JP2021508622A - 繊維製品の製造方法および繊維製品 - Google Patents

Abstract

本発明は、多層繊維製品およびこれらの種類の製品を製造する方法に関する。本製品は、主に天然繊維からなる第１層１２と、前記第１層の上に配置された第２ヒートシール層１４と、を備える。前記ヒートシール層１４は、主に合成熱可塑性繊維または粒子からなる。本方法によれば、前記ヒートシール層１４は、ウェブ成形プロセス中に既に前記第１層１２上にもたらされ、前記第１および前記第２層は発泡成形プロセスで成形され、共に接合される。本発明により、ヒートシール性を有する包装材料におけるプラスチック材料の量を減少させることが可能である。

Description

本発明は、請求項１の序文に記載の繊維製品を製造する方法に関する。

この種の方法では、多層繊維製品を調製するために、主に天然繊維を備えるベース層がウェブ成形プロセスで成形され、ヒートシール層がベース層上にもたらされる。

本発明はまた、請求項２０に記載の繊維製品および請求項２６に記載の使用に関する。

今日の消費者は、ますます環境に優しい包装ソリューションを求めている。このため、多くの小売チェーンおよびブランドオーナーにとって、紙や板紙のような製品は再生可能な原材料から得られ容易にリサイクルされるため、好ましい包装材である。たとえば酸素、水、油脂に対する優れたバリア特性を必要とする多くの包装には、ヒートシール特性を有する材料の層が提供されている。このため、紙とプラスチックのラミネートは、キャンディやベーカリー製品の梱包に頻繁に使用される。このようなラミネートは、紙の押し出しコーティングによって、または紙をプラスチックフィルムと共に冷接着剤または熱接着剤を使用してラミネートすることによって製造される。

押し出しフィルムを紙または板紙の基材に接着するため、またラミネートフィルムの強度を上げる必要があるため、これらのフィルムラミネートのプラスチックの割合はしばしば数十パーセントになり、そのため、材料のパルプ化が困難であり、リサイクルはしばしば燃焼による熱回収に基づく。例えば、紙の押し出しコーティングでは、指示された厚さより薄いフィルムは、紙へのフィルムの十分な接着力を得ることを困難にするため、プラスチックフィルムの最小厚さは通常約１５ｕｍである。一方、ラミネーションプロセスではフィルムが自立していなければならないため、ラミネーションでは２０ｕｍ未満の厚さのフィルムを取り付けることは困難である。

フィンランド国特許発明第１２６４７４号明細書は、その中に熱可塑性繊維を強化繊維として組み込むことができ、それにより、製品のヒートシール特性を付与することができる、天然繊維マトリックスを備える製品を開示している。しかしながら、マトリックスに混合されるそのような強化繊維の量は、十分に良好なヒートシール性を提供するために、比較的高くなければならない。

例えば、本発明の変換プロセスおよび材料の上記の欠点のために、現在のヒートシール紙材料は、材料のリサイクルを損なう比較的大量のプラスチックを備える。さらに、そのような材料の製造には、原則として１つ以上の追加のプロセスステップが必要であり、コストが増加する。

さらに、プラスチックフィルムをベースにしたヒートシール製品は通気性がない。しかしながら、多くの包装された製品、例えば粉末製品は、包装ラインの有効性のために、包装からの通気性を必要とする。繊維製品や家具などの多くの製品は、保管中および輸送中の通気または換気が望ましい。パンなどのベーカリー製品は、通気性のある包装の恩恵を受ける。これは、包装する前に製品を冷却する必要がなくなることによって、納期が短縮されるためである。

本発明の目的は、当該技術に関連する問題の少なくともいくつかを排除し、新しいタイプのヒートシール製品およびヒートシール繊維製品を製造する方法を提供することである。

特に、製品に組み込まれる熱可塑性材料の量を減らし、リサイクル可能な包装材料の製造の費用対効果を高めることにより、ヒートシール紙タイプ材料のリサイクル性を改善することを目的とする。

本発明のさらなる目的は、新しいヒートシールおよび空気透過性を有する最終製品を製造し得る方法を提供することである。

本発明によれば、主に天然繊維を備える基材層の上に、主に合成繊維または粒子、特に長合成繊維を備えるヒートシール層が成形される。

本発明では、そのような別個のヒートシール繊維層により、層の全体の厚さをかなり薄くすることが可能であり、したがって合成材料の総量が少なくなることが見出された。一方、従来の押出コーティングまたはラミネートフィルムで得られるものよりも通常強いヒートシールと、また同じ量の合成繊維または合成粒子がベース層に均一に組み込まれている製品で得られるものよりも強いヒートシールと、で接合され得る、本発明の材料が提供される。

