JP2024513083A - パネル及びそれを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、コア層と、該コア層に結合されている少なくとも1つの表面層とを備えているパネルであって、該コア層は、樹脂と結合された粒子状材料を含み、該表面層は、樹脂と結合された繊維状材料を含み、該樹脂は、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーを含み、ここで、該ポリマーは、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有し、ここで、該コア層の樹脂含有量(重量%単位)と1以上の該表面層の全樹脂含有量(重量%単位)との比が1:1.5~1:15である、上記パネルに関する。本発明はまた、該パネルを製造する方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、パネル、特にはサンドイッチパネル、及び該パネルを製造する方法に関する。
市場において(例えば、家具、輸送、並びに建設及び建築の分野において)、再生可能資源、特にはバイオベース資源、に由来する物品に対する関心が高まっている。再生可能資源に由来できることに加えて、これらの物品は、理想的には、魅力的で自然な外観及び感触を、良好な強度及び耐久性特性と組み合わせるべきである。当技術分野は、この目的を成し遂げる為の様々な取り組みについて記載している。
例えば、国際公開第2012/140237号パンフレットは、10~98重量%のバイオベースの粒子状又は繊維状フィラーと、少なくとも2重量%のバイオベースポリエステルとを含む複合材料を製造する方法であって、該フィラー及び該ポリエステル(又はその前駆体)を組み合わせること、及び該組み合わせを硬化工程に付することを含む、上記方法を記載する。
国際公開第2012/140238号パンフレットは、積層体を製造する為の方法について記載している。キャリアが、バイオベースポリエステルの層でコーティングされる。次に、該複合材が硬化されて、キャリア及びコーティング層を備えている積層体を得る。該キャリアは、一般的には、木板である。該ポリエステルを使用して、様々な担持層が接着されうる。
国際公開第2021/023495号パンフレットは、パネルと、バイオベースポリエステルが設けられたキャリアとを備えている積層体について記載している。該パネルは、一般的には、木製である。該キャリア層(該ポリエステルは計算していない)は、5~200g/mの面重量を有する。それらは、該積層体に良好な表面特性、例えば硬度、を提供する、又は、例えば所望される色、パターン、プリント、若しくは感触を提供することによって、所望される表面外観を提供すること、或いは、個々のパネル層間の接着剤として機能することのいずれかが意図されている。
欧州特許第3034555号明細書は、鉱物繊維製品、例えば鉱物ウール絶縁製品、の製造の為の、硬化可能な、ホルムアルデヒドを含まない樹脂分散体を記載する。
本発明の目的は、良好な特性、例えば良好な曲げ強度、硬度及び/又は耐水性、を有し、比較的安価且つ軽量であることができ、製造が容易であり、有害な化学成分を含有せず、魅力的な外観を有する、持続可能なパネルを提供することである。本発明に従うパネルは、家具、例えばキッチン、食器棚及びテーブルトップ、並びに他の分野(例えば、建設及び建築、並びに輸送)における材料としての用途を見出しうる。
1つの観点において、本発明は、コア層と、該コア層に結合されている少なくとも1つの表面層とを備えているパネルであって、該コア層は、樹脂と結合された粒子状材料を含み、該表面層は、樹脂と結合された繊維状材料を含み、該樹脂は、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーを含み、ここで、該ポリマーは、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有し、ここで、該コア層の樹脂含有量(重量%単位)と1以上の該表面層の全樹脂含有量(重量%単位)との比が1:1.5~1:15である、上記パネルに関する。
本発明に従うパネルは、2つの異なる層、すなわちコア層及び表面層を含む。典型的には、該コア層は、該パネルに嵩を提供する層であるが、最も弱い層でもある。本発明者等は、該コア層が、少なくとも1つの表面層、好ましくは該コア層を挟んでいる2つの表面層、によって構造的に支持されることができることを見出した。驚くべきことに、非常に薄い表面層でも、下記の実施例において実証されているように、該パネルに良好な曲げ強度及び硬度を提供することができる。
国際公開第2012/140237号パンフレットに記載されている複合材料は、粒子状材料を含むコア層と、繊維状材料を含む少なくとも1つの表面層とを備えている構造を有していない。
国際公開第2012/140238号パンフレットに記載されている積層体も、本明細書に定義されている、繊維状材料及び樹脂を含む表面層を備えているパネルを提供していない。代わりに、国際公開第2012/140238号パンフレットの積層体は、脂肪族ポリアルコール及びトリカルボン酸に由来するポリマー(のみ)のコーティングを備えている。そのようなコーティングは、硬くあることはできるが、本明細書に定義されている、繊維状材料及び樹脂の複合材よりもはるかに低い曲げ強度を有する。
国際公開第2021/023495号パンフレットに記載されている積層体は、本明細書に定義されている、ポリマーを含む樹脂を含有するパネルについて記載していない。実際、そこに記載されているパネルは、ごく一般的な語でしか説明されていない。該パネルは、低い面重量のキャリア層でコーティングされている。例は、該キャリア層が、一般的には、ポリエステルでコーティングされている紙であることを示している。従って、国際公開第2021/023495号パンフレットに記載されているキャリア層は、本明細書に記載されている1以上の表面層とは対照的に、構造安定性を提供することに特には好適であるわけではない。
別の観点において、本発明は、本発明に従うパネルを製造する方法であって、
粒子状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオールと3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸とに由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、コア層ベースを用意すること;
加圧下で該コア層ベースを任意的に硬化させて、少なくとも0.6の重合度を有するポリマーを含むコア層を形成すること;
繊維状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオールと3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸とに由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、表面層ベースを用意すること;
該コア層ベース又はコア層と、少なくとも1つの表面層ベースとを組み合わせて、層状構造を形成すること;並びに、
該層状構造を、加圧下で硬化工程に付して、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有するポリマーを含むパネルを得ること、ここで、該硬化工程は、該層状構造を100~220℃の内部温度で5秒~12時間硬化させることを含む、
の工程を含む、上記方法に関する。
図1は、そのコア層にネジが挿入されている、本発明に従うパネルを示す。これは、該パネルが改良されることができ、建設における材料として有用であることを実証する。 図2は、本発明に従うパネルで作製された、プロトタイプのキッチン用食器棚を示す。該図は、蝶番が該パネルの表面層に確実に取り付けられることができることを示している。 図3は、実施例4に従う方法を用いて得られたパネルを示す。 図4は、実施例4に従う方法を用いて得られたパネルを示す。 図5は、実施例5に従う方法を用いて得られたパネルを示す。
パネル
上で言及されたように、本発明は、コア層と、該コア層に結合されている少なくとも1つの表面層とを備えているパネルであって、該コア層は、樹脂と結合された粒子状材料を含み、該表面層は、樹脂と結合された繊維状材料を含み、該樹脂は、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーを含み、ここで、該ポリマーは、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有し、ここで、該コア層の樹脂含有量(重量%単位)と1以上の該表面層の全樹脂含有量(重量%単位)との比は、1:1.5~1:15である、上記パネルに関する。
該パネルは、その間に該コア層が挟まれている、2つの表面層を備えうる。従って、該コア層は、2つの表面層の間に配置されうる。この「サンドイッチ」構成の使用は、両方の表面層が、該コア層に構造的支持及び魅力的な表面特性を提供することになるので、有利である。該コア層はまた、該パネルの側面がまた1以上の表面層で被覆されるように、1以上の表面層によって少なくとも部分的に包まれうる。
本発明に従うパネルにおいて使用される樹脂、繊維状材料及び粒子状材料の性質は、以下に詳細に論じられる。本発明の異なる実施態様が、それらが相互に排他的でない限り、組み合わされることができることは、当業者には明らかであろう。
量、濃度、寸法及び他のパラメータが、範囲、好ましい範囲、上限値、下限値、又は好ましい上限値及び下限値の形態で表されている場合、任意の上限値又は好ましい値を、任意の下限値又は好ましい値と組み合わせることによって得ることができる任意の範囲がまた、該得られた範囲が文脈において明確に言及されているかどうかに関わらず、具体的に開示されていると理解されるべきである。加えて、本明細書において言及されている全てのパーセンテージは、別途指定されていない限り、重量パーセンテージであることが理解されるべきである。
樹脂
本発明に従うパネルは、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリアルコール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーを含む樹脂を含む。
該脂肪族ポリアルコールは、いかなる芳香族部分、窒素原子又は硫黄原子も含まない。幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリアルコールは、炭素、酸素及び水素原子から本質的になる。該脂肪族ポリアルコールは、少なくとも2個のヒドロキシル基、好ましくは少なくとも3個のヒドロキシル基、を含む。一般的に、ヒドロキシル基の数は、10個以下、好ましくは8個以下、より好ましくは6個以下、であることになる。
