JPH02153985A - 高濃度澱粉接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高濃度の澱粉を含みかつ長期間粘度が安定す
る高濃度澱粉接着剤及びその製造法に関する。

〔従来技術及びその解決すべき課題３ 紙加工産業において、ｍ紛擾着剤は澱粉を水又はアルコ
ール等に分散し、熱又は蒸気等で加熱糊化させた糊液を
接着剤として利用するのが一般的である。この場合、澱
粉糊液は低温にすると増粘するため高濃度にすることは
難しく、高濃度化するためには糊液を保温するか、加工
澱粉やデキストリンを使用する必要があった。保温は設
備上の諸問題があり又加工澱粉やデキストリンの使用は
高価格、低接着力といった問題があった。

一方、段ボール産業での比較的高濃度の貼合用接着剤を
得る方法として、スティン・ホール法（以下、ＳＨ法と
いう）があり、このＳＨ法ではアルカリと熱により完全
糊化された澱粉糊液からなるキャリヤーと、未糊化澱粉
からなるメインとを混合している。

ところで、キャリヤーは、メイン澱粉を保持し、ゲル化
を防ぎ、流動性を高めるために、生澱粉、加工澱粉又は
ハイアミロース澱粉に澱粉重量当り１０％から１６％の
カセイソーダを加えて５０℃から６０℃に加熱して溶解
させている。しかしながら、キャリヤー濃度はカセイソ
ーダを添加しても高粘度となるため１５％が限界であっ
た。また、糊の製造の初期においては、安定な糊を得る
ことができるが、後にキャリヤーのカセイソーダによっ
てメインの澱粉が徐々に膨潤して高粘度になり、そのた
め、メインの澱粉濃度は制限されＳＨ法による接着剤の
総澱粉濃度は２５％が限界であった。

低濃度接着剤は、接着工程において多量の水分を有する
ために、接着速度を低下させ、又接着層の乾燥を遅らせ
ることにより、紙等の被接着材が水分吸収により伸縮を
繰り返し、反り等の問題を生じたり、更には、多量の水
分を蒸発させるために大量のエネルギーを消費するなど
問題となっていた。

そこで、このようなＳＨ法による接着剤の粘度安定と高
濃度化のために従来からいろいろと改良がなされている
。例えば、酸処理澱粉、酸化澱粉及びデキストリンを生
澱粉と混合してキャリヤーとする方法（特公昭５５−３
５０７６号）、エーテル化澱粉や塩素酸化澱粉を用いて
キャリヤーとする方法（特公昭５４−１５７５号、及び
特公昭５６−４３２６８号）、過硼酸塩を添加して澱粉
を酸化して低粘度キャリヤーとする方法（特開昭５６−
１２９２７８号）等がある。これらはいずれもキャリヤ
ーを酸化等により低粘度化して、接着剤を高濃化する方
法であるが、このような方法でカセイソーダを添加して
も濃度は３０％が限界でありかつ、キャリヤーの澱粉の
酸化により接着力は低下してしまう。また、キャリヤー
澱粉としてハイアミロース系澱粉を使用する方法もある
が、ハイアミロース系澱粉は育種的にアミロース割合を
増すことに限界があり、また、アミロース割合が増すと
低温における糊液のゲル化も著しいという問題があった
。そのため、高濃度キャリヤーとしては軽度の酸化澱粉
や低粘度のハイアミロース系澱粉を使用することも多か
ったが、この場合でも糊液のゲル化を防止し流動性を有
し、かつメイン保持力を高めるために高添加率のＮａＯ
ＨやＫＯＨ等の強アルカリが必須であった。しかも、そ
のようなアルカリを使用すると、キャリヤーに添加され
る未糊化のメイン澱粉が高添加量のアルカリによって、
膨潤し、その結果接着剤の粘度が不安定となるなど問題
となっていた。その他、特開昭５１−１５１３４５号公
報には高圧下で変性澱粉を生成する方法が開示されてい
るが、高温でも粘度が高く、常温で接着剤として使える
ようにはなっていない。

