(57)【要約】  難燃性かつ耐湿性の不織パネルおよびその構築方法を提供する。パネルは、高分子結合繊維と結合された靭皮繊維の結合不織シートを含む。さらに、パネルは、乾燥および硬化された溶液の１層のコーティングを含む。乾燥および硬化されたコーティングは、結合剤、Ｐｈ安定剤および１つの難燃剤を含む。結合剤は靭皮繊維と架橋されて、靭皮繊維の吸湿を減少させる耐湿性バリアを形成する。
2015504015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃性かつ耐湿性の不織パネルであって、前記不織パネルは、
結合不織シートを備え、前記結合不織シートは、高分子結合繊維と結合された靭皮繊維の混合物を含み、前記不織パネルはさらに、
乾燥および硬化された溶液の１層のコーティングを備え、前記溶液は、結合剤、Ｐｈ安定剤および１つの難燃剤を含み、前記結合剤は前記靭皮繊維と架橋されて、前記靭皮繊維の吸湿を減少させる耐湿バリアを形成する、不織パネル。
【請求項２】
前記パネルの少なくとも一方側に結合されたスクリム層をさらに含む、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項３】
前記スクリム層はホルムアルデヒドを含有しない、請求項２に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項４】
前記パネルの両側に結合された前記スクリム層をさらに含む、請求項３に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項５】
前記混合物は、５０〜８０重量％の間の前記靭皮繊維と、１５〜５０重量％の間の前記高分子結合繊維とを含む、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項６】
前記結合不織シートは、１５０ｇｓｍと１５００ｇｓｍとの間である、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項７】
前記乾燥および硬化されたコーティングは、３０と３００ｇｓｍとの間の乾燥ピックアップ重量を有する、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項８】
前記パネルは、０．０４ｐｐｍ未満のホルムアルデヒドを含有する、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項９】
前記難燃剤は、ホウ素系化合物、リン系化合物および硫黄系化合物からなる群の少なくとも１つから設けられる、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１０】
前記難燃剤は、八ホウ酸二ナトリウム四水和物として設けられる、請求項９に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１１】
前記難燃剤は、約５〜２５重量％の間を有するように設けられる、請求項９に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１２】
前記難燃剤は、約１５重量％を有するように設けられる、請求項１１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１３】
前記パネルは、オフィス仕切りパネルである、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１４】
前記パネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ−８４分類Ａのオフィス仕切り貼付可能ボードの要件を満たす、請求項１に記載の難燃性かつ耐湿性の不織パネル。
【請求項１５】
靭皮繊維および高分子結合繊維の均質化合物を形成するステップと、
前記均質混合物の織物を形成するステップと、
前記高分子結合繊維を溶融し、前記靭皮繊維と前記高分子結合繊維の材料とを結合させて、結合不織シートを形成するステップと、
前記結合不織シートを、結合剤、Ｐｈ安定剤および難燃剤を含む溶液中に飽和させるステップと、
飽和された前記結合不織シートを乾燥させ、前記溶液を硬化することにより、前記結合剤と前記靭皮繊維とを架橋するステップと、
前記不織シートを圧縮するステップとを含む、難燃性かつ耐湿性の不織パネルを構築する方法。
【請求項１６】
