JP4380824B2 - 段ボール用接着剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段ボールの製造に用いられる段ボール用接着剤に関するものである。詳しくは、プレミックス方式、ステインホール方式等の製糊方法によって製造される段ボール用接着剤において、貼合熱量の省熱化と貼合速度の高速化を可能とする、経済効果の期待できる段ボール用接着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールは、波形に成形された中芯原紙の段頂に澱粉系接着剤を塗布して、それにライナー原紙を重ね合わせ、同時に原紙を通し加熱して澱粉系接着剤を糊化せしめるとともに、接着剤の濃縮・乾燥が行われ接着を完了し、製造される。そして製造現場で目指すところは、生産性の向上であり、品質の安定である。
技術の進歩に伴いコルゲーターの大型化・高速化が進み段ボールの生産性も大きく改善されているものの、それに使用される接着剤については高速化への対応が十分でなく、更なる生産性改善のネックとなっている。
【０００３】
従来から使用されている接着剤の多くは、倍水率３．０〜５．０、出来上がり糊温度３８〜４０℃、糊化温度５８〜６０℃に設定されている。しかし、この接着剤で高速貼合した場合には、熱量不足による糊化不良、乾燥不足等が生じ初期接着力の低下を引き起こす。これが原因でスリッター部の耳剥がれを起こし貼合速度を下げざるを得なくなる。特に、厚物原紙の貼合ではこの現象が顕著で貼合速度が上がらない。即ち、段ボールの接着は前述の接着機構によってなされており、接着剤を糊化し乾燥するための熱量は原紙を媒体として伝熱するので、貼合速度が高速になるに従い伝熱量は減少する。従来の接着剤は、糊化温度が高く倍水率の高い（固形分濃度が低い）ことから、熱量が不足状態となると、糊化が十分に行われないばかりか、糊剤の濃縮・乾燥が進まないため高速用の接着剤に向かない。一方、従来糊において苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）の添加量を増やして、糊化温度を下げる対応が考えられるが、出来上がり糊温度の高い管理温度に固守するがために苛性ソーダ量をむやみに増やすと、粘度不安定を招くため行われずにきた。このような状況下、コルゲーターの高速化に対応できる接着剤の開発が待たれている。
【０００４】
また、生産された段ボールシートの品質にあっては、製函等の後工程の生産性を著しく低下させるシートの反りが大きな問題となっている。この反りについては表裏ライナー原紙の熱伸縮が原因であり、接着剤の持ち込む水分が紙の熱伸縮に大きな関わりを持つ。生産現場にあっては反り対策のため前記理由から貼合温度を下げる、接着剤の塗布量を少なくする、反ったシートを矯正するため水スプレーをかける等の対応を取っているが、反りの十分な解決になっていない。特に、段ボールの軽量化が進む今日、反りの問題は生産現場では一層大きな問題となりつつあるため、接着剤の面からの早急な対策も求められている。
前述したように、従来の接着剤と比べ熱的に不利な条件でも生産性を下げることなく高速で貼合ができ、また反り問題の原因と考えられている持ち込み水分の少ない接着剤の開発が望まれている。特に、昨今の問題となっている労働時間短縮からもコルゲーターの高速化に対応できる接着剤の開発が待たれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の接着剤と比べ熱的に不利な条件でも生産性を下げることなく高速で貼合ができ、かつ貼合シートの反り問題を解決できる経済効果の期待できる段ボール用接着剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために種々検討した結果、接着剤の倍水率を下げ固形分濃度を高くし、全接着剤重量に対するアルカリ添加重量の割合（以下「苛性率」という。）を高めると同時に、出来上がり糊温度を従来の管理温度より低く設定すると、従来の管理温度では苛性率を高めたことにより澱粉の糊化が進み、粘度不安定となるために糊化温度を下げることができなかった温度領域まで糊化温度を下げた低倍水率、低糊化温度の接着剤が得られ、当該接着剤が、接着層に及ぶ熱量が従来熱量より低下しても十分に強い初期接着力を発現し、従来の接着剤以上の性能を持つことを見出し本発明を完成するに至った。本発明の接着剤は、従来の接着剤と比べ高速貼合が可能であり、更に低倍水率化を計ったことで接着剤が貼合時に持ち込む水分量を減らすことができ、反り問題解決への一助となる。
【０００７】
即ち、本発明は通常の段ボール製造過程で高速貼合を可能にすると共に、熱量を節約して貼合することもできる高速貼合用、省熱貼合用の経済効果の期待できる段ボール用接着剤を提供するものであり、以下の発明を包含する。
（１）倍水率が１．５〜２．７、糊化温度が３５〜５５℃であることを特徴とする段ボール用澱粉系接着剤。
（２）出来上がり糊温度１５〜３５℃で製造される前記（１）に記載の接着剤。
【０００８】
（３）α化澱粉、未糊化澱粉及び硼素化合物を主成分とするプレミックス澱粉を原料にプレミックス方式で製造される前記（１）又は（２）に記載の接着剤。
（４）α化澱粉の粘度が１０〜３００ＢＵであり、α化澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である前記（３）に記載の接着剤。
（５）未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である前記（３）又は（４）に記載の接着剤。
【０００９】
（６）キャリア澱粉をアルカリ糊化したキャリア澱粉糊と未糊化澱粉と硼素化合物とを混合してステインホール方式で製造される前記（１）又は（２）に記載の接着剤。
（７）キャリア澱粉の粘度が５０〜５００ＲＶＵであり、キャリア澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である前記（６）に記載の接着剤。
【００１０】
（８）未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である前記（６）又は（７）に記載の接着剤。
（９）出来上がり糊温度を１５〜３５℃にし、かつアルカリの添加量を調節することにより糊化温度が３５〜５５℃になるようにすることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の接着剤の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において、「澱粉系接着剤」とは、澱粉を主体とする接着剤であって、接着剤を加熱することで澱粉の持つ吸水・膨潤・糊化の各物性を利用して接着機能を発現させ、接着剤として機能する接着剤の総称である。「倍水率」とは、前記澱粉系接着剤における（全水量／全澱粉量）の重量比を意味する。「接着剤（糊剤）の糊化温度」とは、当該接着剤を加熱することにより、その中に含まれている未糊化澱粉が糊化を始める温度で、接着剤としての機能を発現する温度を意味し、アルカリ量、未糊化澱粉の糊化温度等により変化する。「未糊化澱粉の糊化温度」とは、その澱粉固有の糊化を始める温度を意味し、水を溶媒として測定する。「アルカリ糊化温度」とは、後述する特定のアルカリ溶液中で糊化温度を測定した時の澱粉固有の糊化を始める温度を意味する。
【００１２】
本発明の段ボール用澱粉系接着剤は、倍水率が１．５〜２．７、糊化温度が３５〜５５℃であることを特徴とするものである。
段ボールは、前述したように、波形に成形された中芯原紙の段頂に澱粉系接着剤を塗布し、それにライナー原紙を重ね合わせ、原紙を媒体として加熱した熱量が接着剤層に伝わり、澱粉系接着剤を糊化し、更に濃縮、乾燥されて製造される。従って、生産性を上げるべく貼合速度を上げると原紙からの伝熱量が下がり糊化不良や、濃縮・乾燥不足となり現実速度を上げることができない。
【００１３】
