JP2019526717A - 非水溶性粒子を含むバイオベースの高分子電解質錯体組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、繊維基材、織物、織布及び不織布材料のための結合剤に適したバイオベースの高分子電解質錯体（ＰＥＣ）組成物に関し、ＰＥＣ組成物は、カチオン性バイオポリマー、アニオン性バイオポリマー、酸、及び防腐剤を含み、ＰＥＣの正味電荷はカチオン性、アニオン性ポリマー及びカチオン性ポリマーの電荷比は≦１、カチオン性バイオポリマーはキトサン、アニオン性バイオポリマーは天然由来のポリアニオン、酸はブレンステッド酸及び／又はルイス酸、ブレンステッド酸は任意の有機及び／又は無機酸から選択され、ルイス酸は任意のカチオン性の一価又は多価原子から選択され、カチオンとアニオンとの間の重量比は１：０．１〜１：２０、カチオンと酸との間の重量比は１：０．０１〜１：３０、キトサンは６６％〜１００％の脱アセチル化度を有し、ｐＨは７未満であり、前記組成物は、１以上の非水溶性粒子を更に含む。本発明は更に、ＰＥＣ組成物を調製する方法、ＰＥＣ組成物の使用、及びＰＥＣ組成物で材料を処理する方法に関する。

Description

本発明は、環境に優しく、再生可能であり、生分解性である、バイオベースの高分子電解質錯体（ＰＥＣ）組成物に関する。ＰＥＣ組成物は、カチオン性ポリマーとしてのキトサン、天然由来のポリアニオンによって代表されるアニオン性ポリマー、特に多糖類、及び１以上の添加剤を含む。

本発明のＰＥＣ組成物は、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料向けの結合剤に適している。本発明のＰＥＣ組成物による繊維基材、織物、織布、及び不織布材料の処理は、より高い乾燥及び／又は湿潤強度、即ちより高い乾燥及び／又は湿潤引張指数を有する材料を提供する。これらが含有する１以上の添加剤のおかげで、ＰＥＣ組成物は、添加剤の特定の特性を処理材料に移すことができる。

ＰＥＣは、ポリマー・ポリマー間、ポリマー・薬剤間、及びポリマー・薬剤・ポリマー間等、反対に荷電された粒子間で形成された会合錯体である。これらの錯体は、反対に荷電されたポリイオン間の静電相互作用によって形成され、これにより、化学架橋剤の使用を回避する（Ｓ．Ｌａｎｋａｌａｐａｌｌｉ，２００９）。由来に基づいて、ＰＥＣは、天然高分子電解質、合成高分子電解質、及び化学修飾バイオポリマーとして分類される。

本発明のＰＥＣ組成物は、天然高分子電解質又は化学修飾バイオポリマーのいずれかである天然由来のポリアニオンによって代表される、生物由来の有機分子（即ち、バイオポリマー）を含む。そのため、ＰＥＣは合成ポリマー及び合成高分子電解質を含まず、従って本発明のＰＥＣ組成物はバイオベースのＰＥＣ組成物である。

特許文献１は、製紙用のＰＥＣ懸濁液に関する。しかしながら、ＰＥＣ懸濁液は、カチオンとしてのキトサンを含まない。代わりに、カチオンは、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー等の合成ポリマーである。そのため、特許文献１のＰＥＣはバイオベースＰＥＣではない。より重要なことには、（ｉ）処理材料の湿潤強度の増加、（ｉｉ）処理材料の引張剛性に対する影響、及び／又は（ｉｉｉ）数ヶ月の期間にわたるＰＥＣの安定性、に関するデータも基準もない。

特許文献２は、負の正味電荷を有するＰＥＣを使用して繊維ウェブを製造することに関する。更に、ＰＥＣは、カチオンとしてのキトサンを含まない。代わりに、カチオンは、アクリルポリマー、ポリアクリルアミド、及びアミドアミンポリマー等の合成ポリマーである。その結果、特許文献２によるＰＥＣはバイオベースではない。

特許文献３〜５は、汚染傾向の低減、洗浄努力の低減、及び微生物負荷の低減のためのＰＥＣに関する。しかしながら、バイオポリマーに加えて、（ｉ）特許文献３の請求項１に開示されているジアリルジメチルアンモニウムクロリド「ＤＡＤＭＡＣ」のホモポリマー、（ｉｉ）特許文献４の請求項１に開示されているアクリル酸のホモポリマー及びアクリル酸のランダムコポリマー、（ｉｉｉ）特許文献５に開示されている、以下のアニオン性モノマー：アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、スチレンスルホン酸、及びアクリルアミドプロパンスルホン酸、のホモポリマー又はコポリマー等の合成ポリマーも含むので、ＰＥＣは完全には生物由来ではない。

その結果、特許文献３〜５によるＰＥＣはバイオベースではない。より重要なことには、（ｉ）処理材料の乾燥強度及び湿潤強度の増加、（ｉｉ）処理材料の引張剛性に対する影響、並びに／又は（ｉｉｉ）数ヶ月の期間にわたるＰＥＣの安定性、に関するデータも基準もない。そのため、特許文献３〜５のいずれも、本発明と同じ目的又は目標を有していない。

特許文献６は、バイオポリマーからなるＰＥＣに関する。より重要なことには、（ｉ）処理材料の乾燥強度及び湿潤強度の増加、（ｉｉ）処理材料の引張剛性に対する影響、並びに／又は（ｉｉｉ）数ヶ月の期間にわたるＰＥＣの安定性、に関するデータも基準もない。そのため、特許文献６は、本発明と同じ目的又は目標を有していない。

特許文献７は、ＰＥＣ固体材料系に関する。そのため、ＰＥＣは固体材料の形態であり、溶液ではない。また、特許文献７は、ＰＥＣの正味電荷については触れていない。更に、特許文献７は、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとの間の電荷比についても触れていない。より重要なことには、（ｉ）処理材料の乾燥強度及び湿潤強度の増加、（ｉｉ）処理材料の引張剛性に対する影響、並びに／又は（ｉｉｉ）数ヶ月の期間にわたるＰＥＣの安定性、に関するデータも基準もない。特許文献７は、本発明と同じ目的又は目標を有していない。

更に、従来技術において記載されたＰＥＣ組成物の特定の実施形態は、安定性問題のため、０．０４％のＰＥＣ濃度を有する。そのため、より高いＰＥＣ濃度を有するＰＥＣ組成物の需要もある。

欧州特許第０７２３０４７号明細書 欧州特許第ＥＰ１９１８４５５号明細書 米国特許第８９９３５０５号明細書 米国特許第９０１２３８９号明細書 米国特許第９２７３２２０号明細書 米国特許出願第２０１３２１６５９２号明細書 米国特許第６９３６７４６号明細書

本発明の目的は、上記の組成物の欠点及び不都合を克服すること、並びに環境に優しく、再生可能であり、生分解性であるバイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、ＰＥＣ組成物で処理される材料に機械的特性（乾燥強度、湿潤強度、引張剛性、及び／又は引張柔軟性）を移すことである。

本発明の更なる目的は、ＰＥＣ組成物で処理される材料に疎水性を移すことである。

本発明の更なる目的は、ＰＥＣ組成物で処理される材料に親水性を移すことである。

本発明の更なる目的は、少なくとも１．５ヶ月にわたって安定するバイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、少なくとも０．０４重量％、好ましくは少なくとも１．５重量％のＰＥＣ、より好ましくは少なくとも４重量％のＰＥＣ、最も好ましくは４〜１０重量％のＰＥＣを含む、バイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、成形しないバイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、低コストのアニオン性バイオポリマーを含むバイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料の、並びにパルプ、紙、及び板紙の結合剤に適した、バイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、水道水中で安定するバイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。従来技術によれば、水中の鉱物はＰＥＣを不安定化させる。

本発明の更なる目的は、湿潤引張強度、疎水性等、添加剤からの特定の特性を、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料に搬送して移す能力を有する、バイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、不織布材料がガラス繊維又は岩石繊維等の鉱物繊維である、バイオベースのＰＥＣ組成物を提供することである。

本発明の更なる目的は、上記バイオベースのＰＥＣ組成物を実現するための方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、（ｉ）高い湿潤引張強度、及び／又は（ｉｉ）高い乾燥引張強度、及び／又は（ｉｉｉ）柔軟性、及び／又は（ｉｖ）剛性、及び／又は（ｖ）疎水性を有する、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を提供することである。

上記の目的のいずれの組み合わせも可能である。

本発明の目的は、カチオン性バイオポリマー、アニオン性バイオポリマー、酸、及び防腐剤を含むバイオベースのＰＥＣ組成物によって達成される。バイオベースという表現は、ＰＥＣ組成物が生物由来であることを示す。

本発明のＰＥＣ組成物は、非水溶性粒子を更に含む。非水溶性粒子とは、本明細書において、１５重量％を超えない水中での可溶性を有する任意の固体化合物であると理解される。更なる非水溶性粒子は、１以上のプラスチック粒子、及び／又はバイオプラスチック粒子、及び／又はタンパク質粒子、及び／又は疎水性粒子である。

ＰＥＣ組成物は生物由来であるが、非水溶性粒子及び添加剤は、互いに独立して、天然又は合成由来であり得る。

ＰＥＣ組成物の正味電荷はカチオン性であり、アニオン性ポリマーとカチオン性ポリマーとの間の電荷比は≦１である。また、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとの間の重量比は、１：０．１〜１：２０である。本発明における比率は、別途指定されない限り重量比である。

本発明のＰＥＣ組成物は、カチオン性デンプン及びカチオン性セルロース等のその他のカチオンと比較して、より高い引張指数を付与するキトサンを含む。そのため、本発明の好適な実施形態は、カチオン性バイオポリマーとしてのカチオン性キトサンを含む。組成物中のキトサンの濃度は、０．００５〜３０重量％である。また、キトサンは好ましくは、６６％〜１００％の脱アセチル化度を有する。脱アセチル化度は、ＰＥＣ組成物中のキトサンの物理的特性にとって重要である。

天然由来のポリアニオンであるアニオン性バイオポリマーはリグニンアルカリ、リグノスルホン酸、又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルギン酸（好ましくはナトリウム塩）、キサンタンガム、ペクチン、カラギーナン、及びナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）、及びアラビアガム等の多糖類から選択されることが可能である。リグニンアルカリ及びリグノスルホン酸は、好ましくはこれらのナトリウム塩の形態であってもよい。組成物中のアニオン性バイオポリマーの濃度は、０．００５〜３０重量％である。本発明における％単位の濃度は、別途指示されない限り重量％単位の濃度である。