本発明による方法において、層、特にヒートシール層は、ウェブ成形ステップにおいて既に基材層上にもたらされ、それにより、ヒートシール繊維層は、任意の完全に別個のプロセスステップまたはラインを必要とせずに、基材層に強く付着される。

本発明によれば、好ましくは層の少なくとも１つ、特に少なくとも１つの基材層または少なくとも１つのヒートシール層、あるいはその両方が、発泡成形によって成形される。

より具体的には、本発明による方法は、請求項１の特徴部分に述べられている事項を主な特徴とする。

次に、本発明による製品は、請求項２０の特徴部分に述べられている事項を特徴とする。

本発明による使用は、請求項２６に規定されている。

本発明によって、かなりの利点が得られる。

特に、本発明によって、包装材料として一般的に使用される紙−プラスチックラミネートと比較して、新規材料のプラスチックの割合を最大７５％に大幅に低減することが可能である。これは、繊維または粒子が豊富なヒートシール層が、ウェブ成形ステップで製品の基材層にしっかりと付着する、非常に薄い構造として製造できるという事実によるものである。したがって、本発明は、リサイクルがより容易な多層材料の製造を可能にする。本発明は、製造チェーンから１つの別個の精製プロセスを取り除くので、本発明はまた、費用効果の高いヒートシール材料の製造をも可能にする。

さらに、合成熱可塑性繊維が繊維マトリックス全体に均一に混合されている既存のプラスチック模倣製品と比較して、本発明によるヒートシールは、同じ出発材料および総量の材料を有するものより最大６０％強力であることがわかった。これにより、さらに少量のプラスチック材料の使用が可能になるため、材料のリサイクルが容易になり、包装産業で本質的に重要な、強力な縫目の製造が可能になる。

ラミネートまたは押し出しコーティング法で製造された製品と比較して、自己充足型フィルムとは異なり、ベース層に加えて繊維構造のヒートシール層も通気性のある構造として実装され得るため、製品に通気性があるという利点が得られる。

好ましくは、ベース層およびヒートシール層の両方は、製品の乾燥物含量がまだ低い（例えば３５％以下である）とき、発泡成形プロセスで成形され、互いに付着される。層のシールは、層にまたは少なくともそれらの界面ゾーンに、バインダーを加えることにより強化され得る。使用されるバインダーは、合成繊維材料の必要性がさらに減少する場合、それ自体ヒートシール可能であることが好ましい。一方、十分な圧力および温度でカレンダー処理することにより、十分に強い相互接続を確保できる。

ヒートシール層の厚さは、通常、ベース層のうちひとつの厚さよりもかなり薄く、１５ｇ／ｍ^２以下、好ましくは１０ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは５ｇ／ｍ^２以下の坪量を有するヒートシール層である。

ヒートシール層の絶対厚さは、好ましくは、１０ｕｍ以下、例えば、２〜１０ｕｍであり、これは、従来のヒートシール製品で得ることができるものよりも著しく小さい。

以下において、本発明の好ましい実施形態は、添付図面に基づいてより詳細に検討される。

本発明の一実施形態による２層多層繊維製品の構造の断面図である。 本発明の一実施形態による３層多層繊維製品の構造の断面図である。 構造における層間結合を強化するために、ベース層とヒートシール層とが互いに部分的に混合されている、本発明の一実施形態による多層繊維製品の構造の断面図である。 図２Ａ〜図２Ｂは、本発明の２つの実施形態による、本発明による製造方法のフローチャートである。 実施例１に記載された強度テストの結果をグラフで示す。

本文脈における「主にＸからなる層」（または「主に〜を備える」）という用語は、当該層が少なくとも５０重量％の材料Ｘを備えることを意味する。

「ヒートシール」という用語は、少なくとも別の類似の構造および材料を用いて、作用または熱および圧力下で恒久的なシールを成形することができる構造および材料を指す。

「ウェブ成形プロセス」および「成形」という用語は、最終製品に含まれる原材料が水性スラッシュまたは泡の形でワイヤー上に導入される、湿式プロセスによるウェブのような繊維ベースの構造の成形を表し、それらは最終的な繊維性マトリックスを提供するために紙または板紙機械の乾燥セクションで乾燥される繊維性ウェブに形成または成形される。「発泡成形」とは、特にフィンランド国特許発明第１２６４７４号明細書に開示されている方法を意味する。