このような現実を打破するため従来から取られている方法として、一般的に苛性ソーダ量を増やし糊化温度を下げる方法がある。しかし、この方法では粘度安定性を考慮すると苛性ソーダの増量に限界があった。
本発明者らは、プレミックス方式、ステインホール方式等の製糊方法によって調製される接着剤の出来上がり糊温度を低く維持することで粘度安定性を損なうことなく苛性ソーダを増量でき糊化温度を下げられ、合わせて倍水率を低くすると初期接着力が大幅に改善されることを見出した。更に、未糊化澱粉にアルカリ糊化温度が６７℃以下の澱粉を使うと更に効果の上がることを見出した。
【００１４】
本発明の接着剤としては、本発明の接着剤における保水性の点で、プレミックス方式又はステインホール方式によって製造されるものが好ましく、特に、α化澱粉、未糊化澱粉及び硼素化合物を主成分とするプレミックス澱粉を原料にプレミックス方式で製造される接着剤；キャリア澱粉をアルカリ糊化したキャリア澱粉糊と未糊化澱粉と硼素化合物とを混合してステインホール方式で製造される接着剤が好ましい。
【００１５】
本発明の接着剤は、倍水率が１．５〜２．７であることが必要であり、１．８〜２．５であることが好ましい。倍水率が１．５より下がると未糊化澱粉が糊化するに必要な水分が不足し、澱粉が十分に糊化せず接着力の低下、貼合速度の低下を招く。一方、倍水率が２．７より上がると初期接着力が従来の接着剤と変わらなくなり本発明の効果が得られない。
【００１６】
本発明の接着剤に使用するα化澱粉及びキャリア澱粉の粘度は、それぞれ１０〜３００ＢＵ（Brabender Unitの略）、５０〜５００ＲＶＵ(Rapid Visco Analyser Unitの略) であることが好ましい。前記粘度が１０ＢＵ未満、５０ＲＶＵ未満になると加工度が進みコストアップとなるほか、接着強度が低下することがある。また前記粘度が３００ＢＵ又は５００ＲＶＵを超えると粘度が高く所定のα化澱粉率［（α化澱粉量／全澱粉量）×１００］又はキャリア率［（キャリア澱粉量／全澱粉量）×１００］が組みにくくなり保水性が低下することがある。前記α化澱粉率及びキャリア率は５〜２５重量％であることが好ましい。α化澱粉率及びキャリア率は、倍水率、及びα化澱粉又はキャリア澱粉の粘度に依存するものであるが、α化澱粉率又はキャリア率が５重量％未満であると、保水性、初期接着力が低下する傾向にあり、一方、２５重量％を超えると、コストが高くなる。
【００１７】
α化澱粉としては、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等又はこれらの化工澱粉等を、ドラムドライヤー法、エクストルーダー法、煮沸乾燥法等の公知の方法を用い、所定粘度に低粘度化、α化したものが挙げられ、キャリア澱粉としては、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等又はこれらの澱粉等を所定粘度に加工した澱粉を、α化処理、又はα化澱粉と混合したもの等が挙げられる。
【００１８】
未糊化澱粉としては、例えば、コーンスターチ、米澱粉、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等、及びこれらをエーテル化、エステル化、酸化、酸処理、熱焙焼又は酵素処理した澱粉が挙げられる。また、未糊化澱粉としては、澱粉系接着剤を低温度において有利に糊化させる等の点で、アルカリ糊化温度が６７℃以下のものが好ましく、５０〜６５℃のものが更に好ましい。
【００１９】
本発明の接着剤には、澱粉が糊化するときタック（粘着性）を発現するように硼素化合物、例えば、硼砂、硼酸、メタ硼酸ナトリウムを加えることが好ましい。硼素化合物の配合割合は、硼素化合物は澱粉に作用し粘着性を付与する役割があるが、使用し過ぎると接着層が脆くなり強度低下の原因となり、少な過ぎると粘着性不足のため初期接着力の低下を招くことから、澱粉に対して０．７〜２．５重量％であることが好ましい。
また、本発明の接着剤は、耐水化剤、例えばケトン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂等と併用して、耐水糊として使用することもできる。
【００２０】
本発明の接着剤は、好ましくは、出来上がり糊温度を１５〜３５℃にし、かつアルカリの添加量を調節することにより糊化温度が３５〜５５℃になるようにして調製する。従来は、出来上がり糊温度を約３８〜４０℃に保持することを固守する傾向があり、粘度安定性を考慮すると自ずとアルカリ（通常、苛性ソーダが用いられる。）の添加量が決まり、糊化温度は一般に５８〜６０℃に設定されていた。しかし、出来上がり糊温度を低くすると苛性率を増やすことができ糊化温度も低く設定でき、しかも粘度安定性を確保できる苛性率の存在することが分かった。糊化温度を従来の５８〜６０℃より低くできることは、従来の貼合速度と比べ高速化できることであり、また熱量を減じても貼合ができることである。出来上がり糊温度が３５℃を超えると、従来の管理温度と余り変化なく、苛性率の増加も不十分であり、糊化温度も余り下がらず効果が期待できない。出来上がり糊温度を１５℃より低くしても本発明の接着剤の調製は可能であり、その効果は十分に認められるが、現行使用水温を考えると余り現実味がない。糊化温度が５５℃を超えると、現行糊化温度と余り変わらず、その効果も期待できない。糊化温度が３５℃より低いと、接着剤の効果は十分に期待できるが、出来上がり糊温度から判断して意味がない。
【００２１】
本発明の接着剤の糊化温度は、使用する未糊化澱粉にも依存する。即ち、設定出来上がり糊温度で、所定苛性率であれば、その糊化温度は未糊化澱粉の糊化温度に依存する。別の表現をすれば、設定出来上がり糊温度で、所定の糊化温度を得ようとすれば、未糊化澱粉の違いにより苛性率が異なることを意味する。
アルカリとしては、糊化温度を調節できるものであれば特に制限はなく、例えば水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カリウム等が挙げられるが、一般には水酸化ナトリウムが用いられる。
このようにして得られた経済効果の期待できる段ボール用接着剤を用いると、従来の段ボール用接着剤では、不可能であった高速貼合及び低温貼合が可能となる。更に、反りの少ない段ボールシートの製造が期待できる。
【００２２】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、▲１▼アルカリブラベンダーアミログラム法による測定、▲２▼ラピッドビスコアナライザー（Rapid Visco Analyser；以下、場合により「ＲＶＡ」という。）による測定、▲３▼フォードカップ粘度の測定、▲４▼Ｂ型粘度の測定、▲５▼常態接着強度の測定、▲６▼初期接着強度の測定、▲７▼保水度の測定、▲８▼糊化温度の測定、▲９▼アルカリ糊化温度の測定は以下の方法によった。
【００２３】
▲１▼アルカリブラベンダーアミログラム法による測定：乾燥重量で４５ｇのα化澱粉をビーカーにとり、同量のエチルアルコールを分散剤として該α化澱粉に均一に含浸させる。次いで純水３５０ｇを加え、素早く撹拌してα化澱粉を溶解させる。直ちにブラベンダーアミログラムの容器（ピンタイプ）に移し、更に純水を加え、全量を４８３ｇに調整してブラベンダーアミログラムを始動させる。温度を４０℃に保持するようにセットして、４０℃になったら２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液１７ｇを添加する。添加３０分後のブラベンダー粘度（ＢＵ）をα化澱粉粘度とする。このアルカリブラベンダーアミログラム法ではカートリッジ３５０cm-gを使用し、回転数７５ｒｐｍの条件で測定した。
【００２４】
▲２▼ラピッドビスコアナライザーによる測定：乾燥重量で４．５ｇのキャリア澱粉を専用アルミカップに取り、純水を加えて、全量を３０ｇに調整する。この容器にパドル付き栓をし、ラピッドビスコアナライザー（オーストラリア製）に取り付け、ラピッドビスコアナライザーを始動させる。はじめ１分間に１．５℃の割合で９５℃まで昇温し、９５℃になったら、その温度で３０分間保持する。保持後、１分間に１．５℃の割合で５０℃まで降温し、５０℃３０分保持した最終粘度をキャリア澱粉粘度とした。
