JP2000507995A - 水性バインダー系の調製用の多孔質成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、バインダーとして次の水溶性または水分散性物質：カルボキシル化および／またはアルコキシル化スターチ、セルロースエーテルおよび完全に合成のビニルポリマーおよび／またはポリアクリレートの少なくとも１種を含んでなる多孔質成形品に関する。成形品は、縁も多孔質であり、好ましくは内部と同じぐらい多孔質であることを特徴とする。成形品は、幾何学的な形状であり、好ましくは円筒状である。成形品は０．５〜５００ｇの重さである。５〜４０重量％の水を含有する出発物質の粉末状混合物を温和に固化することによって成形品が得られる。成形品は特に塊のないペーストを調製するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 水性バインダー系の調製用の多孔質成形品 本発明は、水性バインダー系の調製用の多孔質成形品、それの製造方法および 使用に関する。 課題となるタイプの成形品は既知である。例えば、粒子の寸法を増大させるた めに造粒機中で非常に微細な粒子、ほぼ粉末状の水溶性セルロースエーテルに水 を添加することによって速溶解ペーストを調製する方法がＤＥ３１ ０３ ３３ ８において提案されている。通常、湿分は、これらの微細粒子に約４０％の量で 添加され、その後、微細粒子を造粒して乾燥し、通常約１０％の残留湿分になる 。タブレットプレスを使用して、これらの造粒セルロースエーテルをタブレット にできる。タブレットは２５ｍｍの直径を有する。それらの縁は密になっている 。 ＤＥ４２ ００ １８８もタブレットの形態の壁紙接着剤を記載している。タ ブレットは、ガスの放出を伴なって水の存在下で反応する生成物および水溶性接 着剤ポリマーから本質的になる。特に、接着剤ポリマーは、セルロース誘導体、 例えばメチル、カルボキシメチル、ヒドロキシエチルメチル、エチルヒドロキシ エチルおよびヒドロキシプロピルメチルセルロース、スターチおよび変性スター チから選択される。ガスの放出を伴なって反応する生成物は、２成分、つまり一 方は酸、例えばクエン酸、アミドスルホン酸および酒石酸、他方は炭酸塩、特に アルカリ金属二炭酸塩からなる。タブレットは、多くとも１０,０００Ｎ／ｃｍ² の圧力下で製造される。タブレットの寸法は、２００ｍＬ〜５Ｌの水と混合する ことによって満足な品質の壁紙接着剤を形成する寸法である。 ＥＰ ０ ３１１ ８７３は、ペーストのベースとして適しているフレーク状 または粒状乾燥生成物の製造方法を記載し、その方法において、３０〜９５重量 ％のカルボキシメチル化および／またはアルコキシル化スターチ、３〜４０重量 ％のセルロースエーテルおよび２〜４０重量％の水分散性ポリマーまたは水溶性 ポリマーの３０〜８０重量％混合物を薄層中で、表面に適用し、８０〜２００℃ の温度で加熱することによって既知の方法で表面上で乾燥する。好ましくは、乾 燥をローラーまたはベルト乾燥機上で行い、乾燥エネルギーは、スチームまたは 赤 外線加熱またはマイクロ波によって供給される。乾燥後、生成物を粉砕して要求 される細かさにする。粒子寸法の分布は実質的に以下のとおりである：＞２．０ ｍｍ約１５％、＞１．２５ｍｍ約４５％、＞０．８ｍｍ約２５％、＞０．４ｍｍ 約１２％および０．４ｍｍ最大値３％。スケール５０〜２５０：１の電子顕微鏡 による拡大は、スポンジ状構造を示す。一面の粒子は、天然スポンジに似ている 構造を有し、一方、他方の面の粒子は、たいていなめらかで圧縮されている。 ＷＯ９０／１２８３８は、ノニオンセルロースエーテルおよび乾燥再分散ポリ マーの水溶性および／または水膨潤性の混合物に基づくさらさらした微細粒子乾 燥粉末を記載している。この乾燥粉末は、再分散ポリマーのシェルによって囲ま れ、しっかり結合されているノニオンセルロースエーテルの密なコアを有する粒 子構造によって特徴づけられる。乾燥粉末を製造するために、ノニオンセルロー スエーテルを粉末の形態で、水性ポリマー分散体と混合し、得られた約１５〜６ ０重量％の固体含量を有する水性混合物を噴霧乾燥させる。