合成繊維に使用される場合の「長」という用語は、一般に、少なくとも１ｍｍの長さを有する繊維を意味する。

「多層繊維製品」の「多層ウェブ」という用語は、繊維の少なくとも２つの重なり合う層によって成形されるウェブまたは繊維製品を表す。複数のそのような重なり合う層、通常２〜１０の、特に２つまたは３つの層が存在し得る。好ましくは、多層ウェブまたは製品の表面を成形する層の少なくとも１つは、ヒートシール層によって成形される。一実施形態では、ヒートシール層に隣接する層は、通常それ自体ではヒートシール特性を有さない基材層である。繊維層に加えて、例えば疎水性などの、予め選択された特性を層状製品に与える表面層も存在し得る。

「平均繊維長」の「繊維長」は、長さ加重平均で表す。長さ加重平均繊維長は、個々の繊維長の二乗の合計を個々の繊維長の合計で割ったもので計算される。

上記から明らかなように、好ましい実施形態の製造方法では、紙材料のヒートシール層が、すでに製造段階にある製品の上に運ばれ、多層製品が提供される。
そのような多層繊維製品は、通常、例えば化学パルプ、機械パルプ、半機械パルプ、再生繊維またはこれらの任意の組み合わせなどの天然繊維を主に備える、例えばベース層の第１層と、主に合成繊維、粒子、またはそれらの組み合わせを備える、ウェブ成形プロセスで第１層上に成形される第２層、すなわち、ヒートシール層と、からなる。

一実施形態では、少なくとも２つの重なり合う層を備える多層繊維製品を製造する方法は、特に発泡成形によるウェブ成形プロセスで達成される。この実施形態では、
主に天然繊維を含む第１層が提供され、および
合成繊維または粒子を含む第２層が提供され、
第１層および第２層は重なり合う関係で配置されている。第２層は、繊維製品にヒートシールの特性を与えることができる。

一実施形態では、
第１層は、第１組成物を有する第１スラッシュからウェブに成形され、および
第２層は、第２組成物を有する第２スラッシュから、第１層によって成形されたウェブ上に施され、多層ウェブを成形する。

第１および第２組成物は、例えば、繊維、ポリマー、添加剤および水から選択される少なくとも１つの成分の含有量に関して、互いに異なる。組成物の少なくとも一方、特には両方が、発泡剤を含むことが好ましい。

一実施形態では、第１層および第２層は、多層ヘッドボックスを使用する発泡成形プロセスで成形され、共に結合される。

一実施形態によれば、本発明の多層繊維製品は、少なくともベース層の製造のために、また好ましくはヒートシール層の製造および層の相互接続のために、発泡成形技術を使用して製造される。一般に、この技術は、文献フィンランド国特許発明第１２６４７４号明細書およびフィンランド国特許発明第１２６０９２号明細書に記載されている。発泡成形により、長合成繊維を薄層でも均等に分布させることができるため、高品質の最終製品を得ることができる。

一実施形態では、本発明の多層製品の発泡成形は、泡流が層状または部分的に供給される単一の成形ユニットを使用して実行される。

成形ユニットは水平または垂直にすることができる。たとえば、２層ウェブでは、１つの泡流がベースウェブを成形する。その流の乾燥物は主に天然繊維を備える。シーリング層を成形する他の成形層は、主に熱可塑性繊維を備える。

一般的に、発泡成形により、完成紙料の稠度の高さ（スラッシュの乾燥物含有量の高さ）を維持することができる。通常、本技術では、ヘッドボックス内の稠度は、０．１重量％より大きく、特に０．５重量％より大きく、最大約３重量％である。

好ましい実施形態において、出発材料の一部は、最初に、第１水相と、天然繊維を主に備える第１繊維相と、を備える、水を含む平面ベースウェブに成形される。特に、ウェブは、以下で説明するように、泡または水の発泡性液体および少なくとも１つの発泡剤に繊維を分散させることにより、発泡成形によって成形される。ヒートシール層は、部分ウェブまたは分散液として、特に、合成繊維および第２繊維相の任意の粒子が第１繊維相の天然繊維間に少なくとも部分的に浸透することを可能にすることによって、第２水相および主に合成繊維を備える第２繊維または粒子またはそれらの組み合わせを備える発泡部分ウェブまたは発泡分散液として、ベースウェブに取り付けられる。

得られた湿式多層ウェブを乾燥して水を除去し、それにより天然繊維と合成繊維とが共に層状繊維マトリックスを成形する。同様に、１つ以上のバインダーを第１および／または第２の水相に、またはウェブ全体に塗布することができ、それによってバインダーも所望の層に浸透する。好ましくは、バインダーは、ヒートシール層の繊維および粒子と適合するように選択される。