【００２５】
▲３▼フォードカップ粘度の測定：東洋テスター工業（株）製のフォードカップ（水１０秒）により測定した。
▲４▼Ｂ型粘度の測定：東京計器（株）製の回転粘度計（型式：ＢＭ型）を用いて６０ｒｐｍで測定した。
▲５▼初期接着強度の測定：前記の片面段ボールに絶乾５g/m2段ボール用接着剤を塗布し、ロードセルの付いたピンテスターにセットする。その上にライナー（王子：ＮＲＫ−２８０ｇ）を置き、１ｋｇｆ／４２．５cm2 の熱板（１２０℃）により、５秒間圧着する。圧着後、直ちにライナーと片面段ボールを剥がし、そのときの剥離強度を初期接着強度とした。
【００２６】
▲６▼保水度の測定：５cm×５cmの大きさに切った濾紙（東洋濾紙（株）製 Ｎｏ．５０）を十数枚重ね、重量を測定する。この濾紙をラバーマット上にのせ、その上にメンブランフィルター（ケルテック・サイエンス（株）製、細孔径５μｍ、直径４７mm）をのせ、その上にカップ（面積８cm2 ）を置く。次にカップ中に接着剤２ｇを注入し、保水度測定器（ＡＡ−ＧＷＲ（ＳＭＴ（株）製））にセットした後、１ｋｇｆで１００秒間加圧した。その後、濾紙を取り除き、重量を測定し、加圧前の濾紙の重量との差を求め、その値の１２５０倍を保水度（単位g/m2）とした。
【００２７】
▲７▼糊化温度の測定：ブラベンダーアミログラフを用いて測定した。即ち、試料５００ｇをブラベンダーカップに取り、カートリッジ７５０cm-g、回転数１００ｒｐｍ、昇温１．５℃／分の条件で測定し、粘度が５００ＢＵ上昇したときの温度を糊化温度とした。
【００２８】
▲８▼アルカリ糊化温度の測定：先ず、純水５００ｇに水酸化ナトリウム２．３２５ｇと硼砂３．６８７ｇを加えアルカリ溶液を調製した。次に乾燥重量で２．４ｇの試料をラピッドビスコアナライザー専用ステンレス容器に取り、これにアルカリ溶液を加えて全量を３０ｇに調整した。この容器にパドル付き栓をし、ラピッドビスコアナライザー（オーストラリア製）に取り付け、ラピッドビスコアナライザーを２５℃から始動させる。はじめ１分間に１．５℃の割合で９５℃まで昇温し、９５℃になったら、その温度で３０分間保持する。保持後、１分間に１．５℃の割合で５０℃まで降温し、アミログラムを作成した。昇温時に試料の粘度が１ＲＶＵとなったときの温度をアルカリ糊化温度値とした。
【００２９】
（実施例１）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が１６５ＢＵのα化澱粉１７％、未糊化澱粉としてコーンスターチ８３％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに６７８．６ｇの水を取り、水温３５℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉３００ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm 速度で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液７９．３ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率２．５、全接着剤重量に対する水酸化ナトリウム添加重量の割合（以下「苛性率」という。）０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のフォードカップ粘度（以下「ＦＣＶ」という。）、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例２）
実施例１のα化澱粉を１５％、コーンスターチを８５％に、プレミックス澱粉溶解水を６２２．７ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を７４．８ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率２．３、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
実施例１のα化澱粉を１２％、コーンスターチを８８％に、プレミックス澱粉溶解水を５３８．８ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６８．０ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率２．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例４）
実施例１のα化澱粉を１０％、コーンスターチを９０％に、プレミックス澱粉溶解水を４８２．９ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６３．５ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率１．８、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３３】
（比較例１）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が４００ＢＵのα化澱粉１７％、未糊化澱粉としてコーンスターチ８３％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに６８２．０ｇの水を取り、水温４０℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉２５０ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm 速度で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液７５．６ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率３．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を調製したが、増粘して接着剤は得られなかった。
【００３４】
（比較例２）
比較例１の水張り量を６９５．６ｇに、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６０．４ｇにした以外は、比較例１と同様に接着剤を調製し、倍水率３．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例５）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに４２９．１ｇ取り、粘度１８０ＲＶＵのキャリア澱粉９６ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液６３．５ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパート（キャリア澱粉糊）を調製した。一方、３０℃に加温した水１０２３．３ｇを３L 容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ５０４．０ｇ、硼砂１２．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率２．５、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例６）
実施例５のキャリアパート水張り量を３３３．５ｇに、キャリア澱粉を８４．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６０．２ｇに、メインパート水張り量を１００１．４ｇに、コーンスターチを５１６．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率２．３、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例７）