該脂肪族ポリアルコールは、2~15個の炭素原子、好ましくは3~10個の炭素原子、を有する。好適な脂肪族ポリアルコールの例は、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-エタンジオール、グリセロール、ソルビトール、キシリトール、及びマンニトールである。グリセロール、ソルビトール、キシリトール、及びマンニトールが、好適な脂肪族ポリアルコールの好ましい例である。グリセロールが、好適な脂肪族ポリアルコールの最も好ましい例である。これは、グリセロールが20℃の融点を有し、このことが容易な加工を可能にするからである(例えば、いずれも90℃を上回る融点を有する、キシリトール、ソルビトール、及びマンニトールに比べて)。また、グリセロールは、容易に入手可能であり、望ましい特性を有するポリマーをもたらす。従って、幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリアルコールは、グリセロールから本質的になる。本明細書において使用される場合、「から本質的になる」は、他の成分(ここでは、他の脂肪族ポリアルコール)が、該物質の特性に影響を及ぼさない量で存在しうることを意味する。
異なる脂肪族ポリアルコールの混合物がまた、使用されうる。該脂肪族ポリアルコールは、少なくとも50モル%、好ましくは少なくとも70モル%、好ましくは少なくとも90モル%、のグリセロール、ソルビトール、キシリトール、又はマンニトールを含みうる。好ましくは、残部は、3~10個の炭素原子を有する脂肪族ポリアルコールである。該ポリアルコールは、好ましくは、少なくとも70モル%、好ましくは少なくとも90モル%、より好ましくは少なくとも95モル%、のグリセロールを含む。
幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリアルコールは、1:4(すなわち、4個の炭素原子当たり1個のヒドロキシル基)~1:1(すなわち、1個の炭素原子当たり1個のヒドロキシル基)の、炭素原子の数に対するヒドロキシル基の比を有する。該炭素原子の数に対するヒドロキシル基の比は、1:3~1:1、より好ましくは1:2~1:1、更により好ましくは1:1.5~1:1、であることが好ましい。ヒドロキシル基と炭素原子との比が1:1である化合物が、特には好ましいと考えられる。
該脂肪族ポリカルボン酸は、3~15個の炭素原子、好ましくは3~10個の炭素原子、を有する。該脂肪族ポリカルボン酸は、芳香族部分、又はいかなる窒素若しくは硫黄原子も含まない。幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリカルボン酸は、炭素、酸素及び水素原子からなる。該脂肪族ポリカルボン酸は、少なくとも2個のカルボン酸基、好ましくは3個のカルボン酸基、を含む。一般的に、カルボン酸基の数は、10個以下、好ましくは8個以下、より好ましくは6個以下、であることになる。
該脂肪族ポリカルボン酸は、脂肪族ポリカルボン酸の全量に対して計算して、少なくとも10重量%のトリカルボン酸を含む。該脂肪族ポリカルボン酸は、酸の全量に対して計算して、少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも50重量%、より好ましくは少なくとも70重量%、更により好ましくは少なくとも90重量%、最も好ましくは95重量%、のトリカルボン酸を含みうる。幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリカルボン酸は、トリカルボン酸から本質的に、好ましくはクエン酸から本質的に、なる。
該脂肪族ポリカルボン酸は、酸の混合物、例えば1以上のトリカルボン酸と1以上のジカルボン酸との混合物、でありうる。幾つかの実施態様において、該脂肪族ポリカルボン酸は、脂肪族ポリカルボン酸の全量に対して計算して、少なくとも2重量%、好ましくは少なくとも5重量%、より好ましくは少なくとも10重量%のジカルボン酸と、少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも30重量%、より好ましくは少なくとも70重量%、更により好ましくは少なくとも90重量%、最も好ましくは少なくとも95重量%のトリカルボン酸との組み合わせを含む。
該ジカルボン酸は、それが使用される場合には、2個のカルボン酸基と、一般的に15個以下の炭素原子とを有する任意のジカルボン酸でありうる。好適なジカルボン酸の例は、イタコン酸、リンゴ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸及びシュウ酸を包含する。イタコン酸及びコハク酸が好まれうる。一つの実施態様において、トリカルボン酸が使用される。該トリカルボン酸は、それが使用される場合には、3個のカルボン酸基と、一般的に15個以下の炭素原子とを有する任意のトリカルボン酸でありうる。例は、クエン酸、イソクエン酸、アコニット酸(シス及びトランスの両方)、及び3-カルボキシ-シス,シス-ムコン酸を包含する。クエン酸の使用が、コスト及び入手可能性の両方の理由で好ましいと考えられる。
本発明に従う方法において使用される該脂肪族ポリアルコール及び該脂肪族ポリカルボン酸は、反応してポリマーを形成することができる。
該ポリマーは、該ポリアルコール及び該ポリカルボン酸(並びに、任意的に、ポリアルコール及びポリカルボン酸に由来するポリマー)を組み合わせて液相を形成し、必要に応じて、該得られた液相を所望される程度まで硬化させることによって得ることができる。該化合物の性質に左右されるが、これは、例えば、該酸が該アルコール、特にはグリセロール、に溶解することになる温度まで成分の混合物を加熱することによって、行われることができる。該化合物の性質に左右されるが、該温度は、例えば、20℃~200℃、好ましくは40℃~200℃、より好ましくは60℃~200℃、最も好ましくは90℃~200℃、の温度でありうる。幾つかの実施態様において、該組み合わせは、5分~12時間、好ましくは10分~6時間、の期間、加熱され及び混合されうる。該ポリマーを(予備)硬化させる為の特定の条件が、本明細書に記載される方法の異なる工程、例えば、液状樹脂を製造して、コア又は表面層を構成することになる更なる成分と接触させる工程、コア層又はコアベース層又は表面層を製造する工程、及び層状構造を硬化させる工程に施与されうる。特定の硬化条件が、該様々な工程について、下に記載されている。
任意的に、好適な触媒が、該ポリマーの調製の為に使用されることができる。ポリマーの製造の為に好適な触媒が、当技術分野において既知である。好ましい触媒は、重金属を含まない触媒である。有用な触媒は、塩酸、ヨウ化水素酸及び臭化水素酸、硫酸(HSO)、硝酸(HNO)、塩素酸(HClO)、ホウ酸、過塩素酸(HClO)、トリフルオロ酢酸、及びトリフルオロメタンスルホン酸のような強酸であるが、それらに限定されるものでない。ホウ酸が好まれうる。酢酸Zn及び酢酸Mnのような触媒がまた使用されることができるが、それらはあまり好ましくないものでありうる。
任意的に、反応混合物の重合及び冷却後、該混合物は、ポリマー溶液を安定化させる為に、アンモニア又は有機アミンのような揮発性塩基で(部分的に)中和されることができる。好ましい有機アミンは、低臭気のアミン、例えば、限定されるものでないが、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、及び2-ジメチル-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、である。
新たに得られる場合、該ポリマーは、0.10~0.60、好ましくは0.20~0.60、より好ましくは0.30~0.60、の重合度を有しうる。本明細書において、該「重合度」は、ある時点で既に反応した官能基の分率と、反応することができる該官能基の最大数との比である。例えば、モノマーが反応していなかった場合、該重合度は0である。該重合度は、(重合反応中に生じる水分損失からの)重量測定分析を使用して決定することができる。本明細書に定義されているポリマーの重合度が、どのように決定することができるかについての詳細な説明は、実施例1に提供されている。未知の重合度を有する、脂肪族ポリオール及び脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーの重合度を決定する為には、未知の重合度を有する該ポリマーの試料が、水がそれ以上失われなくなるまで、100~220℃の温度で硬化されることが明らかであろう。そうすると、該ポリマーの重合度は1となり、実施例1に記載される様式と同様の様式で、硬化中に失われた水を使用して、サンプリングされたポリマーの重合度を逆算することが可能となる。
該パネルにおいて、該脂肪族ポリアルコール及び該脂肪族ポリカルボン酸に由来する該ポリマーは、少なくとも0.6、特には少なくとも0.7、より特には少なくとも0.8、なおより特には少なくとも0.9、更により特には1、の重合度を有しうる。
所望される場合、該パネルの製造において使用されることになる該樹脂は、該樹脂の粘度を制御する為に希釈されることができる。例えば、該樹脂は、水で希釈されることができる。これは、該1層以上の繊維状材料の、該樹脂による含浸を容易にする為に行われうる。幾つかの実施態様において、該樹脂の粘度は、1・10-3Pa・s~50Pa・s、好ましくは0.05Pa・s~2.5Pa・s、より好ましくは0.1Pa・s~0.15Pa・sでありうる(室温において)。他の実施態様において、該樹脂の粘度は、1Pa・s以下、好ましくは0.5Pa・s以下、より好ましくは0.1Pa・s以下、なおより好ましくは0.01Pa・s以下でありうる(室温において)。粘度は、当技術分野において周知の任意の方法を使用して測定されることができる。
コア層
本発明に従うパネルの該コア層は、一般的には低コストの層であり、通常該パネルに嵩体積を提供する。該コア層は、上に記載されたように、粒子状材料及び樹脂を含む。
本明細書の文脈において、語「粒子状材料」は、1以上の該表面層において使用される該繊維状材料とは異なる材料を云う(項「1以上の表面層」を参照)。該粒子状材料は、例えば、1以上の該表面層における該繊維状材料とは異なる性質の材料を含有する。代替的には、該粒子状材料は、1以上の該表面層における該繊維状材料と同じ性質の材料を含みうるが、異なる特性、例えば異なる繊維長及び強度、を有しうる。
該粒子状材料は、繊維状又は非繊維状でありうる。好ましい実施態様において、該粒子状材料の少なくとも一部は、非繊維状である。該コア層における該粒子状材料は、非繊維状の粒子状材料でありうる。
該粒子状材料は、例えば、粉末、粉塵、パルプ、破砕繊維、フレーク、又はチップの形態でありうる。例は、木材チップ、木材フレーク、おがくず、麻結束繊維、(乾燥された)草、並びにパルプ、例えば(リサイクル)紙のパルプ又はテンサイ、果物及び野菜等に由来する他の繊維パルプ、を包含する。粒子状材料として使用されうる植物由来材料の例は、綿、亜麻、麻、草、葦、竹、ココヤシ、ススキ、コーヒー粉末(coffee grounds)、例えばコメ由来の種子の殻、黄麻、ケナフ、ラミー、サイザル等、及びそれらに由来する材料である。一般的に、好適な粒径に粉砕され、必要な場合には好適な含水量まで乾燥された植物材料が、使用されうる。
