JP2014510844A - ハイロフトの不織布シート材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

アジア製ボール紙およびスクリム層を含む不織布防音シート材料、およびその製造方法を提供する。製造方法は、アジア製ボール紙を供給するステップと、ボール紙を所定の寸法の断片に粉砕するステップとを含む。さらに、小さくなったボール紙の断片を熱接着可能な織物繊維およびステープルファイバーと混合わせて実質的に均質な混合物を形成し、次いで、混合物から織物を形成する。次いで、織物の構成成分を熱接着して所望厚さのマットを作製する。さらに、マットの厚さを作製当初のままで維持しつつ、スクリム層をマットの少なくとも一方側に積層する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１１年２月９日に提出され、その全体が引用によりこの明細書中に援用される米国特許出願連続番号第１３／０２３，７３７号の利益を主張する。

発明の背景
１．技術分野
この発明は、概して、不織布シートおよびその製造方法に関し、より特定的には、通常は再処理に適していない廃棄物成分から少なくとも部分的に製造される防音シート、保温シートおよび／または構造シートに関し、さらにより特定的には、アジア製ボール紙を含む混合物に関する。

２．関連技術
不織布および不織材料の製造に関わるコストを削減し、環境に及ぼす可能性のある悪影響を最小限にするために、多くの消費者製品が、再生処理された成分を用いて製造される。たとえば、米国における自動車製造業者は、吸音および／または絶縁材料を含め、さまざまな用途を有する不織布および不織材料を製造するために、再生処理された材料を用いる。車両用吸音パネルを製造するのに用いられる回収材料または再利用材料には、たとえば、綿、ポリエステル、ナイロン、または再生処理された繊維織物の混合物などの再生毛織物が含まれることもある。コットンの再生毛織物は、不織布を形成するために混ぜ合わされて縫われた未使用または再生処理済みの端切れ生地から作られる。再生処理された標準的なボール紙またはその繊維から製造され、油を吸収させるために限定的に用いられるさらなる製品としてエコペーパー（Ecco paper）が挙げられる。この製品は標準的なボール紙を用いており、難燃性、防カビ性または「塵を侵入させない」特性をもたらすような添加剤は含んでいない。

米国の商社および消費者製品製造業者、たとえば自動車の構成部品および相手先商標製品製造業者は、中国および韓国などのさまざまなアジアの国々から、たとえば低級の「アジア製ボール紙」で作られた箱または容器に入れられた多数の積荷を受取る。アジア製ボール紙は、竹および米の繊維に加えて、予め再生処理された松材のボール紙から得られる非常に短くて非常に細かい繊維で構成されている。そのため、製紙工場での処理中にアジア製ボール紙を紙、ボール紙または他の構造パネル製品に再生処理する試みはこれまで失敗に終わってきた。上述の試みが失敗したのは、紙／ボール紙製造プロセスにおいて、アジア製ボール紙の非常に細かい成分が、パルプを担持するのに用いられるスクリーンまたは網目を通って押し流されてしまうためである。アジア製ボール紙の押し流された成分は、その後、再生処理プロセスの結果として生じる廃棄物流れによって自然環境へと運ばれる。さらに、アジア製ボール紙の成分が細かいために、上述のように、押し流されることに加えて、処理中にこれらの細かい繊維が本質的に圧密状態となるため、「ハイロフト、低密度」の最終製品を作製することがさらに困難になってしまう。したがって、少なくともこれらの理由から、アジア製ボール紙は廃棄物とみなされ、こうして、比較的高い人件費をかけて再利用可能な標準的ボール紙から選別されて（選別中、アジア製ボール紙は、その比較的脆い構造および薄茶色または緑がかった色のために標準的なボール紙から容易に識別可能である）、廃棄物埋立て地に送られるか、または、回収されたボール紙の梱の中に約５％を超えるアジア製ボール紙が混ざっていれば梱全体が廃棄され、製品製造業者および環境の両方に対するコストが相対的に高くなってしまう。

