專利名稱：用于膠乳替代的基于淀粉的組合物的制作方法
用于膠乳替代的基于淀粉的組合物發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及基于淀粉的組合物、它們的制備方法以及它們在例如地毯-背襯、上膠(sizing)和涂料組合物和粘合劑制劑的應(yīng)用中用于替代膠乳的用途。
發(fā)明背景本領(lǐng)域長期公認(rèn)需要使用更加對環(huán)境友好的天然代用品來替代合成的材料，特別是， 合成的粘合劑。經(jīng)常提出淀粉作為聚合物(例如膠乳)的“綠色”代用品。然而，淀粉與膠乳聚合物非常不同。當(dāng)溶解于水時，淀粉形成膠態(tài)溶液。與此相反，合成的膠乳聚合物以水乳液形式使用。因此，還不能找到一種完全令人滿意的方式使用淀粉替代合成的膠乳聚合物。
例如，US 3779857描述了由含有大量的無機(jī)顏料的合成的膠乳制造地毯底層，向其中加入高達(dá)40重量份量的顆粒狀淀粉、尿素和硼砂的三元混合物，基于100重量份存在于膠乳中的干燥的聚合物。合成的膠乳還包含溶劑增塑劑例如石油油料。在由膠乳形成的層的干燥和固化過程期間，顆粒狀淀粉膠凝化。該專利觀察到當(dāng)與水性合成的膠乳和填料混合時，需要防止淀粉的過度高粘度。因此，淀粉不能預(yù)先膠凝化，并且優(yōu)選通過氧化或酸水解而改性。
US 4104213的確提出使用預(yù)先膠凝化的淀粉。然而，其明確指出淀粉不應(yīng)完全膠凝化或成為碎片。通過在溶脹體積測試中足以得到期望的體積的保持時間期間，使用周期性加入的蒸汽，實現(xiàn)該部分膠凝化。隨后將淀粉研磨。因此，膠凝化應(yīng)恰好足以防止失去顆粒狀特性，如具有相同的專利權(quán)所有人并且在同一天提交的US 4104212所述。該專利提及包含淀粉的膠乳組合物的粘度在3天內(nèi)穩(wěn)定。然而，對于商品，3天的穩(wěn)定性不夠，并且受限的部分膠凝化提出具有受限的穩(wěn)健性的制備方法。這是工業(yè)化固有的問題。
US 4138518提出，在膠乳聚合物和淀粉的制劑干燥過程中，在合成的膠乳聚合物存在下，原位膠凝化淀粉。立即加入淀粉敏化劑(包括硼砂)用于降低膠凝化溫度。該專利還提及，當(dāng)在引起淀粉顆?；旧暇鶆虻娜苊?、貫穿復(fù)合材料厚度的條件下，將含有淀粉顆粒的膠乳加熱并且干燥至一定的溫度時，涂布膠乳的復(fù)合紡織品的強(qiáng)度和持久性的改善獲得了顯著提高。需要降低膠凝化溫度和需要選擇條件以得到基本上均勻的溶脹的這些陳述暗示不能簡單地得到具有期望的性質(zhì)的產(chǎn)品。
EP 0670348提出在地毯背襯組合物中使用未膠凝化的淀粉作為填料來替代常見的碳酸鈣填料。該申請承認(rèn)根本重要的是膠乳組合物具有適當(dāng)?shù)乃浚沟玫矸郛a(chǎn)物的顆粒狀結(jié)構(gòu)完全或大部分保持。因此，溶脹抑制劑例如尿素是非常重要的。如果不能保持顆粒狀結(jié)構(gòu)，則不具有填充效果，并且地毯對于液體和細(xì)菌將具有較大的易損性。遺憾的是， 尿素導(dǎo)致降低膠乳組合物的總體粘合性。
因此，本領(lǐng)域明顯需要基于淀粉的組合物，該組合物可用于替代膠乳，沒有以上指定的一些困難并且可反映膠乳乳液的一些(如果不是全部)益處，即，可作為即用型液體產(chǎn)品得到，所述產(chǎn)品具有相對低的粘度，即使在高干燥物質(zhì)下，具有良好的粘度-穩(wěn)定性 (visc`o-stability),并且當(dāng)例如用作粘合劑時提供高濕強(qiáng)度。本發(fā)明提供了這樣的組合物。發(fā)明概述
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于生產(chǎn)基于淀粉的組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟
a.提供可溶于冷水的淀粉和/或淀粉衍生物；和/或
b.處理淀粉和/或淀粉衍生物，以提高其冷水溶解度；
