(57)【要約】  本発明は、澱粉ベース組成物を製造する方法、及び、カーペットバッキングなどの用途においてラテックスの完全若しくは部分置換品として使用されるための、それにより製造される組成物に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉ベース組成物を製造する方法であって、
ａ）冷却水中に溶解した澱粉及び／又は澱粉誘導体を用意する；及び／又は
ｂ）その冷却水への溶解性が増加するように澱粉及び／又は澱粉誘導体を処理する；
ｃ）澱粉及び／又は澱粉誘導体を安定剤と反応させる；
ｄ）安定化澱粉及び／又は澱粉誘導体を中和する；そして
ｅ）ステップ（ｄ）で得られた澱粉及び／又は澱粉誘導体を機能化する、
ステップを含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）及び／又は（ｂ）及び（ｃ）を順に又は同時に行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
安定剤が架橋剤であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
安定剤が、二又は三以上の親水性極性基を有する不飽和有機化合物、その前駆体、当該不飽和有機化合物をベースとするオリゴマー、及び二又は三以上のそれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
安定剤がイタコン酸であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
安定剤を、澱粉及び／又は澱粉誘導体の総乾燥質量をベースとして、０．５〜１０質量％、好ましくは３〜７質量％の量で使用することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｃ）が、澱粉及び／又は澱粉誘導体を安定剤及び開始剤と反応させることを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
開始剤が、過硫酸塩であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｅ）が、ステップ（ｄ）で得られた澱粉及び／又は澱粉誘導体を、湿潤強化剤及び／又は可塑剤と反応させることを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
中和ステップ（ｄ）の前に、澱粉及び／又は澱粉誘導体を薄化するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
酸化及び／又は酸加水分解により薄化が行われることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法で得られることを特徴とする澱粉ベース組成物。
【請求項１３】
澱粉及び／又は澱粉誘導体を、組成物の全乾燥質量をベースとして、１０〜７０質量％の量で、好ましくは３５〜４５質量％の量で含むことを特徴とする請求項１２に記載の澱粉ベース組成物。
【請求項１４】
ラテックスの完全若しくは部分置換品としての、請求項１２又は１３に記載の組成物の使用。
【請求項１５】
請求項１２又は１３に記載の組成物及びラテックスを含むバインダー組成物。
【請求項１６】
請求項１２又は１３に記載の澱粉ベース組成物及び請求項１５に記載のバインダー組成物を含む、カーペットバッキング組成物。
【請求項１７】
請求項１６に記載の組成物により製造されたカーペット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーペットバッキング、サイズ及びコーティング組成物、及び接着製剤などの用途における、澱粉ベース組成物、その製造方法、及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成材料、特に合成バインダーを、より環境に優しい天然の置換品に置換することは、本技術分野において長く認識された需要がある。澱粉は、ラテックスなどのポリマーの「グリーン」置換品としてしばしば提示されてきた。しかしながら、澱粉はラテックスポリマーとは大きく異なる。水に溶解した際、澱粉はコロイド状溶液を形成する。それに対して、合成ラテックスポリマーは水エマルジョンの形態で使用される。このように、合成ラテックスポリマーを澱粉に置換する完全に満足する方法を未だ誰も見出していない。
【０００３】
例えば、米国特許第３７７９８５７号には、多量の無機顔料を含む合成ラテックスからのカーペットの下層が開示されており、それにラテックス中の乾燥ポリマー存在量１００質量部をベースとして、粒状澱粉、尿素及びホウ砂の三の混合物が４０質量部までの量で加えられていることが開示されている。さらに、合成ラテックスは、石油などの溶液可塑剤も含む。ラテックスから形成される総の乾燥及び硬化工程の間中、粒状澱粉はゲル化する。当該特許は、水性合成ラテックス及びフィラーと混合する際、澱粉の過剰に高い粘度を防止する必要性を観察している。このように、
澱粉は前ゲル化せず、そして好ましくは酸化又は酸加水分解により修飾される。
【０００４】
