JPH0778205B2 - 改良されたでんぷんベース段ボール用接着剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、糊化でんぷん（キャリヤーでんぷん）および
未糊化でんぷん（メインでんぷん）の水性分散液を含ん
でなる改良されたでんぷんベースアルカリ性段ボール用
接着剤ならびに該接着剤を用いた段ボールの製造方法に
関するものである。

（従来技術） 段ボールの製造に利用されている方法は、一般に、厚紙
の板に加熱された溝付けロールにより段をつける連続工
程を含む。次いで、この段付けされた厚紙板上の突起段
頂に、接着剤を被覆し、一般にライナーと当業者にいわ
れている厚紙の平板を接着する。加熱および加圧により
接着層をこの間に形成する。この工程は、片面のみに仕
上げを施すことから名付けられたいわゆる片面段ボール
を製造するのに用いられる。両面段ボール（内部の段付
けされた層が二つの仕上げ面間にサンドイッチされた）
を必要とする場合、引き続き、接着剤を片面段ボールに
おいて露出されている段頂に施し、次いで、加圧および
加熱下で、接着剤が塗装された段頂を第二の仕上げ面と
接合する連続操作を行う。従って、片面および両面仕上
げされた段ボール紙の両者とも、連続工程で製造するこ
とができる。これらの製法における接着剤の具体的な使
用ならびにコルゲータ（corrugator）の使用および操作
は、一般には、Bauerによる米国特許第2,102,937号およ
び同第2,051,025号に記載されている。

この製法における重要な事柄は、接着剤の性質が最終段
ボール製品の強度および安定性に影響するだけでなく、
このような製法を実施できる範囲内のパラメータ（コル
ゲータ速度等）に影響するような好適な接着剤を選択す
ることである。従って、このような接着剤は、該製造方
法の特定の要件および最終段ボールに所望の性質に鑑み
て選択される。段貼合わせに最も一般に用いられる接着
剤は、その望ましい接着性、低価格性および製造の容易
性のために普及しているでんぷんをベースにした接着剤
である。

最も一般の型のでんぷんベース段ボール用接着剤は、ア
ルカリ性接着剤を含んでいる。このような接着剤は、キ
ャリヤーと命名される糊化（処理）でんぷんと水性分散
液に懸濁された乾燥未糊化でんぷんより構成される。こ
れらの接着剤は、水中において、でんぷんを水酸化ナト
リウム（苛性ソーダ）により糊化して、糊化キャリヤー
とし、次いで該キャリヤーを接着剤を製造するためにメ
イン（未糊化）でんぷん、ホウ砂および水と混合するこ
とによって製造される。

段貼合わせ工程において、接着剤を（通常、25〜55℃の
温度で）段付けされた紙媒体の段頂に直接塗布し、ライ
ナーを接着被覆表面に接触せしめる。すなわち、加熱を
連続的に行うことによりメインでんぷんを糊化して粘度
および粘着力を容易に増加し、それにより段付けされた
紙とライナーとの間の接着層を形成する。

種々の適用に関して、接着剤の組成を変えて長期間の可
使時間および粘度安定性、最終接合の耐水性等の１種以
上の望ましい性質を極大化することができる。しかしな
がら、段ボール用接着剤としての処方の有用性に直接関
係している１つの性質は、段ボール用接着剤が初期接合
を形成する能力である〔「粘着力」（tack）または「初
期接着強さ」（green bond strength）と命名され
る〕。すなわち、この割合の粘着力発現速度は、コルゲ
ータを操作できる速度に直接関係する。高い初期接着強
さを有しかつ粘着力の迅速な発現を示す段ボール用接着
剤に対する要望がある。

接着性の発現におけるメインでんぷんとキャリヤーの各
々の役割に関する異なる理論があるが、いくつかの研究
は、キャリヤーが接着強さおよび接着剤の硬化速度に寄
与するという見地に集中している。事実、キャリヤーの
良好な粘着力が接着剤における良好な粘着力（および改
良された操業性）を導くことが提案されている（例え
ば、R.Willams,C.LeakeおよびM.Silano,TAPPI.第60巻,N
o.4 1977年４月，第86〜89頁を参照のこと）。さらに、
長年の間、高アミロースキャリヤーが改良された流体学
的性質およびフィルム形成性を示すので、キャリヤー部
分がアミロース約27％を含有する普通の低アミロースコ
ーンスターチから製造される段ボール用接着剤より優れ
た粘着力を示すこと、また防湿性が上がることが知られ
ている。従って、でんぷんベース接着剤に使用されるの
に適当な数多くの異なるキャリヤーがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、今までのところ使用するでんぷん源の種
類を変える以外に、接着剤のメイン（未糊化）でんぷん
部分についてなされた実験はほとんどない。一般に、メ
インでんぷんは、乾燥粉末状で供給され、またそのまま
で接着剤製造に用いられる。従って、でんぷんの工業的
製造の際に、でんぷんは、高温乾燥器〔一般に200〜250
°Ｆ（94〜112℃）〕中で、乾燥され、水分含量約８〜1
4％まで水を除去し、その後、包装し、使用するまで保
存される。