ＰＥＣ組成物のｐＨはｐＨ７未満であり、これはブレンステッド酸及び／又はルイス酸によって実現され得る。好ましくは、ＰＥＣ組成物のｐＨは６．５未満である。ブレンステッド酸は任意の有機酸又は無機酸から選択され、酸の濃度は０．０１〜３０％である。ルイス酸は任意のカチオン性の一価又は多価原子から選択され、ルイス酸の濃度は０．０１〜３０％である。ＰＥＣ組成物は好ましくは２〜４のｐＨ値を有する。カチオン性ポリマーと酸との間の重量比は、ＰＥＣ組成物中で１：０．０１〜１：３０である。ＰＥＣ組成物の酸は、酢酸、アセチルサリチル酸、アジピン酸、ベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、クエン酸、ジヒドロキシフマル酸、ギ酸、グリコール酸、グリオキシル酸、塩酸、乳酸、リンゴ酸、マロン酸、マレイン酸、マンデル酸、シュウ酸、パラ−トルエンスルホン酸、フタル酸、ピルビン酸、サリチル酸、硫酸、酒石酸、及びコハク酸のうちの１以上、より好ましくはクエン酸、シュウ酸、及び酒石酸、更に好ましくはクエン酸、最も好ましくはクエン酸一水和物から選択される。

ＰＥＣ組成物中のＰＥＣの濃度は、少なくとも０．０４重量％ＰＥＣ、好ましくは少なくとも１．５重量％ＰＥＣ、より好ましくは少なくとも４重量％ＰＥＣ、最も好ましくは４〜１０重量％ＰＥＣである。更に、本発明のＰＥＣ組成物は希釈可能である。高濃度ＰＥＣ組成物の製造は輸送コストを下げるという観点から有利であり、即ちＰＥＣ組成物は高濃度で調製され、ユーザ又は顧客による輸送の後に希釈されることが可能である。

ＰＥＣ組成物の溶媒は、蒸留水、水道水、及び脱イオン水から選択された水である。キトサンを含むＰＥＣ組成物は、水道水中では不安定であることが従来技術において知られており、従って蒸留水中で調製される。しかしながら、本発明のＰＥＣ組成物は水道水中で安定している。

本発明のＰＥＣ組成物はまた、原液の形態で調製されてもよく、即ちＰＥＣ組成物は添加水を含まない。

ＰＥＣ組成物は、水溶性可塑剤、消泡剤、発泡剤、湿潤剤、合着剤、触媒、界面活性剤、乳化剤、保存剤、架橋剤、レオロジー調整剤、充填剤、ノニオン性ポリマー、染料、顔料から選択された、１以上の添加剤を含む。前記１以上の添加剤は、適用方法及び最終材料の予想される特性に応じて選択され、ここで添加剤の濃度は０〜９９重量％、好ましくは０〜５０重量％、最も好ましくは０〜３０重量％である。

防腐剤は、防かび剤、殺菌剤、医薬品防腐剤、化粧品防腐剤、及び／又は食品防腐剤からなる群より選択されてもよい。防腐剤の濃度は、０．００５〜１０重量％、好ましくは０．００５〜１．５重量％、より好ましくは０．００５〜０．５重量％である。また、防腐剤は好ましくは生分解性及び／又は再生可能である。食品防腐剤、医薬品防腐剤、及び化粧品防腐剤は、非毒性であるので好ましい。防腐剤を含むことは、ＰＥＣ組成物中のかびの成長を抑制するのに役立つ。また、我々は、防腐剤を含まないＰＥＣ組成物は防腐剤を含む組成物よりも黄色／褐色になることを見出した。より黄色いＰＥＣ組成物とあまり黄色くないＰＥＣ組成物との間で性能が同じだったとしても、黄色い色は材料に移り、不織布及び織物等の繊維基材にとって特に望ましくない黄色化を引き起こす。

本発明のＰＥＣ組成物は、１以上の非水溶性粒子を更に含む。非水溶性粒子を組み込んで搬送する組成物の能力は、指定された非水溶性粒子の特性を、ＰＥＣ組成物で処理された異なる材料に移す機会を与える。この能力は本発明によって探求される。

本発明の非水溶性粒子は、１：０．０１〜１：５０、好ましくは１：０．０５〜１：２０、より好ましくは１：０．１〜１：１０、最も好ましくは１：０．５〜１：１のＰＥＣ：非水溶性粒子の重量比でＰＥＣ組成物中に存在し得る。また、本発明の非水溶性粒子は、好ましくは１００ｎｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは１００ｎｍ〜３００μｍの範囲の粒径を有する。

非水溶性粒子は、以下のタイプ、即ちプラスチック、バイオプラスチック、疎水性粒子、タンパク質、固体ワックス、固体樹脂、充填剤、顔料、ヒュームドシリカ、及びこれらの混合物であってもよい。

本発明のＰＥＣ組成物で採用されるプラスチックは、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネートブタジエンスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリウレタン、マレイミド、ビスマレイミド、メラミンホルムアルデヒド、フェノール類、ポリエポキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、尿素ホルムアルデヒド、フラン樹脂、シリコーン、ポリスルホン、ポリオキシメチレンからなる群より選択されてもよく、好ましくはポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらの混合物より選択されてもよい。

プラスチックが生物学的性質のものであるとき、これらは好ましくは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、Ｌ−ＰＬＡ、Ｄ−ＰＬＡ、ＤＬ−ＰＬＡ、ＰＬＧＡ、ＰＤＬＡ等のＰＬＡｃｏ−コポリマー、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、及びＰＨＢ、ＰＨＢＶ、Ｐ３ＨＢ、Ｐ４ＨＢ、ＰＨｂＨＨｘ、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ２０％ｍｏｌ−３ＨＶ、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ４ＨＢ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ６％ｍｏｌ−３ＨＡ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ４ＨＰ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ３ＨＨＸ）、ＰＨＢＨＨｘ）等のこれらの変形、エチルセルロース、アセチルセルロース、熱可塑性デンプン、ポリブチレンサクシネートから選択されることが可能であり、好ましくはＰＬＡ、ＰＨＡ、及び熱可塑性デンプン、並びにこれらの混合物から選択されることが可能である。

本発明のＰＥＣ組成物は、好ましくはエンドウ豆タンパク質、バイタル小麦グルテン、小麦グルテン、ルピナスタンパク質、ダイズタンパク質、ダイズタンパク質、トウモロコシタンパク質、ゼインタンパク質、ピーナツタンパク質、カゼイン、並びに分離株及び／又は粉としての類似の植物ベース又は酵母ベースのタンパク質から選択された、非水溶性粒子としてのタンパク質を含有してもよい。他の有用なタンパク質は、ハイドロフォビン（約１００〜１５０のアミノ酸の小タンパク質であり、例えばスエヒロタケ等の糸状菌の特徴である。これらは概して８システイン単位を有する）、ケラチン、魚タンパク質等の動物性タンパク質、アルブミン、乳タンパク質であり、植物性タンパク質の他の供給源の非限定的な例は、例えば、ナッツ、種子、穀物、及び豆類から抽出されるタンパク質を含む。これらの供給源は、アーモンド、ブラジルナッツ、カシューナッツ、クルミ、ペカン、ヘーゼルナッツ、マカダミアナッツ、ヒマワリの種、カボチャの種、トウモロコシ等を含むが、これらに限定されない。その他の供給源は、余剰汚泥、肥料、及び堆肥等のタンパク質含有バイオマスを含む。より好適なタンパク質は、エンドウ豆タンパク質、バイタル小麦グルテン、小麦グルテン、ルピナスタンパク質、ダイズタンパク質、トウモロコシタンパク質、ゼインタンパク質、カゼイン、及びケラチンである。

非水溶性粒子は、２７℃〜２２０℃の融点を有する、植物及び／又は動物ワックスとしての固体ワックスに由来し得る。これらは好ましくは、シロヤマモモ蝋、カンデリラワックス、カルナウバワックス、ヒマシワックス、エスパルトワックス、木蝋、オウリキュリー（ｏｕｒｉｃｕｒｙ）ワックス、ライスワックス、ダイズワックス、ナンキンハゼワックス、蜜蝋、中国蝋、ラノリンワックス（ウールワックス）、シェラックワックス、鯨蝋、及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。

固体ワックスは、鉱物性、合成ワックス、及び／又は石油由来ワックスであってもよく、２７℃〜２２０℃の融点を有してもよい。これらは好ましくは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、セレシンワックス、モンタンワックス、オゾセライトワックス、ポリエチレンワックス、ピートワックス、及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。

非水溶性粒子は固体樹脂であってもよい。固体樹脂は、好ましくはアスファルタイト及びユタ樹脂等の石油樹脂、シェラック等の昆虫樹脂、コーパル、ダンマル、マスチック、及びサンダラック等の植物樹脂、含油樹脂（フランキンセンス、エレミ、テルペンチン、コパイバ）、ゴム樹脂及びアレッポマツ樹脂、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル及びシリコーン樹脂等の合成樹脂からなる群より選択される、植物及び／又は動物及び／又は石油由来樹脂及び／又は合成樹脂であってもよい。より好適な固体樹脂は、フラン、ロジン、及びゴム樹脂等の植物系樹脂から選択される。

本発明の非水溶性粒子は、無機及び／又は有機顔料であってもよい。

非水溶性粒子として使用される充填剤及び顔料は、好ましくは、粘土、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、酸化鉄、硫酸バリウム、炭酸バリウム、硫酸アルミニウム、カオリナイト、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸マグネシウム、サテン顔料、二酸化亜鉛、及び硫化亜鉛からなる群より選択されてもよく、より好ましくは、粘土、二酸化チタン、及び硫酸アルミニウム、並びにこれらの混合物から選択されてもよい。

組成物は、特に架橋が始まる温度を調整する役割を有する、酸又は塩基性触媒を付加的に含むことができる。触媒は、粘土、コロイド状又は非コロイド状シリカ、有機アミン、四級アミン、金属酸化物、金属硫酸塩、金属塩化物、尿素硫酸塩、尿素塩化物等のルイス塩基及び酸、並びにケイ酸塩に基づく触媒から選択されることが可能である。

触媒はまた、リン含有化合物、例えば次亜リン酸アルカリ金属塩、亜リン酸アルカリ金属、ポリリン酸アルカリ金属、リン酸水素アルカリ金属、リン酸又はアルキルホスホン酸であってもよい。好ましくは、アルカリ金属はナトリウム又はカリウムである。