（発明の目的） 従って、本発明は、接着工程を高速化し、被接着材の水
分による伸縮に起因する品質上の問題点を解決し、接着
工程に要する熱量を節約することができ、しかも、メイ
ンと混合した後の粘度が経時的に安定な高濃度澱粉接着
剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結
果、澱粉スラリーを、１００℃以上で処理して糊化液と
し、この糊化液に未糊化澱粉を懸濁させた高濃度澱粉接
着剤により上記目的が達成できることを見出した。さら
に、ポリエチレングリコールの脂肪酸モノエステル又は
ジエステル、もしくはアルデヒドを添加することにより
確実に上記目的が達成できることを見い出し、本発明に
到ったものである。なお、１００℃以上で処理した澱粉
スラリー自体も高濃度澱粉接着剤として有用であること
も分った。

以下、本発明について詳述する。

本発明に使用される澱粉としては従来ＳＨ法に使用され
るものならなんでも使用でき、例えばとうもろこし、小
麦、米、馬鈴薯、甘藷、タピオカ及びサゴ等の澱粉又は
これらの酸化物、陽性化物、エーテル化物、エステル化
物等が挙げられる。また、これら澱粉をスラリー状にす
るために使用するスラリー化剤としては、水又はアルコ
ール又はこれらの混合物が挙げられる。ナルコールとじ
ては、例えばエタノール、メタノールなどが挙げられる
。

本発明によるキャリヤー濃度は澱粉が水などのスラリー
化剤に分散できかつ液送可能な最高濃度まで、可能であ
る。例えば３０％〜６０％である。

糊化温度は１００℃以上であり、１５０℃以上２１０℃
未満が望ましい。１５０℃未満では澱粉の低粘度化が起
こりにくく、２１０℃以上では過剰な分解が生じやすい
。なお、一般には澱粉の糊化にはジェット・クツカーを
用いて１００℃から１８０℃の水等の蒸気で澱粉を糊化
することがあるが、この場合には蒸気は直ちに液化して
澱粉を低粘度化することはない。

一般に糊化時間は５〜１５０分である。

本発明で使用されるポリエチレングリコールの脂肪酸エ
ステルは、以下の一般式で示されるモノエステル又はジ
エステルである。

Ｒ−Ｃ口０−←ＣＨ，Ｃ）１ｍ−０−チー＝−ＣＬＣ）
１．叶Ｒ−ＣＯＯ→ＣＨｉＣＨａ−ｏ→１　ＣＬＣＬＯ
ＣＯＲ’ここで、ｎ＝１０〜２００が好ましい。Ｒ及び
Ｒ′としては、一般に炭素数７〜３１の飽和又は不飽和
の脂肪族基である。

ポリエチレングリコールの脂肪酸エステルの使用量は澱
粉重量当り、０．１〜５％が好ましい。

０．１重量％より少ないと、高濃度で安定化した糊化キ
ャリヤーを得に＜＜、一方、５重量％より多く使用する
と、価格的に不利となる。

本発明で使用されるアルデヒドとしては水に可溶なホル
ムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒ
ド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドなどの脂
肪族飽和アルデヒド、グリオキサールなどの脂肪族アル
デヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、プロピオ
ールアルデヒドなどの脂肪族不飽和アルデヒド及びベン
ズアルデヒドなどの芳香族アルデヒドが挙げられる。使
用量としては、安定化効果、経済性等の観点から澱粉重
量当り０．１％から１０％が好ましい。

本発明において各々の添加剤を加えることにより、無添
加の場合に比較して、確実に低粘度化でき熱処理が短時
間ですむ。

ポリエチレングリコールの脂肪酸モノ又はジエステル及
びアルデヒドは、加熱前のキャリヤー用澱粉スラリーに
添加するのが好ましい。

低粘度化の促進のために澱粉スラリーに硫酸、塩酸、リ
ン酸、メタリン酸、ホウ酸等の酸又は過硫酸塩、過硼酸
塩等の酸化剤を澱粉重量当り０．０１％から２％添加し
てもよい。但し、酸及び酸化剤で処理すると澱粉の老化
が生じやすくなるので、原紙へのセット性が悪く、接着
力も低下する傾向にある。

