために着色され得る。環境に優しい基材と迅速に再生可能な資源に由来するバイオラミネートとを合わせたこのバイオラミネート複合材システムは、未来の加工表面と、ＨＰＬまたはＰＶＣサーモホイル部材が一般的に使用されるその他の用途に対して真の環境ソリューションを提供する。
【０１５２】
実施例
【０１５３】
実施例１
ＰＬＡペレットを押し出し機に配置し、処理温度としてＮａｔｕｒｅｗｏｒｋｓも推奨するように、温度を融点である華氏４２０度よりも華氏２０度高く設定した。物質がダイ（成形型）から、ダイに付着する蜂蜜のように吐出した。温度を融点よりも華氏８０度以上低い華氏３１０度まで下げた。回転速度（回転毎分、ＲＰＭ）を上昇させて、材料にずり速度という投入要素を加えた。結果の成形品は、歪みが最小限に抑えられ、その複合形状を維持していた。
【０１５４】
実施例２
処理温度華氏３８０度〜４２０度で、シートダイを使用してＰＬＡペレットを押し出し機に配置し、透明のシートを製造した。シートは壊れやすく、曲げるとすぐに皹が入った。結果生成したシートを加熱により活性化する糊接着剤を使用して、ホットプレスで華氏１５０度の加熱、５０ｐｓｉの加圧下で、木材パーチクル・ボードに平面ラミネートした。材料は、基材に対して極めて良好な接着性を示した。
【０１５５】
上記と同様のシートを、ＰＶＡ及びコールドプレスラミネート法を用いるＨＰＬで一般的に使用されるコールドラミネート法により、ラミネートした。ＰＬＡバイオラミネートシートは、基材に接着せず、すぐに剥がれた。
【０１５６】
ＰＬＡペレットをオープンな二段スクリュー押し出し機に配置し、処理温度を華氏３２０度にまで下げ、押し出し機から取り出した材料をダイセクション(die section)の前に風通しした。
【０１５７】
ＰＬＡを押し出し機に配置し、シートダイを用いて融点を十分に下回る華氏３３０度未満の処理温度にて処理した。結果生成したフィルムは、濁っていたが、極めて高い融解強度を有していた。冷却後、明らかに材料は、よりフレキシブルになり、よりよい特性を備えた。バイオラミネートの厚さは、０．０１５インチであった。
【０１５８】
上記の結果生成したシートを、加熱により活性化する糊接着剤の使用と加圧により、麦わらを含むアグリファイバー基材にホットラミネートした。結果として、接着強度は、極めて良好で、接着性試験において、ファイバーはバイオラミネートに粘着したパーチクル・ボードから引き離されたが、このことは、接着が麦のパーチクル・ボードの内部結合より良好であったことを示している。
【０１５９】
結果生成したバイオラミネートシートを機械加工した三次元基材とともに膜プレス機に配置したが、この基材に予め加熱により活性化するウレタンを塗布しておいた。２分強、華氏１６０度で５０ｐｓｉ未満の圧力をかけた。接着性を改善するために化学溶媒を下塗りした０．０１２インチ厚さのＰＶＣフィルムを使用した比較例試験においても、同様の基材、糊接着剤、及び方法を使用して膜プレスを行った。バイオラミネートの成形品は、ＰＶＣ同様のストレッチ性と成形性を示した。ＰＶＣとバイオラミネートのサンプルを接着性試験に供したところ、バイオラミネートのサンプルに接着性を改善する化学的下塗り剤(primer)を使用しなかった場合でさえ、ＰＶＣと同等の接着強度を有することが分かった。
【０１６０】
バイオラミネートフィルムを溶媒インキジェットシステムを使用してリバース印刷した。当初のインキ接着性は、表面のクロスハッチとテープ剥がし試験から十分であるように思われた。その後、リバース印刷されたバイオラミネートを、加熱により活性化するウレタン接着剤と組み合わせて加熱し加圧するサーモホイルに供した。なお、インキ層は、ラミネート接着剤層と基材に接触している。処理の後、剥がし試験を実施した。バイオラミネートフィルムから離れたインキは、十分な接着強度を有していなかった。バイオラミネートの表面を印刷前に化学溶剤処理して、二度目の試験を実施した。接着性において改善が見られたが、この用途には不十分であった。
【０１６１】
透明のバイオラミネートをダイレクトトップ印刷し、透明な液体ウレタントップコートでコートした。トップ印刷されたバイオラミネートを、基材にホットラミネートした。透明なバイオラミネートと基材の間の接着性は十分であり、基材上にファイバーの破り取られたあとが見られた。
【０１６２】
ＵＶ硬化スクリーン印刷インキを透明のバイオラミネートの裏側に使用するか、または、リバース印刷する。加熱により活性化するウレタン製の接着剤を使用し、印刷される側面を接着剤層と基材層に接触させて、加熱、加圧により、バイオラミネートをサーモホイルした。基材上にファイバーの破り取られたあとが見られ、接着性は標準的な溶媒インキ印刷処理よりも著しく改善した。
【０１６３】
中質ファイバー板から２つの三次元キャビネットドアを機械加工して、クラシックな隆起したパネルキャビネットドアに成形した。厚さ０．０１０インチのＰＶＣサーモホイルを使って、膜プレス機及び標準的な加熱により活性化するサーモホイル処理にて第１のドアを加工処理した。５０ｐｓｉの圧力で、温度は華氏１７０度の条件下、プレス時間は２．５分であった。ＰＶＣフィルムに代えてバイオラミネート表面層を使用した以外は同様の方法で第２のドアを加工処理した。成形処理の結果は、驚くべきことに、ＰＶＣと同じストレッチ性と成形性を有していた。ＰＶＣでは、接着性を改善するために裏面に下塗り剤を使用したのに対してバイオラミネートの場合は、塗り剤を使用しなかったが、剥がし試験から非常によく似た基材への接着性が見られた。キャビネットドアのエッジ部分のプルダウン性も、上記の成形処理ゆえにＰＶＣとバイオラミネート間で同じであった。
【０１６４】
上記同様のウレタン接着剤を使用して、ＰＶＣフィルム及びバイオラミネート表面層を三次元キャビネットドアの形状の基材に熱成形した。ＰＶＣ及びバイオラミネートの両方が、高圧ラミネート標準に（ＮＥＭＡＬＤ３）則って独立した試験に供された。データ結果は、バイオラミネートが、標準的なＰＶＣの装飾的表面加工製品よりも耐汚染性、テーブル耐磨耗性、傷抵抗性において改善したことを示した。
