JPS6131154B2

JPS6131154B2 -

Info

Publication number: JPS6131154B2
Application number: JP58135064A
Authority: JP
Inventors: Rikio Fukushima; Hirotake Fukino; Yasumi Kurosaki; Seiichi Igarashi; Kinichi Shirakawa; Takatoshi Koyakumaru
Original assignee: OJI KOONSUTAACHI KK; RENGOO KK
Current assignee: OJI KOONSUTAACHI KK; RENGOO KK
Priority date: 1983-07-26
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1986-07-18
Also published as: JPS6028474A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は段ボール製造用接着剤に関するもので
ある。さらに詳しくいえば本発明は、段ボール用
原紙を貼合する際に加熱を必要としない接着剤に
関するものである。（従来技術）従来、一般に段ボールの製造に使用される澱粉
系接着剤は、ステインホール方式と呼ばれる製糊
方法で製造され、キヤリヤ部と呼ばれるアルカリ
糊化した澱粉糊液と、メイン部と呼ばれる未糊化
澱粉の懸濁液との混合物からなつている。この接
着剤の接着機構は、基本的には貼合工程時に加熱
することによつてメイン部の未糊化澱粉を膨潤糊
化して接着力を発現させ、加熱によつて、水分を
蒸発せしめ、乾燥により強固な接着を完了するこ
とにある。したがつて、このような接着剤を使用する場合
には、貼合工程での熱エネルギー消費量が非常に
大きい。特にダブルフエーサーと呼ばれる段ボー
ルの貼合工程では片段の段頂に塗布した糊を加熱
するには、ライナーを通して行なわねばならない
ので、莫大な熱量がライナーの加熱にのみ費やさ
れ、加えられた熱量のうちわずかな量だけがメイ
ン部澱粉の糊化に役立つているにすぎない状態に
ある。また複両面段ボールを製造する場合には、
更に片段を通しての加熱になるので熱損失はいつ
そう著しくなる。ゆえに、このような接着剤で
は、媒体を通しての間接加熱となるため熱伝導速
度が低下し、貼合速度も遅くなり、段ボールの製
造速度は最高マシン速度の1/2〜2/3が限度とされ
ている。一方、このような接着剤では、加えられ
た熱および水に起因する紙の伸縮も避けられない
ので、段ボールシートの反り発生等の製造上の欠
点もある。段ボール業界では、オイルシヨツク以後のエネ
ルギー危機から上記問題を解決することが切望さ
れ、加熱操作を必要としないで貼合できる省エネ
ルギー型接着剤の開発が大きな課題となつてき
た。近年、省エネルギーの観点からコールドコルゲ
ーシヨンシステムと呼ばれる方式、すなわち熱を
使用しないで段ボールの波形を形成する方式およ
び貼合工程時に加熱を必要としない澱粉系接着剤
（米国特許第3300360号明細書参照）が開発され
た。この澱粉系接着剤の特徴は、未糊化澱粉を含
まない均質な澱粉糊からなることである。この澱
粉系接着剤の接着機構は、高温かつ低粘度に保持
した接着剤を常温の中芯原紙段頂に塗布し、強制
冷却あるいは自然冷却による接着剤の増粘と同時
に進行する乾燥とによつてライナー原紙を貼合固
着させることである。したがつて、この澱粉系接
着剤を段ボール製造用に使用すれば、段ボールの
貼合工程で加熱を全く省略することができる。し
かしながら、この接着剤はセツト速度が非常に遅
く、十分な貼合速度が得られないばかりか、ダブ
ルフエーサー側の貼合においては、スリツタース
コアラーを通るため接着力がその衝撃に耐えきれ
ずして剥れてしまい、いまだ実用の段階に至つて
いない。（発明の目的）本発明者らは、前述した段ボール製造用接着剤
の現状を打開して、段ボールの製造工程における
所要熱量の大幅な節減ならびにダブルフエーサー
の貼合性向上を図ることを目的として、鋭意研究