一般に、泡の流の速度とワイヤーの速度との比（可能な場合、既に第１スラッシュの第１層が堆積されている可能性がある）は、０．１〜２．５の範囲である。

一実施形態では、比は１に等しくない。その実施形態では、層間結合の発達を可能にするために、ワイヤー上で層が混合されている。

一実施形態では、この比は１より大きく、最大２．５である。

一実施形態では、発泡成形は、通常０．１〜１５重量％、例えば０．５〜１０重量％の少なくとも１つの発泡剤を備える繊維泡を得るために、泡または水の発泡性液体および少なくとも１つの発泡剤に繊維を分散させることにより、発泡分散液を成形することを含む。このようにして成形された繊維発泡体は、次いで、ワイヤーなどの有孔支持体に運ばれ、液体が有孔支持体を通して排出されてシートを成形する。

泡を製造するための発泡剤は、泡の成形を可能にする界面活性剤から選択される。したがって、通常、発泡剤は、水溶性発泡ポリマー剤および水分散性発泡ポリマー剤ならびにそれらの組み合わせから選択される。発泡剤は、水溶性グリカン、水分散性グリカン、水溶性親水性ポリマーおよび水分散性親水性ポリマーならびにそれらの組み合わせから選択することができる。好ましくは、水溶性グリカンおよび水分散性グリカンは、多糖およびその誘導体から選択される。水溶性親水性ポリマーおよび水分散性親水性ポリマーは、ポリ（ビニルアルコール）およびポリ（酢酸ビニル）ならびにそれらのコポリマーから選択することもできる。

一実施形態では、繊維が水素結合を成形しない場合、発泡化学物質はバインダーとしても機能する。

一実施形態では、第１ヘッドボックスからの第１スラッシュから成形された層を最初に乾燥して、第２層が堆積される前に、まだ濡れている第１層の上の第２ヘッドボックスから水の一部、通常は主要部分を除去することが可能であり、特に別個のヘッドボックスを使用して実施されることが可能である。したがって、一実施形態では、
第１層は、第１固形分を有するウェブに成形され、
ウェブは、ウェブの固形分を増加させて第２固形分（第２の乾燥物含有量）を有する改質ウェブを提供するために、乾燥され、
第２層は、改質ウェブ上に施される。

同様に、特に個別のヘッドボックスを使用する場合、
第１層は、第１固形分を有するウェブに成形され、
ウェブは、ウェブの固形分を増加させて第２固形分（第２の乾燥物含有量）を有する改質ウェブを提供するために、プレスセクションでのプレス、シリンダーセクションでのシリンダー乾燥またはそれらの組み合わせを施され、
第２層は、改質ウェブ上に施される。

第１層は、最初に、ウェブ成形に使用される第１水組成物のような高い含水率を有し、より高い固形分（乾燥物含有量）へと乾燥されて、第２水組成物が堆積される前に改質ウェブを成形する。例えば、第１層は、１５〜３５重量％、特に２０〜３５重量％の第２固形分含有量へと乾燥されて、第２層をウェブ上に施す前に改質ウェブを成形する。

一実施形態では、ウェブ、特に多層ウェブの乾燥は、非接触乾燥によって行われる。

乾燥は、例えば、真空乾燥、熱風乾燥、通風乾燥、遠赤外線乾燥、シリンダー乾燥およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも１つの方法によって行われる。

乾燥は、通常、２０重量％未満、通常１５重量％未満、特に１０重量％未満の最終水分含有量に達するまで行われる。

一実施形態では、層の粒子（繊維を含む）は、ワイヤーの細孔サイズよりも大きいサイズを有する。これは、ウェブからの水の除去を促進するための真空の使用を可能にする。

バインダーの塗布は、部分ウェブまたは多層ウェブ上に、すなわち、ベース層ウェブおよびヒートシール層のウェブ上で別々に、これらを一緒に結合する前に、または結合後にのみ行うことができる。構造は、ウェブを共に接合する前に、層の界面で、一方または両方の部分ウェブ上、通常はそれらの接触面上に、バインダーを塗布することによって強化できる。

一実施形態では、ベース層とヒートシール層との両方が同じ熱可塑性バインダーを備え、適切には層の上または中に均一に広げられる。

本明細書で分解される製品の疎水性は、さらに改善され得る。このように、一実施形態では、ベース層のヒートシール層の反対側の表面に、疎水性を有する層が配置される。一例は表面ラッカー層である。

アルキレンケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルケニル無水コハク酸（ＡＳＡ）、バインダーなどの疎水性剤を、架橋結合剤と組み合わせて使用することにより、多層製品の表層に疎水性特性を付与できる。

