JP2024508236A - 軽量多層基板 - Google Patents

Abstract

第１の表面と対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、熱圧縮された不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、熱圧縮された不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含む軽量多層基板。この軽量多層基板は、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ3））を超え、熱膨張係数が３×１０-5ｍ／（ｍ＊℃）未満である。この軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている。

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０２１年２月４日に出願された米国仮出願第６３／１４５，８７４号に対する優先権を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
（発明の分野）

第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、熱圧縮された不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、熱圧縮された不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含んでなる軽量多層基板。本開示の軽量多層基板は、１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超える比弾性率および３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満の熱膨張係数（「ＴＥＣ」）を有する。本開示の軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている。一つの実施形態において、最上層または最下層の少なくとも１つは強化層を含む。別の実施形態において、最上層または最下層の少なくとも１つは滑り止め層を含む。本開示の軽量多層基板の独特の特性により、当該技術分野で知られている従来の熱可塑性基板を上回る機械的特性および熱的特性を大幅に改善することが可能になる。

熱可塑性ポリマーから得られる基板は、とりわけ、優れた剛性、耐薬品性、さまざまな形状に成形可能、および比較的低コストという利点を提供することがよく知られている。残念ながら、このクラスのポリマーは比較的高い熱膨張値を持つことも知られている。ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、ポリエステル、ナイロンなどの一般的な熱可塑性樹脂に関する文献に記載されている値は、通常５×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）～２５×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）の範囲である。プラスチックの当業者は、温度変化を伴う用途向けのプラスチック製品を設計する際に、ＴＥＣの低い材料を使用することの重要性を十分に理解している。

ＴＥＣが低い材料は、床材、建築および建設、工業、輸送、自動車などの多くの市場で非常に望まれている。これらの市場では、曲げ、座屈、破損、剥離などの問題を引き起こすことなく材料を広い温度範囲で使用できるため、低いＴＥＣが望ましい。

床材、特に建築および建設業界、または輸送業界での用途は、低いＴＥＣが望まれると共に重要である代表的な用途である。室内の温度変化は、温度変化が大きくなりすぎると、多層床材ラミネートの座屈、収縮、または接着されている下地床からの剥離といった問題を引き起こすことが、当業者によく知られている。これらの温度変化は、周囲の気温の変化、下地床の温度の変化、床の所定の場所を暖める放射日光、または使用される温度と大きく異なる温度で床材が設置されることなどの条件の変化によって引き起こされる可能性がある。それぞれの問題により、装飾的な床材を望む顧客にとって、美的に許容できない外観が生じる可能性がある。

木材および木材樹脂複合材は、ＴＥＣが非常に低いことで知られている。しかし、木材および木材樹脂複合材は、液体の水や空気中の湿気などの湿分に敏感であることが知られている。水にさらされすぎると木質床材が膨張し、上記と同様の美的問題が生じることが知られている。ほとんどのプラスチックは、水を吸収する天然充填剤が充填されていない限り、本質的に無極性であるため、水による膨潤の影響を受けない。

ＰＶＣや木材を、ポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチックに置き換えるのは特に困難である。なぜなら、これらのポリマー樹脂のＴＥＣは本質的に高く、ＬＶＴ、その他の床材用途、および、天井タイル、壁装材、デッキ材および他のそのような用途などに使用される材料に見られるＴＥＣを満たすまたは超えるように大幅に低減する必要があるからである。

さまざまな課題にもかかわらず、世界市場は長年にわたり、ＰＶＣに関連する環境問題や木材に関連する吸水性の問題に主導され、床材を含むさまざまな市場でＰＶＣや木材の代替品を求めてきた。ＰＶＣに関する環境上の懸念には、適切に処分しないとＨＣｌやダイオキシンに分解される可能性があるという、その耐用年数が終了したときの特性が含まれる。さらに、硬質ＰＶＣを軟化させて床材を含むさまざまな用途でより使いやすくするために定期的に使用されるフタル酸エステル系可塑剤も、さまざまな潜在的な健康問題と関連しており、人体への移行が観察されているため、懸念の原因となっている。さらに、床材用途によく使用される高充填ＰＶＣは、リサイクルや再使用が困難である。木製品は、時間の経過とともに多量の水にさらされると、腐朽、膨張、腐敗を引き起こすことが知られている。

