(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上の還元糖、ジ第一級ジアミンもしくはポリ第一級アミンである１種以上の第一級アミン化合物、および８．５以下のｐＫａを有する１種以上の安定化剤酸もしくは塩を含む、延長した貯蔵寿命を有する安定な水性熱硬化性バインダー組成物であって、
前記バインダー組成物の全固形分量が１５重量％以上であり、
さらに、第一級アミンの当量数：還元糖におけるカルボニル（アルデヒドもしくはケトンとして）基の当量数が０．１２５以上：１〜１０以下：１の範囲であり、並びに
さらに、使用される安定化剤の合計量が、バインダー中に存在する第一級アミンの合計モル数を基準にして５〜２００ｍｏｌ％の範囲である、
組成物。
【請求項２】
還元糖が５−炭素もしくは６−炭素単糖である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
安定化剤酸もしくは塩のｐＫａが７．５以下である、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
安定化剤が（ｉ）モノカルボン酸、ジカルボン酸、脂肪酸、酸官能性脂肪酸エステル化合物、酸官能性脂肪酸エーテル化合物、およびこれらの混合物から選択される有機安定化剤、（ｉｉ）鉱酸、鉱酸アミン塩、鉱酸アンモニア塩、およびルイス酸から選択される無機安定化剤、（ｉｉｉ）一時的酸安定化剤、または（ｉｖ）上述のいずれかと、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸エーテル化合物との混合物である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
安定化剤の量がバインダー中に存在する第一級アミンの合計モル数を基準にして２０ｍｏｌ％以上である、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
バインダー組成物の全固形分量が２０重量％以上である請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
全バインダー固形分を基準にして２５重量％以下の量でリグノスルホナートをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の安定な水性熱硬化性バインダー組成物を基材に適用するか、または基材と混合する工程；並びに
このようにして処理された基材もしくは混合物を加熱してバインダーを硬化させる工程；
を含む、請求項１に記載の安定な水性熱硬化性バインダー組成物を使用する方法。
【請求項９】
基材が、繊維、薄片、チップ、粒子、膜、シート、木材、もしくは木質材料、並びにこれらの組み合わせである、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素早くまたは低いエネルギー入力要求で硬化する、ホルムアルデヒドを含まない炭水化物およびアミンからの熱硬化性バインダーの保存安定性高固形分組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
最も一般的な熱硬化性樹脂は、フェノールホルムアルデヒド（ＰＦ）、尿素ホルムアルデヒド（ＵＦ）、メラミンホルムアルデヒド（ＭＦ）および組み合わせのようなホルムアルデヒド縮合体である。一旦硬化したら、これら熱硬化性樹脂でコーティングされた基体は濡れに耐える。これら熱硬化性樹脂は非常に反応性である。鉱酸のアンモニウム塩のようなアクチベータの添加によってその反応性はさらに増強される。しかし、一旦活性化されたら、ホルムアルデヒド縮合体樹脂は特に制限された「ポットライフ（ｐｏｔ−ｌｉｆｅ）」を有し、活性化および配合したすぐ後に適用されなければならない。これらポットライフの問題に取り組むために、これら樹脂は冷蔵で輸送および貯蔵され、そしてその使用に近い場所で一般的に製造される。
【０００３】
一般的に、ホルムアルデヒド縮合体、アクリル熱硬化性樹脂、および再生可能資源からの熱硬化性樹脂からの熱硬化性配合物の製造者は、使用の直前に希釈されることができかつ必要な場合には活性化されうる濃厚な（＞５０重量％固形分）均質な水溶液の形態でその製品を提供する。
【０００４】
より安全でかつより低い毒性でホルムアルデヒドを含まない第１世代の熱硬化性樹脂、特に水性の再生可能熱硬化性樹脂、例えば、メラノイジン生産および炭水化物含有熱硬化性物質が許容可能な安定性を有する。これら樹脂は、断熱材、木質複合体および積層体、並びにガラス繊維マット製品のような、あらかじめホルムアルデヒド熱硬化性物質が多くを占める多くの用途に使用されることができる。しかし、この炭水化物含有熱硬化性樹脂は経済的な条件下では非常にゆっくりとしか硬化せず、そして適用されて硬化された後は、濡れに耐えるのに不充分な能力を有するコーティングされた基体を提供する。例えば、米国特許出願公開第２００７／０１２３６７９号、および第２００７／０１２３６８０号は、還元糖を伴う有機酸のアンモニウム塩のメラノイジンを開示する。この熱硬化性バインダーは５０重量％を超える固形分で安定性を享受するが、たいして反応性ではなく、よって硬化および硬化して得られる機械的特性を確実にするために多量のエネルギーを必要とする。また、これら硬化した樹脂でコーティングされた基体は濡れに対して耐性ではない。さらに、これら文献は低エネルギー硬化性バインダーを特定していない。
【０００５】
より最近では、本発明者はジアミン、例えば、１，６−ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）と一緒にされたときに反応性熱硬化性溶液を形成する、還元糖、特にデキストロースシロップおよびキシロースもしくはヘミセルロース（例えば、木糖からの）を含む熱硬化性バインダーを開示した。このキシロース−ジアミン配合物が特に反応性である。しかし、より高い固形分、例えば２５重量％超の水性配合物中にこの熱硬化性樹脂を提供するのは困難である。実際、濃厚な、例えば、ＨＭＤＡとの３０重量％超のキシロースおよびデキストロース配合物はいずれも調製後直ちにもしくは１〜２時間以内にゲル化する。このことは、これら新規の熱硬化性配合物の製造および輸送についての重大な問題を生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１２３６７９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１２３６８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明に従って、本発明者は再生可能材料から、低エネルギー硬化性で、充分な貯蔵安定性で、高固形分の熱硬化性バインダー配合物を提供する課題を解決することに努めてきた。この解決策は、最終使用者への速硬化熱硬化性配合物の経済的な長距離供給を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従うと、延長した貯蔵寿命を有する安定な水性熱硬化性バインダー組成物は、１種以上の還元糖、好ましくは、５−炭素もしくは６−炭素単糖、１種以上の第一級アミン化合物、好ましくは、ジ第一級ジアミン、ポリ第一級アミン、並びに８．５以下、好ましくは７．５以下のｐＫａを有する１種以上の安定化剤酸もしくは塩を含み、第一級アミンの当量数：還元糖におけるカルボニル基、例えば、アルデヒドもしくはケトン基としてのカルボニル基の当量数が０．１２５：１〜１０：１の範囲である。