c.使淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑反應(yīng)；
d.中和經(jīng)穩(wěn)定的淀粉和/或淀粉衍生物；和
e.使在步驟(d)中得到的淀粉和/或淀粉衍生物官能化。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了可通過上述方法得到的基于淀粉的組合物。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了如上定義的組合物來完全或部分替代膠乳的用途。根據(jù)本發(fā)明的還另一方面，提供了包含本發(fā)明的基于淀粉的組合物和膠乳的粘合劑組合物。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了包含本發(fā)明的基于淀粉的組合物或粘合劑組合物的地毯背襯組合物。

根據(jù)本發(fā)明其它可能的方面，提供了使用本發(fā)明的組合物生產(chǎn)的地毯。附圖簡述


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明制備的基于淀粉的組合物的粘度-穩(wěn)定性。發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)基于淀粉的組合物的方法，所述方法包括以下步驟
a.提供可溶于冷水的淀粉和/或淀粉衍生物；和/或
b.處理淀粉和/或淀粉衍生物，以提高其冷水溶解度；
c.使淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑反應(yīng)；
d.中和經(jīng)穩(wěn)定的淀粉和/或淀粉衍生物；和
e.使在步驟(d)中得到的淀粉和/或淀粉衍生物官能化。本文使用的術(shù)語“基于淀粉的組合物”可指包含以下定義的淀粉和/或淀粉衍生物以及一種或多種其它成分和/或與之反應(yīng)的任何干燥的、半干燥的或含水組合物。優(yōu)選，“基于淀粉的組合物”指含水組合物?！盎诘矸鄣慕M合物”可指可通過本發(fā)明的方法得到的最終的組合物，但是也可指可在所述方法的各階段得到的中間體組合物。淀粉和/或淀粉衍生物
本文使用的術(shù)語“淀粉”可指任何天然的或改性淀粉和它們的混合物。特別是，“淀粉”可指任何來源的淀粉，僅通過舉例的方式，包括馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉、稻米淀粉、高粱淀粉和它們的兩種或更多種的混合物。淀粉可為蠟狀或非蠟狀的。改性淀粉可包括經(jīng)過物理(例如，通過加熱)、化學(xué)和/或通過酶改性的淀粉。術(shù)語“淀粉衍生物”是指由淀粉衍生的產(chǎn)物，例如通過氫化或解聚(例如，葡萄糖、糊精或麥芽糖糊精)，以及它們的混合物。優(yōu)選，淀粉衍生物是指一種或多種糊精和/或麥芽糖糊精。有利地，“淀粉衍生物”的DE為0-20。為了用于本發(fā)明的方法，需要淀粉和/或淀粉衍生物為冷水可溶的。本文使用的表述“冷水可溶”是指以下的事實淀粉和/或淀粉衍生物在室溫下(即，在20-25°C下)在水中必須能形成穩(wěn)定的分散體。其可選自已經(jīng)足夠冷水可溶的淀粉和/或淀粉衍生物，或者，備選地，可將其處理以提高其溶解度作為本發(fā)明方法的一部分。例如通過熱改性、膠凝化和/或稀釋所選的淀粉和/或淀粉衍生物，可實現(xiàn)這一點(diǎn)。淀粉和/或淀粉衍生物優(yōu)選具有相對低的分子量。理想地，其分子量為200-15，000道爾頓，優(yōu)選150-25，000道爾頓，更優(yōu)選100-50，000道爾頓，盡管精確的分子量當(dāng)然取決于所用的淀粉和/或淀粉衍生物的性質(zhì)。不希望束縛于理論，相信使用具有相對低分子量的淀粉和/或淀粉衍生物將對最終組合物的粘度有益。另外，可有助于良好受控的膠凝化方法，特別是其中淀粉和/或淀粉衍生物完全分散在含水組合物中的充分膠凝化。使用本領(lǐng)域已知的任何手段可實現(xiàn)膠凝化，包括，例如，噴射蒸煮、間歇蒸煮和/或酶蒸煮。