JP2019018570A - 複合積層物品およびそれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合積層物品およびそれを製造するための方法が本明細書に開示される。【解決手段】いくつかの実施形態によれば、複合積層物品は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維織物層と、ＰＥＴ不織積層板と、ＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴ不織積層板との間に挿入されたＰＥＴフィルムとを含む。いくつかの実施形態において、複合積層物品は、ＰＥＴフィルムとＰＥＴ不織積層板との間に挿入された低密度ＰＥＴ不織布層をさらに含む。本開示の実施形態によれば、複合積層物品は熱硬化性バインダーを含まず、それ故、複合積層物品は１００パーセント再利用可能である。【選択図】図１

Description

本開示は、複合積層物品、より具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製された複合積層物品に関する。

全ての種類の熱可塑性材料は様々な日用品において多くの用途が見出されている。しかしながら、熱可塑性材料の広範な使用は、それらの耐用年数後、熱可塑性製品の廃棄に関する問題を生じる。

現在、熱可塑性製品は、焼却され、埋め立てられ、生分解性特性を備えて提供されるか、またはリサイクルされる。

ほとんどの先進国の各地で、埋め立ては依然として熱可塑性材料のための廃棄物処理の主要な手段のままである。環境保護の認識の増加と共に、多くの国々は、リサイクルおよび再利用プログラムを開発することによって焼却炉および埋め立て地へ運ばれる廃棄物の量を最小化しようと試みている。しかしながら、それらの努力は成功度が様々である。経済協力開発機構（ＯＥＣＤ）からの統計データによれば、ドイツは、２０１４年に６６パーセントの都市廃棄物をリサイクルしているか、または堆肥にしており、廃棄物回収において世界をリードしており、韓国（５９％）およびオーストリア（５８％）が続いている。対照的に、米国において都市廃棄物の回収率は３４％のみである。

種々の国において低いリサイクル率の一因となっている多くの理由が存在し得る。それらの中で、リサイクル製品から生み出される価値が疑いもなく重要な１つである。現在、大部分の廃プラスチック飲料容器（例えばＰＥＴ製のもの）はリサイクルされて新たなＰＥＴ飲料ボトルまたはＰＥＴ繊維になる。したがって、高付加価値のリサイクル製品の提供がリサイクル率を向上させ得る。

上記を考慮して、広範に応用されるリサイクル材料およびそれを製造する方法を提供する必要性が当該技術分野において存在している。

以下は、読者に基本的理解を提供するために本開示の簡略化した概要を提示する。この概要は本開示の広範囲の概説ではなく、これは、本発明の主要／重要な要素を特定していないか、または本発明の範囲を正確に記述していない。その唯一の目的は、後に提示される、より詳細な説明の前置きとして簡略化した形態で本明細書に開示されるいくつかの概念を提示することである。

一態様において、本開示は複合積層物品を対象とする。本複合積層物品は、それが完全にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製されるという点で有益である。本開示の種々の実施形態によれば、複合積層物品自体は部分的または完全に再生ＰＥＴから作製され得る。異なる特性（例えば、溶融温度）を有するＰＥＴ材料の組み合わせを使用して、種々のパターン、感触および手触りを有する複合積層物品を得ることが実現可能であり、それによって本複合積層物品の価値を向上させる。さらに、本複合積層物品自体はＰＥＴから構成されるので、複合積層物品の耐用年数後、物品全体をリサイクルプロセスに供することができる。

本開示の一実施形態によれば、複合積層物品は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維織物層と、ＰＥＴ不織積層板と、ＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴ不織積層板との間に挿入されたＰＥＴフィルムとを含む。この実施形態において、ＰＥＴフィルムの少なくとも一部が製造プロセスの間に溶融され；このようにして、溶融されたＰＥＴはＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴ不織積層板とを一緒に保持するバインダーとして役立つ。

いくつかの任意選択の実施形態において、複合積層物品は、ＰＥＴフィルムとＰＥＴ不織積層板との間に挿入される低密度ＰＥＴ不織布層をさらに含む。いくつかの他の任意選択の実施形態において、低密度ＰＥＴ不織布層は、ＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴフィルムとの間に挿入される。特に低密度ＰＥＴ不織布層は複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地（ｎｅｅｄｌｅ−ｐｕｎｃｈｅｄ ＰＥＴ ｆａｂｒｉｃ）を含む。本発明の種々の実施形態によれば、低密度ＰＥＴ不織布層の密度は１３ｋｇ／ｍ^３未満；好ましくは６．５ｋｇ／ｍ^３未満である。

本発明のいくつかの任意選択の実施形態によれば、ＰＥＴ不織積層板は以下の機械的特性のうちの少なくとも１つを有する：少なくとも３２Ｍｐａの引張強度、少なくとも１５Ｍｐａの降伏力、少なくとも１８Ｍｐａの曲げ強度、および少なくとも６４０Ｍｐａの曲げ弾性率。

本発明の特定の実施形態によれば、複合積層物品は熱硬化性バインダーを含まない。

本発明のいくつかの実施形態によれば、ＰＥＴフィルムの溶融温度は、ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度またはＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い。また、特定の任意選択の実施形態において、ＰＥＴフィルムの溶融温度は低密度ＰＥＴ不織布層のＰＥＴの溶融温度より低い。