該粒子状材料は、天然材料、例えば植物又は動物に由来する材料、を含みうる。植物ベースの材料の例は、セルロースベースの材料、例えば未使用の又は使用済みの紙、未使用の又は使用済みのボール紙、任意の形態の木材又は他の植物材料、及びそれらの組み合わせ、を包含する。
セルロースベースの材料は、木材パルプ化プロセスから直接的に得られる、いわゆるバージンパルプに由来しうる。このパルプは、任意の植物材料に由来することができるが、ほとんどは木材から得られる。木材パルプは、軟材の木、例えばトウヒ、マツ、モミ、カラマツ及びツガ、並びに硬材の木、例えばユーカリ、ポプラ(popular)、アスペン及びカバノキ、に由来する。
加えて又は代替的には、該セルロースベースの材料は、リサイクル紙に由来するセルロース材料、例えば再生された本、紙、新聞及び定期刊行物、鶏卵カートン、並びに他のリサイクル紙又はボール紙製品から得られるセルロースパルプ、を含みうる。セルロース供給源の組み合わせがまた使用されうる。
セルロースベースの材料の他の魅力的な供給源は、紙の製造における使用にとって好適であるには短過ぎる紙繊維である、リジェクトされた(reject)紙繊維、及び任意の(複合)材料から(機械的及び/又は化学的に)リサイクルされた任意の材料、例えばセルロースベースの材料から作製されたリサイクル家具、である。特には、本明細書で結合剤として言及される樹脂で作製される(複合)材料が、該セルロースベースの材料の魅力的な供給源である。これらの(リサイクル)材料の使用は、高度に持続可能且つ低コストであるので、例えば、家具製造における広範な使用を可能にする。
セルロースベースの材料、例えば木材粉塵(dust)、木材パルプ、並びに他のセルロースベースの材料、例えば麻、に由来する粉塵及びパルプ、の使用は、特には魅力的な結果をもたらすことが見出された。
動物由来の材料の例は、フェザー、ダウン、毛髪及びその誘導体、例えばウール、を包含するだけでなく、骨粉をまた包含する。
好適な粒子状材料の更なる例は、酸化物、例えばアルミナ、ベリリア、セリア、ジルコニア、シリカ、チタニア、並びにそれらの混合物及び組み合わせ、並びに非酸化物、例えば炭化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物、並びにそれらの混合物及び組み合わせ、例えば炭化ケイ素、を包含する、セラミック材料を包含する。本明細書の目的の為には、ガラスはセラミック材料と考えられる。ガラスは、例えば、短繊維、中実であるか中空であるかに関わりなくガラスビーズ、及び粉末化ガラス(ground glass)粒子の形態で使用されうる。好適な粒子状材料は更に、雲母質フィラー、炭酸カルシウム、及び無機物、例えばフィロケイ酸塩、のような材料を包含する。粘土、砂等がまた使用されうる。
好適な粒子状材料はまた、ポリマーフィラー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド(例えば、ナイロン-6、ナイロン6.6等)、ポリアクリルアミド、及びアリールアミドポリマー、例えばアラミド、の粒子又は短繊維、を包含する。好適な粒子状材料はまた、炭素繊維及び炭素粒子状材料を包含する。本発明において使用される粉砕された(comminuted)硬化されたポリエステル樹脂がまた、粒子状材料として使用されうる。フィラーを含有する粉砕された硬化されたポリエステル樹脂がまた、使用されうる。
幾つかの実施態様において、該粒子状材料は、例えば、結束繊維、木材粉塵、木材チップ、及びリサイクル紙からなる群から選択される、1以上の有機粒子状材料を含有する。他の実施態様において、該粒子状材料は(また)、例えば、(リサイクル)ガラス、石、セラミック、無機物、及び金属からなる群から選択される、1以上の無機粒子状材料を含有する。
当業者には理解されるように、異なる種類及び材料の組み合わせがまた、該粒子状材料において使用されうる。
該粒子状材料は、水を含まない、該コア層の総重量に対して計算して、少なくとも10重量%の量で、該コア層中に存在しうる。該粒子状材料は、水を含まない、使用される該コア層の総重量に対して計算して、80重量%以下、好ましくは85重量%以下、より好ましくは90重量%以下、なおより好ましくは95重量%以下、の量で、該コア層中に存在しうる。幾つかの実施態様において、該コア層中に存在する粒子状材料の量は、10重量%~95重量%、好ましくは20重量%~95重量%、より好ましくは30重量%~95重量%、より好ましくは50重量%~95重量%、より好ましくは80重量%~95重量%、である。
該コア層中の該粒子状材料は、該材料中の粒子の最長軸に沿って決定される、50mm未満、好ましくは20mm未満、より好ましくは15mm以下、より好ましくは10mm以下、特には5mm以下、特には2mm以下、の最大長を有しうる。最小値として、0.001mmの、該粒子の平均長が言及されうる。幾つかの実施態様において、該粒子の平均長は、少なくとも0.05mm、特には少なくとも0.1mm、より特には少なくとも0.5mmである。幾つかの実施態様において、該粒子の平均長は、0.5~5mm、特には0.5~2mm、である。
幾つかの実施態様において、該粒子状材料中の該粒子の少なくとも50重量%は、それらの最長軸に沿って決定される、0.5~20mm、特には0.5~10mm、特には1~5mm、の長さを有する。幾つかの実施態様において、該粒子状材料中の該粒子の少なくとも80重量%は、それらの最長軸に沿って決定される、0.5~20mm、特には0.5~10mm、特には1~5mm、の長さを有する。幾つかの実施態様において、該粒子状材料中の該粒子の少なくとも90重量%は、それらの最長軸に沿って決定される、0.5~20mm、特には0.5~10mm、特には1~5mm、の長さを有する。
幾つかの実施態様において、該粒子状材料中の該粒子は、10:1~1:1、好ましくは8:1~2:1、より好ましくは6:1~4:1、のアスペクト比を有しうる。本明細書において使用される場合、「アスペクト比」は、粒子の最長軸に垂直な軸に沿って決定される該粒子の平均直径に対する、該粒子の最長軸に沿って決定される、該粒子の長さとして定義される。
幾つかの実施態様において、該粒子状材料の該粒子の少なくとも50重量%は、500未満:1、好ましくは100未満:1、より好ましくは50未満:1、なおより好ましくは10未満:1、特には8:1~1:1、幾つかの実施態様において6:1~4:1、のアスペクト比を有する。
該コア層中の該粒子状材料は、25mm未満、好ましくは20mm未満、の有効平均粒径を有しうる。本明細書において使用される場合、「25mm未満の有効平均粒径」は、従来の技術(例えば、機械的スクリーニング又はふるい分け)を使用して決定される場合、該粒子の少なくとも90%が25mm未満の直径を有することを意味する。該有効平均粒径は、0.01~25mm、好ましくは2~25mm、より好ましくは2~20mm、なおより好ましくは5~25mm、でありうる。幾つかの実施態様において、該有効平均粒径は、好ましくは0.1~6.0mm、より好ましくは0.2~3.0mm、なおより好ましくは0.3mm~1.0mm、でありうる。
該コア層は、該繊維状材料及び該樹脂の総重量に対して計算して、1~40重量%の樹脂含有量を有しうる。該コア層は、好ましくは2~30重量%、より好ましくは5~20重量%、の樹脂含有量を有する。該コア層においてこのような量の樹脂を使用することは、該コア層を比較的安価にする一方で、該使用量は、該コア層中の該粒子状材料を互いに結合させるのに十分である。
該コア層の密度は、少なくとも0.1g/cm~1.4g/cm以下、好ましくは少なくとも0.3g/cm~1.4g/cm以下、より好ましくは少なくとも0.5g/cm~1.4g/cm以下、でありうる。該コア層は、1.3g/cm以下、より好ましくは1.2g/cm以下、より好ましくは1.0g/cm以下、なおより好ましくは0.8g/cm以下、の密度を有することが望ましくありうる。該コア層は、(1以上の該表面層と比較して)相対的に低い密度を有することが好ましいが、これは、相対的に軽量のコア層をもたらすことになるからである。これは、該コア層が該パネルの大部分を構成することから、該コア層が軽ければ軽いほど製品全体が軽くなるので、有利である。より軽い製品は、ひいては、メーカー及び消費者側にとっても、より簡単な操作性につながる。
該コア層は、少なくとも1.5mm、より特には少なくとも2mm、より特には少なくとも4mm、の厚さを有しうる。該コア層は、20cm以下、特には10cm以下、より特には5cm以下、なおより特には3cm以下、の厚さを有しうる。ある用途、例えば建設及び建築(例えば、壁)における用途、では、より厚い層が有利でありうるが、これは、より厚い層が、機械的強度及び絶縁特性(例えば、低減された熱伝導率)と関連するからである。他の用途、例えば家具用途(例えば、テーブルトップ、(キッチン)キャビネット、食器棚、クローゼット等)、においては、より薄い層が有利でありうるが、これは、より薄い層が、該パネルのより低い全体重量と関連するからである。
1以上の表面層
本発明に従うサンドイッチパネルは、本明細書に記載されている繊維状材料及び樹脂を含む少なくとも1つの表面層を備えている。1以上の該表面層は、該コア層に結合されており、それに構造的支持及び他の所望される特性(硬度、魅力的な外観、耐水性等)を提供する。結果として、相対的に脆弱なコア層が該パネルにおいて使用されることができ、これは、ひいては、該コア層が低コストの材料で作製されることを可能にするので、有利である。国際公開第2021/023495号パンフレットにおいて、該キャリア層ではなく、該木製パネルが、該積層体に構造的支持を提供していることは注目に値する。(国際公開第2021/023495号パンフレットと比較して)相対的に少量の樹脂が使用されることができることを踏まえると、1以上の該表面層が、脆弱な材料に所望される構造的支持を提供できることは驚くべきことである。反対に、非常に高い樹脂含有量を有するが、(長)繊維を有しないコーティングは、脆くあることができるので、他の材料の構造的支持体としての使用にとって好適である可能性は低い。
該コア層に構造的支持を提供する表面層を得る為に、該少なくとも1つの表面層は、上に記載されたように、繊維状材料と、10~90重量%、好ましくは20~80重量%、より好ましくは30~70重量%、なおより好ましくは40~60重量%、の樹脂とを含みうる。該繊維状材料の繊維は、相対的に長いことが好ましい。長繊維は、該パネルに及ぼされる力を該パネル中の他の繊維により良く伝達し、それにより1以上の該表面層の曲げ強度及び硬度を増大させると考えられる。加えて、長繊維は、それら自体で該表面層に強度を提供する。
本明細書の文脈において、単語「繊維」は、モノフィラメント、マルチフィラメント糸、糸、テープ、ストリップ、並びに規則的又は不規則的な断面を有し、幅及び厚さよりも実質的に長い長さを有する他の細長い物体を云う。