【０１６５】
ＷｉｌｓｏｎＡｒｔ標準グレートの高圧ラミネートの一片を、付着接着剤を使用して木材パーチクル・ボード基材にラミネートした。また、バイオラミネートシートを、同様の付着接着剤を使用して同様の木材パーチクル・ボード基材にラミネートし、ＮＥＭＡＬＤ３要求標準に則って独立して試験を行った。この試験において、バイオラミネートは、衝撃強度が５倍強となり、耐汚染性も改善し、引っかき抵抗性も２倍強となり、その他の性能においても改善が見られた。
【０１６６】
ＰＬＡを多くの熱履歴に供してその状態変化を評価するために、二次的な加熱試験後の異なった結果を検討した。融点より低い華氏３４０度で粘弾性状態にて製造したフィルムでは、厚さ０．０１０インチのフィルムが得られた。ＵＶ硬化インキシステムとダイレクト印刷インキジェットシステムを使用してフィルムをリバース印刷した。サンプルを２つのグループに分け、グループＩでは、衝撃、硬度、引っかき抵抗性についてサンプルを試験した。グループＩＩでは、膜プレスと加熱により活性化するウレタンを使用して２．５分間、糊接着剤が硬化するまで華氏１７０度の温度でサンプルをホットラミネートした。このグループＩＩのサンプルは、グループＩのサンプルと直接比較して試験を行った。グループＩＩは、引っかき抵抗性が改善したより硬い表面を示したが、耐衝撃性は、グループＩより低かった。
【０１６７】
木材ファイバーを約２０％含んだ木材バイオプラスチックプロフィール押し出しを華氏３１０度〜３２０度で行い、リニア形状の木工製品の一片を得た。バイオラミネート表面層を加熱により活性化する接着剤をバイオラミネート表面層の裏側に使用して、同様の方法を使用して処理したＰＶＣフィルムと比較した。バイオラミネート表面層はＰＶＣフィルムのそれと非常に似通った接着性と驚くほど似通った成形性を有していた。
【０１６８】
ラミネートに使用する３Ｍ製の付着接着剤をバイオラミネート層の裏側と平面状の小麦ボードアグリファーバー基材へスプレーした。揮発性物質を除いた１分後に、材料をローラーシステムの圧力も使用してラミネートした。ＰＶＣ装飾的フィルムの第二のサンプルも、第二のサンプルについて使用した。バイオラミネートは接着性が改善した。
【０１６９】
ＰＬＡに対して大豆ワックスを５％添加し、プロフィールダイで押し出した。温度を華氏２９０度に下げたところ、プロフィール成形を維持するのに十分な融解強度を伴う材料が滑らかで強い一体性をもって成形された。ずり速度を上げたところ、成形性が改善し表面の滑らかさも改善した。ダイからの形状を変化させることなく、熱成形品をコンベヤベルトに載せた。
【０１７０】
実施例４
ＰＬＡ及び硬化大豆ワックス（ＡＤＭが提供）を、フレキシブル性を有するバイオコポリマーに、ＰＬＡ９５、大豆ワックス５の割合で配合した。結果生成した配合物を様々な粉末状の非ハロゲン性防火材と再び配合した。水酸化マグネシウム、アルミナ三水和物及びリン酸アンモニウムを１０％〜５０％の割合で全て添加した。水酸化マグネシウムとアルミナ三水和物材料に関して、強烈な反応がおき、混合が困難になり、材料中に層を形成した。リン酸アンモニウムはよく混ざり、様々なものと含有したより均一でよりフレキシブルな物質を形成した。
【０１７１】
実施例５
ＰＬＡを融点より低い華氏約３１０度で粘弾性状態にて配合した。１％〜２０％にわたる様々な割合でグリセロールを添加した。結果生成した物質は、均一なフレキシブルな物質であった。ＰＬＡを華氏４００度の融点を超えて加熱し、第二試験を行った。同様の分量のグリセリンを添加した。グリセリンは、揮発性が高く、分解により多く発煙し、不均一な物質を創り、これを混合して均一な物質を創ることは困難であった。
【０１７２】
平均長さ３／４インチそして幅が０．０２０インチ未満の麦わらストランドをＰＬＡと大豆ワックスにＰＬＡ９５．５％大豆ワックス０．５％の割合で、また、麦わらストランドを１０％添加して、バイオコポリマーが粘弾性状態にある華氏３１０度でバイオコポリマーと配合した。物質は均一で、無臭であり、良好な耐衝撃性を有した。第二試験を同様の材料を使用して要求されるＰＬＡの融点である華氏４００度より高い処理温度で行った。ファイバーとバイオコポリマーとの相互作用は小さく、深刻な褐色化とセルロース分解が見られた。加えて、物質は、燃焼する兆候を示し、大変な悪臭を放った。
【０１７３】
ＰＬＡとＥＶＡを、華氏３１０度で配合した。バイオダック（製紙工場スラッジ粒子）のサンプルについて、単純に粒子を染めて乾燥させることで着色した。２０％のバイオダックを華氏３１０度でバイオコポリマーと配合した。結果物は、特有の審美性を有し、強靭で高い耐衝撃性を有する物質であった。同様の物質を使用してＰＬＡの融点より高い温度の処理温度で第二の処理を行った。結果物は、劣化と燃焼の兆候を示した。結果生成した物質は最小限の衝撃強度しかなく、大変壊れやすかった。
【０１７４】
実施例６
ＰＬＡを皿に配置し、華氏４００度を超える温度でオーブンに入れた。ＰＬＡの入った５つのサンプルを入れた皿をオーブンに入れた。それぞれの皿に添加剤１０％を加えた。可塑剤と潤滑剤はグリセリン、ワックス、クエン酸、植物油、ステアリン酸亜鉛である。ＰＬＡが融解した後、材料を配合した。加熱の間、ほぼ全ての可塑剤と潤滑剤がひどく発煙し始め、強烈な臭気を発しながら沸騰したり、分解したりした。材料を混合することはできなかった。条件をＰＬＡの融点より華氏８０度以上低い華氏３００度の温度でしたこと以外は同様の試験を行った。可塑剤は発煙せず、沸騰せず、または分解せず、混合してより均一な物質を得た。これらの材料中、ステアリン酸亜鉛が最悪であり、大豆ワックスは最も混合しやすかった。
【０１７５】
実施例７