本複合積層物品は様々な製品に作製され得る。例えば、いくつかの実施形態によれば、本複合積層物品は椅子の骨組み（ｃｈａｉｒ ｓｈｅｌｌ）であってもよい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、ＰＥＴ繊維織物層、ＰＥＴフィルム、低密度ＰＥＴ不織布層、およびＰＥＴ不織積層板は再利用ＰＥＴから作製される。

別の態様において、本開示は複合積層物品を製造する方法を対象とする。本開示の原理および趣旨によれば、複合積層物品は完全にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製され、そのＰＥＴは再利用ＰＥＴであっても、新しいＰＥＴであってもよい。本発明の方法は、複合積層物品を作製するために使用されるＰＥＴ材料が異なる特性（例えば溶融温度）であり、したがって製造パラメーター（加熱温度または適用される圧力など）を調節することによって、種々のパターン、感触および手触りを有する複合積層物品を得ることが実現可能であるという事実の利点がある。このように、こうして得られた複合積層物品の価値は向上する。

本開示の特定の実施形態によれば、方法は、以下の工程：（ａ）第１の圧力およびＰＥＴ不織布の溶融温度より高い第１の温度を使用して成形モールドで複数のＰＥＴ不織布をプレスし、加熱する工程と、（ｂ）工程（ａ）からの加熱プレスされたＰＥＴ不織布を冷却し、それによって成形モールドに対応する形状でＰＥＴ不織積層板を得る工程と、（ｃ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維織物層と、ＰＥＴフィルムと、工程（ｂ）からのＰＥＴ不織積層板とを含む積層体とを形成する工程であって、ＰＥＴフィルムはＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴ不織積層板との間に挿入され、ＰＥＴフィルムの溶融温度は、ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度およびＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い、工程と、（ｄ）第２の圧力および第２の温度を使用して積層モールドで工程（ｃ）からの積層体をプレスし、加熱する工程であって、第２の圧力は第１の圧力より低く、第２の温度はＰＥＴフィルムの溶融温度より高く、ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度およびＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低く、積層モールドは積層体の少なくとも一部と接触し、それによって複合積層物品を形成する、工程とを含む。

製品、すなわち、複合積層物品が低密度ＰＥＴ不織布層を含む任意選択の実施形態において、工程（ｃ）は、ＰＥＴフィルムとＰＥＴ不織積層板との間に低密度ＰＥＴ不織布層を配置する工程をさらに含む。あるいは、工程（ｃ）は、ＰＥＴ繊維織物層とＰＥＴフィルムとの間に低密度ＰＥＴ不織布層を配置する工程を含む。低密度ＰＥＴ不織布層は複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地を含む。また、工程（ｄ）において、第２の温度は低密度ＰＥＴ不織布層のＰＥＴの溶融温度より低い。

本発明の実施形態によれば、方法は、以下の工程：（ｅ）複合積層物品からレーザー切断、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）切断、水ジェット切断、または型抜きによって余分な布地を切断する工程をさらに含む。例えば、レーザー切断は、５軸レーザー切断技術を使用して実施することができる。

種々の実施形態において、工程（ａ）において使用される第１の温度は１８０〜２５０℃であり、工程（ａ）において使用される第１の圧力は１８０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。さらに任意選択として、工程（ｄ）において、第２の温度は１５０〜２００℃であり、第２の圧力は１２０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

本発明の特定の実施形態によれば、方法は、熱硬化性バインダーを適用する工程を含まない。

本開示の付随する特徴および利点の多くは、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明を参照して、より良く理解される。

本説明は、以下に簡単に述べられる添付の図面を考慮して以下の詳細な説明を読んで、より良く理解される。

本開示の一実施形態に係る複合積層物品を例示する概略図である。 図２Ａは、本開示の別の実施形態に係る複合積層物品を例示する概略図である。図２Ｂは、本開示のさらに別の実施形態に係る複合積層物品を例示する概略図である。 本開示の一実施形態に係る複合積層の椅子の骨組みを製造するプロセスを例示する概略図である。 図３Ａのプロセスによって製造された複合積層の椅子の骨組みの概略分解図である。

一般的な実施によれば、種々の記載される特徴／要素は縮尺通りに記載されていないが、代わりに本発明に関連する特定の特徴／要素を最適に例示するために記載されている。また、種々の図面における同様の参照符号および記号は同様の要素／部分を示すために使用される。

添付の図面と併せて以下に提供される詳細な説明は、本実施例の説明と意図され、本実施例が構成または利用され得る唯一の形態を表すことを意図していない。この説明は実施例の機能および実施例を構成し、操作する工程の順序を示す。しかしながら、同じまたは等価の機能および順序が異なる実施例によって成し遂げられてもよい。

添付の図面と併せて以下に提供される詳細な説明は、本実施例の説明と意図され、本実施例が構成または利用され得る唯一の形態を表すことを意図していない。この説明は実施例の機能および実施例を構成し、操作する工程の順序を示す。しかしながら、同じまたは等価の機能および順序が異なる実施例によって成し遂げられてもよい。

