(57)【要約】１以上の親水コロイドの水性分散物に懸濁した１以上のアニオン性多糖類を含む水性組成物を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の親水コロイドの水性分散物に懸濁した１以上のアニオン性多糖類を含む水性組成物であって、
３以下のｐＨにて、組成物は５０００mPasより低いブルックフィールド粘度（Ａ）を有し；
６以上のｐＨにて、組成物は少なくとも（Ａ）の５倍高いブルックフィールド粘度を有する
ことを特徴とする、水性組成物。
【請求項２】
１以上の親水コロイドがキサンタンガムである、請求項１の組成物。
【請求項３】
少なくとも０．５％、好ましくは少なくとも１％、より好ましくは少なくとも２重量％の１以上のアニオン性多糖類を含む、請求項１または２の組成物。
【請求項４】
１以上の多糖類が、アニオン性セルロース、セルロース誘導体、親水コロイド、加工デンプン、デンプン誘導体、およびそれらの２以上の混合物からなる群より選択される、前記請求項のいずれか１の組成物。
【請求項５】
１以上の多糖類がＣＭＣである。前記請求項のいずれか１の組成物。
【請求項６】
３以下のｐＨ、好ましくは２以下のｐＨを有する、前記請求項のいずれか１の組成物。
【請求項７】
キサンタンガムの水性分散物に懸濁した少なくとも４％の高分子量ＣＭＣを含むことを特徴とする水性組成物であって、
２以下のｐＨにて、組成物は５０００mPasより低いブルックフィールド粘度（Ａ）を有し；
６以上のｐＨにて、組成物は少なくとも（Ａ）の５倍高いブルックフィールド粘度を有する
ことを特徴とする、水性組成物。
【請求項８】
１以上のアニオン性多糖類および１以上の親水コロイドを３以下のｐＨを有する溶液に添加するステップを含む、１以上の多糖類の水性組成物の調製方法。
【請求項９】
水性組成物が、５０００mPasより低い、好ましくは１０００mPasより低いブルックフィールド粘度を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
溶液が、水を酸、好ましくは硫酸のような強酸と混合して調製される、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
溶液が２以下のｐＨを有する、請求項８〜１０いずれか１に記載の方法。
【請求項１２】
１以上の多糖類がＣＭＣであり、少なくとも０．５重量％の量で、好ましくは少なくとも２重量％の量で、より好ましくはおよそ４重量％の量で、それを溶液に添加する、請求項８〜１１いずれか１に記載の方法。
【請求項１３】
１以上の親水コロイドがキサンタンガムである、請求項８〜１２いずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３いずれか１に記載の方法により得られる水性組成物。
【請求項１５】
請求項１〜７および１４のいずれか１に記載の水性組成物の、レオロジー改質剤としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水性多糖類組成物に関する。特に、本発明は、安定、高濃度、低粘度多糖類組成物およびそれらを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多糖類は、グリコシド結合によって連結された繰返し単位から形成される高分子炭化水素である。ありふれた例は、セルロースおよびデンプンを含む。それらは、ほぼ全ての工業部門で様々な形態で使用される。それらは、例えば、食料および飲料の製造における増粘剤として、医薬および洗剤用のバインダーおよび／または充填剤として、接着剤用、紡織のり付け用などのレオロジー改質剤として、使用できる。
【０００３】
多糖類は、典型的に、乾燥した粉末形態か溶液中のいずれかで提供される。溶液が一層好ましい。なぜならば、取り扱いが容易であり、他の成分と混合すのが容易だからである。残念ながら、水に添加したとき、多糖類は高度に粘性のある溶液を形成し得る。この問題は、高分子量多糖類に特に明らかである。特定の粘度以上で、溶液は非常に取り扱い難くなり、それらは、事実上、もはやポンプ送液できず、混合も非常に困難なゲルを形成する。
【０００４】