発明の概要
本発明の一局面に従うと、アジア製ボール紙で不織布シート材料を製造する方法が提供される。製造されるシート材料は、構造パネルおよび／または防音パネルおよび／または保温パネルを形成するのに有用である。当該方法は、アジア製ボール紙を供給するステップと、ボール紙を所定の寸法の断片に粉砕するステップとを含む。小さくなったボール紙の断片を熱接着可能な織物繊維およびステープルファイバーと混合わせて、実質的に均質な混合物を形成し、さらに、混合物からウェブを形成する。次いで、ウェブの構成成分を熱接着して、所望される所定の厚さを有するマットを作製する。さらに、マットの厚さを作製当初のままで維持しつつ、マットの少なくとも一方側にスクリム層を積層する。

本発明の別の局面に従うと、当該方法は、難燃剤、殺生物剤およびバインダを含む化学混合物をマットの少なくとも一方の面に塗布し、マットの厚さを作製当初のままで維持する。次いで、マットを乾燥および硬化させてから、スクリムをマットに積層する。

本発明の別の局面に従うと、当該方法は、マットを巻き、「形成時の厚さのまま」のマットが圧縮されるのを回避するために、巻きプロセス中にマットに加えられる張力を制御するステップを含む。

本発明のさらに別の局面に従うと、防音不織布シートが提供される。不織布シートは、所望の厚さになるよう互いに熱接着されたアジア製ボール紙、熱接着可能な織物繊維およびステープルファイバーから形成されるマットを含む。さらに、スクリム層は、ニップを用いずに、または、ニップを用いて圧力をほとんどかけないかもしくは圧力を全くかけずに、マットの少なくとも一方側に取付けられる。スクリム層が取付けられると、マットは、作製当初のままの厚さを維持するかまたは実質的に維持する。

本発明の別の局面に従うと、防音不織布シートは、織物の厚さを保持する方法を用いて、織物の少なくとも一方の面に塗布され、乾燥させられ、硬化される難燃剤、殺生物剤およびバインダを含む化学混合物を含む。

したがって、本発明は、この明細書中において、防音、保温または構造物応用例に用いるのに適するような不織布シートと、アジア製ボール紙を少なくとも部分的に再生処理して、製造中ずっとマットを低密度に保持し、自動車などのさまざまな用途に用いることのできる「ハイロフト」の不織性防音、保温または構造パネルを作製することによる不織布シートの製造方法とを提供する。

図面の簡単な説明
本発明のこれらおよび他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施例およびベストモードの以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面に関連付けて検討されると、より容易に認識されるだろう。

本発明の現在好ましい一局面に従って製造された不織布シートを示す部分斜視図である。 本発明の一局面に従って不織布シートを製造する方法を示すプロセスフロー図である。

現在好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照すると、図１は、本発明の一局面に従って製造され、単にシート材料またはパネルとも称され、概して１０で示されるハイロフトで緑色の不織布シートを示す。パネル１０は、たとえば、自動車の車両構成要素などのいくつもの用途で使用されるよう構成することができる。パネル１０は、優れたノイズダンピングまたは減衰特性をもたらし、これにより、防音パネルとして特によく機能する「ハイロフト」（すなわち低密度）のマット１２を有するよう製造される。さらに、パネル１０は、高温環境において、たとえば排気系統付近または車両エンジン区画内など、で用いられるよう意図されている場合、難燃特性を有するよう製造することができる。パネル１０は、少なくとも部分には、アジア製ボール紙１４、ステープルファイバーおよび熱接着可能な繊維、たとえば、概して１６で示される複合繊維、から製造される。さらに、パネル１０は、少なくともその一方の外面に塗布され、乾燥させられ、硬化される難燃剤、殺生物剤およびバインダを含む化学混合物コーティング１８を用いて製造することができる。さらに、パネル１０は、マット１２の少なくとも一方側にスクリム層２０が取付けられている。スクリム層２０は、ニップローラに対する圧力をほとんど用いないかもしくは全く用いずに、または、ニップローラを全く用いずに、取付けられる。こうして、マット１２が作製当初のままの厚さで保持されるかまたは実質的に保持される。したがって、完成したパネル１０は、スクリム層２０を有する「ハイロフト」で低密度の構造をもたらし、これにより、優れたノイズ減衰特性を与える。さらに、パネル１０が、使用済みまたは再生処理済みのアジア製ボール紙１４から少なくとも部分的に製造されているので、回収されたアジア製ボール紙１４が廃棄物埋立て地に送られたり、焼却されたり、または廃棄物として分類されたりすることがなく、自然環境は恩恵を受けることとなる。