本発明の広範な範囲を示す数値範囲およびパラメーターは近似であるが、特定の実施例に示される数値は可能な限り正確に報告している。しかしながら、任意の数値は本質的に、それぞれの試験測定において見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。また、本明細書に使用される場合、「約」という用語は概して、所与の値または範囲の１０％以内、５％以内、１％以内、または０．５％以内を意味する。あるいは、「約」という用語は、当業者によって考慮される場合、許容可能な標準誤差以内を意味する。操作／作業実施例以外、または他に明確に特定されない限り、材料の量、時間、温度、操作条件、量の割合、および本明細書に開示される同様のものなどの数値範囲、量、値およびパーセンテージの全ては、全ての場合、「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本開示および添付の特許請求の範囲に示される数値パラメーターは、所望の場合、変化し得る近似値である。最後に、各数値パラメーターは、少なくとも報告された有効数字を考慮し、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。範囲は、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまたは２つのエンドポイント間として本明細書に表され得る。本明細書に開示される全ての範囲は、他に特定しない限り、エンドポイントを含む。

本明細書に他に定義されない限り、本開示に利用される科学的および技術的専門用語は、一般的に理解され、当業者によって使用される意味を有するものとする。さらに、文脈が他に必要としない限り、単数の用語はその複数形を含み、複数の用語は単数形を含むものと理解される。また、本明細書および特許請求の範囲に使用される場合、「少なくとも１つ」および「１つ以上」という用語は、同じ意味を有し、１つ、２つ、３つまたはそれ以上を含む。さらに、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢまたはＣのうちの少なくとも１つ」および「Ａ、Ｂおよび／またはＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、本明細書および添付の特許請求の範囲の全体にわたって、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒、ＢおよびＣを一緒、ＡおよびＣを一緒、ならびにＡ、ＢおよびＣを一緒に含むことを意図する。

本開示は、新規複合積層物品およびそれを製造する方法を提供する。本複合積層物品は、異なる特性（例えば、溶融温度）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製され、ＰＥＴ材料は新しいもしくは再利用ＰＥＴまたは両方の組み合わせから作製され得る。したがって、製造プロセスを調整することによって、最終製品は、消費者の要求を最適に満たす所望のパターン、感触および手触りを有し得る。このようにして、特に再利用材料から作製されたものについての複合積層物品の市場価値が増加する。他方で、本複合積層物品自体はＰＥＴから作製されているので、複合積層物品は、その耐用年数後、容易にリサイクルされ得る。

さらに、熱可塑性材料から作製された従来の複合積層物品は、多くの場合、層がバインダーによって積層されるように、バインダーまたは接着剤として熱硬化性樹脂（例えば、合成熱硬化性樹脂または天然熱硬化性ゴム）を使用する。しかしながら、熱可塑性物質のための従来の再利用プロセスは、熱硬化性樹脂を処理するために使用することはできない。したがって、熱硬化性樹脂を含む従来の複合物品を処分する場合、熱硬化性樹脂を除去するためにいくらかの前処理を実施しない限り、このような物品を再利用プロセスに供することはできない。これにより、再利用プロセスに過剰なコスト（金銭的および時間的コストの両方）がかかる。対照的に、本開示の原理および趣旨にしたがって、層を一緒に保持するためのバインダーとして熱硬化性樹脂を使用せず、したがってそれらの耐用年数後、容易に再利用される複合積層物品を提供する。

理解され得るように、本複合積層物品は、物品を形成するために積層されるＰＥＴ材料の複数の層を含む。本開示の特定の実施形態に従う複合積層物品１００のＰＥＴ層の配置を例示する概略図である図１を参照する。図１に例示されるように、複合積層物品１００は、下部から上部まで、ＰＥＴ不織積層板１０２、ＰＥＴフィルム１０４、およびＰＥＴ繊維織物層１０６から構成される。本複合積層物品は、好ましくは、加熱プレス技術によって作製され、したがって製造プロセスの間、ＰＥＴフィルム１０４の少なくとも一部が、その融点Ｔｍまで加熱されると溶融され、溶融されたＰＥＴは冷却されると凝固し、したがってＰＥＴ不織積層板１０２および繊維織物層１０６を一緒に保持することに留意されるべきである。したがって、ＰＥＴフィルム１０４は複合積層物品において平らな未処理のフィルムとして図１に例示したが、ＰＥＴフィルム１０４の一部は他の部分より薄くてもよく、または一部の場合、最終的なＰＥＴフィルムは加熱プレスプロセスに起因していくらかの間隙を有してもよい。同様に、最終複合積層物品におけるＰＥＴ繊維織物層の表面は平らではなく、むしろ、製造プロセスの間、モールドによってプレスされた部分にくぼみが見られてもよく、これにより、最終複合積層物品を消費者に魅力的であり得る特有のパターンにする。

理解され得るように、ＰＥＴ繊維織物層１０６は複数のＰＥＴ繊維から作製される。これらのＰＥＴ繊維は、単一成分繊維であってもよく、または多成分ＰＥＴ繊維であってもよい。単一成分ＰＥＴ繊維は実質的に均質のＰＥＴマスターバッチから作製される。多成分ＰＥＴ繊維に関して、一般的な例としては、芯−鞘型（ｃｏｒｅ−ｓｈｅａｔｈ）繊維および海中島型（ｉｓｌａｎｄｓ−ｉｎ−ａ−ｓｅａ）繊維が挙げられ、１つのＰＥＴ成分が他の成分と異なる特性（例えば、溶融温度）を有し得る。本発明の好ましい任意選択の実施形態において、ＰＥＴ繊維織物層１０６は、最終複合積層物品が織物の外観を保持するように、製造プロセスの間、溶融しない。他方で、ＰＥＴフィルム１０４は、それが、ＰＥＴ繊維織物層１０６およびＰＥＴ不織積層板１０２を一緒に保持するためのバインダーとして機能するように溶融される。このために、ＰＥＴフィルム１０４の溶融温度（Ｔｍ）はＰＥＴ繊維織物層１０６のＴｍより低い。特に、単一成分ＰＥＴ繊維から作製されたＰＥＴ繊維織物層１０６に関して、ＰＥＴ繊維のＴｍはＰＥＴフィルム１０４のＴｍより高い。多成分ＰＥＴ繊維から作製されたＰＥＴ繊維織物層１０６に関して、多成分ＰＥＴ繊維の最外セグメントのＰＥＴ成分のＴｍはＰＥＴフィルム１０４のＴｍより高く、それによりＰＥＴ繊維織物層１０６のＰＥＴ繊維は、製造プロセスの間、溶融しない。