触媒はまた、フッ素及びホウ素を含む化合物、例えばテトラフルオロホウ酸又はこの酸の塩、特にテトラフルオロホウ酸ナトリウム又はテトラフルオロホウ酸カリウム等のテトラフルオロホウ酸アルカリ金属、テトラフルオロホウ酸カルシウム又はテトラフルオロホウ酸マグネシウム等のアルカリ土類金属テトラフルオロホウ酸塩、テトラフルオロホウ酸亜鉛、及びテトラフルオロホウ酸アンモニウムであってもよい。好ましくは、触媒は、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、及びこれらの化合物の混合物である。

組成物中に導入される触媒の量は、最大２０重量％、好ましくは最大１０％であってもよく、有利には少なくとも１％に相当し得る。

本発明の一実施形態では、ＰＥＣ組成物は、キトサン、ＣＭＣ、及びクエン酸を含む。本発明の好適な実施形態では、ＰＥＣ組成物は、０．７５〜６重量％のキトサン、０．７５〜６重量％のＣＭＣ、及び６〜３０重量％のクエン酸一水和物を含んでもよい。本発明の更に好適な実施形態では、ＰＥＣ組成物は、０．７５〜６重量％のキトサン、０．７５〜６重量％のＣＭＣ、及び６〜２４重量％のクエン酸一水和物を含む。本発明の更に好適な実施形態では、ＰＥＣ組成物は、０．７５〜４重量％のキトサン、０．７５〜４重量％のＣＭＣ、及び６〜２４重量％のクエン酸一水和物を含む。

本発明の更に好適な実施形態では、ＰＥＣ組成物は、０．７５〜２重量％のキトサン、０．７５〜２重量％のＣＭＣ、９〜１２重量％のクエン酸一水和物、及び０．７５〜４重量％の非水溶性粒子を含む。非水溶性粒子は、バイオプラスチック又はタンパク質粒子を含んでもよい。本発明の一実施形態では、ＰＥＣ組成物は、０．７５重量％のキトサン、０．７５重量％のＣＭＣ、９重量％のクエン酸一水和物、及び０．７５〜１．５重量％の非水溶性粒子を含む。本発明の別の実施形態では、ＰＥＣ組成物は、２重量％のキトサン、２重量％のＣＭＣ、１２重量％のクエン酸一水和物、及び２〜４重量％の非水溶性粒子を含む。

キトサン、ＣＭＣ、クエン酸、及び非水溶性粒子を含む上記で開示されたＰＥＣ組成物の一実施形態では、非水溶性粒子はバイオプラスチック粒子、好ましくはポリ乳酸（ＰＬＡ）粒子を含んでもよい。ＰＥＣ：バイオプラスチック粒子の重量比は、１：０．５〜１：２、より好ましくは、重量比は１：１〜１：２であってもよい。バイオプラスチック粒子は好ましくはＰＬＡ粒子を含む。本発明の好適な実施形態では、ＰＥＣ組成物は、可塑剤、界面活性剤、及び／又は安定剤を更に含んでもよい。

キトサン、ＣＭＣ、クエン酸、及び非水溶性粒子を含む上記で開示されたＰＥＣ組成物の一実施形態では、非水溶性粒子はタンパク質粒子、好ましくはダイズタンパク質濃縮物（ＳＰＣ）、ルピナスタンパク質濃縮物（ＬＰＣ）、エンドウ豆タンパク質（ＰＰ）、小麦グルテン（ＷＧ）、及び／又はバイタル小麦グルテン（ＶＷＧ）を含んでもよい。ＰＥＣ組成物は、重量比で１：０．５〜１：２．４０の重量比のＰＥＣ：タンパク質粒子を含んでもよい。ＰＥＣ組成物は、消泡剤を更に含んでもよい。

本発明の目的はまた、ＰＥＣ組成物の上記で開示された実施形態を調製する方法によっても達成される。方法は、キトサン、アニオン性ポリマー、酸、防腐剤、水、及び非水溶性粒子、並びに任意選択的に１以上の添加剤を混合する工程を含む。方法は、１以上の均質化工程を含んでもよい。

好適な実施形態では、方法は、
ａ）アニオン性ポリマーを水に加える工程；
ｂ）ステップａで得られた混合物にキトサンを加える工程；
ｃ）酸を水と混合し、得られた酸性溶液を工程ｂで得られた混合物に加える工程；
ｄ）工程ｃで得られた混合物に１以上のタイプの粒子を加える工程；
ｅ）工程ｄで得られた混合物に防腐剤を加える工程；
を含み、工程ａ〜ｅで得られた混合物は混合され、任意選択的に均質化される。

本発明の目的はまた、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料のための結合剤としてＰＥＣ組成物の上記で開示された実施形態を使用することによっても達成される。ＰＥＣ組成物の使用は、好ましくは、前記繊維基材、織物、織布、及び不織布材料に機械的特性を提供するためであり、前記機械的特性は、乾燥強度、湿潤強度、引張剛性、及び引張柔軟性から選択される。

本発明の目的はまた、結合剤としてＰＥＣ組成物の上記で開示された実施形態を含む繊維基材、織物、織布、及び不織布材料によっても達成される。

本発明の目的はまた、結合剤としてＰＥＣ組成物の上記で開示された実施形態を含む装置によっても達成される。装置は、ＰＥＣ組成物を製造するために低剪断力又は高剪断力を使用するあらゆる種類の実験室用又は工業用装置である。これは、マグネットスターラ、プロペラ又はディスペンサ等を有するオーバーヘッドスターラ、高圧の有無を問わないホモジナイザ、インライン又は外部ホモジナイザ、押出機、振とう装置、乳鉢と乳棒、ブレンダタイプの機器、あらゆる種類のミキサ（静的ミキサ、マイクロミキサ、ボルテックスミキサ、工業用ミキサ、リボンブレンダ、Ｖブレンダ、連続処理装置、コーンスクリューブレンダ、スクリューブレンダ、ダブルコーンブレンダ、ダブルプラネタリ、高粘度ミキサ、逆回転、ダブル及びトリプルシャフト、真空ミキサ、高剪断ロータステータ、分散ミキサ、パドル、ジェットミキサ、モバイルミキサ、ドラムミキサ、混合ミキサ、プラネタリミキサ、バンバリミキサ等）、フレンチプレス、粉砕機、ミル（ビーズミル、コロイドミル、ハンマーミル、ボールミル、ロッドミル、自生ミル、半自生粉砕、ペブルミル、高圧粉砕ロール、ブーアストンミル、垂直シャフトインパクタミル、タワーミル等による粉砕）、超音波処理、ロータステータ機械設備、あらゆる種類又はプロペラ又はミキサ、高温及び／又は高圧瀝青乳化剤、あるいは上記の組み合わせであってもよい。

本発明の目的はまた、結合剤としてＰＥＣ組成物の上記で開示された実施形態で繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を処理する方法によっても達成され、該方法は、
ａ．ＰＥＣ組成物で繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を処理する工程であって、
ｉ．繊維基材及び不織布懸濁液への添加、
ｉｉ．スプレーコーティング、
ｉｉｉ．ディップコーティング、
ｉｖ．ロールコーティング、
ｖ．含浸、
ｖｉ．パディング、
ｖｉｉ．スクリーンコーティング、
ｖｉｉｉ．印刷、
ｉｘ．ナイフコーティング、ブレードコーティング、巻き線棒コーティング、丸棒コーティング、及び発泡コーティング（例えば、クラッシュ発泡コーティング）を含む直接コーティング法、
ｘ．マイヤーロッドコーティング、直接ロールコーティング、キスコーティング、グラビアコーティング、及びリバースロールコーティングを含む間接コーティング法、
ｘｉ．インクジェット及び／又はスリットダイ／スロットダイ、
による工程と、
ｂ．任意選択的に、処理された繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を硬化させる工程と、
を含む。

好適な実施形態では、処理方法は、処理された繊維基材及び不織布材料を硬化させる工程を含む。更に好適な実施形態では、硬化は２０℃〜２００℃、好ましくは８０℃〜１９０℃、より好ましくは１２０℃〜１８０℃で行われる。

本発明は、カチオン性バイオポリマー及びアニオン性バイオポリマーの、環境に優しく、再生可能であり、生分解性である混合物である、バイオベースのＰＥＣ組成物に関する。カチオン性及びアニオン性ポリマーは、ＰＥＣの正味電荷がカチオン性になるようにバランスが取られている。ＰＥＣ組成物は、好ましくは酸の存在下で調製され、非水溶性粒子を更に含む。ＰＥＣ組成物は、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料向けの結合剤に適している。

非水溶性粒子とは、本明細書において、１５重量％を超えない水中での可溶性を有する任意の固体化合物を指す。本発明の非水溶性粒子は、好ましくは１００ｎｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜５００μｍ、更に好ましくは１００ｎｍ〜３００μｍの範囲の粒径を有する。

発明によれば、織物、織布、及び不織布という用語の使用は、布又は生地を含んでもよく、天然又は合成繊維、及びこれらの混合物に基づいてもよい。織物、織布、及び不織布は、しばしば糸又は毛糸と称される天然及び／又は合成繊維の網状組織からなってもよい。毛糸は、長いストランドを製造するために、ウール、亜麻、綿、又は他の材料の原料繊維を紡糸することによって製造される。織物は、繊維を織り、編み、かぎ針で編み、結び、又は互いに圧縮することによって（フェルト）、形成される。生地及び布という用語は、例えば、織物の同義語として、織物アセンブリ取引（仕立て及び洋裁等）において使用されてもよい。織物は、交絡繊維又は不織布織物で作られたあらゆる材料を指すことができる。生地は、更なる物品（衣類等）の製造に使用され得る、織り、編み、展開、かぎ針編み、又は接合を通じて作られたあらゆる材料を指す。布は、生地と同義に使用され得るが、しばしば特定の目的のために使用される生地の完成品（例えば、テーブルクロス）を指す。本発明において、織物、織布、及び不織布という用語は、上記の全ての異なるタイプの織物を含んでもよい。本発明における織物、織布、及び不織布は、例えば動物、植物、木材、鉱物、合成、糖ベース、タンパク質ベース、例えばウール、シルク、モヘア、カシミア、ピゴラヤギ、キャメルダウン、アルパカ、ラマ、ビクーニャ、グアナコ、アンゴラ、キビ、ラミー、イラクサ、トウワタ、綿、麻、亜麻、ジュート、大麻、ビスコース、アスベスト、ガラス繊維、岩石繊維、ナイロン、エラスタン、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリウレタン、及びその誘導体、コーンファイバー、コイア、ユッカ、サイザル、竹（レーヨン）繊維、ピーナッツ、ダイズベース、キチンベース、ミルクカゼインベース、ケラチンベース、及びポリ乳酸ベース等、多くの異なるタイプの材料及び繊維から作られることが可能である。更に、不織布材料は、化学的、機械的、熱的、又は溶媒処理によって互いに接合された長繊維から作られた、生地状材料である。不織布生地はまた、機械的、熱的、又は化学的に繊維又はフィラメントを絡めることによって（及びフィルムを穿孔することによって）互いに接合されたシート又はウェブ構造としても、定義される。この用語は、織られても編まれてもいない、フェルト等の生地を示すために、織物製造業界において使用される。これらは、別々の繊維、溶融プラスチック、又はプラスチックフィルムから直接製造される、平坦な又は房状の多孔質シートである。