実施例５のキャリアパート水張り量を１７８．６ｇに、キャリア澱粉を７２．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を５４．８ｇに、メインパート水張り量を９８０．３ｇに、コーンスターチを５２８．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率２．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例８）
実施例５のキャリアパート水張り量を１２２．５ｇに、キャリア澱粉を６０．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を５１．１ｇに、メインパート水張り量を９１９．２ｇに、コーンスターチを５４０．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率１．８、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例３）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに４７４．７ｇ取り、粘度６００ＲＶＵのキャリア澱粉８０ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液６０．８ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパートを調製した。一方、３５℃に加温した９７９．７ｇを３Ｌ容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ４２０．０ｇ、硼砂１０．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率３．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を調製したが、増粘して接着剤は得られなかった。
【００４０】
（比較例４）
比較例３のキャリアパート水張り量を４８３．９ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を４８．５ｇにした以外は比較例３と同様に調製し、倍水率３．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例９）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を３０℃、苛性率を０．８２％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４２】
（実施例１０）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を２５℃、苛性率を０．８８％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４３】
（実施例１１）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を２０℃、苛性率を０．９４％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４４】
（実施例１２）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリアパート温度を５０℃に、メインパート温度を２５℃にして出来上がり糊温度を３０℃とし、苛性率を０．８２％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４５】
（実施例１３）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリアパート温度を４５℃に、メインパート温度を２０℃にして出来上がり糊温度を２５℃とし、苛性率を０．８８％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４６】
（実施例１４）
実施例２のプレミックス澱粉のα化澱粉を粘度１００ＢＵのものを使用し、α化澱粉使用率を１４％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４７】
（実施例１５）
実施例３のプレミックス澱粉のα化澱粉を粘度２５０ＢＵのものを使用し、α化澱粉使用率を１０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４８】
（実施例１６）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリア澱粉として粘度１５０ＲＶＵのものを使用し、キャリア率を１６％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４９】
（実施例１７）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリア澱粉として粘度２８０ＲＶＵのものを使用し、キャリア率を１１％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００５０】
（実施例１８）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６０℃の小麦澱粉を使用し、苛性率を０．６０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５１】
（実施例１９）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６５℃の酸化澱粉（コーンスターチ原料）を使用し、苛性率を０．７０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５２】
（実施例２０）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６３℃の熱焙焼澱粉（コーンスターチ原料）を使用し、苛性率を０．６５％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５３】
（比較例５）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が５５０ＢＵのα化澱粉４％、未糊化澱粉としてコーンスターチ９６％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに５５１．１ｇの水を取り、水温４０℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉３００ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液５４．３ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率２．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表３に示す。
【００５４】
（比較例６）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに２６１．０ｇ取り、粘度６００ＲＶＵのキャリア澱粉４２．０ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液４７．９ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパートを調製した。一方、３５℃に加温した１０８３．２ｇを３Ｌ容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ５５８．０ｇ、硼砂１２．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率２．３、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表３に示す。