噴射蒸煮可例如在120°C下進(jìn)行，即使在蒸煮已中斷之后，通常反應(yīng)仍繼續(xù)。優(yōu)選，進(jìn)行蒸煮以使淀粉完全膠凝，因此能使淀粉和/或淀粉衍生物完全分散在含水組合物中。如果稀釋步驟用作本發(fā)明方法的一部分，則將進(jìn)一步降低淀粉和/或淀粉衍生物的分子量。在某些實施方案中，經(jīng)稀釋的淀粉和/或淀粉衍生物可具有小于100單元的鏈長，例如小于50單元，或甚至在10-30單元范圍。根據(jù)期望的結(jié)果，技術(shù)人員知道如何控制和最終中斷稀釋反應(yīng)。如果淀粉和/或淀粉衍生物選自一種或多種麥芽糖糊精，則膠凝化和/或稀釋可不必要(并且，根據(jù)本發(fā)明，加工時間可顯著降低)。實際上，糖漿形式的麥芽糖糊精可直接用于本發(fā)明的方法，包括由淀粉精煉過程回收的未精煉的糖漿。優(yōu)選，這種麥芽糖糊精糖漿可在它們由精煉過程回收的溫度(例如，約50-100°C)下使用。

優(yōu)選，淀粉和/或淀粉衍生物以含水組合物形式提供。優(yōu)選，含水組合物為包含30-50%,更優(yōu)選35-45重量％淀粉和/或淀粉衍生物的漿料形式。無論淀粉和/或淀粉衍生物是否以含水組合物形式提供，淀粉和/或淀粉衍生物與本文描述的一種或多種試劑或反應(yīng)物在其中接觸的介質(zhì)稱為反應(yīng)介質(zhì)。優(yōu)選，反應(yīng)介質(zhì)為含水反應(yīng)介質(zhì)。穩(wěn)定劑
本文使用的術(shù)語“穩(wěn)定劑”是指能賦予淀粉和/或淀粉衍生物穩(wěn)定性的任何組合物。特別是，“穩(wěn)定劑”能賦予淀粉和/或淀粉衍生物粘度-穩(wěn)定性(即，當(dāng)保持在正常的儲存條件下隨時間穩(wěn)定的粘度)。優(yōu)選，術(shù)語“穩(wěn)定劑”是指交聯(lián)劑。更優(yōu)選，穩(wěn)定劑選自具有兩個或更多個親水性極性基團(tuán)的不飽和的有機(jī)化合物、它們的前體、基于不飽和的有機(jī)化合物的低聚物和它們的兩種或更多種的混合物。親水性極性基團(tuán)可為酸或陰離子，例如羧酸或羧酸根、硫酸根陰離子、磷酸根陰離子或丙烯酸根、磺基丙烯酸根(sulfoacrylate)等。不排除使用具有不同的親水性基團(tuán)的化合物。可用的親水性極性基團(tuán)的親水性應(yīng)足夠強(qiáng)，以能夠超越不飽和的有機(jī)化合物的任何疏水特性。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方案，穩(wěn)定劑選自不飽和羧酸或它們的前體，例如衣康酸(2-亞甲基丁二酸)、衣康酸酐、馬來酸(乙烷-1，2-二羧酸)、馬來酸酐、富馬酸和它們的兩種或更多種的混合物。最優(yōu)選，穩(wěn)定劑為二羧酸。根據(jù)本發(fā)明，有利地，穩(wěn)定劑的用量為O. 5-10重量％，優(yōu)選3-7重量％，更優(yōu)選約5%，基于淀粉和/或淀粉衍生物的總干重。穩(wěn)定將有利地導(dǎo)致淀粉和/或淀粉衍生物具有平均高達(dá)500個重復(fù)單元，優(yōu)選5-200個，更優(yōu)選10-100個單元。
當(dāng)將淀粉和/或淀粉衍生物增溶作為本發(fā)明方法的一部分時，穩(wěn)定(即，淀粉和/ 或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑反應(yīng))可與增溶步驟同時發(fā)生或接著增溶步驟發(fā)生。實際上，根據(jù)某些實施方案，加入穩(wěn)定劑可導(dǎo)致反應(yīng)介質(zhì)的酸化，進(jìn)而可導(dǎo)致水解，因此，使淀粉和/或淀粉衍生物增溶。出于控制的原因，例如使用稀酸(例如，稀鹽酸或稀硫酸)和/或堿(例如氫氧化鈉)，可將反應(yīng)介質(zhì)的PH調(diào)節(jié)至預(yù)定的值。在步驟(b)和/或(C)期間，優(yōu)選反應(yīng)介質(zhì)的pH在1-4范圍，更優(yōu)選1-2. 5，更優(yōu)選1. 5-2，例如，pH為1. 5、1. 8或2。