【０００９】
安定化剤は有機安定化剤もしくは無機安定化剤であることができる。有機安定化剤はモノカルボン酸、ジカルボン酸、Ｃ１２〜Ｃ３６脂肪酸、酸官能性Ｃ１２〜Ｃ３６脂肪酸エステル、酸官能性Ｃ１２〜Ｃ３６脂肪酸エーテル、およびこれらの混合物、好ましくはモノカルボン酸、酸官能性脂肪酸エステル化合物、例えば、これに限定されないが、モノ−およびジ−グリセリド、酸官能性脂肪酸エーテル化合物から選択されうる。無機安定化剤は、鉱酸、鉱酸アミン塩、鉱酸アンモニア塩、およびルイス酸、好ましくはアルミニウムルイス酸、並びにこれらの混合物から選択されうる。好ましくは、無機安定化剤は無機酸のアミンもしくはアンモニウム塩、例えば、炭酸水素アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムおよび硫酸アミンである。より好ましくは、安定化剤は使用条件下で揮発性である一時的（ｆｕｇｉｔｉｖｅ）酸安定化剤、例えば、酢酸、炭酸水素アンモニウムおよびクエン酸である。安定化剤のいずれかは脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸エーテル化合物と混合されてもよい。
【００１０】
使用される１種以上の無機および／または有機安定化剤の合計量は、バインダー中に存在する第一級アミンの合計モル数を基準にして５〜２００ｍｏｌ％、もしくは１０ｍｏｌ％以上、もしくは好ましくは２０ｍｏｌ％以上、もしくは好ましくは１２５ｍｏｌ％以下、もしくはより好ましくは１００ｍｏｌ％以下の範囲でありうる。
【００１１】
本発明の組成物は、１５重量％以上、もしくは２０重量％以上、もしくは好ましくは３０重量％以上、もしくは４５重量％以上、もしくは９０重量％以下、もしくは好ましくは７０重量％以下の全固形分量を有する濃厚形態で存在しうる。
【００１２】
耐水用途のためには、好ましい安定化剤はＣ１２〜Ｃ３６脂肪酸、酸官能性Ｃ１２〜Ｃ３６脂肪酸エステル、酸官能性Ｃ１２〜Ｃ３６脂肪酸エーテルと、何らかの他の安定化剤との混合物である。用語「脂肪酸」とは、飽和脂肪酸、例えば、これに限定されないがココナツ酸、並びに不飽和脂肪酸、例えば、オレインリノール酸およびα−リノレン酸の双方が挙げられる。
【００１３】
この組成物はエキステンダー、例えば、リグノスルホナート、デンプン、ガム、セルロース系物質、タンパク質もしくは植物油を全バインダー固形分を基準にして２５重量％以下、好ましくは２０重量％以下の量でさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の別の形態においては、安定な水性熱硬化性バインダー組成物を使用する方法は、このバインダー組成物を基材に適用するか、もしくはこのバインダー組成物を基材と混合し、次いでこのように処理された基材もしくは混合物を、例えば、１００〜４００℃で加熱してバインダーを硬化させることを含んでいた。好適な基材には、繊維、薄片、チップ、粒子、膜、シートおよびこれらの組み合わせが挙げられうる。好適な基材材料には、例えば、ガラス、ガラス繊維、石、ストーンファイバー、複合材料および複合繊維、または有機および無機基材のもの、木材、もしくは木質材料が挙げられうる。
本発明のさらに別の形態においては、生成物は本発明の方法に従って製造された硬化したバインダーおよび基材を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書において使用される場合、語句「アルキル」とは、１以上の炭素原子を有するあらゆる脂肪族アルキル基を意味し、このアルキル基には、ｎ−アルキル、ｓ−アルキル、ｉ−アルキル、ｔ−アルキル基が挙げられる。脂肪族アルキル基は飽和していてよく、または不飽和を含んでいてもよく、同様にこれは、飽和であるかもしくは不飽和を含む５、６もしくは７員環構造を１以上含む環式脂肪族であってもよい。
【００１６】
本明細書において使用される場合、語句「水性」とは、水、並びに水と水混和性溶媒とから実質的に構成される混合物を含む。
【００１７】
本明細書において使用される場合、語句「全バインダー固形分を基準にして」とは、バインダー中の全ての不揮発性成分（例えば、糖、第一級アミン、キャッピング剤、シラン、エマルションコポリマー、ポリオール、など）の全重量と比較した何らかの所定の成分の重量をいう。
【００１８】
本明細書において使用される場合、語句「エマルションポリマー」とは、水もしくは水性溶媒と一緒にされたときに、水性エマルションの分散相を形成するポリマーをいう。
【００１９】
本明細書において使用される場合、安定化剤の「ｐＫａ」は酸安定化剤の最も酸性のプロトンのｐＫａとして、または酸もしくは塩安定化剤の最も低いｐＫａとして扱われ、すなわち、最も強いプロトンもしくは塩基共役のｐＫａが理解される。
【００２０】
本明細書において使用される場合、用語「ポリ（第一級アミン）」とは、トリス（２−アミノエチル）アミン、およびポリエチレンイミンのような３つ以上の第一級アミン基を有するあらゆる化合物を意味する。
【００２１】
本明細書において使用される場合、用語「ポリマー」は用語「コポリマー」を含み、他に示されない限りは、用語「コポリマー」とは、２種以上の異なるモノマーから製造されるポリマーをいい、例えば、ターポリマー、ペンタポリマー、生成物コポリマー中に２種以上の異なる官能基が存在するように重合後に官能化されたホモポリマー、ブロックコポリマー、セグメント化コポリマー、グラフトコポリマー、およびこれらの混合物または組み合わせ物が挙げられる。（コ）ポリマーとはホモポリマーもしくはコポリマーを意味する。
【００２２】
本明細書において使用される場合、語句「ホルムアルデヒドを実質的に含まない」とは、添加されたホルムアルデヒドを組成物が含まず、かつ組成物が乾燥および／または硬化の結果として実質的なホルムアルデヒドを発生させないことをいう。好ましくは、このようなバインダーもしくはこのバインダーを組み込む材料は、このバインダーを乾燥および／または硬化させる結果として、１００ｐｐｍ未満のホルムアルデヒドしか、より好ましくは５０未満の、最も好ましくは２５ｐｐｍ未満のホルムアルデヒドしか遊離させない。
【００２３】
本明細書において使用される場合、用語「ポリカルボン酸を実質的に含まない」とは、組成物が、全バインダー固形分を基準にして１．０重量％未満しか、ポリプロトン性ポリカルボン酸をはじめとするポリカルボン酸、例えば、クエン酸、およびポリマー系ポリカルボン酸、例えば、１０重量％を超える共重合されたカルボキシル基含有モノマーを有するアクリル系もしくはビニル溶液ポリマーを含まないことを意味する。本明細書において使用される場合、用語「ポリカルボン酸」は、１０重量％以下の共重合されたカルボキシル基含有モノマーを有するエマルションポリマーを除外する。
【００２４】