特に床材市場では、ＰＶＣに関する注目された課題に対処する試みが行われてきた。たとえば、他のポリマーやポリマー複合材料を使用したさまざまな代替品が追求されてきている。低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）、およびその他の同様のポリオレフィンなどのポリオレフィンは、入手可能性、優れた溶融加工性、比較的低いコスト、リサイクルする能力のため、見込みのある代替品となる。同様に、カーペット、プラスチックコート紙、都市廃棄物、産業スクラップなどの再生物品から収集されたプラスチックをベースにした再生プラスチックも検討されており、同様に、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＰＰ、他の同様のポリオレフィン、ならびにナイロン、ポリエステル、ＰＶＣ、およびそれらの混合物をベースとしている。

ＬＤＰＥおよびＨＤＰＥホモポリマーのＴＥＣは、純物ＰＶＣのＴＥＣの約３倍である。純物ＰＰのＴＥＣは分子配向に応じて低くなり、純物ＰＶＣのＴＥＣの１．５～２．５倍の範囲になる。ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＰＰなどのポリオレフィンのもう１つの課題は、純物ＰＶＣと比較した場合、純物樹脂のＴＥＣを効果的に低減するフィラーをＰＶＣほど効率的に充填できるものがないことである。この課題は、再生ポリマー材料にも同様に適用される。

熱可塑性樹脂のＴＥＣを下げる従来の取り組みには、さまざまな充填剤を組み込んで複合材料を作成することが含まれる。充填剤には、炭酸カルシウム、タルク、粘土、火山灰、またはさまざまなナノ粒子などの鉱物充填剤が挙げられる。充填剤には、木粉、もみ殻、トウモロコシ副産物などの有機充填剤も含まれる場合がある。炭素繊維、様々なポリマー繊維、セルロース繊維、またはガラス繊維などの繊維を使用し、それらをポリマー溶融加工技術と組み合わせて熱可塑性複合材料を形成することも知られている。このような繊維は、ポリマー中に緩い繊維または配向された繊維として、あるいは織布シートまたは不織シートとして組み込まれてもよい。織布または不織シートは、多くの場合、最初に、熱可塑性または熱硬化性ポリマーを組み込んだ低坪量の比較的薄いウェブに作られる。それらは、その後、通常は層として適用され、最終的に多層基板が作成される。残念ながら、より低いＴＥＣを達成しようとして過剰なフィラーや繊維を追加すると、熱可塑性複合材料の他の特性が損なわれる可能性がある。例えば、得られる複合材料は、重量、全体的な柔軟性、コスト、または衝撃強度のうちの１つまたは複数が望ましくない減少を示す可能性がある。また、熱可塑性樹脂に大量のフィラーを混合することが非常に困難になる場合もある。

熱可塑性複合材料のＴＥＣは、使用される熱可塑性樹脂に大きく依存する。高いＴＥＣを有するポリエチレンやポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂は、非常に低いＴＥＣを有する熱可塑性複合材料に改質することがより困難である。ＰＶＣやポリエステルなどの熱可塑性樹脂は、ポリオレフィンよりもＴＥＣが低くなる。しかしながら、現在入手可能なものよりもさらに低いＴＥＣを有する熱可塑性複合材料に対するニーズが依然として存在する。

本開示は、ＬＶＴを含む床材、天井材、壁材、屋外デッキ材などの用途向けに、極めて低いＴＥＣと優れた機械的特性を有する、コスト効率が高い軽量基板に対する市場のニーズに対する解決策を対象とし、また、該解決策を可能にするだけでなく、得られる製品に必要な平坦性を提供する製造方法を対象とする。

（概要）
本明細書に記載の開示は、特性、具体的にはＴＥＣ、比弾性率、および低比重の優れた組み合わせを備えた軽量多層基板を開示する。より具体的には、本開示の軽量多層基板は、第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、熱圧縮された不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、熱圧縮された不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含む。本開示の軽量多層基板は、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超え、ＴＥＣが３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満である。本開示の軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている。本開示の軽量多層基板の独特の特性により、当技術分野で知られている従来の熱可塑性基板を上回る機械的特性および熱的特性の実質的な改善が可能になる。

