(57)【要約】【課題】バインダーおよび関連製品を提供すること。【解決手段】本発明は、水溶性予備反応物型バインダー組成物、その製造方法、前記予備反応物型バインダー組成物の使用、高分子バインダーによって結合された物質集合体の製造方法、前記予備反応物型バインダー組成物を含むバインダー溶液または分散液、ならびに硬化状態の該予備反応物型バインダー組成物を含む製品に関する。本発明の基礎をなす技術的課題は、改善されたバインダー、特に、確立された方法と適合性があり、環境に許容され得、前述の課題が解決されるバインダーを提供することである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書中に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性予備反応物型（ｐｒｅ−ｒｅａｃｔｅｄ）バインダー組成物、その製造方法、前記予備反応物型バインダー組成物の使用、高分子バインダーによって結合された物質集合体の製造方法、前記予備反応物型バインダー組成物を含むバインダー溶液または分散液、ならびに硬化状態の該予備反応物型バインダー組成物を含む製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バインダーは、非会合または疎性会合状態の物質を固めることができるため、物品の製作に有用である。例えば、バインダーにより２つまたは２つより多くの表面を一体にすることができる。特に、バインダーは、固めた繊維で構成された製品を作製するために使用され得る。熱硬化性バインダーは、熱または触媒作用のいずれかによって不溶性で不融性の物質に変換されることを特徴とするものであり得る。熱硬化性バインダーの例としては、さまざまなフェノール−アルデヒド、尿素−アルデヒド、メラミン−アルデヒド、ならびにフランおよびポリウレタン樹脂などの他の縮合重合物質が挙げられる。フェノール−アルデヒド、レゾルシノール−アルデヒド、フェノール／アルデヒド／尿素、フェノール／メラミン／アルデヒドなどを含有しているバインダー組成物が、繊維、布地、プラスチック、ゴムおよび多くの他の物質の結合に広く使用されている。
【０００３】
鉱物綿および木板の業界では、伝統的に、一般的に尿素で増量したフェノールホルムアルデヒド系バインダーが使用されている。フェノールホルムアルデヒド型バインダーにより、最終製品に好適な特性がもたらされる；しかしながら、より大きな持続性が望まれていること、および環境への配慮から、代替バインダーの開発が鼓舞されている。かかる代替バインダーの一例は、炭水化物と酸を反応させることにより得られる、例えば米国特許出願公開第２００７／００２７２８３号およびＰＣＴ出願国際公開第２００９／０１９２３５号の炭水化物系バインダーである。別の代替バインダーは、ポリカルボン酸とポリオールを反応させた、例えば米国特許出願公開第２００５／０２０２２２４号のエステル化生成物である。これらのバインダーは、ホルムアルデヒドが試薬として使用されていないため、集合的にホルムアルデヒドフリーバインダーと称される。
【０００４】
現在の開発領域の１つは、広範囲にわたる製品、例えば、建物および自動車部門における製品（例えば、鉱物綿断熱材、木板、パーティクルボード、合板、オフィス用パネル、および音響遮音材）におけるフェノールホルムアルデヒド型バインダーの代替品を見出すことである。特に、これまでに開発されたホルムアルデヒドフリーバインダーは、所望の特性のすべてを有するものでない場合があり得る。例えば、アクリル酸とポリ（ビニルアルコール）系バインダーは、一部の（だがすべてではない）製品では有望な性能特性が示されていた。しかしながら、これは、フェノールホルムアルデヒドバインダーよりも相対的に高価であり、本質的に石油系資源に由来するものであり、フェノールホルムアルデヒド系バインダー組成物と比べて低い反応速度を示す（より長い硬化時間またはより高い硬化温度のいずれかが必要とされる）傾向を有する。
【０００５】
炭水化物系バインダー組成物は、比較的安価な前駆物質で作製され、主に再生可能な資源に由来するものである。しかしながら、このバインダーも、硬化には、従来のフェノールホルムアルデヒドバインダー系を硬化させる条件とは実質的に異なる反応条件が必要とされ得る。
【０００６】
具体的には、上記のフェノールホルムアルデヒドバインダーの多用途的代替案は、炭水化物と少なくとも１つの第１級アミン基を有するポリアミンとの反応によって得られる高
分子バインダーである炭水化物ポリアミンバインダーの使用である。この炭水化物ポリアミンバインダーは、同様のまたはより優れた結合特性を有し、確立された方法と非常に適合性があるため、フェノールホルムアルデヒドバインダーの有効な代用品である。
【０００７】
典型的には、該炭水化物ポリアミンバインダーは水溶液などの溶液として調製され、続いて、結合させる疎性会合状態の物質に適用する。次いで、かかる湿潤状態の疎性会合状態の物質を、例えば、加熱処理して炭水化物ポリアミンバインダーを硬化させる。
【０００８】
とはいえ、炭水化物ポリアミンバインダー溶液中の固形分濃度がかなり高いことは、さまざまな不都合、例えば、バインダー溶液の急速なゲル化または固化ならびに炭水化物成分の再結晶と関連する。貯蔵寿命がかなり短いことに基づき、炭水化物ポリアミンバインダーの保存および輸送に関するさらなる課題が観察されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００２７２８３号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ出願国際公開第２００９／０１９２３５号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２０２２２４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明の基礎をなす技術的課題は、改善されたバインダー、特に、確立された方法と適合性があり、環境に許容され得、前述の課題が解決されるバインダーを提供することである。
【００１１】
上記の技術的課題を解決するため、第１の態様として、本発明は、（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分と（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分の反応生成物（１種類または複数種）を含む水溶性予備反応物型バインダー組成物を提供する。
【００１２】
予備反応物型バインダーは、少なくとも２０ｗｔ％、例えば、少なくとも２５ｗｔ％、３０ｗｔ％、３５ｗｔ％、４０ｗｔ％、４５ｗｔ％、５０ｗｔ％、５５ｗｔ％、６０ｗｔ％、６５ｗｔ％、７０ｗｔ％、７５ｗｔ％もしくは８０ｗｔ％の前記予備反応物型バインダー組成物および／または８５ｗｔ％以下、例えば、８０ｗｔ％、７５ｗｔ％または７０ｗｔ％以下（ｎｏ  ｍｏｒｅ  ｔｈａｔ）の前記予備反応物型バインダー組成物を含有している水溶液または分散液の形態であり得る。
【００１３】
本発明によれば、用語「予備反応物型バインダーｄ組成物」に特に制限はなく、一般的に、炭水化物成分と含窒素成分を反応させることにより得られ得る、および／または得られ、例えば疎性会合状態の物質の結合のためにそのままで、またはさらに修飾時のいずれかでバインダーとして使用され得る任意の化学組成物が包含される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態の予備反応物型バインダー組成物は炭水化物成分／含窒素成分バインダー系を主体とするものである、すなわち、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）が、本発明の予備反応物型バインダー組成物を調製するための出発物質中に少量でわずかに存在するのではなく、出発物質の主成分である。したがって、予備反応物型バインダー組成物を調製するための出発物質中の該少なくとも１種類の炭水化物成分と該少なくとも１種類の含窒素成分の総量は、予備反応前のバインダー組成物の総重量に対して少なくとも２０ｗｔ％であり得る。例えば、該少なくとも１種類の炭水化物成分と該少なくとも１種類の含窒素成分の総量は、予備反応前の少なくとも３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６０ｗｔ％、７０ｗｔ％、８０ｗｔ％、
９０ｗｔ％、９５ｗｔ％または９８ｗｔ％であり得る。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、予備反応物型バインダー組成物中の（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分と（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分の反応生成物（１種類または複数種）、未反応の炭水化物成分（１種類または複数種）および未反応の含窒素成分（１種類または複数種）の総量、すなわち、（（ｉ）と（ｉｉ）の反応生成物（１種類または複数種）の量）＋（未反応の炭水化物成分（１種類または複数種）の量）＋（未反応の含窒素成分（１種類または複数種）の量）は、予備反応物型バインダー組成物の総重量に対して少なくとも２０ｗｔ％、例えば、少なくとも３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６０ｗｔ％、７０ｗｔ％、８０ｗｔ％、９０ｗｔ％、９５ｗｔ％または９８ｗｔ％である。
【００１６】
炭水化物反応体とポリアミン反応体を溶解させてバインダーを形成し、これを疎性会合状態の物質に適用し、続いて加熱によって架橋して高分子バインダーを得る当該技術分野の水準と比較すると、この予備反応物型バインダー組成物は：
ａ）かかる先行技術のバインダーと比べて、疎性会合状態の物質に適用時（とりわけ、加熱による架橋前）：相当な量の中間反応種（１種類もしくは複数種）（プレポリマーなど）を有する、および／または固形分含有量に対して低い粘度および／または高い平均分子量、および／または発色および／または光（例えば、ＵＶ）吸収の増大を有するものであり得る；および／または
ｂ）かかる先行技術のバインダーと比べて、一部もしくは完全に架橋されると（とりわけ、加熱後）、有意に低い架橋度および／またはあるいは異なる種類の架橋および／または低い粘度を有するものであり得る、
組成物である。
【００１７】
本明細書で用いる場合、用語「プレポリマー」に特に制限はなく、（ｉ）該少なくとも１種類の炭水化物成分と（ｉｉ）該少なくとも１種類の含窒素成分の任意の反応生成物（１種類または複数種）が包含される。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分と（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分の反応生成物（１種類または複数種）の量は、予備反応物型バインダー組成物中のプレポリマーの総重量に対して少なくとも２０ｗｔ％、例えば、少なくとも３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６０ｗｔ％、７０ｗｔ％、８０ｗｔ％、９０ｗｔ％、９５ｗｔ％または９８ｗｔ％である。特定の一実施形態によれば、（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分と（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分の反応生成物（１種類または複数種）の量は予備反応物型バインダー組成物中のプレポリマーの総重量に対して１００ｗｔ％である。
【００１９】
一実施形態によれば、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、１〜５００ｋＤａの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマーを含むものである。好ましくは、前記少なくとも１種類のプレポリマーは、該バインダー組成物の総重量に対して２ｗｔ％または２ｗｔ％より多く、例えば、５ｗｔ％または５ｗｔ％より多く、１０ｗｔ％または１０ｗｔ％より多く、１５ｗｔ％または１５ｗｔ％より多く、２０ｗｔ％または２０ｗｔ％より多く、２５ｗｔ％または２５ｗｔ％より多く、３０ｗｔ％または３０ｗｔ％より多く、３５ｗｔ％または３５ｗｔ％より多く、４０ｗｔ％または４０ｗｔ％より多く、４５ｗｔ％または４５ｗｔ％より多くまたは５０ｗｔ％または５０ｗｔ％より多くの量で含有される。
