KR20110003503A - 바이오라미네이트 복합 조립체 및 관련 방법 - Google Patents

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layers
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밀턴 리벨
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Abstract

본 발명의 실시예는 하나 이상의 바이오라미네이트 층, 비플라스틱 강체 기판, 및 상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체에 관한 것이다. 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 상기 기판에 적층되거나 또는 성형된다.

Description

바이오라미네이트 복합 조립체 및 관련 방법{BIOLAMINATE COMPOSITE ASSEMBLY AND RELATED METHODS}
본 출원은 2008년 3월 24일자로 미국 가출원 제 61/038,971호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 미국 가출원 제 61/038,971호의 내용 전체는 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.
미국 내 및 외국의 환경 운동은 주거 및 작업장 환경으로부터 유해한 물질을 제거하기 위한 환경 친화적인 ("그린") 제품 및 프로그램에 대한 요구의 증가와 더불어 주류 관심사로 지속적으로 성장하고 있다. PVC(폴리비닐클로라이드) 및 포름알데히드 기반의 라미네이트 작업대 표면 및 부품이 그들의 유해한 특성으로 인해 현재 다수의 응용제품에서 제거되고 있다. 다수의 기업들 및 기관들은 내부 작업장 및 생산 라인에서 PVC 및 포름알데히드 기반의 제품을 제거하기 위한 적극적인 행동을 취하고 있다.
이러한 요구는 석유화학 플라스틱 및 유해한 폴리머를 대체하기 위해 "그린" 제품에 대한 성장을 지속시키고 있다. 이러한 요구는 환경적인 인식에 의해 그리고 내부 환경을 더 건강하게 만들고자 하는 생각에 기초한 건축 및 빌딩 분야의 공동체에 의해 주도되고 있다. 수직형 및 수평형 마감재 제품(surfacing products)에 대한 다수의 건축물에 사용되는 응용제품, 시설물에 사용되는 응용제품, 및 상업적인 응용제품에 공통적으로 사용되는 재료는 주로 PVC 및 멜라민 포름알데히드 라미네이트로부터 추출된다.
미국 가출원 제 61/038,971호
본 발명의 실시예들은 하나 이상의 바이오라미네이트 층, 비플라스틱 강체 기판, 및 상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체를 제공하기 위한 것이다. 기판은 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 적층되거나 또는 형성된다. 실시예들은 또한 바이오라미네이트 복합 조립체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들은 또한 투명한 바이오폴리머층, 불투명한 바이오폴리머층, 및 장식용 인쇄층(decorative print layer)을 포함하는 장식용 바이오라미네이트 층을 제공하기 위한 것이다. 인쇄층은 투명한 바이오폴리머층과 불투명한 바이오폴리머층 사이에 위치된다.
추가로 예시하기 위해 다음의 실시예가 기술된다.
1. 바이오라미네이트 복합 조립체에 있어서,
하나 이상의 바이오라미네이트 층;
비플라스틱 강체 기판; 및
상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층
을 포함하고,
상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 상기 기판에 적층되는
바이오라미네이트 복합 조립체.
2. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 적층은 평탄 적층을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
3. 상기 실시예 1에 있어서, 단일 바이오라미네이트 층이 상기 비플라스틱 강체 기판의 하나의 면과 접촉하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
4. 상기 실시예 1에 있어서, 2개 이상의 바이오라미네이트 층이 상기 비플라스틱 강체 기판의 2개 이상의 면과 접촉하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
5. 상기 실시예 2에 있어서, 상기 평탄 적층은 열간 압착, 냉간 압착, 닙 롤링(nip rolled), 시트 형상, 전체 패널 형상, 고객 주문에 의한 커팅(custom cut), 또는 이들의 일부 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
6. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 접착제는 접착층(glue line)을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
7. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 접착제는 열에 의해 활성화되는 접착제를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
8. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 접착제는 접촉 접착제(contact adhesive)를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
9. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 접착제는 냉간 압착 접착제(cold press adhesive)를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
10. 상기 실시예 9에 있어서, 상기 접착제는 압력 감지 테이프(pressure sensitive tape)를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
11. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 기판은 복합 매트릭스를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
12. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 기판은 목재 복합체, MDF, HDF, 합판, OSB, 목재 파티클보드, 목재 플라스틱 복합체, 농산물 섬유 플라스틱 복합체, 농산물 파티클보드, 농산물 섬유 복합체, 석고보드, 시트록, 하드보드, 금속, 글래스, 시멘트, 시멘트보드, 세룰로오즈 기판, 세룰로오즈 종이 복합체, 다층 세룰로오즈 글루 복합체, 목재 베니어, 대나무, 재활용 종이 기판, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
13. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 기판은 포름알데히드가 없는 매트릭스 수지를 사용하여 농산물 섬유로부터 추출되는 기판을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
14. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 작업대 표면, 선반, 목조 제품, 적층 바닥재(laminated flooring), 싱크대 상부(countertops), 테이블 표면, 가구 부품, 스토어 고정물, 칸막이(dividers), 벽지, 캐비닛 덮개(cabinet coverings), 캐비닛 도어, 통로용 도어, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
15. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 대략 0.005 내지 0.25 인치의 두께를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
16. 상기 실시예 15에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 열 융합 또는 접착제에 의해 서로 열적으로 융합되는 바이오라미네이트 복합 조립체.
17. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 대략 0.050 내지 1.5 인치의 두께를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
18. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 PLA, PHA, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
19. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 바이오플라스틱, 바이오폴리머, 변형된 바이오폴리머, 바이오복합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
20. 상기 실시예 19에 있어서, 상기 바이오플라스틱, 상기 바이오폴리머, 상기 변형된 바이오폴리머, 및 상기 바이오복합체는 폴리유산 기반 재료를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
21. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 플라스틱, 바이오플라스틱, 첨가제, 또는 바이오첨가제 중 하나 이상과 결합되는 변형된 PLA를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
22. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 충전제, 섬유, 또는 착색제 중 하나 이상과 결합되는 변형된 PLA를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
23. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 인쇄층을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
24. 상기 실시예 23에 있어서, 상기 하나 이상의 인쇄층은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 상부면 상에, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 하부면 상에, 또는 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 사이에 위치되는 바이오라미네이트 복합 조립체.
25. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 바이오가소제, 바이오윤활제, 또는 이들 양자를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
26. 상기 실시예 25에 있어서, 상기 바이오가소제는 시트산 에스테르, 에스테르, 젖산, 및 기타 다른 형태의 바이오 기반 가소제를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
27. 상기 실시예 25에 있어서, 상기 바이오윤활제는 천연 왁스, 리그넌트(lignants), 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
28. 상기 실시예 25에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 가요성 PVC 층의 가요성에 필적하는 가요성을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
29. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 장식용 첨가제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
30. 상기 실시예 29에 있어서, 상기 하나 이상의 장식용 첨가제는 착색제, 질감, 장식용 입자, 장식용 박편(flakes), 또는 천연 함침 섬유를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
31. 상기 실시예 30에 있어서, 상기 착색제는 3차원 심미적 가치를 제공하는 자연적인 심도(natural depth of field)를 허용하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
32. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 기능성 첨가제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
33. 상기 실시예 32에 있어서, 상기 하나 이상의 기능성 첨가제는 EVA, FR, 천연 석영, 바이오가소제, 바이오윤활제, 미네랄, 천연 섬유, 합성 섬유, 충격 보강제, 항균제(antimicrobial), 도전성 충전제, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
34. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 롤 방식 질감 표면 또는 압착된 질감 표면을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
35. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 제 2면과 접촉하는 비플라스틱 강체 기판을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
36. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 바이오플라스틱 엣지밴딩을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
37. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 엣지밴딩을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
38. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 비플라스틱 강체 기판은 바이오 기반의 엣지밴딩 및 바이오라미네이트 표면을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
39. 상기 실시예 38에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 및 상기 엣지밴딩 양자는 PLA, 변형된 PLA, 또는 이들 양자를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
40. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 적층은 열간 압착 프로세스, 롤 적층, 냉간 압착 프로세스를 사용하거나, 또는 접촉 접착제를 사용하여 행해지는 바이오라미네이트 복합 조립체.
41. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 난연제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
42. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 천연 미네랄을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
43. 상기 실시예 1에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 구조는 3차원 외관을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
44. 바이오라미네이트 복합 조립체에 있어서,
하나 이상의 바이오라미네이트 층;
3차원 비플라스틱 강체 기판; 및
상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층
을 포함하고,
상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 상기 기판의 2개 이상의 표면에 열성형되는
바이오라미네이트 복합 조립체.
45. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 열성형은 영구적인 바이오라미네이트 복합 조립체.
46. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 열성형은 진공 성형, 선형 성형, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
47. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 접착제는 접착층(glue line)을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
48. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 기판은 복합 매트릭스를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
49. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 기판은 목재 복합체, MDF, HDF, 합판, OSB, 목재 파티클보드, 목재 플라스틱 복합체, 농산물 섬유 플라스틱 복합체, 농산물 파티클보드, 농산물 섬유 복합체, 석고보드, 시트록, 하드보드, 금속, 글래스, 시멘트, 시멘트보드, 세룰로오즈 기판, 세룰로오즈 종이 복합체, 다층 세룰로오즈 글루 복합체, 목재 베니어, 대나무, 재활용 종이 기판, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
50. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 기판은 포름알데히드가 없는 매트릭스 수지를 사용하여 농산물 섬유로부터 추출되는 기판을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
51. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 작업대 표면, 선반, 목조 제품, 바닥재(flooring), 싱크대 상부(countertops), 테이블, 칸막이(dividers), 벽지, 캐비닛 덮개(cabinet coverings), 캐비닛 도어, 스토어 고정물 부품, 통로용 도어, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
52. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 대략 0.005 내지 0.25 인치의 두께를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
53. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 대략 0.030 내지 1.5 인치의 두께를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
54. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 PLA, PHA, 및 기타 다른 바이오플라스틱/바이오폴리머를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
55. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 바이오가소제 및 바이오윤활제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
56. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 장식용 첨가제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
57. 상기 실시예 56에 있어서, 상기 하나 이상의 장식용 첨가제는 착색제, 질감, 장식용 입자, 장식용 박편(flakes), 또는 천연 함침 섬유를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
58. 상기 실시예 57에 있어서, 상기 착색제는 3차원 심미적 가치를 제공하는 자연적인 심도(natural depth of field)를 허용하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
59. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 기능성 첨가제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
60. 상기 실시예 59에 있어서, 상기 하나 이상의 기능성 첨가제는 EVA, FR, 천연 석영, 바이오가소제, 바이오윤활제, 미네랄, 섬유, 합성 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
61. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 롤 방식 질감 표면 또는 압착된 질감 표면을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
62. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 제 2면과 접촉하는 비플라스틱 강체 기판을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
63. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 난연제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
64. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 천연 미네랄을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
65. 상기 실시예 64에 있어서, 상기 천연 미네랄은 높은 내마모성 HPL 기준을 만족시키는 미네랄을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
66. 상기 실시예 44에 있어서, 상기 바이오라미네이트 복합 구조는 3차원 외관을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
67. 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법에 있어서,
하나 이상의 바이오라미네이트 층을 비플라스틱 강체 기판에 적층하는 단계를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
68. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 리버스 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
69. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 투명한 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
70. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 직접 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
71. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 다층 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
72. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 사이에 장식용 인쇄층을 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
73. 상기 실시예 72에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층을 서로 열적으로 융합하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
74. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 사이에 장식층을 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
75. 상기 실시예 74에 있어서, 상기 인쇄는 오프셋 인쇄, 인크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 또는 플렉소 인쇄(flexographic printing)를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
76. 상기 실시예 74에 있어서, 상기 인쇄는 바이오잉크를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
77. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 투명 액체 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
78. 상기 실시예 77에 있어서, 상기 도포하는 단계는 스프레이 코팅 방법, 롤 코팅 방법, 오프셋 인쇄 방법, 또는 로드 코팅 방법을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
79. 상기 실시예 67에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 투명한 상부층, 장식용 내부층, 및 불투명층을 포함하고, 상기 각각의 층은 인접층과 열적으로 융합되는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
80. 상기 실시예 70에 있어서, 상기 방법은 상기 인쇄된 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 외측면 상에 투명한 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
81. 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법에 있어서,
하나 이상의 바이오라미네이트 층을 비플라스틱 강체 기판에 성형하는 단계를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
82. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 성형은 열성형, 진공 성형, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
83. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 리버스 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
84. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 투명한 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
85. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 직접 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
86. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 다층 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
87. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 사이에 장식용 인쇄층을 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
88. 상기 실시예 87에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층을 서로 열적으로 융합하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
89. 상기 실시예 88에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 사이에 장식층을 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
90. 상기 실시예 89에 있어서, 상기 인쇄는 오프셋 인쇄, 인크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 또는 플렉소 인쇄(flexographic printing)를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
91. 상기 실시예 89에 있어서, 상기 인쇄는 바이오잉크를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
92. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 투명 액체 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
93. 상기 실시예 92에 있어서, 상기 도포하는 단계는 스프레이 코팅 방법, 롤 코팅 방법, 오프셋 인쇄 방법, 또는 로드 코팅 방법을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
94. 상기 실시예 81에 있어서, 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 투명한 상부층, 장식용 내부층, 및 불투명 내층을 포함하고, 상기 각각의 층은 인접층과 열적으로 융합되는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
95. 상기 실시예 85에 있어서, 상기 방법은 상기 인쇄된 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 외측면 상에 투명한 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
96. 장식용 바이오라미네이트 층에 있어서,
투명한 바이오폴리머층;
불투명한 바이오폴리머층; 및
장식용 인쇄층;
을 포함하고,
상기 인쇄층은 상기 투명한 바이오폴리머층 및 상기 불투명한 바이오폴리머층 사이에 위치되는
장식용 바이오라미네이트 층.
97. 상기 실시예 96에 있어서, 상기 투명한 바이오폴리머층은 특별한 질감을 갖는 장식용 바이오라미네이트 층.
98. 상기 실시예 96에 있어서, 상기 인쇄층은 상기 투명한 바이오폴리머층 및 상기 불투명한 바이오폴리머층 사이에 융합되는 장식용 바이오라미네이트 층.
현재, PLA는 빈약한 용융 안정성, 높은 용융 지수, 및 기타 다른 요인으로 인해 프로파일 형상으로 압출하기가 매우 어렵다. 본 발명의 실시예들은 PLA 또는 기타 다른 바이오폴리머를 여러가지 형상 및 구성(compositions)으로 압출하는 방법을 기술하며, 재료가 긴 수명을 가지는 상업적 프로파일 압출형 응용제품 및 제품을 분해하지 않는다는 것을 보장한다. 두 번째로, 본 발명의 실시예들은 건축 분야 시장, 상업 분야 시장, 및 산업 분야 시장에서 PVC와 같은 현재 사용되는 유해한 플라스틱과 직접 경쟁하거나 또는 대체할 수 있는 고품질의 프로파일 및 재료 구성을 제공하는 처리 방법을 기술한다. 프로파일 압출형 PLA 또는 PLA 바이오복합체는 바이오라미네이트 표면층용 기판으로 사용될 수 있거나 바이오라미네이트와 매칭되도록 채색될 수 있다. 환경친화적 기판을 신속하게 재생가능한 자원으로부터 추출된 바이오라미네이트와 병합하는 바이오라미네이트 복합 시스템은 HPL 또는 PVC 써모포일 부품들이 공통적으로 사용되는 미래의 작업대 표면 및 기타 다른 응용제품에 대한 진정한 환경적인 솔루션을 제공한다.
반드시 축척대로 도시될 필요는 없는 도면에 있어서, 몇 개의 도면을 통해 동일 유사한 참조부호는 실질적으로 동일 유사한 부품을 기술한다. 상이한 첨부 문자를 갖는 동일 유사한 참조부호는 실질적으로 동일 유사한 부품의 상이한 예를 나타낸다. 도면은 일반적으로 예시를 통해 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시예를 예시하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 단면도를 예시한 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 제조 방법의 블록 플로우 다이어그램을 예시한 도면이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 확대도를 예시한 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 확대도를 예시한 도면이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 확대도를 예시한 도면이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 확대도를 예시한 도면이다.
