JPH08510501A - 堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （Ａ）フォームコアーシートに対して接着され、且つ（Ｂ）ポリビニルアルコールポリマー、澱粉に基づく熱可塑性ポリマー、ポリ乳酸ポリマー、及び発砲したときに構造剛性を有する他の発泡可能生分解性ポリマーから選択される発泡可能生分解性材料から作られた表面仕上シートを有する堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。フォームコアーシートは、３０−５０lbs/msfの好ましいフォームコアー重量、１．５−９lbs/ft³の好ましいフォーム密度、及び０．３０−０．７０mmの好ましいフォームセルサイズを含む選択された構造用特性を有する。１つの態様では、フォームコアー材料は、ポリビニルアルコールポリマーと、構造用ポリマー添加剤としての高メルトインデックスポリスチレンとの混合物から成っている。別の態様では、フォームコアー材料は、分解された澱粉、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテートと、可塑剤のグリセロールとの配合物を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード発明の分野 本発明は、一般的に、堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード（compost able blodegradable foam core board）に関するものであり、詳しくは、本発明 は、剛性、構造一体性、及び製造の容易さと低製造コストに関して改良特性を有 する前記フォームコアーボードに関するものである。発明の背景 例えばアートボード（art board）、信号、及びディスプレーボード用に用い られているような従来のフォームコアーボードは、典型的には、ポリスチレンフ ォームコアーに接着された表面仕上げをしているペーパーボードから成る積層構 造である。前記の従来のフォームコアーボードは、例えばノースカロライナ州ロ ーリーにあるインターナショナル・ペーパー・カンパニーのマソナイト部門（Ma sonite Div1sion of Internatlonal Paper Company）からゲイターフォーム（GA T0RF0AM、登録商標）という商標名で市販されている。固形廃棄物流においては 、これらは、埋立地で容易に分解しない「嵩高い」材料であり、又それらは従来 技術では再利用することもできない。いくつかの生分解可能なフォーム材料は公 知であるが、フォームコアーボードにおいて用いるのに適しているような材料は 、当業では認められていない。発明の概要 従って、分解し、及び／又は堆肥化可能、再利用可能であり、あるいはそうで なければ、従来のポリスチレンフォームコアーボードに比べて、より環境的に許 容可能である廃棄物源の減少という利点を提供するフォームコアーボードを提供 することは、本発明の主たる目的である。前記の堆肥化可能な生分解性フォーム コアーボードが、アートボード、信号、及びディスプレーボードのような従来の 用途において申し分のない剛性及び構造一体性を有していて、且つ製造が容易で 、 製造コストも低い、ということは特に本発明の目的である。 本発明に従って、堆肥化可能な生分解性フォームコアーボードは、ポリビニル アルコールポリマー、澱粉に基づく熱可塑性ポリマー、ポリ乳酸ポリマー、及び 発泡したときに構造剛性を有する他の発泡可能生分解性ポリマーを含む群より選 択される発泡可能生分解性材料から作られるフォームコアーシートに対して接着 された表面仕上シートを含む。 フォームコアーシートは、約２５−８０lbs/msf、好ましくは３０−５０lbs/m sfのフォームコアー重量、約１．５−１５lbs/ft³、好ましくは約２．０−９lbs /ft³のフォーム密度、及び約０．２０−１．２４mm、好ましくは約０．３０−０ ．７０mmのフォームセルサイズを含む選択された構造用特性を有する。 本発明の他の目的、特徴、及び利点は、以下に示した図面に関して説明される 詳細な説明から明らかとなる：図面の簡単な説明 図１は、接着剤層によってフォームコアーシートに接着された表面仕上シート を有する、本発明に従うフォームコアーボードを示している側面図（sectional side view）である。 図２は、押出フォームコアーシートと接触させて接着された表面仕上シートを 有する本発明のフォームコアーボードの別の態様を示している側面図である。発明の詳細な説明 従来のフォームコアーボードの特性は当業において公知である。