本明細書において使用される場合、用語「木材もしくは木質材料」は、あらゆる木材供給材料、木材のあらゆる部分およびあらゆる木質植物材料、例えば、針葉樹、広葉樹、パルプ、樹皮、竹、種子殻、ナッツの殻および他の硬質植物、またはリグノセルロース系材料からの、細断された材料、おがくず、チップ、かんなくず、フレークもしくは砕かれた材料をはじめとするあらゆる形態の微粉砕材料を含む。
【００２５】
本明細書において使用される場合、他に示されない限りは、用語「重量平均分子量」とはサイズ排除ゲルクロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって決定される物質の分子量をいう。
【００２６】
本明細書において使用される場合、「重量％」もしくは「ｗｔ．パーセント」とは、混合され、かつ何らかの硬化の前のバインダー組成物の全バインダー固形分を基準にした重量パーセントを意味する。無水還元糖はそれが組成物に添加される形態では未硬化であると見なされる。
【００２７】
他に特定されない限りは、本明細書において使用される科学技術用語は当業者に一般的に理解されているのと同じ意味を有する。
【００２８】
他に示されない限りは、丸括弧書きを含む用語は、その丸括弧が存在しないとした全体の用語、およびその丸括弧内に含まれる事項がない用語、およびそれぞれの選択肢の組み合わせを選択的に意味する。よって、用語「（メタ）アクリラート」とは、選択的に、メタクリラート、またはアクリラート、またはこれらの混合物を包含する。
【００２９】
同じ成分もしくは特性に関する全ての範囲の端点はその端点を含み、独立して組み合わせ可能である。よって、例えば、０．１２５以上：１、および１０以下：１、好ましくは０．４以上：１、または好ましくは０．８以上：１、または好ましくは１．０以上：１、または好ましくは４以下：１の開示された比率の範囲は、０．１２５：１〜１０：１、０．１２５：１〜１．０：１、０．１２５：１〜４：１、０．１２５：１〜０．４：１、０．４：１〜１０：１、０．４：１〜１．０：１、０．４：１〜４：１、０．４：１〜０．８：１、０．１２５：１〜０．８：１、０．８：１〜１．０：１、０．８：１〜４：１、１．０：１〜４：１、０．８：１〜１０：１、１．０：１〜１０：１、および４：１〜１０：１のいずれかおよび全てを意味する。
【００３０】
他に示されない限りは、温度および圧力の条件は室温（〜２０−２２℃）および標準圧力であり、「周囲条件」とも称される。水性バインダー組成物は周囲条件以外の条件下で乾燥させられうる。
【００３１】
植物原料のような天然のソースからの再生可能材料を多く含むバインダーの安定性は本発明の水性バインダー組成物によって可能にされる。この水性バインダー組成物は、この組成物を安定化するのに充分酸性の安定化剤を全バインダー固形分を基準にして固形分量２０重量％以上、もしくは好ましくは３０重量％以上でさえ有する。本明細書において使用される場合、用語「貯蔵安定性」とは目に見える沈殿を有さず、その水性媒体中に微細に分散されもしくは溶解されたままであり、かつ周囲条件下で流動可能なままの組成物をいう。この水性組成物は３０重量％の固形分で、１日以上、もしくは５日以上、もしくはさらには１４日以上の貯蔵安定性を有しうる。さらに、脂肪酸、酸官能性脂肪酸エステル、および酸官能性脂肪酸エーテルである安定化剤は、再生可能材料からの熱硬化性バインダーの耐水性を向上させる要件を満足させる。さらに、本発明は、何ら安定化剤を含まないその同等物と比較したときに硬化の発現が悪影響を受けないような安定化された組成物を提供する。最終的に、本発明の組成物は硬化の際に非毒性もしくは害のない気体状放出物、例えば、水および二酸化炭素を生じさせ、かつ硬化の際により限定された量のアンモニアしか生じさせず、もしくは全くアンモニアを生じさせないように調整されうる。
【００３２】
本発明は、水性バインダーの全重量を基準にして２５〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上、または好ましくは４０重量％以上、またはより好ましくは４５〜７０重量％の全固形分を含む安定な水性熱硬化性バインダー組成物。
【００３３】
使用される安定化剤の量は、その安定化剤化合物のｐＫａに反比例する。好ましい安定化剤は７．５以下、またはより好ましくは７．０以下のｐＫａを有する。
【００３４】
好適な無機安定化剤には、例えば、ルイス酸、例えば、硫酸アルミニウム、鉱酸、例えば、硫酸；アミン酸塩およびアンモニア酸塩が挙げられうる。本発明において有用なルイス酸には、金属塩、例えば、アルミニウム塩が挙げられるが、アルカリ金属塩、鉄塩もしくは亜鉛塩を含まない。好ましくは、無機安定化剤は炭酸水素アンモニウム、硫酸、硝酸アンモニウムもしくは硫酸アルミニウムである。
【００３５】
好適な有機安定化剤には、例えば、水性媒体中に分散されうる化合物もしくは材料、例えば、モノ−およびジ−カルボキシル有機酸安定化剤、例えば、酢酸、ブチル酸、およびアジピン酸など；脂肪酸、酸官能性脂肪酸エステルもしくはエーテルなどが挙げられうる。好ましい有機安定化剤は、酢酸、アジピン酸および脂肪酸、例えば、ココナツ酸およびオレイン酸である。
【００３６】
低い温度で硬化しうる、またはより短い時間で硬化する、または低い硬化エネルギーを有する組成物を提供するために、適用条件下でなくなる１種以上の一時的安定化剤が安定化剤として使用されうる。クエン酸、酢酸および炭酸水素アンモニウムが一時的安定化剤の例である。一時的安定化剤は、ガラス繊維、ストーンウール基材および熱感受性基材、例えば、プラスチック繊維もしくは粒子を含むものをはじめとする、本発明のバインダーが使用されうるあらゆる基材のためのバインダー用途に有用である。一時的安定化剤は実際には、バインダーを熱硬化することにより生じる排ガスを低減させ、それにより高密度基材および木材複合材料における適用に有用であり得る。
【００３７】
バインダーの耐水性を向上させるために、好適な有機安定化剤は、Ｃ１２〜Ｃ３６、好ましくはＣ１２〜Ｃ２４脂肪酸、または酸官能性Ｃ１２〜Ｃ３６、好ましくはＣ１２〜Ｃ２４脂肪酸エーテルもしくはエステルでありうる。この分子は何らかの天然ソース、例えば、植物油もしくは動物油から加水分解されうる。好適な化合物もしくは分子は不飽和脂肪酸、例えば、オレイン酸およびリノール酸、または飽和酸、例えば、ステアリン酸でありうる。例としては、これに限定されないが、ココナツ油からのココナツ酸、パーム核油からのミリスチン酸、ナツメグバターからの酸、および亜麻油、綿実およびトウモロコシ油からの酸が挙げられる。
【００３８】
水性バインダー組成物は１種以上のジ第一級ジアミンもしくは第一級アミン基含有化合物、例えば、リシンおよび１，６−ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）のようなジ第一級ジアミン、５，０００以下、好ましくは３，８００以下、またはより好ましくは２，５００以下の重量平均分子量を有するポリアミン、例えば、ポリエチレンイミンのようなポリ（第一級アミン）と、還元単糖および二糖、その天然もしくは合成立体異性体もしくは光学異性体、ヒドロキシ、ハロ、アルキル、アルコキシもしくはカルボニル置換還元単糖および二糖、並びに還元単糖および二糖の無水物形態から選択される還元糖とを含む。
【００３９】