前記溶液を硬化する間、前記不織シートを圧縮するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記不織シートを圧縮する間、前記不織シートを冷却するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記結合剤用に、ポリオールにより修飾されたポリカルボン酸を使用するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記結合剤を水で希釈することにより前記溶液を形成し、１つの難燃剤と前記結合剤および水の混合物とを配合するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶液中に約１０〜２０重量％の前記結合剤を使用するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
スクリム層を前記パネルの少なくとも一方側に積層するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記スクリム層をホルムアルデヒドを含有しないように設けるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パネルを０．０４ｐｐｍ未満のホルムアルデヒド含有量を有するように構築するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記難燃剤を、ホウ素系化合物、リン系化合物および硫黄系化合物からなる群の少なくとも１つから設けるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記難燃剤を八ホウ酸二ナトリウム四水和物として設けるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
約１５重量％を有するように前記難燃剤を設けるステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
約５〜２５重量％の間を有するように前記難燃剤を設けるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
ＡＳＴＭ  Ｅ−８４分類Ａのオフィス仕切り貼付可能ボードの要件を満たすように難燃性かつ耐湿性の不織パネルを構築するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
前記シートを圧縮し、その後前記シートを切削して所望の長さの前記パネルを形成し終えるまで、前記不織シートを１枚の連続的な材料として維持するステップをさらに含む、請求項１５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
この出願は、２０１１年１２月１３日に出願された米国仮出願連続番号第６１／５６９，９７５号の利益と、２０１２年９月２０日に出願された米国仮出願連続番号第６１／７０３，６１３号の利益とを主張し、いずれの出願も、その全体が本出願に参照により組込まれる。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
この発明は概して不織パネルに関し、より特定的には、難燃性かつ耐湿性の不織構造パネルおよびそれらの構築方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
構造パネル、すなわち、たとえばオフィス仕切りパネルなどの構造部材として機能することの可能なものを、ガラス繊維と樹脂とを結合することによりガラス繊維複合体から構築することが知られている。しかしながら、ガラス繊維パネルを構築するために用いられる樹脂は、人にとって有害となり得る高レベルのホルムアルデヒドを含み、ホルムアルデヒドのレベルが０．０４ｐｐｍ未満であることを要求する新しい規則ＣＡＬ１３５０により、ガラス繊維パネルは許容されない。さらに、ガラス繊維パネルは、製造中に比較的高いカーボン占有面積を有し、典型的には再生可能でない材料からなるため、環境に配慮されていない。
【０００４】