引發(fā)劑通過使用引發(fā)劑或催化劑(本文中一起稱為“引發(fā)劑”)，可促進(jìn)淀粉和/或淀粉衍生物的穩(wěn)定。引發(fā)劑應(yīng)理解為包括適于使淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑之間能相互作用的任何化合物。引發(fā)劑可包括過硫酸鹽化合物，例如過硫酸鈉、過硫酸銨、過硫酸鉀等；過磷酸鹽化合物，例如過磷酸鈉、過磷酸銨、過磷酸鉀等；過氧化物化合物，例如叔丁基過氧化氫、 過氧化氫等；和它們的兩種或更多種的混合物。
使用過硫酸鹽和/或過氧化物化合物特別有益，由于它們還可導(dǎo)致淀粉和/或淀粉衍生物氧化。實際上，不希望束縛于理論，相信在淀粉和/或淀粉衍生物內(nèi)存在氧化的基團(tuán)將促進(jìn)某些穩(wěn)定劑的相互作用和結(jié)合。因此，在某些實施方案中，可期望在引入穩(wěn)定劑之前進(jìn)行氧化步驟。在氧化后，淀粉和/或淀粉衍生物的組合物任選與穩(wěn)定劑和引發(fā)劑一起將有利地具有高達(dá)15重量％的羧基含量，基于干重，優(yōu)選高達(dá)10重量％。
根據(jù)期望的最終結(jié)果和其它反應(yīng)物的性質(zhì)，技術(shù)人員將能夠確定所需的引發(fā)劑的合適量。根據(jù)某些實施方案，引發(fā)劑的用量可高達(dá)4重量％，基于淀粉和/或淀粉衍生物的總干重。例如，可使用1_2重量％弓I發(fā)劑。
在淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑和任選的引發(fā)劑混合后，可優(yōu)化反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)的條件。優(yōu)選，通過熱處理引發(fā)反應(yīng)。有利地，該熱處理還可用于使淀粉膠凝。
中和在穩(wěn)定后，將淀粉和/或淀粉衍生物官能化。然而，在發(fā)生官能化之前，首先必須中和反應(yīng)介質(zhì)。優(yōu)選，將反應(yīng)介質(zhì)的pH調(diào)節(jié)至在6-8范圍的pH，優(yōu)選6-7。pH調(diào)節(jié)可使用本領(lǐng)域已知的任何手段(例如，通過使用苛性堿例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化銨、碳酸鈉、氫氧化鈣等滴定)實現(xiàn)。還可將反應(yīng)介質(zhì)冷卻，例如，讓其返回至室溫(即，約 20-25°C)。可將一種或多種另外的成分加入到所得到的組合物中和/或與之反應(yīng)。根據(jù)基于淀粉的組合物的最終應(yīng)用和期望的功能，選擇這些另外的成分，因此，加入這些另外的成分和/或使它們與淀粉和/或淀粉衍生物反應(yīng)的步驟在本文中稱為官能化步驟。
官能化優(yōu)選，官能化包括向反應(yīng)介質(zhì)中加入濕-強(qiáng)度試劑和/或增塑劑。合適的濕強(qiáng)度試劑是已知的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易選擇，并且可包括，例如，反應(yīng)性聚合物，例如聚陽離子聚合物、無機(jī)化合物、官能的單體和它們的兩種或更多種的混合物。優(yōu)選的濕強(qiáng)度試劑包括 PAAE (聚氨基胺-表氯醇)、PAAE樹脂、改性植物油、油性乳液、銨、AZC (碳酸鋯銨)、PZC (碳酸鋯鉀)、乙二醛、基于乙二醛的樹脂和它們的兩種或更多種的混合物。將濕強(qiáng)度試劑有利地加入到反應(yīng)介質(zhì)中，其量為O. 2-5重量％，更尤其是1-2重量％，基于組合物的總干重。增塑劑，尤其是淀粉增塑劑，為本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知。根據(jù)本發(fā)明使用的淀粉增塑劑的合適的實例為甘油。其可用于精細(xì)調(diào)節(jié)基于淀粉的組合物的流變性質(zhì)和改善例如與濕強(qiáng)度試劑(例如改性油)的反應(yīng)性。其還可用于調(diào)節(jié)基于淀粉的組合物的干固體含量。基于淀粉的組合物