好ましいジ第一級ジアミンもしくはオリゴ（第一級アミン）は４００以下、好ましくは２００以下のアミン当量（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｗｅｉｇｈｔ）を有することができる。
【００４０】
他のジ第一級ジアミンはアミノグアニジンおよびオリゴマージ第一級ジアミンから選択されうる。
【００４１】
ポリ（第一級ジアミン）は１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上の、エチルアミンのような第一級アミン基を有するポリマーを含むことができる。
【００４２】
好適な第一級ジアミンおよびポリ第一級ポリアミンには、例えば、アルキルジ第一級もしくはより高次の第一級ジアミン、例えば、脂肪族第一級ジアミン、例えば、アミノグアニジンおよびその塩、例えば、塩酸アミノグアニジン、プトレシン、ｎ−アルキレンジアミン、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、および他のアルキレンジアミン；環式脂肪族第一級ジアミン、例えば、ジ−アミノエチルピペラジン；第一級アミン官能性アミノ酸、例えば、リシンおよびアミノグリシン；並びに芳香族ジ第一級アミン、例えば、ビス−（アミノメチル）シクロヘキサン（ｂｉｓＡＭＣ）、ｍ−キシレンジアミン（ＭＸＤ）；所望の分子量のポリアミンポリマー、例えば、ポリエチレンイミン、１０重量％以上の第一級アミン基を有するポリエチレンイミン含有コポリマーおよびブロックコポリマー、メタクリル酸アミノエチルのような（メタ）アクリル酸ｎ−アミノアルキルの（コ）ポリマー、ポリグアニジン、および少なくとも１０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％の第一級アミン基を有する他の（コ）ポリマーが挙げられうる。１つの好適な環式脂肪族第一級ジアミンは、以前はロームアンドハースカンパニーであったダウアドバンストマテリアルズ（フィラデルフィア、ペンシルベニア州）からのＰＲＩＭＥＮＥ商標ＭＤである。
【００４３】
第一級アミンの当量数：還元糖におけるカルボニル（アルデヒドもしくはケトンとして）基の当量数は、０．１２５以上：１．０かつ１０以下：１、好ましくは０．４以上：１、または好ましくは０．８以上：１、または好ましくは１．０以上：１、または好ましくは４以下：１の範囲であるべきである。第一級アミン：還元糖におけるカルボニルの１：１当量比は、１つのカルボニル基を有する還元糖、例えば、デキストロース１モルあたりの５０ｍｏｌｅ％のジ第一級ジアミンに等しい。
【００４４】
ある用途、特にガラスマット用途においては、第一級アミン基：カルボニル基の当量比は０．１５：１〜０．２５：１の範囲であり得る。
【００４５】
本発明の水性バインダー組成物は１種以上の還元糖を含み、この還元糖は単糖；二糖；オリゴ糖もしくはより高次の糖を含む混合物；並びに、例えば、植物および木質原料からの還元糖；並びにこれらの混合物でありうる。本明細書において、還元糖は開放鎖形態でアルデヒドもしくはケトンを有するあらゆる糖である。これは、その糖が、例えば、アミンとの反応において、還元剤として機能することを可能にする。糖は、そのアノマー炭素（２つの酸素原子に結合した炭素）がフリーの形態である場合には還元糖であり得る。糖は鎖構造および環構造で存在することができ、そしてこれら２つの形態の間の平衡を有することが可能である。さらに、ある種のケト糖は還元糖である、というのはそれらはカルボニルを鎖の末端に移動させる一連の互変位性変位を介してアルデヒドに変換されることができるからである。この径路は熱硬化プロセス中に使用可能になることができた。
【００４６】
アルドース（アルデヒドを含む）もしくはケトース（ケトンを含む）に関わらず、還元糖には全ての単糖が挙げられる。還元糖には、グルコース、キシロース、フルクトース、グリセルアルデヒド、ラクトース、アラビノースおよびマルトースが挙げられる。よって、本発明の還元糖成分は、そのアルドースもしくはケトース形態の単糖、例えば、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソースもしくはヘプトースでありうる。グリセルアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンはそれぞれアルドースおよびケトース糖であるとみなされる。アルドテトロース糖の例には、エリスロースおよびスレオースが挙げられ；並びに、ケトテトロース糖にはエリスルロースが挙げられる。アルドペントース糖にはリボース、アラビノース、キシロースおよびリキソースが挙げられ；並びに、ケトペントース糖にはリブロース、アラブロース、キシルロースおよびリキスロースが挙げられる。アルドヘキソース糖の例には、グルコース（例えば、デキストロース）、マンノース、ガラクトース、アロース、アルトロース、タロース、グロースおよびイドースが挙げられ；ケトヘキソース糖には、フルクトース、プシコース、ソルボースおよびタガトースが挙げられる。ケトヘプトース糖にはセドヘプツロースが挙げられる。ほとんどの二糖も還元糖である。還元糖の他の天然もしくは合成の立体異性体もしくは光学異性体も、水性バインダー組成物の還元糖成分として有用であり得る；例えば、デキストロースはグルコースの光学異性体の１種である。水性バインダー組成物の還元糖成分は場合によっては、例えば、ヒドロキシ、ハロ、アルキル、アルコキシもしくは他の置換基で置換されていてもよく；例えば、ジヒドロキシアセトンは好適なケト置換ケトースである。さらに、還元糖は還元性単糖もしくは二糖の無水物形態、例えば、脱水されたグルコースからのヒドロキシメチルフルルラールを含むことができる。
【００４７】
還元糖は場合によっては、例えば、ヒドロキシ、ハロ、アルキル、アルコキシ、カルボニルもしくは他の置換基で置換されていてもよい。
【００４８】
好適な還元糖には、例えば、フルクトース、グリセルアルデヒド、ラクトース、アラビノース、マルトース、グルコース、デキストロース、キシロースおよびレブロースが挙げられうる。さらに、多くの好適な還元糖ソース、例えば、トウモロコシシロップ、高フルクトーストウモロコシシロップ；トウモロコシの穂軸、脱リグニン化した木材および竹からのヘミセルロース系物質；並びに他のフルクトース、キシロースおよびデキストロース同等物が使用されうる。
【００４９】
好ましい還元糖は５−炭素および６−炭素還元糖である。
【００５０】
本発明の５−炭素還元糖は５００以下の原子質量単位の式量を有しうる。好ましい５−炭素還元糖には、例えば、キシロース、アラビノースおよびリボースが挙げられる。他の５−炭素還元糖には、例えば、デオキシリボースが挙げられる。
【００５１】
好ましくは、５−炭素還元糖はより大きな式量を有する多糖を含む混合物、例えば、５−炭素還元糖を含む植物原料または５−炭素糖を生じさせうる他のアラビノキシラン原料などの形態であることができる。これらには、例えば、醗酵もしくは化学処理ヘミセルロース、例えば、木材もしくは竹からの醗酵もしくは化学処理ヘミセルロース、酵素分解小麦ブラン、酵素分解トウモロコシ穂軸、酵素分解トウモロコシ繊維、およびこれら植物原料のいずれかの酸加水分解生成物が挙げられうる。
【００５２】