一つの実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つは強化層を含む。いくつかの実施形態において、強化層は、目の粗い織りを有すると説明され得るガラス繊維マットを含む。ガラス繊維マットの目の粗い織り部分は、熱圧縮プロセス中に不織コアに結合する。実施形態は、７６ｇ／ｍ²～１５００ｇ／ｍ²の重量、または特定の用途では１５０ｇ／ｍ²～６００ｇ／ｍ²の重量を有するガラス繊維マットを含んでもよい。さらに、ガラス繊維マットの目の粗い織りは、１平方センチメートル内に２０～３０００個のガラス交差部を有することを特徴とすることができる。別の実施形態において、強化層は、連続ガラスまたは炭素繊維が埋め込まれた熱可塑性樹脂からなる一方向テープである。

別の実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つは滑り止め層を含む。滑り止め層は、軽量多層基板と、その表面に接触する別の表面または物体との間の摩擦係数を改善する効果がある。一つの実施形態において、滑り止め層の非限定的な例としては、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリ尿素、およびコポリエステルが挙げられる。さらに別の実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つが、強化層と滑り止め層とを含む。

本開示の軽量多層基板を製造するための１つの方法には、熱圧着が含まれる。他の溶融加工手法とは異なり、熱圧着は正確な溶融状態を必要とせず、低圧力と低せん断で動作する。熱圧着の一例は、連続ダブルベルトプレスである。連続ダブルベルトプレスは、選択された幅と厚さ、そして決められていない長さの基板を製造する。この開示によれば、連続ダブルベルトプレスは、不織コアと最上層および／または最下層の熱圧縮と積層を同時に行うことができるように、低圧力で操作される。これにより、特性の優れたバランスを備えた軽量多層基板が得られる。得られる軽量多層基板の厚さは、全体の厚さが約２ｍｍ～５０ｍｍの範囲であり得る。

得られた軽量多層基板は、単独で使用することも、床材、天井、屋根材、ドアパネル、荷台、ヘッドライナー、壁装材、カウンタートップ、屋外デッキ、および、ＴＥＣが低い熱可塑性材料が望まれる他のそのような基板用途を含む、輸送ならびに建築および建設市場における多くの用途のためのコンポーネントとして使用することもできる。一つの実施形態において、得られる本開示の軽量多層基板は、三次元物品に熱成形または真空成形することができる。

本願において使用される以下の用語は次のように定義される。

「ａ（1つの）」、「ａｎ（１つの）」、「ｔｈｅ（前記）」、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ（少なくとも１つの）」、「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つ以上の）」という用語は、同じ意味で使用される。したがって、例えば、「１つの」強化層を含む軽量多層基板は、軽量多層基板が「１つ以上の」強化層を含み得ることを意味する。

「滑り止め層」という用語は、軽量多層基板の摩擦係数を増加させるように作用する、軽量多層基板の１つ以上の表面層を意味する。

「複合材料」という用語は、ポリマー材料と１つ以上の追加材料の混合物を意味する。

「軽量多層基板」という用語は、第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含んでなる、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている基板を意味する。

「不織コア」という用語は、化学的、機械的、熱、または溶媒処理によって一緒に結合されて１つの基板にされた、１つ以上の熱可塑性繊維を意味する。

「強化層」という用語は、熱圧縮された不織コアに結合されると、軽量多層基板の比弾性率を増加させる効果を有する１つ以上の層を意味する。

「比弾性率」とは、曲げ弾性率（ＭＰａ）を比重（ｇ／ｃｍ³）で除することにより計算された値を意味する。

「基板」という用語は、選択された幅、厚さ、および長さの物体を意味する。

「熱バランスが保たれている」という用語は、エッジリフトテストで測定した場合、２５℃～７０℃の温度範囲内で平坦性を維持する基板を意味する。

「熱圧縮」という用語は、１バールを超える圧力および不織コアの少なくとも１つの熱可塑性繊維のガラス転移温度より高いが、不織コアの熱可塑性繊維の溶融温度より低い温度で基板を処理することを意味する。