ＰＬＡとバイオファイバー機能性着色剤を、中度及び低度のずり速度の投入により、高い分散性が要求される一段スクリューシートラインにおいて直接測定した。処理温度を、華氏３８０度強というＰＬＡの融点より十分に低い温度に設定した。この試験において、ダイの出口において加熱セクションを華氏３１０度〜華氏３１５度に設定した。物質は粘り気がなく、プロフィールを製造するために十分なメルトインデックスを有していた。物質は、ＰＬＡをその融点以上の温度で処理したときのようには透明でなかったが、結晶性を維持して半透明であり、より良好なフレキシブル性と耐衝撃性を有していた。冷却ロール温度は華氏８０度〜華氏２００度強であると評価した。物質は、より低い処理温度と要求されるローラーの加熱により、遥かに速く冷却されることが分かった。
【０１７６】
実施例８
ペレット形状のＮａｔｕｒｅｗｏｒｋｓのＰＬＡ２００２を、ＡＤＭの大豆ワックス製品である５％ＳＷＬ−１と配合した。Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ二段スクリューを用いてＰＬＡの融点よりも華氏８０度強低い華氏３００度にて配合を行った。物質は、良好な個体形状を維持して円形のダイから出て、その後冷却された。この物質は、不透明度が極めて高く乳白色であり、ポリエチレンの感触と性能に似て曲げても割れなかった。
【０１７７】
９０％のＰＬＡに対してＳＷＬ−１の分量を１０％に増加させて第二の配合作業を行った。物質は、粘度が低下し、この物質が円形を保持するまで処理温度を下げた。再び、この物質は、不透明度が極めて高く白色であった。
【０１７８】
小麦ファイバーに水性着色剤をスプレーした後、乾燥させて、スクリーニングした小麦ファイバーを添加して、第三の配合を行った。着色された小麦ファイバーを、９０％のＰＬＡ、５％のＳＷ１及び５％の着色された小麦ファイバーの割合で配合した。驚いたことに、物質は透明から半透明で、ランダムな着色ファイバーを有する深い三次元の外観を呈していた。より透明度の高いＰＬＡ／ＳＷは、小麦の色に僅かに着色されていたが、相変わらず透明の深度を維持していた。物質は、滑らかなＰＬＡほどは壊れやすくなく、そのフレキシブル性は一度目の９５％ＰＬＡと５％ＳＷ１と同様であった。
【０１７９】
実施例９
ＰＬＡを１０％のＳＷ１と１０％のすりつぶしたヒマワリの外皮と配合するが、すりつぶした外皮は３０メッシュ未満の細粒を除去するために、スクリーニングした。結果物をシートに押し出し、熱い材料にテキスチャーをインプリントした。冷却後、物質は、ランダムなフローを有する装飾的な柄模様を示した。物質を水中に入れたところ、水がその物質にビーズのように付着しているのが観察された。
【０１８０】
実施例１０
ＰＬＡを標準的な水酸化マグネシウム防火材と配合し、試験用のバーに押し出した。試験用のバーは、非常に壊れやすく、手で最小限の圧力を加えただけでも、くずれてしまうものであった。１０％ＳＷ１を添加して、第二の配合を行った。結果物は、良好な耐衝撃性を有し、曲げることができた。
【０１８１】
実施例１１
小麦ファイバーを華氏３００度でＳＷ１と５０％対５０％の割合で配合し、混合した。結果物を冷却し、その後小さな粒子に粒状化させた。小麦とＳＷ１の配合物をその後ＰＬＡペレットと乾式混合して、華氏３１０度で配合し、平面状の試験用のバーを得た。
【０１８２】
実施例１２
大豆ワックスＳＷ１を華氏３００度で１００ｇｍバッチにて融解した。これと同じ重量の小麦ファイバーを添加し、混合した。大豆ワックスは迅速に小麦ファイバーに含浸し、ファイバーをフリーフロー状態にした。含浸したファイバーをマットに延ばしてプレスした。水をマットの上に滴らせたところ、水は完全にビーズ状になってファイバーマットに付着した。
【０１８３】
このことから、特定のかさ密度とファイバーの形状に基づいて概ね５０対５０の比率で大豆ワックスをファイバーに配合するとファイバーを完全に含浸させることが分かった。大豆ワックスとファイバーが５０対５０の混合物を１０％の割合のＰＬＡに添加して配合した。ファイバーの外側にあるワックスがＰＬＡと混ざり、相溶性のある界面を提供した。透明なＰＬＡと混ざるのはごく僅かなワックスであった。室温の大豆ワックスは、不透明な白色の物質である。結果生成するＰＬＡとＳＷ含浸ファイバーは相変わらず透明から半透明であった。
【０１８４】
実施例１３
５％の大豆ワックスと９５％のＰＬＡを用い、この２つをＢｒａｂｅｎｄｅｒ配合機で配合して個別の実験を行った。この試験において、結果物は、不透明で乳白色であった。このように、ファイバーを添加すると、融解した大豆ワックスがＰＬＡより前に含浸し、最終的なバイオ複合材マトリックスの透明性によって、大豆ワックスとＰＬＡのシステムを融合させる適切な粘弾性状態に到達することが分かった。
【０１８５】
実施例１４
サトウダイコン由来のパルプ及びヒマワリの外皮
すりつぶしたサトウダイコン由来のパルプとヒマワリの外皮を地方の農業処理プラントから採取して、静かにすりつぶしてファイバーにした。結果物を３０メッシュ〜４メッシュの範囲でスクリーニングした。ヒマワリの粒子はリニア形状で、サトウダイコンパルプは、ヒマワリより均一な大きさを有しているが形状がランダムであった。ファイバー状の粒子を浸すために、被服に使用される染料を使用し、その後乾燥させて着色剤を定着させた。２つの着色ファイバーは、１０％の割合を測って、１０％の大豆ワックスと８０％のＰＬＡとともにＢｒａｂｅｎｄｅｒ配合システムに入れた。物質がホットスクリュー供給セクションに到達するとすぐ大豆ワックスは融解し、ＰＬＡがまだ硬質な状態にあるバレルセクションに入る前であっても、ファイバーを濡らし始めた。配合温度は、ＰＬＡの融点より華氏９０度低い華氏３００度で、ＰＬＡの融点（ＰＬＡの融点は華氏３９０度）より十分に低い温度に維持した。結果物は、壊れやすくない均一な混合物であり、特有の三次元性を有していた。配合機の出口は高度耐性なロッド形状であった。既存の物質は、高い耐性を有して、形状を維持した。
【０１８６】
実施例１５
バイオダック