水性バインダー組成物は１種以上のキャッピング剤、例えば、チタナート、ジルコナートまたはアルミナート、例えば、乳酸チタニウムをさらに含むことができる。このようなキャッピング剤は全バインダー固形分を基準にして０．５〜５重量％の量で使用されうる。
【００５３】
水性バインダー組成物は硬化中の発熱を抑制するために、例えば、（メタ）ビスルフィットもしくはビシニルジオール、例えば、グリセリン、エチレングリコールおよびプロピレングリコールなどの１種以上の還元剤をさらに含むことができる。
【００５４】
水性バインダー組成物はさらに１種以上のエキステンダー、例えば、リグニン、リグノセルロース系物質、デンプン、タンパク質、例えば、ダイズタンパク質もしくは脱脂ダイズ粉体、並びに植物油などを含むことができる。
【００５５】
水性バインダー組成物は共重合されたモノマーの全重量を基準にして１０重量％以下の共重合されたカルボキシル基含有モノマーを有するビニルエマルションもしくは分散ポリマーをさらに含むことができる。このようなポリマーは共重合されたモノマーの全重量を基準にして５重量％以下、もしくは好ましくは３重量％以下の共重合されたカルボキシル基含有モノマー、例えば、メタクリル酸を有する（メタ）アクリラートコポリマーであることができる。
【００５６】
水性バインダー組成物は全バインダー固形分を基準にして０．２重量％以上、または好ましくは５重量％以下の有機シランをさらに含むことができる。好適なシランの例は、カップリング剤、例えば、シラン、特にシルクェスト（Ｓｉｌｑｕｅｓｔ商標）Ａ−１８７（ＧＥシリコーンズ−ＯＳｉスペシャリティーズ、ウイルトン、コネティカット州により製造）；他のアミノシラン、例えば、３−アミノプロピルジアルコキシシラン、および３−（２−アミノエチル）アミノプロピルシラン；エポキシシラン、例えば、グリシドキシプロピルシラン、ビニルシランおよび疎水性シランを含む。
【００５７】
さらに別の実施形態においては、水性バインダー組成物はリン含有促進剤もしくはエステル化触媒、例えば、ジ亜リン酸アルカリ金属、およびホスホン酸水素アルカリ金属、ホスホン酸モノおよびジアルカリ金属、アルキルホスホン酸、アリールホスホン酸またはホスフィン酸（そのアルカリ金属塩も包含する）をさらに含むことができる。好適な触媒は全バインダー固形分を基準にして０．１重量％以上、または３０重量％以下、好ましくは４．０重量％以上、または２０重量％以下の量で使用されうる。
【００５８】
水性組成物のホルムアルデヒド含量を最小限にするために、ポリマー含有でホルムアルデヒドを含まない硬化性組成物を製造する際に、重合添加剤、例えば、開始剤、還元剤、連鎖移動剤、硬化剤、殺生物剤、界面活性剤、乳化剤、カップリング剤、消泡剤、制塵剤、フィラーなどを使用するのが好ましく、この重合添加剤はそれ自体がホルムアルデヒドを含まず、またはバインダー形成、適用または硬化中にホルムアルデヒドを含まずもしくは発生させない。
【００５９】
別の形態においては、本発明は、バインダーを基材に適用し、乾燥させおよび／または硬化させることを含むバインダーを使用する方法を提供する。乾燥（水性形態で適用される場合）および硬化においては、硬化性組成物、加熱の期間および温度は乾燥の速度、処理もしくは取り扱いの容易さ、並びに処理された基材の特性発現に影響を及ぼすであろう。好適な熱処理温度は１００℃以上かつ４００℃以下の範囲であることができる。好ましい処理は基材に応じて変化する。セルロース繊維のような感熱性基材は１３０〜１７５℃で処理されうるが、熱に対して感受性が低い複合材料は１５０〜２００℃の基材温度で処理されることができ、鉱物繊維のような耐熱性基材は硬化をもたらすのに必要な所望の時間、２２０〜３００℃で処理されうる。好ましくは、熱処理温度は１５０℃以上の範囲であり、このような好ましい熱処理温度は２２５℃以下、もしくはより好ましくは２００℃以下、もしくは１５０℃以下の範囲であり得る。この使用方法においては、組成物成分は、バインダーを基材に適用する前に全てあらかじめ混合される必要はない。例えば、１以上の成分は不織基材に適用されることができ、次いで、本発明の他のバインダー成分が水性形態もしくは乾燥形態で適用されうる。適用後、バインダーがその基材上で硬化するのに充分な温度までコーティングされた不織物を加熱することにより、バインダーが硬化されうる。
【００６０】
バインダーは、好適な手段、例えば、エアスプレイ、エアレススプレイ、パディング、飽和、ロールコーティング、カーテンコーティング、ビーター堆積、凝集、またはディップおよびスクイーズ適用などによって、例えば、繊維のウェブなどの基材に適用されることができ、支持ワイヤまたはスクリーン上にある得られた飽和湿潤ウェブは１以上の真空ボックス上を通されて、生成物もしくは処理された基材において望まれるバインダー含量を達成するのに充分なバインダーを除去する。
【００６１】
乾燥および硬化は所望の場合には２以上の別個の工程で行われることができる。例えば、硬化性組成物は最初に、組成物を少なくとも部分的に乾燥させるのに充分であるが、完全に硬化させない時間および温度で加熱されることができ、次いで、硬化をもたらすために、より高い温度で、および／またはより長い時間で２回目の加熱をすることができる。「Ｂ−ステージング」と称されるこのような手順は、この硬化プロセスと同時に具体的な形状への形成もしくは成形を伴うかまたは伴わず、後に硬化されることができる、例えばロール形態のバインダー処理された不織物を提供するために使用されうる。
【００６２】
木材もしくは木質材料含有物品の製造においては、本発明の方法は水性バインダー組成物を微粉砕木材もしくは木質材料と混合し、次いで加圧し、加熱して生成物を形成することを含む。この方法は、微粉砕木材もしくは木質材料を２０〜１８５℃、好ましくは７５〜１２５℃の温度で乾燥させ、その後それらを水性バインダー組成物と混合させることを含むことができる。合板は、水性バインダー組成物が木材層もしくはシートに適用され、そしてそれに木材層もしくはシートが適用され、次いで加圧し、加熱し、場合によっては所望の合板厚みを達成するように繰り返すという別の方法で製造されうる。
【００６３】
バインダー適用に好適な基材には、例えば、繊維、例えば、綿、リネン、羊毛およびポリエステル、レーヨンもしくはナイロンからの合成繊維、並びに超吸収繊維；植物もしくはセルロース系繊維、例えば、ジュート、サイザル、亜麻、綿および動物繊維；並びに、耐熱性基材、例えば、金属；プラスチック；合成繊維、例えば、ポリエステル、レーヨン、ポリ（アクリロニトリル）（ＰＡＮ）、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、ポリ（カプロラクトン）（ＰＣＬ）、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリオレフィン、２種以上の繊維形成性ポリマー、例えば、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタラートなどを含む２成分繊維；鉱物繊維、例えば、ガラスおよび鉱物繊維、スラグもしくはストーンウール、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、並びにそれらから製造された織物および不織布；並びに、感熱基材、例えば、木材および木質材料、紙およびボール紙が挙げられうる。
