JP2013538238A - デンプン粒子の安定分散体の調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において使用される用語「1つ("a," "an," "the")」、「1つ又はそれ以上」、及び「少なくとも1つ」は交換可能に使用され、特に文脈が明確に記述していない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書において使用される「℃」は、摂氏度の略語である。
本明細書において使用される「cP」は、粘度についてのcgs系の計測単位センチポアズの略語である。
(シート光沢度)
シート光沢度は、Technidyne Corporationから入手可能なTechnidyne T−480計器を使用して75°の入射角において計測する。シート光沢度は、被覆紙の艶又は光沢の外観を説明する特性であり、シート表面反射率の計測値である。
シート白色度は、Technidyne Corporationから入手可能なTechnidyne Brightimeter Micro S−5及びColortouch PC計器を使用して計測する。白色度は、青色光に対する試料の反射率の数値である。この計器は、一片の紙上を45度において照らす光源を、試料に対して垂直の0度からその同一スポットを捉える受光光学系とともに有する。
粘度は、Brookfield RVT粘度計(Brookfield Engineering Laboratories,Inc.,Stoughton,Massachusetts,USAから入手可能)使用して計測する。粘度測定のため、試料を好適に大きい容器中に注いで壁部とスピンドルとの間のエッジ効果を回避する。粘度は、計測する試料の特性に応じて種々のスピンドルサイズ及び回転速度を用いて約25℃において計測する。表1及び2に報告する値は、3番スピンドル及び100rpmの条件を用いて得られた。
以下の材料を本実施例において使用する。
デンプンA:ワキシーコーンスターチ(Penford,Cedar Rapids,IAから入手可能なDouglas Waxy Pearl Starch)、約11%湿分を含有する乾燥粉末。
デンプンB:デントコーンスターチ(Penford,Cedar Rapids,IAから入手可能なPearl Starch),約11%湿分を含有する乾燥粉末。
デンプンC:天然ワキシーコーンスターチ(Tate and Lyle,Koog,Netherlandsから入手可能なMerizet300)、約11%湿分を含有する乾燥粉末。
架橋剤:グリオキサール(Eka Chemicals Inc.,Marietta,GA.,USAから入手可能なEKA RC5550)。
不溶化剤:表面強度向上剤(Clariant,Muttenz,Switzerlandから入手可能なCartabond TSI(42%))。
漂白剤:2.5重量パーセント次亜塩素酸ナトリウムの水中溶液(Clorox,Corp.から入手可能な家庭用漂白剤)。
酵素:酵素調製物(Novozymes A/S,Bagsvaerd,Denmarkから入手可能なBAN480L)。
キレート化剤:キレート化水中調製物(Dow Chemical,Midland,MIから入手可能なVERSENOL120)。
クレー:90−96%の<2μmの粒子サイズを有する1級高白色度カオリンクレーの水中分散体(KaMin Performance Materials,Macon,GA,USAから入手可能なHydrafine(登録商標)90)、71%固体。
ラテックス:カルボキシル化スチレン−ブタジエンラテックス(The Dow Chemical Company,Midland,Michigan,USAから入手可能なCP638NA)、水中50%固体。
腐食剤:20%水酸化ナトリウム溶液(Fisher Scientific,Fair Lawn,N.J.)。
水:脱イオン水。
紙:Appleton Coated,Appleton,WIからの88グラム/平方メートル木材不含原紙。
Kady International of Scarborough,MA製の、Stator#1混合ヘッド及び2.24kWモーターを有するLab Kady−Mill混合機通し番号L−744。
GAW Pidlner−Steinburg GmbH,Graz,Austria製の、50hpモーター駆動及び473リットル容器を有するGAW Agitator、モデルRW60S−VST Rotor Stator。
最初にデンプンA及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して50重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。十分量の混合物をLab Kady−Mill混合機の混合ボウル中に装入してローターステーターを適切に被覆して跳ねを防止する(例えば、その場合、本実施例についての十分量の混合物は、750グラムのデンプンA及び665グラムの脱イオン水である)。Lab Kady−Mill混合機のモーター駆動速度設定を数字「10」(1から10のスケール)に設定し、50重量パーセントの固体含有率を有するフィードデンプン及び水の混合物を、得られる分散体が混合ボウル中で撹拌下で循環しなくなるまで5.5分間混合する。モーター駆動速度設定の速度を数字「4」に減らし、水を分散体に添加して固体含有率を25重量パーセントにする。分散体をモーター駆動速度設定の数字「4」において更に5分間混合する。結果は、室温(25℃)における24時間の貯蔵後にゲル化しない本開示によるデンプン粒子の水性液体中安定分散体である。