【００２０】
さらなる一実施形態によれば、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、８０を超えて５００ｋＤａまでの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマー（高分子量
プレポリマー）を含むものである。好ましくは、前記少なくとも１種類の高分子量プレポリマーは、該バインダー組成物の総重量に対して０．２ｗｔ％または０．２ｗｔ％より多い、例えば、０．５ｗｔ％または０．５ｗｔ％より多く、０．７５ｗｔ％または０．７５ｗｔ％より多く、１ｗｔ％または１ｗｔ％より多く、１．７５ｗｔ％または１．７５ｗｔ％より多く、２．５ｗｔ％または２．５ｗｔ％より多く、５ｗｔ％または５ｗｔ％より多く、１０ｗｔ％または１０ｗｔ％より多く、１５ｗｔ％または１５ｗｔ％より多く、２０ｗｔ％または２０ｗｔ％より多く、３０ｗｔ％または３０ｗｔ％より多く、４０ｗｔ％または４０ｗｔ％より多くまたは５０ｗｔ％または５０ｗｔ％より多くの量で含有される。
【００２１】
さらなる一実施形態によれば、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、１０を超えて８０ｋＤａまでの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマー（中分子量プレポリマー）を含むものである。好ましくは、前記少なくとも１種類の中分子量プレポリマーは、該バインダー組成物の総重量に対して０．３ｗｔ％または０．３ｗｔ％より多く、例えば、０．５ｗｔ％または０．５ｗｔ％より多く、１ｗｔ％または１ｗｔ％より多く、１．５ｗｔ％または１．５ｗｔ％より多く、２ｗｔ％または２ｗｔ％より多く、２．５ｗｔ％または２．５ｗｔ％より多く、５ｗｔ％または５ｗｔ％より多く、１０ｗｔ％または１０ｗｔ％より多く、１５ｗｔ％または１５ｗｔ％より多く、２０ｗｔ％または２０ｗｔ％より多く、３０ｗｔ％または３０ｗｔ％より多く、４０ｗｔ％または４０ｗｔ％より多くまたは５０ｗｔ％または５０ｗｔ％より多くの量で含有される。
【００２２】
さらなる一実施形態によれば、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、１０ｋＤａまたは１０ｋＤａより小さいの範囲の分子量を有し、かつ（ｉ）の該少なくとも１種類の炭水化物成分および（ｉｉ）の該少なくとも１種類の含窒素成分と異なる１種類または１種類より多くの化合物（低分子量プレポリマー）を含むものである。特定の一実施形態によれば、該低分子量化合物は、グリコールアルデヒド、グリセルアルデヒド、２−オキソプロパナール、アセトール、ジヒドロキシアセトン、アセトイン、ブタンジオン、エタナール、グルコソン、１−デソキシヘキソスロース、３−デソキシヘキソスロース、３−デソキシペントスロース、１，４−ジデソキシヘキソスロース、グリオキサール、メチルグリオキサール、ジアセチルおよび５−（ヒドロキシメチル）フルフラールのうちの１種類または１種類より多くを含む。
【００２３】
さらに、本明細書において、用語「水溶性（の）」に特に制限はなく、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物のあらゆる程度の水溶性が包含される。特に、用語「水溶性（の）」には、２０℃で１００ｇ／ｌまたは１００ｇ／ｌより大きい、１５０ｇ／ｌまたは１５０ｇ／ｌより大きい、２００ｇ／ｌまたは２００ｇ／ｌより大きいまたは２５０ｇ／ｌまたは２５０ｇ／ｌより大きいの水溶性が包含される。例えば、用語「水溶性（の）」には、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物の３００ｇ／ｌまたは３００ｇ／ｌより大きい、４００ｇ／ｌまたは４００ｇ／ｌより大きい、５００ｇ／ｌまたは５００ｇ／ｌより大きいまたは６００ｇ／ｌまたは６００ｇ／ｌより大きい（２０℃で）の水溶性が包含され得る。また、ほとんど無限大の水溶性も本発明の範囲であるとみなされ得る。
【００２４】
これとの関連において、本発明による表現「水不溶性（の）」は、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物が２０℃で本質的に水に可溶性でない場合に関する。例えば、不溶性（の）という用語は、２０℃で５０ｇ／ｌまたは５０ｇ／ｌより小さい、４０ｇ／ｌまたは４０ｇ／ｌより小さい、３０ｇ／ｌまたは３０ｇ／ｌより小さいまたは２０ｇ／ｌまたは２０ｇ／ｌより小さいの水溶性を包含している。好ましくは、不溶性（の）という用語は、１０ｇ／ｌまたは１０ｇ／ｌより小さい、５ｇ／ｌまたは５ｇ／ｌより小さい、１ｇ／ｌまたは１ｇ／ｌより小さいまたは０．１ｇ／ｌまたは０．１ｇ／ｌより小さいの水溶性の場合を包含している。
【００２５】
予備反応物型バインダー組成物は水希釈性であり得、この場合、これは、少なくとも２５部、とりわけ、少なくとも５０部または１００部の脱イオン水と混合した１重量部の予備反応物型バインダー組成物が、混合時に沈殿物を形成しないことを意味する。
【００２６】
本発明の好ましい一実施形態によれば、７０ｗｔ％の本発明の予備反応物型バインダー組成物を含有している水溶液が２０℃で最大２０００ｃＰの粘度を有する。例えば、７０ｗｔ％の上記に規定した予備反応物型バインダー組成物を含有している水溶液（すなわち、７０％ｗｔ％の固形分を含有している水溶液）は、その調製後、１００〜１５００ｃＰ、１５０〜１２００ｃＰ、２００〜８００ｃＰ、２２０〜６００ｃＰまたは２５０〜４００ｃＰの初期粘度を有するものであり得る。取り扱いの観点から、好ましい粘度は２８０〜３５０ｃＰの範囲である。粘度は、ＬＶ−Ｔｏｒｑｕｅ  Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ，ｓｐｉｎｄｌｅ  ＬＶ−６３を６０ｒｐｍで用いて測定され得る。
【００２７】
さらに、前記水溶液の粘度は、好ましくは、２０℃で１２時間、２４時間、４８時間、７２時間または９６時間放置したとき５００ｃＰより大きく増大しないのがよい。さらに好ましい一実施形態によれば、前記水溶液の粘度は１週間、１０日間、１２日間または２週間以内に５００ｃＰより大きく増大しないのがよい。より長期間、例えば、３ないし４週間、またはさらに２、３ヶ月もしくはそれ以上の月数で該粘度が５００ｃＰより大きく増大しないのがさらにより好ましい。
【００２８】
さらなる一実施形態によれば、予備反応物型バインダー組成物の７０ｗｔ％水溶液を２０℃で放置したとき最初の１２時間以内で増大する粘度の量は、好ましくは４５０ｃＰ、または４００ｃＰまたはさらに３５０ｃＰを超えないのがよい。好ましい粘度増分としては、３００ｃＰまたは３００ｃＰより小さい、２８０ｃＰまたは２８０ｃＰより小さい、２５０ｃＰまたは２５０ｃＰより小さいおよび２００ｃＰまたは２００ｃＰより小さいが挙げられる。
【００２９】
本発明によれば、上記に規定した時間枠および粘度増分は上記の例に限定されず、自由に組み合わされ得る。例えば、好ましくは、上記の予備反応物型バインダー組成物の７０ｗｔ％水溶液の粘度は、その調製後、最初の４８時間以内に３００ｃＰより大きく、またはその調製後、２週間以内に４００ｃＰより大きく増大しない。一般的に、それぞれの水溶液の粘度が高くなりすぎる（例えば、ゲル化によって引き起こされる）と、予備反応物型バインダー組成物は使用不可能となり得る。
【００３０】
さらなる一実施形態によれば、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物は、架橋剤と反応して水不溶性組成物を生成し得る、例えば、１種類または１種類より多くのメラノイジンを水不溶性組成物として生成し得るものである。本発明において、予備反応物型バインダー組成物は前駆物質または中間体としての機能を果たすものであり得、これを架橋剤とさらに反応させると高分子バインダーが得られ得る。例えば、この高分子バインダーは、本質的に水不溶性である高分子量メラノイジンをメイラード反応生成物として含有するものであり得る。
【００３１】
例えば、上記に規定した１種類または１種類より多くのメラノイジンは以下の一般構造モチーフを含むものであり得る：
【００３２】
【化１】
2018003027.tif 000002
【００３３】
（式中、ｎは少なくとも１の整数である）
本明細書において、用語「架橋剤」に特に制限はなく、予備反応物型バインダー組成物をさらに架橋させて、疎性会合状態の物質（木材または鉱物繊維など）の結合に適した高分子バインダーを得るための任意の化学的または物理的手段が包含される。
【００３４】
本発明の特定の一実施形態によれば、架橋剤は、炭水化物成分と反応させたものと同じ含窒素成分であってもよく、異なる含窒素成分であってもよい。例えば、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、炭水化物成分をヘキサメチレンジアミンと反応させることにより調製され得る。続いて、それぞれの用途に必要とされる高い重合度を得るために、予備反応物型バインダー組成物にさらなるヘキサメチレンジアミンを添加してもよい。さらなる例としては、炭水化物成分をアンモニア水溶液と反応させることにより予備反応物型バインダー組成物を調製し、最終の硬化でさらにヘキサメチレンジアミンを添加する場合が挙げられる。
【００３５】
しかしながら、本発明によれば、架橋剤は、本明細書において規定した含窒素成分に限定されず、一例として、ルイス酸、イソシアネート、ブロック型イソシアネート、エポキシド、ブロック型エポキシド、カルボニル含有化合物（アルデヒド、ケトン、すなわち、グリオキサール）および有機カーボネートが挙げられる。架橋剤の具体例としては、クエン酸、ポリカルボン酸および無水物（例えば、コハク酸、無水マレイン酸、テトラ−およびヘキサ−ヒドロフタル酸無水物、スチレン−無水マレイン酸コポリマー）、ポリカルボン酸と無水物誘導体（例えば、そのアンモニウム塩）の溶液が挙げられる。
【００３６】
上記に規定した予備反応物型バインダー組成物のさらなる一実施形態によれば、含窒素成分の全反応性含窒素基に対する炭水化物成分の全カルボニル基の比は５：１〜１：５で
ある。例えば、該反応性含窒素基に対する該カルボニル基の比は５：１〜１：４．５、５：１〜１：４、５：１〜１：３．５、５：１〜１：３、５：１〜１：２．５、５：１〜１：２、５：１〜１：１．８、５：１〜１：１．５、５：１〜１：１．２、５：１〜１：１、５：１〜１：０．８および５：１〜１：０．５であり得る。さらなる例としては、４：１〜１：５、３．５：１〜１：５、３：１〜１：５、２．５：１〜１：５、２：１〜１：５、１．５：１〜１：５、１：１〜１：５、０．８：１〜１：５および０．５：１〜１：５などの比率が挙げられる。本発明によれば、上記の比の上限と下限は自由に組み合わされ得る。
【００３７】
本明細書において、用語「反応性含窒素基」に特に制限はなく、炭水化物成分と反応し得る含窒素成分の任意の含窒素基が包含される。具体的には、かかる反応性含窒素基の例としては、第１級、第２級、第３級および第４級アミン基、アミド基、イミン基およびイミド基ならびにシアネート基およびイソシアネート基が挙げられる。
【００３８】
本明細書において、用語「炭水化物成分」に特に制限はなく、一般的に、含窒素成分と反応し得る任意の炭水化物化合物が包含される。
【００３９】
上記に規定した予備反応物型バインダーの一実施形態によれば、該少なくとも１種類の炭水化物成分が、単糖類、二糖類、多糖類またはその反応生成物からなる群より選択される。
【００４０】