澱粉スラリーに上記のポリエチレングリコール脂肪酸エ
ステルまたはアルデヒドを添加すると、処理された糊液
は高温から低温までの広い温度領域で粘度安定性が良く
、流動性が高く、またメイン保持力も高い。

このようにして得られたキャリヤー糊化液の濃度は６０
％濃度まで高めることができ、また粘度は処理温度と処
理時間を変えることにより１００ｃｐｓから１００．０
００ｃｐｓまで広範囲に変化させることができる。更に
、濃度が６０％になっても粘度は温度の変化に対して可
逆的であり、室温でもゲル化したり、流動性を失なうこ
とはない。

この高濃度キャリヤー糊化液はそのまま接着剤として使
用することができる。更に、キャリヤーと澱粉を懸濁さ
せたメインとを混合するか、または直接澱粉粉末をキャ
リヤーに投入することにより、高濃度澱粉接着剤を形成
される。

キャリヤー自体を接着剤として用いる場合には、やや長
時間の加熱を行ない、粘度を下げる必要がある。通常、
濃度は１０〜５０％、糊化温度は１００℃〜２１０℃、
糊化時間は５〜１５０分であるが、好ましくは濃度は３
０〜４０％、糊化温度は１５０℃〜２１０℃、糊化時間
は３０分〜１５０分で製造し、粘度は５００〜２５００
　ｃｐｓに調整することが望ましい。

また、初期接着力等を上げる場合には、ホウ砂及びホウ
酸等を添加してもよく又、原紙への濡れ性を良くするた
めやメインの澱粉の糊化温度を低下させるために、カセ
イソーダ等のアルカリを少量添加してもよい。

（実施例） 本発明を、更に実施例により詳細に説明する。

実施例１ とうもろこし澱粉４０部と水６０部とを混合し、この澱
粉懸濁液を、１８０℃に加熱した直径１２．７卸、長さ
３　？　６０ｎの反応管内を吐出圧１５　ｋｇｆ／ｃｄ
１送り量６．５ｄ／分のポンプで通過させ、７３分間処
理して、濃度４０％、Ｂ型精度２１５０ｃｐｓ（３０℃
）のキャリヤーを得た。一方、とうもろこし澱粉２０部
と水３０部とを混合し、４０部濃度のメインとし、この
メインに、撹拌しながら前記キャリヤーを５０部添加し
て総澱粉濃度４０％の澱粉接着剤Ａを得た。

実施例２ とうもろこし澱粉３５部と水６５部とを混合し、この澱
粉懸濁液を、１６０℃に加熱した直径１２．７舗、長さ
３７６０Ｍの反応管内を吐出圧１２　ｋｇｆ／ｄ１送り
量３．４ｍｆ／分のポンプで通過させ、１４０分間処理
して、濃度３５％、Ｂ型粘度４３５０ｃｐｓ（３０℃）
のキャリヤーを得た。

方、とうもろこし澱粉２２部と水３３部とを混合し、４
０部濃度のメインとし、このメインに、撹拌しながら前
記キャリヤーを４５ｇ添加して総澱粉濃度３８％の澱粉
接着剤Ｂを得た。

上記澱粉接着剤Ａ及びＢを用いて、段ボールのダブルフ
ェーサ−側を貼合した場合の結果を表１に示す。

実施例３ とうもろこし澱粉４０部と水６０部とを混合し、これに
澱粉固形分当り０．５％のポリエチレングリコールステ
アリン酸ジエステルを添加した。この澱粉懸濁液を、１
８０℃に加熱した直径１２．７ｍｍ。