得られた微粒子乾燥 生成物は５０〜５００μｍの粒子寸法を有する。これらの粒子は、合体でき、凝 集体を形成する。 一般的には、タブレット形態の既知の壁紙接着剤は、多かれ少なかれ以下の欠 点を有すると言われている： １．約１時間のオーダーの溶解時間に、特性が損失する。 ２．タブレットでない生成物に比べて粘度が３０％低いために経済性が低下する 。 ３．メチルセルロース粒子の不完全な溶解によって製造されるペースト中に多く のゲル状粒子が存在する。 ４．タブレット２．５ｇを強く攪拌しなければならず、ペースト４Ｌに対して約 ５のタブレットが実質的に不可能であるので、塊のない攪拌は実質的に不可能で ある。 ５．タブレットが必要な砕解効果を有するようにするために、約３０〜５０％の タブレットが塩からなる。 ６．再分散粉末がタブレット加工の圧力下でほとんど不可逆的にフィルムになり 、不溶性になるために特定のペーストの配合が不可能である。 本発明が解決しようとする課題は、上記の欠点を克服し、穏やかな攪拌によっ て通常回数で、分離せず、無塵であり、水中に砕解しうる、水中に塊なしで溶解 する水性バインダー系、特にペーストを調製するための乾燥生成物を提供するこ とである。 本発明によって提供された解決策は、請求の範囲によって定義されて、水性バ インダー系、特にペーストを調製するための成形品が縁においても多孔質である ことを本質的に特徴とする。 成形品の縁は、内部とほぼ同じぐらい多孔質である。したがって、液体、特に 水が障害なしに浸透できる。この大きく開いた孔の系に原因して、水が実質的に 一度におよび同時に内部および外部から成形品を溶解する。 したがって、孔の系は、好ましくは均一であり、すなわち、孔が均一に成形品 のいたるところで分布する。電子顕徴鏡によれば、成形品の縁は、中央部よりも 顕著に密ではない。 本発明において、成形品は、成形用組成物の成形によって得られる造形された 、特に規則的に造形された生産品と理解される。この場合において、成形用組成 物は、ペーストおよび水を形成するために要求される成分からなる。 水性バインダー系、特にペーストを調製するために要求される成分は、本質的 にバインダーおよび助剤である。特にペーストが調製される場合に、バインダー は、以下の水溶性または水分散性物質の少なくとも１種であってよい： ａ）水溶性または水膨潤性スターチおよび／またはスターチ誘導体、 ｂ）セルロースエーテルおよび ｃ）完全に合成のビニルポリマーおよび／またはポリアクリレート。 本発明において、「水溶性または水膨潤性スターチ」は、特に変性されたスター チと理解され、その変性は、物理的または温和な化学的な作用によってもたらさ れる。特定の例としては、部分分解スターチおよびプレゼラチン化スターチがあ る。 「水溶性または水膨張性スターチ誘導体」はスターチエステルまたはスターチ エーテル、特にカルボキシル化およびアルコキシル化スターチと理解されている 。 適したカルボキシル化および／またはアルコキシル化スターチは、対応する変 性天然スターチ、例えば、じゃがいも澱粉、コーンスターチ、小麦澱粉、米澱粉 、マイロ（Milo）スターチ、タピオカスターチなどであり、じゃがいもおよび／ またはコーンスターチに基づく誘導体が好ましい。適したスターチ誘導体は、カ ルボキシル化度０．１〜２．０（ＤＳ）またはアルコキシル化度０．０５〜１． ５（ＭＳ）を有する。スターチ誘導体は、架橋されていてよい。適した架橋剤は 二官能性化合物である。これらの架橋剤は既知である(例えばＥＰ ０ ３１１８ ７３Ｂ１、第３頁第４９行〜第４頁第５行、参照)。 適したセルロースエーテルは、特に以下の種類である：ＣＭＣ、ＣＭＭＣ、Ｅ Ｃ、ＨＢＣ、ＨＢＭＣ、ＨＥＣ、ＨＥＣＭＣ、ＨＥＥＣ、ＨＰＣ、ＨＰＣＭＣ、 ＨＰＭＣ、ＨＥＭＣ、ＭＨＥＣ、ＭＣおよびＰＣ。カルボキシメチルセルロース (ＣＭＣ)、メチルセルロース（ＭＣ）およびメチルヒドロキシプロピルセルロー ス（ＨＰＭＣ）が好ましい。これは、特にＣＭＣのアルカリ金属塩および少しエ トキシル化したＭＣに適用する。