ボール紙は、アジア製ボール紙１００％が混ぜ合わされたものであろうと、１００％のアジア製ボール紙から得られたものであろうと、その含有物は、好ましくは、構成されているパネル１０の所望の性能特徴に応じて、織物の総重量の約２５〜９９重量パーセント（ｗｔ％）を占める。アジア製ボール紙１４は、低品質で非常に短くて細かい再生処理済み繊維、たとえば、竹繊維、ジュート繊維、米繊維および／または他の切れ端／廃棄物材料などの粗悪な構成成分から製造されているために、低級の再生不可能なボール紙と見なされる。そのため、アジア製ボール紙は、典型的には、それ単独であろうとも、梱包されていようとも、回収された使用済みボール紙の積荷に含まれていようとも、深刻な再生不可能な廃棄汚染物質と見なされている。したがって、アジア製ボール紙が標準的な米国のボール紙または他のより高品質のボール紙とともに梱包されている場合、梱全体または積荷全体は、通常、再生不可能な廃棄物と見なされる。アジア製ボール紙は、その脆さや、特徴的に薄茶色、黄色または緑がかった色であることによって、より高品質の米国のボール紙から容易に識別可能である。したがって、アジア製ボール紙は、典型的には、より高品質の米国のボール紙から選別され、廃棄物埋め立て地に送られ、燃やされるか、または廃棄処分される。

アジア製ボール紙が再生処理できない原因として、アジア製ボール紙の製造に用いられている構成成分が概して非常に短く、このため非常に弱い粗悪な繊維であることが挙げられる。アジア製ボール紙に含まれる繊維および他の粉末状成分が比較的に細かいものであれば、アジア製ボール紙が、より長い繊維を含む標準的なボール紙と共に公知の「湿式（wet）」再生処理プロセスで処理される場合、アジア製ボール紙の成分はスクリーンを通って洗い流され、廃棄物流れへと運ばれ、典型的には、再生処理設備を詰まらせて破損させてしまう。したがって、本発明の一局面に従うと、パネル１０の製造は、「乾式（dry）」のウェビングプロセスにおいて行われ、これにより、その製造時に０．２ｍｍ未満の長さを有する繊維（「微細物（fines）」と称する）とともに、粗悪なアジア製ボール紙を利用することが可能となる。

ステープルファイバーは、低密度のマットの高さを保持するたけでなく、重量も軽く、高水準の防音をももたらす好適な如何なる織物繊維からも提供することができる。熱接着可能な繊維は、たとえば低温溶解ポリマー材料として提供することができる。この低温溶解ポリマー材料は、たとえば、ポリエチレン、ＰＥＴもしくはナイロンなどの繊維、および／または、ポリプロピレンなどの外装がたとえばその融点よりも高温に加熱された時に溶解する熱可塑性の複合繊維などである。図２のフローチャートに示されるように、パネル１０を製造するためのプロセスは、粉砕されたアジア製ボール紙１４をステープルファイバーおよび熱接着可能な繊維１６と混合わせるかまたは混合してウェブを形成するステップを含む。たとえば、ランド社（Rando）の機械で実行され得るウェビングプロセスにより、ボール紙１４の繊維がランダムに配向された状態で、均質に混合された繊維／紙マットまたはウェブが形成される。

次いで、ウェブが形成されると、このウェブは、オーブンなどにおいて、熱接着可能な繊維を溶解させるのに適した温度（たとえば、低溶融の複合繊維の外側部分の融点は約１１０℃〜１８０℃であり得る）にまで加熱され、これにより、アジア製ボール紙１４とステープルファイバーおよび熱接着可能な繊維１６との混合物を熱接着する。こうして、ウェブがマット１２へと形成される。ここで、マット１２は所望のハイロフト、低密度、増加した厚さｔを達成する。このように厚さが増していなければ、典型的には自動車製造業者が標的とするより低い可聴周波数をマット１２に吸収させることができない。

次いで、マット１２が形成され、冷却されると、たとえば硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムまたはホウ酸などの耐熱性または難燃性（ＦＲ：flame retardant）コーティング、殺生物剤およびバインダ（一例として、＋４１のＴｇを有するＳＢＲ、但しこれに限定されない）のうち少なくとも１つを含む化学混合物１８が、噴霧プロセスなどにおいてマット１２の少なくとも一方側に、好ましくはマット１２の外面全体に塗布され得る。化学混合物１８の噴霧塗布は、マット１２の厚さｔを維持するよう作用し、これにより、そのハイロフト、低密度、およびこれによりそのノイズ減衰特性が保持される。混合物１８が塗布されると、混合物１８は次に乾燥させられて、マット１２に硬化される。