長さ３７６０ｍｍの反応管内を吐出圧１２　ｋｇｆ／ｃ
ｔ１１送り１４０ｍ１／分のポンプで通過させ、１１．
９分間処理して、濃度４０％、Ｂ型精度９７４０　ｃｐ
ｓ（３０℃）のキャリヤーを得た。一方、とうもろこし
澱粉２６．７部と水４０部とを混合し、４０部濃度のメ
インとし、このメインに、撹拌しながら前記キャリヤー
を３３．３部添加して総澱粉濃度４０％の澱粉接着剤Ｃ
を得た。

実施例４ とうもろこし澱粉３０部と水７０部とを混合し、これに
澱粉固形分当り１．０％のグリオキサールを添加し、こ
の澱粉懸濁液を、１８０ｔに加熱した直径１２．７ｍｍ
、長さ３７６０　ｍｍの反応管内を吐出圧１２　ｋｇｆ
／ｃｆｆｌ、送り量６２．５ｄ／分のポンプで通過させ
、７．６分間処理して、濃度３０％、Ｂ型粘度２５．７
００ｃｐｓ　　（３０ｔ）のキャリヤーを得た。

一方、とうもろこし澱粉３３．３部と水４３．７部、ホ
ウ砂０．８部を混合してメインとし、このメインに前記
キャリヤーを２２．２部撹拌しながら添加して、総澱粉
濃度４０％の澱粉接着剤りを得た。

上記澱粉接着剤Ｃ及びＤを用いて、段ボールのダブルフ
ェーサ−側を貼合した場合の結果を表２に示す。

表　　１ 表　　２ 注１）　紙質構成　に２２０　Ｘ　５ＣＰ１２５　Ｘに
２２０　　Ａ　７　ルート注２）　接着強さ　ＪＩＳ　
Ｚ０４０２による注３）　初期接着力　貼合せ２０秒後
のダブルフェーサ−側の剪断接着力を剥離すること により判別した。

注１）　紙質構成　に２２０ｘＳＣＰ１２５ｘＫ２２Ｏ
Ａフルー）注２）　接着強さ　ＪＩＳ　２０４０２によ
る注３）　初期接着力　貼合せ２０秒後のダブルフェー
サ−側の剪断接着力を剥離することにより判別した。

実施例５〜９ 以下の一般式で示されるポリエチレングリコールの脂肪
酸モノエステル又はジエステルにおいて、下記の表−３
に示すモノエステル又はジエステルを使用し、また表−
３に示す条件を使用することを除いて、実施例３を繰り
返し、糊液を調製し、その特性を調べた。

Ｒ−Ｃ００−←Ｃ）１２ＣＨ，−０→−ｒ−ＣＨ，Ｃ’
ｌ（，０１（Ｒ−ＣＯＯ−←ＣＨ，Ｃ）１．−０→、　
　　Ｃ）＋２ＣＨ２０ＣＵＲ’又は 比較のため、従来のＳＨ法による澱粉接着剤の調製及び
特性についても表−３に併記した。

表−３より、本発明の方法により製造した接着剤が従来
のＳＨ法のものに比べて高濃度でかつ粘度安定性にすぐ
れていることが分る。

表 注１）紙質構成　Ｋ２２０ｘＳＣＰ１２５ｘＫ２２０注
２）接着強さ　ＪＩＳ　２０４０２ 注３〉　貼合１０秒後のダブルフェーサ−側の剪断接着
力を剥離により判別した。

実施例１０〜１３ 表−４に示すアルデヒドを使用し、表−す条件で行なう
ことを除いて実施例４を繰糊液を調製し、その特性を調
べた。比較の従来のＳＨ法による澱粉接着剤の調製及び
性についても表−４に併記した。

表−４より、本発明の方法により製造し。

剤が、従来のＳＨ法のものに比べて高濃度かわらず粘度
安定性がよいことが分る。

表 注１）紙質構成 注２）接着強さ 注３）初期接着力 に２２０ＸＳＣＰ１２５ＸＫ２２０　　ＡフルートＪＩ
Ｓ　　２０４０２ 貼合１０ｓｅｃ後のダブルフェーサ−側の剪断接着力を
剥離により判別した。