最初にデンプンA及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して50重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。100部の乾燥デンプンAに対して1部架橋剤を混合物に添加する。十分量の混合物をLab Kady−Mill混合機の混合ボウル中に装入してローターステーターを適切に被覆して跳ねを防止する(例えば、その場合、本実施例についての十分量の混合物は、750グラムのデンプンA及び665グラムの脱イオン水である)。Lab Kady−Mill混合機のモーター駆動速度設定を数字「10」(1から10のスケール)に設定し、50重量パーセントの固体含有率を有するフィードデンプン及び水の混合物を、得られる分散体が混合ボウル中で撹拌下で循環しなくなるまで5.5分間混合する。モーター駆動速度設定の速度を数字「4」に減らし、水を分散体に添加して固体含有率を25重量パーセントにする。分散体をモーター駆動速度設定の数字「4」において更に5分間混合する。結果は、室温(25℃)における24時間の貯蔵後にゲル化しない本開示によるデンプン粒子の水性液体中安定分散体である。
最初にデンプンB及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して50重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。十分量の混合物をLab Kady−Mill混合機の混合ボウル中に装入してローターステーターを適切に被覆して跳ねを防止する(例えば、その場合、本実施例についての十分量の混合物は、750グラムのデンプンB及び665グラムの脱イオン水である)。Lab Kady−Mill混合機のモーター駆動速度設定を数字「10」(1から10のスケール)に設定し、50重量パーセントの固体含有率を有するフィードデンプン及び水の混合物を、得られる分散体が混合ボウル中で撹拌下で循環しなくなるまで5.5分間混合する。モーター駆動速度設定の速度を数字「4」に減らし、水を分散体に添加して固体含有率を25重量パーセントにする。分散体をモーター駆動速度設定の数字「4」において更に5分間混合する。結果は、室温(25℃)における24時間の貯蔵後にゲル化しない本開示によるデンプン粒子の水性液体中安定分散体である。
最初にデンプンB及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して50重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。100部の乾燥デンプンBに対して1部架橋剤を混合物に添加する。十分量の混合物をLab Kady−Mill混合機の混合ボウル中に装入してローターステーターを適切に被覆して跳ねを防止する(例えば、その場合、本実施例についての十分量の混合物は、750グラムのデンプンB及び665グラムの脱イオン水である)。Lab Kady−Mill混合機のモーター駆動速度設定を数字「10」(1から10のスケール)に設定し、50重量パーセントの固体含有率を有するフィードデンプン及び水の混合物を、得られる分散体が混合ボウル中で撹拌下で循環しなくなるまで5.5分間混合する。モーター駆動速度設定の速度を数字「4」に減らし、水を分散体に添加して固体含有率を25重量パーセントにする。分散体をモーター駆動速度設定の数字「4」において更に5分間混合する。結果は、室温(25℃)における24時間の貯蔵後にゲル化しない本開示によるデンプン粒子の水性液体中安定分散体である。
実施例1から4の分散体のそれぞれについて、乾燥基準で100部全顔料をベースとする紙被覆組成物を調製する。具体的には、上記に提供される60乾燥重量部の炭酸塩及び40乾燥重量部のクレーを使用して顔料スリップを調製する。次いで、5乾燥重量部ラテックス及び9乾燥重量部の表1に提供される分散体を添加する。最後に、0.1乾燥重量部の不溶化剤を紙被覆組成物に添加する。20%水性水酸化ナトリウムを用いてpHを8.5に調整し、水を用いて固体含有率を61.0%に調整する。
最初にデンプンC及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して45重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。113.4kgのデンプンC及び126.6kgの水をGAW Mixer本体のタンク中に装入する。GAW Mixerの速度設定をモーター駆動速度制御について1800rpmに設定し、45重量パーセントの固体含有率を有する混合物を、得られる分散体が65.5℃の温度に到達するまで30分間混合する。乾燥重量基準の200百万分率塩化カルシウムを10%溶液を介して添加する。100部の乾燥デンプンCに対して0.00005部の酵素を分散体に添加し、更に30分間混合する。GAW Mixerの速度設定をモーター駆動速度制御について600rpmに減らす。キレート化剤を2000百万分率において添加し、分散体を更に10分間混合する。
結果は、室温(25℃)における24時間の貯蔵後にゲル化しないデンプン粒子の水性液体中安定分散体である。
最初にデンプンB及び脱イオン水の量を両方とも室温(25℃)において計測して40重量パーセントの固体含有率を有する混合物を作製することにより分散体を調製する。十分量の混合物をLab Kady−Mill混合機の混合ボウル中に装入してローターステーターを適切に被覆して跳ねを防止する(例えば、その場合、本比較例についての十分量の混合物は、750グラムのデンプンB及び998.9グラムの脱イオン水である)。Lab Kady−Mill混合機のモーター駆動速度設定を数字「10」(1から10のスケール)に設定し、40重量パーセントの固体含有率を有するフィードデンプン及び水の混合物を、得られる分散体が混合ボウル中で撹拌下で循環しなくなるまで5.5分間混合する。モーター駆動速度設定の速度を数字「4」に減らし、水を分散体に添加して固体含有率を25重量パーセントにする。分散体をモーター駆動速度設定の数字「4」において更に5分間混合する。