メッシュサイズが１５メッシュ〜３０メッシュの間の小さな球体を形成する製紙工場スラッジを圧縮させ乾燥させた形態であるバイオダックのサンプルをＷｉｓｃｏｎｓｉｎ州のＧｒａｎＴｅｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入した。水性着色剤によってバイオダックを着色し、多色に着色されたバッチを製造した。着色したバイオダックを１０％ＳＷと７０％のＰＬＡとに対し２０％の配合率で配合した。Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ二段スクリューを使用して、処理温度華氏３１０度にて配合を行った。結果物を、その後再加熱し、複合材シートにプレスした。この物質は、固体表面の外観を有する物質と極めて似通っていた。サンプルを水槽に入れて２４時間置いたところ、水の吸収は測定されず、防水性であった。
【０１８７】
実施例１６
２％〜３０％強の割合で、ＰＬＡの融点より低い温度（華氏３１５度）でＰＬＡを長いファイバーガラスと配合した。融点より上で（華氏４００度）同様の比率で第二の試験を行った。５％〜１０％大豆ワックスを添加して第二の試験を行った。
【０１８８】
実施例１７
ＰＬＡの融点より下の温度で処理されたＰＬＡと大豆ワックスを含むバイオラミネートシートを取り出し、華氏２００度で再加熱した。ＭＤＦ基材を成形して成形品を製造し、接着剤を適用した。ホットバイオラミネートを押し出して基材に成形し、冷却させた。結果生成した物質は高い接着性と非常に良好な耐衝撃性を示した。
【０１８９】
実施例１８
Ｗｉｌｓｏｎ  Ａｒｔ社の高圧ラミネート１ピースを、推奨される接着剤を用いて、パーチクル・ボード基材に接着した。同様の厚さのバイオラミネートをマッチングパーチクル・ボードに同様の方法及び同様の接着剤を用いて接着した。ハンマーを、ハンマーヘッドがサンプルに打ち当たるようにして、５フィートの高さから両方のサンプルめがけて落とした。高圧ラミネートは衝撃があった箇所の端がひび割れる兆候を示した。バイオラミネートは、衝撃を受けた兆候は全く見せなかった。
【０１９０】
実施例１９
麦わらから創ったアグリファイバー複合材１ピースを３つのサンプルにカットした。第１のサンプルは、通常の木材着色剤で濃いサクランボ色に着色した。小麦の着色剤は、色が非常に濃く、「赤い」被膜であり、殆どの天然のファイバーの外観を隠してしまう。透明のバイオラミネート表面を押し出したが、１つは透明であり、第二の作業では透明の染色着色剤を含んでいた。その後、染料を含むバイオラミネートサンプルを、透明な接着剤を使用して２番目の着色されていない小麦ボードサンプルにラミネートした。透明のＵＶ硬化インキを裏側に使用して、透明のバイオラミネートを印刷し、その後、同様に小麦ボードの３番目のピースにラミネートした。３つのサンプルを見ると、木材着色剤のピースは視覚的に受容できるものでなく、望ましい小麦ボードのテキスチャーを示さなかった。透明な染料を付けたアグリファイバーは、天然の木材と異なったものであった。染料がバイオラミネート表面に押し出された２番目のサンプルは、明らかに全体的に濃いサクランボ色であったが、小麦ボードの柄模様は非常に明確な特徴があった。その外観も、染料を含むバイオラミネート層の光学的効果により、非常に深みがあった。ＵＶ透明印刷の場合は、同様の色に染色したバイオラミネートと外観が似ていた。ＵＶ透明印刷のサンプルは、また、光学的効果も個々の小麦ボードのファイバーの特質を示し、十分に染色された色を示していた。本物の木材を使用して同様の試験を別に行った。一体化された染色と透明の印刷バイオラミネートは、液体の染色処理過程と比べて木目のより良好な美観を呈しており、通常木材を使用する場合行われる、染色と最終加工という２つの処理過程に対して、単一の処理過程で木材を最終仕上げすることを提供した。
【０１９１】
実施例２０
通常のクラフト紙、次にバイオポリマーＰＬＡ押し出しフィルム（０．００５インチ）をクラフト紙の最上部に配置した。第二のクラフト紙を最上部に配置し、ＰＬＡフィルムが非浸透クラフト紙に「サンドイッチされる」ようにした。この互い違いの積層を繰り返して、より分厚い構造とすることができる。バイオポリマーフィルムをその間に挟んだ２つのクラフト紙の層を、その後、熱プレスに入れ、華氏３５０度及び２０ｐｓｉ強で、より好ましくは１５０〜５００ｐｓｉで処理した。こうして２つの層を準備した。
【０１９２】
互い違いの層の第１積層を同様のプレス機に１分間入れて、除去した。最終的な複合材を破砕するときに、紙の乾燥した部分があり、紙は完全には浸透または含浸していなかった。加えて、複合材は、非浸透紙の内部結合が低いために破れ得ることがあった。
【０１９３】
互い違いの層の第二積層を同様のプレス機に同様の温度で、プレス時間を８分に延長して入れた。ひとたび複合材を冷却すると、層は完全に浸透され、破れなかった。ナイフで様々な層をカットする際に、ＰＬＡがクラフト紙に浸透したことにより、クラフト紙は暗色化したが、これは、反対側も同様であった。
【０１９４】
両方のピースをカットしてエッジをサンディングし、顕微鏡を用いて検査した。１分のサイクルを伴った第１のサンプルは、ＰＬＡが部分的に含浸し、クラフト紙に浸透したものの、完全には浸透しなかったことを示し、一方、より長いプレス時間に供した第二のサンプルは、紙の層に完全に浸透したことを示した。
【０１９５】
両方のピースを水に浸した。１分間プレスした第１のサンプルは、非浸透性クラフト紙であるために、非常に高い吸水性と膨張性を有した。第二のサンプルは、膨張も表面のざらつきもなく、ほぼ防水性を有した。
【０１９６】
実施例２１
アクリルフィルムがクラフト紙の２つの層の間にある、ＰＬＡに代替する標準的なアクリル（０．００５）を使用する第二フィルムを得た。上記と同じ条件で８分間フルに使って、積層をプレス機に入れた。サンプルを除去して冷却した。物質は、浸透性がなく、かろうじて２つの層がくっつく程度であった。サンプルは簡単に引き剥がれ、強度も剛性も有さなかった。
【０１９７】
さらに示すと、下記の実施形態が本明細書に記載される。
【０１９８】
１．
１つまたは複数のバイオラミネート層と；
非プラスチック硬質基材と；
前記基材と前記１つまたは複数のバイオラミネート層とに接触する接着剤層と；