セルロース誘導体は、少し架橋されてよく、そ の結果、８を超えるｐＨ値で溶解でき、水への溶解が遅くなる。グリオキサール の添加によって架橋を達成することができる。溶解後の溶液のｐＨ値を少なくと も８にするために、塩基成分は、酸成分より過剰に存在する。ｐＨ値は、好まし くは８〜９．５の範囲である。 完全に合成のポリマーは、以下のホモポリマーおよびコポリマーの再分散性分 散粉末である：ビニルエステル、スチレン、アクリレートおよびビニルクロライ ドポリマー。塩基性ポリマーとして適しているビニルエステルポリマーとしては 、ビニルアセテートホモポリマー；エチレンおよび／またはビニルクロライドお よび／もしくは他のビニルエステル、例えばビニルラウレート、バーサティック 酸マレイン酸／フマル酸のエステルとビニルアセテートのコポリマー；または飽和 Ｃ_3-8アルキルカルボン酸のビニルエステルのホモポリマーもしくはそれとエチ レン、ビニルクロライドおよび／もしくは他のビニルエステルとのコポリマーが 挙げられる。(メタ)アクリレートおよび／またはスチレン（コ）ポリマーは、 スチレンおよび／またはアクリル酸および／メタクリル酸と１〜２０個の炭素原 子を有する直鎖、分枝状または環状の脂肪族アルコールとのエステル（ここでは （メタ）アクリレートとして記載）のポリマーから誘導される。他のスチレン（ コ）ポリマーは、スチレン／ブタジエンコポリマーであってよい。適したビニル クロライドポリマーは、ビニルクロライド／エチレンコポリマーである。 ビニルアセテートホモポリマー、ビニルアセテート／エチレンコポリマーまた は飽和Ｃ_3-8アルキルカルボン酸のビニルエステルとエチレンとのコポリマー(１ 〜４０重量％のエチレンおよび０〜４０重量％の飽和Ｃ_3-8アルキルカルボン酸 のビニルエステルの群からの他のビニルエステルおよび／またはビニルクロライ ド);スチレンアクリレート、例えばスチレンブチルアクリレートまたはスチレン エチルヘキシルアクリレート（１〜７０重量％のスチレン含量）を使用すること が好ましい。これらの再分散性ポリマーは、通常、噴霧乾燥塔中でのポリマー分 散体の噴霧乾燥によって調製される。 バインダーを、分散粉末を除いて、それだけを単独でまたは組み合わせ使用し てよい。上記のセルロースエーテルおよびスターチ誘導体は、単独のバインダー として特に適している。再分散性ポリマーと組み合わせたセルロール誘導体およ びスターチ誘導体は、特に２種のバインダーの組み合わせに特に適している。 適した助剤は、考えられる用途にしたがって特性を有するバインダーを提供す る物質であり、例えば防腐剤、湿潤剤、充填剤、砕解剤、剥離剤などが挙げられ る。特定の例としては、ポリサッカリド、例えばセルロースまたはスターチ、超 吸収体、シリカ、タルク、カオリン、チョーク、デキストリン、水ガラス、糖な どが挙げられる。 ペーストを調製するためのこれらの助剤は、固体である場合に粉末形態で使用 される。これらの粒子寸法は、０．０１〜３ｍｍの範囲であり、特に０．４〜３ ｍｍの範囲である。 成形品は、実質的にいかなる幾何学を有してもよい。円柱状の成形品が好まし い。しかしながら、球状の成形品、四角の成形品および他の３次元幾何学を有す る成形品が使用されてもよい。縁の長さ２．５ｍｍを有する少なくとも１つの仮 想的な立方体を内部に収容できる幾何学を有する成形品が好ましい。０．５〜５ ００ｇ）特に１０〜２００ｇの重さを有する成形品が好ましい。成形品が溝を、 例えば板チョコレートのように含有する場合、個々の片は、少なくとも１ｇの重 さを有する。 したがって、粒子は保護の範囲内に入らない。 本発明による成形品は、通常以下のとおり調製される： ａ）ペーストを調製するための粉末状成分を、全体としての混合に基づいて５〜 ４０重量％、特に１０〜２０重量％の水および／または１５重量％までの水和水 を含有する塩、特に１２重量％までのその塩と混合する。水和水を含有する塩は 、とりわけ硫酸、リン酸、リン酸水素、リン酸二水素、炭酸、ホウ酸、ケイ酸お よび酢酸のナトリウムおよびカリウム塩である。視覚的に均一な混合物が形成さ れるまで混合を続ける。残りの成分を添加する前に、成分のいくつかは、はじめ に配合してもよい。 