【００５５】
表１〜表５より、本発明の段ボール用接着剤は、糊化温度が低く、保水性に優れて、かつ貼合速度を決定する要素の一つである初期接着力が優れていることから、従来の段ボール用接着剤と比べ高速貼合が可能であることが分かる。表５から、従来の段ボール用接着剤と比べ低倍水率の糊剤であるため、貼合時の接着剤の持ち込み水分が少なく、シートの反り防止対策に効果が期待できることが分かる。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
【表３】
【００５９】
【表４】
【００６０】
【表５】
【００６１】
【発明の効果】
本発明の接着剤を使用すれば、段ボールの製造に際し、貼合速度の高速化が可能であり、更に従来の貼合温度よりも低い温度でも貼合が可能であるので貼合エネルギーが節約できる。即ち、本発明の接着剤は、高速化で生産性の向上が、低温度貼合で省熱が可能な経済効果の期待できる接着剤である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、段ボールの製造に用いられる段ボール用接着剤に関するものである。詳しくは、プレミックス方式、ステインホール方式等の製糊方法によって製造される段ボール用接着剤において、貼合熱量の省熱化と貼合速度の高速化を可能とする、経済効果の期待できる段ボール用接着剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールは、波形に成形された中芯原紙の段頂に澱粉系接着剤を塗布して、それにライナー原紙を重ね合わせ、同時に原紙を通し加熱して澱粉系接着剤を糊化せしめるとともに、接着剤の濃縮・乾燥が行われ接着を完了し、製造される。そして製造現場で目指すところは、生産性の向上であり、品質の安定である。
技術の進歩に伴いコルゲーターの大型化・高速化が進み段ボールの生産性も大きく改善されているものの、それに使用される接着剤については高速化への対応が十分でなく、更なる生産性改善のネックとなっている。
【０００３】
従来から使用されている接着剤の多くは、倍水率３．０〜５．０、出来上がり糊温度３８〜４０℃、糊化温度５８〜６０℃に設定されている。しかし、この接着剤で高速貼合した場合には、熱量不足による糊化不良、乾燥不足等が生じ初期接着力の低下を引き起こす。これが原因でスリッター部の耳剥がれを起こし貼合速度を下げざるを得なくなる。特に、厚物原紙の貼合ではこの現象が顕著で貼合速度が上がらない。即ち、段ボールの接着は前述の接着機構によってなされており、接着剤を糊化し乾燥するための熱量は原紙を媒体として伝熱するので、貼合速度が高速になるに従い伝熱量は減少する。従来の接着剤は、糊化温度が高く倍水率の高い（固形分濃度が低い）ことから、熱量が不足状態となると、糊化が十分に行われないばかりか、糊剤の濃縮・乾燥が進まないため高速用の接着剤に向かない。一方、従来糊において苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）の添加量を増やして、糊化温度を下げる対応が考えられるが、出来上がり糊温度の高い管理温度に固守するがために苛性ソーダ量をむやみに増やすと、粘度不安定を招くため行われずにきた。このような状況下、コルゲーターの高速化に対応できる接着剤の開発が待たれている。
【０００４】
また、生産された段ボールシートの品質にあっては、製函等の後工程の生産性を著しく低下させるシートの反りが大きな問題となっている。この反りについては表裏ライナー原紙の熱伸縮が原因であり、接着剤の持ち込む水分が紙の熱伸縮に大きな関わりを持つ。生産現場にあっては反り対策のため前記理由から貼合温度を下げる、接着剤の塗布量を少なくする、反ったシートを矯正するため水スプレーをかける等の対応を取っているが、反りの十分な解決になっていない。特に、段ボールの軽量化が進む今日、反りの問題は生産現場では一層大きな問題となりつつあるため、接着剤の面からの早急な対策も求められている。
前述したように、従来の接着剤と比べ熱的に不利な条件でも生産性を下げることなく高速で貼合ができ、また反り問題の原因と考えられている持ち込み水分の少ない接着剤の開発が望まれている。特に、昨今の問題となっている労働時間短縮からもコルゲーターの高速化に対応できる接着剤の開発が待たれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の接着剤と比べ熱的に不利な条件でも生産性を下げることなく高速で貼合ができ、かつ貼合シートの反り問題を解決できる経済効果の期待できる段ボール用接着剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために種々検討した結果、接着剤の倍水率を下げ固形分濃度を高くし、全接着剤重量に対するアルカリ添加重量の割合（以下「苛性率」という。）を高めると同時に、出来上がり糊温度を従来の管理温度より低く設定すると、従来の管理温度では苛性率を高めたことにより澱粉の糊化が進み、粘度不安定となるために糊化温度を下げることができなかった温度領域まで糊化温度を下げた低倍水率、低糊化温度の接着剤が得られ、当該接着剤が、接着層に及ぶ熱量が従来熱量より低下しても十分に強い初期接着力を発現し、従来の接着剤以上の性能を持つことを見出し本発明を完成するに至った。本発明の接着剤は、従来の接着剤と比べ高速貼合が可能であり、更に低倍水率化を計ったことで接着剤が貼合時に持ち込む水分量を減らすことができ、反り問題解決への一助となる。
【０００７】
即ち、本発明は通常の段ボール製造過程で高速貼合を可能にすると共に、熱量を節約して貼合することもできる高速貼合用、省熱貼合用の経済効果の期待できる段ボール用接着剤を提供するものであり、以下の発明を包含する。
（１）倍水率が１．５〜２．７、糊化温度が３５〜５５℃であることを特徴とする段ボール用澱粉系接着剤。
（２）出来上がり糊温度１５〜３５℃で製造される前記（１）に記載の接着剤。
【０００８】
（３）α化澱粉、未糊化澱粉及び硼素化合物を主成分とするプレミックス澱粉を原料にプレミックス方式で製造される前記（１）又は（２）に記載の接着剤。
（４）α化澱粉の粘度が１０〜３００ＢＵであり、α化澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である前記（３）に記載の接着剤。
（５）未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である前記（３）又は（４）に記載の接着剤。
【０００９】
（６）キャリア澱粉をアルカリ糊化したキャリア澱粉糊と未糊化澱粉と硼素化合物とを混合してステインホール方式で製造される前記（１）又は（２）に記載の接着剤。
（７）キャリア澱粉の粘度が５０〜５００ＲＶＵであり、キャリア澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である前記（６）に記載の接着剤。
【００１０】
（８）未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である前記（６）又は（７）に記載の接着剤。