米国特許第４１０４２１３号では、前ゲル化された澱粉の使用を示唆している。しかしながら、澱粉を完全にゲル化又は断片化すべきではないと示している。この部分ゲル化は、膨張容積試験におきて所望の量を与えるのに十分なホールド時間の間中、周期的に加えられる蒸気の使用を通して達成される。その後、ミル化される。このように、同日に出願され同じ特許権者の米国特許第４１０４２１２号に認められるように、粒状特性の損失を防止するのにまさに十分なゲル化とすべきである。この特許においては、澱粉を含むラテックス組成物は、３日間安定した粘性を有している。しかしながら、３日の安定性は商業製品には十分ではなく、限定的であり、部分ゲル化が限定的なローバスト性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を有した製造方法であることが示唆されている。
【０００５】
米国特許第４１３８５１８号においては、ラテックスポリマー及び澱粉の製剤の乾燥中における合成ラテックスポリマーの存在下でのそのままでの（ｉｎ  ｓｉｔｕ）澱粉のゲル化が提案されている。より低いゲル化温度に使用されるホウ砂を含む澱粉増感剤が直ちに添加される。さらに、当該特許によれば、複合体の厚みの至るところで澱粉粒子の実質的で不均一な膨張が生じるような温度及び条件にまで澱粉粒子を含むラテックスを加熱及び乾燥させたとき、ラテックスで被膜された複合織物の強度と耐久力が十分に改善されることが示されている。ゲル化温度の低下を必要とし、そして実質的に不均一な膨張が得られる条件を選択する必要があるこのような状況は、所望の特性を有する製品を得ることが簡便でないことを示している。
【０００６】
欧州特許第０６７０３４８号においては、カーペットバッキング組成物において炭酸カルシウムフィラーを置換するためのフィラーとしてゲル化されていない澱粉の使用が提案されている。この出願は、澱粉製品の粒状構造が完全に又は大部分保持されるように、ラテックス組成物が適切な水量を有することが本質的に重要であることを示している。したがって、尿素などの膨張開始剤が非常に重要である。もし粒状構造が保持できない場合、充填効果がなく、そしてカーペットの水及び細菌への不安定性が大きくなる。不運なことに、尿素はラテックス組成物の全体の接着性を減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３７７９８５７号
【特許文献２】米国特許第４１０４２１３号
【特許文献３】米国特許第４１０４２１２号
【特許文献４】米国特許第４１３８５１８号
【特許文献５】欧州特許第０６７０３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、上記のいくつかの困難性なしにラテックスを置換するために使用することができ、そしてラテックスエマルジョンの利点を、全てではなくても幾つかを反映させることができる澱粉ベース組成物に対する需要が本技術分野において明らかに存在する。すなわち、直ぐに使用できる（ｒｅａｄｙ−ｔｏ―ｕｓｅ）の液体製品として利用可能であり、高乾燥物質においてさえも比較的低い粘度を有し、良好な粘性を有し、そして、例えばバインダーとして使用する際高い湿潤強度を有する澱粉ベース組成物に対する需要が本技術分野において明らかに存在する。本発明はそのような組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の実施形態によれば、以下のステップを含むことを特徴とする澱粉ベース組成物
製造方法を提供する：
ａ．冷却水中に溶解した澱粉及び／又は澱粉誘導体を用意する；及び／又は
ｂ．その冷却水への溶解性が増加するように澱粉及び／又は澱粉誘導体を処理する；
ｃ．澱粉及び／又は澱粉誘導体を安定剤と反応させる；
ｄ．安定化澱粉及び／又は澱粉誘導体を中和する；そして
ｅ．ステップ（ｄ）で得られた澱粉及び／又は澱粉誘導体を機能化する。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態によれば、上記の方法により得られた澱粉ベース組成物を提供する。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、ラテックスを完全に又は一部置換するための上記で定義された組成物の使用を提供する。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、本発明の澱粉ベース組成物及びラテックスを含むバインダー組成物を提供する。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態によれば、本発明の澱粉ベース組成物及びバインダー組成物を含むカーペットバッキング組成物を提供する。
【００１４】
本発明のさらに可能な実施形態によれば、本発明の組成物により製造されたカーペットを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明により製造された澱粉ベース組成物の粘度安定性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、以下のステップを含むことを特徴とする澱粉ベース組成物の製造方法に関する：
ａ．冷却水中に溶解した澱粉及び／又は澱粉誘導体を用意する；及び／又は
ｂ．その冷却水への溶解性が増加するように澱粉及び／又は澱粉誘導体を処理する；
ｃ．澱粉及び／又は澱粉誘導体を安定剤と反応させる；