従って、本発明の目的は、高スピード段貼合わせ工程に
利用することができる様な高い初期強さを示すでんぷん
ベースアルカリ性段ボール用接着剤をメインでんぷんの
役割を追求することによって提供することである。

（課題を解決するための手段および発明の効果） しかして、本発明は、上記諸目的を満足する一連のでん
ぷんベースアルカリ性段ボール用接着剤を提供するもの
である。本発明の接着剤の基礎成分は、糊化でんぷん
（キャリヤーでんぷん）および未乾燥メインでんぷんの
水性分散液を含んでなるものである。本明細書において
用いられる用語の“未乾燥でんぷん”とは、高温乾燥器
等を用いた工業的な乾燥に付されていないだけでなく風
乾等による自然乾燥もされてもいない未乾燥でんぷん、
即ちでんぷん製造時に得られるでんぷん懸濁液からそれ
を濾過して得られる濾過ケーキ状物（普通、30〜50重量
％の水含有量）までの未乾燥メインでんぷんを言う。

本発明者等は、このような未乾燥でんぷんを従来の乾燥
でんぷんの代わりにメインでんぷんとして使用すると、
一般に、与えられた接着剤の初期接着強さならびに粘着
力発現速度が標準の（工業的に乾燥されて得られた）メ
インでんぷんを用いて製造された同様な接着剤と比べて
著しく増加することを見出した。この増加は、アミロー
ス35〜70重量％の高アミロースキャリヤー、コーンスタ
ーチ等の他のキャリヤー、およびでんぷんと本発明の参
考文献として取り入れられたLeake等による米国特許第
4,424,291号に記載された合成ポリマー等の合成ポリマ
ーとでんぷんとのブレンドを用いて比較観察されたもの
である。

また、本発明の接着剤は、他のでんぷんベース段ボール
用接着剤の通常の添加成分、すなわち、アルカリ（水酸
化ナトリウム等）およびホウ砂をも含んでなるものであ
る。本発明の初期の目的を達成するために、本発明の接
着剤は該接着剤の総重量を基準として0.2〜0.9重量％
（乾燥ベース）のアルカリ、約0.1〜0.8重量％（乾燥ベ
ース）のホウ砂を含有しており、その外に好ましくは該
接着剤の総重量を基準として約15〜35重量％（乾燥ベー
ス）の未乾燥メインでんぷん、約２〜６重量％（乾燥ベ
ース）のキャリヤーでんぷん、および60〜80重量％の水
を含有している。

さらに、接着剤は、通常は、組成物の総量を基準とし
て、乾燥ベースで20〜40％のでんぷん固体含量で用いる
ことができる。このことは、接着剤が利用することがで
きる潜在的適用を広範に認めるものである。一般的経験
によると、ほとんどのコルゲータが工業界において総固
体含量約18〜26重量％（乾燥ベース）を含む段ボール用
接着剤を用いているが、高固体含量％が望ましい一定の
適用がある。従って、本発明の接着剤は、広範な組成が
適用される。

本発明の段ボール用接着剤のメインでんぷん成分は、コ
ーン、タピオカ、小麦、ポテトおよびこれらの混合物か
ら得られるでんぷんであるが、コーンおよびタピオカで
んぷんが最も好ましい。

未乾燥でんぷんの具体的形態としては、でんぷん懸濁液
（メインでんぷんの水分散液）およびそれを重力濾過ま
たは減圧濾過により水性分散液から濾過して得られる濾
過ケーキ状物の脱水ケーキでんぷんが挙げられる。事
実、このような「未乾燥」でんぷんに対する主要な基準
はこれらでんぷんが工業的でんぷん乾燥工程の際に行わ
れる高温処理を施されていないということである。

理論に結びつけることを望むものではないが、本発明者
等は、でんぷんの高温乾燥がでんぷんに悪影響を与え
る、すなわち、直ちに粘着力を発現しにくくするであろ
うと考察する。このような乾燥工程を除くことにより、
おそらくメインでんぷんはより活性な形態のままであ
り、また得られる接着剤は、高い初期接着強さおよび高
い粘着力発現速度を示すものと思われる。