層の繊維状および粒子状材料に関して、以下が挙げられ得る。

本文脈において、特に、天然繊維は、例えば化学的パルプ化または半化学的パルプ化または解繊を使用することによって、セルロースまたはリグノセルロース原料から供給される。繊維は、機械パルプ繊維または再生繊維でもあり得る。特に、天然繊維は、文献フィンランド国特許発明第１２６４７４号明細書でより正確に説明されている天然繊維およびそれらの混合物を指す。

セルロースまたはリグノセルロース繊維の原料としては、一年草や多年生植物などの木質材料や植物性材料を使用することができる。特に落葉樹材（例えば、カンバ、ヤマナラシ、ポプラ、ハンノキ、ユーカリまたは混合熱帯広葉樹から得られる）または、特に針葉樹材が原料として使用される。後者の例には、トウヒまたはマツから得られる木材が含まれる。

セルロースまたはリグノセルロース繊維は精製することができる。

一実施形態では、非精製セルロースまたはリグノセルロース繊維、特にセルロース繊維が使用される。

一実施形態では、ベース層（基板層）は主に天然繊維からなる。一実施形態では、ベース層（基板層）は、ベース層（基板層）の繊維の総重量から計算して、５０重量％を超え最大１００重量％の天然繊維を備える。

一実施形態では、ベース層（基材層）は、１〜４９重量％、通常約１〜３０重量％、例えば約１〜２０重量％の他の繊維、特に合成繊維を備え得る。

さらなる成分、例えばバインダーまたは他の添加剤、および製品または製造プロセスに必要とされる可能性のある他の成分をも、組み込むことができる。このような成分の量は、一般に、層の１００重量部あたり約０．１〜３０重量部である。

バインダーの例には、デンプンおよび化工デンプンおよびデンプン誘導体などの天然バインダーおよび生体高分子、キトサン、アルギン酸塩、ならびに酢酸ビニルおよびビニルアクリレートラテックスおよびポリウレタンおよびＳＢ−ラテックスなどの合成バインダー、ならびにそれらの混合物および様々なコポリマー、特に合成バインダーポリマーのコポリマーが含まれる。

ヒートシール層は、ポリラクチド（ＰＬＡ）、グリコール酸ポリマー、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコールまたはバイコンポーネント（ｂｉｃｏ）繊維または粒子などの、熱可塑性繊維および／または粒子を最大１００重量％、たとえば５０〜１００重量％、たとえば５１〜９９重量％含み得る。特に、材料は、ＰＬＡ、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはバイコンポーネント繊維であり得る。また、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）などの他の生体高分子も、これらの合成繊維または合成粒子となり得るな高分子である。好ましい例の一つは、ＰＬＡ−ＰＢＳ多層合成繊維または粒子である。特に熱可塑性繊維は、生分解性熱可塑性繊維であり得る。

ヒートシール層の原料として、例えば最大約５０重量％、例えば約０．１から、約５０重量％未満（例えば１〜４９重量％）、長強化繊維、特にビスコース、または天然繊維などの他の繊維、または熱可塑性合成繊維以外のものも使用できる。したがって、例えば、上記の種類の（および精製された、または好ましくは未精製の）セルロースまたはリグノセルロース繊維を、ヒートシール層に組み込むことができる。通常、そのような繊維の量は、最大４０重量％、特に約５〜３０重量％である。

ヒートシール層の合成繊維は、例えば、１０ｄｔｅｘ以下、好ましくは５ｄｔｅｘ以下、例えば１〜５ｄｔｅｘの繊度を有し得る。長繊維の平均長さは、例えば、１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ、例えば３〜１２ｍｍであり得る。使用に適した一般的なＰＬＡ繊維の長さ質量は１．７ｄｔｅｘで、長さは６〜１２ｍｍである。

製品または製造プロセスに必要なバインダーおよび／または他の添加剤も組み込まれ得る。このような成分の量は、一般に、層１００重量部あたり約０．１〜３０重量部である。

バインダーの例には、デンプンおよび化工デンプンおよびデンプン誘導体、キトサン、アルギン酸塩などの天然バインダーおよび生体高分子、酢酸ビニルおよびビニルアクリレートラテックスおよびポリウレタンおよびＳＢ−ラテックスなどの合成バインダー、ならびにそれらの混合物および特に合成バインダーポリマーのコポリマーなどの様々なコポリマーが含まれる。一実施形態では、ヒートシールが可能なバインダーが使用される。一実施形態では、ポリウレタンなどの弾性の特性をヒートシール層に与えることができるバインダーが使用される。