該繊維状材料は、一般的には、その最長軸にわたって決定された、少なくとも1cm、好ましくは少なくとも3cm、好ましくは少なくとも4cm、の繊維長を有する。例えば、該繊維状材料は、その最長軸にわたって決定された、1~20cmの繊維長を有しうる。好ましくは、該繊維状材料は、1~10cmの繊維長を有する。(より)長い繊維が好ましいが、これは、1以上の該表面層に強度を提供するからである。該表面層において使用される該繊維は、平均して、該コア層において使用されるいかなる繊維よりも長くありえ、好ましくは、平均して、該コア層において使用されるいかなる繊維よりも強くありうる。
該繊維状材料は、0.001~10mm、好ましくは0.01~1mm、より好ましくは10~500μm、の直径を有する繊維を含有しうる。多くの用途にとって、より細い繊維が有利であるが、これは、それらの使用が該パネルの平滑な表面をもたらすからである。平滑な表面は、もちろん、例えばキッチン用食器棚を製造する際に望ましい。
該繊維は、20:1~200,000:1、好ましくは200:1~20,000:1、より好ましくは250:1~5000:1、のアスペクト比を有しうる。1以上の該表面層は、相対的に大きいアスペクト比を有する繊維を含みうることになるが、これは、少なくとも部分的には、得られることができる1以上の該表面層の強度を示している。
1以上の該表面層中の該繊維は、ランダム(例えば、不織布シート)又は非ランダムな様式で方向付けされうる。該繊維状材料は好ましくは、不織布シートである。
本明細書の文脈において、「非ランダムな様式で方向付けされている」は、繊維が本質的に規則的な様式で互いに対して方向付けされている、全ての構造を云う。非ランダムな様式で方向付けされている繊維を含有する層の例は、織物層、編物層、繊維が平行に方向付けされている層、及び繊維が繰り返しパターンで互いに接続されている、任意の他の層を包含する。
該繊維状材料における繊維の方向付けは、例えば、最終製品の強度に影響を及ぼしうる。それ故に、幾つかの場合において、該繊維を、物品の強度を最大化する様式で方向付けすることが好ましくありうる。幾つかの実施態様において、該繊維の少なくとも50%が平行に方向付けされており、好ましくは該繊維の少なくとも60%が平行に方向付けされており、より好ましくは該繊維の少なくとも70%が平行に方向付けされている。他の場合において、より異方的な特性又は双方向の耐性が必要とされうる。
該繊維状材料は、植物由来繊維、好ましくはセルロース系及び/又はリグノセルロース系繊維、を含みうる。該繊維状材料はまた、植物由来繊維から本質的になりうる。植物由来繊維をベースとする繊維の例は、亜麻(flax)、麻(hemp)、ケナフ(kenaf)、ジュート(jute)、ラミー(ramie)、サイザル(sisal)、ココヤシ(coconut)、竹(bamboo)、及び綿(cotton)を包含する。該繊維状材料はまた、動物由来繊維を含みうる。該動物由来繊維は、ウール、毛髪、絹、及びフェザー(例えば、ニワトリのフェザー)に由来する繊維でありうる。屑肉の他の部分がまた、使用されうる。
該繊維状材料は、合成繊維を含みうる。好適な合成繊維の例は、ビスコース、ガラス、ポリエステル、カーボン、アラミド、ナイロン、アクリル、ポリオレフィン、及び同類のものに由来する繊維である。該繊維状材料はまた、異なる起源の繊維の混合物、例えば植物由来繊維と合成繊維との混合物、でありうる。
本発明において使用される繊維状材料は、植物由来繊維、好ましくはセルロース系及び/又はリグノセルロース系繊維、を含むことが好ましく、該繊維状材料が、植物由来繊維から本質的になることが特には好ましくありうる。上に示されたように、植物由来繊維をベースとする繊維の例は、亜麻、麻、ケナフ、ジュート、ラミー、サイザル、ココヤシ、竹、及び綿を包含し、ここで、麻が特には魅力的でありうる。
該繊維状材料は、水を含まない、該表面層の総重量に対して計算して、少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも35重量%、より好ましくは少なくとも40重量%、の量で、該表面層中に存在しうる。該繊維状材料は、水を含まない、該表面層の総重量に対して計算して、80重量%以下、任意的に60重量%以下、任意的に55重量%以下、の量で、該表面層中に存在しうる。幾つかの実施態様において、該表面層中に存在する繊維状材料の量は、30重量%~60重量%、好ましくは35重量%~60重量%、より好ましくは40重量%~60重量%、である。
1以上の該表面層は、一般的には、少なくとも400g/m、好ましくは少なくとも500g/m、より好ましくは少なくとも600g/m、の面重量(該樹脂を含まない)を有する。上限として、1以上の該表面層は、30000g/m以下、好ましくは10000g/m以下、より好ましくは5000g/m以下、の面重量(該樹脂を含まない)を有しうる。本明細書に定義されている該面重量は、それが該パネルに有利な構造的特性を提供するので、所望されている。例えば、より高い面重量は、より良好な剛性、より硬い表面、及び増大された耐水性と関連している。
該表面層の密度は、少なくとも0.3g/cm、好ましくは少なくとも0.8g/cm、より好ましくは少なくとも1.0g/cm、でありうる。より高い固有密度を有する繊維を有する繊維状材料を含む表面層は、1.4g/cmより高い密度を有しうる。該表面層は、1.4g/cm以下、より好ましくは1.3g/cm以下、の密度を有することが望ましくありうる。1以上の該表面層の密度は、0.8~1.4g/cm、好ましくは1.0~1.4g/cm、であることが好ましい。
1以上の該表面層は、それぞれ、少なくとも0.3mm、好ましくは少なくとも0.5mm、より好ましくは1mm超、なおより好ましくは少なくとも1.1mm、の厚さを有しうる。1以上の該表面層は、それぞれ、20mm以下、より好ましくは10mm以下、なおより特には5mm以下、更により特には5mm未満、の厚さを有しうる。そのような厚さを有する表面層は、不必要な重量又は材料を寄与することなく、該パネルの該コア層に所望される構造的支持を提供する。
該パネルの硬化後、1以上の該表面層は、0~1の細孔割合として表される、0~0.8、好ましくは0.01~0.7、より好ましくは0.1~0.4、の多孔度を有する。該多孔度は、材料中の空隙(「空の」空間)の尺度であり、1以上の該表面層の総体積に対するボイドの体積の分率である。従って、細孔を含有しない材料は、細孔割合として表される、0の多孔度を有する。低い多孔度は、例えば、該パネルが家庭内の表面として使用される場合、該表面の容易な清掃を可能にする。
該表面における該繊維は、該繊維がそれらの自然な色とは異なる色を有するように、染色されうる。加えて又は代替的には、該樹脂自体が、染料によって着色されうる。染料/顔料の量が限定されるように、1以上の染料を、1つの表面層(例えば、食器棚の外表面)にのみ添加することが好ましくありうる。
パネル
該コア層及び該表面層が組み合わされて層状構造を形成し、これが次に加圧下で(部分的に)硬化されて、本発明に従うパネルを得る。
該パネルは、該パネルの総重量に基づいて、少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも15重量%、の樹脂含有量を有しうる。該パネルは、該パネルの総重量に基づいて、80重量%以下、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下、の樹脂含有量を有しうる。該パネルは、10~60重量%の樹脂、好ましくは15~50重量%の樹脂、より好ましくは15~40重量%の樹脂、を含みうる。
1以上の該表面層及び該コア層中に存在する樹脂の量は、上の項「コア層」及び「1以上の表面層」に記載されているように、異なりうる。該コア層の樹脂含有量(重量%単位)と1以上の該表面層の全樹脂含有量(重量%単位)との比は、1:1.5~1:15、特には1:1.5~1:10、より特には1:2~1:8、なおより特には1:2.1~1:8、更により特には1:3~1:7、である。言い換えれば、該コア層の樹脂含有量(重量%単位)は、1以上の該表面層の全樹脂含有量(重量%単位)よりも低い。より低い樹脂含有量は、より低いコア層の全体的コストと関連しているので(該粒子状材料が、一般的には、該樹脂よりも低いコスト/キログラムを有するので)、該パネルの該コアにとって、より低い樹脂含有量を好ましくする。より高い樹脂含有量は、良好な強度及び耐水性と関連しているので、該パネルの該1以上の表面にとって、より高い樹脂含有量を好ましくする。
該パネルの厚さは、少なくとも3mm、好ましくは少なくとも8mm、好ましくは少なくとも1.5cm、でありうる。上限として、24cmが言及されうる。
該コア層の厚さは、1以上の該表面層の総厚さと異なりうる。該コア層は、例えば、1以上の該表面層の総厚さよりも大きい厚さを有しうる。該コア層の厚さと、1以上の該表面層の総厚さとの比は、1:1以上でありうる。該コア層の厚さと、1以上の該表面層の総厚さとの比は好ましくは、1:1~150:1、より好ましくは1:1~50:1、より好ましくは1:1~25:1、より好ましくは2:1~25:1、より好ましくは3:1~25:1、より好ましくは5:1~20:1、である。
該パネルは、全体が持続可能な材料で作製されることができる。重合度に応じて、該パネル中のポリマーは加水分解されることができるので、幾つかの実施態様において、該パネル中の該ポリマーはゆっくりと分解し、該繊維状材料、該粒子状材料及び該ポリマーを、生物学的分解にとって利用可能なままとすることになる。従って、幾つかの実施態様において、該パネルは生物学的に分解可能である。また、該ポリマーは、炭素、水素及び酸素原子から本質的になるので、クリーンな燃焼プロファイルだけでなく、有機廃棄物としての処分にとって良好な好適性も示している。
本発明に従うパネルは、一般的には、高い硬度値を有する。該パネルは、少なくとも50ショアD、好ましくは少なくとも55ショアD、より好ましくは少なくとも60ショアD、の硬度を有しうる。硬度は、とりわけ耐スクラッチ性を示しているので、高い硬度が好ましくありうる。上限として、100ショアD以下の硬度が言及されうる。該パネルの硬度は、ショアデュロメータを使用するASTM D 2240に従って決定されうる。
本発明に従うパネルは、一般的には、高い曲げ強度を有する。該パネルは、例えばASTM D 7264を使用して決定される、15MPa超の曲げ強度を有しうる。該パネルは、好ましくは少なくとも20MPa、より好ましくは少なくとも25MPa、の曲げ強度を有する。明らかなように、高い曲げ強度は、該パネルが、重い荷重が掛けられうる表面、例えばテーブル、として使用される状況において好ましい。上限として、200MPa以下の曲げ強度が言及されうる。
高度に耐久性があり、強固なパネルが目指される場合、該ポリマーは、項「樹脂」に記載されているように、少なくとも0.8、好ましくは少なくとも0.9、より好ましくは少なくとも0.95、の重合度を有しうる。これらの重合度は、通常、項「該層状構造を硬化させて本発明に従うパネルを得ること」に記載されているように、硬化後に得られる。