本開示の特定の実施形態において、ＰＥＴフィルム１０４のＴｍは約１２０〜１８０℃；好ましくは１４０〜１６０℃の範囲である。例えば、ＰＥＴフィルム１０４のＴｍは、約１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、または１８０℃であってもよい。他方で、ＰＥＴ繊維織物層１０６のＰＥＴ繊維（またはその最外セグメント）のＴｍは、約２３０〜２８０℃；好ましくは２４０〜２７０℃の範囲である。例えば、ＰＥＴ繊維織物層１０６のＰＥＴ繊維（またはその最外セグメント）のＴｍは、約２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、または２８０℃であってもよい。

ＰＥＴ不織積層板１０２は加熱プレスによって作製される複数のＰＥＴ不織布を含む。前記加熱プレスの間、ＰＥＴ不織布は溶融されるので、前記複数のＰＥＴ不織布は一緒に結合され、最終複合積層物品の意図する用途を満たす１つ以上の所望の機械的特性を有するＰＥＴ不織積層板１０２を形成するように圧縮される。本発明の特定の任意選択の実施形態によれば、ＰＥＴ不織積層板１０２の引張強度は少なくとも３２Ｍｐａであり；好ましくは引張強度は少なくとも４０Ｍｐａである。また、ＰＥＴ不織積層板１０２の降伏力は少なくとも１５Ｍｐａであり；好ましくはいくつかの実施形態によれば、降伏力は少なくとも２０Ｍｐａである。さらにまたはあるいは、いくつかの実施形態によるＰＥＴ不織積層板１０２の曲げ強度は少なくとも１８Ｍｐａであり；好ましくは少なくとも２０Ｍｐａである。なおさらにまたはあるいは、ＰＥＴ不織積層板１０２の曲げ弾性率は少なくとも６４０Ｍｐａであり；好ましくは少なくとも６５０Ｍｐａである。

ＰＥＴ不織積層板１０２が形成されると、それは後の製造プロセスにおいて溶融されないので、ＰＥＴ不織積層板１０２はその元の機械的特性（複数も含む）を維持することは留意されるべきである。したがって、ＰＥＴ不織積層板１０２のＴｍはＰＥＴフィルム１０４のＴｍより高い。いくつかの実施形態によれば、ＰＥＴ不織積層板１０２を形成するために使用される複数のＰＥＴ不織布は異なる溶融温度を有してもよく、それらの場合、ＰＥＴ不織積層板１０２を形成する複数のＰＥＴ不織布の最外および最下の少なくとも溶融温度はＰＥＴフィルム１０４のＴｍより高いので、ＰＥＴ不織積層板１０２が、ＰＥＴフィルム１０４を溶融する後の工程の間、軟化または溶融することが防がれる。

本開示の特定の実施形態において、ＰＥＴ不織積層板１０２のＴｍは約１８０〜２５０℃；好ましくは２００〜２３０℃である。例えば、ＰＥＴ不織積層板１０２のＴｍは、約１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、または２５０℃であってもよい。

いくつかの例示的な実施形態において、ＰＥＴ不織積層板１０２のＴｍは約２３０℃であり、ＰＥＴフィルム１０４のＴｍは約１５０℃であり、ＰＥＴ繊維織物層１０６のＰＥＴ繊維（またはその最外セグメント）のＴｍは約２６０℃である。

本開示の任意選択の実施形態によれば、ＰＥＴフィルムの溶融温度は、ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度およびＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い。また、特定の任意選択の実施形態において、ＰＥＴフィルムの溶融温度は低密度ＰＥＴ不織布層のＰＥＴの溶融温度より低い。

本複合積層物品は種々の環境において使用されてもよい。例えば、それは、壁、天井、または床の特有の外観を与える室内装飾として使用されてもよい。あるいは、それはオフィスの区切りの部分としてのパーティションとして使用されてもよい。いくつかの実施形態において、複合積層物品は、椅子の骨組み、テーブルボード、キャビネットドア、または棚などの家具のピースの一部であってもよい。図３Ａは本開示に係る椅子の骨組みの製造プロセスに関する例示的な実施形態を示し、図３Ｂはこのように得られた椅子の骨格の分解図である。