이하의 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 이루는 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은 예시를 통해 본 발명이 실현될 수 있는 특정 실시예들을 보여준다. 이하의 본 명세서에서 또한 "예시"로 지칭되는 이들 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시하도록 하기에 충분히 상세하게 기술된다. 이들 실시예들은 결합되거나, 기타 다른 실시예들이 사용되거나, 또는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 구조적인 변경 및 논리적인 변경이 이루어질 수 있다. 이하의 상세한 설명은 따라서 제한적인 의미로 받아들여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해진다.
본 명세서에서, 용어 중 부정관사 "어(a)" 또는 "언(an)"은 하나 또는 하나 이상을 포함하는 것으로 사용되며, 용어 "또는(or)"은 달리 표시되지 않는 경우에는 비배타적인 "또는"을 지칭하는 것으로 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 어구 또는 전문용어는 달리 정의되지 않는 경우 설명 목적으로 사용되는 것으로 이에 제한되는 것은 아니라는 점이 이해되어야 한다. 나아가, 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허, 및 특허 문서는 마치 개별적으로 참조되어 본 발명의 일부를 이루는 것처럼 그 전체가 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다. 본 명세서와 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이루는 이들 문서들 간의 불일치한 어법이 있는 경우, 본 발명의 일부를 이루는 참조 내용은 본 명세서를 보조하는 것으로 간주되어야 하며, 양립할 수 없는 불일치에 대해서는 본 명세서의 어법이 적용된다.
본 발명의 실시예들은 접착층(glue line) 또는 접착제층(adhesive layer)에 의해 비플라스틱 강체 기판에 적층되거나 또는 열성형되는(thermoformed) 바이오라미네이트 층의 형태로, 바이오플라스틱, 바이오코폴리머, 및 바이오복합 시스템을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 및 바이오라미네이트 마감재 시스템에 관한 것이다. 바이오라미네이트 시스템은 또한 동일한 조성물 및 처리 방법으로부터 추출되는 프로파일 압출 지지 제품의 매칭을 포함한다. 장식용 바이오라미네이트는 기타 다른 마감 재료의 성능에 대해 독특한 심미적 성능 및 유사한 성능을 제공하는 바이오폴리머의 반투명 특성에 기초하여, PVC 써모포일(thermofoil) 또는 고압 라미네이트(high pressure laminates)와 비교해 자연적인 3차원 심도(depth of field)를 가질 수 있다.
내부 응용 제품에 유해한 PVC 및 포름알데히드를 사용하는 것에 대한 우려가 증가함에 따라, 성능 및 경제적 요구조건을 만족시키는 환경 친화적인 대체물을 필요로 한다. 포름알데히드는 내부 공기의 품질에 대한 심각한 우려를 낳고 있다. 파티클보드 및 고압 라미네이트와 같은 제품은 수지 재질의 구조(resinous makeup) 내에 상당한 양의 포름알데히드를 사용하고 있다. 다수의 경우, 포름알데히드는 제품으로부터 완전히 제거되지 않으며, 내부의 공공 장소 또는 거주 지역의 밀폐된 공간 내로 도입되어 더 오랜 시간 동안 가스오프(gas-off)를 발생시킬 수 있다. 포름알데히드는 많은 건강 문제와 연계되어 있으며, 알려진 발암물질(carcinogen)로 분류된다. 주요 회사들은 이제 자신들의 직장에서 PVC 및 포름알데히드를 제거하겠다는 공개적인 정책 선언을 하고 있다. 일본은 PVC 및 포름알데히드를 함유한 제품의 사용을 금지하는 엄격한 정책을 입법화하였다. 유사한 입법이 유럽에서도 이루어졌다.
PVC는 다수의 그룹에 의해 "독성 플라스틱(poison plastic)"으로 분류되어 왔다. 매년 70억 파운드가 넘는 PVC가 폐기된다. PVC의 생산은 고도로 오염물질인 염소, 및 암을 발생시키는 비닐 클로라이드 모노머를 포함한 원료 화학물질의 제조를 필요로 한다. PVC 화학물질 설비 주변의 공동체는 지하수 공급, 표층수, 및 공기의 심각한 유독성 화학물질 오염으로 고통을 받고 있다. PVC는 또한 다량의 유독성 첨가제를 필요로 하고 있으며, 이것은 인간이 프탈레이트, 납, 카드뮴, 주석, 및 기타 유독성 화학물질에 더 많이 노출되는 결과를 낳는다. 내부 응용제품의 PVC는 빌딩 내에서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds: VOC)과 같은 유독성 물질을 배출한다. 치명적인 다이옥신 및 염산은 PVC가 연소되거나 또는 소각될 때 배출된다.
바이오 기반 재료(biobased materials)는 건축 분야 시장, 설비 분야 시장, 상업 분야 시장, 및 심지어 주거 분야 시장에서 이상적인 해결책으로 간주되고 있지만, 시장에 진입한 제품은 적으며 마감재 및 포름알데히드 기반의 라미네이트에 사용되는 PVC 써모포일에 대한 직접적인 대체품은 아직까지 없는 실정이다. 바이오재생가능 재료(biorenewable materials)가 석유화학적으로 추출된 플라스틱 제품보다 선호되고 있다. 바이오프라스틱은 다양한 포장용 필름 응용제품에 대해 공통적으로 사용되어 왔다. 이들 바이오플라스틱 중에서 주로 PLA(폴리유산: polylactic acid)가 가장 상업적으로 성공적이었다. PLA는 고도의 이동성(mobile)을 가지며 개방 불꽃(open flame) 조건 하에서 신속하게 액체로 변하는 경질의 취성 플라스틱(hard brittle plastic)이다. 또한, PLA는 높은 용융 지수(melt index) 및 독특한 유동성(unique rheology)으로 인하여 프로파일 형상으로 용이하게 압출되지 않는다. 현재 PLA 제품의 거의 대부분은 생분해성(biodegradability)의 생성에 기초하고 있다. 그렇지만 흔히 제품들이 생분해되지는 않지만, 수명이 긴 상업적 응용제품에 대해 바이오재생성(biorenewability)을 유지하는 것이 바람직하다.
대다수의 수직형 및 수평형 장식용 마감재 재료는 고압 라미네이트 및 써모포일 PVC이다. 작업대 표면, 테이블, 데스크 상부, 및 많은 기타 작업대 표면은 얇은 고압 라미네이트(HPL)(요소 포름알데히드 글루(urea formaldehyde glue)로 부착된 목재 파티클보드에 대해 통상적으로 0.050 인치 두께임)를 접착시킨다. 지난 10년 간에 걸쳐, 다수의 주방 캐비닛(kitchen cabinets)이 페놀 포름알데히드 글루를 함유한 중간 밀도의 섬유보드(fiberboard)을 도어 형상으로 커팅하여 제조되었다. 얇은 PVC 시트(sheet) 또는 써모포일이 가열되어 멤브레인 프레스(membrane press)를 이용하여 3차원 형상의 도어 상으로 압착된다. 최종 도어는 이미 마감되어 내수성을 가지지만, 많은 양의 염소를 함유한다. 캐비닛이 연소되는 경우, 오프가스 발생은 소방관 또는 화재를 피하는 못한 사람들에게 치명적인 염산 가스를 생성할 수 있다.
비록 "그린" 생분해성 포장 재료가 글로벌 공동체를 더 좋은 환경을 실현하는 방향으로 움직이고 있지만, 대부분의 경우 바이오재료 또는 "그린" 해결책은 고비용이어서 통상적으로 요구되는 성능 기준을 만족시키지 못한다. 일부의 경우, 사람들 또는 회사들은 "그린" 제품을 위해 약간 더 지출을 하지만, 실제에 있어서 "그린" 제품은 가격 경쟁력을 가지면서도 성능을 만족시킬 필요가 있다. 본 발명의 실시예들은 종래 PVC 및 라미네이트보타 더 빠른 처리를 가능하게 해주며, 또한 제품이 신속하게 재생 가능한 자원으로부터 생산되면서 내부 환경에 VOC 기여를 전혀 제공하지 않는 반면, PVC 써모포일 및 고압 라미네이트와 경쟁력 있게 판매될 수 있도록 해주는 선택적인 저가의 바이오첨가제와 결합하여 독특한 바이오가소제를 사용한다.
본 발명의 실시예들은 전체적으로 신속하게 재생가능한 농산물 재료로부터 추출되며, 깨끗한 공기에 대한 관심 및 환경 친화적인 제품의 장려가 고조된 더 긴 수명의 응용제품 및 통상적으로 내부 응용제품에 사용되는 제품용으로 설계된 바이오솔루션 옵션을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 이들 대량의 범용 제품(commodity products)에 대해 경제적으로 경쟁력 있는 솔루션을 제공한다. "그린" 제품이 되는 것이 중요하지만, 경쟁력 있는 가격으로 성능을 제공할 수 있는 능력도 "그린" 기술의 상업화에 중요하다. 이러한 환경 내에서의 재료 및 제품이 전반적인 건강에 해가 없으며, 깨끗하면서도 VOC가 없는 환경을 제공하는 것이 중요하다. PVC 및 그 첨가제는 라미네이트 및 일부 파티클보드로부터의 포름알데히드와 함께 유해한 VOC를 작업장 내로 배출한다. 이들 VOC는 암을 발생시키는 높은 위험성을 갖는 잠재적인 발암물질로 분류되어 왔다.
본 발명의 실시예들은 포름알데히드 기반의 라미네이트 및 PVC 제품을 대체하는 바이오솔루션 시스템을 제공하는 바이오플라스틱, 바이오폴리머, 또는 바이오복합체 제품, 조립체, 및 시스템으로부터 추출된 바이오라미네이트를 기술한다.
정의( Definitions )
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "바이오라미네이트 층" 또는 "바이오라미네이트"는 천연 성분 또는 생물학적 성분으로부터 추출되는 재료를 포함하는 비플라스틱 강체 기판(non-plastic rigid substrate)과 접촉하는 하나 이상의 얇은 층을 지칭한다. 바이오라미네이트 층은 다중충(multiple layers)을 포함하는 다층(multi-layer)일 수 있다. 바이오라미네이트의 한 형태는 바이오플라스틱 또는 PLA(폴리유산)와 같은 바이오코폴리머로 이루어진다. PLA 및 기타 다른 바이오폴리머를 포함하는 바이오코폴리머는 바이오라미네이트를 생성하기 위해 본 발명 내에서 사용될 수 있다. 바이오라미네이트 층은 바이오라미네이트 복합 조립체를 생성하기 위해 선택적인 첨가제, 착색제, 충전재(filler), 강화제, 미네랄, 및 기타 다른 투입제(inputs)와 결합한 50% 이상의 PLA를 포함하는 하나 이상의 얇은 층을 지칭할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "PLA" 또는 "폴리유산"은 2-하이드록시 락테이트(젖산) 또는 락티드로 이루어진 옥수수로부터 추출된 열성형 플라스틱 폴리에스테르를 지칭한다. 서브유닛(subunit)의 조성식은 --[O--CH(CH3)-CO]--이다. 모노머의 알파탄소(alpha carbon)는 선택적으로 활성적이다(L-구조). 폴리유산 기반의 폴리머는 통상적으로 D-폴리유산, L-폴리유산, D,L-폴리유산, 메조-폴리유산, 및 D-폴리유산, L-폴리유산, D,L-폴리유산, 및 메조-폴리유산의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 하나의 실시예에서, 폴리유산 기반의 재료는 주로 PLLA(폴리-L-유산)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 비록 폴리머의 작용가능한 범위는 대략 15,000 내지 대략 300,000이지만, 수평균 분자량(number average molecular weight)은 대략 140,000이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "바이오폴리머" 또는 "바이오플라스틱"은 생물(living organism)과 같은 천연 자원으로부터 추출된 폴리머를 지칭한다. 바이오폴리머는 또한 예를 들어 혼합물 내의 폴리머들 또는 코폴리머와 같은 폴리머들의 조합일 수 있다. 바이오폴리머는 생물과 같은 천연 자원으로부터 추출된 폴리머일 수 있다. 바이오폴리머는 예를 들어 설탕일 수 있다. PLA 및 폴리하이드록시알카노에이트(polyhydroxyalkanoate: PHA)는 바이오폴리머의 예시가 될 수 있다. 바이오폴리머는 예를 들어 옥수수 또는 대두(soybeans)로부터 추출될 수 있다. 바이오폴리머는 예를 들어 코폴리머, 또는 PLA 및 PHA의 혼합물과 같은 하나 이상의 바이오폴리머의 혼합물이 될 수 있다.