結果として生じるコーティングされた不織布マット１２は、このとき、薄い不織布または不浸透性の膜層を有する。これは単にスクリム層２０と称され、マット１２の一方側または両側に取付けられるかまたは接着される。スクリム層２０は、概して２２と示される好適に耐熱性のある接着剤を用いて、マット１２の片方側または両側に接着される。マット１２のハイロフトおよび低密度を形成当初のままで維持し、これにより、パネル１０に対して所望のノイズ減衰特性を与えるために、スクリム層２０を取付けている間はマット１２の厚さｔを維持するかまたは実質的に維持することが重要である。これは、ニップローラを用いずに、または、ニップローラを用いるが圧力をほとんど加えないかもしくは全く加えずに達成することができる。ニップロール上でより高い圧力が用いられる場合、マット１２の厚さｔが圧縮される傾向があり、これにより、密度が高くなり、厚さが減じられ、こうして、その対象となるノイズ減衰特性が低下してしまう。スクリム層２０とともにより厚みを増した状態で維持して組合せることにより、より低い可聴周波数が減衰される。

最後に、シート１０が製造されると、このシート１０が、ロールなどを中心とした特別な巻きプロセスを用いて格納される。この巻きプロセスにより、ウェブ１０を作製されたとおりの厚さｔに維持することが可能となる。巻きプロセスは、シート１０に対して所定の最大張力、好ましくは実質的に均一の張力を与えるよう制御される。したがって、張力は、マット１２の厚さｔが薄くなるのを防ぐよう選択される。

本発明の多くの変更例および変形例が上述の教示に照らして実現可能となることは明らかである。したがって、特に規定の無い限り、添付の特許請求の範囲内において本発明が実施可能であり得ることが理解されるはずである。

Claims (15)

1. アジア製ボール紙を用いて不織布シートを製造する方法であって、
   アジア製ボール紙を供給するステップと、
   アジア製ボール紙を所定の小さい断片に粉砕するステップと、
   小さくなった断片を熱接着可能な織物繊維およびステープルファイバーと混合わせて、実質的に均質な混合物を形成するステップと、
   混合物からウェブを形成するステップと、
   ウェブの構成成分を熱接着して所望の厚さのマットを作製するステップと、
   マットの厚さを維持しつつ、マットの少なくとも一方側にスクリム層を積層するステップとを含む、方法。
2. マットの厚さを維持しつつ、難燃剤、殺生物剤およびバインダのうち少なくとも１つを含む化学混合物をマットの少なくとも一方の面に塗布するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 難燃剤、殺生物剤およびバインダを含む化学混合物を準備するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 噴霧プロセスを用いて化学混合物を塗布するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. スクリム層の反対側のマット表面に化学混合物を塗布するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
6. 化学混合物を乾燥および硬化させるステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
7. 乾燥および硬化させるステップを行ってからスクリム層をマットに積層するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. スクリム層を不浸透層として設けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. マットを巻き、巻きプロセス中にマットの厚さを維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 巻きプロセス中にマットに加えられる張力を制御するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. ニップローラを用いずにスクリム層をマットに積層するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 不織布シートであって、
    所望の厚さになるよう互いに熱接着されたアジア製ボール紙、熱接着可能な織物繊維およびステープルファイバーからなるマットと、
    前記マットを作製当初のままの厚さで実質的に維持した状態で、前記マットの少なくとも一方側に取付けられるスクリム層とを備える、不織布シート。
13. 前記マットの少なくとも一方の外面に塗布され、乾燥させられ、硬化される化学混合物をさらに含み、前記化学混合物は、難燃剤、殺生物剤およびバインダのうち少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の不織布シート。
14. 前記化学混合物は、前記難燃剤、殺生物剤およびバインダの各々を含む、請求項１３に記載の不織布シート。
15. 前記化学混合物は、少なくとも前記マットのうち前記スクリム層に取付けられた側に塗布される、請求項１３に記載の不織布シート。