可根據(jù)上述方法得到的組合物也是本發(fā)明的一部分。優(yōu)選，所述組合物的干固體含量為至少40重量％，優(yōu)選40-70重量％。理想地所述組合物的pH在5-9范圍，優(yōu)選在6. 5-8范圍。有利地，所述組合物的布氏粘度為50-600 mPas (100 rpm，25°C，軸3)。實際上，本發(fā)明的組合物的益處之一在于發(fā)現(xiàn)它們具有穩(wěn)定的粘度測試顯示經(jīng)過至少3個月的時間段的粘度-穩(wěn)定性。而且，在冷卻至約20°C的溫度期間，它們沒有顯示粘度快速的升高。有利地，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與膠乳混合時，本發(fā)明的組合物對于膠乳的機(jī)械性質(zhì)不具有有害的影響。這是特別感興趣的，因為本發(fā)明的基于淀粉的組合物的一種關(guān)鍵的應(yīng)用是用于使用膠乳生產(chǎn)混合的粘合劑組合物。膠乳替代和粘合劑組合物
本發(fā)明的基于淀粉的組合物可用作粘合劑來部分或全部替代天然和/或合成的膠乳(例如羧酸化的苯乙烯丁二烯、丙烯酸鹽(酯)、PVAC或PV0H)。實際上，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的基于淀粉的組合物與膠乳容易混溶，形成所謂的“混合的膠乳”或“混合的粘合劑組合物”。當(dāng)共同使用時，本發(fā)明的基于淀粉的組合物和天然或合成的膠乳可以1:10-10:1的重量比混合，優(yōu)選1:4-4:1，更優(yōu)選2:3-3: 2，更優(yōu)選約1:1。通過舉例的方式，基于淀粉的組合物可用于替代40-50重量％的膠乳。備選地，其可用于替代60-70重量％的膠乳。所得到的混合的粘合劑組合物也是本發(fā)明的一部分。它們可包括一種或多種另外的成分，并且可用于正常使用天然或合成的膠乳的任何應(yīng)用。僅通過說明的方式，這樣的應(yīng)用的實例包括，地毯-背襯(和其它織造或非織造材料的背襯)、上膠和涂料組合物(例如，用于紙、紡織品和非織造織物)、紙轉(zhuǎn)化和粘合劑制劑。本發(fā)明的粘合劑組合物還可用于正常使用發(fā)泡膠乳的應(yīng)用。本發(fā)明的混合的粘合劑組合物優(yōu)選通過以下方法生產(chǎn)，所述方法包括將本發(fā)明的基于淀粉的組合物與天然和/或合成的膠乳和一種或多種任選的成分混合。一種或多種任選的成分，如果使用，將相應(yīng)于本領(lǐng)域使用的標(biāo)準(zhǔn)添加劑(例如，與膠乳一起使用的添加齊U，例如穩(wěn)定劑或消泡劑)，并且容易由技術(shù)人員確定?；旌系恼澈蟿┛呻S后儲存或使用。其可原樣使用，或者其可與一種或多種其它成分混合，以產(chǎn)生最終的組合物(例如，涂料組合物或粘合劑)。在施用于基材之后，優(yōu)選將組合物固化(即，干燥，優(yōu)選在加熱的干燥器中)。不希望束縛于理論，相信固化步驟促進(jìn)基于淀粉的組合物的淀粉和/或淀粉衍生物與膠乳共聚。有利地，當(dāng)使用本發(fā)明的基于淀粉的組合物時，觀察到揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放降低。實際上，本發(fā)明的基于淀粉的組合物的VOC含量非常低(如果不是零)。從健康和環(huán)境的角度，期望低VOC含量，但是在維持能力評價如US LEED評級系統(tǒng)中也變?yōu)闈M足更高得分的要求。已發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的混合的粘合劑組合物可實現(xiàn)最佳粘合劑性質(zhì)，其呈現(xiàn)期望的低VOC-含量，而不會損害膠乳的成層性質(zhì)。實際上，意外地發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的基于淀粉的組合物替代膠乳導(dǎo)致VOC排放的降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基于膠乳替代的實際水平所預(yù)期的。如以上提及的，本發(fā)明的基于淀粉的組合物以及由其生產(chǎn)的粘合劑組合物可用于任何多種應(yīng)用來替代(完全或部分)膠乳。沒有引入任何限制，我們現(xiàn)在將說明一個這樣的應(yīng)用。