この問題を解決するために、多糖類を希釈し（すなわち、それらの分子量を減少し得る）、それらの粘度発生の可能性を制限する。しかしながら、特定の用途について、高鎖長および分子量を維持することが重要である。そうなので、唯一の可能性は、非常に低濃度の多糖類溶液を供給することであった。例えば、高分子量カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）溶液を、粘度が手に負えなくなる前の最大２重量％に制限する。実際、１％溶液でさえ、すでに、１００００から２００００mPasの粘度を有し、それで、典型的に０．５から１％の濃度が実用上最大と考えられている。
【０００５】
明らかに、これは多糖類サプライヤーに対する新たな問題を作り出し、彼らにとって、より高い濃度の溶液を供給するのにより効率がよくなるであろう。それは、エンドユーザーがより少ない溶液（すなわち、水）をそれらの組成物に添加して、それによって、例えば、強烈な乾燥の必要を低減することを可能にした。より高い濃度の溶液は包装および輸送のコストも低減し、カスタマーにとって取扱いや保存を容易にした。それゆえ、当該分野において、より高濃度、低粘度水性多糖類組成物に対する明らかな必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の局面によれば、１以上の親水コロイドの水性分散物に懸濁した１以上のアニオン性多糖類を含む水性組成物であって、
３以下のｐＨにて、組成物は５０００mPasより低いブルックフィールド粘度（Ａ）を有し；
６以上のｐＨにて、組成物は少なくとも（Ａ）の５倍高いブルックフィールド粘度を有する
ことを特徴とする、水性組成物
が提供される。
【０００７】
本発明のもう一つの局面によれば、１以上の多糖類の水性組成物を調製する方法が提供され、それは、１以上のアニオン性多糖類および１以上の親水コロイドを３以下のｐＨを有する溶液に添加するステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明のさらなる局面によれば、上記方法により得ることができる水性組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の４％ＣＭＣ組成物の粘度プロファイル
【図２】１％ＣＭＣにまで希釈した４％ＣＭＣ組成物の粘度プロファイル
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特記なければ、ここで表記されているすべてのパーセンテージは、組成物の総重量に対する重量パーセントであり、すべての粘度は、デジタルBrookfield DV-II+ 粘度計で、２５℃にて、Ｎｏ．４のスピンドルを用い、１００ｒｐｍにて測定されたブルックフィールド粘度として表記されている。
【００１１】
本発明は、１以上の親水コロイドおよび１以上のアニオン性多糖類を含み、特別の粘度プロファイルを有する水性組成物を提供する。ここで用いるとき、用語「水性組成物」は、水中での物質の分散物および／または懸濁物をいい、それは均質であり、通常の保存条件下（すなわち、室温）で均質かつ安定である。組成物は、有利には、少なくとも２４時間、好ましくは少なくとも４８時間、より好ましくは少なくとも３日間は、安定（特に、いかなる顕著な沈降もしくは分離またはいかなる有害な粘度変化にも付されないことを意味する。）を維持する。特定の具体例において、組成物は少なくとも１週間または少なくとも１月間安定を維持する。理想的には、それは３月間以上維持する。
【００１２】
本発明の水性組成物は、強酸性条件下（すなわち、３以下のｐＨにて）、比較的に低い粘度を有し、中性またはアルカリ性条件下（すなわち、６以上、好ましくは７以上のｐＨにて）、比較的に高い粘度を有する。特に、３以下のｐＨにて、組成物は５０００mPasより低いブルックフィールド粘度を有し、６以上のｐＨにて、組成物は、少なくとも（Ａ）の５倍高いブルックフィールド粘度を有する。好ましくは、ｐＨ３以下にて、本発明の水性組成物は２０００mPas以下、より好ましくは１５００mPas以下の粘度（Ａ）を有する。ひとつの特別な具体例によれば、ｐＨ３以下にて、５００から１５００mPasの範囲にある粘度（Ａ）を有する。粘度（Ｂ）は、有利には、少なくとも（Ａ）より１０倍高い。特定の具体例によれば、（Ｂ）は少なくとも（Ａ）の２０倍高い。
【００１３】