端点を使用した数値範囲の記述には、その範囲内に包含されるすべての数値が含まれる（たとえば、１～５には、１、１．５、３、３．９５、４．２、５などが含まれる）。

本開示の軽量多層基板は、第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、熱圧縮された不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、熱圧縮された不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含む。軽量多層基板は、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超え、ＴＥＣが３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満である。軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている。

本開示の軽量多層基板は、不織コアから得られる。不織コアは少なくとも１つの熱可塑性繊維層で構成されている。熱可塑性繊維層は、化学的、機械的、熱、または溶剤処理によって一緒に結合された熱可塑性繊維で構成されている。不織コアの熱可塑性繊維層に有用な熱可塑性繊維の非限定的な例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、またはそれらの組み合わせが挙げられる。本開示の熱可塑性繊維のさらなる例には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アモルファスポリエチレンテレフタレート（ａＰＥＴ）、およびポリプロピレンが含まれる。

本開示の不織コアは、不織コアの比重および曲げ弾性率を増加させるために、高温および高圧で熱圧縮される。不織コアを効果的に熱圧縮するには、温度は不織コア内の少なくとも１つの熱可塑性繊維のガラス転移温度より高く、かつ不織コア内の少なくとも１つの熱可塑性繊維の溶融温度より低くなければならない。温度が高すぎて、不織コアの熱可塑性繊維の融点に近づくかそれを超える場合、不織コアおよび得られる基板は熱圧縮中に５０％も収縮する可能性がある。一つの実施形態において、不織コアおよび得られる基板の熱圧縮中の収縮は１０％未満である。一つの実施形態において、不織コアおよび得られる基板の熱圧縮中の収縮は５％未満である。別の実施形態において、熱圧縮された不織コアの比重は、０．２ｇ／ｃｍ³～０．７ｇ／ｃｍ³である。さらに別の実施形態において、熱圧縮された不織コアの比重は、０．３ｇ／ｃｍ³～０．５ｇ／ｃｍ³である。

本開示の不織コアは、厚さに関わらず、単位面積当たりの不織コアの質量（ｇ／ｍ²またはｇｓｍ）によって記載されることが多い。一つの実施形態において、不織コアは５００ｇ／ｍ²～５０００ｇ／ｍ²の質量を有する。別の実施形態において、不織コアは７００ｇ／ｍ²～４０００ｇ／ｍ²の質量を有する。さらに別の実施形態において、不織コアは１０００ｇ／ｍ²～３５００ｇ／ｍ²の質量を有する。所望の不織コア質量を達成するために、より低い質量の単一の熱可塑性繊維層または複数の熱可塑性繊維層を熱圧縮することが可能である。例えば、それぞれが１０００ｇ／ｍ²の質量を有する３つの熱可塑性繊維層を熱圧縮中に使用して、３０００ｇ／ｍ²の最終質量を有する不織コアを作成することができる。本開示において有用な不織コアの非限定的な例としては、Ｄａｌｃｏ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｃｏｒｐ．（ノースカロライナ州コノーバー在）によって商業的に製造されているものが挙げられる。

本開示の不織コアは、第１の表面および対向する第２の表面、第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層、および対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層を有する。一つの実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つは強化層を含む。本開示の強化層は、熱圧縮中に不織コアに接着される。本開示において有用な強化層の非限定的な例としては、繊維強化熱可塑性樹脂、一方向テープ、ガラス繊維マット、および炭素繊維マットが挙げられる。いくつかの実施形態は、目の粗い織りを有すると説明され得るガラス繊維マットを含む。ガラス繊維マットの目の粗い織り部分は、熱圧縮プロセス中に不織コアに結合する。実施形態は、７６ｇ／ｍ²～１５００ｇ／ｍ²の重量、または特定の用途では１５０ｇ／ｍ²～６００ｇ／ｍ²の重量を有するガラス繊維マットを含んでもよい。さらに、ガラス繊維マットの目の粗い織りは、Ｓｕｐｅｒｉｏｒ Ｈｕｎｔｉｎｇｄｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓから市販されているものを含め、１平方センチメートル内に２０～３０００個のガラス交差部を有することを特徴とすることができる。