ｄ．安定化澱粉及び／又は澱粉誘導体を中和する；そして
ｅ．ステップ（ｄ）で得られた澱粉及び／又は澱粉誘導体を機能化する。
【００１７】
ここで使用される用語「澱粉ベース組成物」とは、一又は二以上の他の成分と共に及び／又は一又は二以上の他の成分と反応する以下で定義される澱粉及び／又は澱粉誘導体を含むあらゆる乾燥、セミ乾燥、又は水性組成物を示す。好ましくは、それは水性組成物を示す。また、それは本発明の製造方法により得られた最終組成物だけでなく、その方法のあらゆるステップで得られた中間組成物の両方を示す。
【００１８】
澱粉及び／又は澱粉誘導体
ここで使用される用語「澱粉」とは、あらゆる天然又は修飾澱粉及びそれらの混合物を示す。特に、全ての起源の澱粉を挙げることができるが、ポテト澱粉、コーン澱粉、小麦澱粉、タピオカ澱粉、えんどう豆澱粉、米澱粉、ソルガム澱粉、及びその二又は三以上の混合物を例として挙げることができる。澱粉としては、ワキシー（ｗａｘｙ、うるち）でも非ワキシーでも良い。修飾澱粉は物理的（例えば、熱）、化学的、及び／又は酵素的に修飾された澱粉を含むことができる。
【００１９】
ここで使用される用語「澱粉誘導体」とは、例えば水素化又は脱重合された澱粉（例えば、グルコース、デキストリン又はマルトデキストリン）よりなる製品及びそれらの混合物を示す。好ましくは、澱粉誘導体は一又は二以上のデキストリン及び／又はマルトデキストリンを示す。有利には、それはＤＥ０〜２０を有する。
【００２０】
本発明の製造方法において使用するために、澱粉及び／又は澱粉誘導体は冷却水中に溶解できることが必要となる。ここで使用される表現「冷却水中に溶解」は、澱粉及び／又は澱粉誘導体が室温（すなわち、２０〜２５℃）で水中で安定的に分散を形成できる能力を示す。すでに十分に冷水中に溶解している澱粉及び／又は澱粉誘導体を選択することができるし、もしくは、その代わりに、本発明の方法の一部としてその溶解性を増加させる処理を行ってもよい。例えば、それは、選択された澱粉及び／又は澱粉誘導体を熱修飾、ゲル化及び又は薄化することにより達成することができる。
【００２１】
澱粉及び／又は澱粉誘導体は比較的低分子量を有することが好ましい。正確な分子量は使用する澱粉及び／又は澱粉誘導体の性質に当然左右されるが、理想的には、２００〜１５、０００ダルトンであり、好ましくは１５０〜２５，０００であり、より好ましくは１００〜５０，０００ダルトンである。特定の理論に縛られることなく、比較的低分子量の澱粉及び／又は澱粉誘導体により査収組成物の粘度に有利であることと考えられる。さらに、それはゲル化プロセスの良好な制御に貢献することができ、特に、澱粉及び／又は澱粉誘導体が水性組成物に完全に分散する完全なゲル化に貢献することができる。ゲル化は、例えば、ジェットクッキング、バッチクッキング、及び／又は酵素クッキングなどを含む本技術分野で既存のあらゆる手段を使用することで行うことができる。クッキングを終了した後さえも反応を典型的に継続しつつ、例えば、１２０℃でジェットクッキングで行うことができる。澱粉が完全にゲル化し、それにより水性組成物への澱粉及び／又は澱粉誘導体の完全な分散が可能となるまで、クッキングを行うことが好ましい。
【００２２】
本発明のプロセスの一部として薄化ステップを使用する場合、澱粉及び／又は澱粉誘導体の分子量をさらに減らすことになる。ある実施形態例によれば、この薄化澱粉及び／又は澱粉誘導体は１００単位より小さい鎖長を有し、例えば、５０単位より小さく、又は１０〜３０単位の範囲さえになる。当業者であれば、所望の結果に応じて、薄化反応を制御し最終的に中断する方法は既知である。
【００２３】
澱粉及び／又は澱粉誘導体が一又は二以上のマルトデキストリンから選択される場合、ガル化及び／又は薄化は、必要としない（そして本発明の処理時間が驚くほど減少する）。事実、マルトデキストリンは、澱粉精製プロセスから再生された非精製のシロップも含むシロップの形態で直接的に本発明の方法に使用することができる。精製プロセスから再生できる温度（例えば、５０〜１００℃）でこのようなマルトデキストリンシロップを使用することが好ましい。
【００２４】
澱粉及び／又は澱粉誘導体は水性組成物の形態で提供することが好ましい。好ましくは水性組成物は、澱粉及び／又は澱粉誘導体を３０〜５０％、より好ましくは３５〜４５％含むスラリーの形態であるとよい。
【００２５】
澱粉及び／又は澱粉誘導体が水性組成物の形態であってもなくても、その媒体中で澱粉及び／又は澱粉誘導体が一又は二以上のここに示される剤又は試薬と接触するような媒体は、ここでは反応媒体と示す。好ましくは、反応媒体は水性反応媒体である。
【００２６】
安定剤
ここで使用される用語「安定剤」とは、澱粉及び／又は澱粉誘導体に安定性を与えることができるあらゆる組成物を示す。特に、澱粉及び／又は澱粉誘導体に粘度安定性（すなわち、通常の貯蔵条件において長期にわたり安定した粘度）を与えることができるものである。好ましくは、ここで使用される用語「安定剤」は架橋剤を示す。より好ましくは、安定剤は、以下の群から選択される：二又は三以上の親水性極性基を有する不飽和有機化合物、その前駆体、当該不飽和有機化合物をベースとするオリゴマー、及び二又は三以上のそれらの混合物。親水性極性基としては酸又はアニオンでよく、例えば、カルボン酸若しくはカルボキシレート、硫酸アニオン、リン酸アニオン若しくはアクリレート、スルホアクリレートである。異なる親水性基を有する化合物を使用することを除外しない。利用可能な親水性極性基の親水性は、当該不飽和有機化合物のあらゆる疎水性特性を超えるくらい十分に強い必要がある。本発明の特に好ましい実施形態によれば、安定剤は以下の群から選択されるであろう：不飽和カルボン酸若しくはその前駆体、例えば、イタコン酸（２−メチリデンブタン二酸）、イタコン酸無水物、マレイン酸（エタン−１，２−ジカルボン酸）、マレイン酸無水物、フマル酸及びその二又は三以上の混合物である。もっとも好ましくは、安定剤はジカルボン酸とすればよい。