を重ねた結果、接着剤にメタホウ酸塩が存在する
と接着剤の粘着性に基づくセツト性が著しく改良
され急激な衝撃力に対する抵抗性が著しく増大
し、罫線部の浮きやスリツター部の剥れが著しく
改善され、貼合速度、段ボールシート品質ともに
十分に満足のいく段ボール製造用接着剤が得られ
ることを見い出し、その知見に基づいて本発明を
完成した。（発明の構成）本発明は、 (1) 低粘度化したデンプンあるいは低粘度化した
加工デンプンにオルトホウ酸、ホウ砂およびメ
タホウ酸塩から成る群から選ばれた少なくとも
１種の化合物を対デンプン0.1ないし４重量％
添加し、その混合物を蒸煮し、次いで水酸化ナ
トリウムあるいは水酸化カリウムでPHを9.5な
いし11.0に調整し、しかもこの時にメタホウ酸
塩の存在量が0.01ないし0.65モル／Kgデンプン
になるように調整することを特徴とする常温で
固化する性質を有するとともに未糊化デンプン
を含まない段ボール製造用接着剤および (2) デンプンあるいは加工デンプンにオルトホウ
酸、ホウ砂およびメタホウ酸塩から成る群から
選ばれた少なくとも１種のホウ素化合物を対デ
ンプン0.1ないし４重量％及び酸化剤あるいは
酸処理剤を添加し、その混合物を蒸煮し、次い
で水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムで
PHを9.5ないし11.0に調整し、しかもこの時に
メタホウ酸塩の存在量が0.01ないし0.65モル／
Kgデンプンになるように調整することを特徴と
する常温で固化する性質を有するとともに未糊
化デンプンを含まない段ボール製造用接着剤で
ある。本発明の構成要素について以下に詳説する。＜デンプン＞本発明に用いる澱粉はとうもろこし澱粉、小麦
澱粉、米澱粉などの地上澱粉および馬鈴薯澱粉、
タピオカ澱粉、甘藷澱粉などの地下澱粉、高アミ
ロース澱粉ならびにその加工澱粉である。澱粉はアミロースとよばれる直鎖状分子とアミ
ロペクチンとよばれる枝分れ分子から構成される
が、アミロースは糊液中において、その分子構造
上、分子再配列に基づき極めて老化しやすいとい
う特性を有し、アミロペクチンは、枝分れの構造
上、極めて老化しにくいという特性を有する。し
たがつてアミロース含量が約20〜27％である普通
の澱粉は、枝分れ分子（アミロペクチン）を多く
含むため、老化性が乏しく、セツト性が低いとい
う欠点がある。またアミロース含量の多い高アミ
ロース澱粉も低粘度化処理が進むとアミロデキス
トリン化するなどしてセツト性が低下する。特に
段ボールの製造工程におけるダブルフエーサー側
の貼合では、スリツタースコアラーを通るため、
セツト性が非常に重要な役割を演じる。さらに段ボールの製造工程において、加熱操作
を必要としない澱粉系接着剤では、澱粉の老化に
基づいたセツト性が重要な役目をはたすものの、
澱粉のタツク（粘着性）に基づいたセツト性も無
視できず重要な働きをする。特に老化性が乏しい
ような場合、タツクによるセツト性に負うところ
が大きくなる。しかしながら澱粉の糊液はその粘
着性が非常に弱く、実用貼合速度で、段ボール原
紙を接着する状態にはない。したがつて、老化性
の小さい接着剤においては、この粘着力を強化す
ることがセツトを大きく改善するものである。さ
らにアミロース含量の多い高アミロース澱粉なら
びにその加工澱粉を使用した老化性に富む接着剤
においても、この粘着力を強化するとさらにセツ
ト性を大きく改善するものである。＜低粘度化の必要性＞本発明は、段ボール製造時に加熱操作を加えず
に波形に形成した中芯とライナーとを接着する澱
粉系接着剤の開発を目的とするため、本発明の接
着剤は、水分の散失負担を少なくするため高濃度
であることが要求されるほか段ボール貼合面に塗
布後急速にセツトを起こすことが要求される。こ
のような必要条件を満すためには、均一な糊付け
を行なう必要から糊液に流動性が求められ、使用
粘度に上限があるから、澱粉を低粘度処理し、高
濃度化を計る。本発明にはあらかじめ澱粉を低粘度化処理して
おき、糊炊きを行ない高温糊液澱粉系接着剤を得
る方法および糊炊き時に酸化剤、酸処理剤を添加