当業者に明らかなように、低粘度組成物を維持できるということは、例えば、輸送、保存および取扱い（ポンプ送液および水性組成物と他の成分の初期混合など）の間、特に有用である。しかしながら、組成物がその最終使用において、より一層高い粘度を有する−すなわち、実際に与える必要性がよくある。上述のように、本発明の水性組成物の粘度は、有利には、組成物のｐＨを単に上昇させることによって、「活性化 (activated)」する（すなわち、増大させる）。このｐＨの上昇は、例示のみであるが、使用前に水性組成物に塩基（例えば、ＮａＯＨ）の添加によって、または、使用中に水性組成物と、本質的に塩基性である別の組成物と混合することによって、達成することができる。
【００１４】
本発明の組成物は、１以上の親水コロイドの水性分散物中に懸濁した１以上のアニオン性多糖類を含む。当該分野において、親水コロイドは多糖類であり、その逆でもいえると理解されている。しかしながら、本発明の目的のため、水性組成物は、少なくとも二つの別々に識別可能な成分を含む、すなわち、多糖類成分および親水コロイド成分はひとつでも同一でもあり得ない。さらには、親水コロイドと多糖類とは、異なる機能的評価基準：親水コロイドは、酸性条件下で水性組成物に安定性を与える能力に基づき選択され、一方、多糖類は、中性またはアルカリ性条件下でのレオロジー改質特性に基づき選択される。これらの機能的評価基準はより詳細に下に記載する。
【００１５】
１以上の多糖類は、アニオン性（すなわち、全体として負電荷を有する）であり、好ましくは高アニオン性カルボキシル電荷を有し、好ましくは高分子量を有する。１以上の多糖類の正確な分子量は、もちろん、用いる多糖類のタイプによって変化する。ＣＭＣは、例えば、典型的に、約３００００から１００００００ダルトンの範囲の分子量を有し、高分子量ＣＭＣは、それゆえ、２５００００ダルトンを超える分子量を有するＣＭＣである。しかしながら、本発明の多糖類はすべて、水に溶解したとき、低濃度（すなわち、２％未満）でさえ、高度に粘性のゲルを形成しやすいことで特徴付けられる。適当な多糖類の例は、限定されないが、セルロース、加工セルロースおよびセルロース誘導体（ＣＭＣなど）、親水コロイドおよび加工親水コロイド（ペクチンまたはアルギン酸塩、デンプン、加工デンプンおよびデンプン誘導体（ｎ−ＯＳＡデンプン）ならびにそれら２以上の混合物を含む。ひとつの好ましい具体例によれば、多糖類は高分子量、アニオン性ＣＭＣ（用語ＣＭＣはカルボキシメチルセルロースナトリウムおよびそれらの他の変形を含む）である。特別の適当なアニオン性多糖類は、６０００００および８０００００ダルトンの間、好ましくは約７０００００ダルトンの分子量を有するＣＭＣ、例えば、CP KelcoからのFinnfix 100000である。
【００１６】
典型的に、手に負えない高粘性組成物を生じることなく高分子量多糖類を可溶化することは非常に困難である。そうなので、例示のみであるが、手に負えない粘度を有するＣＭＣ溶液は、今まで、最大０．５から１％の濃度に限定されてきた。有利には、しかしながら、本発明は、上で定義したように、依然として手に負えない粘度を有するそのような多糖類の比較的高い濃度を有する水性組成物を提供する。さらには、組成物の粘度は、有利には、保存中、所望の範囲内を維持するという意味で安定である。
【００１７】
本発明の多糖類について用いるとき、用語「比較的高い濃度」が意味するものは、通常、考慮される特定の多糖類についての手に負える最高濃度と考えられているものに依存すると、当業者に理解されるであろう。かくして、例えば、２重量％を超える濃度の高分子量ＣＭＣが当業者によって高濃度と考えられるであろう。
【００１８】
したがって、本発明の好ましい具体例において、２％を超える、好ましくは３％を超える、より好ましくは４％を超える、さらにより好ましくは５重量％を超える総量で１以上の多糖類を含む上記した組成物が提供される。実例として、高分子量ＣＭＣは０．５〜１０％、好ましくは２〜６％、より好ましくは３〜５重量％の量の総水性組成物に含まれるであろう。
【００１９】