好ましくは、炭水化物成分は、還元糖および／またはインサイチュで還元糖を生成する成分であるか、あるいは還元糖および／または該成分を含むものである。本明細書で用いる場合、用語「還元糖」は、アルデヒド基もしくはケト基を含んでいるか、またはアルデヒド基もしくはケト基を含むように異性化、すなわち互変異性化され得る（該基は、例えばＣｕイオンで酸化されて、カルボン酸をもたらし得る）１種類または１種類より多くの糖を示す。本発明によれば、任意のかかる炭水化物成分は、例えば、ヒドロキシ、ハロ、アルキル、アルコキシなどで任意選択的に置換されていてもよい。任意のかかる炭水化物成分において、１つまたは１つより多くのキラル中心が存在する場合があり得、各キラル中心で可能な光学異性体はどちらも本明細書に記載の発明に包含される。さらに、種々の混合物、例えば、ラセミ混合物、または任意のかかる炭水化物成分の種々の光学異性体の他のジアステレオマー混合物ならびにその種々の幾何異性体も、本明細書に記載の１つまたは１つより多くの実施形態において使用され得ることも理解されよう。
【００４１】
非還元糖（例えば、スクロース）を炭水化物成分として、またはその一部として使用してもよい。（特に、還元糖へのインサイチュ変換が可能な場合および／または該変換に供される場合）。さらに、単糖、二糖または多糖を前駆物質と部分反応させて炭水化物反応生成物を形成してもよいことも理解されよう。該炭水化物反応生成物が単糖、二糖または多糖から誘導され、かつ含窒素成分との同様の反応性が維持されていて単糖、二糖または多糖と含窒素成分とのものと同様の反応生成物が形成される限り、この炭水化物反応生成物は炭水化物成分という用語の範囲に含まれる。
【００４２】
好ましくは、炭水化物成分はいずれも、含窒素成分との反応に利用可能な状態を持続できることが最大限となるように充分に不揮発性であるのがよい。炭水化物成分は、アルドースまたはケトースの形態の単糖、例えば、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソースまたはヘプトースであってもよく；多糖であってもよく；その組合せであってもよい。例えば、トリオースを炭水化物成分として供するか、あるいは他の還元糖および／または多糖と組み合わせて使用する場合、アルドトリオース糖またはケトトリオース糖、例えば、それぞれ、グリセルアルデヒドおよびジヒドロキシアセトンが使用され得る。テトロースを炭水化物成分として供するか、あるいは他の還元糖および／または多糖と組み合
わせて使用する場合、アルドテトロース糖、例えば、エリトロースおよびトレオース；ならびにケトテトロース糖、例えば、エリトルロースが使用され得る。ペントースを炭水化物成分として供するか、あるいは他の還元糖および／または多糖と組み合わせて使用する場合、アルドペントース糖、例えば、リボース、アラビノース、キシロース、およびリキソース；ならびにケトペントース糖、例えば、リブロース、アラブロース（ａｒａｂｕｌｏｓｅ）、キシルロース、およびリキスロースが使用され得る。ヘキソースを炭水化物成分として供するか、あるいは他の還元糖および／または多糖と組み合わせて使用する場合、アルドヘキソース糖、例えば、グルコース（すなわち、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；ならびにケトヘキソース糖、例えば、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使用され得る。ヘプトースを炭水化物成分として供するか、あるいは他の還元糖および／または多糖と組み合わせて使用する場合、ケトヘプトース糖、例えば、セドヘプツロースが使用され得る。また、天然に存在することがわかっていないかかる炭水化物成分の他の立体異性体も、本明細書に記載のバインダー組成物の調製に有用であることが想定される。一実施形態において、炭水化物成分は異性化糖（ＨＦＣＳ）である。
【００４３】
上記のように、炭水化物成分は多糖であってもよい。例えば、炭水化物成分は重合度の低い多糖であり得、例えば、糖蜜、デンプン、セルロース加水分解物、またはその混合物が挙げられる。具体的な一例によれば、炭水化物成分はデンプン加水分解物、マルトデキストリン、またはその混合物である。重合度の高い炭水化物は好ましくない場合もあり得るが、それでも、インサイチュ解重合により本発明の範囲内で有用となり得る。
【００４４】
さらに、本発明によれば、炭水化物成分を非炭水化物ポリヒドロキシ反応体と組み合わせて使用してもよい。炭水化物成分と組み合わせて使用され得る非炭水化物ポリヒドロキシ反応体の例としては、限定されないが、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール、部分加水分解ポリ酢酸ビニル、完全加水分解ポリ酢酸ビニル、およびその混合物が挙げられる。例えば、非炭水化物ポリヒドロキシ反応体は、モノマー型またはポリマー型ポリアミンとの反応に利用可能な状態を持続できることが最大限となるように充分に不揮発性である。さらに、本発明によれば、非炭水化物ポリヒドロキシ反応体の疎水性は、本明細書に記載のようにして調製されるバインダーの物性の決定因子であり得る。他の共反応性化合物、例えば、カルボニル含有化合物：アルデヒド、ケトン、カルボン酸および無水物などが使用され得る。
【００４５】
上記に規定した予備反応物型バインダー組成物の好ましい一実施形態において、該少なくとも１種類の炭水化物成分は、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、グルコース（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、イドース、フルクトース、プシコース、ソルボース、ジヒドロキシアセトン、スクロースおよびタガトースならびにその混合物からなる群より選択される。
【００４６】
さらに、本明細書において、表現「含窒素成分」に特に制限はなく、少なくとも１個の窒素原子を含有しており、かつ該少なくとも１種類の炭水化物成分と反応し得る任意の化学物質化合物または化合物の混合物が包含される。
【００４７】
一実施形態によれば、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物において、該少なくとも１種類の含窒素成分はＮＨ３、少なくとも１つの第１級アミン基を含む無機アミンまたは有機アミン、ならびにその塩である。例えば、含窒素成分として、ＮＨ３はそのままで（例えば、水溶液の形態で）、ならびに任意の型の無機および有機アンモニウム塩として（該塩が上記に規定した炭水化物成分と反応し得る限り）使用され得る。無機アンモニウム塩の具体例としては、硫酸アンモニウム（ＡｍＳＯ４）、リン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、および硝酸アンモニウムが挙げられる。
【００４８】
本発明によれば、含窒素成分はポリアミンであり得る。本明細書において、用語「ポリアミン」には、２つまたは２つより多くのアミン基（これは、独立して置換されていてもよい）を有する任意の有機化合物が包含される。本明細書で用いる場合、「第１級ポリアミン」は、２つまたは２つより多くの第１級アミン基（−ＮＨ２）を有する有機化合物である。第１級ポリアミンという用語の範囲には、２つまたは２つより多くの第１級アミン基（−ＮＨ２）を有する化合物が生成されるようにインサイチュで修飾され得るか、または異性化し得る化合物も含まれる。
【００４９】
例えば、ポリアミンは第１級ポリアミンであり得る。本発明の一実施形態によれば、第１級ポリアミンは式Ｈ２Ｎ−Ｑ−ＮＨ２を有する分子であり得、式中、Ｑはアルキル、シクロアルキル、ヘテロアルキルまたはシクロヘテロアルキルであり、これらは各々、任意選択的に置換されていてもよい。例えば、Ｑは、Ｃ２〜Ｃ２４からなる群より選択されるアルキル基、Ｃ２〜Ｃ９からなる群より選択されるアルキル、Ｃ３〜Ｃ７からなる群より選択されるアルキルであり得る。好ましい一実施形態によれば、ＱはＣ６アルキルである。別の実施形態によれば、Ｑはシクロヘキシル、シクロペンチルもしくはシクロブチルまたはベンジル基であり得る。
【００５０】
本明細書で用いる場合、用語「アルキル」には、任意選択で分枝鎖であってもよい炭素原子鎖が包含される。本明細書で用いる場合、用語「アルケニル」および「アルキニル」には、独立して、任意選択で分枝鎖であってもよく、かつそれぞれ少なくとも１つの二重結合または三重結合を含む炭素原子鎖が包含される。アルキニルにも１つまたは１つより多くの二重結合が含まれていてもよいことは理解されよう。アルキルは好都合には限られた長さのもの、例えば、Ｃ１〜Ｃ２４、Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ８、Ｃ１〜Ｃ６、およびＣ１〜Ｃ４であることがさらに理解されよう。アルケニルおよび／またはアルキニルは各々、好都合には限られた長さのもの、例えば、Ｃ２〜Ｃ２４、Ｃ２〜Ｃ１２、Ｃ２〜Ｃ８、Ｃ２〜Ｃ６、およびＣ２〜Ｃ４であり得ることがさらに理解されよう。特に、短鎖のアルキル、アルケニルおよび／またはアルキニル基は、該化合物に対して低親水性を付加するものであり得、それに応じて、炭水化物成分に対して異なる反応性およびバインダー溶液中への異なる可溶性をもたせる。
【００５１】
本明細書で用いる場合、用語「シクロアルキル」には、任意選択で分枝鎖であってもよく、かつ鎖の少なくとも一部分が環状である炭素原子鎖が包含される。さらに、本発明によれば、用語「シクロアルキルアルキル」はシクロアルキルのサブセットとみなされること、および用語「シクロアルキル」には多環式構造も包含されることに留意されたい。例えば、かかるシクロアルキルとしては、限定されないが、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、２−メチルシクロプロピル、シクロペンチルエト−２−イル、アダマンチルなどが挙げられる。本明細書で用いる場合、用語「シクロアルケニル」には、任意選択で分枝鎖であってもよく、少なくとも１つの二重結合を含み、かつ鎖の少なくとも一部分が環状である炭素原子鎖が包含される。本発明によれば、前記少なくとも１つの二重結合は、シクロアルケニルの環状部分に存在していてもよい、および／またはシクロアルケニルの非環状部分に存在していてもよい。さらに、シクロアルケニルアルキルおよびシクロアルキルアルケニルは各々、シクロアルケニルのサブセットとみなされることは理解されよう。さらに、本発明によれば、「シクロアルキル」は多環式であってもよい。かかるシクロアルケニルの例としては、限定されないが、シクロペンテニル、シクロヘキシルエテン−２−イル、シクロヘプテニルプロペニルなどが挙げられる。さらに、シクロアルキルおよび／またはシクロアルケニルを形成する鎖は、好都合には限られた長さのもの、例えば、Ｃ３〜Ｃ２４、Ｃ３〜Ｃ１２、Ｃ３〜Ｃ８、Ｃ３〜Ｃ６、およびＣ５〜Ｃ６である。本発明によれば、シクロアルキルおよび／またはシクロアルケニルを形成する短鎖のアルキルおよび／またはアルケニルは、それぞれ、該化合物に対して親油性を下げるも
のであり得、それに応じて異なる挙動をもたせる。
【００５２】
本明細書で用いる場合、用語「ヘテロアルキル」には、炭素と少なくとも１個のヘテロ原子の両方を含み、かつ任意選択で分枝鎖である原子鎖が包含される。かかるヘテロ原子の例としては、窒素、酸素およびイオウが挙げられる。一部の特定の変形例では、前記ヘテロ原子としてリンおよびセレンも挙げられる。一実施形態において、ヘテロアルキルはポリエーテルである。本明細書で用いる場合、用語「シクロヘテロアルキル」は、ヘテロシクリルおよび複素環を含み、炭素と少なくとも１個のヘテロ原子の両方を含み（ヘテロアルキルなど）、任意選択で分枝鎖であってもよく、かつ鎖の少なくとも一部分が環状である原子鎖が包含される。同様に、シクロヘテロアルキルの例としては、限定されないが、テトラヒドロフリル、ピロリジニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、ホモピペラジニル、キヌクリジニルなどが挙げられる。
【００５３】
本明細書において、用語「任意選択的に置換されている」には、水素原子を、任意選択的に置換される原子団上の他の官能基で置き換えることが包含される。例示としてのかかる他の官能基としては、限定されないが、アミノ、ヒドロキシル、ハロ、チオール、アルキル、ハロアルキル、ヘテロアルキル、アリール、アリールアルキル、アリールヘテロアルキル、ニトロ、スルホン酸およびその誘導体、カルボン酸およびその誘導体などが挙げられる。例示として、アミノ、ヒドロキシル、チオール、アルキル、ハロアルキル、ヘテロアルキル、アリール、アリールアルキル、アリールヘテロアルキル、および／またはスルホン酸はいずれも任意選択的に置換されている。
【００５４】