地毯背襯
作為在制造中的最終的步驟，地毯通常通過膠乳涂布器進(jìn)料，向第一背襯的非絨頭側(cè)(背部)和紗線的“背部-簇絨”施用填充粉末狀碳酸鈣的空氣泡沫的SBR膠乳。如下進(jìn)行向第一背襯施用所謂的預(yù)涂層，使毛圈絨頭紗線與第一背襯粘附，隨后施用第二空氣泡沫的膠乳量，以形成給予地毯尺寸穩(wěn)定性和柔韌性的第二層。最后，將第二背襯施用于合并的地毯，以形成通常的“夾心”復(fù)合結(jié)構(gòu)。隨后使地毯前進(jìn)通過若干加熱區(qū)，使膠乳固化和確保第二背襯與第一背襯粘合，并且“鎖定”在紗線的背部-簇絨中。一旦地毯已固化，檢查顏色和結(jié)構(gòu)品質(zhì)保證，切割成期望的長度，卷起，包裝和船運(yùn)。 除了膠乳和填料以外，背襯組合物還可包含水(水用于調(diào)節(jié)固體含量，幫助填料分散和延長保存期限)。由于碳酸鈣通用的可用性和經(jīng)濟(jì)的價格，填料幾乎總是碳酸鈣。填料的粉碎度和純度對于粘合劑組合物的穩(wěn)定性和運(yùn)行能力是關(guān)鍵的。典型的預(yù)涂層載荷為400-600份/100份干膠乳。表面活性劑可用于提高組合物的穩(wěn)定性和起泡度。十二烷基硫酸鈉(SLS)和十二烷基硫酸銨(ALS)、磺基琥珀酰胺酸鈉以及ALS和長鏈醇的組合通常用作合適的表面活性劑。還可使用增稠劑，并且?guī)缀蹩偸蔷郾┧徕c。它們賦予適當(dāng)?shù)恼扯群土髯冃?，使得能夠適當(dāng)放置組合物。它們還有助于在組合物中懸浮填料。還可偶爾使用其它成分，例如如果背襯組合物需要特定的外觀或?qū)ｉT的性能。另外的成分可包括顏料、消泡劑、分散劑、螯合劑、抗起泡劑、抗靜電劑、穩(wěn)定劑等。有利地，本發(fā)明的基于淀粉的組合物可用于在這樣的地毯背襯組合物中完全或部分(如上所述)替代膠乳。因此，本發(fā)明還提供了包含如上定義的基于淀粉的組合物或粘合劑組合物的地毯背襯組合物，以及由其生產(chǎn)的地毯產(chǎn)品。本發(fā)明的地毯背襯組合物通常還包含一種或多種填料和一種或多種表面活性劑，以及一種或多種跟該行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐一致的任選的成分。意外地，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的地毯背襯組合物不需要包括僅基于膠乳的背襯通常所需的量的增稠劑。實際上，在某些實施方案中，可完全省略增稠劑，對于組合物的總體成本具有有益效果。通過調(diào)節(jié)技術(shù)人員眾所周知的某些參數(shù)，可進(jìn)一步優(yōu)化背襯組合物的性能。這些參數(shù)包括干固體物質(zhì)的百分比、粘度、pH、所用的膠乳(如果存在，包括在苯乙烯丁二烯合成的膠乳中苯乙烯與丁二烯的比率)的類型、所用的表面活性劑的類型和量等。根據(jù)所生產(chǎn)的背襯組合物的類型，還可調(diào)節(jié)填料的量。例如，單元背襯優(yōu)選包含150-200份的填料/100份粘合劑(基于干重)，而第二背襯優(yōu)選包含0-450份填料/100份粘合劑。現(xiàn)在通過以下非限制性實施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實施例實施例1在敞開的間歇系統(tǒng)中制備本發(fā)明的基于淀粉的組合物