を含み、前記１つまたは複数のバイオラミネート層が前記基材にラミネートされるバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０１９９】
２．
前記ラミネートが、平面ラミネートを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２００】
３．
バイオラミネート単層が、前記非プラスチック硬質基材の１つの側面と接触する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０１】
４．
２つ以上のバイオラミネート層が、前記非プラスチック硬質基材の２つ以上の側面と接触する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０２】
５．
前記平面ラミネートが、ホットプレス、コールドプレス、ニップロール、シート成形、フルパネル成形、カスタムカット、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態２に記載のバイオラミネート複合材構造体。
【０２０３】
６．
前記接着剤が、接着層を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０４】
７．
前記接着剤層が、加熱により活性化する接着剤を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０５】
８．
前記接着剤層が、付着接着剤を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０６】
９．
前記接着剤層が、コールドプレス接着剤を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０７】
１０．
前記接着剤層が、感圧テープを含む、実施形態９に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０８】
１１．
前記基材が、複合材マトリックスを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２０９】
１２．
前記基材が、木材複合材、ＭＤＦ、ＨＤＦ、合板、ＯＳＢ、木材パーチクル・ボード、木材プラスチック複合材、アグリファイバープラスチック複合材、アグリファイバーパーチクル・ボード、アグリファイバー複合材、石膏ボード、シートロック、ハードボード、金属、ガラス、セメント、セメント板、セルロース基材、セルロース紙複合材、多層セルロース接着複合材、ベニヤ板、竹、再生紙基材、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１０】
１３．
前記基材が、ホルムアルデヒドを含まないマトリックス樹脂を使用したアグリファイバーに由来する基材を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１１】
１４．
前記バイオラミネート複合材アセンブリが、加工表面、戸棚、木工製品、ラミネートフローリング、カウンター、テーブル表面、家具部品、什器、パーティション、壁紙、キャビネットカバー、キャビネットドア、通路ドアまたはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１２】
１５．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、約０．００５〜約０．２５インチの厚さを有する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１３】
１６．
前記１つまたは複数のバイオラミネート表面層の２つ以上が、熱溶融または接着剤によって熱溶融される、請求項１５に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１４】
１７．
前記バイオラミネート複合材アセンブリが、約０．０５０〜約１．５インチの厚さを有する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１５】
１８．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層がＰＬＡ、ＰＨＡ、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１６】
１９．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、バイオプラスチック、バイオポリマー、変性バイオポリマー、バイオ複合材、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１７】
２０．
前記バイオプラスチック、バイオポリマー、変性バイオポリマー、及びバイオ複合材が、ポリ乳酸ベースの物質を含む、実施形態１９に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１８】
２１．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、１つまたは複数のプラスチック、バイオプラスチック、添加剤またはバイオ添加剤と組み合わせた変性ＰＬＡを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２１９】
２２．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、１つまたは複数の充填剤、ファイバー、または着色剤と組み合わせた変性ＰＬＡを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２０】
２３．
１つまたは複数の印刷層をさらに含む、請求項１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２１】