本発明に従うパネルの含水量は、一般的には低い。該パネルの含水量は、該パネルの総重量に対して計算して、20重量%未満でありうる。該含水量は好ましくは、15重量%以下、より好ましくは10重量%以下、である。幾つかの実施態様において、該パネルの含水量は、50%の(相対)湿度及び20℃の温度において、24時間の保存後、より好ましくは48時間後、最も好ましくは72時間後、上記において定義された通りである。
本発明に従うパネルは、一般的には、良好な耐水性を有する。該パネルの該1以上の表面は、特には、耐水性である。耐水性は、該パネルの厚さにおける増加(パーセンテージ単位、該パネルの元の厚さと比較した場合)を測定する、EN317に従って決定されうる。結果として生じる厚さにおける増加は、以下「厚さの膨潤」と云われるが、50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下でありうる。理想的には、該厚さの膨潤は、素晴らしい耐水性を示すことになる、0%であろう。それ故に、該厚さの膨潤は好ましくは、0%である。本発明に従うパネルの厚さの膨潤は、1~50%、特には5~45%、より特には10~40%、でありうる。
該パネルの1以上の該表面層は、コーティング剤でコーティングされうる。例えば、該コーティングは、水不透過性、耐火性、並びに/又は酸及び/若しくは塩基に対して不活性であるコーティングでありうる。可能なコーティングは、例えば国際公開第2021/023495号パンフレットに記載されているものである(そこでは、コーティングは「キャリア層」と云われている)。
本発明に従うパネルは、建設において容易に使用されることができる。機械加工(例えば、のこ引き、穴あけ、CNC)、ねじの組み込み、蝶番の取り付けが容易であるので、複数のパネルを互いに取り付けて、食器棚及び同類のものを形成することができる。該表面層が(硬く、平滑であり、且つ緻密な)積層体として作用できるので、例えば、メラミン積層体による別個の積層は必要でない。建設の例が、図1及び2に示されている。
該パネルを製造する方法
上で言及されたように、本発明は、本発明に従うパネルを製造する為の方法であって、
粒子状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、コア層ベースを用意すること;
加圧下で該コア層ベースを任意的に硬化させて、少なくとも0.6の重合度を有するポリマーを含むコア層を形成すること;
繊維状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、表面層ベースを用意すること;
該コア層ベース又はコア層と、少なくとも1つの表面層ベースとを組み合わせて、層状構造を形成すること;並びに
該層状構造を、加圧下で硬化工程に付して、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有するポリマーを含むパネルを得ること、ここで、該硬化工程は、該層状構造を100~220℃の内部温度で5秒~12時間硬化させることを含む、
の工程を含む、上記方法に関する。
本発明に従う方法を実行する為の具体的な条件が、以下に論じられる。本発明の異なる実施態様が、それらが相互に排他的でない限り、組み合わされることができることは、当業者には明らかであろう。また、該粒子状材料、該繊維状材料、及び該樹脂(ポリマー又はその前駆体)は、上に記載された通りであることができることは明白であろう。
該コア層ベースを用意すること(及び該コア層を作製すること)
該コア層ベースは、本明細書に記載されている、粒子状材料と、ポリマー、又はその前駆体、との組み合わせである。
該コア層中の該ポリマーは、該ポリアルコール及び該ポリカルボン酸の組み合わせ(並びに、任意的に、ポリアルコール及びポリカルボン酸に由来するポリマー)を重合することによって得られうる。該化合物の性質に左右されるが、温度は、例えば、20℃~140℃、好ましくは40℃~140℃、より好ましくは60℃~140℃、なおより好ましくは80℃~120℃、更により好ましくは80℃~105℃、の温度でありうる。幾つかの実施態様において、該組み合わせは、該コア層への組み込みの前に、5分~12時間、好ましくは10分~6時間、より好ましくは1~4時間、の期間、加熱され及び混合されうる。硬化はまた、該樹脂を該コア層の該粒子状材料と組み合わせた後に行うこともできる。
該コア層ベース中に存在する該ポリマーは、0.8以下、任意的に0.7以下、任意的に0.6以下、の重合度を有しうる。下限として、0超の重合度が言及されうるが、これは、該ポリマーの該前駆体が使用された場合の重合度であるからである。該コア層中の該ポリマーの重合度は、0超、好ましくは少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは少なくとも0.3、好ましくは少なくとも0.4、でありうる、が言及されうる。該重合度が低い場合、予備硬化工程が保証されうる。
該コア層ベースは、加圧下で予備硬化されて、好ましくは0.7~0.8の重合度を有する、コア層を形成しうる。該コア層が0.8より高い重合度を有する場合、1以上の該表面層及び該コア層が組み合わされて該層状構造を形成する際に、1以上の該表面層との接着がほぼ又は全く無いことになる。該コア層中の該ポリマーは、加圧下での1以上の硬化工程において、更に重合されうる。この硬化工程(並びに、加圧下での硬化の前に実行されることができる、任意の乾燥及び予備硬化工程)の詳細は、項「該層状構造を硬化させて本発明に従うパネルを得ること」において論じられる、該パネルの硬化工程と同じである。
該表面層ベースを用意すること
該表面層は、本明細書に記載されている、繊維状材料と、ポリマー、又はその前駆体、との組み合わせである。
該ポリマーは、該ポリマーを含む樹脂の形態で用意されうる。該樹脂は、項「樹脂」に記載されている。該樹脂は、該表面層ベースの該繊維状材料に、少なくとも部分的に施与されることができる。該繊維状材料の該繊維の、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも95%、が、樹脂を設けられる。該表面層ベースにおいて、本質的に全ての繊維表面が樹脂を設けられることが好ましく、これは、繊維と樹脂との相互作用が、問題となっている該パネルの魅力的な特性を得ることにとって少なくとも部分的に責任があるからである。最終的なパネルにおいて、該表面層中の実質的に全ての繊維が樹脂でコーティングされることになることは、当業者には明らかであろう。
当業者は、該樹脂を設けることが、当技術分野において周知の方法、例えば噴霧、浸漬、ロールコーティング等、を使用して行われることができることを理解するであろう。例えば、樹脂は、該繊維状材料の1以上の面上に(ロール)コーティング又は噴霧されうる。
1以上の該表面層中の該ポリマーは、該ポリアルコール及び該ポリカルボン酸の組み合わせ(並びに、任意的に、ポリアルコール及びポリカルボン酸に由来するポリマー)を重合することによって得られうる。該化合物の性質に左右されるが、温度は、例えば、20℃~140℃、好ましくは40℃~140℃、より好ましくは60℃~140℃、なおより好ましくは60℃~120℃、更により好ましくは60℃~105℃、の温度でありうる。幾つかの実施態様において、該組み合わせは、該表面層への組み込みの前に、5分~12時間、好ましくは10分~6時間、より好ましくは1~4時間、の期間、加熱され及び混合されうる。硬化はまた、該樹脂を該コア層の該粒子状材料と組み合わせた後に行うこともできる。
該表面層ベース中の該ポリマーは、0.8以下、任意的に0.7以下、任意的に0.6以下、の重合度を有しうる。下限として、0超の重合度が言及されうるが、これは、該ポリマーの該前駆体が使用された場合の重合度であるからである。該表面層ベース中に存在する該ポリマーの重合度は、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは0.3、より好ましくは0.4以下、でありうる。該重合度が低い場合、予備硬化工程が保証されうる。
該層状構造を形成すること
該コア層ベース及び該表面層ベースが組み合わされて、層状構造を形成する。これは、単一工程又は二工程で行われることができる。該層状構造において、該コア層又はコア層ベースは、1つ又は2つの表面層ベースの間に配置されうる。
単一工程方法において、該層状構造は、コア層と、少なくとも1つの表面層ベースとを備えており、各ベースは独立して、0.8以下の重合度を有するポリマーを含む。下限として、少なくとも0の重合度が言及されうるが、これは、該ポリマーの該前駆体が使用された場合の重合度であるからである。各ベース中に存在する該ポリマーの重合度は、独立して、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.2、より好ましくは0.3、より好ましくは少なくとも0.4、でありうる。次に、これらのベースが積み重ねられて、層状構造を形成する。
従って、本発明に従うパネルを製造する単一工程方法は、
粒子状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、との組み合わせを用意して、コア層ベースを形成すること;
繊維状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、との組み合わせを用意して、表面層ベースを形成すること;
該コア層ベースと該表面層ベースとを組み合わせて、該コア層ベース及び該表面層ベースを備えている層状構造を形成すること;並びに
該層状構造を、加圧下で硬化工程に付して、少なくとも0.6、好ましくは少なくとも0.7、好ましくは少なくとも0.8、好ましくは少なくとも0.9、の、重量測定で決定される重合度を有するポリマーを含むパネルを得ること、ここで、該硬化工程は、該層状構造を100~220℃の内部温度で5秒~12時間硬化させることを含む、
の工程を含みうる。
二工程方法において、該コア層ベースはまず、加圧下で硬化される。これは、該粒子状材料をポリマーによって結合させる為に行われることができる。加圧下での硬化後に得られる該コア層中の該ポリマーは、加圧下での硬化後、0.6~1、好ましくは0.7~1、より好ましくは0.7~0.8、の重合度を有しうる。そのようにして得られた該パネルの該コア層は、次に、上に記載されたような重合度で、1以上の面(例えば、両面)上に表面層ベースを設けられることができる。
従って、本発明に従うパネルを製造する二工程方法は、
粒子状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、との組み合わせを用意して、コア層ベースを形成し、該コア層ベースを加圧下で硬化工程に付して、0.6~1、好ましくは少なくとも0.7~1、より好ましくは少なくとも0.7~0.8、の重合度を有するポリマーを含むコア層を形成すること;
繊維状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマー、又はその前駆体、との組み合わせを用意して、表面層ベースを形成すること;