繊維基材は、高度のセルロースを含む紙材料等の材料を指す。当業者には理解されるように、添付特許請求の範囲に規定されるその範囲から逸脱することなく、本発明の上記及び他の実施形態に対して多くの変更及び修正がなされてもよい。例えば、繊維基材を作るためのパルプはいずれの種類のパルプであってもよく、即ち機械パルプ、熱機械パルプ、化学機械パルプ、硫酸パルプ、亜硫酸パルプ、漂白パルプ、未漂白パルプ、短繊維パルプ、長繊維パルプ、再生繊維、異なるパルプグレードの混合物等であってもよい。本発明は、選択されたパルプの種類に関係なく機能する。

実施例は、比較研究、並びにバイオプラスチック及びタンパク質等の非水溶性粒子の分散液を生成するＰＥＣの能力及び静電気引力を通じて分散した粒子の特性を異なる材料に移すＰＥＣの能力の調査に関する。当業者には、本発明が、顔料、充填剤、及び類似の非水溶性粒子等、異なるタイプの粒子に移されることも可能であることが明らかであろう。

本発明のＰＥＣ組成物は、前記組成物が、他の分子を搬送するための空間及び燃料の両方を有するという意味において、ビークルとして使用されることが可能である。より具体的には、ＰＥＣ組成物は、例えばＰＥＣ組成物に含まれる非水溶性粒子の周りにミセルを形成することができ、その正電荷のおかげで、その後、負に帯電した繊維に向かって配置され、従って非水溶性粒子の特性を繊維基材に移すことができる。

実験セクション

電荷比
ＭｕｅｔｅｋＰＣＤ０２装置を使用して、電荷密度を測定した。式１を使用して、電荷（記号：ｑ、単位：ｍｅｑｖ）を計算した。

ｑ［ｍｅｑｖ］＝Ｃ_対イオン［ｅｑｖ／ｌ］・Ｖ_対イオン［ｌ］・１０００ （１）

ここで対イオンは、コロイドの電荷に応じて、ポリエチレン硫酸ナトリウム（ＰＥＳ−Ｎａ、アニオン性）又はポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ｐｏｌｙ−ｄａｄｍａｃ、カチオン性）のうちの１つである。異なる濃度での電荷を現在のコロイドの質量に対してプロットすると、電荷密度（単位：ｍｅｑｖ／ｇ）は線形曲線の傾斜になる。コロイドの質量は、式２を使用して計算することができる。

ｍ［ｇコロイド］＝重量％コロイド［ｇコロイド／ｇ溶液］・ｇ［ｇ溶液１０ｍｌ］・０，０ （２）

１つのポリカチオン及び１つのポリアニオンについて電荷密度がわかっているとき、錯体の全体的な電荷が正になるように（即ち、電荷比＜１）、高分子電解質間の電荷比を計算した。式３参照。

上記の方法は、電荷密度を測定してから電荷比を計算するためのものである。

実験１〜８：ＰＥＣ組成物に含まれる様々な疎水性粒子の研究及び不織布上の前記ＰＥＣ組成物の評価

背景実験１〜８
結合剤レシピＯＣ−Ｃ（実験１〜８の略語の詳細参照）は、高分子電解質錯体（ＰＥＣ）に基づく。ＰＥＣは、繊維基材、不織布、紙、及び織物に良好な乾燥及び湿潤機械的特性を与える。ＰＥＣはまた、例えば非水溶性粒子を乳化することができるミセルと見なされることも可能である。従って、ＰＥＣと非水溶性粒子とを混合することで、材料（分散液のＰＥＣ部分）に良好な機械的特性を与えると同時に、ＰＥＣ組成物が担持する粒子に由来する材料（分散液の粒子部分）に対して付加的な特性を作り出す、分散液をもたらすことができる。

以下の実験は、分散液を形成するためにＰＥＣが非水溶性粒子を水中で支持及び安定化することができることを実証する。するとこれらは、異なる材料及び測定された特性に対する結合剤／添加剤として、更に使用される。以下の実施例では、粒子ＰＥＣ組成物という用語は非水溶性粒子を含有する高分子電解質錯体分散液を指し、その一方で、粒子を含まない高分子電解質錯体は非粒子ＰＥＣ組成物と称される。

実験１〜８の略語
実験１〜８で使用された全ての略語を以下に列挙する。

実験１〜８の方法
実験１〜８で使用された全ての方法を以下に列挙する。

・方法１：製剤を１重量％に希釈し、不織布を１１．６ｒｐｍ及び０．１ＭＰａの圧力を用いてパダーで処理し、続いてＴｅｒｍａｋｓオーブンのテンタフレーム上で１５０℃で３分間乾燥させた。

・方法２：表面に水滴を加えて疎水性を試験した。疎水性の等級：疎水性及び拡散、−＝疎水性、＋＝液滴が１秒間留まる、＋＋＝液滴が１０〜３０秒間留まる、＋＋＋＝液滴が６０秒超留まり、親水性として定義される。

・方法３：２３℃及び５０％ＲＨで１日間順応させた後、Ｔｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｍ２５０−２．５ＡＴ（プリテンション：０．０１Ｎ、サンプル長：２００ｍｍ、幅：５０ｍｍ、速度：１００ｍｍ／分、ロードセル１：５０ｋｇｆ）を使用して、乾燥不織布の引張試験を行った。３枚の不織布シートを処理し、各処理片について２つの試験片を切り出して試験した。

・方法４：２３℃及び５０％ＲＨで試験片を少なくとも２０時間放置してから１５分間水中に浸した後、Ｔｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｍ２５０−２．５ＡＴ（プリテンション：０．０１Ｎ、サンプル長：２００ｍｍ、幅：５０ｍｍ、速度：１００ｍｍ／分、ロードセル１：５０ｋｇｆ）を使用して、湿潤不織布の引張試験を行った。３枚の不織布シートを処理し、各処理片について２つの試験片を試験した。

・方法５：ＯＣ−Ｃレシピの「水１」の全量としてバイオプラスチック分散液（実験１参照）を使用した。その量に０．５を乗じて５０ｇの最終製品を得た。言い換えると：１．Ｕｌｔｒａｔｕｒｒａｘ Ｔ２５を使用して９０００ｒｐｍで３分間３５．９ｇの水１と１ｇのＣＭＣ Ｆｉｎｎｆｉｘ５を均質化する。２．ＣＭＣ溶液中に１ｇのキトサンを分散させる。３．６ｇのクエン酸一水和物を６ｇの水２に溶解させ、ＣＭＣ溶液に加える。１２０００ｒｐｍで３分間均質化する。４．０．１ｇのＮｉｐａｃｉｄｅを加える。１分間均質化する。

・方法６：２４時間にわたってＴｅｒｍａｋｓオーブンのアルミニウムカップに１０ｇの製剤を３回加えることによって、乾燥含有量を測定した（１０５℃）。次に、式（Ｗ２−Ｗ０）／Ｗ１によって理論上の乾燥含有量を計算した。ここで、Ｗ２＝カップの重量、Ｗ１＝元のサンプルの重量、Ｗ２＝カップ及び最終サンプルの重量。

・方法７：非水溶性粒子を加えた後、１２０００ｒｐｍの速度で１分間Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ Ｔ２５を使用して５０ｇの製剤を均質化した。

・方法８：添加剤として非水溶性粒子を含まないＰＥＣ組成物（１００ｇの製剤）の製造方法の概要：１．９０００ｒｐｍで３分間Ｕｌｔｒａｔｕｒｒａｘ Ｔ２５を用いて７１．８ｇの水及び２ｇのＣＭＣ Ｆｉｎｎｆｉｘ５を均質化する。２．ＣＭＣ溶液中に２ｇのキトサンを分散させる。３．１２ｇのクエン酸一水和物を１２ｇの水に溶解させ、バイオポリマー溶液に加える。１２０００ｒｐｍで３分間均質化する。４．０．２ｇのＮｉｐａｃｉｄｅ ＢＳＭを加える。１分間均質化する。

・方法９：添加剤として非水溶性粒子を含むＰＥＣ組成物（１００ｇの製剤）の製造方法の概要：１．９０００ｒｐｍで５分間Ｕｌｔｒａｔｕｒｒａｘ Ｔ２５を用いて６９．８ｇの水及び２ｇのＣＭＣ Ｆｉｎｎｆｉｘ５を均質化する。２．バイオポリマー溶液中に２ｇのキトサンを分散させる。３．１２ｇのクエン酸一水和物を１２ｇの水に溶解させ、ＣＭＣ溶液に加える。１２０００ｒｐｍで５分間均質化する。４．混合物に２ｇの粒子を加える。１２０００ｒｐｍで５分間均質化する。５．０．２ｇのＮｉｐａｃｉｄｅ ＢＭＳを加える。１分間均質化する。必要であれば、最後に撹拌しながら０．２ｇのＤｉｓｐｅｌａｉｒ ＣＦ５６を加える。

実験１〜８の機器
実験１〜８で使用された全ての機器を以下に列挙する。

・Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｐｏｌｉｌｙｔｅ Ｌａｂ Ｔｅｍｐ ＢＮＣ電極（ｐＨ４．７及び１０の緩衝液で較正済み）を有するＶＷＲからのｐＨｅｎｏｍｅｎａｌ ｐＨ１０００Ｈを用いてｐＨを測定した。

・Ｗｉｎｔｅｓｔ Ａｎａｌｙｓｉｓソフトウェアと共にＴｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｍ２５０−２．５ＡＴ（機械能力２．５ｋＮ）を使用して、引張試験を実施した。

・ＩＫＡ Ｔ２５デジタルＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを使用して、実験室規模の製剤の均質化を行った。

・２００、１５０、１００、５０、１０、及び６ｒｐｍでスピンドルＬＶ４を使用して、Ｒｈｅｏｃａｌソフトウェアと共にＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＤＶ−ＩＩ＋ Ｐｒｏ ＬＶ粘度計を用いて製剤の粘度を測定した。