ガラス繊維パネルの他に、樹脂と結合された天然繊維を含むパネルを構築することが知られている。しかしながら、これらのパネルの既知の組成は水分を吸収しやすく、それらの構造容量に対して悪影響を及ぼし得る。したがって、天然繊維パネルは典型的には、オフィス仕切り貼付可能ボード用途に要求される湿度、衝撃およびボード剛性試験を満たさない。さらに、これらのパネルは典型的には、たとえば、多数のコーティングプロセスを必要とすることを含む、高価なプロセスにより構築される。したがって、それらの高価な構築により典型的には費用対効果が悪くなり、そのため多くの用途での使用に除外されてしまう。さらに、天然繊維系ボードは典型的には茶色を有しており、人目につくオフィスパネル用途のためには望ましくない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
発明の一局面によると、難燃性かつ耐湿性の不織パネルが提供される。パネルは、高分子結合繊維と結合された靭皮繊維の結合不織シートを含む。さらに、パネルは、乾燥および硬化された溶液の１層のコーティングを含む。乾燥および硬化されたコーティングは、結合剤、Ｐｈ安定剤および１つの難燃剤を含む。結合剤は靭皮繊維と架橋されて、靭皮繊維の吸湿を減少させる耐湿バリアを形成する。
【０００６】
発明の別の局面によると、パネルは、ホルムアルデヒドのレベルが０．０４ｐｐｍ未満であることを要求する規則ＣＡＬ１３５０の要件を満たす。
【０００７】
発明の別の局面によると、パネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ−８４燃焼試験に合格するオフィス仕切りパネルとして形成される。
【０００８】
発明の別の局面によると、混合物は、５０〜８０重量％の間の靭皮繊維と、１５〜５０重量％の間の高分子結合繊維とを含む。
【０００９】
発明の別の局面によると、結合不織織物は１５０ｇｓｍと１５００ｇｓｍとの間である。
【００１０】
発明の別の局面によると、乾燥および硬化されたコーティングは、３０ｇｓｍと３００ｇｓｍとの間の乾燥ピックアップ重量を有する。
【００１１】
発明の別の局面によると、ホルムアルデヒドを含有しないスクリム層がパネルの少なくとも一方側に結合される。
【００１２】
発明の別の局面によると、難燃性かつ耐湿性の不織パネルを構築する方法が提供される。方法は、靭皮繊維および高分子結合繊維の均質化合物を形成するステップと、均質混合物の織物を形成するステップと、高分子結合繊維を溶融し、靭皮繊維と高分子結合繊維の材料とを結合させて、結合不織シートを形成するステップと、結合不織シートを、結合剤、Ｐｈ安定剤および難燃剤を含む溶液中に飽和させるステップと、飽和された結合不織シートを乾燥させ、溶液を硬化することにより、結合剤と靭皮繊維とを架橋するステップと、不織シートを圧縮するステップとを含む。
【００１３】
発明の別の局面によると、方法は、パネル中のホルムアルデヒドのレベルを０．０４ｐｐｍ未満に維持するステップを含む。
【００１４】
発明の別の局面によると、方法は、溶液を硬化する間、不織シートを圧縮するステップを含む。
【００１５】
発明の別の局面によると、方法は、不織シートが圧縮される間、不織シートを冷却するステップを含む。
【００１６】
発明の別の局面によると、方法は、結合剤用に、ポリオールにより修飾されたポリカルボン酸を使用するステップを含む。
【００１７】
発明の別の局面によると、方法は、難燃剤を１つの難燃剤として設けるステップを含む。
【００１８】
発明の別の局面によると、方法は、ホルムアルデヒドを含有しないスクリム層をパネルの少なくとも一方側に結合するステップを含む。
【００１９】
本発明のこれらおよび他の局面、特徴および利点は、以下の本発明の好ましい実施形態およびベストモードの詳細な説明、添付の請求項および付随の図面と関連して検討されるとより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発明の一局面に従ったパネルを構築するステップを示すプロセスフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
発明の好ましい実施形態の詳細な説明
図面をより詳しく参照して、図１は、発明に従って構築された、以下、パネル１０、１０′、１０″と呼ぶ、難燃性かつ耐湿性の不織パネルと、発明の別の局面に従ったパネル１０、１０′、１０″の構築方法とを図示する。パネル１０、１０′、１０″は、結合不織シート１２と、１つの溶液１６から形成された、乾燥および硬化されたコーティング１４（図２）とを含む。溶液１６は、単一のプロセスで乾燥および硬化されることにより、製造中の空間要件およびプロセスステップが最小化される。シート１２は、高分子結合繊維２０を少なくとも一部溶融させるプロセスにより、互いに結合された靭皮繊維１８と高分子結合繊維２０との混合物から形成される。溶液１６は、溶液系結合剤、Ｐｈ安定剤および１つの難燃剤を含む。