２４．
前記印刷層が、前記１つまたは複数のバイオラミネート層の最上層、前記１つまたは複数のバイオラミネート層の最下層、または前記１以上のバイオラミネート層の間に配置される、実施形態２３に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２２】
２５．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、バイオ可塑剤、バイオ潤滑剤、またはこれらの両方をさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２３】
２６．
前記バイオ可塑剤が、クエン酸エステル、エステル、乳酸、及びその他の形態のバイオベースの可塑剤を含む、実施形態２５に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２４】
２７．
前記バイオ潤滑剤が、天然ワックス、リグナン、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態２５に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２５】
２８．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、フレキシブルなＰＶＣ層に相当する柔軟性を有する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２６】
２９．
１つまたは複数の装飾添加剤をさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２７】
３０．
前記１つまたは複数の装飾添加剤が、着色剤、テキスチャー、装飾粒子、装飾フレーク、または天然の含浸ファイバーを含む、実施形態２９に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２８】
３１．
前記着色剤が、三次元の美的価値を備える自然な被写界深度を有する、実施形態３０に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２２９】
３２．
機能添加剤をさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３０】
３３．
前記機能添加剤が、ＥＶＡ、ＦＲ、天然石英、バイオ可塑剤、バイオ潤滑剤、鉱物、天然ファイバー、合成ファイバー、衝撃改質剤、抗菌剤、導電性充填剤、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態３２に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３１】
３４．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、ロールまたはプレスされたテキスチャー表面を有する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３２】
３５．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層の第２側面と接触する非プラスチック硬質基材を含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３３】
３６．
バイオプラスチックエッジバンドをさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３４】
３７．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、エッジバンドを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３５】
３８．
前記非プラスチック硬質基材が、バイオベースのエッジバンドとバイオラミネート表面とを含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３６】
３９．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層とエッジバンドの両方が、ＰＬＡ、変性ＰＬＡ、または両方を含む、実施形態３８に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３７】
４０．
前記ラミネートが、ホットプレス処理方法、ロールラミネーション、コールドプレス処理方法、または付着接着剤を使用することによって行われる、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３８】
４１．
防火材をさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２３９】
４２．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、天然鉱物をさらに含む、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４０】
４３．
前記バイオラミネート複合構造体が、三次元の外観を有する、実施形態１に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４１】
４４．
１つまたは複数のバイオラミネート層と；
三次元の非プラスチック硬質基材と；
前記基材と前記１つまたは複数のバイオラミネート層と接触する接着剤層と；
を含み、前記１つまたは複数のバイオラミネート層が前記基材の２以上の表面に熱成形されるバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４２】
４５．
前記熱成形が永続的である、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４３】