本開示の特定の実施形態によれば、複合積層物品は、図１に例示したもの加えて１つ以上の追加の層を有してもよい。例えば、図２Ａおよび図２Ｂのそれぞれの概略図は、本開示の種々の実施形態による、低密度ＰＥＴ不織布層２０８などのさらなる層を含む複合積層物品を例示する。一般に、低密度ＰＥＴ不織布層２０８は複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地を含み；そのようなニードルパンチ式ＰＥＴ布地はニードルパンチによって形成される複数の間隙を有するので、それらはパンチされていないＰＥＴ布地と比較して低密度を示す。理解され得るように、これらのニードルパンチ式ＰＥＴ布地はクッションとして機能し、このように得られた複合積層物品に柔軟性を与える。本開示の種々の実施形態によれば、複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地から構成される低密度ＰＥＴ不織布層２０８は、複合積層物品に快適さおよび支持を付加し、および／またはショックもしくはインパクトを吸収し得る。あるいは、低密度ＰＥＴ不織布層２０８は以下の布地のうちの１つの多層を含んでもよい：スパンレース不織布、サーマルボンド不織布、スパンボンド不織布、および樹脂結合不織布。理解され得るように、これらの不織布もまた、それに形成される複数の間隙を有するので、低密度を示す。

本開示の種々の実施形態によれば、低密度ＰＥＴ不織布層２０８の密度は１３ｋｇ／ｍ^３未満であってもよい。例えば、密度は、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０、１０．５、１１、１１．５、１２、１２．５、または１３ｋｇ／ｍ^３未満であってもよい。

理解され得るように、図１Ａと関連した上記に考察したＰＥＴ不織積層板１０２、ＰＥＴフィルム１０４、およびＰＥＴ繊維織物層１０６の組成および特性もまた、ここで適用可能である。したがって、対応する部分に関する詳細な説明は簡潔さのためにここで省略される。

複合積層物品２００Ａが、上部から下部に、ＰＥＴ繊維織物層２０６、ＰＥＴフィルム２０４、低密度ＰＥＴ不織布層２０８、およびＰＥＴ不織積層板２０２を含む、図２Ａを参照する。あるいは、図２Ｂの複合積層物品２００Ｂにおいて、最上および最下層は、低密度ＰＥＴ不織布層２０８がＰＥＴ繊維織物層２０６とＰＥＴフィルム２０４との間に配置されることを除いて、図２Ａのものと同じである。いずれの場合も、低密度ＰＥＴ不織布層２０８のクッション特性を維持するために、低密度ＰＥＴ不織布層２０８が、ＰＥＴフィルム２０４を溶融する工程の間に溶融されないことが好ましい。このために、低密度ＰＥＴ不織布層２０８のＴｍはＰＥＴフィルム２０４のＴｍより高い。

本開示の特定の実施形態において、低密度ＰＥＴ不織布層２０８のＴｍは約２３０〜２８０℃の範囲；好ましくは２４０〜２７０℃の範囲である。例えば、低密度ＰＥＴ不織布層２０８のＴｍは、約２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、または２８０℃であってもよい。

いくつかの例示的な実施形態において、ＰＥＴ不織積層板２０２のＴｍは約２３０℃であり、ＰＥＴフィルム２０４のＴｍは約１５０℃であり、ＰＥＴ繊維織物層２０６のＰＥＴ繊維（またはその最外セグメント）のＴｍは約２６０℃であり、低密度ＰＥＴ不織布層２０８のＴｍもまた、約２６０℃である。

さらに、ＰＥＴフィルム２０４を溶融する工程の間、ＰＥＴフィルム２０４のＰＥＴ成分の一部は溶融し、溶融したＰＥＴのいくらかはニードルパンチ式ＰＥＴの間隙を通って浸透し、それが他の部分を一緒に保持するために冷やされると、バインダーとして機能する。具体的には、複合積層物品２００Ａにおいて、溶融されたＰＥＴフィルム２０４から溶融されたＰＥＴは、低密度ＰＥＴ不織布層２０８における間隙を通ってＰＥＴ不織積層板２０２に到達し得るので、ＰＥＴ不織積層板２０２および低密度ＰＥＴ不織布層２０８を、ＰＥＴフィルム２０４の他方の側に配置されるＰＥＴ繊維織物層２０６と結合する。別の例として、複合積層物品２００Ｂにおいて、溶融されたＰＥＴフィルム２０４から溶融されたＰＥＴは、低密度ＰＥＴ不織布層２０８における間隙を通ってＰＥＴ繊維織物層２０６に到達し得るので、ＰＥＴ繊維織物層２０６および低密度ＰＥＴ不織布層２０８を、ＰＥＴフィルム２０４の他方の側に配置されるＰＥＴ不織積層板２０２と結合する。

図３Ａは、本開示の一実施形態に係る複合積層の椅子の骨組みを製造するプロセスを示す概略図であり、図３Ｂは、図３Ａのプロセスによって製造された複合積層の椅子の骨組みの概略分解図である。

最初に図３Ａを参照する。工程１において、複数のＰＥＴ不織布の積層体３０１（本明細書以下において、積層体３０１）が、オス成形型（またはコアプレート）３２１およびメス成形型（またはキャビティプレート）３２３を含む成形モールド３２０を使用する第１の加熱プレスプロセスに供される。理解され得るように、図３Ａに示される実施形態は、椅子の骨組みの製造を対象とし、したがって、成形モールド３２０のオス成形型３２１およびメス成形型３２３は椅子の骨組みの形状を有するように設計される。しかしながら、本開示はそれに限定されず、むしろ、他の実施形態において、成形モールドは、意図する複合積層物品に対応する異なる形状を有してもよい。