・Ｗｉｃｈｅｌｈａｕｓ ＷＩ−ＭＵ５０５Ａ水平パダーを用いて不織布のコーティングを行った。

・Ｔｅｒｍａｋｓ製のオーブン（Ｗｉｃｈｅｌｈａｕｓ Ｗｉ−ＬＤ３６４２ミニ乾燥機／テンタのテンタフレーム付き）で、処理紙及び不織布の乾燥を行った。

・１０倍レンズを有するニコンＭｉｃｒｏｐｈｏｔ−ＦＸＡを使用して、乳剤及び分散液の目視評価を行った。

実験１〜８の化学物質
実験１〜８で使用された全ての化学物質を以下に列挙する。

実験１−ＰＥＣの分散特性の研究
適切なサイズのバイオプラスチック粒子を製造するために、溶媒交換法を使用した。ポリマー及び／又は可塑剤を有機溶媒中に溶解した。界面活性剤及び安定剤を水中に溶解した。ＵｌｔｒａＴｕｒｒａｘを使用して混合しながら、有機相を水相にゆっくり加えた。次いで有機溶媒を蒸発させた。使用したＰＬＡ−及びＥＣ−分散液については表１を参照されたい。

表１．有機溶媒を用いて調製されたＰＬＡ−及びＥＣ−分散液の組成物

ＰＥＣを用いてバイオプラスチック粒子を分散させるために、方法７によるレシピの「水１」としてバイオプラスチック分散液（分散液５、６、又は７）を用いてＯＣ−Ｃを製造した。

粒子ＰＥＣ組成物であるＰＥＣ／分散液５（粒子ＰＥＣ組成物５と呼ばれる）、ＰＥＣ／分散液６（粒子ＰＥＣ組成物６と呼ばれる）、及びＰＥＣ／分散液７（粒子ＰＥＣ組成物７と呼ばれる）は、フィルムアプリケータを用いて４００μｍのフィルムを作製するときに、良好なフィルム形成特性を示す（２３℃で一晩乾燥）。また、分散液は均一で均質なテクスチャを有し、バイオプラスチック粒子の乳化剤としてＰＥＣを使用できることを示している。顕微鏡で調べたときも、均質で凝集していないように見える。

実験２−処理材料に水滴を加えることにより、ＰＥＣ及びバイオプラスチック粒子を含む粒子ＰＥＣ組成物によってもたらされる疎水性の研究
実験１からの粒子ＰＥＣ組成物を用いて、方法１に従って１００％ビスコースＮＷを処理した。方法２に従った粒子ＰＥＣ組成物の疎水性を調べた。表２参照。

表２．ＰＥＣ／バイオプラスチック分散液で処理したＮＷの疎水性。２日目及び５日目に落下試験（方法２）を行った。

表２は、バイオプラスチック分散液自体は親水性のＮＷを与えるが（おそらく界面活性剤のため）、本発明の粒子ＰＥＣ組成物と合わせると、処理されたＮＷは疎水性になることを示している。軟化剤を含まないＰＬＡを含む粒子ＰＥＣ組成物は、最も疎水性の高いＮＷを与える。

実験３−可塑化ＰＬＡ粒子を含む又は含まない粒子ＰＥＣ組成物による、１００％ビスコース不織布の機械的特性に対する硬化温度の研究
方法１に従って、バイオプラスチック粒子を含む粒子ＰＥＣ組成物による１００％ビスコースＮＷのコーティングを行った。方法３に従って引張試験を実施した。表３の結果を参照されたい。１００％ビスコースＮＷ上で乾燥試験を行った。

表３．非粒子ＰＥＣ組成物及び粒子ＰＥＣ組成物で処理し、２つの異なる温度で硬化した、ＮＷの機械的特性。

ＰＥＣ組成物中でＰＬＡ粒子を使用すると、使用しないＰＥＣ組成物と比較して、乾燥引張剛性は著しく増加する。ＰＥＣ組成物中で純粋なＰＬＡ粒子を使用するとき、類似の乾燥引張合成に到達するために必要とされる硬化温度は、ＰＥＣ組成物中でＰＬＡ可塑化粒子を使用するとき（１５０℃）よりも高い（１８０℃）。これは、可塑剤によって付与されたＰＬＡ粒子の融点の低下によるものである。これは粒子ＰＥＣ組成物のエンドユーザに、プロセス中に使用される硬化温度に応じてＰＬＡ可塑剤を含むか又は含まないＰＬＡ粒子ＰＥＣ組成物を選択する選択肢を与える。ＥＣ粒子は、処理材料の引張剛性指数に対してまったく又はほとんど影響を及ぼさない。

実験４−粒子ＰＥＣ組成物による１００％ビスコース不織布の機械的特性の影響の研究
実験３では、粒子ＰＥＣ組成物で使用されるＰＬＡ粒子は、実験４の粒子ＰＥＣ組成物で使用されるＰＬＡ粒子のサイズよりも小さい粒径を有していた（表１参照）。

１００μｍ未満の穴に相当する１５０メッシュワイヤを通して混合粒径を有する粉砕ＰＬＡ粉末を濾過し、粒子ＰＥＣ組成物中のＰＥＣと共に試験した。使用したＰＥＣ粒子は１７０℃の融点を有していた。濾過した粒子を方法７に従ってＯＣ−Ｃ中に分散させて、ＰＥＣ：ＰＬＡ粉末比を１：１及び１：２に到達させた。

方法１に従ってＮＷを処理した（１４０℃及び１７０℃で硬化）。ＰＥＣ：ＰＬＡ比、硬化温度、及び時間への依存を調査するために、乾燥特性を試験した。方法３に従って引張試験を行った。結果を表４に示す。

表４．１：１及び１：２のＰＥＣ：ＰＬＡ粒子（１５０メッシュ）の比を有する粒子ＰＥＣ組成物で処理したＮＷの乾燥機械的特性。

剛性の違いは、温度及び時間の両方に依存する。１４０℃の硬化では、材料上で観察できた全てのＰＬＡ粒子（塵状材料）を溶融することはできなかった。ＰＥＣ：ＰＬＡの比を１：１〜１：２に変更しても、剛性は増加しなかった。

上記の結論に基づいて、硬化時間の効果を調査するために、方法１に従ってＮＷを処理した（１９０℃で２、４、６分間硬化）。方法３に従って引張試験を実施した。表５の結果を参照されたい。１００％ビスコースＮＷ上で乾燥試験を行った。

表５．１：１のＰＥＣ：ＰＬＡ粒子（１５０メッシュ）の比を有する非粒子ＰＥＣ組成物及び粒子ＰＥＣ組成物で処理したＮＷの乾燥機械的特性。

異なる機械的特性における増加率を表５から計算し、表６に示す。各硬化温度及び時間について、非粒子ＰＥＣ組成物と粒子ＰＥＣ組成物との間で比較する。

表６．非粒子ＰＥＣ組成物ＯＣ−Ｃと比較した、１：１のＰＥＣ：ＰＬＡ粒子（１５０メッシュ）の比を有する粒子ＰＥＣ組成物の乾燥機械的特性の増加率。

機械的特性に対する硬化を有するためにＰＬＡ粉末（融点１７０℃）が適切に溶融する必要があることは、明白である。１９０℃で２分間硬化すると、ＰＬＡ粒子を添加したＰＥＣ組成物のひずみ／伸長が４９％増加する。１９０℃で６分間硬化すると、ＰＬＡ粒子を添加したＰＥＣ組成物の乾燥引張指数が２０％増加する。

実験５−性能試験による粒子ＰＥＣ組成物の安定性の評価
１：１のＰＥＣ：ＰＬＡ粒子（１５０メッシュ）を有する粒子ＰＥＣ組成物の安定性を評価するために、製造後６週の製剤でＮＷを処理するための試験を行った。方法１に従ってＮＷを処理した（１９０℃２分間硬化）。方法３及び方法４に従って引張試験を実施した。結果を表７に示す。１００％ビスコースＮＷに対して乾燥試験を行い、１００％バイオベースＮＷに対して湿潤試験を行った。

表７．製造後６週の製剤でＮＷを処理することにより、１：１のＰＥＣ：ＰＬＡ粉末（１５０メッシュ）を有する粒子ＰＥＣ組成物の安定性を試験した。硬化は１９０℃で２分間行った。

２つのシリーズ間に有意な変化はなく、粒子ＰＥＣ組成物は安定していることを示している。

粒子ＰＥＣ組成物５及び粒子ＰＥＣ組成物６に対して同じ安定性研究を行った。方法１に従ってＮＷを処理した（１８０℃３分間硬化）。方法３及び方法４に従って引張試験を実施した。結果を表８に示す。１００％ビスコースＮＷに対して乾燥試験を行い、１００％バイオベースＮＷに対して湿潤試験を行った。

表８．製造後７週の製剤でＮＷを処理することにより、粒子ＰＥＣ組成物の安定性を試験した。硬化は１８０℃で３分間行った。

表８に見られるように、乾燥引張剛性及び湿潤引張指数のいずれも、製造後７週の粒子ＰＥＣ組成物でもあまり変化していない。経時的に変化した１つの特性は、製剤が古くなるにつれてわずかに増加するように見える乾燥引張指数であり、より強い材料を生じる。

実験６−タンパク質粉末を含む粒子ＰＥＣ組成物の製造及びその安定性
ＰＥＣはバイオプラスチック粒子をよく分散させるので、タンパク質（ダイズタンパク質濃縮物（ＳＰＣ）、ルピナスタンパク質濃縮物（ＬＰＣ）、エンドウ豆タンパク質（ＰＰ）、小麦グルテン（ＷＧ）、バイタル小麦グルテン（ＶＷＧ））のような他のタイプの疎水性粒子を分散させる試験を行った。方法７に従って、１：０．５のＰＥＣ：タンパク質粉末の比を有する粒子ＰＥＣ組成物を製造した。消泡剤を０．２重量％濃度で添加して泡を減少させ、少なくとも１．５ヶ月間の保存中に分離しない滑らかな製剤をもたらした。

実験７−タンパク質粉末を含む粒子ＰＥＣ組成物による、１００％ビスコース不織布の機械的特性及び表面特性の影響
方法１に従って、１：０．５の比でタンパク質を含む粒子ＰＥＣ組成物（方法７に従って製造）を用いてＮＷを処理した。方法３及び方法４に従って引張試験を実施した。結果については表９を参照されたい。１００％ビスコースＮＷに対して乾燥試験を行い、１００％バイオベースＮＷに対して湿潤試験を行った。