（９）出来上がり糊温度を１５〜３５℃にし、かつアルカリの添加量を調節することにより糊化温度が３５〜５５℃になるようにすることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の接着剤の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において、「澱粉系接着剤」とは、澱粉を主体とする接着剤であって、接着剤を加熱することで澱粉の持つ吸水・膨潤・糊化の各物性を利用して接着機能を発現させ、接着剤として機能する接着剤の総称である。「倍水率」とは、前記澱粉系接着剤における（全水量／全澱粉量）の重量比を意味する。「接着剤（糊剤）の糊化温度」とは、当該接着剤を加熱することにより、その中に含まれている未糊化澱粉が糊化を始める温度で、接着剤としての機能を発現する温度を意味し、アルカリ量、未糊化澱粉の糊化温度等により変化する。「未糊化澱粉の糊化温度」とは、その澱粉固有の糊化を始める温度を意味し、水を溶媒として測定する。「アルカリ糊化温度」とは、後述する特定のアルカリ溶液中で糊化温度を測定した時の澱粉固有の糊化を始める温度を意味する。
【００１２】
本発明の段ボール用澱粉系接着剤は、倍水率が１．５〜２．７、糊化温度が３５〜５５℃であることを特徴とするものである。
段ボールは、前述したように、波形に成形された中芯原紙の段頂に澱粉系接着剤を塗布し、それにライナー原紙を重ね合わせ、原紙を媒体として加熱した熱量が接着剤層に伝わり、澱粉系接着剤を糊化し、更に濃縮、乾燥されて製造される。従って、生産性を上げるべく貼合速度を上げると原紙からの伝熱量が下がり糊化不良や、濃縮・乾燥不足となり現実速度を上げることができない。
【００１３】
このような現実を打破するため従来から取られている方法として、一般的に苛性ソーダ量を増やし糊化温度を下げる方法がある。しかし、この方法では粘度安定性を考慮すると苛性ソーダの増量に限界があった。
本発明者らは、プレミックス方式、ステインホール方式等の製糊方法によって調製される接着剤の出来上がり糊温度を低く維持することで粘度安定性を損なうことなく苛性ソーダを増量でき糊化温度を下げられ、合わせて倍水率を低くすると初期接着力が大幅に改善されることを見出した。更に、未糊化澱粉にアルカリ糊化温度が６７℃以下の澱粉を使うと更に効果の上がることを見出した。
【００１４】
本発明の接着剤としては、本発明の接着剤における保水性の点で、プレミックス方式又はステインホール方式によって製造されるものが好ましく、特に、α化澱粉、未糊化澱粉及び硼素化合物を主成分とするプレミックス澱粉を原料にプレミックス方式で製造される接着剤；キャリア澱粉をアルカリ糊化したキャリア澱粉糊と未糊化澱粉と硼素化合物とを混合してステインホール方式で製造される接着剤が好ましい。
【００１５】
本発明の接着剤は、倍水率が１．５〜２．７であることが必要であり、１．８〜２．５であることが好ましい。倍水率が１．５より下がると未糊化澱粉が糊化するに必要な水分が不足し、澱粉が十分に糊化せず接着力の低下、貼合速度の低下を招く。一方、倍水率が２．７より上がると初期接着力が従来の接着剤と変わらなくなり本発明の効果が得られない。
【００１６】
本発明の接着剤に使用するα化澱粉及びキャリア澱粉の粘度は、それぞれ１０〜３００ＢＵ（Brabender Unitの略）、５０〜５００ＲＶＵ(Rapid Visco Analyser Unitの略) であることが好ましい。前記粘度が１０ＢＵ未満、５０ＲＶＵ未満になると加工度が進みコストアップとなるほか、接着強度が低下することがある。また前記粘度が３００ＢＵ又は５００ＲＶＵを超えると粘度が高く所定のα化澱粉率［（α化澱粉量／全澱粉量）×１００］又はキャリア率［（キャリア澱粉量／全澱粉量）×１００］が組みにくくなり保水性が低下することがある。前記α化澱粉率及びキャリア率は５〜２５重量％であることが好ましい。α化澱粉率及びキャリア率は、倍水率、及びα化澱粉又はキャリア澱粉の粘度に依存するものであるが、α化澱粉率又はキャリア率が５重量％未満であると、保水性、初期接着力が低下する傾向にあり、一方、２５重量％を超えると、コストが高くなる。
【００１７】
α化澱粉としては、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等又はこれらの化工澱粉等を、ドラムドライヤー法、エクストルーダー法、煮沸乾燥法等の公知の方法を用い、所定粘度に低粘度化、α化したものが挙げられ、キャリア澱粉としては、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等又はこれらの澱粉等を所定粘度に加工した澱粉を、α化処理、又はα化澱粉と混合したもの等が挙げられる。
【００１８】
未糊化澱粉としては、例えば、コーンスターチ、米澱粉、小麦澱粉、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉等、及びこれらをエーテル化、エステル化、酸化、酸処理、熱焙焼又は酵素処理した澱粉が挙げられる。また、未糊化澱粉としては、澱粉系接着剤を低温度において有利に糊化させる等の点で、アルカリ糊化温度が６７℃以下のものが好ましく、５０〜６５℃のものが更に好ましい。
【００１９】
本発明の接着剤には、澱粉が糊化するときタック（粘着性）を発現するように硼素化合物、例えば、硼砂、硼酸、メタ硼酸ナトリウムを加えることが好ましい。硼素化合物の配合割合は、硼素化合物は澱粉に作用し粘着性を付与する役割があるが、使用し過ぎると接着層が脆くなり強度低下の原因となり、少な過ぎると粘着性不足のため初期接着力の低下を招くことから、澱粉に対して０．７〜２．５重量％であることが好ましい。
また、本発明の接着剤は、耐水化剤、例えばケトン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂等と併用して、耐水糊として使用することもできる。
【００２０】
本発明の接着剤は、好ましくは、出来上がり糊温度を１５〜３５℃にし、かつアルカリの添加量を調節することにより糊化温度が３５〜５５℃になるようにして調製する。従来は、出来上がり糊温度を約３８〜４０℃に保持することを固守する傾向があり、粘度安定性を考慮すると自ずとアルカリ（通常、苛性ソーダが用いられる。）の添加量が決まり、糊化温度は一般に５８〜６０℃に設定されていた。しかし、出来上がり糊温度を低くすると苛性率を増やすことができ糊化温度も低く設定でき、しかも粘度安定性を確保できる苛性率の存在することが分かった。糊化温度を従来の５８〜６０℃より低くできることは、従来の貼合速度と比べ高速化できることであり、また熱量を減じても貼合ができることである。出来上がり糊温度が３５℃を超えると、従来の管理温度と余り変化なく、苛性率の増加も不十分であり、糊化温度も余り下がらず効果が期待できない。出来上がり糊温度を１５℃より低くしても本発明の接着剤の調製は可能であり、その効果は十分に認められるが、現行使用水温を考えると余り現実味がない。糊化温度が５５℃を超えると、現行糊化温度と余り変わらず、その効果も期待できない。糊化温度が３５℃より低いと、接着剤の効果は十分に期待できるが、出来上がり糊温度から判断して意味がない。
【００２１】
本発明の接着剤の糊化温度は、使用する未糊化澱粉にも依存する。即ち、設定出来上がり糊温度で、所定苛性率であれば、その糊化温度は未糊化澱粉の糊化温度に依存する。別の表現をすれば、設定出来上がり糊温度で、所定の糊化温度を得ようとすれば、未糊化澱粉の違いにより苛性率が異なることを意味する。
アルカリとしては、糊化温度を調節できるものであれば特に制限はなく、例えば水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カリウム等が挙げられるが、一般には水酸化ナトリウムが用いられる。
このようにして得られた経済効果の期待できる段ボール用接着剤を用いると、従来の段ボール用接着剤では、不可能であった高速貼合及び低温貼合が可能となる。更に、反りの少ない段ボールシートの製造が期待できる。
【００２２】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、▲１▼アルカリブラベンダーアミログラム法による測定、▲２▼ラピッドビスコアナライザー（Rapid Visco Analyser；以下、場合により「ＲＶＡ」という。）による測定、▲３▼フォードカップ粘度の測定、▲４▼Ｂ型粘度の測定、▲５▼常態接着強度の測定、▲６▼初期接着強度の測定、▲７▼保水度の測定、▲８▼糊化温度の測定、▲９▼アルカリ糊化温度の測定は以下の方法によった。