例えばインタ ーナショナル・ペーパー・カンパニーのマソナイト部門によって製造されたゲイ ターフォームボードは、厚さ３／１６、１／２、３／４、１、及び１−１／２イ ンチで販売されている、フォーム心板（foam center）及び硬質ベニヤ表面層（h ard venear outer surfaces）を有する特別丈夫な「サンドイッチ」ボードであ る。そのフォームコアーは、ダウ・ケミカル・コーポレーションから市販されて いる白色の高密度スチロフォーム（Styrofoam、登録商標）材料から作られてい る。表面仕上材（surface facing）は、インターナショナル・ペーパー・カンパ ニーからラクセル（Luxcell、登録商標）ベニヤという名称で市販されている樹 脂含浸さらし白色クラフト紙である。そのフォームボードは、インキ、ペイント 、パネルグルー、及びホットメルト配合物の用途において優れた特性を有し、並 びに切断、取り付け、及び耐候性に関して適性を有する。 又、前記フォームボードは、申し分のない剛性及び構造用特性を有する。以下の 表は、その代表例である。 生分解性／堆肥化可能材料は、適当な条件に暴露されたときに、微生物又は市 販の化学薬品によって、二酸化炭素、水、及び環境的に無害な物質へと分解され る材料と定義することができる。「フォーム」材料は、膨張セル構造（expanded cellular construction）を有する固形プラスチック材料である。生分解性フォ ーム材料は、他の用途のための工業において公知であるが、これまでは、フォー ムコアーボードで用いるためには開発されて来なかった。本発明では、生分解性 フォーム材料を選択し、フォームコアーボードで用いた場合に、望ましい構造用 特性、製造のし易さ及び低製造コストに関する適性及び固形廃棄物からの分解又 は他の再利用に対する感受性を有するように前記材料を適合させる。本発明の目 的に適うフォームコアーの物理的性質に関する基準は、以下の通りであった： フォーム重量：２５−８０lbs/msf；好ましくは３０−５０lbs/msf。 フォーム密度：１．５−１５lbs/ft³；好ましくは２．０−９lbs/ft³。 フォームセルサイズ：０．２０−１．２４mm；好ましくは０．３０−０． ７０mm。 二次成形（Forming）：従来の発泡及びシート押出成形又はシート射出成 形が可能である。 積層：環境に優しい接着剤と申し分のない結合を形成することができるか 、又は押出又は成形によって圧着させることができる。 溶解性（Dissolvability）：少なくとも部分的に水溶性であり、形態が崩 れる。 溶解残留物：環境に優しい希釈ポリマー。 物理的性質に関する上記基準に基づいて、フォームコアーボードに適すると認 められた生分解性材料は、望ましい構造用特性、二次成形特性、及び分解特性を 有するように、他の構造用ポリマーと組合わされ、且つ選択した発泡剤及び二次 成形剤と共に加工されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）材料の熱可塑性組成物 である。水溶性フォーム用の熱可塑性組成物は、本明細書中で参照され、その一 部とされている、例えばNelson E．Malwitz及びShau-Tarng Leeによって出願さ れ、ニュージャージー州サドルブルック（Saddle Brook）にあるシールド・エア ・コーポレーション（Sealed Air Corporation）に譲渡された米国特許第５，０ ８９，５３５号で開示されている。 上記特許において記載されている適当な熱可塑性組成物は、ポリビニルアルコ ール材料、追加の構造用特性のために選択された任意の希釈ポリマー、及び例え ば核剤、エージング調節剤（aging modifiers）及びイオノマー樹脂のような任 意の添加剤、及び揮発性発泡剤を含む樹脂混合物を含む。適当なボリビニルアル コール材料としては、ビニルアルコールと内部可塑剤とのコポリマーが挙げられ る。市販されているポリビニルアルコール材料としては、例えばペンシルバニア 州アレンタウンにあるエア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコーポレー ション（Air Products and Chemicals，Inc．）からバイネックス（Vinex、登録 商標）という商品名で市販されている種々の内部可塑化ポリビニルアルコールプ ラスチックスが挙げられる。好ましい樹脂はビネックス２０２５であり、高いメ ルトインデックス（ＭＩ＝１７）を有するＰＶＯＨ配合物である。 