表９．１：０．５のＰＥＣ：タンパク質の比を有する粒子ＰＥＣ組成物で処理した不織布の乾燥及び湿潤機械的特性。

表１０に示される方法２に従って、疎水性について同じ処理材料を試験した。

表１０．１：０．５のＰＥＣ：タンパク質の比を有する粒子ＰＥＣ組成物で処理した材料の、方法２による疎水性。

試験したタンパク質は良好な分散を示したという事実に加えて、ＰＥＣにＶＷＧを加えることによって湿潤強度を向上できることがわかる。試験したタンパク質粉末のほぼ全てが乾燥引張指数に悪影響を及ぼさず、粉末がＰＥＣの結合特性に干渉しないことを示した。疎水性は、ＶＷＧ及びＬＰＣを配合することによって達成可能である。一方、ＰＥＣ組成物の固有の親水性は、ＰＰを配合し、同時に湿潤強度を増すことによって、維持することができた。

実験１〜８の概要
ＰＥＣは、バイオプラスチック粒子の安定した分散液を作り出す。バイオプラスチック粒子を含むＰＥＣ組成物は、ＮＷ上で良好な乾燥機械的特性を示す。乾燥機械的特性は、温度及び時間と共に増加している。バイオプラスチック粒子の融点は各タイプのプラスチックに固有であるが、処理温度及び時間は各々の場合に合わせて最適化される必要がある。処理されたＮＷは、低疎水性から優れた疎水性までを示す。

ＰＥＣはまた、多くの非水溶性タンパク質粉末の良好な分散液を作り出す。タンパク質粉末を含むＰＥＣ組成物で処理したＮＷは、
・親水性を保った湿潤強度（ＰＰ）、
・乾燥機械的特性（ＶＷＧ）を失わない疎水性、
を増加させる。

ＰＬＡは、水中で、特にＰＥＣを形成するための要件である酸性条件で分解することが知られている。しかしながら、作りたての粒子ＰＥＣ組成物対古い組成物を使用した処理材料を比較したときに機械的特性は時間が経ってもほとんど変化しないという事実によって示される、本発明のＰＬＡ ＰＥＣ組成物では、これは観察されない。

実験９〜１１：パルプ懸濁液へのＰＥＣ組成物の添加
繊維懸濁液中の繊維に粒子特性を移すための粒子ＰＥＣ組成物の能力を評価するために、紙プロセスのウェットエンドに粒子のないＰＥＣ組成物及び粒子ＰＥＣ組成物がそれぞれ添加された紙シートを製造して比較した。形成された紙シートを、引張試験、接触角測定、及びガーレによって評価した。

実験９〜１１の略語
実験１３〜１４で使用された全ての略語を以下に列挙する。

実験９〜１１の方法
・方法１０：Ｒｏｔｔｎｅｒｏｓ製の硫酸水素ナトリウム漂白ＣＴＭＰ繊維（平均繊維長１．２〜１．５ｍｍ）からなるパルプ懸濁液を１８〜２２℃の水道水中で調製し、０．５重量％に希釈した。使用前に、全量（４０ｌ）を２．５ｌに分割し、バッチごとにクエン酸溶液（クエン酸一水和物：水道水、１：２）でｐＨを５．５〜６．５に調整した。次いで、強度系（即ち、ＰＥＣ組成物）を異なる量でパルプ懸濁液に添加し、シート形成が始まる１０分前にプロペラで激しく撹拌した。この１０分の間にｐＨを１〜２回制御し、上昇した場合には６．５未満に調整した。

・方法１１：Ｒａｐｉｄ Ｋｏｅｔｈｅｎシートフォーマを使用して紙シートを製造し、その後真空下（約１００ｋＰａ）において９２℃で８分間乾燥した。得られたシートは約６０ｇ／ｍ^２の紙密度であった。各試験点で５枚のシートを作った。場合により、Ｔｅｒｍａｋｓオーブン内において１９０℃で３分間追加乾燥を行った。

・方法１２：試験片を２３℃及び５０％ＲＨに少なくとも１日放置した後、Ｔｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｍ２５０−２．５ＡＴ（プリテンション：０．１Ｎ、サンプル長：１００ｍｍ、サンプル幅：１５ｍｍ、速度：２０ｍｍ／分、ロードセル０：５０ｋｇｆ）を使用して、乾燥紙シートの引張試験を行った。各紙シートについて３枚の試験片を切り取って試験した。

実験９〜１１の機器
実施例９〜１１で使用された機器を以下に列挙する。
・Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｐｏｌｉｌｙｔｅ Ｌａｂ Ｔｅｍｐ ＢＮＣ電極（ｐＨ４．７及び１０の緩衝液で較正済み）を有するＶＷＲからのｐＨｅｎｏｍｅｎａｌ ｐＨ１０００Ｈを用いて、製剤及び懸濁液中のｐＨを測定した。

・ＩＫＡ Ｔ２５デジタルＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを使用して、実験室規模の製剤の均質化を行った。

・ＰＴＩ Ａｕｓｔｒｉａ製のパルパＴｉｃｏ７３２Ｈｅｎｇｓｔｌｅｒを使用して、パルプ懸濁液を作製した。

・Ｒａｐｉｄ−ＫｏｅｔｈｅｎシートフォーマタイプＲＫ−２Ａを使用して、実験室規模で紙シートを製造した。

・プロペラと共にＩＫＡのオーバーヘッドスターラ（ＥｕｒｏｓｔａｒデジタルＩＫＡ−Ｗｅｒｋｅ又はＩＫＡ ＲＷ２８ ｂａｓｉｃ）を用いて、製剤及びパルプ懸濁液の撹拌を行った。

・Ｔｅｒｍａｋｓのオーブン（クランプで吊り下げ）内で、Ｒａｐｉｄ Ｋｏｅｔｈｅｎ製の紙の追加乾燥を行った。

・Ｗｉｎｔｅｓｔ Ａｎａｌｙｓｉｓソフトウェアと共にＴｅｓｔｏｍｅｔｒｉｃ Ｍ２５０−２．５ＡＴ（機械能力２．５ｋＮ）を使用して、引張試験を実施した。

・ソフトウェアＴｈｅ ＰｏｃｋｅｔＧｏｎｉｍｅｔｅｒ Ｐｒｏｇｒａｍ ｖｅｒｉｓｏｎ３．３と共にＦＩＢＲＯ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＡＢ製のＰＧＸ Ｓｅｒｉａｌ５０５８５を用いて接触角を測定した。

・Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ＆Ｗｅｔｔｒｅ製のＬ＆Ｗ Ｄｅｎｓｏｍｅｔｅｒ（タイプ：６＿４、Ｎｏ．：２２４１）を用いてガーレを測定した。

実験９〜１１で使用した化学物質
実験９〜１１で使用された全ての化学物質を以下に列挙する。

実験９−紙シートの機械的特性に対する粒子ＰＥＣ組成物の影響
方法１０に従って紙懸濁液を作製し、方法１１に従って添加剤ありとなしの紙シートを製造した。繊維に対するＰＥＣの量が重要なので、繊維に関して製剤中の固体含有量がそれぞれ１％となるように、紙懸濁液に２つの製剤（ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡ）を加えることにした。

より低い粘度を得るために、合計固体含有量に基づいて、製剤を１重量％に希釈した（即ち、ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡにそれぞれ１０ｇの製剤並びに１３０ｇ及び１５０ｇの水）。方法１５を使用して、乾燥引張試験を実施した。結果を表１１に示す。

表１１．ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡの添加。製剤中の合計固体含有量について、繊維の添加が計算される。

ＰＬＡは９５℃（Ｒａｐｉｄ Ｋｏｅｔｈｅｎでの乾燥温度）超で溶融するので、ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡシリーズの半数の紙シートを１９０℃で３分間乾燥する試験を行った。表１２参照。

表１２．ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡの添加。製剤中の合計固体含有量について、繊維の添加が計算される。異なる特性の向上は、Ｒａｐｉｄ Ｋｏｅｔｈｅｎ乾燥機において９５℃で乾燥しただけの基準シリーズに基づいている。

ＰＥＣ組成物へのＰＬＡの包含は、ＰＬＡ特性がパルプ懸濁液中の繊維に移されることを明らかに示している。紙シートを９５℃で乾燥した場合、これは引張指数の２１％の増大、及び引張剛性指数の１１．７％の増大をもたらす（表１１参照）。ＰＬＡ ＰＥＣ組成物（ＰＥＣ＋ＰＬＡ）をＰＥＣ組成物のみ（ＯＣ−Ｃ）と比較したときにも、紙シート特性の違いは明らかである。

紙シートが追加の乾燥ステップ（１９０℃／３分間）を受けると、引張指数の増加は約３９％に、最終ひずみの増加は約４０％に、更に上昇する（表１２参照）。これは、紙シートに対してＰＬＡ ＰＥＣ組成物が有する効果を、更に実証している。

実験１０−接触角によって測定された紙シートの表面特性に対する粒子ＰＥＣ組成物の影響
方法１０及び方法１１に従って製造したシートの接触角を測定した。表１３は、合計固体含有量に対して０．５％及び１％（ｄ／ｄ）の繊維への添加が計算されたときの、添加剤としてＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡを有する紙についての６０秒間にわたる動的接触角を示す。

表１３において、パルプ懸濁液への添加剤として本発明のＯＣ−Ｃ又はＰＥＣ組成物（ＰＥＣ＋ＰＬＡ）を使用するとき、比較的高い初期接触角が達成されて急速に減少することがわかる。しかしながら、乾燥時間と温度を１９０℃で３分間に増加させると、ＰＥＣ＋ＰＬＡ組成物について６０秒にわたって７１．３°の接触角をもたらす。

表１３．ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡが添加された紙の接触角。製剤中の合計固体含有量について、繊維の添加が計算される。

実験１１−ガーレ法を用いて測定した紙シートの空気透過特性に対する粒子ＰＥＣ組成物の影響
ＰＥＣ組成物が製紙プロセスのウェットエンドにおける添加剤として使用されたときに紙シートの空気透過性（即ち、紙の内部構造及び表面仕上げ）が影響を受けるか否かを調査するために、ガーレ法を使用して、１００ｃｃでのガーレ秒を判定した。

各試験点について２枚の紙シートを３つの異なる箇所で測定した。結果を表１４に示す。

表１４．ＯＣ−Ｃ及びＰＥＣ＋ＰＬＡが添加された紙シートのガーレ（１００ＣＣ）。製剤中のＰＥＣ固体含有量について、繊維の添加が計算される。２枚のシートを３カ所で試験した。