【００６４】
さらに別の形態においては、本発明は、本発明の方法に従って処理された基材を含む物品を提供する。
【００６５】
本明細書に記載される各基材について、乾燥したもしくは硬化した形態の水性バインダー組成物が複合材料もしくは生成物中に存在する本発明の対応する形態も存在する。本明細書において定義される場合、用語「複合材料」とは、（ａ）繊維、薄片、チップ、粒子、膜、シートおよびこれらの組み合わせから選択される基材材料、並びに（ｂ）記載された形態のバインダー組成物；を含む材料をいう。
【００６６】
本発明は、本発明の方法に従って製造された木材もしくは木質材料含有物品を提供する。この物品には、例えば、チップボード、パーティクルボードもしくは繊維板、配向ストランドボード、合板、竹の合板および複合材料、および他の集成材、例えば、中密度繊維板（ＭＤＦ）などが挙げられる。
【実施例】
【００６７】
以下の材料に付された名称が以下の実施例において使用された：
ＡＤＭ９７／７１：（トウモロコシシロップ９７／７１、７１重量％固形分で９７のデキストロース当量を有するとして表示されている；イリノイ州、デカターのＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ（アーチャーダニエルズミッドランド））；
１，６ＨＭＤ：（１，６−ヘキサメチレンジアミン）、９９．５％、ＡＣＲＯＳ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ（アクロスオーガニクス）ベルギー国；
酢酸：氷酢酸、ＨＯＡｃ、ＥＭサイエンス、ニュージャージー州ギブスタウン；
キシロース：Ｄ＋、９９＋％、アクロスオーガニクスニュージャージー；
デキストロース：Ｄ＋、９９＋％、無水物、アクロスオーガニクスニュージャージー；
ビス−ＣＨＡ：１，３シクロヘキサンビス（メチルアミン）９９％シス／トランス、アクロスオーガニクス、ベルギー国；
トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）：９９％ＴＦＡ、シグマアルドリッチ、ワイオミング州ミルウォーキー；
ＤＹＴＥＫ商標７０：７０重量％固形分の１，６−ヘキサメチレンジアミン、ＩＮＶＩＳＴＡ（インビスタ）、カンザス州ウィヒタ；
ＤＹＴＥＫ商標Ａ：２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、インビスタ、カンザス州ウィヒタ；
硫酸：（Ｈ２ＳＯ４、９３〜９８％）、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（フィッシャーサイエンティフィック）ペンシルベニア州ピッツバーグ；
炭酸水素アンモニウムすなわちＡＢＣ：フィッシャーサイエンティフィック、ペンシルベニア州ピッツバーグ；
硝酸アルミニウム９水和物すなわちＡｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ：＞９９％シグマアルドリッチ、ワイオミング州ミルウォーキー；並びに
ＡＲＢＯ商標ＳＯ１：リグノスルホン酸ナトリウム、Ｔｅｍｂｅｃ  Ｉｎｃ．（テムベクインコーポレーティド）、ケベック州テミスカミング。
【００６８】
実施例１：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、６．８ｇの水、次いで２．５ｇ（２１．５ｍｍｏｌ）の１，６ＨＭＤ、あらかじめ６０℃のオーブンで一晩貯蔵された１０．７ｇ（４０．９ｍｍｏｌ）のＡＤＭ９７／７１が添加された。この溶液は激しく攪拌されて均質性を確保した。得られた溶液の流動性が時間の関数として表１に記録された。
【００６９】
実施例２：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、６．８ｇの水、次いで２．５ｇ（２１．５ｍｍｏｌ）の１，６ＨＭＤを入れた。次いで、この攪拌された溶液に、１．３ｇの氷酢酸（２１．７ｍｍｏｌ）がゆっくりと滴下添加された。酢酸の添加の後で、すでに示されたように６０℃のオーブンで一晩貯蔵された１０．７ｇ（４０．９ｍｍｏｌ）のＡＤＭ９７／７１が添加された。得られた溶液は激しく攪拌されて均質性を確保した。得られた溶液の流動性が時間の関数として表１に記録された。
【００７０】
実施例３（比較）：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、６．０ｇの水、次いで６．３ｇ（２１．５ｍｍｏｌ）のキシロース（４２．０ｍｍｏｌ）を入れた。１０〜１２分間激しく攪拌した後で、２．５ｇの１，６−ＨＭＤ（２２．４ｍｍｏｌ）を添加した。この水性混合物は１，６ＨＭＤを全て添加した後５分以内にゲル化した。
【００７１】
実施例４：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、３．０ｇの水、次いで６．３ｇ（２１．５ｍｍｏｌ）のキシロース（４２．０ｍｍｏｌ）を入れた。このスラリーは６０℃のオーブン中に３０分間置かれた。次いで、スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、５．０ｇの水、次いで２．５ｇの１，６ＨＭＤ（２２．４ｍｍｏｌ）を添加した。次いで、注意しつつ、２．４ｇのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）が非常にゆっくりと滴下添加された。次いで、この攪拌された溶液は、室温に冷却されていたキシロース水のスラリーと一緒にされた。この溶液は密封され振とうされた。この混合物は１時間の間流動性で均質なままであって、次いでゲル化した。
【００７２】
実施例５：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、６．８ｇの水、次いで３．１ｇ（１８．８ｍｍｏｌ）のＤＹＴＥＫ商標７０％および１．３ｇのＤＩ水を入れた。このバイアルは氷浴中に配置され、攪拌を維持した。次いで、かなり注意しつつ、１．４ｇの濃硫酸が滴下添加された。かなりの発熱の後で、このスラリーは冷却浴から取り出され、室温で均質かつ流体となった。次いで、このＤＹＴＥＫ商標７０水および硫酸の溶液が、６．６ｇのキシロース（４３．９ｍｍｏｌ）および３．０ｇの水を含むスラリーに添加された。この合わせたバイアルは激しく均質になるまで振とうされて、室温で静置された。この溶液は暗くなったが、それは少なくとも２週間は流体のままであった。
【００７３】
実施例６：
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、７ｇのＤＩ水、次いで３．６ｇのＤＹＴＥＫ商標７０を入れた。この混合物を攪拌しつつ、４．１ｇの硝酸アルミニウム９水和物がゆっくりと添加された。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、次いで静置されて、均質な溶液を達成した。この溶液に、１０．８ｇの高温（〜６０℃）のＡＤＭ  ９７／７１を混合しつつ添加した。この材料はゆっくりと暗くなったが少なくとも１ヶ月の間は流体のままであった。
【００７４】