將糊精(淀粉衍生物)、衣康酸和過硫酸鹽在含水組合物中共同混合。糊精以35-45重量％的量存在，基于組合物的總重量。衣康酸以5重量％的量存在，基于糊精的總干重。組合物的PH為約1. 7。于100 rpm下混合60分鐘后，將組合物加熱至80°C保持3_5小時，隨后冷卻至30°C。加熱導(dǎo)致蒸煮糊精，同時使衣康酸聚合和使糊精改性。冷卻至30°C后，使用氫氧化鈉將組合物中和至pH 6-7。向所得到的組合物中加入1. 5% PAE (聚氨基胺-表氯醇，作為濕-強(qiáng)度試劑)和任選的甘油和天然的淀粉。結(jié)果為基于淀粉的組合物，干固體含量可由45%調(diào)節(jié)為70重量％干物質(zhì)。
實施例2通過使用噴射蒸煮器，制備所述組合物基于淀粉的組合物將糊精、衣康酸和過硫酸鹽在含水組合物中共同混合。糊精以35-45重量％的量存在， 基于組合物的總重量。衣康酸以5%的量存在，基于糊精的總干重。組合物的pH為約1. 7。 于100 rpm下混合15分鐘后，將組合物在140°C下噴射-蒸煮2分鐘，在密閉的罐中，將糊膏在92-94°C下保持I小時。加熱導(dǎo)致糊精的蒸煮和完全分散，同時使衣康酸聚合和使糊精改性。冷卻至30°C后，使用氫氧化鈉將組合物中和至pH 6-7。向所得到的組合物中加入1. 5% PAE (聚氨基胺-表氯醇，作為濕-強(qiáng)度試劑)和任選的甘油和天然的淀粉。結(jié)果為基于淀粉的組合物，干固體含量可由45%調(diào)節(jié)為70重量％干物質(zhì)。
實施例3通過酶轉(zhuǎn)化制備本發(fā)明的基于淀粉的組合物以35-45重量％的量將糊精懸浮于水中。將所得到的漿料加熱至高達(dá)80°C，隨后將 α-淀粉酶(BAN 480L, Novozymes)加入到懸浮液中。以500 ppm的量加入α-淀粉酶，基于糊精。于80°C下30分鐘后，將衣康酸和過硫酸鹽加入到含水組合物中。衣康酸以5重量％的量存在，基于糊精的總干重。組合物的PH為約1.7。于100 rpm下混合30分鐘后， 將組合物冷卻至30°C。加熱導(dǎo)致通過酶轉(zhuǎn)化蒸煮淀粉，同時使衣康酸聚合和使糊精改性。 另外酸使酶失活。冷卻至30°C后,使用氫氧化鈉將組合物中和至pH 6-7。
向所得到的組合物中加入1. 5% PAE (聚氨基胺-表氯醇，作為濕_強(qiáng)度試劑)和任選的甘油和天然的淀粉。結(jié)果為基于淀粉的組合物，干固體含量可由45%調(diào)節(jié)至70%干物質(zhì)。
實施例4由麥芽糖糊精制備本發(fā)明的基于淀粉的組合物將麥芽糖糊精(淀粉衍生物)、衣康酸和過硫酸鹽在含水組合物中共同混合。麥芽糖糊精以35-45重量％的量存在，基于組合物的總重量。衣康酸以5重量％的量存在，基于麥芽糖糊精的總干重。組合物的PH為約1. 7。于100 rpm下混合15分鐘后，使用氫氧化鈉將組合物中和至pH 6-7。向所得到的組合物中加入1. 5% PAE (聚氨基胺-表氯醇，作為濕_強(qiáng)度試劑)和任選的甘油和天然的淀粉。結(jié)果為基于淀粉的組合物，干固體含量可由45%調(diào)節(jié)至70%干物質(zhì)。
圖1說明根據(jù)實施例1-4中的每一個制備的四種樣品的粘度發(fā)展，粘度分別為樣品I (得自實施例1)=50% ds ;樣品2 (得自實施例2)=49% ds ;樣品3 (得自實施例3)=52% ds;和樣品4 (得自實施例4)=50% ds。顯著地，粘度保持穩(wěn)定持續(xù)5周。由于是天然來源的組合物，如果需要較長時間的儲存，可能需要加入某些量的防腐劑來避免由于發(fā)酵而使產(chǎn)物變壞。
實施例5制備本發(fā)明的地毯背襯組合物以不同的比例將根據(jù)實施例2制備的基于淀粉的組合物與合成的膠乳混合，以得到 “混合的膠乳”或混合的粘合劑組合物。使用市售得到的Dow Latex 552 (硬膠乳)和Dow Latex 700 (軟膠乳)。隨后加入其它成分，以形成預(yù)涂層地毯背襯組合物，如表I中列舉的那樣(其中組合物I為參照組合物)。
表1預(yù)涂層組合物(基于工業(yè)重量的成分)