例えば、第１級ポリアミンは、ジアミン、トリアミン、テトラアミンまたはペンタミンであり得る。一実施形態によれば、ポリアミンは、ジエチレントリアミン、１−ピペラジンエタンアミンまたはビス（ヘキサメチレン）トリアミンから選択されるトリアミンである。別の実施形態では、ポリアミンはテトラミン、例えばトリエチレンテトラミンである。別の実施形態では、ポリアミンはペンタミン、例えばテトラエチレンペンタミンである。
【００５５】
第１級ポリアミンの一態様は、低い立体障害性を有するものであり得ることである。例えば、１，２−ジアミノエタン、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、１，６−ジアミノヘキサン、１，１２−ジアミノドデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノベンゼン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、１−ピペラジン−エタンアミン、２−メチル−ペンタメチレンジアミン、１，３−ペンタンジアミン、およびビス（ヘキサメチレン）トリアミン、ならびに１，８−ジアミノオクタンは、本発明の範囲内である低い立体障害性を有するものである。上記に規定した予備反応物型バインダー組成物の好ましい一実施形態によれば、含窒素成分は第１級ポリアミンである１，６−ジアミノヘキサン（ヘキサメチレンジアミン，ＨＭＤＡ）である。さらなる一実施形態では、含窒素成分は１，５−ジアミノ−２−メチルペンタン（２−メチル−ペンタメチレンジアミン）である。
【００５６】
別の実施形態では、含窒素成分は第１級ポリアミンであるポリエーテル−ポリアミンである。例えば、本発明によれば、前記ポリエーテル−ポリアミンはジアミンまたはトリアミンである。一実施形態において、ポリエーテル−ポリアミンは、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ  Ｔ−４０３  Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒａｍｉｎｅ（Ｈｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）として知られている４４０の平均分子量を有する３官能性の第１級アミンである。また、ＥＤＲ−１０４およびＥＤＲ−１４８（Ｈｕｎｔｓｍａｎ）も使用され得る。
【００５７】
さらなる一実施形態では、含窒素成分としては高分子ポリアミンが挙げられ得る。例えば、本発明の範囲である高分子ポリアミンとしては、キトサン、ポリリシン、ポリエチレ
ンイミン、ポリ（Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアミン）、ポリアミノスチレンおよびポリビニルアミンが挙げられる。具体的な一例では、含窒素成分はポリビニルアミンを含むものである。本明細書で用いる場合、ポリビニルアミンはホモポリマーまたはコポリマーであり得る。
【００５８】
用語「溶媒」は、本明細書で用いる場合、特に制限はなく、炭水化物成分と含窒素成分の反応を行なうために使用され得る任意の溶媒が包含される。例えば、溶媒は水、有機溶媒またはその混合物であり得る。有機溶媒の例としては、アルコール、エーテル、エステル、ケトン、アルデヒド、アルカンおよびシクロアルカンが挙げられる。好ましくは、溶媒は水からなるもの、または本質的に水からなるものである。
【００５９】
さらなる一実施形態によれば、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物は２００〜５０００ｇ／ｍｏｌの範囲の平均分子量を有するものである。本発明によれば、予備反応物型バインダー組成物の平均分子量は３００〜４５００ｇ／ｍｏｌ、４００〜４０００ｇ／ｍｏｌ、４５０〜３５００ｇ／ｍｏｌ、５００〜３００ｇ／ｍｏｌまたは６００〜１５００ｇ／ｍｏｌの範囲であり得る。しかしながら、予備反応物型バインダー組成物の平均分子量は前記の範囲に限定されず、その上限および下限の値は自由に組み合わされ得る。
【００６０】
本発明のさらなる一実施形態は、炭水化物成分と含窒素成分の重量比が０．５：１〜３０：１である、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物に関するものである。さらなるモル比の例としては、０．７：１〜２５：１、１：１〜２２：１、１．５：１〜２０：１、２：１〜１５：１、２．５：１〜１０：１または３：１〜８：１の比が挙げられる。しかしながら、本発明によれば、含窒素成分に対する炭水化物成分のモル比は前記の範囲に限定されず、上記の上限と下限は自由に組み合わされ得る。
【００６１】
さらなる一実施形態は、炭水化物成分によってもたらされる最初のカルボニル基の少なくとも１０％を含んでいる、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物に関するものである。特に、本発明の予備反応物型バインダー組成物の一部の実施形態では、炭水化物成分の最初のカルボニル基の一部のものは含窒素成分と反応しておらず、依然として該成分中に存在している。予備反応物型バインダー組成物中の未反応のカルボニル基の数のさらなる例としては、含窒素成分との反応前の炭水化物成分中に存在するカルボニル基の少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％または少なくとも７５％が挙げられる。特定の一実施形態によれば、初期のカルボニル基は未反応炭水化物の形態で存在している。
【００６２】
本明細書で用いる場合、表現「未反応炭水化物」成分は、（ｉ）依然として最初の形態で存在している、すなわち、何も反応も受けていない少なくとも１種類の炭水化物成分である任意の化合物に関するものである。一実施形態によれば、予備反応物型バインダー組成物は、該バインダー組成物の総重量に対して、８０ｗｔ％まで、例えば、７５ｗｔ％まで、７０ｗｔ％まで、６５ｗｔ％まで、６０ｗｔ％まで、５５ｗｔ％まで、または５０ｗｔ％までの未反応炭水化物を含む。
【００６３】
その化学組成にもよるが、本発明の予備反応物型バインダー組成物は、そのままで、すなわち、これを疎性会合状態の物質に適用し、高分子バインダーを得るために、例えば加熱および／または放射線によって硬化させることにより使用され得る。
【００６４】
さらなる一実施形態では、予備反応物型バインダー組成物は、続いて架橋剤を添加し、この混合物を疎性会合状態の物質上に適用して混合物を硬化させることにより使用され得
、かくして、既知の炭水化物系バインダーと比べて同様のまたはさらに改善された特性を有する高度に架橋された高分子バインダーが形成される。この場合、本出願の予備反応物型バインダー組成物は、好都合には調製され、保存および／または輸送され、その後、使用され得る、および／または異なる場所で架橋剤を添加し、最終バインダー組成物を完成させ得る。
【００６５】
そうでないことを記載していない限り、上記の定義はいずれも、後述する本発明のさらなる態様および実施形態にも適用される。
【００６６】
本発明のさらなる一態様は、
（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分を提供する工程、
（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分を提供する工程、
（ｉｉｉ）溶媒中で該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を混合する工程、および
（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）で得られた溶液または分散液中で該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を反応させる工程
を含む、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物の製造方法に関する。
【００６７】
本発明によれば、この予備反応物型バインダー組成物の製造方法は、予備反応物型バインダー組成物に関して上記に規定したものと同じ条件下（すなわち、成分および比率）で行なわれ得る。
【００６８】
好ましい一実施形態では、予備反応物型バインダー組成物の調製は水などの溶媒中で行ない、保存、輸送に使用可能な、または最終バインダー組成物の調製のためのベースとして使用可能なバインダー溶液を直接的に得る。例えば、予備反応物型バインダー組成物は、炭水化物成分と含窒素成分の濃縮水溶液に調製され得る。かくして得られた濃縮予備反応物型バインダー溶液は次いで、例えば、後の時点および／または異なる場所で、例えば、希釈および架橋剤の添加を行なうことにより、疎性会合状態の物質を固めるための有効なバインダーとして使用され得る。
【００６９】
本発明の好ましい一実施形態によれば、上記の工程（ｉ）〜（ｉｖ）は、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）が、高分子バインダーで結合させる物質集合体と接触していない間に行なわれる。
【００７０】
本発明の予備反応物型バインダー組成物の上記の製造方法の工程（ｉｖ）の温度に特に制限はなく、１０〜１２０℃、１５〜１１０℃、２０〜１００℃または２５〜９０℃の範囲の温度が包含される。例えば、該反応温度は２５〜８５℃、３０〜８０℃、３５〜７５℃または４０〜７０℃の範囲であり得る。該温度範囲の具体例としては、４０〜９０℃、４５〜８５℃および５０〜７５℃が挙げられる。本発明によれば、予備反応物型バインダー組成物を調製する温度は上記の範囲に限定されず、前記の範囲の上限および下限の値は自由に組み合わされ得る。
【００７１】
一実施形態によれば、上記の方法の反応工程（ｉｖ）は、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を最大１２０℃、例えば、最大１１５℃、最大１１０℃、最大１０５℃、最大１００℃、最大９５℃、最大９０℃、最大８５℃または最大８０℃の温度で反応させることにより行なわれる。
【００７２】
同様に、上記の方法の反応工程（ｉｖ）で該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）反応させる持続期間に特に制限はなく、５〜２４０分間、５〜２１０分間、５〜１８０分間、５〜１５０分間、５〜１２０分間、５〜９０分間
、５〜７５分間  ５〜６０分間、５〜４０分間、５〜３０分間および５〜２５分間の持続期間が包含される。さらなる例としては、５〜２４０分間、１０〜２４０分間、１５〜２４０分間、２０〜２４０分間、２５〜２４０分間、３０〜２４０分間、４０〜２４０分間、４５〜２４０分間、６０〜２４０分間、１２０〜２４０分間および１８０〜２４０分間の持続期間が挙げられる。しかしながら、１、２、３、４、５および６日間までの持続期間、ならびに１、２または３週間の持続期間もまた、本発明の範囲の範囲内で相応であり得る。本発明によれば、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物を調製するための持続期間は上記の例に限定されず、前記の範囲の上限および下限の値は本明細書において自由に組み合わされ得る。
【００７３】
一実施形態によれば、反応工程（ｉｖ）は、該炭水化物成分（１種類または複数種）と含窒素成分を、最大９６時間、例えば、最大９０時間、最大８５時間、最大８０時間、最大７５時間、最大７０時間、最大６５時間、最大６０時間、最大５５時間、最大５０時間、最大４５時間、最大４０時間、最大３５時間、最大３０時間、最大２５時間、最大２０時間、最大１５時間、最大１０時間、最大５時間または最大３時間の間反応させることにより行なわれる。反応工程（ｉｖ）を、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、６０  １２または１８０分間の間反応させることにより行なってもよい。
【００７４】
特定の一実施形態によれば、反応工程（ｉｖ）は、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を４０〜１２０℃の温度範囲で５〜１８０分間の間反応させることにより行なわれる。
【００７５】