본 발명의 실시예 내에 포함되는 (그리고 재생가능 자원으로부터 추출되는) 바이오폴리머의 기타 다른 형태는 PLA 및 PHA로 알려진 종류(class)의 폴리머를 포함하는 폴리머이다. PHA 폴리머는 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리하이드록시발레레이트(PHV), 및 폴리하이드록시부티레이트-폴리하이드록시발레레이트 공중합체(PHBV), 폴리카프로락톤(PCL)(즉, TONE), 폴리에스테르아미드(즉, BAK), 변형된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(즉, BIOMAX), 및 "지방족-방향족(aliphatic-aromatic)" 코폴리머(즉, ECOFLEX 및 EASTAR BIO), 이들 재료의 혼합물 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "접촉"은 물리적, 기계적, 화학적, 또는 전자적으로 2개 이상의 물질을 서로 합치거나 또는 가까운 근처 범위 내에 모아놓는 것을 지칭한다. 접촉은 예를 들어 혼합(mixing) 또는 건식 블렌딩(dry blending)일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "혼합물"은 서로 화학적으로 결합되지 않으며 분리가 가능한 2가지 이상의 물질의 조성물을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "가열"은 온도를 상승시키도록 물질의 분자 에너지 또는 역학적 에너지의 증가를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "비생분해성(non-biogradable)"은 상당한 시간 동안 생분해가 되지 않는 물질을 지칭한다. 비생분해성 재료는 예를 들어 대략 5년, 대략 10년, 대략 20년, 또는 대략 30년이 경과한 후에도 실질적으로 분해가 되지 않을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "접착제층" 또는 "접착제"는 2개 이상의 층을 바이오라미네이트 층 또는 바이오라미네이트 복합 조립체 내에서 본딩하는 물질을 지칭한다. 접착제는 글루(glue)를 포함할 수 있다. 접착제의 예시는 우레탄, PVC, PVA, PUR, EVA, 및 기타 다른 형태의 냉간 압착 또는 열간 압착된 적층용 접착제 및 방법을 포함한다. 바이오라미네이트 및 라미네이트는 일반적으로 다양한 글루 및 적층 프로세스를 사용하여 통상적으로 비플라스틱 또는 목재/농산물 섬유(agrifiber) 복합 재료에 부착된다. 접촉 시멘트와 같은 글루, PVA, 우레탄, 핫 멜트(hot melt), 및 기타 다른 형태의 접착제는 공통적으로 PHL(고압 적층) 내에 사용되고 있다. 비록 이들 글루 중 다수가 본 발명의 실시예들에 대해 선택적으로 작용하지만, 바이오라미네이트 층을 기판에 부착시키기 위해 열압착, 롤 압착 또는 냉간 압착 프로세스 중 어느 하나일 수 있는 접착제 시스템에서는 낮은 VOC를 함유한 글루 또는 VOC를 전혀 함유하지 않은 글루가 바람직하다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "비플라스틱 강체 기판"은 가구 및 기타 빌딩 제품의 요구조건에 대한 충분한 강도의 패널을 생산하기 위해 주로 입자, 섬유, 박편(flake), 스트랜드(strand), 또는 층으로 이루어지며, 적은 양의 수지로 열압착되는 목재, 목재 플라스틱, 농산물 섬유, 또는 미네랄 섬유 복합 패널을 지칭한다. 비플라스틱 강체 기판은 일부 플라스틱을 포함할 수 있지만, 압출된 또는 압축된 시트 형태의 목재 또는 농산물 섬유 플라스틱 복합체와 같은 비플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 비플라스틱 강체 기판은 VOC가 없는 파티클보드 또는 MDF(medium density fiberboard: 중간 밀도의 섬유보드)를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 밀짚(wheat straw) 또는 기타 다른 바이오섬유 또는 농업 기반의 섬유와 같은 신속하게 재생가능한 자원으로부터 추출될 수 있다. 기타 다른 비플라스틱 강체 기판은 금속, 목재 파티클보드, 농산물 섬유 파티클보드, 합판(plywood), OSB(oriented strand board: 배향성 스트랜드보드), 석고보드(gypsum board), 시트록(sheet rock), (메소나이트(Masonite)와 같은) 하드보드, 시멘트 또는 시멘트보드, 및 기타 다른 강체 기판을 포함할 수 있다. 비플라스틱 강체 기판은 종이 기반의 보드, 셀룰로오즈 기판(cellulosic substrate) (또는 기타 다른 유기 섬유), 셀룰로오즈 종이 복합체, 다층 셀룰로오즈 글루 복합체, 목재 베니어(wood veneers), 대나무 기판, 또는 재활용 종이 기판을 포함할 수 있다. 농산물 섬유 파티클보드의 예시는 엔바이론 바이오컴포지츠 인크.(Environ Biocomposites Inc.)에 의해 생산되는 마이크로스트랜드(MicroStrand)와 같은 휘트보드(wheatboard)를 포함한다. 파티클보드, 중간 밀도의 섬유보드, 고밀도의 섬유보드, 합판, 및 OSB와 같은 재료는 공통적으로 사용되는 복합 빌딩 패널로, 이러한 패널은 고압 라미네이트용으로 양호한 기판을 제공한다. 환경적인 압력으로 인해, 과거에는 요소 형태 및 페놀 형태와 같은 포름알데히드 기반 수지로 접착된 목재 복합 패널의 다수가 우레탄 또는 메틸 디이소사이나이드(methyl diisocynide) 형태의 저가 글루 또는 VOC가 없는 글루로 대체되고 있다. 지난 10년에 걸쳐 목재 공급에 대한 우려가 밀짚, 볏짚(rice straw), 및 기타 다른 시리얼 곡물 스트로(cereal grain straws)와 같은 다수의 농산물 섬유를 포함하는 좀 더 신속하게 재생 가능한 자원으로부터 새로운 섬유 패널의 개발에 박차를 가하였다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "성형(forming)" 또는 "성형된(formed)"은 재료의 2개 이상의 층을 접촉하여, 접착제의 반영구적인 또는 영구적인 본딩이 형성되는 것을 지칭한다. 성형의 예시는 열성형, 진공 성형, 선 성형(linear forming), 프로파일 랩핑(profile wrapping), 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "열성형"은 열을 이용하는 성형을 지칭한다. 열성형은 열을 이용하는 멤브레인 프레스, 및 복잡한 3차원 형상 또는 기판의 2개 이상의 표면 상에 필름 또는 층을 압착 및 형성하는 블래더(bladder)에 의해 상기 필름 또는 층을 형상화된 기판의 표면 상에 위치시키는 단계를 포함한다. 열적으로 활성화된 접착제는 표면 상으로 얇은 필름 또는 층을 열에 의해 형성하기 전에 초기에 3차원 기판에 도포될 수 있다. 따라서, 가열 및 압착 양자는 기판의 형상에 층을 형성하고, 동시에 접착제층을 활성화한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "라미네이트" 또는 "적층(laminating)"은 가열 및/또는 압착을 사용하여 2개 이상의 재료의 층을 접촉시켜 단일 조립체 또는 다층을 형성하는 것을 지칭한다. 적층은 예를 들어 층들 사이에 접착제를 사용하거나 또는 접착제를 사용하지 않고 열융착(thermally fusing)에 의해 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "첨가제"는 바이오라미네이트 층 또는 바이오라미네이트 복합 조립체 내에 포함되며, 기능적 목적 또는 장식적/심미적 목적을 제공하는 재료 또는 물질을 지칭한다. 기능성 첨가제의 예시는 난연제(fire retardant), 충격 보강제(impact modifier), 항균제(antimicrobial), 자외선 안정제(UV stabilizer), 가공 조제(processing aid), 가소제(plasticizer), 충전제, 경화용 미네랄 입자, 및 기타 다른 형태의 기준 플라스틱 또는 바이오플라스틱 첨가제가 될 수 있다. 장식용 첨가제는 색소, 섬유, 입자, 염료가 될 수 있다. 첨가제는 또한 기능적 목적과 장식적 목적 양자를 모두 수행할 수 있다. 첨가제는 하나 이상의 바이오라미네이트 층의 일부로서 또는 바이오라미네이트 복합 조립체 내의 하나 이상의 개별층(separate layers)으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "바이오잉크"는 비석유 기반 잉크를 지칭한다. 바이오잉크는 예를 들어 유기물로 만들어질 수 있다.
본 발명의 실시예들은 비플라스틱 강체 기판 상으로 적층 또는 열성형에 의해 접착되는 하나 이상의 바이오라미네이트 층을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체를 기술한다. 최종 바이오라미네이트 복합 조립체는 데스크 상부, 테이블 상부(tabletops), 작업대 표면, 벽체 패널, 벽지(wall coverings), 캐비닛 도어, 목공 제품(millwork), 및 기타 다른 장식용 적층 제품에 사용되도록 설계된다. 바이오라미네이트 표면층은 3차원 부품 또는 평탄 적층을 위한 열성형에 의해 다양한 비플라스틱 기판과 접촉할 수 있다. 바이오라미네이트 층은 바이오폴리머, 바이오코폴리머, 바이오복합 재료, 또는 이들의 조합으로 이루어진 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 바이오폴리머 또는 변형된 바이오폴리머는 주로 PLA 또는 PHA 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 바이오라미네이트 층은 바이오폴리머를 포함할 수 있으며, 여기서 바이오폴리머는 추가적인 바이오폴리머 또는 바이오플라스틱 또는 석유화학 기반의 플라스틱 또는 재활용 플라스틱을 포함한다. 바이오라미네이트 층은 바이오폴리머가 다양한 충전제, 강화제, 기능성 첨가제, 난연제, 및 기타 다른 심미적 또는 기능성 요구에 대한 재료와 혼합되는 바이오복합체를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 단면도(100)가 도시되어 있다. 비플라스틱 강체 기판(106)은 접착제층(104)과 접촉될 수 있다. 접착제층(104)은 하나 이상의 바이오라미네이트 층(102)과 접촉될 수 있다. 비플라스틱 강체 기판(106)은 또한 예를 들어 바이오라미네이트 층(102)과 접촉될 수 있다. 바이오라미네이트 층(102)은 다중층을 포함할 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 바이오라미네이트 층은 PLA, PHA, 또는 유사한 바이오폴리머를 포함하는 바이오폴리머를 주로 포함할 수 있다. 이러한 바이오폴리머, 바이오코폴리머, 및 바이오라미네이트 (또는 바이오라미네이트 층 또는 바이오라미네이트 복합 조립체)는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 첨가제는 하나 이상의 염료, 색소(pigment), 착색제, 가수분해제(hydrolyzing agent), 가소제, 충전제, 확장제, 방부제(preservative), 산화방지제(antioxidants), 조핵제(nucleating agent), 대전 방지제(antistatic agent), 살충제(biocide), 살균제(fungicide), 난연제, 열안정제(heat stabilizer), 광안정제(light stabilizer), 도전성 재료(conductive materials), 물, 오일, 윤활제, 충격 보강제, 결합제(coupling agent), 가교제(crosslinking agent), 발포제(blowing or foaming agent), 재생 또는 재활용 플라스틱(reclaimed or recycled plastic) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 소정의 실시예에서, 첨가제는 바이오라미네이트 복합 조립체의 특성을 최종 응용제품에 맞출 수 있다. 하나의 실시예에서, 바이오폴리머는 선택적으로 대략 1 내지 20 중량%의 첨가제 또는 첨가제들을 포함할 수 있다. 기타 다른 첨가제들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, EVA, PET, 폴리카보네이트와 같은 다른 형태의 합성 플라스틱 또는 재활용 플라스틱, 및 바람직하거나 또는 필요한 경우 성능을 향성시키고 또한 재활용 성분(recycled content)을 부가하기 위해 기타 다른 플라스틱을 포함할 수 있다. 바람직한 바이오라미네이트는 100% 바이오재생가능한 바이오폴리머를 포함한다. EVA와 같은 바인더가 바이오라미네이트 층에 부가될 수도 있다.
바이오라미네이트 표면층은 반투명 재료 상태를 유지하면서, 특정한 높은 내구성을 갖는 마감 응용제품을 위해 천연 미세 석영 재료(natural fine quartz materials)의 부가를 포함할 수 있다. 실리카(천연 석영), 알루미나, 탄산칼슘(calcium carbonate), 및 기타 다른 미네랄과 같은 다양한 천연 미네랄이 고도의 내마모성 및 경도를 제공하기 위해 바닥재 제품(flooring products)의 생산에 사용될 수 있다. 이들 내마모성 재료는 눈에 의해 장식용 및 기능성 입자로 보일 수 있는 중간 크기의 입자 형태로 되어 있다. 이러한 미세 분말 재료는 바이오라미네이트 층 내에서는 바이오코폴리머 매트릭스 내 또는 나노 사이즈의 형태에서 투명하거나 또는 반투명하다. 천연 미네랄은 다층 바이오라미네이트 층의 표면층 내, 또는 바이오라미네이트 복합 조립체의 표면 근처에 위치된 단일 바이오라미네이트 층 내에 포함될 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 표면층은 제품에 장식적인 가치를 부여하기 위해 선택적인 섬유, 충전제, 또는 미네랄과 함께 불투명한 고체 착색제(solid opaque colorant)를 포함할 수 있다. 칼러 및 질감은 얇은 고체 마감 재료의 칼러 및 질감과 유사한 제품 전체에 대해 일관되게 유지된다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 표면층은 인쇄층과 접촉하는 투명 또는 반투명 바이오라미네이트 층을 포함할 수 있으며, 여기서 인쇄층에 장식적인 특징 또는 커스텀화된 특징을 주기 위해 다양한 형태의 인쇄 방법 및 잉크 또는 염료가 사용될 수 있다. 인쇄 방법은 잉크젯, 로터 그라비아(rotor gravure), 플렉소 인쇄(flexographic), 염료 승화 처리(dye sublimation process), 직접 방식의 자외선 주입 인쇄(direct UV inject printing), 기준 잉크 또는 자외선 잉크를 사용하는 스크린 인쇄, 및 기타 다른 인쇄 수단을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 인쇄 프로세스에서 바이오잉크가 사용될 수 있다. 하나의 인쇄 방법은 인쇄 잉크의 접착력을 최대화하기 위해 인쇄 전 또는 인쇄 후에 잉크 또는 기판을 가열하는 것이다. 일부의 경우, 바이오라미네이트 표면과 인쇄층의 접착력을 증가시키기 위해 이들 사이에 프라이머층(primer layer)이 사용될 수 있다. 바람직한 잉크는 젖산 기반의 잉크로, 이러한 젖산 기반의 잉크는 또한 진정한 환경적인 바이오라미네이트 제품을 제공하기 의해 옥수수에서 추출된다.
바이오라미네이트 복합 조립체는 투명한 바이오폴리머층, 불투명한 바이오폴리머층, 및 장식용 인쇄층을 포함하는 장식용 바이오라미네이트 층이 될 수 있다. 인쇄층은 투명한 바이오폴리머층 및 불투명한 바이오폴리머층 사이에 위치될 수 있다. 투명한 바이오폴리머층은 질감이 나도록 처리될 수 있다. 이들 층들은 선택적으로 서로 융합될 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 표면층은 투명 또는 반투명 필름, 또는 상부 또는 외부 표면 상에 직접 인쇄되며 또한 선택적으로 인쇄 표면을 보호하고 개선된 표면 특성을 위해 상부에 액체가 코팅된 층을 포함할 수 있다. 액체 적층은 롤코팅(roll coating) 시스템, (메리 로드 코팅(Mery rod coating)과 같은) 로드 코팅(rod coating) 시스템, 스프레이 코팅 시스템, 자외선 경화 코팅 시스템, 및 기타 기준 코팅 시스템에 의해 이루어질 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 표면층은 리버스 직접 방식 인쇄를 포함할 수 있으며, 여기서 인쇄층은 바이오라미네이트 층 및 접착제층 사이에 위치된다. 이러한 위치 관계는 전체 바이오라미네이트 투명층이 다시 표면 끝손질이 될 수 있는 마모층(wear layer)이 될 수 있도록 해준다. 전통적인 고압 라미네이트층들은 패턴을 통해 신속하게 마모되어, 재생 수리되거나(refurbished) 또는 다시 표면 끝손질이 될 수 없다.
바이오라미네이트 층의 표면층은 2개 층의 바이오폴리머 필름을 포함할 수 있으며, 여기서 상부층은 상부 표면 질감을 갖는 투명층이고, 제 2 하부층은 바이오폴리머층들이 서로 열적으로 융합되거나 또는 접착제에 의해 적층되는 2개의 바이오폴리머층 사이에 인쇄층을 갖는 불투명(즉, 흰색)층이 될 수 있다. 일단 다층 장식용 라미네이트가 생성되면, 다층 장식용 라미네이트는 목재 또는 농산물 섬유 복합 패널을 포함하는 다양한 비플라스틱 강체 기판 상으로 고압 라미네이트의 적층과 마찬가지로 적층될 수 있다.
장식용 패턴은 바이오라미네이트 층의 하나 이상의 측면에 인쇄될 수 있다. 패턴은 외부 표면 상에 존재하거나 또는 내부 표면 상에 존재할 수 있으며, 반투명 바이오라미네이트 층을 통해 사용자에게 보여질 수 있다. 인쇄는 직접 인쇄, 리버스 인쇄, 디지털 인쇄, 염료 승화, 로터 그라비아 또는 기타 다른 방법을 포함할 수 있다. 인쇄는 예를 들어 성형 또는 적층 전에 또는 후에 이루어질 수 있다. 인쇄는 기판에 후속적인 성형 또는 적층이 이루어지기 전에 서로 압착되거나 또는 적층되는 방식으로 하나 이상의 층 상에 행해질 수 있다. 인쇄층은 접착제층과 접촉하거나 또는 외부 표면 상에 존재할 수 있다. 보호적인 투명층은 외부 인쇄 표면과 추가로 접촉될 수 있다. 인쇄 잉크는 바이오라미네이트 층에 충분한 접착력을 제공하며 2차적인 열 적층 응용제품에서 접착력을 유지할 수 있는 잉크를 포함한다. 소정의 솔벤트 기반 잉크는 열간 적층 프로세스(hot laminating processes) 도중에 충분한 접착력을 유지하지 못한다. 또한, 잉크 타입은 핫 써모포일링 프로세스(hot thermofoiling processes) 및 도포 도중에 균열이 발생하지 않도록 어느 정도의 가요성(flexibility)을 구비할 필요가 있다. 자외선 잉크가 솔벤트보다 좀 더 환경친화적이어서 더 바람직하지만, 충분한 가요성 또는 접착력을 구비하지 않을 수도 있다. 최상의 환경적 입장을 유지하기 위해서는 옥수수에서 젖산 형태로 추출된 새로운 옥수수 기반 잉크가 가장 바람직하며, 또한 최종 응용제품 및 열간 적층 프로세스에 대한 가요성을 유지하면서도 개선된 접착력을 제공한다.
하나의 실시예에서, 불투명한 바이오라미네이트 층과 열적으로 융합된 투명한 석영이 적재된 표면층을 포함하는 2겹의 바이오라미네이트 층이 생성될 수 있으며, 인쇄층이 이들 불투명층과 투명층 사이에서 둘러싸여져 있다. 다층 바이오라미네이트 층의 경우, 바이오라미네이트의 층들은 압착을 동반한 열처리에 의해 또는 개별 접착층(glue line) 또는 접착제층에 의해 서로 융합될 수 있다.