層の相互接続は、例えば、少なくとも９０℃の温度、好ましくは１３０℃を超える温度で多層ウェブをカレンダー加工することにより、熱によっても実施することができ、またはそれによって改善することもできる。

一実施形態では、第１層の水性組成物（「第１スラッシュ」）は、天然繊維、必要に応じて合成繊維および／または粒子に加えて、固形分から計算して０．１〜１５重量％、界面活性剤、結合剤およびそれらの組み合わせから選択される添加剤をも含む。

一実施形態では、第２層の水性組成物（「第２スラッシュ」）は、合成繊維および／または粒子、および必要に応じて天然繊維などの他の繊維に加えて、固形分から計算して０．１〜１５重量％の含有量、界面活性剤、結合剤およびそれらの組み合わせから選択される添加剤を含む。

上記から明らかなように、好ましい一実施形態では、第１層は「非ヒートシール」であり、すなわち、別の同様の層に対してヒートシールすることができず、一方、第２層は別の層に対してヒートシールすることができる。

次に、様々な実施形態をより詳細に示す図面を見ると、図１Ａは、ベース層１２（「基板層」とも呼ばれ得る）およびベース層の第１表面上に配置されたヒートシール層１４を有する基本構造を示すことが挙げられる。図１Ｂは、ベース層の反対側の第２表面上にも機能表面層１６が配置されている実施形態を示す。この第２表面層１６は、例えば、ヒートシールおよび改善された防湿性の両方の特性を最終製品に提供するために、疎水性層であり得る。

一般に、ヒートシール層１４は、ベース層１２よりも薄い。通常、その坪量は１０ｇ／ｍ^２以下、好ましくは１〜５ｇ／ｍ^２、たとえば２〜４ｇ／ｍ^２であり、ベース層の坪量は２０〜１００ｇ／ｍ^２、たとえば３０〜７０ｇ／ｍ^２、特に２０〜６０ｇ／ｍ^２または２０〜４０ｇ／ｍ^２である。一実施形態では、７０ｇ／ｍ^２の多層製品（シートまたはウェブ）が、６０ｇ／ｍ^２の繊維質ベース層と重なり合う１０ｇ／ｍ^２のヒートシール層を有するように製造された。別の実施形態では、ベース層の坪量が３０ｇ／ｍ^２、ヒートシール層の坪量が３ｇ／ｍ^２の多層製品を製造した。

上述のように、ベース層は、５０〜１００重量％、例えば５１〜９９重量％の天然繊維、通常はセルロースまたはリグノセルロース繊維、を含み得る。

一実施形態では、図面に示される多層構造は、発泡成形用に構成された多層ヘッドボックスを使用することにより、紙または板紙機械によって製造される。

図２Ａを参照すると、一実施形態によれば、ベース層を成形する部分ウェブおよびヒートシール層を成形する部分ウェブは、発泡成形プロセスのステップ２１Ａおよび２１Ｂで、抄紙機の多層ヘッドボックスを使用して異なる質量から成形され、その後、ステップ２２で部分ウェブから多層ウェブが成形されることが挙げられる。

多層繊維製品を調製するために、多層ウェブはステップ２３でさらに乾燥される。必要に応じて、ステップ２１Ａおよび２１Ｂにおいて、バインダーを部分ウェブに塗布することができる。さらに、または必要に応じて、バインダーを多層ウェブに塗布することもできる。多層ウェブは、層の相互接続を改善するためにカレンダー加工することもできる。

図２Ｂを参照すると、一実施形態によれば、ベース層を成形するベースウェブは、発泡成形によってステップ２６で成形され、その後、多層ウェブを製造するために、ウェブ成形段階中において、ステップ２８で、ベース層を成形するウェブの表面に熱可塑性合成繊維または粒子が塗布される。この前に、ステップ２７でベースウェブにバインダーを塗布することもできる。最後に、多層繊維製品を製造するために、ステップ２９で多層ウェブを乾燥させる。

必要な層強度を達成するために、特にウェブ成形に関連して実施される発泡成形により、異なる層間の混合を調整することが可能である。

図１Ｃに図示された一実施形態によれば、ベース層１２Ｃおよびヒートシール層１４Ｃの繊維は、層の界面が「滑り」になるように、層の界面ゾーンで混合される。インターフェースゾーン１３Ｃの厚さは、例えば、ヒートシール層１４Ｃの厚さの５〜５０％、例えば、０．５〜３ｕｍであり得る。混合により接着力が強化され、製品全体、特に製品から生成されるヒートシームが強化される。また、製品の他の層の境界面に対応した混合をすることもできる。必要に応じて、多層構造は、層が互いに実質的に混合されないように、発泡成形によって製造することもできる。