特に、積層体３０１はオス成形型３２１とメス成形型３２３との間に配置され；次いで２つの型はそれぞれ積層体３０１の上面および下面に対してプレスされ、十分な時間、積層体３０１に適切な熱および圧力を与える。特に、積層体３０１はＰＥＴ不織布のＰＥＴ成分を軟化または溶融するのに十分である第１の温度で加熱され、それにより複数のＰＥＴ不織布が一緒に結合する。また、積層体３０１は、このように得られた積層板が１つ以上の所望の機械的特性を示すように第１の圧力の作用下で圧縮される。

理解され得るように、工程１において使用される第１の温度はＰＥＴ不織布のＰＥＴ成分の融点（Ｔｍ）に依存する；すなわち、第１の温度は、工程１の間、ＰＥＴ不織布を軟化または溶融するようにＰＥＴ不織布におけるＰＥＴ成分のＴＭと等しいかまたはそれより高い。本開示の種々の実施形態によれば、第１の温度は１８０〜２５０℃；好ましくは２００〜２３０℃である。例えば、第１の温度は、約１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、または２５０℃であってもよい。いくつかの実施形態において、ＰＥＴ不織布のＴｍは約２００℃であるのに対して、第１の温度は約２２０℃である。

他方で、工程１に使用される第１の圧力は、意図する機械的特性（複数も含む）を生じるように選択される。例えば、約１８０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲の第１の圧力を使用すると、所望の引張強度、曲げ強度および／または曲げ弾性率を有するＰＥＴ不織積層板が得られ得る。好ましい実施形態において、第１の圧力は１９０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲である。例示的な第１の圧力としては、約１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、または２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２が挙げられる。いくつかの実施形態において、第１の圧力は約２００ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

加熱プレス工程後、本発明の方法は工程２に進み、工程１からの加熱プレスされたＰＥＴ不織布の積層体３０１は冷却される。このように、加熱プレスされた積層体３０１は成形型３０１によって規定される形状を取ることができ、それによって成形型３０１に対応する形状を有するＰＥＴ不織積層板３０１’を形成する。理解され得るように、工程１において使用される積層体３０１のサイズは、最終複合積層物品（この場合、図３Ｂの椅子の骨組み３００）のサイズより大きくてもよいが、図面を簡略化するために、最終製品の一部ではない余分な布地が破線で図３Ａに例示される。

次いで、工程３において、それぞれ異なる特性を有するＰＥＴ層が積層体３０９を形成するように配置される。本明細書に例示した実施形態において、積層体３０９は、上部から下部まで、ＰＥＴ繊維織物層３０５、ＰＥＴフィルム３０３、低密度ＰＥＴ不織布層３０７、工程２において形成されるＰＥＴ不織積層板３０１’を含む。理解され得るように、積層体３０９が例として提供され、いくつかの実施形態において、低密度ＰＥＴ不織布層３０７は省略されてもよく、一方でいくつかの他の実施形態において、低密度ＰＥＴ不織布層３０７がＰＥＴ繊維織物層３０５とＰＥＴフィルム３０３との間に配置され得る。さらに、いくつかの任意選択の実施形態において、積層体は所望の特性を有する他のＰＥＴ層を含んでもよい。

次に、工程４において、積層体３０９は積層型３３０を使用する第２の加熱プレスプロセスに供される。特に、積層体３０９は積層型３３０のオス積層型３３１とメス積層型３３３との間に配置され、次いで２つの型はそれぞれ積層体３０９の上面および下面に対してプレスされ、十分な時間、積層体３０９に適切な熱および圧力を与える。

本開示の原理によれば、第２の温度は、ＰＥＴフィルム３０３のみが工程４の間に溶融され、一方で残りの成分の層（例えば、３０５、３０７、３０１’）が実質的に溶融されないように選択される。このために、第２の温度は、ＰＥＴフィルム３０３の溶融温度より高く、ＰＥＴ繊維織物層３０５の表面におけるＰＥＴの溶融温度、低密度ＰＥＴ不織布層３０７の溶融温度、およびＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い。特定の任意選択の実施形態によれば、第２の温度は約１５０〜２００℃；好ましくは１６０〜１８０℃の範囲である。例えば、第２の温度は、約１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、または２００℃であってもよい。一つの任意選択の実施形態において、ＰＥＴフィルムのＴｍは約１５０℃であるのに対して、第２の温度は約１８０℃である。

さらに、第２の圧力がこれらの成分の層（例えば、３０１’、３０３、３５０および３０７）の積層を促進するために使用される。したがって、第２の圧力は通常、第１の圧力より低い。いくつかの任意選択の実施形態において、第２の圧力は約１２０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ^２；好ましくは１４０〜１６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲であってもよい。例えば、第２の温度は、約１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、または１８０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。いくつかの実施形態において、第２の圧力は約１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