し高温糊液澱粉系接着剤を得る方法がある。低粘
度化処理を施したデンプンを使用しても蒸煮時に
酸化剤、酸処理剤を添加し低粘度化を図つても本
発明における効果には何ら変りなくどちらの方法
でも適宜選択することができる。＜デンプン濃度＞本発明の高温糊液澱粉系接着剤中の澱粉濃度
は、20〜50重量％が好ましい。なぜならば、本接
着剤は蒸煮糊化した均質な糊液を貼合面に塗布
し、加熱操作を省き接着するものであるから、水
分の散失、瞬間的固化が必須条件となるため、高
濃度糊液であることが要求される。段ボールのシ
ングルフエーサー側を接着する場合には、段ロー
ルとプレスロールによるニツプ圧が効果的に働く
ため濃度20重量％で十分に貼合できるが、ダブル
フエーサー側を接着する場合には、プレス効果が
なく、澱粉濃度を高くした方が水の散失、固化が
速いために貼合速度を上げることができるので製
造上有利である。しかし濃度が50重量％を越えて
高くなると、澱粉を更に低分子化しなければなら
ないため、乾燥するともろくなり、接着強度は弱
く耐湿性も乏しくなる欠点がある。以上のように
この発明の接着剤の澱粉濃度は必要に応じて20〜
50重量％に調製する。通常のデンプンはもちろん
のことセツト性にすぐれる高アミロース澱粉をも
ちいるとその効果はさらによくなる。＜接着剤の粘度＞本発明の接着剤の粘度は測定温度85℃におい
て、50〜2000B.U（Brabender Unitの略）、好ま
しくは100〜1000B.Uのブラベンダー粘度になる
ように調整する。当然ながら接着剤粘度は、糊炊
き時の澱粉濃度、オルト硼酸、硼砂、メタホウ酸
塩の添加量、PHと相対関係にあり、設計した接着
剤粘度を得るためには、製造のための諸条件を適
当に選択すればよい。＜メタホウ酸塩の作用＞澱粉の粘着付与剤としてオルトホウ酸、ホウ砂
が一般に使用されるが、これら粘着付与剤は澱粉
と化学反応して架橋構造を取り、粘着性を発現す
るものと考えられている。しかしながら、本発明
者らの知見によれば、老化性の乏しい澱粉系接着
剤に対するオルトホウ酸、ホウ砂の粘着性付与作
用は、非常に弱く、糊液の粘着性を改善し、セツ
ト性を改善するにはいたらなかつた。けれども、オルトホウ酸、ホウ砂を含んだ糊液
に対し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど
を添加してPHを9.5以上に調整すると粘着力が著
しく改善され、セツト性が改善する。さらにアミ
ロース含量の多い高アミロース澱粉ならびにその
加工澱粉を使用した老化性に富む接着剤において
もこの粘着力を強化するとさらにセツト性を大き
く改善することを見いだした。オルトホウ酸と水
酸化ナトリウムは下記の(1)式のようにメタホウ酸
ナトリウムを生成すると推察され、またホウ砂と
水酸化ナトリウムは下記の(2)式のようにメタホウ
酸ナトリウムを生成すると推察される。 (1) H₃BO₃＋NaOH→NaBO₂ ＋2H₂O (2) Na₂B₄O₇＋2NaOH→4NaBO₂ ＋H₂O そして上記のメタホウ酸塩が澱粉と複合体を形
成し、架橋構造をとるため糊液の粘着性を著しく
改善するものと考えられる。オルトホウ酸、ホウ砂の添加量は対澱粉0.1〜
４重量％、好ましくは、0.5〜３重量％が適す
る。さらに水酸化ナトリウム、水酸化カリウムな
どでPHを9.5〜11.0に調整した時に、メタホウ酸
塩の存在量が0.01〜0.65モル／Kg−澱粉、特に
0.05〜0.5モル／Kg−澱粉の領域にあることが好
ましく思われる。オルトホウ酸、ホウ砂の添加量
が４重量％を越えると、粘着性が強くなると共に
曳糸性が強く現われ、糊液を貼合面へ転移する時
に蜘蛛の巣状の糸を引くようになり、作業性が悪
化する上、接着剤の消費量が多くなり経済的に不
利となり、好ましくは３重量％以下が適する。ま
た添加量が0.1重量％を下まわるとその効果が十
分発揮されないという欠点がある。PHが9.5を下
まわると前述した通り、粘着力の発現が十分でな
い。またPH11.0を越えると澱粉の褐変劣化を招く
ばかりか、アルカリ分の過剰を招き生成メタホウ
酸塩の作る複合体による架橋構造がこわれ