表１４は、ＰＥＣ＋ＰＬＡを含むシートではガーレが低い（空気透過性が高い）ことを示している（いずれも、基準シート及びＯＣ−Ｃ含有シートと比較した場合）。このことから、ＰＥＣ＋ＰＬＡ組成物からのＰＬＡ粒子は紙シートの多孔性をより高くするが、それにもかかわらずより剛性でより強くすると結論づけることができる。

実験９〜１１の概要
上記の実施例では、ＰＥＣが、粒子ＰＥＣ組成物中のＰＬＡの疎水性、機械的特性、及び表面特性を、形成された紙シートに移すことができることを示している。

本発明のＰＥＣ組成物で処理した材料は、処理を通して意味される機械的特性及び疎水性を高めるために硬化を必要とする。硬化は、２０℃〜２００℃の間、好ましくは８０℃〜１９０℃の間、より好ましくは１２０℃〜１８０℃の間の温度で行われる。最良の結果に到達するためには、硬化温度及び時間は各材料及びプロセス向けに最適化される必要がある。

当業者には理解されるように、添付特許請求の範囲に規定されるその範囲から逸脱することなく、本発明の上記及び他の実施形態に対して多くの変更及び修正がなされてもよい。例えば、パルプはいずれの種類のパルプであってもよく、即ち、機械パルプ、熱機械パルプ、化学機械パルプ、硫酸パルプ、亜硫酸パルプ、漂白パルプ、未漂白パルプ、短繊維パルプ、長繊維パルプ、異なるパルプグレードの混合物等であってもよい。本発明は、選択されたパルプの種類に関係なく機能する。

板紙という用語は、本明細書において、例えば板紙、厚紙、段ボール、シングル又はマルチボール紙、折り畳み箱用板紙、チップボール等、あらゆる種類の異なるセルロース系ボール紙等級を含む広い用語として使用される。

明確さのため、ＰＥＣ組成物は以下の請求項において繊維基材、織物、織布、及び不織布材料用の結合剤としてのみ記載されるが（即ち、プロセスのドライエンドで適用される）、プロセスのウェットエンドで強度添加剤として機能できることも、等しく理解される。

本発明の範囲から逸脱することなく、様々な数の可塑剤が、従来技術において公知のプラスチックと共に使用されてよい。

タンパク質、無機充填剤、樹脂、顔料等のプラスチックの代わりに、他のタイプの粒子が使用されてもよい。

本発明の様々な態様及び実施形態は、以下の付番された請求項によって定義される。

Claims (53)