ベース層１２、１２Ｃは、このユニットで参照されるが、一般に、ベース層もまたいくつかの副層を含み得る。一実施形態によれば、ヒートシール層と同様に、ベース層１２、１２Ｃは、しかしながら実質的に単一の層を備え、均質な繊維組成物を有する。

（例１ ヒートシール性に対する層構造の影響）
シート型を使用して、１００％セルロース繊維からなるワイヤー側部上の第１層と、セルロース繊維とポリアクチド（ＰＬＡ）繊維との混合物からなる隣接層、つまりヒートシール層と、を備えたシートを製造した。第１の、非ヒートシール層の側部のシートにバインダーを塗布した。層は、ワンニップと１０バールの圧力とを使用して、９０℃の温度でカレンダー加工された。

シートは、８００Ｎの力、２１０℃の温度、０．５秒のヒートシール時間で継ぎ合わせた。縫目の強度は、幅５０ｍｍのサンプルストリップを使用した水平牽引装置で測定した。ストリップは、縫目が縦方向に向くように、シートから横方向に切り取られた。ペーパーストリップの引抜速度は２０ｍｍ／分であり、引抜ギャップは１００ｍｍであった。各サンプルで３〜４の並行測定を実施した。

サンプル（１ａ、２ａ、３ａ、４）と参照サンプル（１ｂ、２ｂ、３ｂ）で同じ総量の材料が使用されたが、しかしながらサンプルでは、合成繊維はセルロース繊維の量の一部にのみ混合されていた。このようにして、上記の物に、より類似した層構造が生成された。参照サンプルでは、合成繊維がセルロース繊維の全量と均一に混合された。

材料と結果の詳細を表１と図３に示す。

サンプル（１ａ、２ａ、３ａ、４）および参照サンプル（１ｂ、２ｂ、３ｂ）の結果からそれぞれわかるように、合成繊維をシートの片側に積層すると、ＰＬＡ繊維がシートの構造全体に均等に分散された状況と比較して、縫目強度が少なくとも６０％増加した。

サンプル４は、天然繊維のベース層の上にある薄い（５ｇ／ｍ^２）ヒートシール層でさえ、強い縫目を生成することを示している。したがって、実際の用途に十分な現在のシール強度は、合成ポリマーを繊維製品全体に均一に混合する場合よりも著しく少ない量の合成ポリマーを使用して、上記の構造で達成することができる。

本発明による製品は、例えば、少なくとも１つのヒートシールされた縫目を有する、ヒートシール包装ブランクまたはバッグまたはボウのような包装として使用することができる。

フィンランド国特許発明第１２６４７４号明細書（ＦＩ １２６４７４ Ｂ） フィンランド国特許発明第１２６０９２号明細書（ＦＩ １２６０９２ Ｂ） フィンランド国特許第６３８０６号明細書（ＦＩ ６３８０６） 欧州特許第１９５４５８号明細書（ＥＰ ０ １９５ ４５８ Ｂ１）

Claims (26)