１以上の親水コロイドは、有利には、冷水可溶性であり、かつ、室温にて、酸性条件下、特に３以下のｐＨにて、好ましくは２以下のｐＨにて、安定である。換言すれば、１以上の親水コロイドは、有利には、低ｐＨにて、分解（例えば、加水分解）に対して耐性がある。１以上の親水コロイドは、好ましくは、（本組成物を安定化するのに適した）低せん断にて安定なコロイド分散物を形成し、かつ、高せん断にて低粘度分散物を形成する能力によって特徴付けられる（それで、例えば、それらをより簡単にポンプ送液できる）。異なる親水コロイドは、安定化のための所望の粘度に到達する異なる濃度にて用いられるべきであることは明らかである。適当な親水コロイドは、例示のみであるが、グアーガムのようなガラクトマンナンおよび、キサンタンガムのような他の（酸安定）親水コロイドを含む。好ましくは、親水コロイドは、例えば、Satiaxane キサンタンガム（例えば、Cargill, IncorporatedからのSatiaxane CX 2 QD）のようなキサンタンガムである。実例として、キサンタンガムは、本発明の組成物中、０．１から１重量％の量にて、好ましくは０．２から０．５重量％の量にて、さらにより好ましくは０．３から０．４重量％の量にて、含ませることができる。
【００２０】
かくして、本発明のひとつの特別な具体例によれば、３より低い、好ましくはおよそ２のｐＨを有し、２〜６％、好ましくは３〜５％、より好ましくはおよそ４重量％ＣＭＣを含み、２５００００ダルトン以上またはより好ましくは５０００００ダルトン以上、より好ましくはおよそ７０００００ダルトンの分子量を有し、かつ、０．１〜１％、好ましくは０．２〜０．５％、より好ましくは０．２５〜０．３５重量％キサンタンガムを含む水性組成物が提供される。この組成物は９００〜１０００mPasの全ブルックフィールド (Brookfield) 粘度（Ａ）を有する。
【００２１】
当業者に明らかなように、１以上のさらなる成分を本発明の組成物に含ませることができるが、それらは、上記した本質的性質に不当に影響を与えない。そのような成分の例は、例えば、殺生物剤（その使用は、有利には、組成物の棚寿命を延長する）または、グリセロールのような、（例えば、よりよい凍結融解安定性を付与し、ならびに／または、安定性および粘度を最適化する）可塑剤であろう。
【００２２】
そのような組成物の調製は、本発明の一部分を形成する新規方法のお蔭で可能になる。かくして、本発明のさらなる局面によれば、１以上の多糖類の水性組成物を調製する方法であって、１以上のアニオン性多糖類および１以上の親水コロイドを３以下のｐＨを有する溶液に添加するステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
【００２３】
用語「水性組成物」、「１以上の多糖類」および「１以上の親水コロイド」は上記の同じ意味を持つ。かくして、アニオン性多糖類は、好ましくは高分子量ＣＭＣであり、親水コロイドは好ましくはキサンタンガムである。それらは、溶液、好ましくは３以下のｐＨを有する水性溶液に添加する。そのような溶液は、典型的に、酸を水と混合することによって得られる。
【００２４】
酸は、好ましくは強酸である。それを用いて、通常、高濃度の多糖類に予測される手に負えない粘度の上昇を防止する。適当な酸の例示は、限定されないが、塩酸、硫酸水素ナトリウム、クエン酸、酢酸および硫酸を含む。最も好ましくは、酸は硫酸である。用いる酸の量は、組成物中に存在する多糖類の性質および分量に依存する。それは、有利には、３以下のｐＨ、好ましくは２以下のｐＨを得るのに十分な分量で水と混合される。より好ましくは、酸は、およそ１のｐＨを有する溶液を得る水と混合される。例示のみであるが、全水に対して０．５〜１重量％の量の硫酸を用いて、所望ｐＨに到達する。ひとつの特別の具体例によれば、およそ０．８重量％硫酸を、およそ４％の濃度の高分子量ＣＭＣとともに用いる。
【００２５】
１以上の多糖類および１以上の親水コロイドを、ついで、酸性溶液に添加し、好ましくは（塊形成を防ぐために）激しく撹拌することによって混合する。１以上の多糖類および１以上の親水コロイドは、一緒にまたはいずれかの順序で連続して添加することができる。一つの具体例によれば、一部の（例えば、５０重量％までの）親水コロイドを１以上の多糖類の前に、組成物に添加して、残りをその後に添加することができる。親水コロイドのいくらかまたはすべてをさらに、酸の前に、水に添加することができる。
【００２６】
かくして、本発明の特別の具体例によれば、高多糖類含量および低粘度の水性組成物の製造方法であって、以下のステップ：
（ａ）酸、好ましくは硫酸のような強酸を水と混合して３以下のｐＨ、好ましくはおよそ２のｐＨの溶液を生成すること；
（ｂ）１以上のアニオン性多糖類、好ましくは高分子量ＣＭＣをステップ（ａ）の溶液に添加すること；および