該コア層と、少なくとも1つの表面層ベースとを、好ましくは該コア層が2つの表面層ベースの間に配置されるように組み合わせて、層状構造を形成すること;並びに、
該層状構造を、加圧下で硬化工程に付して、少なくとも0.6、好ましくは少なくとも0.7、より好ましくは少なくとも0.8、なお好ましくは少なくとも0.9、の、重量測定で決定される重合度を有するポリマーを含むパネルを得ること、ここで、該硬化工程は、該層状構造を100~220℃の内部温度で5秒~12時間硬化させることを含む、
の工程を含みうる。
該層状構造は、該粒子状材料、該繊維状材料、及び該ポリマーの重量の総重量に対して計算して、少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも15重量%、の樹脂含有量を有しうる。該層状構造は、該粒子状材料、該繊維状材料、及び該ポリマーの重量の総重量に対して計算して、80重量%以下、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下、の樹脂含有量を有しうる。該層状構造は、該粒子状材料、該繊維状材料、及び該ポリマーの重量の総重量に対して計算して、10~60重量%の樹脂、好ましくは15~50重量%の樹脂、より好ましくは15~40重量%の樹脂、を含みうる。
該層状構造を硬化させて本発明に従うパネルを得ること
該コア層ベース、該表面層ベース、及び/又は該層状構造は、独立して、該ベース又は層状構造の総重量に対して計算して、0.1重量%~60重量%の含水量を有しうる。幾つかの実施態様において、該コア層ベース、該表面層ベース、及び/又は該層状構造の含水量は、独立して、0.1重量%~25重量%、好ましくは0.1重量%~20重量%、より好ましくは0.1重量%~10重量%、である。低い含水量が有利でありうるが、これは、該層状構造を硬化させるのに必要とされる時間を低減し、幾つかの場合において、該層状構造からの漏出による該樹脂の浪費を低減するからである。該含水量は、以下の通り定義される:該層状構造中の水の量を、該層状構造の総質量で割ったもの。
該コア層ベース、該表面層ベース、及び/又は該層状構造が、高過ぎる含水量を有する場合、過剰な水を除去する為に、それらは乾燥工程に付されることができる。該乾燥工程は、水を除去するのに好適な条件下で実行されることができる。該乾燥中、該樹脂の重合は、ほぼ又は全く起こらないであろう。これは、乾燥工程が保証される場合、該含水量が高いからであり、乾燥温度が、有意な重合が起こる温度よりも低いからである。乾燥は、60℃未満の温度、好ましくは10~60℃未満の温度、より好ましくは10~50℃の温度、なおより好ましくは20~50℃の温度、最も好ましくは30~50℃の温度、で行われうる。乾燥時間は好ましくは、48時間以下、好ましくは24時間以下、である。幾つかの実施態様において、該乾燥時間は遥かに短く、好ましくは8時間以下、より好ましくは4時間以下、なおより好ましくは2時間以下、最も好ましくは1時間以下、である。最短として、5分の乾燥時間が言及されることができよう。乾燥を促進する為に、減圧が施与されうる。該減圧は、0.9バール以下、好ましくは0.5バール以下、より好ましくは0.1バール以下、でありうる。該乾燥は、該ベース又は層状構造の総重量に対して計算して、該含水量を20重量%未満に、好ましくは10重量%未満に、より好ましくは5重量%未満に、最も好ましくは2重量%未満に、低減しうる。
加えて又は代替的には、重合度に応じて、該(乾燥された)コア層ベース及び/又は該(乾燥された)表面層ベースは、独立して、予備硬化工程に付されることができる。該予備硬化中、該樹脂の重合が起こることになり、(反応)水の除去が起こりうる。予備硬化は、少なくとも60℃の温度で実施されうる。例えば、予備硬化は、60~140℃、好ましくは60~120℃、より好ましくは80~120℃、の温度で実施されうる。乾燥工程が施与される場合、該予備硬化は、0.8以下、好ましくは0.4~0.8、より好ましくは0.6~0.8、なおより好ましくは0.7~0.8、の重合度をもたらしうる。乾燥が施与されていない場合、該予備硬化は、該層状構造の総重量に対して計算して、該含水量を35重量%未満、好ましくは20重量%未満、より好ましくは10重量%未満、なおより好ましくは5重量%未満、最も好ましくは2重量%未満、に低減しうる。該予備硬化は、少なくとも5分、好ましくは少なくとも10分、より好ましくは少なくとも1時間、行われうる。最長として、24時間の予備硬化時間が言及されうる。一般的には、該予備硬化はオーブンで行われることになる。該オーブン内の湿度を慎重に制御することが有利であり、これは、乾燥中に水が除去されるので、高い湿度は逆効果になるであろうからである。従って、予備硬化の際、該オーブン内の湿度は、50%未満、好ましくは40%未満、でありうる。湿度が低ければ低いほど、該乾燥プロセスは速くなることになる。
次に、該層状構造は、乾燥工程及び/又は予備硬化工程に付されたか否かに関わらず、加圧下で硬化工程に付されて、上に記載されたような重合度を有する、本発明に従うパネルを得る。該硬化工程は、層が互いに接着しており、所望される表面特性が得られているのを確実にすることが意図されている。文脈に左右されるが、本明細書において使用される場合、「加圧下」は、大気圧、大気圧を超える圧力、又は真空圧を包含しうる。
具体的には、該層状構造は、1以上の硬化工程(例えば、異なる温度での硬化)に供されうる。好ましくは、該層状構造は、2つ以上の硬化工程に付される。該硬化工程は、該ポリマーを更に重合させることで、強度及び耐水性を増加させることが意図されている。従って、該硬化工程の最も重要な点は、該ポリマーが反応温度にあることである。該硬化工程はまた、該層状構造内に残された水を除去又はその量を低減する為に実施されうる。
硬化は、当技術分野において知られている加熱技術を使用して、例えばオーブン内で、実行されることができる。異なる種類のオーブンが使用されてもよく、例えば、ベルトオーブン、対流式オーブン、赤外線オーブン、熱風オーブン、従来型のベーキングオーブン及びそれらの組み合わせを包含するが、それらに限定されるものでない。硬化は、単一工程又は複数工程で行われることができる。硬化時間は、一般的には、該層状構造のサイズ及び形状、並びに使用されるオーブンの種類及び温度に応じて、5秒~12時間である。好適な硬化条件を選択することは、当業者の範囲内である。
該層状構造は、100~220℃、好ましくは100~180℃、より好ましくは120~170℃、の内部温度で硬化される。好ましくは、該層状構造が天然繊維又は粒子状材料(例えば、セルロース系若しくはリグノセルロース系繊維)を含む場合、硬化中の該内部温度は170℃以下であるが、これは、より高い温度がこれらの繊維を損傷することができようからである。高い耐水性が目指される場合、硬化は、好ましくは、150℃を上回る内部温度で行われる。従って、該硬化温度はその場合、150超~220℃、好ましくは150超~180℃、より好ましくは150超~170℃、でありうる。該内部温度は、硬化中、又は該パネルが硬化の為の手段、例えばオーブン若しくはプレス、から取り出された直後に測定される。
本発明に従う方法を使用して得られた該層状構造は、二工程で硬化されうる。これは、該層状構造中の含水量がまだ相対的に高い場合に有利であることができ、これは、二工程方法が、該層状構造の不均等な硬化を防ぐからである。第一の硬化工程において、80~140℃、好ましくは105~135℃、より好ましくは110~130℃、の内部温度で、該層状構造をこの温度で硬化させることは、該パネルの表面上における、該層状構造がより高い温度で硬化された場合に発生するであろう、ブリスターの発生を最小化する。該第一の硬化工程は好ましくは、少なくとも15分、好ましくは少なくとも25分、好ましくは少なくとも30分、実行される。それは、所望される限り実行されうるが、商業的な理由から、それは、一般的には、3時間より長く実行されることはない。
該第一の硬化工程後、該層状構造は、第二の硬化工程において、140~220℃、好ましくは140~180℃、の内部温度で硬化されうる。好ましくは、該層状構造が天然繊維(例えば、セルロース系若しくはリグノセルロース系繊維)を含む場合、硬化中の該内部温度は170℃以下であるが、これは、より高い温度がこれらの繊維を損傷することができようからである。該第二の硬化工程は、まだ必要であれば、該層状構造の強度を増加させる為に使用されることができる。それは、一般的には、少なくとも60分、好ましくは少なくとも90分、実行される。商業的な理由から、該第二の硬化工程は、一般的には、6時間以下実行される。当業者に明白であろう通り、温度勾配がまた、硬化中に施与されうる。
例えば、最終的なパネルに特定の形状又は密度を与える為に、大気圧超又は大気圧未満の圧力が、該層状構造に施与されうる。そのような圧力は、硬化前又は硬化中に施与されうる。この圧力は、該構造を、型、好ましくはテフロン(登録商標)材料でコーティングされた型、の中又はその上でプレスすることによって施与されうる。本明細書において使用される場合、「型」は、該硬化工程中に該層状構造を支持することができる形状として定義される。該圧力は、2~40バール(=kg/cmの構造)、好ましくは5~30バール、より好ましくは15~30バール、でありうる。該圧力は、少なくとも5秒の総持続時間、施与されうる。該プレスは、上に記載された、該方法によって得られる該パネルの厚さを決定する厚さ制御を使用して行われうる。圧力は、高い表面均一性及び耐スクラッチ性を有する、驚くほど強固なパネルを得る為に、施与されうる。
硬化後、該パネル中の該ポリマーの重合度は、一般的には、少なくとも0.6、好ましくは少なくとも0.7、より好ましくは少なくとも0.8、なおより好ましくは少なくとも0.9、であることになる。また、硬化の直後、該パネルの含水量は、一般的には、10重量%未満(該層状構造の総重量に対して計算して)、好ましくは5重量%未満、より好ましくは2重量%未満、最も好ましくは1重量%未満、である。保存条件に左右されるが、該パネルの含水量は、硬化後に増加しうる。
該方法に従う方法によって得ることができるパネルの他の特性、例えばその耐水性、曲げ強度及び硬度、は、上に記載されている。
本明細書において言及される全ての文書は、参照によりそれら全体が、代替的には、それらが具体的に依拠された開示を提供する為に、組み込まれる。
実施例
以下の実施例は、幾つかの好ましい実施態様における本発明の実践を例証することになる。本発明の範囲内の他の実施態様は、当業者には明らかであろう。
実施例1:ポリエステルポリマーの溶液の調製
グリセロール(1.0kg、10.9モル、純度>99%)及びクエン酸(2.0kg、10.4モル、純度>99%)が、反応容器内で組み合わされ、それが撹拌及び加熱された。ホウ酸(9g、0.5m/m、>99%純度)が添加された。約15分以内に、該混合物は135℃に加熱され、その温度で15分間保持された。次に、該混合物は水道水を使用して希釈され、この後、含水量は40~50重量%であった。該混合物は冷まされた。