他の実施形態において、強化層は、金属固体シート、フォイル、フィルム、有孔シート、エキスパンドメタル、ならびに金網および布の形態から構成することができる。適切な形態で容易に入手可能な金属の非限定的な例には、銅、アルミニウム、真鍮、青銅、コバルト、金、銀、鉛、モリブデン、ニッケル、白金、鋼、ステンレス鋼、タンタル、錫、および亜鉛が含まれる。金属強化層の厚さは変えることができるが、通常は０．０１～１ｍｍである。一つの実施形態において、金属フィルムの厚さは０．０５～０．５ｍｍである。別の実施形態において、強化層はアルミニウムシートから構成されて、アルミニウム複合パネル（ＡＣＰ）を形成する。ＡＣＰは、壁材や外装材として建築および建設用途で一般的に使用されている。ＡＣＰは、すぐれた剛性対重量および低いＴＥＣに加えて、屋内および屋外で使用するために、さまざまなコーティングや印刷方法で装飾することができる。

金属強化層は一般に、熱圧縮された不織コアへの接着を促進するために何らかの従来の処理を必要とする。接着性を改善するための従来の戦略の非限定的な例には、機械的スカッフィング、脱酸素、コーティング、または結合層が含まれる。結合層は、多層基板の熱圧縮中に達成できるため、熱圧縮された不織コアと金属強化層との間の接着を改善するための有用な方法である。結合層の非限定的な例としては、ホットメルト接着剤、感圧接着剤、および官能化ポリマーフィルムが挙げられる。ホットメルト接着剤の非限定的な例としては、官能化ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン酢酸ビニル、マレエート化ポリオレフィンコポリマー、スチレン系ブロックコポリマー、ポリオレフィンブロックコポリマー）、ポリウレタン、アクリル、およびポリオレフィンコポリマー（例えば、ポリエチレン－ヘキセンコポリマー、ポリエチレン－オクテンコポリマー、ポリプロピレンコポリマー）が挙げられる。感圧接着剤の非限定的な例としては、アクリルコポリマー、スチレンブロックコポリマー、天然ゴム、シリコーン、およびポリオレフィンコポリマーから誘導されるものが挙げられる。官能化ポリマーフィルムの非限定的な例としては、ポリオレフィンコポリマーおよび反応性ポリオレフィンコポリマーが挙げられる。結合層の具体例は、Ｓａｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ウィスコンシン州シボイガン在）から市販されているマレエート化ポリオレフィンコポリマー、Ｌｉｎｘｉｄａｎ ４４３３である。

連続フィラメントマット（「ＣＦＭ」）も強化層として利用できる。ＣＦＭは、ランダムな繊維配向とバルクを生み出すように紡績された連続ガラス繊維ストランドで構成される強化マットである。ＣＦＭは、短く切り刻まれた繊維ではなく、連続した長い繊維を使用する。ＣＦＭは、溶融したガラス繊維ストランドをループ状に移動ベルト上に直接塗布することによって製造される。ガラス繊維ストランドが冷えて固まると、バインダーがガラス繊維ストランドを所定の位置に保持するために塗布される。このようなＣＦＭは、ペンシルバニア州ハンティングドン在のＨｕｎｔｉｎｇｄｏｎ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ＬＣＣから市販されている。この開示の知識を有する当業者は、特定のガラス繊維マットまたはＣＦＭを選択して、所望の特性を有する最終製品を得ることができる。

別の実施形態において、強化層は、Ａｖｉｅｎｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよびＲｉｄｇｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているものを含む、連続ガラスまたは炭素繊維が埋め込まれた熱可塑性マトリックスからなる一方向テープである。いくつかの実施形態において、一方向テープのガラス含有量は４０～８０重量％である。他の実施形態において、一方向テープのガラス含有量は５０～７０重量％である。別の実施形態において、一方向テープの熱可塑性マトリックスはポリオレフィンまたはポリエステルである。さらに別の実施形態において、一方向テープの熱可塑性マトリックスは、ポリプロピレン（ＰＰ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、またはポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）である。