溶液１６からの結合剤は靭皮繊維１８と架橋し、不浸透性または実質的に不浸透性の耐湿性バリアを形成し、耐湿性バリアは、靭皮繊維１８の水分を吸収する傾向を大きく減少させる。したがって、靭皮繊維１８と、それから一部が構築されるパネル１０,１０′、１０″との構造的完全性が水分の存在下でも使用の際に維持される。これにより、パネル１０、１０′、１０″がＡＳＴＭ  Ｅ−８４分類Ａに基づくオフィス仕切り貼付可能ボードに要求される厳しい要件を満たすことができ、さらに、湿度、衝撃およびボード剛性試験に合格することができる。したがって、パネル１０、１０′、１０″は高い強度および高い剛性を有するため、たとえばオフィス仕切りパネルなどの構造部材としての使用に好適である。さらに、パネル１０、１０′、１０″は、パネル１０、１０′、１０″を構築するのに使用される材料が回収可能であり、再生可能であり、ほとんどが天然かつ生分解性であり、さらに、以下「非常に低いレベルのホルムアルデヒド」と呼ぶ、０．０４ｐｐｍ未満のレベルのホルムアルデヒドを含有するという点において、環境に配慮されているため、パネル１０、１０′、１０″は、オフィス仕切りボード中のホルムアルデヒド含有量が０．０４ｐｐｍ未満のホルムアルデヒドを含有することを要求する規則ＣＡＬ  １３５０に合格することの必要な用途における使用に好適である。
【００２２】
靭皮繊維１８は、例示であって、限定されないが、ジュート、ケナフ、麻、亜麻またはこれらの混合物など、さまざまな天然繊維から設けられることができる。靭皮繊維１８は、一般的には約５０〜８５重量％の間の含有量を有するように設けられ、一例では、８０重量％ケナフとして設けられている。
【００２３】
高分子結合繊維２０は、例示であって、限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、コポリエステル類、ナイロン類、ポリ乳酸（polyactic acid）（ＰＬＡ）、および複合繊維（鞘は典型的には低溶融高分子材料であり、芯は高温高分子材料である鞘／芯繊維）を含む、さまざまな熱結合性材料から設けられることができる。高分子結合繊維２０は一般的には、１５〜５０重量％の間の含有量を有するように設けられ、一例では、ポリエステル芯および修飾ポリエステル鞘を含む、２０重量％複合繊維として設けられている。
【００２４】
一例では、溶液系結合剤は、水で希釈されたポリオールにより修飾されたポリカルボン酸として設けられている。ポリオールは主に架橋剤として用いられ、一方、修飾ポリカルボン酸は靭皮繊維１８の天然繊維と相容性があり、天然繊維と高分子結合繊維２０の溶融樹脂との間に良好な架橋を形成することにより、不浸透性または実質的に不浸透性のバリアの形成を容易化し、このバリアは靭皮繊維１８の水分を吸収する傾向を大きく減少させる。結合剤は溶液系であることが重要である。なぜなら、通常の分散液系ラテックス結合剤は、ＡＳＴＭ  Ｅ−８４試験方法下で燃焼することがわかっているため、分類Ａ格の要件を満たさないためである。結合剤含有量は１０〜２０重量％の間の範囲であることができ、一例では、１４重量％の結合剤含有量が使用されている。
【００２５】
難燃剤は、１つの難燃剤として設けられ、単一のプロセスで塗布されることにより、製造プロセスの複雑性および費用を最小化する。難燃剤は、一例として、ホウ素系成分、リン系成分、または硫黄系成分として設けられることができる。ポリカルボン酸は低いＰｈを有するため、結合剤中に難燃剤を混合するためにＰｈ安定剤が用いられる。一例で用いられる難燃剤は、例示であって、限定されないが、八ホウ酸二ナトリウム四水和物である。難燃剤含有量は、約５〜２５重量％の間で設けられることができ、一例では、化学固形分からの３０重量％乾燥ピックアップに対して１５重量％の含有量が用いられている。
【００２６】
パネル１０を構築するプロセスは、概して２２に示される、靭皮繊維１８と高分子結合繊維２０との均質混合物を形成するステップと、均質混合物２２の織物２４を形成するステップと、織物２４を加熱し、高分子結合繊維２０を少なくとも一部溶融させて、靭皮繊維１８を高分子結合繊維２０の溶融材料と結合させ、結合不織シート１２を形成するステップと、結合剤、Ｐｈ安定剤および難燃剤を含む溶液１６を設けるステップと、結合不織シート１２を溶液１６で飽和させるステップと、飽和された結合不織シート１２を乾燥することにより溶液１６中の結合剤と靭皮繊維１８とを架橋するステップと、溶液を硬化させ、不織シート１２を圧縮するステップとを含み、方法はさらに、向上された剛性、および天然繊維の色から色の変化を設けたい場合には、ホルムアルデヒドを含有しないスクリム層２５をシート１２の少なくとも一方側（パネル１０′）または両側（パネル１０″）に結合させるステップを随意的に含む。