ｂ）そのようにして形成された混合物を型に導入し、ブランクに加工する。０． ２Ｎ／ｃｍ²を超える圧力、好ましくは２Ｎ／ｃｍ²またはそれ以上の圧力を適用 する必要があってよい。成形品は、パックの一部分であってもよい。 ｃ）得られたブランクは、加熱によって注意深く固化される。ブランクの孔構造 はそのままにして、スターチおよびセルロース誘導体は角状にならないか、また は再分散ポリマー粉末がフィルムを形成しないで、粉末粒子間の接触点が形成さ れるように、ブランクを加熱することが推奨される。従来の熱源、例えばホット エア、スチーム、赤外線加熱器などに加えて、他の適している熱源は、特に３〜 ３００,０００ＭＨｚの範囲の周波数のマイクロ波放射である。したがって、３ ００ＭＨｚをこえる実用的なマイクロ波の他に、この周波数の範囲は、３〜３０ ０ＭＨｚのラジオ波も含有する。多くとも１,０００Ｗ／ｋｇｈ、好ましくは４ ００Ｗ／ｋｇｈ未満、特に２００Ｗ／ｋｇｈ未満の処方特異的高周波電力が固化 ために使用される。さまざまなエネルギー源は、同時にまたは連続的に、とくに 注意深い処理のために真空と組みあせて使用されてもよい。とくに型がパックと して作用する場合、ブランクが加熱工程のための型に残っていてよい。しかしな がら、この場合、パックは少なくとも１つの端で開いている。完全に閉じた容器 は、材料を漏らさないで、水を漏らすように充分に穴のあいている状態で使用し てもよい。 ｄ）最後に、型をパックとして作用することを意図しない場合には、乾燥した成 形品を取り出す。 成形品は、バッチの原理または連続的にコンベアベルトの原理で作製されてよ い。 成形品は、水によって塊のない水溶液または分散体を形成する。溶液または分 散体は、ペースト、すなわち、比較的低い固体濃度でさえ高粘度の攪拌できない ペーストを形成する水性膨潤生成物の形態の接着剤であることが好ましい。これ らのペーストは、壁紙および壁のカバーリングを貼ることを目的とすることが好 ましい。しかしながら、他の水性接着剤が、この方法で製造されてもよい。壁、 天井および床上の無機物質、例えばプラスター、スクリードまたはコンクリート 用の塊のないプライマーの調製用のために、相当組成物であれば、成形品は適し てもいる。一般に、そのように固化された表面は、塗料によって、表面配合物に よってまたは接着剤によって被覆されている。 ペーストは、以下のように調製されることが好ましい： ａ）成形品を攪拌しながら、水に添加する。 ｂ）成形品が溶解するまで成形品および水を攪拌する。 塊のない均一なペーストは、このようにして得られ、言いかえればペーストは 、成形品の乾燥成分を全く含まない。 粉末から直接調製されたペーストと比較して、本発明によって調製されたペー ストは、性能に関する特性、例えば粘度、湿潤接着強度および乾燥接着強度にお いてほとんど差異を示さない。 本発明の他の利点としては、ペーストの調製の間に塵を発生しないことおよび パックにおいてペースト成分の分離を生じないことが挙げられる。 加圧によって作製された密な外側層を有する既知の成形品と比較して、本発明 による成形品は、塊のない加工性によって特徴づけられる。密な外側層なしでさ え、本発明による成形品の圧縮強度＞２０Ｎ、特に＞４０Ｎ、とりわけ＜６０Ｎ は、貯蔵および加工のために驚くべき程度に充分に高い。 本発明を以下の実施例によって説明する。 実施例１ カルボキシメチルスターチＮａ塩（フレークの形態）７５重量％、粉末形態ソ ルビトール１０重量％および水５重量％の混合物３０ｇをガラス型に導入し、１ ０Ｎ／ｃｍ²の圧力下で１０秒間タブレットにした。充填したガラス型を、１２ ０℃に加熱した乾燥キャビネットに１５分間おいた。そのようにして得られたタ ブレットは、安定であり、塊を形成することなしに、室温で３分間で水道水に溶 解した。水溶液（混合比１：３２）は２０℃で１０,０００ｍＰａｓの粘度 (Brookfield RVT)を有した。粉末形態の同じ接着剤組成物は同じ粘度を有した。 実施例２ ２×２０ｇの実施例１と同じ組成物をマイクロ波に適した容器（例えば、ガラ ス、ポリプロピレン）に導入し、２４５０ＭＨｚの周波数でＭＬＳ１２００ラボ ラトリーマクロウェーブシステム（ＭＬＳ社の製品）でマイクロ波を照射した。 