別の実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つは滑り止め層を含む。滑り止め層は、軽量多層基板と、その表面に接触する別の表面または物体との間の摩擦係数を改善する効果がある。滑り止め層の非限定的な例としては、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、ポリ尿素、およびコポリエステルが挙げられる。いくつかの実施形態には、Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔａｎｔｓ ＬＬＣによって製造されるものなどの熱可塑性ポリオレフィンが含まれる。一つの実施形態において、軽量多層基板の摩擦係数は０．２５より大きい。別の実施形態において、軽量多層基板の摩擦係数は０．３５より大きい。さらに別の実施形態において、軽量多層基板の最上層または最下層の少なくとも１つが、強化層と滑り止め層とを含む。

一つの実施形態において、軽量多層基板は、不織コアと、不織コアの片面のみ（すなわち、最上層または最下層のみ）に少なくとも１つの強化層および／または滑り止め層を含む。この構造の軽量多層基板の熱バランスを保つには、強化層および／または滑り止め層を含む最上層または最下層のＴＥＣ値が不織コアのＴＥＣに非常に近い値でなければならない。そうでない場合、軽量多層基板のバランスが崩れ、温度変化によって変形し、エッジリフトが発生する。一つの実施形態において、軽量多層基板は、不織コアをガラス繊維マットおよび滑り止め層に熱積層することによって製造される。滑り止め層とガラス繊維マットを適切に選択することで、加工中に滑り止め層が溶けてガラス繊維マットに流れ込み、熱圧縮後の不織コアのＴＥＣと同様のＴＥＣを持つ複合層が生成され、その結果、熱的にバランスが保たれる。

本開示の軽量多層基板は、優れた剛性対重量比特性を有する。剛性対重量比の測定の１つは比弾性率として知られている。このときの比弾性率は、曲げ弾性率（ＭＰａ）を比重（ｇ／ｃｍ³）で割ることにより計算される値と定義される。曲げ弾性率は、ＡＳＴＭＤ７９０試験方法に従って測定される。比重はアルキメデス法を使用して決められる。一つの実施形態において、軽量多層基板の比弾性率は１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））より大きい。別の実施形態において、軽量多層基板の比弾性率は１５００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））より大きい。さらに別の実施形態において、軽量多層基板の比弾性率は２０００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））より大きい。

本開示で具体化される軽量多層基板は、優れたＴＥＣを有する。一つの実施形態において、軽量多層基板のＴＥＣは３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満である。別の実施形態において、軽量多層基板のＴＥＣは、は１．５×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満である。ＴＥＣはＡＳＴＭ６３４１を用いて決められる。

本開示の軽量多層基板は軽量である。一つの実施形態において、軽量多層基板の比重は０．８０ｇ／ｃｍ³未満である。別の実施形態において、軽量多層基板の比重は０．６５ｇ／ｃｍ³未満である。比重はアルキメデス法を用いて決められる。

本開示の軽量多層基板は、熱バランスが保たれている。これは、エッジリフトテストで測定された温度範囲にわたって平坦性が維持されることを意味する。エッジリフトテストは、指定された寸法の基板がどの程度平坦であるかを測定するものである。一つの実施形態において、８インチ×８インチの基板の場合、エッジリフトは１ｍｍ（０．５０％）未満である。別の実施形態において、８インチ×８インチの基板の場合、エッジリフトは０．５ｍｍ（０．２５％）未満である。

本開示の軽量多層基板を製造する１つの方法は、熱圧着である。特定の実施形態において、連続ダブルベルトプレスでの熱圧着により、非常に低いＴＥＣと優れた機械的特性を有する軽量多層基板が製造される。押出成形や射出成形などの従来のポリマー熱加工法とは異なり、連続ダブルベルトプレスプロセスでは、結果として得られる軽量多層基板を作成するために正確な溶融状態特性を必要としない。

連続ダブルベルトプレスは、連続的に使用できる熱圧縮製造プロセスであり、不織コアを熱圧縮し、強化層および／または滑り止め層を接着するのに必要な温度を適用して、軽量多層基板を製造する。一つの実施形態において、強化層および／または滑り止め層は、強化層および／または滑り止め層のポリマー複合体、化合物、または樹脂成分のペレットまたは粉末形態を、予め圧縮された不織コア上に散布することによって作成することができる。連続ダブルベルトプレスプロセスにより、強化層および／または滑り止め層が溶融して接着し、処理中に不織コアが圧縮されて、固められた軽量多層基板が作成される。連続ダブルベルトプレスは、処理中に強化層および／または滑り止め層ウェブを不織コアに熱結合および圧縮するために使用することもできる。