該水道水での希釈前に形成された該ポリマーの重合度を測定する為に、反応生成物の重量(2775g)が、天秤を使用して測定され、出発材料の総重量(3000g)と比較された。次に、該重合度が、該出発材料の総重量及び該反応生成物の重量の間の重量差を使用して計算された。
グリセロール及びクエン酸の重合反応は、エステル化反応である。エステル化反応において、2つの官能基(すなわち、ヒドロキシル基及びカルボン酸基)が反応して、1つの水分子を形成する。該エステル化反応は、水の蒸発によって完了に向かって推進される。従って、該反応生成物のより低い重量は、この反応水の蒸発の結果である。該出発材料の総重量及び該反応生成物の重量の間の重量差から、上記の反応が15分後に停止されたとき、約225g(約12.5モル)の水が蒸発したと決定されることができる。1当量のカルボン酸基が1当量のヒドロキシル基と反応すると、1当量の水が失われる。これは、該反応が15分後に停止されたとき、12.5当量のカルボン酸基と、12.5当量のヒドロキシル基とが反応したことを意味する。
反応できるであろう官能基の最大数は、上に言及されたエステル化反応において、反応にとって利用可能なカルボン酸基の当量によって決定される(これは、反応にとって利用可能なカルボン酸基が、ヒドロキシル基より少なかったからである)。クエン酸は、3つのカルボン酸基を有する。従って、反応にとって利用可能なカルボン酸基は、31.2当量(3×10.4モルのクエン酸)存在した。
該重合度は、ある時点で既に反応した官能基の分率(ここでは、15分後に12.5当量のカルボン酸基)と、反応することができる官能基の最大数(ここでは、31.4当量のカルボン酸基)との比である。これは、該反応が停止された後、該ポリマーの重合度が0.40(12.5/31.2)であったことを意味する。
実施例2:単一工程方法におけるパネルの製造
該表面層ベースの調製
2枚の麻マット(110×85cm)が、麻ロール(15×1m、10mmの厚さ、1100g/m、HempFlax社より)から切り出された。該麻マットは、実施例1において得られた樹脂で含浸された。該樹脂はまず、該麻マットの片面に均等に注がれた。次に、該麻マットは、のし棒の助けを借りて巻かれ、絞り機に通された。該樹脂の含浸は、室温で行われた。これらの工程の後、該マットに含浸された樹脂の総量は、希釈前の樹脂の重量と、該マット及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、45~55重量%であった。該含浸された麻マットは、80℃で2.5時間予備硬化された。次に、それらは室温に冷まされた。
該コア層ベースの調製
粒子状材料が、9000gの麻結束繊維から調製された。この粒子状材料に、1500gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた粒子状混合物が撹拌された。該粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。次に、この粒子状混合物は120℃で1時間乾燥された。
該層状構造を形成すること
第1の麻マット(80℃で予熱された)が、型に入れられた。該粒子状混合物(120℃で予熱された)が、該第1の麻マット上に広げられた。第2の麻マットが、該粒子状混合物上に施与された。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定1~5バール)。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
該型が取り外され、次に、該構造が155℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計10~20分プレスされた。該パネルが、該プレスから取り外された。そのようにして得られた該サンドイッチパネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
最終的なパネルは、表1に示されているように、平滑且つ均質な表面を有しており、良好な硬度及び良好な耐水性を有していた。
実施例3:二工程方法におけるパネルの製造
この実施例において、コアパネルが第1の工程において製造され、これが次に表面層と組み合わされる。
該表面層ベースの調製
該表面層ベースは、実施例2に記載されているように調製された。
該コア層の調製
粒子状材料が、9000gの麻結束繊維から調製された。この粒子状材料に、1500gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた粒子状混合物が撹拌された。該粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。
該粒子状混合物が、型の中に広げられた。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定1~5バール)。該型が取り外され、次に、該粒子状混合物が200℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。結果として得られたコア層が、該プレスから取り外された。該コア層は、10~15MPaの曲げ強度を有していた。
該層状構造を形成すること
そのようにして得られた該コア層が、2つの表面層ベース(すなわち、実施例2に記載されているような、含浸された麻マット)で挟まれ、結果として得られた層状構造が、80℃に1時間予熱された。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
次に、該層状構造が155℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。そのようにして得られた該サンドイッチパネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
最終的なパネルは、表2に示されているように、平滑且つ均質な表面を有しており、良好な硬度及び良好な耐水性を有していた。
実施例4:ロードグラス(road grass)を用いた二工程パネルの製造
この実施例において、コアパネルが第1の工程において製造され、これが次に表面層と組み合わされる。
該表面層ベースの調製
該表面層ベースは、実施例2に記載されているように調製された。
該コア層の調製
粒子状材料が、8000gの麻結束繊維及び1000gの乾燥された草から調製された。この粒子状材料に、1500gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた混合物が撹拌された。該粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。
該粒子状混合物が、型の中に広げられた。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定1~5バール)。該型が取り外され、次に、該粒子状混合物が200℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。結果として得られたコア層が、該プレスから取り外された。該コア層は、10~15MPaの曲げ強度を有していた。
該層状構造を形成すること
そのようにして得られた該コア層が、2つの表面層ベース(すなわち、実施例2に記載されているような、含浸された麻マット)で挟まれ、結果として得られた層状構造が、80℃に1時間予熱された。次に、50gの草が該麻層の上に撒かれた。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
次に、該層状構造が155℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。そのようにして得られた該パネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。該パネルは、上に添加された該ロードグラスのパターンによって決定される、異なる様相を示している。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
最終的なパネルは、表3に示されているように、平滑且つ均質な表面を有しており、良好な硬度及び良好な耐水性を有していた。
この方法を使用して得ることができるパネルの写真が、図3及び4として提供されている。該パネルの様々な層は、図3及び4において容易に識別されることができる。該表面層は薄い(各1.5mm)のに対し、該コア層は厚い(15mm)。しかし、上に提示されたような、該パネルの様々な望ましい特性は、大部分が、該薄い表面層に帰することができる。
実施例5:単一工程方法における、被覆された縁を有するパネルの製造
該表面層ベースの調製
2枚の麻マット(15×15cm)が、麻ロール(15×1m、10mmの厚さ、HempFlax社より)から切り出された。該麻マットは、実施例1において得られた樹脂で含浸された。該樹脂はまず、該麻マットの片面に均等に注がれた。次に、該麻マットは裏返され、該麻マットの反対面は樹脂で噴霧された。該樹脂の含浸は、室温で行われた。該マット上に噴霧された樹脂の総量は、希釈前の樹脂の重量と、該マット及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して40重量%であった。該含浸された麻マットは、105℃で30分予備硬化された。次に、それらは室温に冷まされた。
該コア層ベースの調製
粒子状材料が、240gの麻結束繊維から調製された。この粒子状材料に、20gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた粒子状混合物が撹拌された。この粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。
該層状構造を形成すること
第1の麻マットが、予熱された型(145℃)に入れられた。該粒子状混合物が、該第1の麻マット上に広げられた。第2の麻マットが、該粒子状混合物上に施与された。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定20~30バール)。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
次に、該層状構造が145℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計15分プレスされた。該パネルが、該型から取り外された。そのようにして得られた該パネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
該パネルの写真が、図5として提供されている。図5から、該パネルの縁が表面層で被覆されており、それにより該コア層が露出されるのを防いでいることが導き出されることができる。
実施例6:フィラーとしてリサイクル家具を用いたパネルの製造
この実施例において、コアパネルが第1の工程において製造され、これが次に表面層と組み合わされる。
該表面層ベースの調製