例示されるように、オス積層型３３１は、それが積層体３０９の上面の一部とだけ接触するように特定の部分を有するように設計される。特に、複数の突起３３１ａがオス積層型３３１に形成される。第２の加熱プレスプロセスの間、これらの突起３３１ａは積層体３０９の上面と接触するので、突起３３１ａに対応するか、または隣接するＰＥＴフィルム３０３の部分のみが加熱作用下で溶融される。対照的に、オス積層型３３１の平面３３１ｂは積層体３０９と接触しないので、工程４の間、それは熱を送らず、積層体３０９にプレスされない。理解され得るように、溶融され、後で冷却時に硬化される部分は比較的剛性の特徴を与えるのに対して、加熱プレスプロセスによる影響を受けない残りの部分は、最上ＰＥＴ繊維織物層３０５に起因する布地の外観および低密度ＰＥＴ不織布層３０７の柔軟性を保持することができる。

図３Ａに示される製造プロセスの利点の１つは、従来の方法と異なり、提案された方法が、合成樹脂または天然ゴムなどの、あらゆる熱硬化性バインダーを使用しないということである。したがって、このように得られた複合積層物品は１００パーセントのＰＥＴ成分から作製され、その耐用年数が過ぎると、直接再利用され得る。

工程４の後、余分な布地が除去され得る。例えば、余分な布地は、レーザー切断（５軸レーザー切断など）、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）切断、水ジェット切断、または型抜きによって除去され得る。理解され得るように、これらの余分な布地は全てＰＥＴ成分から作製されるので、それらは前処理の必要なく直接再利用プロセスに供され得る。

図３Ａおよび図３Ｂの両方を参照する。本実施形態による椅子の骨組み３００は、上部から下部まで、ＰＥＴ繊維織物層３０６（ＰＥＴ繊維織物層３０５から形成され、切断される）、ＰＥＴフィルム３０４（ＰＥＴフィルム３０４から形成され、切断される）、低密度ＰＥＴ不織布層３０８（ＰＥＴ布地層３０７から形成され、切断される）、およびＰＥＴ不織積層板３０２（ＰＥＴ不織積層板３０１’から形成され、切断される）を含む。

理解され得るように、製造プロセス（特に図３Ａの工程４）の間、ＰＥＴフィルム３０４の一部が溶融され、溶融されたＰＥＴは低密度ＰＥＴ不織布層３０８における間隙を通って浸透し、それによってこれらの成分の層を一緒に結合する。しかしながら、簡略化のために、図３ＢにおけるＰＥＴフィルム３０４は未処理のフィルムとして示される。他方で、ＰＥＴ繊維織物層３０６が、第２の加熱プレスプロセスから得られたパターンを示すことが例示される。特に、ＰＥＴ繊維織物層３０６におけるくぼみ３０６ａは、オス積層型３３１の突起３３１ａによってプレスされ、加熱される部分に対応するのに対して、残りの部分３０６ｂは突起３３１ａと接触しない部分に対応する。このように、ＰＥＴ繊維織物層３０６の外面の部分３０６ｂはＰＥＴ繊維織物層３０６の元の布地の感触を保持する。また、部分３０６ｂに対応する低密度ＰＥＴ不織布層３０８の部分も、ニードルパンチ式ＰＥＴ布地の柔軟性を維持する。

以下の実施例は、本発明の特定の態様を明らかにし、本発明を実施する当業者を支援するために提供される。これらの実施例は決して本発明の範囲を限定するものとみなされない。さらなる説明を必要とせず、当業者は、本明細書の説明に基づいて、本発明を最大限に利用できると考えられる。

実施例１
椅子の骨組みの製造
この実施例において、椅子の骨組みを本開示の方法に従って製造した。

ＰＥＴ不織布をニードルパンチ式によって作製した（密度：１００ｋｇ／ｍ^３、厚さ：２ｍｍ）。ＰＥＴ繊維織物を織ることによって作製した。低密度ＰＥＴ不織布をメルトブローによって作製した（密度：６．５ｋｇ／ｍ^３、厚さ：２０ｍｍ）。ＰＥＴフィルムを回転によって作製した（Ｔｍ：１５０℃、厚さ：０．０３ｍｍ）。

２５層のＰＥＴ不織布（サイズ：９０ｃｍ＊８０ｃｍ）を積層し、次いで２００℃および５０ｋｇｆ／ｃｍ^２にて６分間加熱プレスに供した。加熱プレスした積層体を、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で５分間、椅子の骨組みの形状を有する成形モールドで冷却した。ＰＥＴ不織積層板の加熱プレスした積層体を、溶融したＰＥＴがモールドによって規定された形状を取るように冷却した。次いで、積層体を、上部から下部まで、ＰＥＴ繊維織物（サイズ：９０ｃｍ＊８０ｃｍ）、２層のＰＥＴフィルム（サイズ：９０ｃｍ＊８０ｃｍ）、低密度ＰＥＴ不織布（サイズ：９０ｃｍ＊８０ｃｍ）、およびＰＥＴ不織積層板を積層することによって形成した。次に、積層体を、積層モールドの使用によって１８０℃および１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２にて５分間加熱プレスに供した。モールドから取り出した後、過剰な布地を５軸コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）切断によって除去した。

ＰＥＴ不織積層板の機械的特性は以下の通りである：少なくとも３２ＭＰａの引張強度、少なくとも１５ＭＰａの降伏力、少なくとも１８ＭＰａの曲げ強度、および少なくとも６４０ＭＰａの曲げ弾性率。

概して、上述の機械的特性は、約１００キログラム以上の完成体（ａｄｕｌｔ）の質量を保つのに十分である。したがって、本複合積層物品は椅子の骨組みとしての使用に適している。