【００２７】
本発明においては、澱粉及び／又は澱粉誘導体の総乾燥質量をベースとして、有利には０．５〜１０質量％、好ましくは３〜７質量％、より好ましくは約５質量％の量で安定剤を使用すればよい。有利なことに、安定化によって、平均５００までの繰り返し単位、好ましくは５〜２００単位、より好ましくは１０〜１００単位を有する澱粉及び／又は澱粉誘導体が得られる。
【００２８】
本発明のプロセスの一部として澱粉及び／又は澱粉誘導体を溶解可能とする場合、安定化（すなわち、澱粉及び／又は澱粉誘導体と安定剤の反応）は可溶化ステップと同時に又はそれに続いて行えばよい。実際、本発明のある実施形態によれば、安定剤の添加により、順に加水分解に導かれた反応媒体の酸化が生じ、それによって澱粉及び／又は澱粉誘導体の安定化が生じる結果を得ることができる。制御のためには、反応媒体のｐＨを、例えば、希釈酸（例えば、希塩酸又は希硫酸）及び／又は塩基（例えば、水酸化ナトリウム）を使用してあらかじめ決められた値に調整することができる。ステップ（ｂ）及び／又は（ｃ）における反応媒体は、好ましくは１〜４の範囲、より好ましくは１〜２．５、より好ましくは１．５〜２、例えば、１．５、１．８若しくは２のｐＨを有する。
【００２９】
開始剤
澱粉及び／又は澱粉誘導体の安定化は、開始剤若しくは触媒（ここでは合わせて「開始剤」として示す）を使用することで促進させることができる。開始剤は、澱粉及び／又は澱粉誘導体と安定剤の間の相互作用を可能とするのに適したあらゆる化合物を含むことを理解されたい。開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩化合物；ナトリウム、アンモニウム、カリウムなどの過リン酸塩化合物、三級ブチルヒドロ−過酸化物、過酸化水素などの過酸化物；及びこれらの二又は三以上の混合物が含まれる。
【００３０】
過硫酸塩化合物及び／又は過酸化物が特に有利である。なぜなら、これらは、澱粉及び／又は澱粉誘導体の酸化も誘導することができるからである。実際、理論に束縛されることなく、澱粉及び／又は澱粉誘導体中の酸化された基の存在により、ある安定剤との相互作用及び結合が促進されると考えられる。このように、ある実施形態例においては、安定剤の導入前に酸化ステップを行うことが望ましい。酸化の後、任意に安定剤及び開始剤を含む澱粉及び／又は澱粉誘導体の組成物は、乾燥質量をベースとして、１５質量％まで、好ましくは１０質量％までのカルボン酸含有量を有することが有利である。
【００３１】
当業者であれば、所望の最終結果及び他の成分の性質によって必要となる適切な開始剤の量を決定することができるであろう。ある実施形態例によれば、開始剤は、澱粉及び／又は澱粉誘導体の全乾燥質量をベースとして、４質量％までの量で使用すればよい。例えば、１〜２質量％の開始剤を使用すればよい。
【００３２】
澱粉及び／又は澱粉誘導体を安定剤及び任意に開始剤と混合した後、反応媒体内の条件を最適化することができる。好ましくは、反応を熱処理によって開始する。有利には熱処理はまた澱粉のゲル化にも使用することができる。
【００３３】
中和
安定化の後、澱粉及び／又は澱粉誘導体は機能化される。しかしながら、その前に、反応媒体をまず中和しなければならない。好ましくは、反応媒体のｐＨは、６〜８、好ましくは６〜７の範囲のｐＨに調整する。ｐＨ調整は、本分野のあらゆる既存の手段（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウムなどの苛性化合物による滴定）を使用して行うことができる。反応媒体は、また、それを室温（すなわち約２０〜２５℃）下に戻すことで、冷却することもできる。一又は二以上の他の成分を、得られた組成物に添加され、及び／又は得られた組成物と反応させる。澱粉及び／又は澱粉誘導体の最終用途及び所望の機能に応じて、これらの追加成分が選択され−そして、したがって、これらを澱粉及び／又は澱粉誘導体に添加、及び／又は澱粉及び／又は澱粉誘導体と反応させるステップが、ここでは機能化ステップとして示される。
【００３４】
機能化
機能化は、湿潤強化剤及び／又は可塑剤を反応媒体に添加することを含むことが好ましい。適切な湿潤強化剤は、既知であり、当業者であれば容易に選択でき、例えば、ポリカチオン性ポリマーなどの反応性ポリマー、無機化合物、機能性モノマー及びそれらの二又は三以上の混合物を挙げることができる。好ましい湿潤強化剤としては、ＰＡＡＥ（ポリアミノアミン−エピクロロヒドリン）、ＰＡＡＥ樹脂、修飾野菜油、オイルエマルジョン、アンモニウム、ＡＺＣ（炭酸ジルコニウムアンモニウム）、ＰＺＣ（炭酸ジルコニウムカリウム）、グリオキサル、グリオキサルベース樹脂、及びそれらの二又は三以上の混合物を含む。有利には、湿潤強化剤は、組成物の全乾燥質量をベースとして、０．２〜５質量％、より特異的には１〜２質量％の量で、反応媒体に加えるとよい。可塑剤、より特異的には澱粉可塑剤は当業者に既知である。本発明の使用に適切な澱粉可塑剤としてはグリセロールである。それは、澱粉ベース組成物のレオロジー特性を微調整するために、及び、例えば修飾オイルなどの湿潤強化剤との反応性を改善するために使用することができる。また、それは、澱粉ベース組成物の乾燥固体含量を調整するためにも使用することができる。