該表面層ベースは、実施例2に記載されているように調製された。
該コア層の調製
粒子状材料が、9000gの、本明細書に記載されている樹脂製のリサイクル家具(Vepa社から入手)及び麻繊維から調製された。この粒子状材料に、1500gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた粒子状混合物が撹拌された。該粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。
該粒子状混合物が、型の中に広げられた。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定1~5バール)。該型が取り外され、次に、該混合物が200℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。結果として得られたコア層が、該プレスから取り外された。該コア層は、10~20MPaの曲げ強度を有していた。
該層状構造を形成すること
そのようにして得られた該コア層が、実施例2に記載されているような、2枚の含浸された麻マットで挟まれた。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
結果として得られた層状構造が、80℃に1時間予熱された。次に、該層状構造が155℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。そのようにして得られた該サンドイッチパネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
最終的なパネルは、平滑且つ均質な表面を有しており、良好な硬度及び良好な耐水性を有していた。
実施例7:フィラーとして木材チップを用いたパネルの製造
この実施例において、コアパネルが第1の工程において製造され、これが次に表面層と組み合わされる。
該表面層ベースの調製
該表面層ベースは、実施例2に記載されているように調製された。
該コア層の調製
粒子状材料が、9000gの木材チップで調製された。木材チップは、Koskisen社から供給され、カバノキ及びトウヒから作製されていた。この粒子状材料に、1500gの実施例1の樹脂が添加され、結果として得られた粒子状混合物が撹拌された。該粒子状混合物は、希釈前の樹脂の重量と、該粒子状材料及び希釈前の該樹脂の総重量とから計算して、10重量%の樹脂含有量を有していた。
該粒子状混合物が、型の中に広げられた。該型はカバーが設けられ、圧力が該型上に施与された(推定1~5バール)。該型が取り外され、次に、該混合物が200℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。結果として得られたコア層が、該プレスから取り外された。該コア層は、10~20MPaの曲げ強度を有していた。
該層状構造を形成すること
そのようにして得られた該コア層が、実施例2に記載されているような、2枚の含浸された麻マットで挟まれた。
該層状構造を硬化させてパネルを得ること
結果として得られた層状構造が、80℃に1時間予熱された。次に、該構造が155℃の温度(115~125℃の内部温度)で合計12分、25バールの圧力でプレスされた。そのようにして得られた該サンドイッチパネルは、触感及び目視検査によって決定されたように、平滑且つ均質な表面を有していた。
次に、該パネルは、以下のような後硬化工程に付された。該パネルはオーブンに入れられ、120℃で予熱され、その温度で30分硬化された後、160℃で105分間硬化された。
最終的なパネルは、平滑且つ均質な表面を有しており、良好な硬度及び曲げ強度(40MPaまで)、並びに良好な耐水性を有していた。

Claims (15)

  1. コア層と、該コア層に結合されている少なくとも1つの表面層とを備えているパネルであって、前記コア層は、樹脂と結合された粒子状材料を含み、前記表面層は、樹脂と結合された繊維状材料を含み、前記樹脂は、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオール及び3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸に由来するポリマーを含み、ここで、前記ポリマーは、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有し、ここで、前記コア層の樹脂含有量(重量%単位)と1以上の前記表面層の全樹脂含有量(重量%単位)との比が1:1.5~1:15である、前記パネル。
  2. 前記コア層が、1つ又は2つの表面層の間、好ましくは2つの表面層の間、に配置される、請求項1に記載のパネル。
  3. 前記コア層が、少なくとも1.5mm、特には少なくとも2mm、より特には少なくとも4mm、の厚さを有し、及び/又は20cm以下、特には10cm以下、より特には5cm以下、なおより特には3cm以下、の厚さを有し;及び/又は、
    前記1以上の表面層の厚さが、少なくとも0.3mm、特には0.5mm、より特には1mm超、なおより特には少なくとも1.1mm、であり、及び/又は、20mm以下、より特には10mm以下、なおより特には5mm以下、更により特には5mm未満、である、請求項1又は2に記載のパネル。
  4. 前記コア層が、0.1g/cm~1.4g/cm、好ましくは0.3g/cm~1.4g/cm、より好ましくは0.5g/cm~1.3g/cm、の密度を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のパネル。
  5. 前記粒子状材料は、500未満:1、好ましくは100未満:1、より好ましくは50未満:1、なおより好ましくは10未満:1、のアスペクト比を有する少なくとも50重量%の粒子を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のパネル。
  6. 前記1以上の表面層が、植物由来繊維、好ましくはセルロース系及び/又はリグノセルロース系繊維、より好ましくは、亜麻、麻、ケナフ、ジュート、ラミー、サイザル、ココヤシ、竹、及び綿の繊維を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のパネル。
  7. 前記1以上の表面層中の前記繊維材料が、それらの最長軸に沿って決定されて、少なくとも1cm、好ましくは少なくとも2cm、好ましくは少なくとも3cm、より好ましくは少なくとも4cm、及び/又は最大20cm、好ましくは最大10cm、の長さを有する繊維を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のパネル。
  8. 前記パネルの側面が表面層で被覆されている、請求項1~7のいずれか1項に記載のパネル。
  9. 前記パネルの前記樹脂含有量が、前記パネルの総重量に対して計算して、10~60重量%、好ましくは15~50重量%、より好ましくは15~40重量%、であり、及び/又は、
    前記コア層の前記樹脂含有量が、前記粒子材料及び前記樹脂の総重量に対して計算して、1~40重量%、好ましくは2~30重量%、より好ましくは5~20重量%、であり、及び/又は、
    前記1以上の表面層の前記樹脂含有量が、前記繊維材料及び前記樹脂の総重量に対して計算して、10~90重量%、好ましくは20~80重量%、より好ましくは30~70重量%、更により好ましくは40~60重量%、である、
    請求項1~8のいずれか1項に記載のパネル。
  10. 前記コア層の前記樹脂含有量(重量%単位)と前記1以上の表面層の前記全樹脂含有量(重量%単位)との比が、1:1.5~1:10、より特には1:2~1:8、である、請求項1~9のいずれか1項に記載のパネル。
  11. 前記コア層の厚さと、前記1以上の表面層の総厚さとの比が好ましくは、1:1~150:1、より好ましくは1:1~50:1、より好ましくは1:1~25:1、より好ましくは2:1~25:1、より好ましくは3:1~25:1、より好ましくは5:1~20:1、である、請求項1~10のいずれか1項に記載のパネル。
  12. 前記ポリカルボン酸は、ポリ酸の総量に対して計算して少なくとも10重量%、特には少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも50重量%、より特には少なくとも70重量%、更により特には少なくとも90重量%、更には少なくとも95重量%、のトリカルボン酸を含み、ここで、前記トリカルボン酸が好ましくはクエン酸であり、及び/又は、
    前記ポリオールが、少なくとも50モル%、好ましくは70モル%、より特には少なくとも90モル%、又は少なくとも95モル%、のグリセロール、キシリトール、ソルビトール、又はマンニトール、特にはグルセロール、からなる、請求項1~11のいずれか1項に記載のパネル。
  13. 請求項1~12のいずれか1項に記載のパネルを製造する方法であって、
    粒子状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオールと3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸とに由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、コア層ベースを用意すること;
    加圧下で前記コア層ベースを任意的に硬化させて、少なくとも0.6の重合度を有するポリマーを含むコア層を形成すること;
    繊維状材料と、2~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリオールと3~15個の炭素原子を有する脂肪族ポリカルボン酸とに由来するポリマー、又はその前駆体、とを一緒にすることによって、表面層ベースを用意すること;
    前記コア層ベース又はコア層と、少なくとも1つの表面層ベースとを組み合わせて、層状構造を形成すること;並びに、
    前記層状構造を、加圧下で硬化工程に付して、少なくとも0.6の、重量測定で決定される重合度を有するポリマーを含むパネルを得ること、ここで、前記硬化工程は、前記層状構造を100~220℃の内部温度で5秒~12時間硬化させることを含む、
    の工程を含む、前記方法。
  14. 前記層状構造が、コア層ベース及び少なくとも1つの表面層ベースを含み、ここで、各ベースは独立して、0.8以下の重合度を有するポリマーを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記層状構造の形成前に、前記コア層ベースが加圧下で硬化工程に付されて、0.6~0.8の重合度を有するポリマーを含むコア層を形成し、ここで、任意的に、前記コア層と前記少なくとも1つの表面層ベースとを一緒にすることが、前記コア層が2つの表面層ベースの間に配置されるようにすることである、請求項14に記載の方法。
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