바이오라미네이트 층은 밀, 쌀, 및 기타 다른 유사한 형태의 친수성 섬유(hydrophilic fibers)와 같은 천연 섬유와 혼합된 바이오폴리머를 포함할 수 있다. 이것은 유기적 특성과 함께 모두 고도의 내마모성을 제공하며, 방화 라미네이트(fire rated laminates)의 생성시에 탄화 촉진(char promotion)을 개선시키고 또한 프로파일 압출 부품의 매칭을 개선시킨다. 난연제가 하나 이상의 바이오라미네이트 층 내, 접착제층 내, 비플라스틱 강체 기판 내, 또는 바이오라미네이트 복합 조립체와의 임의의 결합 내에 포함될 수 있다.
바이오라미네이트 층은 표면 상에 인쇄될 수 있거나 또는 투명한 가요성 바이오라미네이트 상에 리버스 인쇄될 수 있는, 가요성 바이오라미네이트 시트를 형성하기 위해 가소제와 혼합된 PLA와 같은 바이오폴리머를 포함할 수 있다. 가요성 바이오라미네이트는 PVC 비닐 벽지의 대체물로서 시트록 벽(sheet rock wall) 상으로 적층될 수 있다. 이 경우, 선택적인 부직포 재료(nonwoven material)가 이러한 응용제품에 대한 추가적인 강도를 부가하기 위해 가요성 바이오라미네이트의 배면(backside) 상으로 공압출(coextruded)될 수 있다. 바이오라미네이트 층의 가요성은 PVC 시트의 가요성에 필적한다.
바이오라미네이트 층은 건식 소화기에 공통적으로 사용되는, 운모와 실리카와 결합된 인산암모니아(ammonia phosphorus)와 같은 난연제를 포함할 수 있다. 이러한 난연제는 pH 및 바이오코폴리머 시스템과의 반응성 결여로 인하여 바이오라미네이트 복합 조립체에서 양호한 성능을 제공한다. 이들은 고도의 화염 억제를 제공하며, 탄화를 유도한다. 기타 다른 난연제, 바람직하게는 알루미나 타이레이트(alumina thyrate) 및 수산화마그네슘(magnesium hydroxides)을 포함하는 비할로갠화된 난연제가 사용될 수 있다.
연소 도중 액체 유동성을 감소시켜 연소 도중 재료를 열과 절연시키는 탄화(charring)를 개선시키며, 또한 형상을 유지하도록 연소 도중 고도의 재료 통일성을 제공하는 난연제 바이오코폴리머(PLA/바이오가소제(bioplasticizer))에 추가 재료가 부가될 수 있다. 추가적인 탄화 촉진제의 예시는 나노클레이(nanoclay), 붕산아연(zinc borate), 팽창성 난연제(intumescent fire retardants), 농업 밀가루(agricultural flour), 목분(wood flour), 녹말, 제지 폐기물(paper mill waste), (섬유글라스 또는 분말과 같은) 합성 섬유, 미네랄, 및 기타 다른 재료를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 다른 형태의 점적 억제제(drip suppressants)가 또한 액체 유동성을 줄이기 위해 사용되거나 또는 탄화 촉진제(char promoters)와 시너지 효과를 갖도록 사용될 수 있다. 천연 고무 또는 합성 고무와 같은 기타 다른 형태의 탄화 촉진제는 또한 액체 유동성을 중지시키는데 도움을 주거나 또는 점적 억제를 제공할 수 있다. 이러한 탄화 촉진제는 또한 바이오라미네이트에 대한 추가적인 가요성 또는 개선된 충격 저항(impact resistance) 또는 매칭 프로파일 바이오솔루션을 제공한다.
최종 재료는 고도로 유해한, 높은 매연을 발생하는 PVC 라미네이트와 비교하여 매우 소량의 매연 발생을 갖는 대단히 양호한 탄화 및 낮은 화염 전파(flame spread)를 갖는다. 매연을 거의 볼 수 없을 뿐만 아니라, 매연이 있더라도 반투명한 백색이거나 또는 전혀 보이지 않는다.
합성 미네랄, 천연 미네랄 또는 바이오 재료인 충전제가 탄성중합체 상태(elastomeric state)의 바이오폴리머에 부가될 수 있다. 이러한 충전제는 바이오섬유, 단백질, 녹말, 식물성 기름, 천연 지방산, 및 기타 다른 재료를 포함한다. 섬유 및 미네랄은 통상적으로 점성 및 다양한 플라스틱의 처리에 도움이 된다. 바이오폴리머 탄성중합체 상태의 이들 재료를 부가하는 것은 훨씬 더 높은 전단 응력 비율(shear rates)을 사용하여 처리하는 것을 가능하게 하고, 개선된 분산(dipsersion)을 제공하며, 녹는점 이하로 머물러 있도록 함으로써 바이오폴리머에 더 낮은 취성(brittleness)을 제공하고, 바이오폴리머의 결정화를 최소화한다.
모여진 식물성 기름(congregated vegetable oil), 글리세린(바이오디젤 생성의 부산물), 대두 왁스(soybean wax), 및 기타 다른 저가의 바이오 재료와 같은 기타 다른 첨가제가 프로파일 다이 프로세스(profile die process) 내에서 윤활성을 개선하면서도 바이오폴리머의 윤활 작용 및 바이오가소제화(bioplasticization)의 결합을 생성하기 위한 첨가제로서 낮은 백분율로 부가될 수 있다. 또한, 이들 형태의 재료는 환경친화적인 바이오-조성물(bio-composition)을 유지하면서도 최종 제품의 비용을 낮춘다. 나아가, 이들 형태의 재료는 또한 전반적인 시스템의 충격 강도를 증가시키면서도 다양한 난연제, 충전제, 및 섬유의 개선된 분산에 도움을 줄 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체의 바이오라미네이트 층은 또한 좀 더 가요성을 갖는 바이오라미네이트 또는 더 부드러운 표면을 갖는 바이오라미네이트 층을 생성하기 위해 가소제 또는 충격 보강제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 가소제는 적어도 150℃의 끓는점을 갖는다. 사용 가능한 가소제의 예시는 글리세린, 폴리글리세롤, 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 소르비톨(sorbitol), 마니톨(mannitol), 및 이들의 아세테이트, 에톡실레이트(ethoxylate), 또는 프로폭실레이트 유도체(propoxylate derivatives), 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 사용 가능한 구체적인 가소제는 에틸렌 또는 프로필렌 디글리콜, 에틸렌 또는 프로필렌 트리글리콜, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-, 1,3-, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-, 1,5-헥산디올, 1,2,6-, 1,3,5-헥산트리올, 네오펜틸글리콜 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨 아세테이트, 소르비톨 디아세테이트, 소르비톨 모노에톡실레이트, 소르비톨 디프로폭실레이트, 소르비톨 디에톡실레이트, 소르비톨 헥사에톡실레이트, 아미노소르비톨, 트리히드록시메틸아미노메탄, 글루코오스/PEG, 글루코오스와 에틸렌 옥사이드의 반응 산물, 트리메틸올프로판, 모노에톡실레이트, 마니톨 모노아세테이트, 마니톨 모노에톡실레이트, 부틸 글루코시드, 글루코오스 모노에톡실레이트, 알파-메틸 클루코시드, 카복시메틸소르비톨의 나트륨염, 폴리글리세롤 모노에톡실레이트 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 충격 보강제는 가소제의 형태 또는 탄성중합체 재료(elastomer material)의 형태일 수 있다. 충격 보강용 탄성중합체 재료는 EVA, EMA, TPE, 메탈레신(metalecene), 및 기타 다른 유사한 형태의 탄성중합체를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
대두 왁스, 천연 왁스, 글리세린, 천연 에스테르, 시트르산 에스테르(citric esters), 대두유(soybean oils), 에폭시화된 또는 열로 구현되는 대두유, 및 기타 다른 유사한 가소제를 포함하는 천연 또는 바이오 기반의 가소제가 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 범위 내에서 저분자량 바이오가소제/윤활제 시스템의 부가는 더 양호한 처리 파라메터를 제공하고 가요성 및 충격 저항을 증가시키는 바이오폴리머 매트릭스 내로 이들 형태의 분말을 더 양호하게 적재하는 것을 가능하게 해준다. 본 발명에 따라 사용 가능한 가소제의 예시는 (i) 프탈산, 아디핀산(adipic acid), 트리멜리트산(trimellitic acid), 벤조산, 아젤라인산(azelaic acid), 테레프탈산, 이소프탈산, 부티르산(butyric acid), 글루타르산(glutaric acid), 시트르산, 또는 인산 중 하나 이상을 포함하는 산 잔기(acid residue); 및 (ii) 대략 20개의 탄소 원자까지 함유하는, 하나 이상의 지방족(aliphatic), 시클로지방족(cycloaliphatic), 또는 방향족 알콜을 포함하는 알콜 잔기를 포함하는 에스테르이다. 또한, 가소제의 알콜 잔기의 비제한적인 예시는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 스테아릴 알콜(stearyl alcohol), 라우릴 알콜(lauryl alcohol), 페놀, 벤질 알콜, 히드로퀴논, 카테콜(catechol), 레조르시놀(resorcinol), 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올(1,4-cyclohexanedimethanol), 및 디에틸렌 글리콜을 포함한다. 가소제는 또한 하나 이상의 벤조에이트, 프탈레이트, 인산염(phosphates), 또는 이소프탈레이트를 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 가소제는 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트(이하에서 "DEGDB"로 약칭됨)를 포함할 수 있다. 바이오가소제의 예시는 수소첨가된 식물성 기름(hydrogenated vegetable oils), 에폭시화된 또는 모여진 식물성 기름, 식물성 기름에서 추출된 건성유(drying oils), 미네랄 오일, 천연 왁스, 폴리락토캡톤, 시트르산 및 기타를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 가소제 또는 바이오가소제와 결합된 PLA의 최종 재료는 바이오코폴리머 시스템이 되는 것으로 여겨진다. 바이오가소제를 적게 적재하는 것은 강체 프로파일 또는 시트 압출 부품을 유지하는데 사용될 수 있으며, 더 많이 적재하는 것은 추가적인 가요성을 더 갖도록 해준다. 가요성 및 더 높은 충격 특성이 다양한 제품 응용에 의해 요구될 수 있다.
바이오라미네이트 층 또는 바이오라미네이트 조립체에 모든 형태의 가소제 부가는 충격 저항에 있어서 그리고 가요성 PVC 필름 제품의 성능을 매칭시키기 위해 바이오라미네이트 층을 그 특성에 있어서 더 많은 가요성을 갖도록 만드는데 도움이 될 수 있다. 비록 다양한 가소제가 가요성 바이오라미네이트용 또는 충격 보강용으로 사용될 수 있지만, 제품에 대한 바이오 기반의 환경적 입장을 유지하기 위해 바이오 기반의 가소제가 사용되는 것이 바람직하다.
바이오라미네이트 층에 사용되는 PLA는 압출 필름 프로세스에 있어서 녹는점 이상에서 처리될 수 있다. 바이오라미네이트에 사용되는 PLA는 또한 점탄성 상태(viscoelastic state)에서 녹는점 이하에서 처리되어 바이오라미네이트 층에서 고도의 결정도(crystallinity)를 유지할 수 있다. 예를 들어, 2007년 11월 2일자에 출원되었으며, 본 명세서에 그 개시 내용의 전체가 참조되어 본 발명의 일부를 이루는 미국 특허 출원 번호 제 11/934,508호 참조. 본 발명의 실시예들에 따르면, 바이오라미네이트 층을 생성하기 위한 압출 프로세스는 녹는점보다 상당히 낮은 온도에서 행해질 수 있으며, PLA를 결정 상태로 유지하면서, PLA를 점탄성 상태로 처리한다. 하나의 실시예에서, 평탄 시트가 생성되거나, 또는 엣지밴딩(edgebanding) 또는 목공 제품 조각(millwork piece)의 매칭과 같은 3차원 프로파일의 매칭이 이루어진다.
바이오라미네이트 복합 조립체 내의 바이오라미네이트 층 또는 층들은 착색제 시스템을 포함할 수 있다. 착색제는 독특한 3차원 특성을 갖는 천연 작업대 표면 또는 써모포일 제품을 제공하기 위해 바이오라미네이트 층에 직접 부가될 수 있다. 착색제는 진주(perals), 입자화된 화강암(particle granites), 고체, 염료, "어둠 속에서 빛나는" 첨가제, 소용돌이 무늬, 혼합물, 및 기타 다른 형태의 장식용 착색제 시스템을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
착색제는 또한 단일 및 다중 채색된 고도의 심미적인 바이오라미네이트 및 프로파일 매칭을 제공하도록 착색제를 바이오코폴리머와 혼합 및/또는 섬유를 염색 또는 기타 다른 착색 프로세스에 의한 채색에 의해 바이오라미네이트 층 내로 직접 부가될 수 있다. 채색된 미네랄, 섬유, 및 기타 다른 형태의 독특한 칼러 및 독특한 구성 입자들은 인쇄층을 필요로 하지 않고 고체 표면의 심미감을 제공하도록 칼러와 함께 바이오라미네이트 층 내로 일체화될 수 있다.
적합한 무기 착색제는 일반적으로 칼러 시멘트 및 주입재(grout)에 공통적으로 사용되는 형태의 접지 금속 산화물 착색제와 같은 금속 기반의 채색 재료이다. 이러한 무기 착색제는 적철 산화물(red iron oxide)(주로 Fe2O3), 황철 산화물(Fe2OHO), 티타늄 다이옥사이드(TiO2), 황철 산화물/티타늄 다이옥사이드 혼합물, 니켈 산화물, 망간 이산화물(MnO2), 및 크롬(III) 산화물(Cr2O3)과 같은 금속 산화물; 니켈 안티몬 티타늄 금홍석(rutile)({Ti,Ni,Sb}O2), 코발트 알루미네이트 스피넬(spinel)(CoAl2O4), 아연 철 크로마이트(chromite) 스피넬, 망간 안티몬 티타늄 금홍석, 철 티타늄 스피넬, 크롬 안티몬 티타늄 러플(ruffle), 구리 크로마이트 스피넬, 크롬 철 니켈 스피넬, 및 망간 페라이트 스피넬과 같은 혼합된 금속 금홍석(rutile) 또는 스피넬 색소(spinel pigments); 크롬산납(lead chromate); 인산코발트(Co3(PO4)2); 인산코발트리튬(CoLiPO4); 피로인산망간암모늄(manganese ammonium pyrophosphate); 붕산코발트망간(cobalt magnesium borate); 및 소듐알루미노술포실리케이트(Na6Al6Si6O24S4)를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 유기 착색제는 램프그을음 색소 분산(lampblack pigment dispersion)과 같은 카본블랙(carbon black); 크산틴계 염료(xanthene dyes); 구리 프탈로시아닌 및 폴리클로로 구리 프탈로시아닌(polychloro copper phthalocyanine)과 같은 프탈로시아닌 염료(phthalocyanine dyes); 염소처리한 퀴나크리돈 색소를 포함하는 퀴나크리돈 색소(quinacridone pigments); 다이옥사진 색소(dioxazine pigments); 안트로퀴논 염료(anthroquinone dyes); 아조 나프탈렌디술포닉산 염료(azo naphthalenedisulfonic acid dyes)와 같은 아조 염료; 구리 아조 염료; 피롤로피롤 색소(pyrrolopyrrol pigments); 및 이소인돌리논 색소를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 염료 및 색소는 미네랄 피그먼츠 코포레이션(벨츠빌, 메릴랜드주), 세퍼드 칼러 컴페니(신시내티, 오하이오주), 탐스 인더스트리스 컴패니(이태스카, 일리노이주), 헐스 아메리카 인코포레이션(피스카타웨이, 뉴저지주), 페로 코포레이션(클리브랜드, 오하이오주), 엥겔하드 코포레이션(이셀린, 뉴저지주), 바스프 코포레이션(파시패니, 뉴저지주), 시바가이기 코포레이션(뉴포트, 델라웨어주), 및 듀퐁 케미컬즈(윌밍턴, 델라웨어주)에서 상업적으로 입수가 가능하다.