別の特定の実施形態によれば、反応工程（ｉｖ）は、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を２０〜３０℃の温度範囲で１〜９６時間の間反応させることにより行なわれる。
【００７６】
本発明によれば、上記の方法の反応工程（ｉｖ）を行なうための持続期間および温度は上記の例に限定されず、前記の範囲の上限および下限の値は本明細書において自由に組み合わされ得る。
【００７７】
さらなる一実施形態によれば、該炭水化物成分（１種類または複数種）と該含窒素成分（１種類または複数種）を反応させる工程（ｉｖ）中の該溶液または分散液の粘度は、２０℃で測定したとき３００ｃＰより大きく増大せず、前記工程（ｉｖ）前に存在しているすべての炭水化物および含窒素成分の開始濃度７０ｗｔ％より大きく増大しない。例えば、該粘度は、２７５ｃＰより大きく、２５０ｃＰより大きく、２２５ｃＰより大きく、２００ｃＰより大きく、１７５ｃＰより大きく、１５０ｃＰより大きく、１００ｃＰより大きく、７５ｃＰより大きく、または５０ｃＰより大きく増大しない。
【００７８】
反応工程（ｉｖ）を大気圧または実質的に大気圧で、例えば開放反応槽内で行なってもよい。あるいはまた、反応工程（ｉｖ）を密閉反応槽内で行なってもよく；大気圧より高い圧力で行なってもよい。
【００７９】
別の態様によれば、本発明は、上記に規定した方法によって得られ得る水溶性予備反応物型バインダー組成物に関する。
【００８０】
例えば、一実施形態は、溶媒中で該少なくとも１種類の炭水化物成分を該少なくとも１種類の含窒素成分と少なくとも１０℃の温度で少なくとも５分間の間反応させることにより得られ得る上記に規定した予備反応物型バインダー組成物に関するものである。
【００８１】
別の態様によれば、本発明は、高分子バインダーによって結合された物質集合体を含む製品の製造における、上記に規定した水溶性予備反応物型バインダー組成物の使用に関する。
【００８２】
本明細書において、用語「物質集合体」に特に制限はなく、鉱物繊維（例えば、鉱滓綿繊維、石綿繊維、ガラス繊維）、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、およびセルロース系繊維からなる群より選択される繊維を含む任意の物質集合体が包含される。物質集合体のさらなる例としては：粒状物、例えば、石炭、砂；セルロース系繊維；かんなくず、おがくず、木材パルプ、砕木、木材チップ、木片、木材積層体；他の天然繊維、例えば、黄麻、亜麻、麻、およびわら；ベニヤ板；化粧材；化粧板、粒子、織物または不織材料（例えば、とりわけ上記の型（１つもしくは複数）の繊維を含むもの）が挙げられる。
【００８３】
本発明のさらなる一態様は、
（ｉ）物質集合体を提供する工程、
（ｉｉ）上記に規定した予備反応物型バインダー組成物、または上記に規定した方法によって得られる予備反応物型バインダー組成物を溶媒に入れ、溶液または分散液を得る工程、
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られた溶液または分散液を該物質集合体に適用する工程、および
（ｉｖ）前記溶液または分散液を含有している該物質集合体にエネルギーを与え、該バインダー組成物を硬化させる工程
を含む、高分子バインダーによって結合された物質集合体の製造方法に関する。
【００８４】
上記の方法において規定される物質集合体にエネルギーを与える工程（ｉｖ）に特に制限はなく、例えば、該物質の型、バインダーの量および他の条件に応じて１００℃〜３５０℃の温度での炉内での加熱が挙げられる。
【００８５】
上記の方法の一実施形態によれば、工程（ｉｉ）において、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物または上記に規定した方法によって得られる予備反応物型バインダー組成物、またはその溶液もしくは分散液に架橋剤を添加する。
【００８６】
物質集合体の上記に規定した製造方法のさらなる一実施形態では、工程（ｉｉ）で架橋剤を添加する前に、上記に規定した予備反応物型バインダー組成物または上記に規定した方法によって得られる予備反応物型バインダー組成物を少なくとも２４時間熟成させる。さらなる例としては、少なくとも４８時間、少なくとも７２時間、少なくとも９６時間、少なくとも１、２もしくは３週間、または少なくとも１もしくは２ヶ月の熟成期間が挙げられる。
【００８７】
本発明によれば、予備反応物型バインダー組成物は、炭水化物成分と含窒素成分との反応が継続することにより、経時的にその化学組成物が変化する場合があり得る。例えば、比較的低い温度、例えば室温（２０℃）またはそれより低い温度であっても、炭水化物成分と含窒素成分の間でメラノイジンが形成される方向にメイラード型反応が継続される場合があり得る。その結果、予備反応物型バインダー組成物の熟成により、該バインダーの最終硬化プロセスの加速および／または結合強度の改善がもたらされ得る。
【００８８】
物質集合体の上記に規定した製造方法のさらなる一実施形態によれば、工程（ｉｉ）で得られた溶液または分散液を該物質集合体に適用する工程の前では、該物質集合体はバインダーを実質的に含有していない。
【００８９】
本発明のさらなる一態様は、溶媒中に上記に規定した予備反応物型バインダー組成物と架橋剤を含むものであるバインダー溶液または分散液に関する。
【００９０】
予備反応物型バインダー組成物の溶液または分散液、特に、結合させる物質に適用する状態のものは：
・少なくとも５％  １０％、１５％または１８％の固形分および／または
・８０％、７０％もしくは６０％未満（特に、木板用途の場合）または５０％、４０％もしくは２０％未満の固形分（特に、鉱物繊維断熱材用途の場合）
（特に、１４０℃で２時間乾燥後の重量基準のベイクアウト（ｂａｋｅ  ｏｕｔ）固形分として測定したとき）
を含むものであり得る。
【００９１】
さらなる一態様によれば、本発明は、１種類または１種類より多くの型の繊維および／または粒子と上記に規定した予備反応物型バインダー組成物を硬化された状態で含むものである繊維または粒子含有製品に関する。
【００９２】
本発明によるバインダーは、例えば：断熱材；鉱物綿断熱材（例えば、ガラスウール断熱材および石綿断熱材）；木板；ファイバーボード；木質パーティクルボード；チップボード；配向性ストランドボード；中密度ファイバーボード；合板；高圧ラミネートからなる群より選択される物品におけるバインダーとして使用され得る。
【００９３】
完成品中のバインダーの量は、特に鉱物綿断熱材の場合：
・１％、２％、２．５％、３％、３．５％もしくは４％より多い；および／または
・２０％、１５％、１０％もしくは８％より少ない
（完成品の乾燥重量で測定したとき）
であり得る。
【００９４】
鉱物綿断熱材でのバインダーの量は、典型的には強熱減量（ＬＯＩ）によって測定される。
【００９５】
特に、鉱物繊維断熱材の場合は、製品は、以下の離散強度（ｐａｒｔｉｎｇ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）：
・少なくとも１２０ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも１５０ｇ／ｇ；および／または
・４００ｇ／ｇ未満
の通常離散強度
・少なくとも１２０ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも１５０ｇ／ｇ；および／または
・４００ｇ／ｇ未満
の耐候離散強度
・１０％未満、好ましくは５％未満
の通常離散強度と耐候離散強度間の減損％
の１つまたは１つより多くを有するものであり得る。
【００９６】
離散強度は、６つの試験供試体の総破壊荷重をこれらの総重量で除算したものである単位：グラム／グラムで示している。
【００９７】
該試験は、試験用に入手したときの状態（通常離散強度）および以下に説明する促進耐候性試験後（耐候離散強度）の鉱物繊維マットで行なわれる。
【００９８】
図１４に示した形態および寸法の第１の組の６つの試験片を試験対象の鉱物繊維マットから切り出す。寸法は：
ｒ：半径１２．７ｍｍ；
ＤＣ：中心間距離４４．５ｍｍ；
ａ：２５．４ｍｍ；
ｂ：１２１ｍｍ
である。
【００９９】
試験片の長軸はコンベアの方向と平行にしなければならず、試験片は鉱物マットの全幅にわたって得なければならない。次いで、第２の組の６つの試験片を同様にして得る。
【０１００】
第１の群の６つの試験片の総重量Ｗ１（単位：グラム）を記録する。
【０１０１】
第２の群の６つの試験片の総重量Ｗ２（単位：グラム）を記録する；次いで、これらの試験片を予備加熱したオートクレーブ内に入れ、チャンバの底面から離れたワイヤメッシュの棚の上で、３５ｋＮ／ｍ2の湿性流下で１時間、状態調節する。次いで、これらを取
り出し、１００℃の炉内で５分間乾燥させ、即座に離散強度を試験する。
【０１０２】
離散強度を試験するため、各試験片を順に、５５００  Ｉｎｓｔｒｏｎ引張強度試験機のジョーに載せ、最大破壊荷重（単位：グラムまたはニュートン）を記録する。破壊荷重をニュートンで測定する場合は、１０１．９を乗算することによりグラムに変換する。各組の試験片について６つの結果（単位：グラム）：第１の組の試験片についてＧ１  Ｇ２
Ｇ３  Ｇ４  Ｇ５およびＧ６ならびに第２の組の試験片についてＧ７  Ｇ８  Ｇ９  Ｇ１０  Ｇ１１およびＧ１２を得る。
【０１０３】
通常離散強度は第１の組の試験片から、通常離散強度＝（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４＋Ｇ５＋Ｇ６）／Ｗ１の式を用いて計算される。
【０１０４】
耐候離散強度は第２の組の試験片から、耐候離散強度＝（Ｇ７＋Ｇ８＋Ｇ９＋Ｇ１０＋Ｇ１１＋Ｇ１２）／Ｗ２の式を用いて計算される。
【０１０５】
製品が鉱物綿断熱材である場合、これは、以下の特徴：
・５、８または１０ｋｇ／ｍ3より大きい密度；
・２００、１８０または１５０ｋｍ／ｍ3より小さい密度
・ガラスウール線維を含むものであり、５、８もしくは１０ｋｇ／ｍ3より大きいおよ
び／または８０、６０もしくは５０ｋｇ／ｍ3より小さい密度を有する；
・石綿線維を含むものであり、１５、２０もしくは２５ｋｇ／ｍ3より大きいおよび／
または２２０、２００もしくは１８０ｋｇ／ｍ3より小さい密度を有する；
・０．０５Ｗ／ｍＫ未満および／または０．０２Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率λ
・９９重量％未満および／または８０重量％より多い鉱物繊維を含むものである
・１０ｍｍ、１５ｍｍもしくは２０ｍｍより大きいおよび／または４００ｍｍ、３５０ｍｍもしくは３００ｍｍ未満の厚さ
のうちの１つまたは１つより多くを有するものであり得る。
【０１０６】
製品が木板製品である場合、これは、以下の特徴：
・少なくとも５０ｃｍ×８０ｃｍ、好ましくは少なくとも１ｍ×２ｍの寸法
・少なくとも１１ｍｍ、１２ｍｍまたは１５ｍｍの厚さ
・２５、１５、１２または１０分間より少ない硬化時間
・ＥＮ３１９に従って測定したとき少なくとも：０．４Ｎ／ｍｍ2もしくは０．４５Ｎ
／ｍｍ2（特に、パーティクルボードもしくはファイバーボードの場合）またはＥＮ３０
０に従って測定したとき少なくとも０．２８Ｎ／ｍｍ2（特に、配向ストランドボードの
場合）の内部結合強度
・２０℃の水中で２４時間の膨潤後、ＥＮ３１７による１２％未満、好ましくは１０％未満の厚さ
・２０℃の水中で２４時間後、４０％未満、好ましくは３０％未満の水分吸収
・ＥＮ３１０による少なくとも：１８００Ｎ／ｍｍ2（特に、パーティクルボードもし
くはファイバーボードの場合）または２５００Ｎ／ｍｍ2（特に、配向ストランドボード
の場合）または３５００Ｎ／ｍｍ2または４８００Ｎ／ｍｍ2の弾性率
・少なくとも：１４Ｎ／ｍ2（特に、パーティクルボードもしくはファイバーボードの
場合）または１８Ｎ／ｍｍ2（特に、配向ストランドボードの場合）または２０Ｎ／ｍｍ2または２８Ｎ／ｍｍ2の曲げ強度（ＭＯＲ）
・例えば、０．１〜２重量％、好ましくは０．５〜１重量％の範囲の添加剤としてのワックス
・８〜１８重量％、好ましくは１０〜１６重量％、より好ましくは１２〜１４重量％の範囲のバインダー含有量（乾燥木材粒子の重量に対する乾燥樹脂の重量）
・プレス内で、特に、１８０℃もしくは２００℃より高い、および／または２８０℃もしくは２６０℃より低い温度を有するプレート間またはプラテン間で硬化させている、