（ｃ）１以上の親水コロイド、好ましくはキサンタンガムをステップ（ｂ）の組成物に添加すること
を含み、ここに、ひとつの具体例によれば、アニオン性多糖類はおよそ４％の量で含まれ、ステップ（ｃ）で得られた組成物はおよそ９００mPasのブルックフィールド粘度を有する。
【００２７】
さらなる成分を、もし用いるならば、上記方法に間のいずれの時点でも添加することができる。タイミングおよび好ましい用量は、所望の効果および当該分野の標準的な慣例に基づき容易に決定される。
【００２８】
この方法は、通常予測される粘度の増加なしに高濃度の多糖類の水性組成物の製造を可能とするだけでなく、調製中に多糖類の塊発生を著しく低減することも見いだされた。
【００２９】
この方法は、さらなるステップ、ここでは、「活性化ステップ」というが、これによって、組成物のｐＨを上昇させて組成物の粘度の増加を引き起こす。有利には、ｐＨを６以上のｐＨまで上昇させて、粘度の増加を少なくとも５倍にする。上記のように、粘度の増加は、塩基（例えば、ＮａＯＨ）の添加によって、または、ステップ（ｃ）で得られた水性組成物を本質的に塩基性のもう一つの組成物と混合することによって、達成することができる。
【００３０】
本発明の組成物は、成分である多糖類が使用できるいずれの用途、例えば、食料および飲料用途に、製紙産業に、例えば、段ボール産業用の接着剤の製造に、化粧品などの調製用のテキスタイル産業に、用いることができる。そのような使用や製品も本発明の一部である。
【００３１】
本発明は、高分子量多糖類を取扱うときにもっとも有利であるが、すべての重量範囲にわたって利用可能であることが見いだされることを特記することは重要である。本発明の知見を実際に用いて、いかなる分子量の多糖類の最大の可能な水性濃度を有利に増大させることができた。
【実施例】
【００３２】
本発明の特別の具体例は、いま、下記の非制限的実施例によって説明される。
【００３３】
本発明による水性組成物は、以下の成分を水と列記した順序で混合することによって調製する。
１．０．７５％硫酸 (H2SO4)
２．４％ＣＭＣ (Finnfix 100000 CP Kelco)
３．０．２％殺生物剤 (Parmetol A28S)
４．０．３５％キサンタンガム (Satiaxane CX 2 QD)
全組成物を、６００ｍｌビーカー中で３００ｇにした。
【００３４】
方法：
まず、水中の酸の希釈溶液をメカニカルミキサーで作製する。これに、激しく撹拌しながら、ＣＭＣをゆっくりと添加し、ボルテックスして混合物にする。混合を１５分間続ける。引き続き、殺生物剤およびキサンタンガムを添加し、組成物をさらに１５分間撹拌する。組成物を室温にて調製する。
【００３５】
上記のレシピに従って得られた水性組成物は４５重量％の乾燥固体含量、および２のｐＨおよびおよそ９００mPasのブルックフィールド粘度を有する。パラフィンで蒸発を防ぐためパラフィンで覆ったビーカー中、室温にて３月間保存したあと、組成物が安定（安定粘度および分離なし）を維持することが観察された。
【００３６】
粘度に対するｐＨ上昇の効果は、組成物に濃ＮａＯＨ（３２％）を滴下することによって評価した。結果を図１に示す。理解されるように、ｐＨを２倍（１．６から３．２）にすると、粘度の増加が１０倍を超えた。
【００３７】
もっとも実用的な用途において、本発明の水性組成物は、より大量の別の組成物でレオロジー改質剤として用いられるであろう。そうなので、ｐＨ上昇の効果のさらなる研究を、希釈組成物（１％ＣＭＣにまで希釈）で行った。結果を図２に示す。理解されるように、粘度は、３までの酸性ｐＨにて、非常に低く（２５０mPas未満に）保たれる。それゆえ、組成物は、非常に取扱い易い。しかしながら、ｐＨが３を超えて増加するにつれ、それは非常に急峻に増加する。ｐＨ４にて、粘度は１００mPasを上回るまで増加する。ｐＨ５にて、それは再び、２倍になり２０００mPasを超え、ｐＨが６〜７お中性地に達すると、粘度は２５００mPas付近で安定する。それにより、中性ないしアルカリ性組成物中のレオロジー改質剤として、本発明の組成物の価値は明らかになる。
【図１】
2012527220.tif 000002
【図２】
2012527220.tif 000003
【国際調査報告】
2012527220.tif 000004
2012527220.tif 000005
2012527220.tif 000006