【００３５】
澱粉ベース組成物
上記の方法により得られる組成物も本発明の一部である。好ましくは、それらは少なくとも４０質量％、好ましくは４０〜７０質量％の乾燥固体含量を有する。また、これらは、理想的には、５〜９の範囲の、好ましくは６．５〜８の範囲のｐＨを有する。これらは、有利には、５０〜６００ｍＰａｓ（１００ｒｐｍ、２５℃、ｓｐｉｎｄｌｅ３）のブルックフィールド粘度（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）を有する。事実、本発明の組成物の利点の一つとして、安定的な粘度を有することが見いだされた：試験は少なくとも３か月の期間にわたる粘度安定性を示す。さらに、約２０℃の温度に冷却中において、それらは粘度の急激な増加を示さなかった。
【００３６】
有利なことに、ラテックスと混合するときに、本発明の組成物はラテックスの機械的特性において有害な効果が生じないことが見いだされた。本発明の澱粉ベース組成物のカギとなる用途の一つとしてラテックスとのハイブリットバインダー組成物の製造がある点で、これは特に興味深い。
【００３７】
ラテックス置換及びバインダー組成物
本発明の澱粉ベース組成物は、バインダーとして、天然及び／又は合成ラテックス（例えば、カルボキシ化スチレンブタジエン、アクリレート、ＰＶＡＣ又はＰＶＯＨ）を部分的に又は全体を置換するために使用することができる。実際、本発明の澱粉ベース組成物が、ラテックスと直ちに混和して、いわゆる「ハイブリットラテックス」又は「ハイブリットバインダー組成物」を形成することが見いだされた。一緒に使用する場合、本発明の澱粉ベース組成物及び天然若しくは合成のラテックスは１：１０〜１０：１、好ましくは１：４〜４：１、より好ましくは２：３〜３：２より好ましくは約１：１の質量比で混合すればよい。例示すると、４０〜５０質量％のラテックスを置換するために、澱粉ベース組成物を使用することができる。もしくは、６０〜７０質量％のラテックスを置換するために、澱粉ベース組成物を使用することができる。得られるハイブリットバインダー組成物についても、本発明の一部である。これらは一又は二以上の他の成分を含むことができ、そして、天然若しくは合成のラテックスが通常使用されるあらゆる用途に使用することができる。このような用途の例としては、例示するとすれば、カーペットバッキング（及び他の織布及び非織布のバッキング（裏地））、（例えば、紙、布地及び非織布用の）サイズ組成物及びコーティング組成物、紙加工、並びに接着製剤などである。本発明のバインダー組成物もまた発泡ラテックスが通常使用される用途においても、また使用することができる。
【００３８】
本発明のハイブリットバインダー組成物は、天然及び／又は合成ラテックス並びに一又は二以上のさらなる任意の成分を含む本発明の澱粉ベース組成物を混合することを含むプロセスによって製造されることが好ましい。一又は二以上のさらなる任意の成分は、もし使用するなら、本技術分野で使用される標準的な添加剤（例えば、安定剤又は消泡剤などのラテックスとともに使用される添加剤）に対応するであろう、そして、当業者であれば容易に決定できるであろう。それから、ハイブリットバインダーは貯蔵又は使用される。それはそのように使用することもでき、又は、それは他の一又は二以上のさらなる成分と混合し最終組成物（例えば、コーティング組成物又は接着剤）を製造することができる。基材に適用した後、組成物を硬化されることが好ましい（すなわち好ましくはヒータ乾燥機での乾燥）。如何なる理論に束縛されることなく、硬化によりラテックスを含む澱粉ベース組成物の澱粉及び／又は澱粉誘導体の共重合化を促進することとなると信じられる。
【００３９】
有利には、本発明の澱粉ベース組成物を使用する場合、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）放出の減少が観察された。実際、本発明の澱粉ベース組成物は、０でない場合でも、非常に低いＶＯＣ含有量を有する。健康及び環境の観点から低ＶＯＣであることが望ましく、しかし、また、ＵＳ  ＬＥＥＤ評価システムのような持続性評価における高いスコアに合致する要求を満たす。ラテックスの層形成特性に妥協することなく望ましい低ＶＯＣ含有量を示す本発明のハイブリットバインダー組成物により最適なバインダー特性を達成することができることを見出した。実際、本発明の澱粉ベース組成物によるラテックスの置換によって、ラテックス置換の現実のレベルをベースとした予測よりもはるかに大きなＶＯＣ放出の減少を導くことを驚くべきことに見出した。
【００４０】
上記のように、本発明の澱粉ベース組成物−及びそれにより製造されたバインダー組成物はあらゆる多くの用途に使用しラテックスを（完全に又は部分的に）置換することができる。限定を意図することなく、このような用途の一つを示す。