【００２７】
さらに詳細には、プロセスは、混合物２２が均質になるまで靭皮繊維１８および高分子結合繊維２０を混合器で混合し、その後ファインオープナーで混合するステップを含む。均質性は、高分子結合繊維２０の均一な分布を与えるが、それは仕上げパネル１０の全体を通して最大かつ均一な剛性を得るために必要とされる。
【００２８】
その後、靭皮繊維１８と高分子結合繊維２０との均質混合物２２を形成する際に、混合物２２は織物形成機で加工されて、不織織物２４を生成する。織物２４の重量は、約１５０ｇｓｍ（１平方メータ当たりのグラム）から約１５００ｇｓｍまで異なることができ、サンプルの重量は、７００ｇｓｍあたりに形成されている。
【００２９】
その後、織物２４を形成する際に、織物２４は、概して２６で特定される炉中などで、高分子結合繊維２０を少なくとも一部溶融するのに好適な温度に加熱されることにより、靭皮繊維１８と高分子結合繊維２０とをともに結合させ、結合不織シート１２を形成する。
【００３０】
その後、結合不織シート１２は、概して２８で特定される溶液１６の浴を通過されることなどによって、溶液１６で飽和される。溶液１６は、低いＰｈを有する溶液系結合剤と、結合剤の低いＰｈを埋め合わせるＰｈ安定剤と、上に説明したように、Ｐｈ安定剤として使用されない場合には、さらに水で希釈される難燃剤とを含む。飽和の量は、溶液１６の約１０〜４０％の乾燥ピックアップを設けるように行なわれ、一例での全結合剤ピックアップは、約３０％乾燥ピックアップであり、全八ホウ酸二ナトリウム四水和物のピックアップは、化学固形分からの３０％乾燥ピックアップに対して約５〜２５重量％の間である。
【００３１】
その後、飽和された結合不織シート１２は、例示であって、限定されないが、連続圧縮ベルト炉３０中などで、十分に加熱されシート１２を乾燥させ、溶液１６を硬化する。乾燥および硬化加熱プロセスの間、溶液１６からの水はまず実質的に蒸発されて結合不織シート１２中に約８〜１０％の水分含有量を残す。その後、所望の水分含有量を達成する際には、温度は約摂氏１８０〜２００度に上昇され、この温度で溶液１６の結合剤は硬化し、靭皮繊維１８と架橋される。結合剤が硬化している間、結合シート１２は、例示であって、限定されないが、１対の高圧縮ベルト３２の間などで、力Ｆ下で所定の仕上げ厚さに圧縮される。さらに、ベルト３２の間で未だ圧縮されている間で、かつ完全に硬化された際に、得られたパネル１０は冷却され、加熱、圧縮および冷却はすべて連続圧縮ベルト炉３０内で行なわれることができる。
【００３２】
冷却され、圧縮されたパネル１０は、意図する用途の要件を満たす必要がある場合、例示であって、限定されないが、ガラス繊維またはポリプロピレンなどの少なくとも１つのホルムアルデヒドを含有しないスクリム層２５をスクリムラミネータ３４によってそれぞれのパネル１０′、１０″の一方側または両側に積層することにより、その後さらに加工されることができる。得られた仕上げパネル１０、１０′、１０″は、ＡＳＴＭ  Ｅ−８４に準拠して燃焼に関する分類Ａ格を満たし、一方、パネル１０′、１０″は、さらに、溶液系結合剤、結合繊維２０、およびスクリム層２５により得られる相乗効果のため、水分の存在下でも、向上されたボード剛性を達成し、また、非常に低いホルムアルデヒド含有量を有する。当然ながら、意図する用途に不必要と見なされる場合、パネル１０はスクリム層２５を含有しないままとすることができる。この場合、パネル１０′、１０″と比較して低下した強度を有するパネル１０が得られる。プロセス全体を通して、シート１２は、プロセスの開始から圧縮、硬化および冷却後まで、または、積層スクリム層２５の場合、積層後まで、連続的な１枚の材料のままである。望ましい長さのパネル１０、１０′、１０″は、切削操作３６により切削することができる。切削操作３６が行われる場合、それは圧縮後および積層後であるように示される。
【００３３】
本発明の多くの改良および変更が上記の教示に照らして可能である。したがって、発明は、具体的に説明された以外の方法で実施されてもよく、発明の範囲は、任意の最終的に許可された請求項によって規定されることが理解される。
【図１】
2015504015.tif 000003
【国際調査報告】
2015504015.tif 000004
2015504015.tif 000005