ポリビニルアルコールと相溶性の希釈ポリマーを熱可塑性樹脂混合物の中に配 合して、押出形態に対して構造用特性を提供する。適当な希釈ポリマーとしては 、アリールポリマー及びオレフィンポリマーが挙げられる。アリールポリマーと しては、例えばポリスチレン、置換誘導体、及びそれらのコポリマーが挙げられ る。オレフィンポリマーとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、置換 誘導体、及びそれらのコポリマーが挙げられる。特に適当な希釈ポリマーは、フ ォームコアーボードのための申し分のない構造用特性を有する剛くて硬質のフォ ーム（stiff and rigid foam）を生成する、ハンツマン・ケミカル・コーポレー ション（Huntsman Chemical Corp．）からハンツマン（Huntsman）２０３という 名称で市販されている高メルトインデックスポリスチレンである。希釈ポリマー は容易には生分解しないかもしれないが、ポリビニルアルコールに比べて必要量 が比較的少量であるので、重要な課題である固形廃棄物の減少が総合樹脂混合物 によって達成される。 ポリビニルアルコール樹脂混合物のための好ましい発泡剤としては、例えば４ ６−１００℃（標準温度及び標準圧力において）の沸点を有するような低分子量 アルコールが挙げられる。前記の発泡剤としては、例えばメタノール、エタノー ル、プロパノール、及びブタノールが挙げられる。他の好ましい発泡剤としては 、例えばニュージャージー州キーポート（Keyport）にあるリーディ・インター ナショナル・コーポレーション（Reedy International Corp．）から市販され ている吸熱発泡剤が挙げられる。これらの材料としては、脂肪酸とカーボネート との化学族（chemical family）に属する炭酸、ポリ炭酸、ポリカルボン酸及び カーボネート化合物のナトリウム塩が挙げられる。 実施例１ 図１に示されている両面を有するフォームコアーボード構造に関して、特定実 施例を説明する。エア・プロダクツ・コーポレーションから市販されているバイ ネックスポリビニルアルコール材料と高メルトインデックス希釈ポリマーとを含 む、押出によって製造されたフォームコアーシート「Ｃ」は、シールド・エア・ コーポレーションから入手した。フォームコアーシート「Ｃ」は、上部と底部に ある表面仕上シート「Ａ」と接着剤で接着させた。前記表面仕上シート［Ａ」は インターナショナル・ペーパー・カンパニーから入手した１８-ポイントのバル ・Ｕ・コート（Val-U-Cote、登録商標）未塗布ペーパーボードである。接着剤層 「Ｂ」は、エア・プロダクツ・コーポレーションから入手したエアフレックス（ Airflex、登録商標）４００ラテックスバインダーから作った。接着が固定され るまで、わずかな圧力を「サンドイッチ」構造に対して適用した。サンプルのお およその全厚は３／１６−１／４インチであった。 分解試験として、サンプルを、約１５秒間、水が入っているメカニカルスター ラーの中に置いた。フォームコアーは完全にばらばらになり、溶解するのが認め られ、ペーパーボードは繊維となった。残留材料と未蒸解繊維（undigested fib er）の小さな塊が見えた。 フォームコアーボード用の別の適当な生分解性材料は、分解された澱粉を含む ポリマー組成物から作られたフォームである。水溶性フォームのための、澱粉に 基づく樹脂組成物は、Gustav Layらによって出願され、ニュージャージー州モリ スプレインズ（Morrls Plalns）にあるワーナー・ランバート・カンパニー（War ner-Lambert ComPany）に譲渡された、本明細書中で参照され、その一部とされ ている米国特許第５，０９５，０５４号で開示されている。適当な、澱粉に基づ く樹脂組成物は、ワーナー・ランバート・カンパニーのノボン生産部門（Novon Products Division）から、ノボンタイプＲ０３２３及びＲ０３５１という 名称で市販されており、澱粉、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニ ルアセテートと、可塑剤のグリセロールとの配合物を含む。これらの澱粉に基づ く樹脂混合物では、希釈ポリマーとしてポリスチレンを加える場合には、発泡剤 として水を用いる。ポリエチレン、ポリプロピレン又は他のアリールポリマー又 はオレフィンポリマー、それらの誘導体又はコポリマーを、希釈ポリマーとして 用いることができる。他の発泡剤、例えばリーディ・インターナショナル・コー ポレーションから市販されている吸熱発泡剤、又は低分子量アルコール、大気ガ ス（atmospheric gases）、炭化水素、又はハロゲン化炭化水素を用いることも できる。 