連続ダブルベルトプレスプロセスにより、１メートルの距離での厚さの変化が＋／－０．１ｍｍ未満の非常に平坦な軽量多層基板が得られる。連続ダブルベルトプレスプロセスでは、床材業界を含む多くの業界で要求される平坦度の仕様を達成するために、より短い距離で非常に平坦な材料を製造することもできる。具体的には、１ｍの距離にわたるエッジリフトは２ｍｍ未満である。

本開示で有用な連続ダブルベルトプレスは、２つのガラス強化ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）ベルトを利用して、処理後の基板の良好な剥離特性を提供する。連続ダブルベルトプレスには通常、１つ以上の加熱ゾーンと冷却ゾーンがある。調整できるその他のパラメータには、ベルトギャップ（上部ベルトと下部ベルトとの間の距離）、温度、圧力などがある。連続ダブルベルトプレスには、より高い圧力をかけることができる１つ以上のニップローラーが付いていることがよくある。このより高い圧力はニップ圧力と呼ばれる。最後に、各ラミネート層の積層と接着を成功させるために、加熱と冷却の適切な滞留時間を確保するようにベルト速度を変更するのが一般的である。

当業者は、熱圧着プロセス中に加えられる圧力が、得られる基板の特性に影響を与える変数であることを認識している。十分な圧力を加えて不織コアを目標密度まで熱圧縮し、また不織コアと軽量多層基板の強化層および／または滑り止め層との間に所望の接着力を与える。本開示の軽量多層基板を製造するために使用される時間、温度、および圧力の例は、実施例のセクションに記載されている。当業者は、連続ダブルベルトプレスプロセスで同様の結果を可能にするために利用できる他のプロセス条件を知っているであろう。

得られた軽量多層基板を処理して、追加層の結合または取り付けを可能にして、軽量多層物品を作成することができる。当技術分野で知られているこのような方法の非限定的な例としては、プラズマ処理、コロナ処理、シラン処理、プライマー材料の使用、または熱処理が挙げられる。

得られた軽量多層基板は、単独で使用することも、床材、天井、屋根材、ドアパネル、荷台、ヘッドライナー、壁装材、カウンタートップ、屋外デッキ、および、ＴＥＣが低い熱可塑性材料が望まれる他のそのような基板用途を含む、輸送ならびに建築および建設市場における多くの用途のためのコンポーネントとして使用することもできる。一つの実施形態において、得られる本開示の軽量多層基板は、三次元物品に熱成形または真空成形することができる。

一つの実施形態において、２０００～４０００ｇ／ｍ²の質量を有する熱圧縮された不織コアと滑り止め層とを含む軽量多層基板は、貨物バンの床材およびトラックの荷台ライナーとしての有用性を有する。重量、ＴＥＣ、滑り止め性能のバランスにより、軽量多層基板はこの用途に最適である。別の実施形態において、２０００～５０００ｇ／ｍ²の質量を有する熱圧縮された不織コアと二つの強化層とを含む軽量多層基材は、船舶用床材としての有用性を有する。この用途では、高い比弾性率、耐湿性、および低い比重が望ましい。別の実施形態において、５００～１０００ｇ／ｍ²の質量を有する熱圧縮された不織コアと滑り止め層を含む軽量多層基板は、屋内運動／ジムの床材としての有用性を有する。この用途では、重量、ＴＥＣ、滑り止め性能のバランスが望ましい。
（実施例）