のうちの１つまたは１つより多くを有するものであり得る。
【０１０７】
種々の添加剤を該バインダー組成物に組み込むことができる。このような添加剤は本発明のバインダーにさらなる望ましい特徴を付与する。例えば、該バインダーにはケイ素含有カップリング剤が含められ得る。多くのケイ素含有カップリング剤がＤｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、およびＭｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されている。例示として、ケイ素含有カップリング剤としてはシリルエーテルおよびアルキルシリルエーテルなどの化合物が挙げられ、これらは各々、例えば、ハロゲン、アルコキシ、アミノなどで任意選択的に置換されていてもよい。ある変形例では、ケイ素含有化合物はアミノ置換シラン、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１；Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ  Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ：２２  Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ  Ｗｏｏｄｓ  Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ａｌｂａｎｙ，ＮＹ  １２２１１  ＵＳＡ）である。別の変形例では、ケイ素含有化合物はアミノ置換シラン、例えば、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン（Ｄｏｗ  Ｚ−６０２０；Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ；ＵＳＡ）である。別の変形例では、ケイ素含有化合物はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１８７；Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ）である。また別の変形例では、ケイ素含有化合物はアミノ官能性オリゴマーシロキサン（ＨＹＤＲＯＳＩＬ  ２６２７，Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，３７９  Ｉｎｔｅｒｐａｃｅ  Ｐｋｗｙ，Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪ  ０７０５４）である。
【０１０８】
ケイ素含有カップリング剤は、典型的には該バインダー中に、溶存バインダー固形分に対して約０．１パーセント〜約１パーセント（重量基準で）（すなわち、該水溶液に添加された固形分の重量に対して約０．０５％〜約３％）の範囲で存在させる。このようなシリコーン含有化合物により、該バインダーが、これに存在させる物質（ガラス繊維など）に付着する能力が向上する。該物質に対する該バインダーの付着能力の向上により、例えば、非会合物質または疎性会合物質（１種類または複数種）の粘着凝集をもたらすこと、または促進させることができる能力が改善される。
【０１０９】
別の例示的な実施形態では、本発明のバインダーには１種類または１種類より多くの腐食防止剤が含められ得る。このような腐食防止剤により、酸によってもたらされる化学分解によって引き起こされる物質（例えば、金属）の腐食または摩滅が予防または抑止される。腐食防止剤を本発明のバインダーに含めると、該バインダーの腐食性は、該防止剤を存在させない該バインダーの腐食性と比べて低下する。一実施形態において、このような
腐食防止剤は、本明細書に記載の鉱物繊維含有組成物の腐食性を低下させるために使用され得る。例示として、腐食防止剤としては、以下の、除塵油もしくはモノリン酸アンモニウム、メタケイ酸ナトリウム５水和物、メラミン、シュウ酸スズ（ＩＩ）および／またはメチルハイドロジェンシリコーン液乳剤のうちの１種類または１種類より多くが挙げられる。本発明のバインダーに含める場合、腐食防止剤は、典型的には該バインダー中に、溶存バインダー固形分に対して約０．５パーセント〜約２パーセント（重量基準で）の範囲で存在させる。
【０１１０】
一実施形態によれば、上記に規定した繊維または粒子含有製品は、上記に規定した物質集合体の製造方法により得られ得る。
【０１１１】
特定の一実施形態によれば、該繊維または粒子含有製品は１種類または１種類より多くのフルクトサジンを含むものである。好ましくは、前記１種類または１種類より多くのフルクトサジン（ｆｒｕｔｏｓａｚｉｎｅ）は０．００１〜５ｗｔ％、例えば、０．０１〜５ｗｔ％、０．０５〜５ｗｔ％、０．１〜５ｗｔ％、０．１５〜５ｗｔ％、０．２〜５ｗｔ％、０．２５〜５ｗｔ％、０．３〜５ｗｔ％、０．４〜５ｗｔ％、０．５〜５ｗｔ％、０．７５〜５ｗｔ％、１〜５ｗｔ％、１．５〜５ｗｔ％、２〜５ｗｔ％または２．５〜５ｗｔ％の量で存在している。さらなる例としては、０．０１〜４．５ｗｔ％、０．０１〜４ｗｔ％、０．０１〜３．５ｗｔ％、０．０１〜３ｗｔ％、０．０１〜２．５ｗｔ％、０．０１〜２ｗｔ％、０．０１〜１．５ｗｔ％、０．０１〜１ｗｔ％または０．０１〜０．７５ｗｔ％の範囲が挙げられる。本発明によれば、本発明の繊維または粒子含有製品に含める１種類または１種類より多くのフルクトサジンの量は上記の範囲に限定されず、前記の範囲の上限および下限の値は自由に組み合わされ得る。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分と、
（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分
の反応生成物（１種類または複数種）を含む、水溶性予備反応物型バインダー組成物。
（項目２）
前記バインダー組成物が、１〜５００ｋＤａの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマーを含むものである、項目１に記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目３）
前記少なくとも１種類のプレポリマーが、前記バインダー組成物の総重量に対して２ｗｔ％または２ｗｔ％より多くの量で含有されている、項目２に記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目４）
前記バインダー組成物が、８０を超えて５００ｋＤａまでの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマー（高分子量プレポリマー）を含むものである、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目５）
前記少なくとも１種類の高分子量プレポリマーが、前記バインダー組成物の総重量に対して０．２ｗｔ％または０．２ｗｔ％より多くの量で含有されている、項目４に記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目６）
前記バインダー組成物が、１０を超えて８０ｋＤａまでの範囲の分子量を有する少なくとも１種類のプレポリマー（中分子量プレポリマー）を含むものである、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目７）
前記少なくとも１種類の中分子量プレポリマーが、前記バインダー組成物の総重量に対して０．３ｗｔ％または０．３ｗｔ％より多くの量で含有されている、項目６に記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目８）
前記バインダー組成物が、１０ｋＤａのまたは１０ｋＤａより小さい分子量を有し、かつ（ｉ）の前記少なくとも１種類の炭水化物成分および（ｉｉ）の前記少なくとも１種類の含窒素成分と異なる１種類または１種類より多くの化合物（低分子量化合物）を含むものである、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目９）
前記低分子量化合物が、グリコールアルデヒド、グリセルアルデヒド、２−オキソプロパナール、アセトール、ジヒドロキシアセトン、アセトイン、ブタンジオン、エタナール、グルコソン、１−デソキシヘキソスロース、３−デソキシヘキソスロース、３−デソキシ
−ペントスロース、１，４−ジデソキシヘキソスロース、グリオキサール、メチルグリオキサール、ジアセチルおよび５−（ヒドロキシメチル）フルフラールのうちの１種類または１種類より多くを含む、項目８に記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１０）
７０ｗｔ％の前記予備反応物型バインダー組成物を含有する水溶液が２０℃で最大２０００ｃＰの粘度を有する、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１１）
７０ｗｔ％の前記予備反応物型バインダー組成物を含有する水溶液の粘度が、２０℃で１２時間放置したとき５００ｃＰより大きく増大しない、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１２）
前記予備反応物型バインダー組成物が、架橋剤と反応して１種類または１種類より多くのメラノイジンを水不溶性組成物として生成し得るものである、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１３）
前記含窒素成分（１種類または複数種）の全反応性含窒素基に対する前記炭水化物成分（１種類または複数種）の全カルボニル基の比が５：１〜１：５である、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１４）
前記少なくとも１種類の炭水化物成分が単糖類、二糖類、多糖類またはその反応生成物からなる群より選択される、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。（項目１５）
前記少なくとも１種類の炭水化物成分が、還元糖、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、グルコース（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、イドース、フルクトース、プシコース、ソルボース、ジヒドロキシアセトン、スクロースおよびタガトースならびにその混合物からなる群より選択される、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１６）
前記少なくとも１種類の含窒素成分が、ＮＨ３、少なくとも１つの第１級アミン基を含む無機アミンまたは有機アミンならびにその塩である、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１７）
前記炭水化物成分と前記含窒素成分の重量比が０．５：１〜３０：１である、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１８）
前記炭水化物成分によってもたらされる最初のカルボニル基の少なくとも１０％を含んでいる、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物。
（項目１９）
（ｉ）少なくとも１種類の炭水化物成分を提供する工程、
（ｉｉ）少なくとも１種類の含窒素成分を提供する工程、
（ｉｉｉ）溶媒中で前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を混合する工程、および
（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）で得られた溶液または分散液中で前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を反応させる工程
を含む、前記項目のいずれかに記載の予備反応物型バインダー組成物の製造方法。
（項目２０）