착색제는 원하는 칼러를 제공하는데 적합한 양으로 통상적으로 바이오복합 층에 부착된다. 바람직하게는, 착색제는 바이오복합체 매트릭스의 대략 15 중량%보다 많지 않은 양으로, 더욱 바람직하게는 대략 10 중량%보다 많지 않은 양으로, 그리고 가장 바람직하게는 대략 5 중량%보다 많지 않은 양으로 분진물질(particulate material)로 존재한다. 바람직하게는, 착색제는 바이오라미네이트의 바이오 기반 특성을 유지하기 위해 바이오폴리머 캐리어(biopolymer carriers)를 사용한다. 비록 EVA와 같은 기준 칼러 캐리어가 유해한 물질을 함유하고 있지는 않지만, 칼러 캐리어로 천연 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 투명한 바이오폴리머를 사용하기 때문에 3차원 외관이 본 발명의 실시예의 범위 내에서 달성될 수 있다.
복합 조립체는 바이오라미네이트 층 내에 또는 개별적으로 복합 조립체 내에 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 첨가제는 예를 들어 기능성이거나 또는 장식용이 될 수 있다. 바이오가소제, 바이오윤활제, 난연제, 장식용 및 기능성 섬유, 장식용 및 기능성 충전제, 착색제 시스템, 및 표면 질감은 바이오플라스틱, 바이오코폴리머, 또는 (바이오라미네이트 층 또는 층들 또는 조립체의 일부로서의) 바이오복합체 내로 일체화될 수 있어, 바이오라미네이트 시트 내로 성형될 수 있는 압출 가능한 재료를 생성하며 또한 프로파일 압출 부품을 매칭한다. 예를 들어, 바이오라미네이트 층은 옥수수 또는 바이오가소제/바이오윤활제와 결합한 기타 다른 천연 재료 및 기타 다른 첨가제로부터 대략 50% 내지 95%의 폴리유산 폴리머를 포함할 수 있다. 천연 섬유 또는 충전제를 포함하는 바이오라미네이트 층은 그 환경적 특성으로 인해 그리고 투명한 또는 반투명한 매트릭스 내에서 램덤 구조(random geometry)를 제공하여 고체 표면 및 반복되는 패턴의 고압 라미네이트 이미지에서 공통적으로 발견되는 주문에 의한 "인위적인(man-made)" 외관과 비교해 자연스런 모습을 나타낸다는 사실 때문에 바람직할 수 있다. 천연 섬유 재료는 밀짚, 콩짚, 볏짚, 옥수수대, 대마(hemp), 바가스(baggase: 사탕수수 줄기 등을 흡착한 후에 남는 섬유질 찌꺼기), 콩껍질(soybean hulls), 귀리껍질(oat hulls), 옥수수 껍질(corn hulls), 해바라기 껍질, 제지 폐기물, 견과 껍질(nut shells), 셀룰로오스 섬유, 제지 슬러지(paper mill sludge), 및 기타 다른 농업적으로 생산된 섬유를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 밀 및 쌀 섬유가 그 광택성 표면(shiny surfaces) 때문에 바람직하며, 여기서 이러한 타입의 섬유는 길고 좁은 스트랜드(strands: 가닥)로 독특하게 갈라지며, 목재 플라스틱 복합체에서 통상적으로 이루어지는 바와 같은 미세 충전제 분말로는 갈리지 않는다.
비록 천연 섬유가 바람직하지만, 섬유 글래스와 같은 기타 다른 섬유, 입자, 미네랄, 및 충전제가 사용될 수 있으며, 이러한 섬유 글래스에서는 바이오코폴리머가 또한 본 발명의 방법 내에서 유리 섬유를 함침시킬 수 있다. 바이오라미네이트의 자연적인 심미적 특성 및 (엣지밴딩 및 기타 다른 지지 부품과 같은) 압출 프로파일의 매칭을 확장시키기 위해 씨앗(seeds), 단백질, 및 녹말과 같은 기타 다른 형태의 바이오 기반 재료가 사용될 수 있다.
바이오라미네이트 층은 PVC 또는 HPL 장식용 마감 제품의 요구조건을 만족시키기 위해 선택적인 첨가제와 함께 주로 PLA를 사용하여 시트 형상으로 압출될 수 있다. 바이오라미네이트의 압출된 시트는 투명한 비정질 바이오라미네이트를 달성하기 위해 녹는점 이상에서 처리되거나 또는 결정도를 증가시키기 위해 점탄성 상태에서 녹는점 이하에서 처리될 수 있다. 압출된 바이오라미네이트는 0.002 인치 내지 0.3 인치 범위의 두께 내에서, 좀 더 바람직하게는 0.005 인치 내지 0.030 인치 범위의 두께 내에서, 가장 바람직하게는 0.010 인치 내지 0.025 인치 범위의 두께 내에서 압출될 수 있다. 그 후 열간 압출된(hot extruded) 바이오라미네이트 투명 시트는 냉각 목적과 바이오라미네이트의 표면 및 배면 상에 질감을 인쇄해 넣기 위해 다양한 롤러를 통해 처리된다. 상부 표면 질감은 부드러운 고광택에서부터 고도의 특별한 질감을 갖는 무광 표면까지의 범위를 갖는다. 작업대 표면, 테이블, 및 대부분의 캐비닛 도어 응용제품의 경우, 스크래치가 보이지 않도록 그리고 광반사를 줄이기 위해 광택이 10도 내지 30도 범위 사이의 광택 레벨이 바람직하다. 바이오라미네이트의 배면은 또한 상부 질감과 일치될 수 있지만, 적층시 접착력을 증진시키기 위해 낮은 무광택(flat gloss)을 갖는 것이 바람직하다. 바이오라미네이트 재료는 투명할 수 있지만, 동일 또는 상이한 질감을 양측면 상에 부가하는 것은 바이오라미네이트를 반투명하게 만들어 내부를 보기 어렵게 만든다.
투명 바이오라미네이트가 압출된 후, 선택적으로 제품에 VOC 환경적인, 고성능 마감을 제공하는 액체 마감에 대한 직접적인 대체물로서 미가공 목재 또는 농산물 섬유 복합체에 대해 투명 필름 마감으로 이러한 형태의 압출된 투명 바이오라미네이트가 사용될 수 있다.
두 번째로, 반투명 바이오라미네이트는 (앞서 이미 논의한 바와 같이) 다양한 인쇄 방법 또는 잉크를 사용하여 상부에 직접 인쇄되거나, 배면에 리버스 인쇄되거나, 또는 바이오라미네이트의 층들 내에 인쇄될 수 있다.
바이오라미네이트 층은 압출된 바이오라미네이트 재료로 이루어진 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 다층을 생성함에 있어서, 층들을 바이오라미네이트 표면층 내로 함께 형성하기 위해 가열 적층 프로세스가 사용될 수 있다. 각 층은 유사할 수 있지만, 각 층이 특정 기능을 갖는 것이 바람직하다. 하나의 예시에 있어서, 상부층은 높은 내마모성을 갖는 표면을 제공하도록 천연 석영이 적재된 바이오복합체가 될 수 있다. 바이오라미네이트 표면층의 제 2층은 바이오라미네이트의 흰색 시트가 인쇄된 상부를 포함할 수 있다. 이 경우, 석영 바이오라미네이트 층은 단순히 가열 및 압착에 의해, 또는 투명한 접착제에 의해 인쇄된 하부층과 서로 융합될 수 있다. 바이오라미네이트의 다중층은 재료가 열간 압착 시스템 및 대략 50 PSI의 적당한 압력을 이용하여 바이오폴리머의 녹는점보다 약간 낮은 상태에서 가열 및 압착에 의해 서로 융합될 수 있다. 양면 테이프 접착제, 열에 의해 활성화되는 접착제, 솔벤트 본딩, 및 기타 다른 방법을 포함하는, 바이오라미네이트의 2개의 층을 융합하는 다른 수단이 사용될 수도 있다. 서로 융합되면, 다층 기능성 바이오라미네이트를 형성하고, 이렇게 형성된 다층 기능성 바이오라미네이트는 바이오라미네이트 복합 조립체를 형성하도록 비플라스틱 기판 상으로 적층되거나 또는 열성형될 수 있다.
하나의 실시예에서, 독특한 심미적 기능을 위해 다중층 바이오라미네이트 층이 설계될 수 있다. 바이오라미네이트의 다중 투명층이 상이한 패턴 및 칼러로 인쇄되어 인쇄된 투명 바이오라미네이트의 다층이 서로 융합된 후 이미지 또는 패턴에 있어서 독특한 3차원 심도(depth of field)를 제공한다. 이러한 심미적 심도는, 통상적으로 표면 상의 인쇄를 구비한 불투명 재료인 HPL 또는 PVC 제품에서는 나타나지 않는다. 인쇄된 다층 바이오라미네이트는 고품질의 우수한 이미지 깊이를 제공하는 선택적인 흰색 배면층을 갖는 투명한 층형성(layering)을 사용할 수 있다.
인쇄된 단일층을 사용하는 경우, 인쇄가 배면 상에 리버스 인쇄된 투명 바이오라미네이트는 평면 질감을 가질 수 있다. 인쇄 프로세싱은 평면의 수분을 배출하여(wet out) 바이오라미네이트의 선명도를 증가시킨다. 두 번째로, 바이오라미네이트의 가열 적층은 비정질 특성을 증가시켜 더욱 투명해져서 인쇄의 고품질을 제공한다. 인쇄가 투명 바이오라미네이트의 배면 상에 존재하므로, 바이오라미네이트는 통상적으로 심미적인 인쇄층을 보호하기 위한 최소한의 보호층을 갖거나 이러한 보호층이 전혀 없는 표면 상에 인쇄되는 PVC 제품보다 더 두꺼운 마모층을 제공한다.
적합한 접착력 및 응용제품에 써모포일링을 할 수 있는 소정의 강도(strength)를 구비할 능력이 있는 경우라면, 솔벤트, 자외선 경화, 실크스크린 잉크 또는 기타 다른 형태의 잉크를 포함하는 다양한 인쇄 잉크가 사용될 수 있다. 일부 시험적인 경우에서, 소정의 잉크는 너무 뻣뻣하여(rigid) 적층 프로세스에서 크랙이 발생하거나 접착력이 느슨해질 수 있다. 바람직한 잉크는 잉크층을 포함하는 100% 바이오 기반 제품을 제공하기 위해 무토 밸류젯 디지털 인쇄 시스템(Mutoh Valuejet digital printing systems)용으로 무바이오(Mubio)에 의해 생산되는 타입과 같은 바이오 기반의 잉크(예를 들어, 바이오잉크)이다.
인쇄된 바이오라미네이트 표면층은 그 후 비플라스틱 기판 상으로 적층될 수 있다. 비록 신속하게 재생가능한, 포름알데히드가 없는 휘트보드 복합체를 사용하는 것이 바람직하지만, 중간 밀도의 섬유보드, 파티클보드, 농업 섬유 복합체(agricultural fiber composite), 합판, 석고 벽보드, 목재 또는 농산물 섬유 플라스틱 기판 등을 포함하는 기타 다른 비플라스틱 기판이 사용될 수 있다.
바람직한 비플라스틱 기판은 통상적으로 가구, 캐비닛, 목공 제품, 라미네이트 바닥재, 스토어 고정물, 및 기타 다른 응용제품에 공통적으로 사용되는 단단한 목재 또는 농산물 섬유 복합체일 수 있다. 이러한 타입의 응용제품의 대부분에 있어서, 균형잡힌 구조를 위해 바이오라미네이트가 표면 및 배면에 부착될 수 있는 평탄 시트가 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 목재 또는 농산물 섬유로 만들어진 MDF가 목공 제품의 응용제품에 대해 3차원의 선형 형상으로 기계 가공될 수 있는 여러가지 형태의 프로파일이 사용될 수 있으며, 바이오라미네이트 층이 이러한 표면 상으로 성형되어 적층될 수 있다.
기판은 또한 목공 제품 또는 창 프로파일(window profile)과 같은 최종 형상으로 압출되는 플라스틱과 혼합된 목재 또는 농산물 섬유가 될 수 있으며, 그 후 바이오라미네이트가 성형되어 열 또는 접착층(glue line)에 의해 표면에 부착될 수 있다. 이러한 실시예에서 바이오라미네이트 층은 기능성 또는 장식성을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 제조 방법의 블록 플로우 다이어그램(200)이 도시되어 있다. 비플라스틱 강체 기판(106)은 하나 이상의 바이오라미네이트 층(102)과 함께 성형되거나 또는 적층될 수 있다. 성형(202)은 열성형, 진공 형성, 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 성형(202) 전에, 도중에, 또는 후에 첨가제가 도입될 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 바이오라미네이트 복합 조립체의 확대도(300,400,500,600)가 도시되어 있다. 비플라스틱 강체 기판과 같은 기판(106)은 제 1 면 상에 접착제층(104)을 사용하여 투명한 바이오라미네이트 층(302)과 접촉될 수 있다. 투명한 바이오라미네이트 층(302)은 예를 들어 리버스 인쇄층(304)과 접촉될 수 있다. 이들 층들은 예를 들어 융합에 의해 결합될 수 있다. 기판(106)의 제 2 면 상에는 제 2 바이오라미네이트 층(102)이 열성형 또는 적층에 의해 접촉될 수 있다(도 3 참조).
투명한 바이오라미네이트 층(406)은 직접 인쇄층(404)과 접촉될 수 있으며, 그 후 예를 들어 투명한 보호 코팅(402)에 의해 외측 표면 상에서 보호될 수 있다(도 4 참조). 바이오라미네이트 층은 흰색 바이오라미네이트 층(102), 표면 바이오라미네이트 층(302), 및 이들 사이의 인쇄층(502)과 같은 2개 이상의 층을 포함할 수 있다(도 5 참조). 표면층(302)은 예를 들어 석영으로 적재될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 난연제가 바이오라미네이트 층(602) 내에서 일체화될 수 있으며, 그 후 장식용 층으로 직접 인쇄될 수 있다(502). 투명한 바이오라미네이트 층(406)은 외측 표면에 대향할 수 있다(도 6 참조).
선택적으로, 종이, 부직포 매트(non woven mat), 직조 매트(woven mat), 또는 기타 다른 형태의 배커(backer)가 비플라스틱 강체 기판 상으로 적층되기 전에 바이오라미네이트 표면의 배면 상에 위치될 수 있다. 다양한 제조업자들은 비플라스틱 강체 기판에 대한 바이오라미네이트의 양호한 접척력을 위해 현장에서 단순히 수성 PVA 글루를 사용할 수 있다. 또한, 이것은 바이오라미네이트 층의 추가적인 기능적 성능을 제공할 수 있다.
적층은 평면 적층 프로세스 또는 3차원 적층 프로세스를 포함할 수 있다. 평면 적층은 현재 라미네이트를 목재 또는 농산물 섬유 복합체 기판 상으로 부착하기 위해 고압 라미네이트에 사용되고 있다. 평면 적층은 접착제 또는 글루층을 기판 또는 라미네이트 상으로 도포하고 그 후 함께 적층하기 위해 압력을 사용하는 것에 기초한다. 평면 적층은 다수 타입의 글루 및 열간 압착, 냉간 압착, 또는 압력 감지 시스템을 포함하는 프로세스를 사용할 수 있다.
열간 적층 시스템(hot laminating system)은 바이오라미네이트 및 기판 사이에 개선된 접착력을 허용할 수 있다.
써모포일 적층 또는 열성형은 비플라스틱 기판이 테이블 상부, 작업대 표면, 캐비닛 도어 등과 같은 3차원 부품 내로 기계 가공되는 3차원 적층에 공통적으로 사용된다. 수성 우레탄 접착제가 기판 상으로 스프레이될 수 있다. 진공 또는 멤브레인 프레스를 사용하는 가열 및 압착에 의해, 바이오라미네이트 층은 기판에 형성되며 동시에 접착제가 경화를 위해 열에 의해 활성화된다.