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)基于淀粉的組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 a)提供可溶于冷水的淀粉和/或淀粉衍生物；和/或 b)處理淀粉和/或淀粉衍生物，以提高其冷水溶解度； c)使淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑反應(yīng)； d)中和經(jīng)穩(wěn)定的淀粉和/或淀粉衍生物；和 e)使在步驟(d)中得到的淀粉和/或淀粉衍生物官能化。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(a)和/或(b)和(C)序貫或同時進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑為交聯(lián)劑。
4.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑選自具有兩個或更多個親水性極性基團(tuán)的不飽和的有機(jī)化合物、它們的前體、基于不飽和化合物的低聚物和它們的兩種或更多種的混合物。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑為衣康酸。
6.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑的用量為0.5-10%，優(yōu)選3-7重量％，基于淀粉和/或淀粉衍生物的總干重。
7.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于步驟(c)包括使淀粉和/或淀粉衍生物與穩(wěn)定劑和引發(fā)劑反應(yīng)。
8.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于所述引發(fā)劑為過硫酸鹽。
9.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于步驟(e)包括使在步驟(d)中得到的淀粉和/或淀粉衍生物與濕強(qiáng)度試劑和/或增塑劑反應(yīng)。
10.前述權(quán)利要求中任ー項的方法，其特征在于在中和步驟(d)之前，所述方法還包括稀釋淀粉和/或淀粉衍生物的步驟。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于通過氧化和/或酸水解實現(xiàn)稀釋。
12.一種基于淀粉的組合物，所述組合物可通過前述權(quán)利要求中任ー項的方法得到。
13.權(quán)利要求12的組合物，其特征在于所述組合物包含其量為10-70重量％的淀粉和/或淀粉衍生物，優(yōu)選35-45重量％，基于所述組合物的總干重。
14.權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的組合物作為膠乳的完全或部分代用品的用途。
15.一種粘合劑組合物，所述粘合劑組合物包含權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的組合物和膠乳。
16.一種地毯背襯組合物，所述地毯背襯組合物包含權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的基于淀粉的組合物或權(quán)利要求15的粘合劑組合物。
17.一種地毯，所述地毯使用權(quán)利要求16的組合物生產(chǎn)。
全文摘要
一種生產(chǎn)基于淀粉的組合物的方法以及由其生產(chǎn)的組合物，在例如地毯背襯的應(yīng)用中，用作膠乳代用品，用于完全或部分膠乳替代。
文檔編號C09J113/02GK103038303SQ201180039872
公開日2013年4月10日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者S.比爾特雷斯, M.布雷戈拉, M.蒂默曼斯 申請人:卡吉爾公司