結果は、24時間後の室温貯蔵(25℃)後にゲル化するデンプンの水中分散体である。材料は容器から流出せず、被覆配合物中の構成成分に好適でない。
Claims (26)
- 水性液体中でデンプン粒子の分散体を調製する方法であって、
フィードデンプン及び前記水性液体をローターステーター混合機中に導入するステップと、
前記ローターステーター混合機中で、ゲル化温度から可溶化温度未満の範囲の温度において、前記フィードデンプン及び前記水性液体を維持するステップと、
前記ローターステーター混合機により前記フィードデンプンをデンプン粒子に切断するステップであって、前記デンプン粒子の水性液体中安定分散体を形成させる、切断するステップとを含む、方法。 - 前記デンプン粒子を架橋剤の不存在下で切断する、請求項1に記載の方法。
- 前記デンプン粒子を架橋剤の存在下で切断する、請求項1から2のいずれか一項に記載の方法。
- 水性液体中の前記デンプン粒子の分散体が、25℃において少なくとも52週間の時間にわたり保管安定性を維持する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプンをデンプン粒子に切断するステップが、2マイクロメートル以下の平均粒子サイズ直径を有するデンプン粒子を生成する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプンをデンプン粒子に切断するステップが、前記分散体の全重量に対して20から65重量パーセントの前記デンプン粒子を有する前記分散体を形成させるステップを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプン及び前記水性液体を前記ローターステーター混合機中に導入するステップが、バッチプロセスの一部である、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプン及び前記水性液体を前記ローターステーター混合機中に導入するステップが、連続プロセスの一部である、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ローターステーターが、デンプン粒子への前記フィードデンプンの切断の間に、100J/gから2000J/gの範囲内の比機械的エネルギーを付与する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプンをデンプン粒子に切断するステップを、界面活性剤の不存在下で実施する、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードデンプンを切断するステップが、出発分子量を有する可溶性デンプンを生成し、
前記可溶性デンプンを前記出発分子量から前記出発分子量未満の最終分子量に低減させる、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記可溶性デンプンを低減させることが、前記可溶性デンプンを前記出発分子量から前記出発分子量未満の最終分子量に酵素的に低減させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 分散体の全重量に対して20から65重量パーセントの前記デンプン粒子を有する前記分散体の粘度が、25℃において24時間存在させた後に10,000cP未満である、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水性液体を前記分散体の前記デンプン粒子から少なくとも部分的に除去することを含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水性液体を前記分散体の前記デンプン粒子から少なくとも部分的に除去し、その除去により乾燥再分散性粉末を形成させることを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記水性液体を前記分散体の前記デンプン粒子から少なくとも部分的に除去し、その除去により2マイクロメートル以下の平均粒子サイズ直径を有する乾燥再分散性粉末を形成させることを含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から16のいずれかに記載の方法により調製されるデンプン粒子の分散体。
- 請求項17に記載の分散体を含む結合組成物。
- 請求項17に記載の分散体を含む接着組成物。
- 請求項17に記載の分散体を含む被覆組成物。
- 前記被覆組成物は、紙被覆組成物である、請求項20に記載の被覆組成物。
- 前記被覆組成物は、支持体の1つ又はそれ以上の表面に施与される、請求項20に記載の被覆組成物。
- 前記被覆組成物は、皮膜形成組成物である、請求項20に記載の被覆組成物。
- 前記被覆組成物は、支持体の1つ又はそれ以上の表面に施与され、前記水性液体の一部が除去され、その除去により前記支持体の1つ又はそれ以上の表面に付随する被覆層を形成する、請求項20に記載の被覆組成物。
- 前記水性液体の一部が、乾燥、遠心分離、凍結乾燥、濾過又は吸収により除去される、請求項24に記載の被覆組成物。
- 物品であって、
1つ又はそれ以上の表面を有する支持体と、
前記支持体の1つ又はそれ以上の表面に付随する1つ又はそれ以上の被覆層とを含み、前記被覆層が請求項20に記載の被覆組成物に由来する、物品。
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