【００２３】
▲１▼アルカリブラベンダーアミログラム法による測定：乾燥重量で４５ｇのα化澱粉をビーカーにとり、同量のエチルアルコールを分散剤として該α化澱粉に均一に含浸させる。次いで純水３５０ｇを加え、素早く撹拌してα化澱粉を溶解させる。直ちにブラベンダーアミログラムの容器（ピンタイプ）に移し、更に純水を加え、全量を４８３ｇに調整してブラベンダーアミログラムを始動させる。温度を４０℃に保持するようにセットして、４０℃になったら２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液１７ｇを添加する。添加３０分後のブラベンダー粘度（ＢＵ）をα化澱粉粘度とする。このアルカリブラベンダーアミログラム法ではカートリッジ３５０cm-gを使用し、回転数７５ｒｐｍの条件で測定した。
【００２４】
▲２▼ラピッドビスコアナライザーによる測定：乾燥重量で４．５ｇのキャリア澱粉を専用アルミカップに取り、純水を加えて、全量を３０ｇに調整する。この容器にパドル付き栓をし、ラピッドビスコアナライザー（オーストラリア製）に取り付け、ラピッドビスコアナライザーを始動させる。はじめ１分間に１．５℃の割合で９５℃まで昇温し、９５℃になったら、その温度で３０分間保持する。保持後、１分間に１．５℃の割合で５０℃まで降温し、５０℃３０分保持した最終粘度をキャリア澱粉粘度とした。
【００２５】
▲３▼フォードカップ粘度の測定：東洋テスター工業（株）製のフォードカップ（水１０秒）により測定した。
▲４▼Ｂ型粘度の測定：東京計器（株）製の回転粘度計（型式：ＢＭ型）を用いて６０ｒｐｍで測定した。
▲５▼初期接着強度の測定：前記の片面段ボールに絶乾５g/m2段ボール用接着剤を塗布し、ロードセルの付いたピンテスターにセットする。その上にライナー（王子：ＮＲＫ−２８０ｇ）を置き、１ｋｇｆ／４２．５cm2 の熱板（１２０℃）により、５秒間圧着する。圧着後、直ちにライナーと片面段ボールを剥がし、そのときの剥離強度を初期接着強度とした。
【００２６】
▲６▼保水度の測定：５cm×５cmの大きさに切った濾紙（東洋濾紙（株）製 Ｎｏ．５０）を十数枚重ね、重量を測定する。この濾紙をラバーマット上にのせ、その上にメンブランフィルター（ケルテック・サイエンス（株）製、細孔径５μｍ、直径４７mm）をのせ、その上にカップ（面積８cm2 ）を置く。次にカップ中に接着剤２ｇを注入し、保水度測定器（ＡＡ−ＧＷＲ（ＳＭＴ（株）製））にセットした後、１ｋｇｆで１００秒間加圧した。その後、濾紙を取り除き、重量を測定し、加圧前の濾紙の重量との差を求め、その値の１２５０倍を保水度（単位g/m2）とした。
【００２７】
▲７▼糊化温度の測定：ブラベンダーアミログラフを用いて測定した。即ち、試料５００ｇをブラベンダーカップに取り、カートリッジ７５０cm-g、回転数１００ｒｐｍ、昇温１．５℃／分の条件で測定し、粘度が５００ＢＵ上昇したときの温度を糊化温度とした。
【００２８】
▲８▼アルカリ糊化温度の測定：先ず、純水５００ｇに水酸化ナトリウム２．３２５ｇと硼砂３．６８７ｇを加えアルカリ溶液を調製した。次に乾燥重量で２．４ｇの試料をラピッドビスコアナライザー専用ステンレス容器に取り、これにアルカリ溶液を加えて全量を３０ｇに調整した。この容器にパドル付き栓をし、ラピッドビスコアナライザー（オーストラリア製）に取り付け、ラピッドビスコアナライザーを２５℃から始動させる。はじめ１分間に１．５℃の割合で９５℃まで昇温し、９５℃になったら、その温度で３０分間保持する。保持後、１分間に１．５℃の割合で５０℃まで降温し、アミログラムを作成した。昇温時に試料の粘度が１ＲＶＵとなったときの温度をアルカリ糊化温度値とした。
【００２９】
（実施例１）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が１６５ＢＵのα化澱粉１７％、未糊化澱粉としてコーンスターチ８３％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに６７８．６ｇの水を取り、水温３５℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉３００ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm 速度で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液７９．３ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率２．５、全接着剤重量に対する水酸化ナトリウム添加重量の割合（以下「苛性率」という。）０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のフォードカップ粘度（以下「ＦＣＶ」という。）、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例２）
実施例１のα化澱粉を１５％、コーンスターチを８５％に、プレミックス澱粉溶解水を６２２．７ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を７４．８ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率２．３、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
実施例１のα化澱粉を１２％、コーンスターチを８８％に、プレミックス澱粉溶解水を５３８．８ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６８．０ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率２．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例４）
実施例１のα化澱粉を１０％、コーンスターチを９０％に、プレミックス澱粉溶解水を４８２．９ｇ、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６３．５ｇとした以外は実施例１と同様に調製し、倍水率１．８、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３３】
（比較例１）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が４００ＢＵのα化澱粉１７％、未糊化澱粉としてコーンスターチ８３％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに６８２．０ｇの水を取り、水温４０℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉２５０ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm 速度で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液７５．６ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率３．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を調製したが、増粘して接着剤は得られなかった。
【００３４】
（比較例２）