【００４１】
カーペットバッキング
製造の第一段階として、カーペットはラテックスアプリケーターを通して典型的に提供され、粉末の炭酸カルシウムにより充填された空気泡ＳＢＲラテックスを一次バッキング（裏打ち）及びヤーンのバックタフト（ｂａｃｋ−ｔｕｆｔｓ；房状の裏打ち）のノンパイル面（バック）に適用する。これは、一次バッキング（裏打ち）のいわゆるプレコートを塗布し、ループパイルヤーンを一次バッキング（裏打ち）に接着し、そして第二層を形成しカーペットに寸法安定性及び柔軟性を与える第二の空気泡ラテックス量を適用することで、達成する。最終的には、第二バッキングはカーペットに適用され融合し全体的に「サンドウイッチ」複合体構造を形成する。そして、複数の加熱ゾーンに進み、ラテックスを硬化し、そして第二バッキングの第一バッキングへの結合及びヤーンのバックタフトのロックイン（ｌｏｃｋ−ｉｎ）を確実にする。一度カーペットが硬化されると、色と構造品質の検査が行われ、所望の長さにカットされ、ロールされ、包装され、そして運送される。
【００４２】
ラテックスとフィラーに加えて、バッキング組成物は、また、（固体含有量、助剤フィラー分散を調整し、保存期間を延ばすために使用された）水を含む。フィラーは、ほとんどの場合、その万能の利用性と経済的な価格から炭酸カルシウムである。その研磨と精製はバインダー組成物の安定性と実行可能性にとって重要である。典型的なプレコート量は乾燥ラテックス１００部に対して４００〜６００部である。界面活性剤を、組成物の安定性と泡機能の増大のために使用することができる。ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）及びラウリル硫酸アンモニウム（ＡＬＳ）、スルホコハク酸ナトリウム、及びＡＬＳと長鎖アルコールの組合せが適切な界面活性剤として通常使用される。増粘剤もまた使用することができ、ほとんどの場合、ポリアクリル酸ナトリウムである。それらにより適切な粘性とレオロジーを与えることができ、組成物の適切な置換を可能とする。それらは、また、フィラーの組成物中の懸濁を補助する。バッキング組成物がと規定の用途、又は特別なパフォーマンス特性を必要とする場合、他の成分もまた時々に応じて使用することができる。付加的な成分としては、顔料、消泡剤、分散剤、キレート剤、アンチブリスター（膨張防止剤；ａｎｔｉ−ｂｌｉｓｔｅｒｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、静電防止剤、安定剤などが含まれる。
【００４３】
有利には、本発明の澱粉ベース組成物は、そのようなカーペットバッキング中で（上記のように）完全に又は部分的にラテックスを置換するために使用することができる。それゆえ、本発明は、また、上記のように澱粉ベース組成物又はバインダー組成物を含むカーペットバッキング組成物、並びにそれにより製造されたカーペット製品を提供する。本発明のカーペットバッキング組成物は、その業界の通例の技術にあった一又は二以上の任意の成分と共に、典型的にはさらに一又は二以上のフィラー及び一又は二以上の界面活性剤を含む。驚くべきことに、本発明のカーペットバッキング組成物は、ラテックスのみをベースとしたバッキングに典型的に必要な量の増粘剤を含むことを必要としないことを見出した。実際、ある実施形態例において、増粘剤を完全に除外することができ、組成物の全コストに良い影響を与えることができる。
【００４４】
バッキング組成物の性能は当業者に既知の特定のパラメータを調整することでさらに適切化することができる。そのようなパラメータとしては、乾燥固体物質の割合、粘度、ｐＨ、使用するラテックスの種類（例えば、スチレンブタジエン合成ラテックス中でのスチレンとブタジエンの割合を含む）、使用する界面活性剤の種類と量などを含む。製造されるバッキング組成物の種類によってフィラーの量を調整することもできる。例えば、単一のバッキングは、（乾燥質量ベースで）１００部のバインダーに対して１５０〜２００部のフィラーを含むことが好ましく、一方、第二バッキングは１００部のバインダーに対して０〜４５０部のフィラーを含むことが好ましい。
【００４５】
以下の限定を意図としない例によって、本発明をさらに詳しく記載する。
【実施例】
【００４６】
実施例
例１−オープンバッチシステムにおける本発明の澱粉ベース組成物の製造
デキストリン（澱粉誘導体）、イタコン酸、及び過硫酸塩を水性組成物中で共に混合する。デキストリンは、組成物の全質量をベースとして、３５〜４５質量％の量で存在する。イタコン酸は、デキストリンの全乾燥質量をベースとして、５質量％の量で存在する。組成物のｐＨは約１．７である。１００ｒｐｍでの６０分の混合の後、３０℃に冷却する前に、組成物を８０℃で３〜５時間加熱した。加熱の結果、デキストリンがクッキングされ、同時にイタコン酸のポリマー化及びデキストリンの修飾が生じる。３０℃の冷却の後、組成物は水酸化ナトリウムによりｐＨ６〜７に中和する。得られた組成物に、１．５％ＰＡＥ（ポリアミノアミン−エピクロロヒドリン、湿潤強化剤として）、及び任意にグリセリン及び天然澱粉を加えた。この結果、乾燥物質４５〜７０質量％で乾燥固体含量を調整できる澱粉ベース組成物が得られる。
【００４７】
例２−ジェットクッカーを使用した本発明の澱粉ベース組成物の製造