実施例７：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．３２ｇ（１６．７ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで２．７６ｇのＤＹＴＥＫ商標７０（１６．７ｍｍｏｌの１，６ＨＭＤ）を入れた。得られたスラリーに、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは少なくとも２週間は流体のままであった。
【００７５】
実施例８：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．０５ｇ（１３．３ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで２．７６ｇのＤＹＴＥＫ商標７０（１６．７ｍｍｏｌの１，６ＨＭＤ）を入れた。得られたスラリーに、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは３０分間は流体のままであった。
【００７６】
実施例９：
２５ｍｌのガラスバイアルに、０．２６ｇ（３．２９ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで２．７６ｇのＤＹＴＥＫ商標７０（１６．７ｍｍｏｌの１，６ＨＭＤ）を入れた。得られたスラリーに、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは３０分間は流体のままであった。
【００７７】
実施例１０：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．０１ｇの脱イオン水、次いで２．３６ｇ（１６．６ｍｍｏｌ）のビス−ＣＨＡを入れた。得られた溶液に、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは３．５日以内にゲル化した。
【００７８】
実施例１１：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．３１ｇ（１６．６ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで１．０１ｇの脱イオン水、および２．３６ｇ（１６．６ｍｍｏｌ）のビス−ＣＨＡを入れた。得られたスラリーに、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは少なくとも２週間流体のままであった。
【００７９】
実施例１２：
２５ｍｌのガラスバイアルに、０．８３ｇの脱イオン水、次いで１．９３ｇ（１６．６ｍｍｏｌ）のＤＹＴＥＫ商標Ａを入れた。得られた溶液に、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは３．５日以内にゲル化した。
【００８０】
実施例１３：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．３１ｇ（１６．６ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで、０．８３ｇの脱イオン水、および２．３６（１６．６ｍｍｏｌ）のＤＹＴＥＫ商標Ａを入れた。得られたスラリーに、キシロースの５０％水溶液１０ｇ（３３．３ｍｍｏｌのキシロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは少なくとも２週間流体のままであった。
【００８１】
実施例１４：
２５ｍｌのガラスバイアルに、２．３０ｇのＤＹＴＥＫ商標７０（１３．９ｍｍｏｌの１，６ＨＭＤ）を入れた。この溶液に、デキストロースの５０％水溶液１０ｇ（２７．８ｍｍｏｌのデキストロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは３．５時間以内にゲル化した。
【００８２】
実施例１５：
２５ｍｌのガラスバイアルに、１．１０ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）の炭酸水素アンモニウム、次いで、２．７６ｇのＤＹＴＥＫ商標７０（１３．９ｍｍｏｌの１，６ＨＭＤ）を入れた。得られたスラリーに、デキストロースの５０％水溶液１０ｇ（２７．８ｍｍｏｌのデキストロース）を添加した。このバイアルは蓋をされ、振とうされて、均質な溶液を生じさせ、これは少なくとも２週間流体のままであった。
【００８３】
第一級アミンの全当量を基準にした安定化剤からの酸のｍｏｌ％は、ジ第一級ジアミンの場合には、安定化剤中の酸当量数を、モルあたり第一級２当量を有するジ第一級ジアミン中の第一級アミンの当量数で割った値に等しい。以下の表１に示されるように、対照例３のキシロース、１，６ＨＭＤ溶液は対照例１における対応するデキストロース、１，６ＨＭＤ配合物よりも安定性は低い。実施例２および４それぞれにおけるＨＯＡｃおよびＴＦＡのような有機酸の添加は、デキストロース配合物の貯蔵寿命安定性を非常に向上させ；実施例４対例３におけるＴＦＡ安定化剤は、実施例２対例１においてデキストロース配合物に対する酢酸の影響よりも、より反応性のキシロース配合物に対してより少ない影響を有する。キシロース配合物は鉱酸、例えば、硫酸の添加によって非常に安定化される；実施例５を参照。実施例７〜９，１１、１３および１５における炭酸水素アンモニウムの有効性は、アミンのプロトン化を可能にするように酸のｐＫａが選択されるべきであり、かつその酸は第一級アミン全当量を基準にして２０ｍｏｌ％より多い量で存在すべきことを示唆する。
【００８４】
例１〜１５のそれぞれにおいては、以下の表１において、第一級アミンの当量数：還元糖におけるカルボニル（アルデヒドもしくはケトンとして）基の当量数の比率は約１：１である。
【００８５】
【表１】
0005977015.tif 000002
１．当量比；＊対照
【００８６】
実施例１６〜２５：エキステンダーに関連する実施例
デキストロース／１，６ＨＭＤ／ＡＢＣのストック溶液：
完全に希釈されるまで、穏やかな加温下で２９１．５ｇのデキストロースが２９１．５ｇの水に添加された。別に、７１．５ｇの水および８５．５ｇのＡＢＣが、１，６ＨＭＤの６０％溶液２０８．２５ｇに添加された。デキストロース溶液を冷却する際に、この２つの溶液が一緒にされて、デキストロース／１，６ＨＭＤ／ＡＢＣの〜５０％固形分ストック溶液９４８．２５ｇを形成した。第一級アミン基：還元糖カルボニル基の当量比は１．３３：１であった。
【００８７】
キシロース／１，６ＨＭＤ／ＡＢＣのストック溶液：
完全に希釈されるまで、穏やかな加温下で２９１．５ｇのキシロースが２９１．５ｇの水に添加された。別に、７１．５ｇの水および８５．５ｇのＡＢＣが、１，６ＨＭＤの６０％溶液２０８．２５ｇに添加された。キシロース溶液を冷却する際に、この２つの溶液が一緒にされて、キシロース／１，６ＨＭＤ／ＡＢＣの〜５０％固形分ストック溶液９４８．２５ｇを形成した。第一級アミン基：還元糖カルボニル基の当量比は１．１１：１であった。
【００８８】
以下の表２に示される配合物はストック溶液とＡＲＢＯ  ＳＯ１とを磁気攪拌バーで攪拌プレート上で約１０分間単に混合することにより製造された。
【００８９】
【表２】
0005977015.tif 000003
【００９０】