1. 繊維基材、織物、織布、及び不織布材料のための結合剤として適したバイオベースの高分子電解質錯体（ＰＥＣ）組成物であって、前記ＰＥＣ組成物は、カチオン性バイオポリマー、アニオン性バイオポリマー、酸、及び防腐剤を含み、
   −前記ＰＥＣの正味電荷はカチオン性であり、
   −前記アニオン性ポリマー及び前記カチオン性ポリマーの電荷比は≦１であり、
   −前記カチオン性バイオポリマーはキトサンであり、
   −前記アニオン性バイオポリマーは天然由来のポリアニオンであり、
   −前記酸はブレンステッド酸及び／又はルイス酸であり、前記ブレンステッド酸は任意の有機及び／又は無機酸から選択され、前記ルイス酸は任意のカチオン性の一価又は多価原子から選択され、
   −カチオンとアニオンとの間の重量比は１：０．１〜１：２０であり、
   −前記カチオンと酸との間の重量比は１：０．０１〜１：３０であり、
   −ｐＨは７未満であり、
   −キトサンは６６％〜１００％の脱アセチル化度を有し、
   前記組成物は非水溶性粒子を更に含む、ＰＥＣ組成物。
2. 前記ＰＥＣ組成物は、前記繊維基材、織物、織布、及び不織布材料に機械的特性を提供する結合剤として適しており、前記機械的特性は、乾燥強度、湿潤強度、引張剛性、及び／又は引張柔軟性から選択される、請求項１に記載のＰＥＣ組成物。
3. 前記非水溶性粒子は、プラスチック粒子、及び／又はバイオプラスチック粒子、及び／又はタンパク質粒子、及び／又は疎水性粒子のうちの１以上である、請求項１又は２に記載のＰＥＣ組成物。
4. ＰＥＣ：非水溶性粒子の重量比は１：０．０１〜１：５０、好ましくは１：０．０５〜１：２０、より好ましくは１：０．１〜１：１０、最も好ましくは１：０．５〜１：１である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
5. 前記アニオン性ポリマーは、リグニンアルカリ、リグノスルホン酸、及び多糖類からなる群より選択され、好ましくはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルギン酸、ペクチン、カラギーナン、アラビアガム、およびナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）からなる群より選択され、より好ましくはカルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム塩、リグニンアルカリ、ＮＣＣ、及びアラビアガムからなる群より選択され、最も好ましくはカルボキシメチルセルロースであり、前記アニオンの濃度は０．００５〜３０である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
6. 前記酸の濃度は０．０１〜３０重量％であり、前記酸は、酢酸、アセチルサリチル酸、アジピン酸、ベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、クエン酸、ジヒドロキシフマル酸、ギ酸、グリコール酸、グリオキシル酸、塩酸、乳酸、リンゴ酸、マロン酸、マレイン酸、マンデル酸、シュウ酸、パラ−トルエンスルホン酸、フタル酸、ピルビン酸、サリチル酸、硫酸、酒石酸、及びコハク酸からなる群より選択され、好ましくはクエン酸、シュウ酸、及び酒石酸、より好ましくはクエン酸、最も好ましくはクエン酸一水和物である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
7. 前記ＰＥＣ組成物は水を更に含み、前記水は水道水、蒸留水、及び／又は脱イオン水から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
8. 前記ＰＥＣ組成物のｐＨは６．５未満である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
9. 前記ｐＨは１．８〜４の区間内である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
10. 少なくとも０．０４重量％のＰＥＣ、好ましくは少なくとも１．５重量％のＰＥＣ、より好ましくは少なくとも４重量％のＰＥＣ、最も好ましくは４〜１０重量％のＰＥＣを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＰＥＣ組成物。
11. 前記アニオンの濃度は０．００５〜３０重量％、好ましくは０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．７５〜２重量％である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
12. キトサンの濃度は０．００５〜３０重量％、好ましくは０．０５〜１０重量％、より好ましくは０．７５〜２重量％である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
13. 前記酸の濃度は０．０１〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは９〜１２重量％である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
14. 前記組成物は、非水溶性可塑剤、水溶性可塑剤、消泡剤、発泡剤、湿潤剤、合着剤、触媒、界面活性剤、乳化剤、保存剤、架橋剤、レオロジー調整剤、ノニオン性ポリマー、染料、顔料からなる群より選択された１以上の添加剤を含み、前記添加剤の濃度は０〜９９重量％、好ましくは０〜５０重量％、より好ましくは０〜３０重量％である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＰＥＣ組成物。
15. 前記防腐剤は、防かび剤、殺菌剤、医薬品防腐剤、化粧品防腐剤、及び／又は食品防腐剤から選択され、前記食品防腐剤は、安息香酸、安息香酸ナトリウム、ヒドロキシ安息香酸及びこれらの誘導体、乳酸、プロピオン酸及びプロピオン酸ナトリウム、二酸化硫黄及び亜硫酸塩、ソルビン酸及びソルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、没食子酸及び没食子酸ナトリウム、並びにトコフェロールから選択され、前記防かび剤又は殺菌剤は１，２−ベンゾイソチアゾール−３−オンから選択され、前記化粧品防腐剤は２−メチル−４−イソチアゾール−３−オンから選択され、前記医薬品防腐剤は２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールから選択される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
16. 前記ＰＥＣ組成物は、０．００５〜１０重量％の防腐剤、好ましくは０．００５〜１．５重量％の防腐剤、より好ましくは０．００５〜０．５重量％の防腐剤を含む、請求項１４に記載のＰＥＣ組成物。
17. 前記非水溶性可塑剤は天然ベースであり、好ましくは、ポリエチレングリコール、トリアセチン、ジブチルセバケート、エポキシ化大豆油、イソソルビドエステル、イソソルビドジエステル、クエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、オレイン酸グリセリル、リノール酸グリセリル、パルミチン酸グリセリル、アジピン酸ジエチル、ジステアリン酸ソルビタン、ステアリン酸グリセリル、ジステアリン酸スクロース、レイプシードメチルエステル、アジピン酸ジエチルヘキシル、ソルビタントリステアレート、アジピン酸ジイロプロピル、コハク酸ジエチルヘキシル、モノステアリン酸グリセリル、ジステアリン酸スクロース、コハク酸ジメチル、クエン酸−２−アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリブチル、エステルアミドオリゴマーからなる群の１つ以上より選択され、より好ましくはエポキシ化大豆油、ラウリン酸ソルビタン、及びオレイン酸ソルビタンから選択される、請求項１３に記載のＰＥＣ組成物。
18. 前記バイオプラスチック粒子は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）（及びＬ−ＰＬＡ、Ｄ−ＰＬＡ、ＤＬ−ＰＬＡ、ＰＬＧＡ、ＰＤＬＡ等のｃｏ−コポリマー）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）（及びＰＨＢ、ＰＨＢＶ、Ｐ３ＨＢ、Ｐ４ＨＢ、ＰＨｂＨＨｘ、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ２０％ｍｏｌ−３ＨＶ、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ４ＨＢ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ６％ｍｏｌ−３ＨＡ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ４ＨＰ）、Ｐ（３ＨＢ−ｃｏ ３ＨＨＸ）、ＰＨＢＨＨｘ等のこの変形）、エチルセルロース、アセチルセルロース、ポリカプロラクトン、熱可塑性デンプン、ポリブチレンサクシネートのうちの１以上から選択され、好ましくはＰＬＡ、ＰＨＡ、及び熱可塑性デンプンから選択される、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
19. 前記タンパク質粒子は、エンドウ豆タンパク質、バイタル小麦グルテン、小麦グルテン、ルピナスタンパク質、ダイズタンパク質、ダイズタンパク質、トウモロコシタンパク質、ゼインタンパク質、ピーナツタンパク質、カゼイン、並びに分離株及び／又は粉としての類似の植物ベース又は酵母ベースのタンパク質、又はハイドロフォビン（約１００〜１５０のアミノ酸の小タンパク質であり、例えば概して８システイン単位を有するスエヒロタケ等の糸状菌の特徴である）、ケラチン、魚タンパク質等の動物性タンパク質、アルブミン、乳タンパク質、並びに非限定的な例として、ナッツ、種子、穀物、及び豆類、特にアーモンド、ブラジルナッツ、カシューナッツ、クルミ、ペカン、ヘーゼルナッツ、マカダミアナッツ、ヒマワリの種、カボチャの種、トウモロコシ等を含む植物性タンパク質のその他の供給源、又は余剰汚泥、肥料、及び堆肥等のタンパク質含有バイオマスのうちの１以上から選択され、好ましくはエンドウ豆タンパク質、バイタル小麦グルテン、小麦グルテン、ルピナスタンパク質、ダイズタンパク質、トウモロコシタンパク質、ゼインタンパク質、カゼイン、及びケラチンから選択される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
20. 前記プラスチックは、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレン／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリウレタン、マレイミド／ビスマレイミド、メラミンホルムアルデヒド、フェノール類、ポリエポキシド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、尿素ホルムアルデヒド、フラン樹脂、シリコーン、ポリスルホン、及びポリオキシメチレンのうちの１以上から選択され、好ましくはポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレンから選択される、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
21. 前記非水溶性粒子は、プラスチック、タンパク質、固体ワックス、固体樹脂、充填剤、顔料、ヒュームドシリカ、及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
22. 前記非水溶性粒子は、０超〜１ｍｍ、より好ましくは０超〜５００μｍ未満、最も好ましくは０超〜３００μｍの範囲の粒径を有する、請求項１又は２に記載のバイオベースの高分子電解質錯体（ＰＥＣ）組成物。
23. 前記非水溶性粒子は、１００ｎｍ〜１ｍｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは１００ｎｍ〜３００μｍの範囲の粒径を有する、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のバイオベースの高分子電解質錯体（ＰＥＣ）組成物。
24. 前記固体ワックスは、２７℃〜２２０℃の融点を有し、好ましくはシロヤマモモ蝋、カンデリラワックス、カルナウバワックス、ヒマシワックス、エスパルトワックス、木蝋、オウリキュリー（ｏｕｒｉｃｕｒｙ）ワックス、ライスワックス、ダイズワックス、ナンキンハゼワックス、蜜蝋、中国蝋、ラノリンワックス（ウールワックス）、シェラックワックス、鯨蝋、及びこれらの混合物からなる群より選択された、植物ワックス又は動物ワックスである、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
25. 前記固体ワックスは、２７℃〜２２０℃の融点を有し、好ましくはパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、セレシンワックス、モンタンワックス、オゾセライトワックス、ポリエチレンワックス、およびピートワックスからなる群より選択された、鉱物、合成ワックス、及び／又は石油由来ワックスである、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
26. 前記樹脂は、０℃〜３５℃の温度で固体であり、好ましくはアスファルタイト及びユタ樹脂、シェラック、コーパル、ダンマル、マスチック、及びサンダラック、フランキンセンス、エレミ、テルペンチン、コパイバ、ゴム樹脂、アレッポマツ樹脂、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、並びにシリコーン樹脂からなる群より選択され、より好ましくはフラン、ロジン、及びゴム樹脂等の植物系樹脂から選択された、植物及び／又は動物及び／又は石油由来樹脂及び／又は合成樹脂である、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
27. 前記粒子は、無機及び／又は有機顔料から選択された顔料である、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
28. 前記充填剤及び顔料は、好ましくは、粘土、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、酸化鉄、硫酸バリウム、炭酸バリウム、硫酸アルミニウム、カオリナイト、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸マグネシウム、サテン顔料、二酸化亜鉛、及び硫化亜鉛からなる群より選択され、より好ましくは、粘土、二酸化チタン、及び硫酸アルミニウムからなる群より選択される、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
29. 前記粒子は、疎水性又は親水性ヒュームドシリカである、請求項２１に記載のＰＥＣ組成物。
30. 前記ＰＥＣ組成物は、キトサン、ＣＭＣ、及びクエン酸を含む、請求項１〜２９のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
31. ０．７５〜６重量％のキトサン、０．７５〜６重量％のＣＭＣ、及び６〜３０重量％のクエン酸一水和物、好ましくは０．７５〜６重量％のキトサン、０．７５〜６重量％のＣＭＣ、及び６〜２４重量％のクエン酸一水和物を含む、請求項１〜３０のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
32. ０．７５〜４重量％のキトサン、０．７５〜４重量％のＣＭＣ、及び６〜２４重量％のクエン酸一水和物を含む、請求項１〜３１のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
33. ０．７５〜２重量％のキトサン、０．７５〜２重量％のＣＭＣ、９〜１２重量％のクエン酸一水和物、及び０．７５〜４重量％の非水溶性粒子を含む、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
34. ０．７５重量％のキトサン、０．７５重量％のＣＭＣ、９重量％のクエン酸一水和物、及び０．７５〜１．５重量％の非水溶性粒子を含む、請求項１〜３３のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
35. ２重量％のキトサン、２重量％のＣＭＣ、１２重量％のクエン酸一水和物、及び２〜４重量％の非水溶性粒子を含む、請求項１〜３４のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
36. 前記非水溶性粒子は、バイオプラスチック粒子、好ましくはポリ乳酸（ＰＬＡ）粒子を含む、請求項１〜３５のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
37. 重量比１：０．５〜１：２のＰＥＣ：バイオプラスチック粒子を含み、より好ましくは重量比１：１〜１：２のＰＥＣ：バイオプラスチック粒子を含み、前記バイオプラスチック粒子は好ましくはＰＬＡ粒子を含む、請求項３０〜３５のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
38. 可塑剤、界面活性剤、及び／又は安定剤を更に含む、請求項３６又は３７に記載のＰＥＣ組成物。
39. 前記非水溶性粒子は、タンパク質粒子、好ましくはダイズタンパク質濃縮物（ＳＰＣ）、ルピナスタンパク質濃縮物（ＬＰＣ）、エンドウ豆タンパク質（ＰＰ）、小麦グルテン（ＷＧ）、及び／又はバイタル小麦グルテン（ＶＷＧ）を含む、請求項３０〜３５のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
40. 重量比１：０．５〜１：２のＰＥＣ：タンパク質粒子を含み、前記タンパク質粒子は好ましくは、ダイズタンパク質濃縮物（ＳＰＣ）、ルピナスタンパク質濃縮物（ＬＰＣ）、エンドウ豆タンパク質（ＰＰ）、小麦グルテン（ＷＧ）、及び／又はバイタル小麦グルテン（ＶＷＧ）を含む、請求項３０〜３５のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物。
41. 消泡剤を更に含む、請求項３９又は４０に記載のＰＥＣ組成物。
42. −キトサン、アニオン性ポリマー、及び酸を混合する工程と、
    −１つ以上の粒子タイプを含める工程と、
    を含む、請求項１〜４１のいずれか１項に記載のＰＥＣ組成物の調製方法。
43. 任意選択的に、少なくとも１つの均質化工程を含む、請求項４２に記載の調製方法。
44. ａ）前記アニオン性ポリマーを水に加える工程と、
    ｂ）工程ａで得られた混合物にキトサンを加える工程と、
    ｃ）工程ｂで得られた混合物に酸を加える工程と、
    ｄ）工程ｃで得られた混合物に１以上のタイプの粒子を加える工程と、
    を含み、工程ａ〜ｄで得られた混合物は混合され、任意選択的に均質化される、請求項４２に記載の調製方法。
45. ａ）前記アニオン性ポリマーを水に加える工程と、
    ｂ）工程ａで得られた混合物にキトサンを加える工程と、
    ｃ）酸を水と混合し、得られた酸性溶液を工程ｂで得られた混合物に加える工程と、
    ｄ）工程ｃで得られた混合物に１以上のタイプの粒子を加える工程と、
    を含み、工程ａ〜ｄで得られた混合物は混合され、任意選択的に均質化される、請求項４２に記載の調製方法。
46. ａ）前記アニオン性ポリマーを水に加える工程と、
    ｂ）工程ａで得られた混合物にキトサンを加える工程と、
    ｃ）酸を水と混合し、得られた酸性溶液を工程ｂで得られた混合物に加える工程と、
    ｄ）工程ｃで得られた混合物に１以上のタイプの粒子を加える工程と、
    ｅ）工程ｄで得られた混合物に防腐剤を加えるステップと、
    を含み、工程ａ〜ｅで得られた混合物は混合され、任意選択的に均質化される、請求項４２に記載の調製方法。
47. 繊維基材、織物、織布、及び不織布材料向けの結合剤としての、請求項１〜４１のいずれか１項に記載の粒子ＰＥＣ組成物の使用。
48. 前記繊維基材、織物、織布、及び不織布材料に機械的特性を提供するための、請求項４７に記載のＰＥＣ組成物の使用であって、前記機械的特性は、乾燥強度、湿潤強度、引張剛性、及び引張柔軟性から選択される、ＰＥＣ組成物の使用。
49. 前記繊維基材、織物、織布、及び不織布材料に疎水性又は親水性を提供するための、請求項４７又は４８に記載のＰＥＣ組成物の使用。
50. 請求項１〜４１のいずれか１項に記載の粒子ＰＥＣ組成物を結合剤として含む、繊維基材、織物、織布、及び不織布材料。
51. 請求項１〜４１のいずれか１項に記載の粒子ＰＥＣ組成物で繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を処理する方法であって、
    ａ．ＰＥＣ組成物で前記繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を処理する工程であって、
    ｉ．繊維基材、織物、織布、及び不織布材料への懸濁液の添加、
    ｉｉ．スプレーコーティング、
    ｉｉｉ．ディップコーティング、
    ｉｖ．ロールコーティング、
    ｖ．含浸、
    ｖｉ．パディング、
    ｖｉｉ．スクリーンコーティング、
    ｖｉｉｉ．印刷、
    ｉｘ．ナイフコーティング、ブレードコーティング、巻き線棒コーティング、丸棒コーティング、及びクラッシュ発泡コーティングを含む直接コーティング法、
    ｘ．マイヤーロッドコーティング、直接ロールコーティング、キスコーティング、グラビアコーティング、及びリバースロールコーティングを含む間接コーティング法、
    ｘｉ．インクジェットおよび／またはスリットダイ／スロットダイ、
    による工程と、
    ｂ．任意選択的に、処理された繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を硬化させる工程と、
    を含む、方法。
52. 前記処理された繊維基材、織物、織布、及び不織布材料を硬化させる工程を更に含み、前記硬化工程は、硬化は２０℃〜２２０℃、より好ましくは１００℃〜２００℃、最も好ましくは１４０℃〜１９５℃で行われる、請求項５１に記載の処理方法。
53. 前記繊維基材は紙及び／又は板紙からなり、前記処理は、前記紙及び／又は板紙の製造中に、あるいは既に完成した紙及び／又は板紙に対して行われる、請求項５１又は５２に記載の処理方法。