４６．
前記熱成形が、真空成形、リニア成形、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ
【０２４４】
４７．
前記接着剤層が接着層を含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ
【０２４５】
４８．
前記基材が複合材マトリックスを含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ
【０２４６】
４９．
前記基材が、木材複合材、ＭＤＦ、ＨＤＦ、合板、ＯＳＢ、木材パーチクル・ボード、木材プラスチック複合材、アグリファイバープラスチック複合材、アグリファイバーパーチクル・ボード、アグリファイバー複合材、石膏ボード、シートロック、ハードボード、金属、ガラス、セメント、セメント板、セルロース基材、セルロース紙複合材、多層セルロース接着複合材、ベニヤ板、竹、再生紙基材、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ
【０２４７】
５０．
前記基材が、ホルムアルデヒドを含まないマトリックス樹脂を使用したアグリファイバーに由来する基材を含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４８】
５１．
前記バイオラミネート複合材アセンブリが、加工表面、戸棚、木工製品、フローリング、カウンター、テーブル表面、パーティション、壁紙、キャビネットカバー、キャビネットドア、什器、通路ドアまたはこれらの組み合わせを含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２４９】
５２．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、約０．００５〜約０．２５インチの厚さを有する、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５０】
５３．
前記バイオラミネート複合材アセンブリが、約０．０３０〜約１．５インチの厚さを有する、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５１】
５４．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層がＰＬＡ、ＰＨＡ、及びその他のバイオプラスチック／バイオポリマーを含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５２】
５５．
バイオ可塑剤及びバイオ潤滑剤をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５３】
５６．
１つまたは複数の装飾添加剤をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５４】
５７．
前記１つまたは複数の装飾添加剤が、着色剤、テキスチャー、装飾粒子、装飾フレーク、または天然の含浸ファイバーを含む、実施形態５６に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５５】
５８．
前記着色剤が、三次元の美的価値を備える自然な被写界深度を有する、実施形態５７に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５６】
５９．
機能添加剤をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５７】
６０．
前記機能添加剤が、ＥＶＡ、ＦＲ、天然石英、バイオ可塑剤、バイオ潤滑剤、鉱物、天然ファイバー、合成ファイバー、またはこれらの組み合わせを含む、実施形態５９に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５８】
６１．
前記１つまたは複数のバイオラミネート複合材構造体が、ロールまたはプレスされたテキスチャー表面を有する、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２５９】
６２．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層の第２側面と接触する非プラスチック硬質基材をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２６０】
６３．
防火材をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２６１】
６４．
天然鉱物をさらに含む、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２６２】
６５．
前記天然鉱物が、高い耐摩耗性ＨＰＬ基準を満たす鉱物を含む、実施形態６４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２６３】
６６．
前記バイオラミネート複合構造体が三次元の外観を有する、実施形態４４に記載のバイオラミネート複合材アセンブリ。
【０２６４】
６７．
１つまたは複数のバイオラミネート層を非プラスチック硬質基材にラミネートすることを含む、バイオラミネート複合材アセンブリの製造方法。
【０２６５】
６８．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層にリバース印刷することをさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２６６】
６９．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が透明または半透明である、実施形態６７に記載の方法。
【０２６７】