上記表２における配合物のそれぞれは貯蔵安定であった。
【００９１】
以下の表３に示されるように、上記表２における配合物はろ紙に適用され、そして以下に記載されるような機械的特性について試験された。バインダー添加量も報告された。
【００９２】
バインダーが含浸されたマイクロファイバーフィルターシート（ワットマンインターナショナルインコーポレーティド、英国メイドストン、ＧＦ／Ａ、カタログ番号１８２０  ８６６、２０．３ｃｍ×２５．４ｃｍ）は、１２重量％のあらかじめ混合された水性バインダー溶液〜３００グラムで満たされた容器にこの紙を入れて引き出すことにより準備され、この含浸サンプルを２枚のボール紙シートの間に挟んで過剰なバインダーを吸収させ、２枚のボール紙シートをＢｉｒｃｈ  Ｂｒｏｓ．Ｐａｄｄｅｒで６８．９Ｐａの圧力および２．５ｍ／分の速度で加圧した。得られたサンプルは９０℃で９０秒間マチス（Ｍａｔｈｉｓ）オーブン（脱揮発装置でベントされた）内で乾燥させられ、次いでこの当初乾燥の直後に、同じ種類のマチスオーブン内で、以下の表３および４に示される時間および温度で硬化させられた。硬化したろ紙は、次いで、引っ張り試験のための２．５４ｃｍ×１０．１６ｃｍの試験片に切り出された。乾燥試験片は以下のように試験された。各試験片は空気駆動式グリップ上に取り付けられ、２．５４ｃｍ／分のクロスヘッドスピードで試験された。それぞれの引張強さは、各試験される試験片を２つに分裂もしくは破壊する際に測定されたピーク力として記録された。１つの実施例に付き８枚の試験片が試験された。湿潤試験については、試験前に、８枚の試験片は８５℃の水に３０分間浸漬された。これらサンプルは次いで水から取り出され、軽くたたいて乾燥させ、直ちに、乾燥試験で指示される通りに試験された。上記手順は表２における全てのバインダー配合物について繰り返され、結果は表３および４にまとめられた。
【００９３】
添加量％：硬化後のそのままの基材の重量で割った基材上のバインダーの重量％として決定される。未処理の基材の重量はバインダーで処理する前に測定される。
【００９４】
【表３】
0005977015.tif 000004
Ｎ：ニュートン、＊比較例
【００９５】
【表４】
0005977015.tif 000005
Ｎ：ニュートン、＊比較例
【００９６】
上記表２、３および４に示されるように、本発明に従って、全バインダー固形分を基準にして１０〜２０重量％の低コストエキステンダー（リグノスルホナート）を添加することは、このシステムの安定性（表２）、並びに表３および４の実施例１６〜１８および２１〜２４におけるバインダーシステムの乾燥および湿潤強さの機械的特性を維持することが可能である。上記表３における例１９〜２０および２４〜２５に示されるように２０重量％を超えると、依然として安定なシステムを維持できるが、湿潤強さの機械的特性が低下し始める。上記表４には示されていないが、より軽度に硬化したバインダー（１９０℃で３分間の硬化）は、５０重量％エキステンドされたシステムにおいては適切な乾燥および湿潤引張強さを提供しなかった；そして、このデータは示されていない。
【００９７】
実施例２５〜３８：一時的酸安定化剤の硬化に対する影響
スターラーバーを備えた２５ｍｌのガラスバイアルに、水および１，６ＨＭＤ（ヘキサメチレンジアミン）チャージを入れることにより、一時的酸安定化剤を含む以下の表５に示される配合物、および比較の配合物が形成された。次いで、この攪拌された溶液に安定化剤がゆっくりと滴下添加された。最後に、デキストロースチャージが添加され、得られた溶液は攪拌されて均質性を確保した。以下の表において、ＨＯＡｃは氷酢酸としての酢酸を表し、ＡＢＣは炭酸水素アンモニウムを表す。クエン酸、酢酸および炭酸水素アンモニウム安定化剤は使用中になくなり、一時的安定化剤と見なされる。
【００９８】
【表５】
0005977015.tif 000006
＊比較例；＊＊一時的酸安定化剤を含まない例。
【００９９】
上記表５における配合物はその安定性を決定するために周囲温度に置かれており、以下に説明される動的機械的分析すなわちＤＭＡによって試験された：
ＤＭＡ：硬化速度を測定するために使用される試験。小さな角度の振動性歪みが反応サンプルに適用され、生じた応力が「インフェース（ｉｎ  ｐｈａｓｅ）」（Ｇ’固体状応答）および「アウトオブフェース（ｏｕｔ  ｏｆ  ｐｈａｓｅ）」成分（Ｇ’’液体状応答）に分解された。応力応答が歪みより遅れることによる相角度はデルタｄとして知られており、ｔａｎ（ｄ）はＧ’’：Ｇ’の比率である。小さな適用歪みについては、このシステムは液体−固体遷移を通じて連続的に測定されうる。使用される装置は、ＴＡユニバーサルアナリシス２０００ソフトウェアを使用して行われる数学的解析を伴う、デュアルカンチレバークランプを備えたＴＡインスツルメンツＤＭＡ  Ｑ８００、モデル♯２９８０（ＴＡインスツルメンツインコーポレーティド、ニューカッスル、デラウェア州）であった。試験においては、以下のパラメーターが使用された。
温度勾配：４℃／分、３０℃〜２５０℃。
基材：１２．７ｍｍ×３４．０ｍｍワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ登録商標）ＧＦ／Ｂ濾紙（サンドウィッチとしての２枚の試験片）。
サンプル添加：５０重量％溶液を０．５００ｇ（試薬混合物の３０重量％水溶液を約４滴／試験片）。
【０１００】
ＴＡユニバーサルアナリシス２０００における以下の方法によって、特有の硬化温度が分析された。温度に対する貯蔵弾性率（Ｇ’）プロットにおいて、硬化開始領域および最終硬化領域におけるＧ’の「シグナル最大値」に対応する点が示された。次いで、シグナル最大点に対してタンジェントのラインと「ガラス／ステップ遷移」を使用する変曲点に対するタンジェントのラインとの切片として硬化開始温度Ｔｏｎｓｅｔが決定された。ピーク弾性率（Ｇ’）での点に対してタンジェントの水平ラインと変曲点に対してタンジェントのラインとの切片として最終硬化温度Ｔｆｉｎａｌが決定された。硬化時間は４℃／分の加熱速度での硬化の開始から終わりまでの時間であった。
【０１０１】
ＤＭＡおよび安定性の結果は以下の表６に示される。
【０１０２】
【表６】
0005977015.tif 000007
＊比較例；＊＊一時的酸安定化剤を含まない例。
【０１０３】
上記表６に示されるように、全ての酸含有組成物は、室温で７日間置いた後で実際は安定であるが、酸を含まない例２６の組成物は７日後に安定ではなかった。全ての一時的酸安定化剤含有実施例３３、３４、３５、３６、３７および３８は、実施例２７、２８、２９、３０、３１および３２における酸安定化された組成物と比べて低い硬化開始温度を可能にした。一時的酸安定化剤を含んでいない酸含有実施例２７〜３２と比較して、酢酸（実施例３４〜３５）は硬化開始温度を著しく低下させ；並びに炭酸水素アンモニウム（実施例３６、３７および３８）は、比較の安定化されない例２６のバインダーと比較してさえ、硬化時間を長くすることなく硬化開始温度を劇的に低下させた。このデータは安定化剤の試験された範囲の比率全体にわたって一貫していた。よって、一時的酸安定化剤は、低減された硬化エネルギー、並びにより低い温度での硬化および／または短時間での硬化を可能にするバインダーを生じさせた。