デキストリン、イタコン酸、及び過硫酸塩を水性組成物中で共に混合する。デキストリンは、組成物の全質量をベースとして、３５〜４５質量％の量で存在する。イタコン酸は、デキストリンの全乾燥質量をベースとして、５質量％の量で存在する。組成物のｐＨは約１．７である。１００ｒｐｍでの１５分の混合の後、組成物を１４０℃で２分間、ジェットクックし、密閉タンク中においてペーストを１時間９２〜９４℃に保持した。加熱の結果、デキストリンがクッキングされ、デキストリンが完全分散され、同時にイタコン酸のポリマー化及びデキストリンの修飾が生じる。３０℃への冷却の後、組成物は水酸化ナトリウムによりｐＨ６〜７に中和する。得られた組成物に、１．５％ＰＡＥ（ポリアミノアミン−エピクロロヒドリン、湿潤強化剤として）、及び任意にグリセリン及び天然澱粉を加えた。この結果、乾燥物質４５〜７０質量％で乾燥固体含量を調整できる澱粉ベース組成物が得られる。
【００４８】
例３−酵素変換による本発明の澱粉ベース組成物の製造
デキストリンを３５〜４５質量％の量で水中に懸濁させる。得られたスラリーを８０℃まで加熱し、アルファ−アミラーゼ（ＢＡＮ  ４８０Ｌ、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ）を懸濁液に追加する。アルファ−アミラーゼは、デキストリンをベースとして５００ｐｐｍの量で加える。８０℃、３０分後、イタコン酸、及び過硫酸塩を水性組成物中に添加する。イタコン酸は、デキストリンの全乾燥質量をベースとして、５質量％の量で存在する。組成物のｐＨは約１．７である。１００ｒｐｍでの３０分の混合の後、組成物を３０℃に冷却する。加熱の結果、酵素変換により澱粉がクッキングされ、同時にイタコン酸のポリマー化及びデキストリンの修飾が生じる。さらに、酸により酵素を不活性化する。３０℃への冷却の後、組成物は水酸化ナトリウムによりｐＨ６〜７に中和する。得られた組成物に、１．５％ＰＡＥ（ポリアミノアミン−エピクロロヒドリン、湿潤強化剤として）、及び任意にグリセリン及び天然澱粉を加えた。この結果、乾燥物質４５〜７０質量％で乾燥固体含量を調整できる澱粉ベース組成物が得られる。
【００４９】
例４−マルトデキストリンによる本発明の澱粉ベース組成物の製造
マルトデキストリン（澱粉誘導体）、イタコン酸、及び過硫酸塩を水性組成物中で共に混合する。マルトデキストリンは、組成物の全質量をベースとして、３５〜４５質量％の量で存在する。イタコン酸は、マルトデキストリンの全乾燥質量をベースとして、５質量％の量で存在する。組成物のｐＨは約１．７である。１００ｒｐｍでの１５分の混合の後、組成物は水酸化ナトリウムによりｐＨ６〜７に中和する。得られた組成物に、１．５％ＰＡＥ（ポリアミノアミン−エピクロロヒドリン、湿潤強化剤として）、及び任意にグリセリン及び天然澱粉を加えた。この結果、乾燥物質４５〜７０質量％で乾燥固体含量を調整できる澱粉ベース組成物が得られる。
【００５０】
図１は例１〜４の各々によって製造された４つのサンプルの粘度の系かを示しており、各々、（例１からの）サンプル１＝５０％ｄｓ；（例２からの）サンプル２＝４９％ｄｓ；（例３からの）サンプル３＝５２％ｄｓ；（例４からの）サンプル４＝５０％ｄｓを有する。驚くべきことに、粘度は５週間にわたり安定していた。天然由来の組成物であるので、より長い貯蔵が必要とされる場合は、発酵により製品が駄目になるのを避けるためにある量の防腐剤を添加する必要があるかもしれない。
【００５１】
例５−本発明のカーペットバッキング組成物の製造
例２で製造した澱粉ベース組成物を、異なる割合で、合成ラテックスと混合し「ハイブリットラテックス」又はハイブリットバインダー組成物を得た。商業的に入手可能なＤｏｗ  Ｌａｔｅｘ  ５５２（ハードラテックス）及びＤｏｗ  Ｌａｔｅｘ  ７００（ソフトラテックス）からなるものを利用する。更なる成分を添加し、表１に示したようなプレコートカーペットバッキング組成物を形成した（ここで組成物１は対照組成物である）。
【００５２】
【表１】
2013532208.tif 000002
【００５３】
例６−例５のバッキング組成物の第一バッキングとしての使用
例５により製造された組成物を、１〜１．４Ｋｇ／ｓｑｍで房状カーペットの第一バッキングとして適用した。表２に測定結果を示す。
【００５４】
【表２】
2013532208.tif 000003
【００５５】
組成物２〜４（本発明の組成物）を（本発明の澱粉ベース組成物を含まない）組成物１と比較した。表２に示すように、組成物の乾燥固体含量はすべて同じであり、ｐＨのバラつきも小さいものであった。粘度の測定は、ブルックフィールド粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ、Ｍｏｄｅｌ  ＤＶ  ＩＩ＋）により２０ｒｐｍでｎｏ．４スピンドルで行った。
【００５６】