工程（ｉ）〜（ｉｖ）が、前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）が、高分子バインダーで結合させる物質集合体と接触していない間に行なわれる、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
反応工程（ｉｖ）が、前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を最大１２０℃の温度で反応させることにより行なわれる、項目１９または２０に記載の方法。
（項目２２）
反応工程（ｉｖ）が、前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を最大９６時間の間、反応させることにより行なわれる、項目１９〜２１のいずれかに記載の方法。
（項目２３）
反応工程（ｉｖ）が、前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を４０〜１２０℃の温度範囲で５〜１８０分間の間反応させることにより行なわれる、項目１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
反応工程（ｉｖ）が、前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を２０〜３０℃の温度範囲で１〜９６時間の間反応させることにより行なわれる、項目１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２５）
前記炭水化物成分（１種類または複数種）と前記含窒素成分（１種類または複数種）を反応させる工程（ｉｖ）中の該溶液または分散液の粘度が、２０℃で測定したとき３００ｃＰより大きく増大せず、前記工程（ｉｖ）前に存在しているすべての炭水化物および含窒素成分の開始濃度７０ｗｔ％より大きく増大しない、項目１９〜２４に記載の方法。
（項目２６）
項目１９〜２５のいずれか１項に記載の方法によって得られ得る水溶性予備反応物型バインダー組成物。
（項目２７）
高分子バインダーによって結合された物質集合体を含む製品の製造における項目１〜１８のいずれか１項に記載の水溶性予備反応物型バインダー組成物の使用。
（項目２８）
（ｉ）物質集合体を提供する工程、
（ｉｉ）項目１〜１８のいずれか１項に記載の予備反応物型バインダー組成物または項目１９〜２５のいずれか１項に記載の方法によって得られる予備反応物型バインダー組成物を溶媒に入れ、溶液または分散液を得る工程、
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られた溶液または分散液を該物質集合体に適用する工程、および
（ｉｖ）該溶液または分散液を含有している該物質集合体にエネルギーを与え、該バインダー組成物を硬化させる工程
を含有する、高分子バインダーによって結合された物質集合体の製造方法。
（項目２９）
工程（ｉｉ）において、項目１〜１８のいずれか１項に記載の予備反応物型バインダー組成物または項目１９〜２５のいずれか１項に記載の方法によって得られる予備反応物型バインダー組成物、またはその溶液もしくは分散液に架橋剤を添加する、項目２８に記載の方法。
（項目３０）
工程（ｉｖ）で前記物質集合体にエネルギーを与える前に、項目１〜１８のいずれか１項に記載の予備反応物型バインダー組成物または項目１９〜２５のいずれか１項に記載の方法によって得られ得る予備反応物型バインダーを少なくとも２４時間熟成させる、項目２８または２９に記載の物質集合体の製造方法。
（項目３１）
工程（ｉｉ）で得られた溶液または分散液を前記物質集合体に適用する工程の前では、前記物質集合体はバインダーを実質的に含有していない、項目２８〜３０のいずれか１項に記載の物質集合体の製造方法。
（項目３２）
溶媒中に項目１〜１８のいずれか１項に記載の予備反応物型バインダー組成物と架橋剤を含むものである、バインダー溶液または分散液。
（項目３３）
１種類または１種類より多くの型の繊維および／または粒子と項目１〜１８のいずれか１項に規定される予備反応物型バインダー組成物を硬化された状態で含有するものである、繊維または粒子含有製品。
（項目３４）
項目２８〜３１のいずれか１項に記載の方法によって得られ得る、項目３３に記載の繊維または粒子含有製品。
（項目３５）
１種類または１種類より多くのフルクトサジンを含有するものである、項目３３または３４に記載の繊維または粒子含有製品。
（項目３６）
前記１種類または１種類より多くのフルクトサジンが、硬化したバインダーの総質量に対して０．００１〜５ｗｔ％の量で存在している、項目３５に記載の繊維または粒子含有製品。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は：アンモニアと予備反応させたデキストロースバインダーの硬化速度およびそのｐＨを示す。
【図２】図２は：ＨＭＤＡと予備反応させたデキストロースバインダーの硬化速度およびそのｐＨを示す。
【図３】図３は：種々の熟成期間のデキストロース／フルクトース＋ＨＭＤＡ予備反応物型バインダーで作製したボードの平均内部結合および膨潤の結果を示す。
【図４】図４は：ボードの作製と同じ日に測定した、熟成中のデキストロース／フルクトース＋ＨＭＤＡ予備反応物型バインダーの粘度およびゲル化時間を示す。
【図５】図５は：キセノン光下で３２７時間のウェザロメーター曝露試験時、予備反応物型バインダー（ＧＷＥ２）は標準バインダー（ＧＷＳＴ）より退色が少ないことを示す。
【図６】図６は：種々の予備反応物型バインダーの粘度の進展を示す。
【図７】図７は：種々の予備反応物型バインダーの粘度の進展を示す。
【図８】図８は：種々の予備反応物型バインダーの粘度の進展を示す。
【図９】図９は：種々の予備反応物型バインダーのｐＨの進展を示す。
【図１０】図１０は：１２０℃の硬化温度におけるＨＦＣＳ／アンモニア／ＨＭＤＡモル比に依存性の硬化時間を示す。
【図１１】図１１は：ジアミン（ＨＭＤＡとＥＤＲ−１０４の対比）に依存性の１２０℃で架橋させたＨＦＣＳ／アンモニア予備反応物の硬化時間を示す。
【図１２】図１２は：ジアミン（ＨＭＤＡとＥＤＲ−１０４の対比）に依存性の１４０℃で架橋させたＨＦＣＳ／アンモニア予備反応物の硬化時間を示す。
【図１３】図１３は：ジアミン（ＨＭＤＡとＥＤＲ−１０４の対比）に依存性の１６０℃で架橋させたＨＦＣＳ／アンモニア予備反応物の硬化時間を示す。
【図１４】図１４は：鉱物繊維の試験の試験片の平面図を示す。
【図１５】図１５は：予備反応物型バインダー組成物の粘度および吸光度（ａｄｓｏｒｂａｎｃｅ）を示す。
【図１６】図１６は：ＧＰＣデバイスの較正を示す。
【図１７】図１７は：種々の予備反応時間での予備反応物型バインダー組成物のＧＰＣクロマトグラムを示す。
【図１８】図１８は：種々の予備反応温度での予備反応物型バインダー組成物のＧＰＣクロマトグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１１３】
本発明の予備反応物型バインダー組成物により、一般的な炭水化物系バインダーで既知のさまざまな欠点が好都合に解決される。特に、予備反応物型バインダー組成物の好ましい実施形態は、該バインダー組成物が使用不可能となり得る炭水化物成分の再結晶またはゲル化を伴うことなく長期間保存または輸送され得るものである。さらに、本発明の予備反応物型バインダー組成物の好ましい実施形態では、例えば、得られる繊維製品の硬化時間の改善、結合強度の改善および退色の低減がもたらされる。本発明の予備反応物型バインダー組成物の好ましい実施形態を使用することにより、未反応の炭水化物成分の含有量が少ない繊維または粒子含有製品が得られ得、そのため、該製品は微生物による分解に対してより安定となる。
【０１１４】
本発明を以下の実施例でさらに例示するが、本実施例に限定されない。
【実施例】
【０１１５】
実施例１：デキストロースとアンモニアの予備反応物型バインダー組成物ならびにＨＭＤＡ、クエン酸および硫酸アンモニウムでの架橋
デキストロースを、種々の時間（ｔ＝０、１および３時間）、１００℃にてアンモニアと予備反応させ、続いてＨＭＤＡ、クエン酸または硫酸アンモニウムで架橋させた。ｔ＝０は、炭水化物成分と含窒素成分を混合し、即座に、すなわち予備反応のための時間を全く許容せずに架橋剤を添加したことに対応する。
計算：
最適なモル当量を有するバインダーを計算した。ここで、糖は、等モル量の半分のアンモニア基とともに予備反応させ、残りの半分とともに架橋させる（表１、２および３）。
【０１１６】
全体の比率は：糖由来のＣ＝Ｏ／アンモニア由来の−ＮＨ３／ＨＭＤＡもしくはＡｍＳＯ４由来の−ＮＨ２またはクエン酸由来の−ＣＯＯＨは２／１／１である。
【０１１７】
【表１】
2018003027.tif 000003
【０１１８】
【表２】
2018003027.tif 000004
【０１１９】
【表３】
2018003027.tif 000005
【０１２０】
予備反応物型バインダーの硬化：
上記のようにして、９種類のバインダーを７０％の固形分で調製し、７％の固形分まで希釈し、マイクロファイバーフィルター上で硬化させた。フィルターを５分間（充分に硬化）、または２．５分間（水中に若干の抽出物が残る）硬化させた。また、その硬化速度を追跡するため、バインダーを２２．５％に希釈した（図１参照）。硬化速度を追跡するため、バインダーの液滴をガラス繊維フィルター上に置き、種々の時間硬化させた。硬化したスポットを水中で抽出し、浸出物の吸光度を、分光測光器を用いて測定した。吸光度は、初期では可溶性の着色化合物の形成のため上昇した。次いで、吸光度は、この可溶性化合物の架橋のため低下した。硬化速度は、吸光度が最低値まで低下するのにかかる時間とみなす。
【０１２１】
この一連の実験では、ＨＭＤＡが最も速い架橋剤であり、続いて硫酸アンモニウム、クエン酸である。１時間の予備反応では硬化速度の改善が示された。クエン酸での架橋は、３時間の予備反応では遅くなった。硫酸アンモニウムおよびＨＭＤＡでは、１または３時間の予備反応後では架橋速度は同じであった。
実施例２：デキストロースとＨＭＤＡの予備反応物型バインダー組成物
デキストロースを、０、１５および６０分間、６０℃にてＨＭＤＡおよびＨＭＤＡと予備反応させ、クエン酸または硫酸アンモニウムで架橋させた。
計算：
バインダーを、実施例１に基づいて計算した：
全体の比率は：糖由来のＣ＝Ｏ／ＨＭＤＡ由来の−ＮＨ２／ＨＭＤＡもしくはＡｍＳＯ４由来の−ＮＨ２またはクエン酸由来の−ＣＯＯＨは２／０．８／０．８（表４、５および６）である。
【０１２２】
【表４】
2018003027.tif 000006
【０１２３】
【表５】
2018003027.tif 000007
【０１２４】
【表６】
2018003027.tif 000008
【０１２５】
予備反応物型バインダーの硬化：
実施例１のセクションに記載のようにして、バインダーをフィルター上（２００℃で５分間）およびアルミニウム皿の中で硬化させた。実施例１の硬化速度の追跡に関する手順を使用し、硬化速度を１４０℃で比較した（図２参照）。
【０１２６】
この一連の実験でもなお、デキストロースとＨＭＤＡを予備反応させた場合、ＨＭＤＡが最も速い架橋剤であり、続いてクエン酸、硫酸アンモニウムである。これは、ＨＭＤＡとの予備反応によって形成されるポリマーがアンモニアとで形成されるものとは異なることを示唆し、したがって、クエン酸は硫酸アンモニウムよりも効率的な架橋剤となる。
実施例３：予備反応物型バインダー組成物に関する熟成試験
目的
予備反応物型バインダーが、パーティクルボードの作製に関してどのように経時的に変化するかを評価すること。特に、予備反応物型バインダーの熟成により、内部結合強度（ＩＢ）がより良好なボードが得られるか、より悪いボードが得られるかに関する指標、および作りたての予備反応物型バインダーの使用と比べたときの膨潤度に対する効果を示す。
序論
バインダーが最初に作製されてから研究室での使用または工場での試用まで数週間かかることがあり得る。これは、主に、輸送期間、製造スケジュールおよび試験による遅延のためである。数週間までのバインダーの熟成が該バインダーで作製された任意のボードの特性に影響を及ぼすかどうかを知ることは必要である。予備反応物型バインダーは、室温（約２０℃）ではずっと遅い速度で反応し続け、これにより、ｉ）メラノイジンへのメイラード反応の継続（これは、最終硬化物においてなされるべき反応が少なくなり、そのため、より急速に容易に反応を行なわなければならないことを意味する）、ｉｉ）該反応がいくぶん低下して異なる経路で進行し、結合時、完全に硬化するとメラノイジンがより濃い、場合によってはより薄い分子が作製され得ること、ｉｉｉ）このような余分な反応により酸などの不要な副生成物が生成され得、これにより硬化が遅くなり得ることがもたらされ得ると考えられる。