목공 제품, 창, 및 기타 다른 선형 부품을 생성하기 위한 선형 프로세싱 설비를 사용해서만 행해지는 프로파일 랩핑은 열성형(즉, 써모포일링)의 경우와 유사하다. 이러한 실시예에서, 기판은 목재 또는 농산물 섬유 복합체로부터 선형 목공 제품 형상으로 기계 가공될 수 있다. 이것은 또한 상술한 기계 가공을 제거하여 이러한 기계 가공으로부터 발생하는 폐기물을 감소시키는, 플라스틱을 구비한 천연 섬유 또는 미네랄로부터 형상을 압출함으로써 달성될 수 있다. 통상적으로 프로파일 랩핑 기계를 사용하는 경우, 핫멜트 접촉 접착제가 기판 또는 바이오라미네이트에 핫 상태로 도포된 후 일련의 작은 롤러를 사용하여 선형 기판 상으로 바이오라미네이트 층을 형성하도록 압착될 수 있다.
바람직한 실시예는 바이오라미네이트를 접촉시키기 위해 열에 의해 활성화되는 접착제를 사용하는 것이다. 이것은 라미네이트가 하부측에서 물을 흡수하고 열이 없이 본딩(bond)을 생성하는 것을 요구하는 PVA와 같은 단순히 냉간 압착 접착제의 경우에 바람직하다. 이들 실시예의 바이오라미네이트는 예를 들어 양쪽 측면 상에서 완전 방수가 이루어진다. 따라서, 적층 시 가열 프로세싱을 사용함으로써, PLA의 "극성" 특성이 증가되어, 특정 응용제품에 요구되는 고도의 본딩 강도(bond strength)를 생성한다. 적층의 바람직한 방법은 열에 의해 활성화되거나 열에 의해 경화되는 접착제를 사용하는 열 압착 적층 프로세스일 수 있다.
고압 라미네이트는 통상적으로 슬릿 라미네이트 형태의 엣지밴딩 또는 프로파일 압출식 선형 형상과 같은 지지 제품과 함께 동반한다. 본 발명의 실시예에서, 바이오라미네이트 층은 엣지밴딩을 매칭시키는데 사용되도록 슬릿이 형성되거나 또는 스트립(strip)으로 커팅되어 있다. 그 후, "슬릿"이 형성된 또는 커팅된 바이오라미네이트 층은 통상적으로 약간의 압력과 함께 핫 멜트 접착제에 의해 기판의 엣지로 적층된다. 그 후, 바이오라미네이트 층의 엣지밴딩이 다듬어진다(trimmed). 바이오라미네이트 표면층 엣지밴딩은 또한 단색(solid colors) 및 패턴으로 인쇄되거나 또는 압출된다.
엣지밴딩의 매칭 또는 목공 제품 프로파일의 매칭을 생성하는 기타 다른 수단은 목공 제품과 같이 연속적인 선형 형상인 복합 기판의 프로파일 압출 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 바이오라미네이트 층은 PVC 발포 또는 PVC 랩핑 목공 제품에 대한 대체물로서 무수히 많은 환경적인 목공 제품을 생성하기 위해 선형 랩핑 프로세스 및 핫 멜트 접착제를 사용하여 적층될 수 있다.
미국 특허 출원 번호 제 11/934,508호(상기에서 참조됨)는 EVA 타입 또는 합성 형태의 바인더와 결합된 PLA가 그 녹는점 이하에서 PLA가 처리되도록 해준다는 것을 개시하고 있다. 또한, 상기 미국 출원은 난연제가 부가될 수 있다는 것을 개시하고 있다. 본 명세서의 실시예에서, 바인더와 고도의 극성을 갖는 PLA의 결합은 극도의 취성을 갖는 재료가 없어도 1 등급(class I rating)에 도달하는데 요구되는 레벨까지 난연제를 적재하는 것을 어렵게 하여, PVC 응용제품에 대한 요구조건을 만족시키지 못한다. 비록 이러한 기법이 고내성(high tolerance)의 프로파일 형상을 제조하는데 양호한 효과가 있지만, EVA의 부가는 이러한 실시예에서 불필요하다. PLA의 녹는점 이하의 온도에서 처리하는 것과 함께 다른 형태의 첨가제가 유사한 결과를 달성할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 상술한 참증에 기술된 바인더를 대체하기 위해 다양한 형태의 바이오가소제/바이오윤활 시스템을 사용한다. 나아가, 본 발명의 실시예들은 또한 전단 응력 비율(shear rate)을 증가시키고 PLA의 녹는점보다 더 낮은 처리 온도를 유지함으로써, 고내성 프로파일 압출이 이루어질 수 있다는 것을 보여준다.
고무와 유사한 "탄성 상태"에 있는 PLA를 특정 온도 범위에서 처리할 때, PLA는 비정질 상태에 머물러 있으며 다양한 다른 탄성중합체 재료와 유사하게 거동한다. 또한 이러한 상태에서, 재료는 습기 또는 전단 응력에 덜 민감하다. 실제로, PLA가 탄성 중합체 상태에 있을 때, 더 높은 전단 응력 레벨이 프로파일 압출에서 그리고 다양한 첨가제를 부가하면 유리한 점을 제공하는 것으로 처리 과정에서 밝혀졌다. PLA는 대략 화씨 390도의 녹는점을 갖는다. 본 발명의 실시예들은 충분한 전단 응력에서, PLA는 그 녹는점보다 훨씬 더 낮은 온도에서 처리될 수 있다는 점을 개시한다. 이러한 실시예에서, 프로파일 압출 프로세스는 대략 화씨 280도 내지 화씨 340도의 범위, 더욱 바람직하게는 화씨 300도 내지 화씨 320도의 범위에서 이루어진다. 충전제 적재량을 더 많이 추가하면 더 높은 온도가 사용될 수 있지만, PLA의 녹는점 이하가 바람직하다.
천연 왁스, 리그넌트(lignants), 또는 가소제와 같은 바이오윤활제는 이러한 저온 점탄성 프로세스에 도움을 준다. 바람직하게는, 왁스 또는 가소제는 바이오 기반의 재료에 기초한다, 본 발명의 실시예들은 PLA를 사용하여 그 녹는점 이하에서 프로파일 압출 연속 형상으로 처리되는 2성분 조성물을 기술하며, 가소제 또는 바이오윤활제는 고내성을 갖는 복잡한 형상의 프로파일을 생성한다.
이러한 처리 조건에서, 다양한 생분해가능하지 않은(non-biodegradable) 프로파일 압출 응용제품에 대해 더 넓은 범위의 최종 성능 품질을 개발하기 위해 기타 다른 다양한 폴리머 첨가제을 부가하는 것 이외에 액체 또는 고체 형태의 다양한 첨가제, 충전제, 및 강화제 재료를 혼합하는 것이 가능하다. PLA는 또한 가벼운 중량의 프로파일 압출이 이루어지기 위해 셀루카 다이 시스템(celuka die systems), 및 발포제 또는 바이오발포제를 사용하여 발포될 수 있다. 목재 섬유, 목분, 제지 슬러지, 농산물 섬유, 곡물 스트로(cereal straws), 미네랄, 섬유글래스의 섬유, 녹말, 단백질, 및 기타 다른 형태의 충전제 또는 강화제를 포함하는 기타 다른 충전제가 고체 또는 발포된 프로파일 형상에 부가될 수 있다. 최종 바이오프로파일은 바이오라미네이트 복합 조립체와 일치시키기 위해 그 전체가 채색되거나 또는 다른 바이오라미네이트와 동일한 패턴을 사용하여 인쇄될 수 있다. 이것은 건축 설계에서 환경적인 부품들의 심미적인 매칭을 가능하게 하도록 빌딩, 사무실, 및 상업용 빌딩에 대한 완전한 솔루션을 제시할 수 있는 능력을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 처리하는 동안 PLA 또는 기타 다른 바이오폴리머의 결정성을 유지하고 또한 최종 프로파일 압출 또는 시트 부품에서의 결정성을 유지하기 위해 신규 방법 및 선택적인 조성물을 사용한다. 본 발명의 실시예들은 PLA의 제조업자들에 의해 권장되지 않는 더 높은 전단 응력과, 녹는점보다 훨씬 낮은 탄성중합체 상태에서 재료를 처리하기 위해 통상적으로 화씨 320도 또는 화씨 300도 이하의 매우 낮은 처리 온도 및 재료가 완전히 비정질 재료로 변환되는 권장 처리 온도인 화씨 380도 내지 화씨 420도를 사용한다. 공지의 프로세스에 의해 제공되는 압출 부품은 탁한(cloudy) 대신 포장 재료는 투명하고도 더 많은 취성을 갖는다.
두 번째로, 이러한 처리 온도에서, 재료는 완전히 결정화될 수 있지만, 이러한 처리 온도 이하의 처리 파라메터에서는 완전히 비정질 재료를 생성한다. 최종 재료는 탁하지만, 고도의 기계적인 성능을 유지하면서도 상당히 높은 가요성을 갖는다.
본 발명의 실시예에 범위 내의 처리에 의해 결정질 상태 또는 부분적인 결정질 상태를 유지함으로써, 폴리머의 점착성이 크게 감소되어 프로파일 및 압출 응용제품에서 PVC를 대체할 수 있는 유리한 특성이 제품에 유지된다. 또한, 본 발명의 실시예의 처리 파라메터 범위 내에서, 재료는 처리가 압출된 3차원 형상을 가능하게 해주는 상이한 유동성(rheology) 및 용융 지수(melt index)를 가진다.
첨가제는 또한 본 발명의 실시예에 도움을 주면서도 여전히 PLA 또는 PLA 혼합물의 결정화 상태를 유지한다. 나노 소재, 충전재, 섬유, 단백질, 녹말, 목분, 제지 폐기물, 및 기타 다른 재료는 PLA의 조핵화(nucleation)를 증가시키며 재료에 대한 결정질 상태에 영향을 미친다. 녹는점보다 훨씬 낮은 온도에서의 처리 및 높은 전단 응력의 사용을 통해, PLA를 더 낮은 취성 상태로 유지하고 PVC 제품의 요구되는 특성 및 응용제품의 요구조건을 더 정밀하게 매칭시키는 것이 가능하다. 본 발명의 신규 처리 방법을 사용하여 기타 다른 조핵제, 충전제, 섬유, 및 재료가 검사되어 긍정적인 결과를 얻었다.
바이오라미네이트 복합 조립체는 테이블 상부, 데스크 상부, 캐비닛 도어, 캐비닛 박스, 선반(shelving), 목조 제품, 벽체 패널(wall panels), 적층 바닥재(laminated flooring), 싱크대 상부(countertops), 테이블 표면, 전시용 패널(exhibit panels), 사무용 칸막이(office dividers), 욕실 칸막이(bathroom dividers), 라미네이트 바닥재(laminate flooring)로 만들어질 수 있으며, 기타 다른 영역은 좀 더 환경친화적인 제품에 대한 증가하는 요구에 대해 진정한 "그린" 솔루션을 생성하기 위해 비플라스틱 기판 및 접착층과 결합된 바이오라미네이트의 시스템을 사용할 수 있다.
바이오라미네이트 복합 조립체는 캐비닛 도어 또는 통로용 도어의 다양한 설계를 생성하기 위해 평탄 적층(flat laminating), 써모포일된 3차원 부품, 또는 일체형 프로파일 랩핑 부품, 및 이들 모두의 결합에 기초한 다양한 형태의 캐비닛 도어로 만들어질 수 있다.
바이오라미네이트 표면층은 또한 PVC 비닐 벽지를 대체할 수 있는 고성능 벽지로서 벽체 보드 상에 부착되는 벽지로서 생산될 수 있는 좀 더 가요성을 갖는 바이오라미네이트 표면층을 생성하기 위해 다양한 통상적인 가소제 또는 바람직하게는 바이오 기반의 가소제를 사용하여 고도로 소성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 2차 부직포(secondary non woven cloth)가 가요성을 유지하면서도 개선된 성능을 제공하기 위해 바이오라미네이트 층의 배면 상에 적층될 수 있다. 상술한 바와 같이 고도로 소성화된 바이오라미네이트 층은 또한 인쇄를 위한 가요성 PVC 매체의 대체물로 사용될 수 있다.
기준 라미네이트 작업대 표면에서는 엣지밴딩이 요구된다. 바이오라미네이트를 생성하는 것과 유사하게 녹는점 이하에서 처리되며 점탄성 상태의 PLA와 같은 바이오폴리머가 형상화된 엣지밴딩과 같은 프로파일 및 기타 다른 지지 부품을 생산하는데 사용될 수 있다. 비플라스틱 강체 기판에 기계적으로 부착되는 T몰딩(tee molding) 또는 접착되는 평탄 프로파일 엣지밴딩이 본 발명의 실시예들 내에서 기술된다. 바이오엣지배딩의 매칭은 심미감 및 성능의 매칭을 가능하게 하기 위해 동일한 바이오폴리머 또는 바이오코폴리머 시스템 및 프로세스를 사용하여 이루어질 수 있다. 또한, 선형 프러파일 랩핑된 목공 제품의 매칭은 전체 사무실 또는 빌딩 솔루션을 위해 심미적인 매칭 그린 시스템을 생성하기 위해 목재, 농산물 섬유, 또는 플라스틱 섬유 복합체의 압출품 상으로 적층되는 바이오라미네이트 표면층을 사용하여 이루어질 수 있다.
가소제 또는 처리 보조 첨가제, 및 바이오라미네이트 표면층에 "나노석영" 첨가제의 부가에 기초한 PLA 바이오코폴리머 바이오라미네이트를 사용하는 바이오라미네이트 복합 조립체는 싱크대 상부 응용제품에 사용되기에 충분한 고도의 마모성 및 열저항(temperature resistance)을 제공한다. 현재 식품 등급 표면(food grade surfaces)은 주로 HDPE 및 스테인리스스틸로 이루어져 있다. 스테인리스스팅은 고가이며, HDPE는 식품 또는 액체의 표면에 스크래치 또는 상처를 발생시킬 수 있다. "나노석영" 기법은 표면의 양호한 성능 및 내구성을 제공할 수 있다. 나노 사이즈에서 큰 사이즈에 이르는 다양한 입자 사이즈의 천연 석영 및 규사(silica sand)는 장식용 응용제품에 사용될 수 있으며, 바이오라미네이트 시스템에 부가될 수 있다. 비록 본 발명의 실시예에서 기타 다른 천연 미네랄이 사용될 수 있지만, 천연 석영은 자연에서 가장 단단한 재료 중의 하나이다. 석영이 일체화된 바이오라미네이트로 이루어진 라미네이트 조립체는 또한 부엌 싱크대 상부, 테이블, 및 기타 다른 고성능 분야에 대해 고가의 화강암 및 기타 다른 고체 마감 복합체에 대한 더 낮은 비용 옵션(cost option)을 제공할 수 있다. 이러한 형태의 바이오라미네이트 층들은 부엌, 및 기타 다른 형태의 싱크대 상부 응용제품용의 3차원 작업대 표면 내로 평탄 적층되거나 또는 열성형될 수 있다.
예시
예시 1 - PLA 펠릿(pellets)이 녹는점보다 화씨 20도 높은 온도 설정을 가지며, 또한 처리 온도로 네이처웍스(Natureworks)에 의해 권장되는 화씨 420도에서 압출기 내로 위치되었다. 재료가 다이(die)에 달라붙는 꿀처럼 다이 안에서 밖으로 부어졌다. 온도는 녹는점보다 화씨 80도 이상 낮은 화씨 310도로 강하되었다. 재료에 대한 전단 응력의 입력을 늘리기 위해 RPM이 증가되었다. 최종 형상은 최소의 뒤틀림(distortion)을 갖는 복잡한 형상으로 유지되었다.
예시 2 - PLA 펠릿(pellets)이 화씨 380도 내지 화씨 420도의 처리 온도에서 시트 다이(sheet die)를 사용하여 압출기 내로 위치되었으며, 투명한 시트가 생성되었다. 시트는 취성을 가졌으며 굽혀졌을 때 용이하게 크랙이 발생하였다. 최종 시트는 화씨 150도의 온도 및 50 PSI의 압력을 갖는 열간 압착을 사용하여 가열 및 압착 하에서 열에 의해 활성화되는 글루를 사용하여 목재 파티클보드 상으로 평탄 적층되었다.