実施例１４〜１６及び比較例１ これらの実施例及び比較例は、キャリヤーのみからなる
澱粉接着剤の例に関するものである。

以下の表−５に示す澱粉濃度となるように実施例１４〜
１６及び比較例１の澱粉懸濁液を調製した。次に糊化温
度を２００℃としたことを除いて、実施例１４について
は実施例１と同様にし、実施例１５については実施例３
と同様にし、実施例１６については実施例４と同様にし
てキャリヤーを調製した。一方、比較例については、常
圧溶解をしたことを除いて実施例１と同様にしてキャリ
ヤーを調製した。

得られたキャリヤー接着剤について表−５にその特性を
示す。

」 鳴 恥 紮 実施例１４〜１６では、貼合せ直後に剥離させたところ
、紙層の奥まで接着していることが分った。これに対し
て、比較のものは、水分が多く、接着不足であった。

また、２日間の風乾後、比較例１の場合にはそりを生じ
た。

実施例１７ とうもろこし澱粉３０部と水７０部とを混合し、これに
ステアリン酸モノエステル（エステルのアルキル基の炭
素数は１７）を０．１％の量で添加した澱粉懸濁液を、
１３０℃に加熱した直径１２．７市、長さ３７６０　ｍ
ｍの反応管内を吐出圧１０　ｋｇｆ／ｃｒｌ、送り量１
．１ｍｌ／分のポンプで通過させ、４３３分間処理して
、濃度３０％、Ｂ型精度８７．５００ｃｐｓ　　（３０
℃）のキャリヤーを得た。

一方、とうもろこし澱粉４０部と水６０部とを混合し、
４０％濃度のメインとし、このメイン８０部に、撹拌し
ながら前記キャリヤーを２０部添加して総澱粉濃度３２
％の澱粉接着剤Ｅを得た。

上記澱粉接着剤Ｅを用いて、段ボールのダブルフェーサ
−側を貼合した場合の結果を以下の表６に示す。

表　　６ 注１）紙質構成 注２）　接着強さ 注３）初期接着力 に２２０ｘ　５ＣＰ１２５ｘ　Ｋ２２０Ａフルート ＪＩＳ　２０４０２による 貼合せ２０秒後のダブルフ ェーサー側の剪断接着力を 剥離することにより判別し た。

（発明の効果） 従来、高濃度で低粘度の糊液は酸化剤で処理することに
より行なわれていたが、この方法では水溶化された糊液
が分子のはしから切断されて行くため分子量の極めて低
いものが生成されてしまい、接着力を弱くしていた。ま
た、ピラノース環が切断されることもその一因と思われ
る。本発明では、理論的には解明していないが、高温で
短時間に、熱のみによって澱粉分子を任意の場所で切断
するため、また、熱分解はグリコシド結合を切断するた
め、接着力が維持されるものと推定される。

本発明によれば、キャリヤ一部を１００℃以上の高温で
澱粉を糊化して製造することにより高濃度でかつメイン
部との混合後も長期的に粘度を安定化できるので糊の保
存や再使用に便利である。

さらに、紙加工及び段ボール製造時に接着工程を高速化
でき、しかも被接着材の水分吸収による伸縮に起因する
反り等の品質上の問題を解決できるため接着工程に要す
る熱量を節約することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）澱粉スラリーを１００℃以上で処理して糊化液と
   し、この糊化液に未糊化澱粉を懸濁させた高濃度澱粉接
   着剤。
2. （２）一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、ｎ＝１０〜２００であり、Ｒ及びＲ′は炭素
   数７〜３１の飽和又は不飽和脂肪族基である）で示され
   るポリエチレングリコールの脂肪酸モノエステル又はジ
   エステルを含有する請求項（１）記載の接着剤。
3. （３）飽和又は不飽和の脂肪族モノ又は多価アルデヒド
   又は芳香族アルデヒドを含有する請求項（１）記載の接
   着剤。
4. （４）澱粉スラリーを１００℃以上で処理して糊化液と
   した高濃度澱粉接着剤。