方法
６１６ｇのデキストロース、
５６０ｇのフルクトース、
２００ｇのＨＭＤＡおよび
４２４ｇの水
からなる１．８ｋｇの予備反応物型バインダーを作製した。
【０１２７】
予備反応を６０〜６３℃で１５分間制御した。これに、さらに２００ｇのＨＭＤＡを添加して２ｋｇのバインダーにすることが必要な場合があり得る。混合物ごとに実際に必要とされるさらなる量のＨＭＤＡを計算し、必要に応じて、および必要な場合に必要量の予備反応物に添加した。いずれの時点でも、予備反応物のバルクには、さらにＨＭＤＡを添加しなかった。
【０１２８】
予備反応物型バインダーを作製した後、その日、およびその時点から７日毎にボードを作製した。予備反応物型バインダーの粘度およびこれで作製したバインダーのゲル化時間を、ボードの作製時に測定した。以下の条件下でプレスし、プレスのプラテン間で硬化させることにより各混合物で２つのボードを作製した。
【０１２９】
ボードサイズ  −  ３００ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍ
所望の密度  −  ６５０ｋｇ／ｍ3
チップの湿分  −  ３．１％
バインダーの割合  −  １０．０重量％
プラテン温度  −  １９５℃
プレス係数  −  １４秒／ｍｍ
圧力  −  ５０４ＫＮ
最初の混合物を０日目と仮定すると、ボードは０、７、１４および２１日目に作製した。０日目に１つのボードを１２秒／ｍｍで作製し、１４日目に１つのボードを新たな手順の試行に使用したため、０日目と１４日目は１つのボードのみを試験した。
【０１３０】
作製後、ボードは、同様の条件下で最低３日間、状態調節した後、試験した。試験は、Ｔｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ装置での内部結合試験、ならびに２０℃に設定した水浴中での２時間および２４時間の両方での膨潤試験からなるものとした。
【０１３１】
結果：
【０１３２】
【表７】
2018003027.tif 000009
【０１３３】
実施例４：予備反応物型バインダー組成物製造のための調製方法
予備反応物型バインダー組成物は以下の手順によって製造され得る：
１．必要量の熱水を必要量の糖（１種類または複数種）に添加する。
【０１３４】
２．ビーカー、溶液および撹拌棒の総重量を記録する。
【０１３５】
３．加熱し、溶解を補助するために撹拌する。ホットプレートおよび電気撹拌器が功を奏する。これは、３０分または３０分より長くかかる場合があり得る。結晶がすべて溶解し、溶液が透明であることを確認する。
【０１３６】
４．炭水化物（例えば、デキストロース）溶液の温度は、溶解させたらおよそ５５℃〜６０℃にするのがよい。そうでない場合は、これを満たすように調整する。
【０１３７】
５．ビーカー、溶液および撹拌器の重量を確認し、（２．）で記録した重量に蒸発分を考慮して水を加える。
【０１３８】
６．必要量の含窒素成分（例えば、ＨＭＤＡ）を添加し、あらたな総重量を記録し、次いで撹拌を行なう。
【０１３９】
７．反応温度は６０℃まで上昇させるのがよく、これを、必要な場合はホットプレートを用いて６０〜６３℃に維持するのがよい。
【０１４０】
８．電気撹拌器で定常的に撹拌しながら、この温度で１５分間保持する。溶液は黄色→褐色→非常に濃い褐色に変化するはずである。
【０１４１】
９．重量を確認し、（６．）で記録した重量に蒸発分を考慮して加える。
【０１４２】
１０．ゆるく密封した容器内で溶液を急速に冷却し、できるだけ蒸発を回避する。冷却を補助するために溶液を多数の部分に分割するため、水浴が功を奏する。反応混合物は使用前に冷却し、蒸発の可能性を低減させることが重要である。
【０１４３】
１１．冷却されたら、予備反応物型溶液が完成する。２０℃の粘度は３００〜３２０ｃｐの範囲であるのがよい。
実施例５：キシロース：フルクトース＋ＨＭＤＡ予備反応物型バインダーの安定性
予備反応なしでは、５０％キシロース含有炭水化物溶液を合わせると、一般的に５分以内にゲル化が起こる。したがって、かかるバインダーの使用によるボードの製造は不可能である。しかしながら、予備反応をすると、木板の作製に成功裡に使用した安定なバインダーを作製することが可能になる。
【０１４４】
表８は、予備反応物型バインダー（キシロース：フルクトース：ＨＭＤＡが反応体の重量％基準で４４．４４：４４．４４：１１．１１）の安定性の試験の結果を示す。表９は
、予備反応を行なった後、さらにＨＭＤＡを添加し、重量基準でキシロース：フルクトース：ＨＭＤＡ／４０：４０：２０（これは：予備反応（キシロース：フルクトース：ＨＭＤＡ）＋後で添加したＨＭＤＡ（４０：４０：１０）＋１０）とも表示できる）の全反応体含有量にした後の、これらの予備反応物型バインダーの安定性の試験の結果を示す。種々の予備反応時間を試した。
【０１４５】
【表８】
2018003027.tif 000010
【０１４６】
【表９】
2018003027.tif 000011
【０１４７】
この一連の実験では、２２．５分間およびそれ以上予備反応させたバインダー溶液で作製したバインダーに、ほとんど差は示されなかった。１５分間の予備反応で作製したバインダーはゲル化したが、その他のバインダーは硬化したことがわかる。
【０１４８】
キシロースバインダーの安定性に関する上記の試験により、２２．５分間の予備反応時間が、安定なバインダーが作製されることがわかった最低時間であることが示された。実際の時点は、１５〜２２．５分の間のどこかに存在する。キシロースバインダーが示す硬化速度は、ここでは、該バインダーを室温で硬化させると３日間で明白に視認される。
実施例６：予備反応物型バインダーと従来バインダーとの比較
この一連の実験では、バインダーの配合を以下のとおりとした：
８５％のＤＭＨ（デキストロース一水和物）＋１５％のＡｍＳＯ４（硫酸アンモニウム）＋１．２５％のＮＨ４ＯＨ＋９％の油性エマルジョン＋０．３％のＩＳＩ０２００（シラン）
予備反応物型バインダーのため、ＤＭＨとＡｍＳＯ４を６５％の固形分で１００℃にて２時間予備反応させた。試行当日、このバインダーを希釈し；アンモニア、油性エマルジョンおよびシランをこれに添加した。
【０１４９】
２４０ｋｇの予備反応物型バインダー（６５％の固形分）を実験室で調製した。試行当
日、このバインダーを希釈し、また、シランと油性エマルジョンも添加して１５％のバインダー固形分にした。
【０１５０】
試行当日、加熱せずに成分を合わせることにより未反応バインダーを作製した。
【０１５１】
このバインダーを、密度＝３２ｋｇ／ｍ３でバインダー含有量（ＬＯＩとして測定時のｗｔ％）＝７．５％の２５ｍｍ厚の鉱物綿断熱材（ユニバーサルスラブＣＳ３２）の製造に使用した。
【０１５２】
予備反応物型バインダーでは、標準的な非予備反応物型バインダーの場合よりも剛性および発塵性が大きい製品が得られることがわかった。発塵性の増大は、バインダーが過剰硬化されたことを示す可能性があった。硬化およびバインダー含有量（ＬＯＩとして測定時の重量％）は、予備反応物型バインダーと非予備反応物型バインダーで同様であった。また、予備反応物型バインダーは光に曝露したとき退色が少なく、これは、予備反応物型ポリマーでは異なる発色団がもたらされることを示す（図５参照）。
【０１５３】
以下の表１０は：
ｉ）どちらのバインダーでも、同様のＬＯＩ、硬化および離散強度を有するガラスウール断熱材製品が得られた。予備反応物型バインダーの方が、剛性および発塵性が大きかった。粉塵の増大は、おそらく、予備反応物型バインダーで作製した製品の方が密度が高いことによって一部説明され得る
ｉｉ）湿分傾斜は、マットの場所によって異なり、これは、形成コンベア下での吸引の不均衡のためであり得る
ことを示す。
【０１５４】
【表１０】
2018003027.tif 000012
【０１５５】
図５は、キセノン光下で３２７時間のウェザロメーター曝露試験時、予備反応物型バインダー（ＧＷＥ２）は標準バインダー（ＧＷＳＴ）より退色が少ないことを示す。この曝
露時間は、英国での４ヶ月曝露を代表するものである。
【０１５６】
予備反応物型バインダーでは、製造された製品の剛性において利点が示された。ＤＭＨと予備反応させたことの他の潜在的な利点は、炉内での硬化前の低再結晶および洗浄水中の細菌レベルの減少である。退色実験では、予備反応物型バインダーの方が退色が少ないことが示された。
実施例７：予備反応物型バインダー組成物の粘度
予備反応物型バインダーの調製：
ＤＭＨ／ＨＭＤＡ予備反応物を、ＤＭＨ（水なしのバインダー組成物の総重量に対して８８．８９ｗｔ％）およびＨＭＤＡ（水なしのバインダー組成物の総重量に対して１１．１１ｗｔ％）、すなわち、５．１６モル当量のＤＭＨと１モル当量のＨＭＤＡを水中で（７０％の固形分で）、密封加圧ガラスボトル内で混合し、６０℃で２０分間加熱し、予備反応物型バインダー組成物を調製することにより調製した。
【０１５７】
この予備反応物型バインダー組成物を、バインダー溶液の粘度と吸光度（ａｄｓｏｒｂａｎｃｅ）を追跡しながら、６０℃で１１日間さらに加熱した。図１５に示されるように、この一連の実験では、予備反応物の吸光度のみが予備反応時間にわたって着実に増大したが、予備反応物の粘度は予備反応の最終段階まで増大しなかった。
実施例８：種々の予備反応物型バインダー組成物のＧＰＣ解析
【０１５８】
【表１１】
2018003027.tif 000013
【０１５９】
上記のＧＰＣデバイスを、スクロースおよび種々のプルランを用いて較正した（図１６）。
【０１６０】
Ｄ−グルコース（４４．４５ｗｔ％、水なしのバインダー組成物の総量に対して）、Ｄ−フルクトース（水なしのバインダー組成物の総量に対して４４．４５ｗｔ％）およびＨＭＤＡ（水なしのバインダー組成物の総量に対して１１．１ｗｔ％）を水中で混合し、バ
インダー組成物を得た。
種々の予備反応持続期間後のＧＰＣ解析：
図１７は、６０℃で０分、２０分間、４０分間および６０分間、予備反応させたときの上記のバインダー組成物のＧＰＣクロマトグラム（標準：スクロース）を示す。
【０１６１】
ＧＰＣの図は、比較的高分子量（およそ１０〜１５分のＧＰＣ保持時間）を有するプレポリマー、中分子量プレポリマー（およそ１５〜２０分のＧＰＣ保持時間）および予備反応物型バインダー組成物の低分子量画分（およそ＞２０分のＧＰＣ保持時間）の存在を明白に示す。
種々の予備反応温度でのＧＰＣ解析：
図１８は、６０℃、８０℃および１００℃で２０分間、予備反応させたときの上記のバインダー組成物のＧＰＣクロマトグラム（標準：スクロース）を示す。
【０１６２】
ＧＰＣの図は、比較的高分子量（およそ１０〜１５分のＧＰＣ保持時間）を有するプレポリマー、中分子量プレポリマー（およそ１５〜２０分のＧＰＣ保持時間）および予備反応物型バインダー組成物の低分子量画分（およそ＞２０分のＧＰＣ保持時間）の存在を明白に示す。
【図１】
2018003027.tif 000014
【図２】
2018003027.tif 000015
【図３】
2018003027.tif 000016
【図４】
2018003027.tif 000017
【図５】
2018003027.tif 000018
【図６】
2018003027.tif 000019
【図７】
2018003027.tif 000020
【図８】
2018003027.tif 000021
【図９】
2018003027.tif 000022
【図１０】
2018003027.tif 000023
【図１１】
2018003027.tif 000024
【図１２】
2018003027.tif 000025
【図１３】
2018003027.tif 000026
【図１４】
2018003027.tif 000027
【図１５】
2018003027.tif 000028
【図１６】
2018003027.tif 000029
【図１７】
2018003027.tif 000030
【図１８】
2018003027.tif 000031
【外国語明細書】
2018003027000001.pdf