Na₂HBO₃、Na₃BO₃などのホウ酸塩が形成される
ようになり、粘着力および粘度の低下を起こすと
考えられるため好ましくない。また本発明は、PH
の調整によりメタホウ酸塩の生成量が制御できる
ので、粘着性をも制御できる。すなわち、オルト
ホウ酸、ホウ砂とメタホウ酸塩の共存系を作るこ
とにより制御できる。メタホウ酸塩をPH9.5〜11.0、0.01〜0.65モル／
Kg−澱粉領域内で添加してもよい。さらに前述条
件を満足するようにオルトホウ酸、ホウ砂、メタ
ホウ酸を併用使用してもよい。またオルトホウ酸、ホウ砂、メタホウ酸塩の添
加位置は、前添加でも後添加でもよい。この事は
表−１、対照例２により明らかなように、ホウ砂
が添加されており、しかもPHは8.5とアルカリ性
であるにもかかわらず、メタホウ酸塩が生成しな
ければ粘着力の発現が不十分となり、他の実施例
に比べて貼合速度が極端に押えられる。＜任意成分＞本発明は、必要に応じてクレイ、ベントナイ
ト、炭酸カルシウムなどのフイラーを増量剤とし
て添加してもよい。（接着剤の使用方法）本発明の澱粉系接着剤は、所定の温度に保持さ
れた接着剤を段ボールの貼合面に塗布し、自然冷
却および接着剤の濃縮によつて粘着力が急激に高
まりライナーと中芯原紙の接着を完了するもので
ある。さらに塗布温度は紙面に対する、ぬれ、浸
透性をよくし、使用粘度を維持するため、さらに
作業性を考慮した場合70℃〜90℃が好ましい。貼合にあたつては使用原紙水分も貼合適性に影
響する。貼合セツト性は、原紙水分を低く目に抑
えて本発明の澱粉系接着剤を用いると相乗効果が
現われて貼合力が向上し、本発明は、さらに改善
される。好ましくは、原紙水分４％以下がよい。（実施例）本発明をいつそう理解しやすくするために、以
下に実施例および比較例を示し具体的に説明する
が、下記の実施例は、この発明を何ら制限するも
のではない。実施例１濃度35％のコーンスターチスラリーを調製し、
次亜塩素酸ソーダを有効塩素として対澱粉７％添
加、PHを10.7に調整して、40℃にて５時間反応し
た。これを水洗、脱水、乾燥して酸化澱粉を得
た。この酸化澱粉を水に分散し、対澱粉２％のホ
ウ砂を加え、濃度37％の懸濁液を調製した。この
懸濁液を間接加熱連続糊化装置にて、140℃で糊
化し、この糊液を濃度25％の苛性ソーダーでPHを
9.8に調整し、全固形分が37重量％の接着剤を得
た。この接着剤の粘度は温度85℃において、ブラ
ベンダー粘度が340B.Uであつた。使用例１この接着剤を用いて、蒸気を全く通さない実際
のダブルフエーサーで片面段ボール＜Ｂ−220×
SCP−125＞とライナー（Ｂ−220）とを貼り合わ
せ両面段ボールを製造したところ、110ｍ／分の
速度で貼合できた。実施例２実施例１のコーンスターチの代わりに馬鈴薯澱
粉を用いPHを10.2にした以外は実施例１と同様に
処理し、全固形分37重量％、温度85℃におけるブ
ラベンダー粘度が485B.Uの接着剤を得た。使用例２この接着剤を用いて使用例１と同様ダブルフエ
ーサーで両面段ボールを製造したところ100ｍ／
分の速度で貼合できた。実施例３ヒドロキシプロピル澱粉（置換度0.10）を水に
分散し、35％濃度の懸濁液を調製し、35％塩酸を
対澱粉８％添加、53℃にて７時間反応した。これ
を中和、水洗、脱水、乾燥して、酸処理ヒドロキ
シプロピル澱粉を得た。この澱粉を水に分散し、
対澱粉２％のオルトホウ酸を添加し、濃度30重量
％の懸濁液を調製、以後実施例１と同様に処理し
PHを10.0にして全固形分が30重量％、温度85℃に
おけるブラベンダー粘度が200B.Uの接着剤を得
た。使用例３この接着剤を用いて、使用例１と同様、ダブル
フエーサーで両面段ボールを製造したところ130
ｍ／分の速度で貼合できた。実施例４ハイアミロースとうもろこし澱粉（アミロース
含量70％）450Kgを40℃の温水650に溶解し、濃
度３％苛性ソーダ水溶液でPH11.0に調整し、有効
塩素13％の次亜塩素酸ソーダ水溶液140を添加
し、温度40℃で４時間撹拌を続け、その後塩酸で
PH5.0に中和した後、水洗、脱水、乾燥して、酸
化ハイアミロースとうもろこし澱粉を得た。この