実施例２ 図１に示されている両面を有するフォームコアーボード構造に関して、澱粉に 基づく樹脂フォームコアーの実施例を説明する。リーディ・インターナショナル ・コーポレーションから市販されているサフォーム（Safoam、登録商標）ＲＩＣ −５０吸熱発泡剤を用いて、ワーナー・ランバート・カンパニーのノボン生産部 門から市販されているノボンタイプＲ０３２３及びＲ０３５１澱粉に基づく樹脂 組成物を含むフォームを押出すことによって製造されたフォームコアーシート「 Ｃ」を有するサンプルを製造した。「コート・ハンガー（coat-hanger）」デザ インのスロットダイを押出機と共に用いて、１／１６−１／８インチのフォーム コアー厚さを得た。表面仕上材「Ａ」の異なる組合わせを試験した：即ち、（ａ ）両側が、０．０１０−０．０２５インチの厚さを有するさらしペーパーボード と面していた；（ｂ）両側が、０．０１０−０．０２５インチの厚さを有する、 樹脂で飽和されたさらしペーパーボードと面していた；（ｃ）片側がさらしペー パーボードと面していて、反対側が０．０１０−０．０５０インチの厚さを有す る未ざらしクラフトボードと面していた；（ｄ）片側又は両側が、０．０１０− ０．０２５インチの厚さを有するカオリン塗布ボードと面していた；（ｅ）片側 又は両側が、０．０１０−０．０６５インチの厚さを有するカオリン塗布ボード と面していた；（ｆ）着色された表面仕上シートを含むバリエーション；（ｇ） リサイクルされた紙又はペーパーボードを含むバリエーション。サン プルは、接着剤層「Ｂ」としてロール塗布された、エア・プロダクツ・コーポレ ーションのエアフレックス４２１自触媒ポリビニルアセテート水性接着剤を用い て積層し、２−４分間の滞留時間、１５０−１７５°Ｆまで加熱しながらパセデ ナ（Pasedena）プレスを用いて５−２０psiでプレスした。 得られたサンプルは、表面仕上材とコアーとの間に申し分のない接着を有して いることが認められた。分解試験では、サンプルは、機械的撹拌によって十分に 解体し、水中で浸漬することによって短時間の後に溶解するのが認められた。ペ ーパーボードは繊維となった。残留材料と未蒸解繊維の小さな塊が残った。 他の発泡可能生分解性ポリマーを用いて、生分解性フォームコアーボードを作 ることができる。特に、ポリ乳酸ポリマーは、通常の押出法によってシートを形 成することができ、且つ適当な環境において申し分のない分解特性を有する。分 解可能樹脂のための前記ポリ乳酸ポリマーは、例えばミネソタ州ミネアポリスに あるカーギル・コーポレーション（Cargill Corp．）から入手することができる 。フォームコアーボードとして用いることができるための主な要求条件は、成形 されたときに十分な構造剛性を有するように、フォーム材料を選択し、希釈ポリ マー、他の発泡剤及び二次成形剤（forming agents）の適当な添加剤と前記フォ ーム材料とを組合わせる、ことである。限定するものではないが、他の発泡可能 生分解性ポリマーとしては、ヒドロキシブテレートバレレート、ポリエチレンオ キシド配合物、ポリカプロラクトン、及びこれらの材料と他の希釈ポリマーとの 配合物が挙げられる。 フォームコアーボード積層品は、ローラー塗布された水性接着剤以外の他の方 法で作ることもできる。紙用接着剤、フォームコアー材料と同じ材料から作られ た接着剤、及び他の適当な接着剤を用いることもできる。層を共にプレス接着す るためのプレスは、熱及び機械で制御して、フォームコアーと表面仕上材とを望 ましく接着させ且つ合わせ厚さの調節を維持することができる。又、熱活性化接 着剤を、表面仕上材のフォームが接触する側にあらかじめ適用し、次にフォーム コアーと結合させることもできる。積層工程は、フォームコアー及び表面仕上シ ートの予備押出供給ロールから連続して、又はカットシートを用いての回分加工 で行うことができる。別法として、溶融フォームシートを、連続プレスへの入口 において、２つの表面仕上材層の間に直接押出することができる。この別法は、 表面仕上シート「Ａ」に対して直接に圧着されたフォームコアーシート「Ｃ」を 有する図２に示してある。 表面仕上材は紙又はペーパーボードに限定されるものではなく、例えば木材、 金属、ポリマーシート又はポリマーフィルム、又は積層構造のような他の表面材 又は支持材であることもできる。 本発明の実行に関する広範な原則（Principles）と最善の方式（mode）とにつ いての上記開示から、多くの改良及び変法が当然可能である。すべての前記の改 良及び変法は、以下の請求の範囲において規定されている発明の精神及び範囲の 中にあるものと考えられる、ことが意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 29/04 ＬＧＳ 9166−4Ｊ Ｃ０８Ｌ 29/04 ＬＧＳ 31/04 ＬＨＧ 9166−4Ｊ 31/04 ＬＨＧ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ウィトッシュ，ウィリアム・エイ，ジュニ ア アメリカ合衆国ニューヨーク州10990，ウ ォリック，セダー・ヒル・ドライブ 28