本発明によれば未乾燥でんぷんが種々のでんぷんベース
接着剤においてメインでんぷんとして利用でき、またこ
のようなでんぷんの使用がこれらの接着剤における初期
接着強さおよび粘着力発現速度を著しく改良する。高ア
ミロースでんぷんキャリヤーは、本発明の目的に必須で
はないが、このようなキャリヤーの使用は、非常に初期
接着強さを増強するのを補助するので好適である。従っ
て、未乾燥メインでんぷん成分の使用は使用するキャリ
ヤーに無関係に接着剤の粘着力を増加するが、高アミロ
ースキャリヤー、すなわち一般にはアミロース含有量35
〜70重量％のものを使用するとより強固な粘着発現がえ
られる。高アミロースキャリヤーの使用が望ましくない
という状況においては、他のキャリヤー、例えば普通の
コーンスターチを利用してもよい。

メインでんぷん／キャリヤー比は、キャリヤーの分子量
の変化につれて変化し、同様な結果を達成するのに比較
的僅かな量の高分子量キャリヤーしか必要としない。し
かしながら、一般には、上記の範囲は、でんぷんの性質
および所望の粘度により約4:1〜約16:1の範囲である。

本発明の接着剤において利用されるアルカリ（塩基）と
しては苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）が好ましいが、
特定の適用の指示に従って水酸化ナトリウムを外の塩基
と部分的にまたは完全に置き換えて利用してもよい。こ
のような塩基としては、例えば、水酸化カリウム等のア
ルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム等のアルカリ土
類金属水酸化物、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸
塩およびケイ酸ナトリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩が
挙げられる。上述のアルカリは、水溶液または固体で利
用することができる。一般に、上述のアルカリは、接着
剤を基準にして、乾燥ベースで約0.2〜0.9重量％の濃度
で存在する。

本発明の接着剤組成物の必須成分に加えて、所望によ
り、従来の化学的に官能性のない添加物を接着剤中に少
量添加してもよい。このような添加物としては、例え
ば、湿潤剤、蛋白質類、可塑剤、可溶化剤、流動性改質
剤、水質調節剤、透過調節剤、尿素等のペプタイザー、
糊化温度改質剤、クレーおよび微細ポリマー等の不活性
充填剤、無機コロイド性クレー、グアー（guar）、ヒド
ロキシエチルセルロース、アルギネート、ポリビニルア
ルコールおよびエチレンオキシドのポリマー類等の増粘
剤等が挙げられる。

本発明の段ボール用接着剤は、いかなる標準的方法でも
製造することができる。好ましい方法において、先ず、
キャリヤーでんぷんをアルカリを用いて水一部分の中で
糊化して、接着剤のキャリヤー部とする。未乾燥メイン
でんぷん、ホウ砂および残りの水を混合することによっ
て未乾燥メインでんぷんスラリーを製造する。次いで、
キャリヤーおよびメインでんぷん混合物を一緒にして、
最終接着剤組成物を形成する。所望により、任意の成分
を、いずれかの成分を製造する際のいかなる時点におい
ても添加することができるが、通常は、最終接着剤に添
加する。

このようにして得られる接着剤を用いて、段ボール製造
に現在利用されているいかなる装置を用いても片面また
は両面仕上紙を接着することができる。一般に、接着剤
は、段付けされた紙板の突起頂部に塗布する前に、25〜
55℃の温度に維持されることが好ましい。実際の適用
は、ほとんどの段ボール製造用機械に元来利用されてい
る糊塗ロールを使用することによって達成することがで
き、また異なる接着剤の分布を達成することができる他
の塗布方法を利用してもよい。接着剤を段付けされた紙
板に塗布した後に、次いで、後者を直ちに当業者に公知
のごとく、温度および圧力の影響下で、仕上げ紙に接触
せしめる。両面仕上げ紙は、引き続いて、通常の方法で
片面仕上げ紙の開口段付け表面に第二の仕上げ紙を接触
せしめることによって製造することができる。

本発明による接着剤は促進された速度で粘着力を発現す
るので、コルゲータ速度を従来の接着剤を用いたものの
速度を越えて比例的に増加できる。このことは、段ボー
ルのより迅速かつ効果的な製造を可能とするものであ
る。加えて、接着が加熱の下で生じ、迅速な初期接合が
望ましい場合、段ボール用接着剤が例えば、ラミネーシ
ョンまたはデュアルアーチネミナーション（dual arch
lamination）等の他の適用に用いることができるという
ことが予想される。

（実施例） 以下に、実施例を挙げて本発明の特定の実施態様を説明
する。実施例において、全ての部およびパーセンテージ
は、重量によるものであり、また全ての温度は、華氏ま
たは摂氏である。