상술한 것과 동일한 시트가 PVA를 사용하는 HPL에 공통적으로 사용되는 냉간 적층법(cold laminating method) 및 냉간 압착 적층법을 사용하여 적층되었다. PLA 바이오라미네이트 시트는 기판에 어떠한 접착력도 갖지 않았으며, 용이하게 인발(pull out)되었다.
PLA 펠릿은 개방된 2축 압축기 내로 위치되었으며, 처리 온도는 화씨 320도로 낮아졌고 재료가 다이의 절단 전에 배출구(vent)를 통해 압출기로부터 인발되었다.
PLA는 압축기 내로 위치되었으며, 시트 다이를 사용하여 녹는점보다 훨씬 아래의 화씨 330도 이하의 온도에서 처리되었다. 최종 필름은 탁하였지만, 매우 양호한 용융 강도(melt strength)를 가졌다. 냉각 후에 재료가 더 많은 가요성 및 더 양호한 특성을 가졌다는 것이 명확해졌다. 바이오라미네이트의 두께는 0.015 인치였다.
상술한 최종 시트는 열에 의해 활성화되는 글루 및 압력을 사용하여 밀짚으로 구성된 농산물 섬유 기판 상으로 열간 적층되었다(hot laminated). 최종 본딩 강도는 매우 양호하였으며, 접착력 시험에서 섬유가 바이오라미네이트에 부착되는 파티클보드로부터 떨어져 나와 접착제의 본딩이 파티클보드의 내부 본딩보다 더 양호하다는 것을 보여주었다.
그 후 바이오라미네이트의 최종 시트는 기판이 열에 의해 활성화되는 미리 도포된 우레탄을 갖는 기계 가공된 3차원 기판을 구비한 멤브레인 프레스 내로 위치되었다. 50 PSI 이하의 압력 및 화씨 160도의 온도가 2분 이상 동안 인가되었다. 접착력을 개선하기 위해 케미컬 솔벤트 프라이머를 구비한 0.012 인치의 PVC 필름을 사용하는 비교 시험이 또한 동일한 기판, 글루, 및 방법을 사용하여 멤브레인 프레스되었다. 바이오라미네이트의 성형은 PVC와 비교하여 동일한 스트레칭 및 성형 능력을 보여주었다. PVC 및 바이오라미네이트 양자 샘플이 접착력에 관해 시험되었으며, 이들 양자 샘플은 심지어 접착력을 증진시키기 위해 케미컬 프라이머를 구비하지 않은 바이오라미네이트의 경우에도 본딩 강도가 동일하였다.
바이오라미네이트 필름은 솔벤트 잉크젯 시스템을 사용하여 리버스 인쇄되었다. 표면을 크로스 해칭(cross hatching)하고 또한 테이프 박리 시험(tape peal test)을 행하여 초기 잉크의 접착력은 충분한 것으로 보였다. 그 후 리버스 인쇄된 바이오라미네이트는 열에 의해 활성화되는 우레탄 접착제와 함께 가열 및 압착을 사용하여 써모포일되었으며, 여기서 잉크층은 적층 접착제층 및 기판과 접촉되었다. 처리 후에 박리 시험이 행해졌다. 잉크는 충분한 본딩 강도를 갖지 못한 바이오라미네이트로부터 분리되었다. 2번째 시험이 행해졌으며, 여기서 바이오라미네이트의 표면은 인쇄 전에 솔벤트 케미컬 처리가 이루어졌다. 비록 접착력에 개선이 나타났지만, 이러한 응용제품에 대해 충분하지 않았다.
투명한 바이오라미네이트가 직접 상부에 인쇄된 후 우레탄의 투명한 액체 마무리칠(topcoat)로 코팅되었다. 상부 인쇄된 바이오라미네이트는 기판 상으로 열간 적층되었다. 투명한 바이오라미네이트와 기판 간의 본딩은 충분하였으며, 섬유의 뜯겨나옴(fiber tear out)이 기판 상에서 관찰되었다.
자외선 경화 스크린 인쇄 잉크가 투명한 바이오라미네이트의 배면에 인가되거나 리버스 인쇄되었다. 바이오라미네이트는 인쇄면이 접착제 및 기판층과 접촉한 상태에서 열로 가열되는 우레탄 접착제로 가열 및 압착을 사용하여 써모포일되었다. 접착력은 기판의 섬유 뜯겨나옴을 갖는 기준 솔벤트 잉크 인쇄 처리에 비해 상당히 개선되었다.
2개의 3차원 캐비닛 도어가 클래식한 돌출형 패널 캐비닛 도어의 형상으로 중간 밀도의 섬유보드로부터 기계 가공되었다. 제 1 도어는 멤브레인 프레스 및 0.010 인치의 PVC 써모포일을 사용하여 열에 의해 활성화되는 기준 써모포일 프로세스로 처리되었다. 압착 시간은 50 PSI의 압력 및 화씨 170도의 온도에서 2.5 분이었다. 제 2 도어는 PVC 필름을 대체하기 위해 바이오라미네이트 표면층을 사용하여 동일한 방법으로 처리되었다. 최종 성형 프로세스는 놀라울 정도로 동일하여 PVC와 동일한 스트레칭 및 성형 특성을 나타내었다. 비록 배면에 접착력을 증진시키기 위해 PVC가 프라이머를 가진 반면 본 발명의 바이오라미네이트는 프라이머를 가지지 않았지만, 본 발명자들은 박리 시험에 의해 측정된 바와 같이 기판에 대해 매우 유사한 접착력을 관찰하였다. 성형 프로세스로 인한 캐비닛 도어의 엣지 상에서의 풀다운(pull down)은 PVC 및 바이오라미네이트 간에 동일하였다.
PVC 필름 및 바이오라미네이트 표면층은 동일한 우레탄 접착제를 사용하여 3차원 캐비닛 도어 형상의 기판 상으로 써모포일되었다. PVC 및 바이오라미네이트 양자는 고압 라미네이트 기준(NEMA LD3)에 따라 독립적인 시험이 이루어졌다. 최종 데이터는 바이오라미네이트가 기준 PVC 장식용 마감 제품보다 개선된 내오염성(stain resistance), 개선된 타보 내마모성(tabor wear resistance), 및 개선된 손상 저항성(wear resistance)을 보여주고 있다.
윌슨아트(WilsonArt) 접촉 접착제(contact adhesive)를 사용하여 기준 등급 고압 라미네이트 조각(piece)이 목재 파티클보드 기판에 적층되었다. 바이오라미네이트 시트도 또한 동일한 접촉 접착제를 사용하여 동일한 목재 파티클보드에 적층되었으며, 상술한 NEMA LD3 요건에 따른 독립적인 시험이 이루어졌다. 이 시험에서, 바이오라미네이트는 5배 이상의 충격 강도, 개선된 내오염성, 2배 이상의 스크래치 저항(scratch resistance), 및 기타 다른 성능 개선을 나타내었다.
PLA가 다수의 가열 이력을 가지게 되어, PLA의 상태 변화를 평가하기 위해 2차 가열 시험이 행해진 후에 상이한 결과가 나타났다. 녹는점 이하의 온도에서 생성되며, 섭씨 340도에서 점탄성 상태인 PLA 필름이 0.010 인치 두께의 필름으로 생성되었다. 필름은 자외선 경화 잉크 시스템 및 직접 인쇄 잉크젯 시스템을 사용하여 리버스 인쇄되었다. 샘플들은 2개의 그룹으로 나누어졌으며, 제 1 그룹은 충격, 경도(hardness), 및 스크래치 저항성에 대한 시험이 이루어졌다. 제 2 그룹의 샘플들은 멤브레인 프레스 및 열적으로 활성화된 우레탄을 사용하여 글루가 경화될 때까지 화씨 170도의 온도에서 2.5분 동안 열간 적층되었다. 이러한 제 2 그룹의 샘플들은 제 1 그룹에 대해 직접 시험이 이루어졌다. 제 2 그룹은 개선된 스크래치 저항성을 갖지만, 더 낮은 충격 저항성을 갖는 더 단단한 표면을 보여주었다.
선형 형상의 목조 제품의 조각을 생산하는 대략 20%의 목재 섬유를 적재하고 화씨 310도 내지 화씨 320도 사이의 온도에서 목재 바이오플라스틱 프로파일 압출이 이루어졌다. 바이오라미네이트 표면층은 열에 의해 활성화되는 접착제가 바이오라미네이트 표면층의 배면에 도포된 상태로 가열되었으며, 동일한 방법을 사용하는 PVC 필름 프로세싱과 비교되었다. 바이오라미네이트 표면층은 PVC 필름과 매우 유사한 접착력을 가졌으며, 놀라울 정도로 유사하게 성형되었다.
바이오라미네이트에 사용되는 3M사의 접촉 접착제가 바이오라미네이트 표면층의 배면 상에 그리고 평탄한 휘트보드 농산물 섬유 기판 상으로 스프레이되었다. 임의의 휘발성분을 제거하기 위한 1분 후에, 재료들이 롤러 시스템으로부터 압력을 사용하여 함께 적층되었다. PVC 장식용 필름의 제 2 샘플이 또한 제 2 샘플 상에 사용되었다. 바이오라미네이트는 개선된 접착력을 나타냈다.
예시 3 - 대두 왁스가 5%로 PLA에 부가되어, 프로파일 다이를 통해 압출되었다. 온도는 화씨 290도로 강하되었고 재료는 프로파일 형상을 유지하기에 충분히 양호한 용융 강도를 갖도록 형상화된 부드러운 높은 무결성(smooth high integrity)을 나타냈다. 전단 응력은 증가되었으며, 형상은 개선되었고 또한 표면의 부드러움도 개선되었다. 뜨거운 상태의 형상화된 물품이 형상의 변화없이 다이로부터 컨베이어 벨트 상으로 당겨졌다.
예시 4 - PLA 및 ADM으로부터 공급된 수소첨가된 대두 왁스가 PLA 대 대두 왁스의 비율이 95:5로 가요성의 바이코폴리머 내로 혼합되었다. 그 후, 최종 혼합물은 다양한 분말형 비할로겐화된 난연제와 다양한 레벨로 재혼합되었다. 매그 하이드록스(Mag Hydrox), 알루미나 트라이하이드레이트(Alumina Tryhydrate), 및 인산암모늄(ammonium phosphate)이 모두 10%에서지 50%까지의 레벨로 부가되었다. MH 및 ATH 재료와의 강한 반응이 발생하여 혼합에 어려움이 발생하였으며, 이러한 반응은 재료 내에 층을 형성하였다. 비정질 재료는 잘 혼합되었으며, 다양한 적재량에 기초하여 더욱 균질한 그리고 더 큰 가요성을 갖는 재료를 형성하였다.
예시 5 - PLA가 그 녹는점 이하의 온도 및 점탄성 상태인 대략 화씨 310도에서 혼합되었다. 글리세롤이 1%에서 20%까지 다양한 레벨로 부가되었다. 최종 재료는 균질의 가요성 재질이 되었다. PLA가 그 녹는점인 화씨 400도보다 높은 온도에서 가열되는 2차 시험이 행해졌다. 동일한 레벨의 글리세린이 부가되었다. 글레세린은 고도의 휘발성 물질로 절연파괴로 인한 상당한 스모크를 방출하였으며 비균질 재료를 생성하여 균질의 재료에 혼합하기 어려웠다.
평균 길이가 3/4 인치이고 0.020 인치 이하의 폭을 갖는 밀짚 스트랜드가 PLA 및 대두 왁스와 혼합되었는데, 여기서 PLA와 대두 왁스의 비율 95:5였다. 밀짚 스트랜드의 5% 및 10%가 바이오코폴리머의 점탄성 상태 내인 화씨 310도의 온도에서 바이오코폴리머와 부가적으로 혼합되었다. 재료는 균일하였으며, 냄새가 나지 않았고, 양호한 충격 저항을 가졌다. 동일한 재료들을 사용하여 2차 시험이 행해졌으며, 여기서 처리가 PLA의 요구되는 녹는점인 화씨 400도 이상에서 행해졌다. 섬유들은 바이오코폴리머와는 그다지 잘 상호작용하지 않았으며, 상당한 갈변(browning) 및 셀룰로오스 분해(cellulosic degradation)가 관찰되었다. 또한, 재료는 연소의 징후를 보였으며, 명백히 나쁜 냄새(negative swell)가 났다.
PLA 및 EVA가 화씨 310도의 온도에서 혼합되었다. 바이오댁(biodac)(제지 슬러지 입자)의 샘플이 단순히 그 입자를 염색한 다음 건조시켜 채색되었다. 바이오댁 20%가 화씨 310도의 온도에서 바이오코폴리머와 혼합되었다. 최종 재료는 독특한 심미성을 띠었으며, 높은 충격 강도를 갖는 강한 재료가 되었다. 두 번째 처리가 PLA의 녹는점 이상의 처리 온도에서 동일한 재료들을 사용하여 행해졌다. 최종 재료는 분해 및 연소의 징후를 보여주었다. 최종 재료는 최소의 충격 강도를 갖는 높은 취성을 나타냈다.
예시 6 - PLA가 팬(pan) 내에 위치되어 화씨 400도의 온도 상태인 오븐 내로 넣어졌다. 5개의 샘플이 PLA와 함께 오븐 내에 위치되었다. 10%의 가소제가 각각의 팬 내로 부가되었다. 가소제 및 윤활제는 글리세린, 왁스, 시트르산, 식물성 기름, 스테아린산아연(zinc stearate)이었다. PLA가 녹은 후, 재료들이 혼합되었다. 가열 도중, 실질적으로 모든 가소제 및 윤활제가 상당한 냄새와 함께 심하게 연기를 발생하기 시작하였으며, 끓어서 분해되기 시작하였다. 재료들은 서로 혼합될 수 없었다. 동일한 시험이 PLA의 녹는점보다 화씨 80도 이상 낮은 화씨 300도에서만 행해졌다. 가소제는 연기가 발생하거나, 끓거나, 또는 분해되지 않았으며, 더욱 균질한 재료 내로 혼합될 수 있었다. 대두 왁스가 가장 용이하게 혼합될 수 있는 상태에서 이들 재료들 중에 스테아린산아연이 최악이었다.
예시 7 - PLA 및 바이오섬유 기능성 착색제 시스템이 직접 단일 스크루 시트 라인(single screw sheet line) 내로의 계량이 이루어지며, 여기서 낮은 그리고 중간의 전단 응력의 입력을 갖는 높은 레벨의 분산이 요구된다. 처리 온도는 화씨 380도 이상인 PLA의 녹는점보다 훨씬 아래의 온도로 설정되었다. 이러한 시험에서, 가열 섹션들은 다이 출구에서 화씨 310도 내지 화씨 315도에서 설정되었다. 재료는 끈적거리지 않으며, 프로파일을 생성할 수 있는 충분한 용융 지수를 가졌다. 재료는 PLA를 그 녹는점에서 또는 녹는점 이상에서 처리하면서 투명하지 않았지만, 결정질 특징을 유지하면서 반투명하였으며, 더 많은 가요성 및 충격 저항을 나타내었다. 본 발명자들은 냉각 롤 온도를 화씨 80도에서 화씨 200도 이상의 온도 사이에서 평가하였다. 본 발명자들은 낮은 처리 온도로 인해 재료가 상당히 신속하게 냉각되었으며 롤러의 가열이 요구된다는 것을 확인하였다.
예시 8 - 네이처웍스로부터 펠릿 형태의 PLA 2002가 ADM으로부터의 모여진 대두 왁스 제품인 5% SWL-1과 혼합되었다. 혼합은 PLA의 녹는점보다 화씨 80도 이상 낮은 화씨 300도의 온도에서 브라벤더(Brabender) 2축 스크루 내에서 행해졌다. 재료는 양호한 고체 형상을 유지하면서 원형 다이(round die)로부터 빠져나온 다음 냉각되었다. 재료는 매우 불투명한 유백색이었고, 최종 재료는 폴리에틸렌과 유사한 촉감 및 성능을 가지며 깨어짐이 없이 휘어질 수 있었다.