比較例ＣＥ１～ＣＥ１１および実施例１～１３

表１に列挙されている各材料を２４インチ×２４インチのシートに切断した。各比較例および実施例について、表２に示される特定の層組成に従って、シートを互いに重ね合わせことにより、サンプルを作成した。各サンプルの熱可塑性繊維層が、不織コアを構成している。サンプルは、ペンシルバニア州フィラデルフィア在のＲｅｌｉａｎｔ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ製の連続ダブルベルトプレスを通して処理した。連続ダブルベルトプレスは幅７１インチで、約２ｍの加熱ゾーンと１ｍの冷却ゾーンで構成されていた。ニップローラーやその他の機械装置の長さを含む、加熱ゾーンと冷却ゾーンを組み合わせた全長は約３ｍであった。装置は電気的に加熱し、冷水を循環させることによって冷却した。各比較例および実施例についての具体的な処理条件を表３に示す。得られた複合サンプルを、ＡＳＴＭＤ７９０試験方法に従って曲げ特性について特性評価した。得られた複合サンプルを、アルキメデス法を使用して比重について特性評価した。得られた各複合サンプルのＴＥＣは、ＡＳＴＭ６３４１を使用して測定した。得られた各複合サンプルのエッジリフトは、得られた各複合サンプルから８インチ×８インチの小片を切り出し、各コーナーが平らな表面からリフトされる距離を測定することにより決定した。平均エッジリフトは、各コーナーについてのエッジリフトの合計に等しくなる。各比較例および実施例についての実験結果を表４に示す。

このように特定の実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書に記載の教示が、添付の特許請求の範囲内のさらに他の実施形態に適用できることを容易に理解するであろう。

Claims (15)

1. 第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、熱圧縮された不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、熱圧縮された不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とを含んでなる軽量多層基板であって、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超え、熱膨張係数が３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満であり、かつ２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている、軽量多層基板。
2. 前記熱圧縮された不織コアが少なくとも１つの熱可塑性繊維層を含む、請求項１に記載の軽量多層基板。
3. 前記少なくとも１つの最上層が、強化層、滑り止め層、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の軽量多層基板。
4. 前記少なくとも１つの最下層が、強化層、滑り止め層、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３に記載の軽量多層基板。
5. 比重が０．８０ｇ／ｃｍ³未満である、請求項１に記載の軽量多層基板。
6. 比重が０．６５ｇ／ｃｍ³未満である、請求項１に記載の軽量多層基板。
7. エッジリフトが０．５０％未満である、請求項１に記載の軽量多層基板。
8. エッジリフトが０．２５％未満である、請求項１に記載の軽量多層基板。
9. 前記強化層が一方向テープである、請求項３に記載の軽量多層基板。
10. 前記強化層がアルミニウムのフィルムまたはシートである、請求項３に記載の軽量多層基板。
11. 前記熱圧縮された不織コアと前記強化層および／または前記滑り止め層との間に結合層をさらに含む、請求項３に記載の軽量多層基板。
12. 第１の表面および対向する第２の表面を有する熱圧縮された不織コアと、不織コアの第１の表面に接着された少なくとも１つの最上層と、任意に、不織コアの対向する第２の表面に接着された少なくとも１つの最下層とをから誘導される軽量多層基板を含んでなる軽量多層物品であって、該軽量多層基板は、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超え、熱膨張係数が３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満であり、かつ該軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている、軽量多層物品。
13. 前記熱圧縮された不織コアが少なくとも１つの熱可塑性繊維層を含む、請求項１２に記載の軽量多層物品。
14. 軽量多層基板を製造する方法であって、
    （ａ）熱可塑性繊維を一緒に結合させて、少なくとも１つの熱可塑性繊維層を作成する工程と、
    （ｂ）前記少なくとも１つの熱可塑性繊維層を圧縮して、第１の表面および対向する第２の表面を有する不織コアを作成する工程と、
    （ｃ）少なくとも１つの最上層が前記不織コアの前記第１の表面上に配置されており、任意に、少なくとも１つの最下層が前記不織コアの前記対向する第２の表面の下に配置されている、基板を形成する工程と、
    （ｄ）前記少なくとも１つの最上層、前記不織コア、および、任意に、前記少なくとも１つの最下層を熱圧縮によって一緒に結合させて、軽量多層基板を作成する工程と
    を含んでなり、
    前記軽量多層基板は、比弾性率が１２００（ＭＰａ／（ｇ／ｃｍ³））を超え、熱膨張係数が３×１０^-5ｍ／（ｍ＊℃）未満であり、かつ
    前記軽量多層基板は、２５℃と７０℃との間で熱バランスが保たれている、
    方法。
15. 前記熱圧縮を連続ダブルベルトプレスにおいて行う、請求項１４に記載の軽量多層基板を製造する方法。