方法 各実施例において、サンプル接着剤を段ボール中芯（33
1b/MSF湿潤強度）への段ボールライナー（62 1b/MSF湿
潤強度）の接着における粘着力発現および初期接着強さ
に関して測定をした。

接着剤をバードアプリケータ（Bird applicator）（10
ミル）を用いて段ボール用ライナーに塗布した。引き続
いて、段ボール中芯シートを接着剤頂部に配して、この
系を５秒間、5g/cm²重にて350°Ｆ（177℃）のホットプ
レートの上に配した。その後直ちに、ライナーの一端を
ダイヤル型バネ秤りに付着させた。次いで、中芯を、連
続的にライナーから手で剥離し、このような剥離を行う
のに要する力を周期的に記録した。すなわち、この力
は、初期粘着強さおよび経時的粘着力発現の速度の測定
であり、またコルゲータを操作することができる速度に
関連する（すなわち、初期接着強さが高く、また粘着力
がより速く発現するほど、コルゲータは、より速く運転
することができる。） 実施例1:接着剤の製造 全ての段ボール用接着剤のサンプルは、基本的には同様
な方法で、使用されるでんぷんおよび成分の比率のみが
異なる方法により製造した。代表的製法を以下に示す。

キャリヤー部を、水160.1g中の高アミロースでんぷん
（乾燥ベースで70重量％の高アミロースおよび乾燥ベー
スで30重量％のアミロペクチンを含有する）30.1g（乾
燥ベース）を110°Ｆ（43℃）にて加熱処理することに
よって製造した。次いで、水酸化ナトリウム総量5.1g
（水15.7gに溶解された）を加え、そしてこの系を、20
分間攪拌した。次いで、水52gを加えて、系を冷却し、
反応を停止した。

別の容器に、（未乾燥の）スラリー化コーンスターチで
んぷん懸濁液239.8gを110°Ｆ（43℃）において水361.2
gに加え、次いでホウ砂（五水和物）3.2gを加えて、メ
インでんぷんスラリーとした。

５分間緩やかに攪拌した後、上記キャリヤーでんぷん
を、ゆっくりとこのメインでんぷんスラリーに加えて、
さらに攪拌し続けて、サンプルＡおよびＥを製造した。

同様に実施するが、メインでんぷんとして標準（工業
的）乾燥コーンスターチを使用したサンプルＢおよびメ
インでんぷんとして各々160〜180°Ｆおよび320〜350°
Ｆで実験室で乾燥した風乾でんぷんを使用したサンプル
ＣおよびＤを製造した。

各配合物の物性および粘着力発現試験の結果を以下に示
す。

上記のように、データは、未糊化でんぷんとして未乾燥
でんぷんを利用する接着剤（ＡおよびＥ）が引き続いて
熱乾燥された風乾サンプル（ＣおよびＤ）を含む熱乾燥
サンプル（ＢおよびＤ）より速く粘着力を発現したこと
を示している。

なお、未乾燥コーンスターチスラリーに替えてタピオカ
でんぷん、ポテトでんぷんおよび小麦でんぷんの各スラ
リー状未乾燥でんぷんを用いて、同様の試験を行った
が、コーンスターチーメインでんぷんスラリーと同様に
速い速度での粘着力の発現が見られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジエフレイ・ジイー・アットキンソン アメリカ合衆国、ニュー・ジャージー州、 ネシヤニック・スティション、ロビン・ウ エイ、ルラル・デリバリ ２、ボックス、 802 (56)参考文献 特公 昭60−36233（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭55−35076（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】糊化されたでんぷん（キャリヤーでんぷ
   ん）および未糊化でんぷん（メインでんぷん）の水性分
   散液を含み、接着剤が接着剤の総重量を基準として、ア
   ルカリ0.2〜0.9重量％（乾燥ベース）およびホウ砂0.1
   〜0.8重量％（乾燥ベース）を含有するでんぷんベース
   アルカリ性段ボール用接着剤において、メインでんぷん
   として未乾燥コーンスターチ、未乾燥タピオカでんぷ
   ん、未乾燥小麦でんぷん、未乾燥ポテトでんぷんおよび
   これらの混合物から成る群から選ばれる未乾燥でんぷん
   を使用することおよびメインでんぷん／キャリヤーでん
   ぷんの重量比を4:1〜16:1の範囲とすることを特徴とす
   る、上記段ボール用接着剤。
2. 【請求項２】メインでんぷんが未乾燥でんぷん懸濁液で
   ある請求項１に記載の接着剤。
3. 【請求項３】でんぷんベースアルカリ性段ボール用接着
   剤を用いる段ボールの製造方法において、請求項１に記
   載のでんぷんベース段ボール用接着剤を使用することを
   特徴とする、上記製造方法。