90%의 PLA에 SWL-1의 양을 10%까지 증가시키는 두 번째 혼합이 행해졌다. 재료는 점성이 낮아졌고, 처리 온도는 재료가 원형 형상(round shape)을 유지할 때까지 하강하였다. 다시 재료는 매우 불투명하였으며 흰색이었다.
스크린된 밀 식이섬유(wheat fiber)를 부가하는 세 번째 혼합이 행해졌으며, 여기서 수성 착색제는 밀 식이섬유 상에 스프레이된 후 건조된다. 착색된 밀 식이섬유는 PLA 90%, SWL-1 5%, 및 착색된 밀 식이섬유 5%의 비율로 혼합되었다. 놀랍게도, 재료는 랜덤화된 칼러 섬유로 짙은 3차원 모습을 갖는 투명 내지 반투명이었다. 더 투명한 PLA/SWL-1이 밀의 칼러에 약간의 색조를 띠었지만, 여전히 투명한 깊이를 유지하였다. 재료는 순수한 PLA만큼 취성을 갖지는 않았으며, 실제로는 PLA 95% 및 SWL-1 5%의 첫 번째 혼합과 유사한 가요성을 가졌다.
예시 9 - PLA가 10%d의 SLW-1 및 10%의 가루 형태의 해바라기 껍질(ground sunflower hulls)과 혼합되었으며, 여기서 가루 형태의 해바라기 껍질은 30 메쉬(mesh) 이하의 미세 입자들(fines)을 제거하도록 스크린되었다. 최종 재료는 시트로 압출되어 질감이 뜨거운 재료 상에 인쇄되었다. 냉각 후, 재료는 랜덤한 흐름 장식용 패턴을 보여주었다. 재료는 물 속에 위치되었으며, 본 발명자들은 물이 재료의 표면 상에 방울을 형성한 것을 관측하였다.
예시 10 - PLA가 기준 수산화마그네슘 난연제와 혼합되었으며 시험봉(test bar)으로 압출되었다. 시험봉은 매우 큰 취성을 가졌으며, 최소의 압력으로 손에 의해 용이하게 부러졌다. 10%의 SWL-1이 부가되는 두 번째 혼합이 행해졌다. 최종 재료는 양호한 충격 저항을 가졌으며, 휘어짐이 가능했다.
예시 11 - 밀 식이섬유가 SWL1과 50%/50% 비율로 화씨 300도의 온도에서 혼합된 후 섞여졌다. 최종 재료는 냉각된 후 작은 입자들로 알갱이화되었다. 그 후 밀과 SWL-1의 혼합물이 PLA 펠릿과 건식 블렌딩되었으며, 화씨 310도에서 혼합되어 평탄한 시험봉을 생성하였다.
예시 12 - 대두 왁스(Soy Wax) SWL-1이 100 그램짜리 배치(batch) 내에서 화씨 300도의 온도로 용융되었다. 동일한 중량의 밀 식이섬유가 부가되어 섞여졌다. 대두 왁스는 신속하게 밀 식이섬유를 함침시켰으며, 밀 식이섬유가 자유로운 흐름 상태로 남았다. 함침된 밀 식이섬유는 매트 내로 펼쳐진 후 압착되었다. 물이 매트의 상부로 떨어졌으며, 여기서 물은 완전히 섬유 매트(fibrous mat) 상에 방울을 형성하였다.
상기로부터, 특정한 부피밀도(bulk density) 및 섬유 구조에 기초하여 대두 왁스 대 섬유의 대략 50/50 비율은 섬유를 완전히 함침시킬 수 있다는 점이 확인되었다. 50/50의 대두 왁스/섬유의 혼합물이 PLA와 10%의 비율로 부가 및 혼합되었다. 왁스는 PLA와 블렌딩된 섬유의 외부측 상에 존재하며, 화합성 경계(compatible interface: 혼합해도 화학반응이 일어나지 않는 경계)를 제공한다. 적은 양의 확스만이 투명한 PLA 내로 섞여졌다. 대두 왁스는 실온에서 불투명한 흰색 재료이다. 최종 PLA 및 SWL-1/함침된 섬유는 여전히 투명 내지 반투명하였다.
예시 13 - 단지 5%의 대두 왁스 및 95%의 PLA에 대한 개별 실험이 행해졌으며, 브라벤더 혼합기(Brabender compounder)를 사용하여 이들 두 성분이 서로 혼합되었다. 이 시험에서, 최종 재료는 불투명하였으며 유백색이었다. 따라서, 본 발명자들은 최종 바이오복합 매트릭스의 투명성으로 인해 대두 왁스/PLA 시스템의 병합을 허용하도록 PLA가 적합한 점탄성 상태(viscoelastic state)에 도달하기 전에 섬유의 부가가 녹은 대두 왁스의 함침을 가능하게 하였다는 사실을 알게 되었다.
예시 14 - 슈가 비트 펄프 & 선플라워 헐스(Sugar Beet pulp & Sunflower hulls) - 가루 형태의 사탕무 펄프(sugar beet pulp)와 해바라기 껍질이 지역 농업 처리 공장으로부터 선택되어 부드럽게 빻아져 섬유로 잘게 부셔졌다. 재료들은 스크린되어 최종 재료의 범위는 30 내지 40 메쉬였다. 해바라기의 입자는 선형 구조였으며, 여기서 사탕무 펄프는 균일한 사이즈였지만, 랜덤한 형상이 더 많았다. 옷감에 사용되는 염료(dye)가 섬유 입자를 적시기 위해 사용되었으며, 그 후 착색제를 고정시키기 위해 건조되었다. 2가지 칼러의 섬유가 10%의 비율로 10%의 대두 왁스 및 80%의 PLA와 함께 브라벤더 혼합 시스템 내로 계량되었다. 재료가 뜨거운 스크루 공급 섹션에 부딪치자마자 대두 왁스가 용융되었으며, PLA는 여전히 단단한 상태에서 배럴 섹션(barrel section)에 진입하기도 전에 섬유를 배출하기 시작하였다. 혼합 온도는 PLA의 녹는점(PLA의 녹는점은 화씨 390도)보다 훨씬 이하로 유지되었으며, 여기서 처리 온도는 녹는점보다 화씨 90도 아래인 화씨 300도였다. 최종 재료는 취성이 없으며 독특한 3차원 특성을 가진 균일한 혼합물이었다. 혼합기의 출구는 고내성의 봉 형상을 가졌다. 출구를 빠져 나온 재질은 고도의 내성을 구비한 형상을 유지하였다.
예시 15 - 바이오댁(BioDac) - 15 내지 30 메쉬 사이의 메쉬 사이즈를 갖는 작은 구형 볼을 형성하도록 압축 및 건조된 폐기물 제조 슬러지의 형태인 바이오댁 샘플이 위스콘신주의 그랜텍 코포레이션(GranTek Corporation)으로부터 구입되었다. 바이오댁은 수성 착색제를 사용하여 채색되었으며, 다중의 채색된 배치(batches)가 생성되었다. 채색된 바이오댁은 10%의 SWL-1 및 70%의 PLA와 함께 20% 레벨로 혼합되었다. 혼합은 화씨 300도의 온도에서 브라벤더 2축 스크루를 사용하여 행해졌다. 그 후 최종 재료는 재가열 및 압착되어 복합 시트가 되었다. 재료는 고체 표면의 모습에 대단히 근접한 재료를 나타내었다. 샘플들은 24 시간 동안 수조(water bath) 내로 제공되었으며 측정된 물의 흡수(uptake)가 없는 방수 상태였다.
예시 16 - PLA가 PLA의 녹는점 이하의 온도(화씨 315도)에서 2% 내지 30% 이상의 레벨로 긴 섬유 글래스와 혼합되었다. 녹는점 이상의 온도(화씨 400도)에서 동일한 비율을 사용하여 2차 시험이 행해졌다. 2차 시험이 행해질 때 5% 및 10%의 추가 대두 왁스가 부가되었다.
예시 17 - PLA 및 PLA의 녹는점 이하에서 처리된 대두 왁스로 구성되는 바이오라미네이트 시트가 선택되어 화씨 200도에서 재가열되었다. MDF 기판이 형상화된 물품으로 성형되었으며, 접착제가 도포되었다. 뜨거운 바이오라미네이트가 밀려나와 기판 상에 성형되었으며 냉각되었다. 최종 재료는 고레벨의 접착력 및 매우 양호한 충격 저항을 나타내었다.
예시 18 - 권장되는 접착제를 사용하여 윌슨아트 고압 라미네이트 조각이 파티클보드 상으로 부착되었다. 동일한 방법 및 접착제를 사용하여 동일한 두께의 바이오라미네이트가 매칭되는 파티클보드에 부착되었다. 해머가 양쪽 샘플 상으로 5피트 높이에서 떨어졌으며, 여기서 해머 헤드의 엣지가 샘플들과 충돌하였다. HPL은 충돌이 명중한 엣지에서 크랙킹의 징후를 나타내었다. 바이오라미네이트는 충격의 징후가 전혀 나타나지 않았다.
예시 19 - 밀짚으로 생성된 농산물 섬유 복합체의 조각이 3개의 샘플로 커팅되었다. 제 1 샘플은 통상의 목재 오염과 같이 어두운 체리색으로 오염되었다. 밀의 오염은 매우 어두웠으며, 천연 섬유 외관의 대부분을 "얼룩진(blotchy)" 상태로 덮거나 감추는 것이었다. 바이오라미네이트 표면이 압축되었으며, 하나는 투명하였고, 두 번째는 투명한 염료 착색제를 포함하였다. 그 후 염료를 함유하는 바이오라미네이트 샘플이 투명 접착제를 사용하여 두 번째의 오염이 없는 휘트보드 상으로 적층되었다. 투명한 바이오라미네이트가 투명한 자외선 경화 잉크를 사용하여 배면 상에 인쇄되었으며, 그 후 휘트보드의 세 번째 조각에 적층되었다. 3개의 샘플을 살펴본 결과. 목재 얼룩 조각은 시각적으로 용인되지 못하였으며, 원하는 휘트보드 질감을 보여주지 못하였다. 농산물 섬유는 명백히 천연 목재와는 전혀 상이하게 오염되었다. 바이오라미네이트 표면 내로 투명하게 압출된 염료를 구비한 두 번째 샘플은 전반적으로 어두운 체리색으로 동일하였지만, 휘트보드의 패턴은 매우 명백하게 뚜렷한 윤곽을 나타냈다. 염료를 함유한 바이오라미네이트 층의 광학적 특성으로 인하여 겉모양은 또한 매우 깊었다. 자외선 투명 인쇄는 유사한 칼러 및 광학적 특성을 갖는 염색된 바이오라미네이트의 외관에 가까웠으며 여전히 휘트보드의 개별 섬유 특성을 보여주면서 양호한 오염된 칼러를 제공하였다. 또 다른 유사한 시험이 실제 목재를 사용하여 행해졌다. 일체화된 염료 및 투명 인쇄된 바이오라미네이트 양자는 액체 오염 처리보다 나뭇결(wood grain)의 더 양호한 심미감을 유지하였으며, 나무를 사용할 때 통상적으로 행해지는 오염 및 마감의 2 단계 프로세스와 비교하여 목재를 마감하는 단일 처리 단계를 제공하였다.
102,302,406,602: 바이오라미네이트 층 104: 접착제층
106: 비플라스틱 강체 기판 302: 표면층
304,404,502: 인쇄층 402: 보호 코팅

Claims (31)

  1. 바이오라미네이트 복합 조립체에 있어서,
    하나 이상의 바이오라미네이트 층;
    비플라스틱 강체 기판; 및
    상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 상기 기판에 적층되는
    바이오라미네이트 복합 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    2개 이상의 바이오라미네이트 층이 상기 비플라스틱 강체 기판의 2개 이상의 면과 접촉하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 기판은 목재 복합체, MDF, HDF, 합판, OSB, 목재 파티클보드, 목재 플라스틱 복합체, 농산물 섬유 플라스틱 복합체, 농산물 파티클보드, 농산물 섬유 복합체, 석고보드, 시트록, 하드보드, 금속, 글래스, 시멘트, 시멘트보드, 세룰로오즈 기판, 세룰로오즈 종이 복합체, 다층 세룰로오즈 글루 복합체, 목재 베니어, 대나무, 재활용 종이 기판, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 작업대 표면, 선반, 목조 제품, 적층 바닥재(laminated flooring), 싱크대 상부(countertops), 테이블 표면, 가구 부품, 스토어 고정물, 칸막이(dividers), 벽지, 캐비닛 덮개(cabinet coverings), 캐비닛 도어, 통로용 도어, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 PLA, PHA, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 바이오플라스틱, 바이오폴리머, 변형된 바이오폴리머, 바이오복합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 바이오플라스틱, 상기 바이오폴리머, 상기 변형된 바이오폴리머, 및 상기 바이오복합체는 폴리유산 기반 재료를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 플라스틱, 바이오플라스틱, 첨가제, 또는 바이오첨가제 중 하나 이상과 결합되는 변형된 PLA를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 충전제, 섬유, 또는 착색제 중 하나 이상과 결합되는 변형된 PLA를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 하나 이상의 인쇄층을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 바이오플라스틱 엣지밴딩을 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 난연제를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 인쇄층은 바이오잉크를 사용하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  14. 바이오라미네이트 복합 조립체에 있어서,
    하나 이상의 바이오라미네이트 층;
    3차원 비플라스틱 강체 기판; 및
    상기 기판 및 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층과 접촉하는 접착제층
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 상기 기판의 2개 이상의 표면에 열성형되는
    바이오라미네이트 복합 조립체.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 기판은 목재 복합체, MDF, HDF, 합판, OSB, 목재 파티클보드, 목재 플라스틱 복합체, 농산물 섬유 플라스틱 복합체, 농산물 파티클보드, 농산물 섬유 복합체, 석고보드, 시트록, 하드보드, 금속, 글래스, 시멘트, 시멘트보드, 세룰로오즈 기판, 세룰로오즈 종이 복합체, 다층 세룰로오즈 글루 복합체, 목재 베니어, 대나무, 재활용 종이 기판, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 바이오라미네이트 복합 조립체는 작업대 표면, 선반, 목조 제품, 바닥재(flooring), 싱크대 상부(countertops), 테이블, 칸막이(dividers), 벽지, 캐비닛 덮개(cabinet coverings), 캐비닛 도어, 스토어 고정물 부품, 통로용 도어, 또는 이들의 조합을 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  17. 제 14 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 PLA, PHA, 및 기타 다른 바이오플라스틱/바이오폴리머를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체.
  18. 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법에 있어서,
    하나 이상의 바이오라미네이트 층을 비플라스틱 강체 기판에 적층하는 단계를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 리버스 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 직접 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  21. 제 18항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 다층 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 인쇄는 바이오잉크를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  23. 제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층은 투명한 상부층, 장식용 내부층, 및 불투명층을 포함하고,
    상기 각각의 층은 인접층과 열적으로 융합되는
    바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  24. 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법에 있어서,
    하나 이상의 바이오라미네이트 층을 비플라스틱 강체 기판에 성형하는 단계를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층 상에 리버스 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 직접 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  27. 제 24항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 하나 이상의 바이오라미네이트 층에 다층 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 인쇄는 바이오잉크를 포함하는 바이오라미네이트 복합 조립체 제조 방법.
  29. 장식용 바이오라미네이트 층에 있어서,
    투명한 바이오폴리머층;
    불투명한 바이오폴리머층; 및
    장식용 인쇄층;
    을 포함하고,
    상기 인쇄층은 상기 투명한 바이오폴리머층 및 상기 불투명한 바이오폴리머층 사이에 위치되는
    장식용 바이오라미네이트 층.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 투명한 바이오폴리머층은 특별한 질감을 갖는 장식용 바이오라미네이트 층.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 인쇄층은 상기 투명한 바이오폴리머층 및 상기 불투명한 바이오폴리머층 사이에 융합되는 장식용 바이오라미네이트 층.
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