酸化ハイアミロースとうもろこし澱粉の粘度は澱
粉濃度30重量％（25％苛性ソーダ水溶液でPH12に
調整）で、25℃より1.5℃／分の昇温速度で95℃
におけるブラベンダー粘度が350B.Uであつた。この酸化ハイアミロースとうもろこし澱粉を水
に分散させ、澱粉濃度33重量％の懸濁液を調製
し、さらに対澱粉２重量％のホウ砂を加え、この
懸濁液を間接加熱連続糊化装置にて140℃で糊化
し、この糊液を濃度25％の苛性ソーダ水溶液でPH
を10.5に調整し全固形分が32重量％、温度85℃に
おけるブラベンダー粘度が330B.Uの接着剤を得
た。使用例４この接着剤を用いて、使用例１と同様、ダブル
フエーサーで両面段ボールを製造したところ140
ｍ／分の速度で貼合できた。実施例５実施例４の硼砂の代わりにメタホウ酸ナトリウ
ムを対澱粉0.5重量％添加したほかは実施例４と
同様に処理し、全固形分32.5重量％、温度85℃に
おけるブラベンダー粘度が250B.Uの接着剤を得
た。使用例５この接着剤を用いて使用例１と同様、ダブルフ
エーサーで両面段ボールを製造したところ、135
ｍ／分の速度で貼合できた。実施例６実施例３の酸処理ヒドロキシプロピル澱粉に対
し３重量％のメタホウ酸ナトリウムを添加したほ
かは、実施例３と同様に処理し、全固形分30重量
％、温度85℃におけるブラベンダー粘度が、
260B.Uの接着剤を得た。使用例６この接着剤を用いて、使用例１と同様、ダブル
フエーサーで両面段ボールを製造したところ135
ｍ／分の速度で貼合できた。実施例７濃度35重量％のコーンスターチ懸濁液にシユウ
酸を対デンプン0.2％添加し、蒸気吹込みによる
直接加熱連続糊化装置にて、1550℃で糊化し、低
粘度化を同時に行ない、引き続きホウ砂を対デン
プン２重量％添加し、その後水酸化ナトリウムを
添加しPHを9.8とし全固形分30％の接着剤を得
た。この接着剤の粘度は、温度85℃においてブラ
ベンダー粘度560B.Uであつた。使用例７実施例７の接着剤を用いて、使用例１と同様、
ダブルフエーサーで両面段ボールを製造したとこ
ろ、100ｍ／分の速度で貼合できた。この使用例の成績は、下記のとおりである。糊液濃度 31％粘度 560B.U. 貼合速度 100ｍ／分接着強度 25Kg／40cm² 糊量 9.1ｇ/m² メタホウ酸 0.1モル／Kg−澱粉 PH 9.8 対照例１実施例１のホウ砂を除いた以外は、実施例１と
同様に処理し、使用例１と同様の操作を行つた。対照例２実施例１のPHを8.5に調整した以外は、実施例
１と同様に処理し使用例１と同様の操作を行つ
た。これらの結果を表１に明記する。

【表】（発明の効果）本発明によれば、段ボール製造工程において加
熱する必要がなくエネルギーの節減になるばかり
か、貼合速度も十分に速く、生産性の向上にな
る。さらに無加熱および高固形分化により、熱お
よび水に起因する反りの問題もなく、高品質の段
ボールシートを製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１低粘度化したデンプンあるいは低粘度化した
加工デンプンにオルトホウ酸、ホウ砂およびメタ
ホウ酸塩から成る群から選ばれた少なくとも１種
の化合物を対デンプン0.1ないし４重量％添加
し、その混合物を蒸煮し、次いで水酸化ナトリウ
ムあるいは水酸化カリウムでPHを9.5ないし11.0
に調整し、しかもこの時にメタホウ酸塩の存在量
が0.01ないし0.65モル／Kgデンプンになるように
調整することを特徴とする常温で固化する性質を
有するとともに未糊化デンプンを含まない段ボー
ル製造用接着剤。２デンプンあるいは加工デンプンにオルトホウ
酸、ホウ砂およびメタホウ酸塩から成る群から選
ばれた少なくとも１種のホウ素化合物を対デンプ
ン0.1ないし４重量％及び酸化剤あるいは酸処理
剤を添加し、その混合物を蒸煮し、次いで水酸化
ナトリウムあるいは水酸化カリウムでPHを9.5な
いし11.0に調整し、しかもこの時にメタホウ酸塩
の存在量が0.01ないし0.65モル／Kgデンプンにな
るように調整することを特徴とする常温で固化す
る性質を有するとともに未糊化デンプンを含まな
い段ボール製造用接着剤。