上述の実施形態は例としてのみ与えられ、様々な修飾が当業者によってなされてもよいことは理解されるであろう。上記の明細書、実施例およびデータは、本発明の例示的な実施形態の構造および使用の完全な説明を提供する。本発明の様々な実施形態がある程度詳細に、または１つ以上の個々の実施形態を参照して上記されているが、当業者は、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに開示された実施形態に対して複数の変更を行うことができる。

Claims (20)

1. ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維織物層と、ＰＥＴ不織積層板と、前記ＰＥＴ繊維織物層と前記ＰＥＴ不織積層板との間に挿入されたＰＥＴフィルムとを含む、複合積層物品であって、前記ＰＥＴフィルムの少なくとも一部が製造プロセスの間に溶融され、それによって前記ＰＥＴ繊維織物層と前記ＰＥＴ不織積層板とを一緒に保持する、複合積層物品。
2. 前記ＰＥＴフィルムと前記ＰＥＴ不織積層板との間またはＰＥＴ繊維織物層と前記ＰＥＴフィルムとの間に挿入された低密度ＰＥＴ不織布層をさらに含み、前記低密度ＰＥＴ不織布層が複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地を含む、請求項１に記載の複合積層物品。
3. 前記低密度ＰＥＴ不織布層が１３ｋｇ／ｍ^３未満の密度を有する、請求項２に記載の複合積層物品。
4. 前記低密度ＰＥＴ不織布層の密度が６．５ｋｇ／ｍ^３未満である、請求項３に記載の複合積層物品。
5. 前記ＰＥＴ不織積層板の引張強度が少なくとも３２ＭＰａである、請求項１に記載の複合積層物品。
6. 前記ＰＥＴ不織積層板の降伏力が少なくとも１５ＭＰａである、請求項１に記載の複合積層物品。
7. 前記ＰＥＴ不織積層板の曲げ強度が少なくとも１８ＭＰａである、請求項１に記載の複合積層物品。
8. 前記ＰＥＴ不織積層板の曲げ弾性率が少なくとも６４０ＭＰａである、請求項１に記載の複合積層物品。
9. 前記複合積層物品が熱硬化性バインダーを含まない、請求項１に記載の複合積層物品。
10. 前記ＰＥＴフィルムの溶融温度が、前記ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度および前記ＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い、請求項１に記載の複合積層物品。
11. 前記ＰＥＴフィルムの溶融温度が、前記低密度ＰＥＴ不織布層のＰＥＴの溶融温度より低い、請求項２に記載の複合積層物品。
12. 前記複合積層物品が、椅子の骨組みである、請求項１に記載の複合積層物品。
13. 前記複合積層物品が、椅子の骨組みである、請求項２に記載の複合積層物品。
14. 前記ＰＥＴ繊維織物層、前記ＰＥＴフィルム、前記低密度ＰＥＴ不織布層、および前記ＰＥＴ不織積層板が、再生ＰＥＴから作製される、請求項２に記載の複合積層物品。
15. （ａ）第１の圧力およびＰＥＴ不織布の溶融温度より高い第１の温度を使用して成形モールドで複数の前記ＰＥＴ不織布をプレスし、加熱する工程と、
    （ｂ）工程（ａ）からの加熱プレスされた前記ＰＥＴ不織布を冷却し、それによって前記成形モールドに対応する形状でＰＥＴ不織積層板を得る工程と、
    （ｃ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維織物層と、ＰＥＴフィルムと、工程（ｂ）からのＰＥＴ不織積層板とを含む積層体を形成する工程であって、前記ＰＥＴフィルムは前記ＰＥＴ繊維織物層と前記ＰＥＴ不織積層板との間に挿入され、前記ＰＥＴフィルムの溶融温度は、前記ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度または前記ＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低い、工程と、
    （ｄ）第２の圧力および第２の温度を使用して積層モールドで工程（ｃ）からの積層体をプレスし、加熱する工程であって、前記第２の圧力は前記第１の圧力より低く、前記第２の温度は前記ＰＥＴフィルムの溶融温度より高く、前記ＰＥＴ繊維織物層の表面におけるＰＥＴの溶融温度および前記ＰＥＴ不織積層板の溶融温度より低く、前記積層モールドは前記積層体の少なくとも一部と接触し、それによって複合積層物品を形成する、工程と
    を含む、複合積層物品を形成する方法。
16. 前記工程（ｃ）において、前記積層体は、前記ＰＥＴフィルムと前記ＰＥＴ不織積層板との間または前記ＰＥＴ繊維織物層と前記ＰＥＴフィルムとの間に挿入された低密度ＰＥＴ不織布層をさらに含み、前記低密度ＰＥＴ不織布層は複数のニードルパンチ式ＰＥＴ布地を含み、前記工程（ｄ）において、前記第２の温度は前記低密度ＰＥＴ不織布層のＰＥＴの溶融温度より低い、請求項１５に記載の方法。
17. （ｅ）前記複合積層物品からレーザー切断、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）切断、水ジェット切断、または型抜きによって余分な布地を切断する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記レーザー切断が５軸レーザー切断である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記工程（ａ）において、前記第１の温度が１８０〜２５０℃であり、前記第１の圧力が１８０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２である、請求項１５に記載の方法。
20. 前記工程（ｄ）において、前記第２の温度が１５０〜２００℃であり、前記第２の圧力が１２０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ^２である、請求項１５に記載の方法。

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