1. 少なくとも２つの重なり合う層を備える多層繊維製品の製造方法であって、
   主に天然繊維を含む第１層と、
   合成繊維または粒子を含む第２層と、をウェブ成形プロセスで提供することを特徴とし、
   ここで、前記第１層および前記第２層は、発泡成形プロセスで成形され、共に接合され、前記第１層および前記第２層は重なり合う関係で配置され、前記第２層は前記繊維製品にヒートシール特性を与えることが可能である、方法。
2. 前記第１層は、第１組成物を有する第１スラッシュからウェブに成形され、
   前記第２層は、第２組成物を有する第２スラッシュから、第１層によって成形されるウェブ上に施され、多層ウェブを成形し、
   前記第１組成物は、前記第２組成物とは異なり、前記第１層および前記第２層の少なくとも一方、好ましくは両方は、発泡成形によって成形される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１層および第２層は、好ましくは多層ヘッドボックスを使用して、発泡成形プロセスにおいて成形され、共に接合される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１層は、第１固形分を有するウェブ中に成形され、
   前記ウェブは、前記ウェブの前記固形分を増加させるために乾燥され、第２固形分を有する改質ウェブを提供し、
   前記第２層は、前記改質ウェブに施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１層は、第１固形分を有するウェブに成形され、
   前記ウェブの前記固形分を増加させて、第２固形分を有する改質ウェブを提供するために、前記ウェブは、プレスセクションでプレスされ、シリンダーセクションでシリンダー乾燥され、またはそれらの組み合わせを施され、
   第２層は、前記改質ウェブに施される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１層に前記第２層を施す前に、１５〜３５重量％、特に２０〜３５重量％の乾燥物含量を有する改質第１層を、乾燥することによって提供することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２層は、発泡体の形態で前記改質ウェブ上に施される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１層および前記第２層によって成形された前記多層ウェブは、多層繊維製品を製造するために乾燥される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記多層ウェブの乾燥は、非接触乾燥により行われる、請求項８に記載の方法。
10. 乾燥は、真空乾燥、熱風乾燥、通風乾燥、遠赤外線乾燥およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの方法によって行われる、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記第１層は、セルロースおよびリグノセルロース繊維ならびにそれらの組み合わせから選択される天然繊維を含む第１スラッシュから成形され、特に前記第１スラッシュは、一年生または多年生の植物、特に木材から得られるセルロースまたはリグノセルロース繊維のそれらの組み合わせを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記第２層は、ポリアクチド、グリコール酸ポリマー、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリブチレンサクシネートまたはバイコンポーネント（ｂｉｃｏ）繊維または粒子およびそれらの組み合わせ、二成分から選択される熱可塑性繊維または粒子を含む第２スラッシュから成形され、特に前記第２スラッシュは、ポリアクチドまたはポリアクチド−ポリブチレンサクシネート繊維などの生分解性熱可塑性繊維を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第２層は、最大１０ｄｔｅｘ、好ましくは最大５ｄｔｅｘ、例えば１〜５ｄｔｅｘなどの繊度、および１〜５０ｍｍ、好ましくは１〜１２ｍｍ、たとえば６〜１２ｍｍの平均長さを有する熱可塑性繊維を含む第２スラッシュから成形される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記第１スラッシュは、天然繊維に加えて、固形分から計算して０．１〜１５重量％の、界面活性剤、結合剤およびそれらの組み合わせから選択される添加剤をもまた含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記第２層は、合成繊維に加えて、固形分含有量から計算して０．１〜１５重量％の、界面活性剤、結合剤およびそれらの組み合わせから選択される添加剤を含む第２スラッシュから成形される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記第１スラッシュまたは第２スラッシュまたはその両方は、デンプンまたは化工デンプンまたは誘導体、キトサン、アルギン酸塩などの天然バインダーおよび生体高分子、または酢酸ビニルおよびアクリレートラテックスまたはポリウレタンまたはＳＢ−ラテックス、ポリビニルアルコールまたはポリ酢酸ビニルなどの合成バインダー、またはこれらのバインダーまたはコポリマーの任意の混合物の群から選択される、少なくとも１つのバインダーを備え、特に熱可塑性バインダーを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第１層または前記第２層またはその両方は、バインダーで含浸される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記第１層は、前記第１層の前記繊維の総重量から計算して、５０重量％を超え最大１００重量％までの天然繊維を備える、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記第２層は、前記第２層の繊維、熱可塑性繊維および／または粒子の総重量から計算して、最大１００％、例えば５０〜１００％、５１〜９９重量％などを備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法により得られる、繊維包装、繊維シートまたは繊維ウェブなどの多層繊維製品であって、
    主に天然繊維で作られたベース層と、
    前記ベース層に配置されたヒートシール層と、を備え、
    前記ヒートシール層は、主に熱可塑性合成繊維または粒子からなることを特徴とする、製品。
21. ヒートシール層は、最大１０ｄｔｅｘ、好ましくは最大５ｄｔｅｘ、例えば１〜５ｄｔｅｘの繊度を有し、および平均長さが１〜１２ｍｍ、好ましくは１〜１２ｍｍ、たとえば６〜１２ｍｍである、主に生分解性熱可塑性繊維からなる、請求項２０に記載の製品。
22. 前記ヒートシール層の坪量は、１０ｇ／ｍ^２以下、有利には１〜４ｇ／ｍ^２であり、前記ベース層の坪量は、好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ^２、たとえば、３０〜７０ｇ／ｍ^２、特に２０〜４０ｇ／ｍ^２である、請求項２０または２１に記載の製品。
23. 前記ベース層の前記ヒートシール層の反対側の表面に、疎水性を有する繊維層が配置されている、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の製品。
24. 前記ベース層および前記ヒートシール層の両方が同じ熱可塑性バインダーを備え、適切には前記層の上または中に均一に広げられている、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の製品。
25. 前記製品は、前記シートがヒートシールによってそれ自体または別のシートに取り付けられている領域に少なくとも１つの縫目領域を備える場合、包装を成形するために折り畳まれた少なくとも１つのシートを備える、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の製品。
26. 請求項２０から２５のいずれか一項に記載の製品の、ヒートシールまたはヒートシームされた包装材料としての使用。