適用した電力は２５０ワットになった。タブレットの溶解挙動は実施例１と同じ であった。タブレットの圧縮強度は４３Ｎであった(SCHLEUNIGER Model 6Dタブ レット硬度テスターによって測定)。 実施例３ 実施例２を水７．３重量％および１２．０重量％で繰り返したが、同等な結果 が得られた。 実施例４ メチルセルロース５０重量％、ポリビニルアセテート分散粉末３０重量％、水 １０重量％および助剤１０重量％の混合物を調製した。２×２０ｇの得られた混 合物に実施例２と同様にマイクロ波を照射した。高い機械強度の成形品が得られ た。成形品の圧縮強度は７８Ｎであった(SCHLEUNIGER Model6Dタブレット硬度テ スターによって測定)。溶解強度は、再び満足できるものであった。接着試験は 、充分な乾燥および湿潤接着強度を示した。 取り扱いのために充分安定した成形品は、ペーストのためのバインダーを短時 間であるが注意深く加熱することによって製造できることが実施例によって示さ れている。成形品は、溶解挙動およびそれらの接着特性において対応する粉末形 態の組成物とほとんど異ならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 1:26 3:00 33:00 (72)発明者 シェットマー，ベルンハルト ドイツ連邦共和国デー―40789モンハイム、 ロッテンシュトラーセ49番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 縁も多孔質であることを特徴とする、水性バインダー系の調製のための 物質の多孔質成形品。 ２． 縁が内部と同じぐらい多孔質であることを特徴とする請求項１に記載の 成形品。 ３． ０．５〜５００ｇ、特に１０〜２００ｇの重量によって特徴づけられる 請求項１に記載の成形品。 ４． 体積が少なくとも５ｃｍ³である円柱状形態によって特徴づけられる請 求項１に記載の成形品。 ５． ２０Ｎを超える圧縮強度を有することによって特徴づけられる請求項１ に記載の成形品。 ６． ペーストのためのバインダーとしての次の水溶性または水分散性物質： ａ）水溶性または水膨潤性スターチおよび／またはスターチ誘導、 ｂ）セルロースエーテルおよび ｃ）再分散性の分散粉末形態の完全に合成のビニルポリマーおよび／またはポリ アクリレート の少なくとも１つによって特徴づけられる請求項１に記載の成形品。 ７． ａ）ペーストを調製するための粉末形態の物質を、混合物の量に基づい て水５〜４０重量％、特に１０〜２０重量％および／または水和水を含有する塩 １５重量％まで、特に１２重量％までと混合し、 ｂ）混合物を型に導入し、ブランクに加工し、 ｃ）ブランクを加熱によって注意深く固化し、 ｄ）固化した成形品を要すれば型から取り出す ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成形品の製造方法。 ８． 最初に粉末を混合し、次いで水を添加することを特徴とする請求項７に 記載の方法。 ９． ０．２Ｎ／ｃｍ²を超える圧力下で混合物をブランクに成形することを 特徴とする請求項７に記載の方法。 １０． 成形品をマイクロ波放射で加熱することを特徴とする請求項７に記載 の方法。 １１． マイクロ波処理を、多くとも１０００Ｗ／ｋｇｈ、好ましくは４００ Ｗ／ｋｇｈ未満、さらに好ましくは２００Ｗ／ｋｇｈ未満の処方特異的高周波数 電力によって行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２． マイクロ波処理を、従来の加熱技術および／または真空と組みあせて 行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １３． ５〜１８０分間、好ましくは１０〜９０分間、従来の加熱技術によっ てブランクを加熱することを特徴とする請求項７に記載の方法。 １４． ペースト、特に壁紙ペーストの調製ための請求項１〜６のいずれかに 記載の成形品の使用。