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリビニルアルコールポリマー、澱粉に基づく熱可塑性ポリマー、ポリ乳 酸ポリマー、及び発泡したときに構造剛性を有する他の発泡可能生分解性ポリマ ーを含む群より選択される発泡可能な生分解性材料から作られたフォームコアー シート；及び 該フォームコアーシートの少なくとも片側に接着された表面仕上シート を含む堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ２．該フォームコアーシートが、約２５−８０lbs/msfのフォームコアー重量 、約１．５−１５lbs/ft³のフォーム密度、及び約０．２０−１．２４mmのフォ ームセルサイズを含む選択された構造用特性を有する請求項１記載の堆肥化可能 な生分解性フォームコアーボード。 ３．該フォームコアーシートが、３０−５０lbs/msfのフォームコアー重量、 ２．０−９lbs/ft³のフォーム密度、及び０．３０−０．７０mmのフォームセル サイズを有する請求項２記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ４．該フォームコアー材料が、ポリビニルアルコール材料と希釈ポリマーとの 混合物から成っている請求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボー ド。 ５．該フォームコアー材料の該希釈ポリマーが、高メルトインデックスポリス チレンである請求項４記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ６．該フォームコアーシートが、上部及び底部にある表面仕上シートに対して 接着されている請求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ７．表面仕上シートが、接着層を有する該フォームコアーシートに対して接着 されている請求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ８．該フォームコアー材料が、分解された澱粉を含むポリマー組成物である請 求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 ９．該澱粉に基づくフォームコアー材料が、澱粉、ポリエチレン、ポリビニル アルコール、ポリビニルアセテート及び可塑剤としてグリセロールの配合物を含 む請求項８記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １０．該フォームコアー材料が、構造用特性のために添加された希釈ポリマー を含む請求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １１．該フォームコアー材料が、低分子量アルコール、吸熱発泡剤、大気ガス 、炭化水素又はハロゲン化炭化水素を含む群より選択される発泡剤を含む請求項 １記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １２．該表面仕上シートが、紙、ペーパーボード、木材、金属、及びポリマー シート又はポリマーフィルムを含む群より選択される材料から作られる請求項１ 記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １３．該フォームコアー材料が、ポリ乳酸ポリマー、それらのコポリマー又は 誘導体である請求項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １４．該フォームコアーシートが、表面仕上シートに対して熱接着される請求 項１記載の堆肥化可能な生分解性フォームコアーボード。 １５．該フォームコアーシートが、表面仕上シートと接触させた直接押出によ って、該表面仕上シートに対して接着される請求項１記載の堆肥化可能な生分解 性フォームコアーボード。