最初の２４時間の粘度増加は、全ての組成物で同程度であった。カーペットバッキングへの使用の適合を、タフトフェルトとフィラーの濃度を調べることで評価した。この点において、特に組成物３及び４は、参照組成物のそれと比較して高い結果を示した。ｔｕｆｔ引抜力（ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ）はカーペット材料の強度をＩＳＯメソッド４９１９で評価したものである。このパラメータの最低限の受容レベルは、特定の試験材料（クラス４フロアカバー）において２０Ｎ／ｓｔｒｉｎｇである。他の材料において（すなわち、クラス１〜３のフロアカバー）において、適切なレベルは１５Ｎ／ｓｔｒｉｎｇより上のものすべてである。参照組成物と比較して強度が失われているものがあるにも関わらず、本発明の組成物は、すべて最低限のレベルを容易に満たしている。すなわち、本発明の澱粉ベース組成物の特性は、合成ラテックスを置換するのに十分良好であるということである。
【００５７】
例７−本発明のカーペットバッキング組成物の製造
例４で製造した澱粉ベース組成物を、異なる割合で、Ｓｙｎｔｈｏｍｅｒ  ９１Ｙ９０と混合し「ハイブリットラテックス」又はハイブリットバインダー組成物を得た。更なる成分を添加し、表３に示したようなプレコートカーペットバッキング組成物を形成した（ここで組成物１は対照組成物である）。
【００５８】
【表３】
2013532208.tif 000004
【００５９】
例８−例７のバッキング組成物の第一バッキングとしての使用
例７により製造された組成物を、平均プレコート含量５５０ｇ／ｍ２で房状カーペットの第一バッキングとして適用した。表４に測定結果を示す。
【００６０】
【表４】
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【００６１】
組成物２〜４（本発明の組成物）を（本発明の澱粉ベース組成物を含まない）組成物１と比較した。ｔｕｆｔ引抜力に関しては、組成物１と比較して組成物２〜４の中には強度を失ったものもあるが、本発明のハイブリットラテックスは、クラス１〜３のフロアカバー最低レベルである１５をすべて容易に満たしている。組成物２及び３はクラス４のフロアカバー最低レベルである２０を満たしてさえいる。すなわち、本発明の澱粉ベース組成物の特性は、合成ラテックスを置換するのに十分良好であるということである。
【００６２】
タフティング（Ｔｕｆｔｉｎｇ：房）をＥＮ１９６３  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃ  （Ｌｉｓｓｏｎ−４００  ｔ）に従い評価した。まとめると、外観検査はあるレベルのサイクルに耐えられるかを調べる。これをベースとすると、組成物２〜４は、非常に良好で、試験を通過した。
【００６３】
例９−本発明のハイブリットラテックスの粘度安定性
合成ラテックス（Ｓｙｎｔｈｏｍｅｒ  ９１Ｙ９０）及び例４（５０％ｄｓ）の澱粉ベース組成物により製造されたハイブリットラテックスを時間経過による粘度安定性を試験した。ハイブリットは表５に示すように異なるラテックス置換レベルにより製造された。その結果が明確に示すところでは、１月より長きにわたり粘度が安定しているということである。そのような期間後も、例えばカーペットバッキング組成物を製造するために、まるで今製造されたかのように新鮮に、本発明のハイブリットラテックスを未だ使用することができた。この結果は非常に重要である。なぜなら、一旦澱粉ベース組成物を標準ラテックスに混合した後、最終バインダー、ここではハイブリッドラテックスと呼ぶ、は安定であり、必要なときに使用することができるからである。
【００６４】
【表５】
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【００６５】
例１０−プレコートカーペットの老化試験
本発明の澱粉ベース組成物の長期性能を確かめるために老化試験を行った。これに関して、例５の組成物１及び２でプレコートされたタフトループパイルカーペットを１２０℃のオーブンに１０日間置いた。この持続時間の後、ｔｕｆｔ引抜力をＩＳＯメソッド４９１９で測定した。その結果を表６に示す。
【００６６】
【表６】
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【００６７】
このように、老化の後でさえ、本発明により製造されたバッキング組成物の特性は衰えることはなかった。
【００６８】
例１０−ＶＯＣ低減
１００％ラテックス組成物及び例２（５０％ｄｓ）で製造された本発明の澱粉ベース組成物を２０％含んで製造されたハイブリットバインダーに関して、両方とも水性組成物の形態で、ＶＯＣ放出の変化を試験した。組成物の一滴をガラスチューブ中で５０℃、１５秒間、不活性ガス流入下で、加熱した。ＶＯＣは封入したｔｅｎａｘ充填チューブ全体にガス流入を行った。ｔｅｎａｘチューブは、熱ＤＳＱ質量分析器と連結しているＭａｒｋｅｓ熱脱着機上に運ばれる。対照として内部標準ｄ８トルエンを使用した。表７に示すように、（この場合２０％よりもさらに高い）質量対質量置換レベルの示唆をはるかに超える高いレベルで本発明の澱粉ベース組成物の使用により、ＶＯＣ放出が減少している。したがって、本発明の澱粉ベース組成物は、また、ＶＯＣ補足因子としても作用していると思われる。
【００６９】
【表７】
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【図１】
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【国際調査報告】
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