７０．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層にダイレクト印刷することをさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２６８】
７１．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層に多層印刷することをさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２６９】
７２．
前記２つ以上のバイオラミネート層の間に装飾的印刷層をさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２７０】
７３．
前記２つ以上のバイオラミネート層を熱溶融することをさらに含む、実施形態７２に記載の方法。
【０２７１】
７４．
前記１つまたは複数のバイオラミネートに装飾的印刷層を印刷することをさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２７２】
７５．
印刷が、オフセット印刷、インキジェット印刷、スクリーン印刷、またはフレキソ印刷を含む、実施形態７４に記載の方法。
【０２７３】
７６．
印刷が、バイオインキを使用する、実施形態７４に記載の方法。
【０２７４】
７７．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層に透明の液体コートを塗布することをさらに含む、実施形態６７に記載の方法。
【０２７５】
７８．
上記の塗布が、スプレー、ロール、オフセット印刷、またはロッドコート印刷法を含む、実施形態７７に記載の方法。
【０２７６】
７９．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、透明の最上層、装飾的内部層、及び不透明の層を含み、各層が隣接する層と熱溶融される、実施形態６７に記載の方法。
【０２７７】
８０．
前記印刷した１以上のバイオラミネート層の外面に透明のコートを塗布することをさらに含む、実施形態７０に記載の方法。
【０２７８】
８１．
１つまたは複数のバイオラミネート層を非プラスチック硬質基材に熱成形することを含む、バイオラミネート複合材アセンブリの製造方法。
【０２７９】
８２．
成形が、熱成形、真空成形、熱成形またはこれらの組み合わせを含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２８０】
８３．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層にリバース印刷することをさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２８１】
８４．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が透明または半透明である、実施形態８１に記載の方法。
【０２８２】
８５．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層にダイレクト印刷することをさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２８３】
８６．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層に多層印刷することをさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２８４】
８７．
前記２つ以上のバイオラミネート層の間に装飾的印刷層を印刷することさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２８５】
８８．
前記２つ以上のバイオラミネート層を熱溶融することをさらに含む、実施形態８７に記載の方法。
【０２８６】
８９．
前記１つまたは複数のバイオラミネートに装飾的印刷層を印刷することをさらに含む、実施形態８８に記載の方法。
【０２８７】
９０．
前記印刷が、オフセット印刷、インキジェット印刷、スクリーン印刷、またはフレキソ印刷を含む、実施形態８９に記載の方法。
【０２８８】
９１．
前記印刷が、バイオインキを使用する、実施形態８９に記載の方法。
【０２８９】
９２．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層に透明の液体コートを塗布することをさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
【０２９０】
９３．
上記の塗布が、スプレー、ロール、オフセット印刷、またはロッドコート法を含む、実施形態９２に記載の方法。
【０２９１】
９４．
前記１つまたは複数のバイオラミネート層が、透明の最上層、装飾的内部層、及び不透明の内部層を含み、各層が隣接する層と熱溶融される、実施形態８１に記載の方法。
【０２９２】
９５．
前記印刷した１以上のバイオラミネート層の外面に透明のコートを塗布することをさらに含む、実施形態８５に記載の方法。
【０２９３】
９６．
透明のバイオポリマー層と；
不透明のバイオポリマー層と；
装飾的な印刷層と；
を含み、前記印刷層が前記透明層と前記不透明層との間に配置される装飾的バイオラミネート層。
【０２９４】
９７．
前記バイオポリマー層がテキスチャー加工される、実施形態９６に記載の装飾的バイオラミネート層。
【０２９５】
９８．
前記配置が溶融を含む、実施形態９６に記載の装飾的バイオラミネート層。
【図１】
2013537492.tif 000002
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
2013537492.tif 000007
【国際調査報告】
2013537492.tif 000008
2013537492.tif 000009
2013537492.tif 000010