比較例１の水張り量を６９５．６ｇに、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６０．４ｇにした以外は、比較例１と同様に接着剤を調製し、倍水率３．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例５）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに４２９．１ｇ取り、粘度１８０ＲＶＵのキャリア澱粉９６ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液６３．５ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパート（キャリア澱粉糊）を調製した。一方、３０℃に加温した水１０２３．３ｇを３L 容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ５０４．０ｇ、硼砂１２．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率２．５、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例６）
実施例５のキャリアパート水張り量を３３３．５ｇに、キャリア澱粉を８４．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を６０．２ｇに、メインパート水張り量を１００１．４ｇに、コーンスターチを５１６．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率２．３、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例７）
実施例５のキャリアパート水張り量を１７８．６ｇに、キャリア澱粉を７２．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を５４．８ｇに、メインパート水張り量を９８０．３ｇに、コーンスターチを５２８．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率２．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例８）
実施例５のキャリアパート水張り量を１２２．５ｇに、キャリア澱粉を６０．０ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を５１．１ｇに、メインパート水張り量を９１９．２ｇに、コーンスターチを５４０．０ｇに変えた以外は実施例５と同様に調製し、倍水率１．８、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度３５℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例３）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに４７４．７ｇ取り、粘度６００ＲＶＵのキャリア澱粉８０ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液６０．８ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパートを調製した。一方、３５℃に加温した９７９．７ｇを３Ｌ容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ４２０．０ｇ、硼砂１０．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率３．０、苛性率０．７５％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を調製したが、増粘して接着剤は得られなかった。
【００４０】
（比較例４）
比較例３のキャリアパート水張り量を４８３．９ｇに、２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液を４８．５ｇにした以外は比較例３と同様に調製し、倍水率３．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例９）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を３０℃、苛性率を０．８２％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４２】
（実施例１０）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を２５℃、苛性率を０．８８％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４３】
（実施例１１）
実施例３のプレミックス方式の接着剤において、出来上がり糊温度を２０℃、苛性率を０．９４％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４４】
（実施例１２）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリアパート温度を５０℃に、メインパート温度を２５℃にして出来上がり糊温度を３０℃とし、苛性率を０．８２％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４５】
（実施例１３）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリアパート温度を４５℃に、メインパート温度を２０℃にして出来上がり糊温度を２５℃とし、苛性率を０．８８％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表２に示した。
【００４６】
（実施例１４）
実施例２のプレミックス澱粉のα化澱粉を粘度１００ＢＵのものを使用し、α化澱粉使用率を１４％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４７】
（実施例１５）
実施例３のプレミックス澱粉のα化澱粉を粘度２５０ＢＵのものを使用し、α化澱粉使用率を１０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４８】
（実施例１６）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリア澱粉として粘度１５０ＲＶＵのものを使用し、キャリア率を１６％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００４９】
（実施例１７）
実施例６のステインホール方式の接着剤において、キャリア澱粉として粘度２８０ＲＶＵのものを使用し、キャリア率を１１％にした以外は、実施例６と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、保水度を測定し、測定結果を表３に示した。
【００５０】
（実施例１８）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６０℃の小麦澱粉を使用し、苛性率を０．６０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５１】
（実施例１９）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６５℃の酸化澱粉（コーンスターチ原料）を使用し、苛性率を０．７０％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５２】
（実施例２０）
実施例３のプレミックス澱粉の未糊化澱粉にアルカリ糊化温度６３℃の熱焙焼澱粉（コーンスターチ原料）を使用し、苛性率を０．６５％にした以外は、実施例３と同様に段ボール用接着剤を調製した。得られた接着剤の初期接着強度、ＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度を測定し、測定結果を表４に示した。
【００５３】
（比較例５）
アルカリブラベンダーアミログラム法による粘度が５５０ＢＵのα化澱粉４％、未糊化澱粉としてコーンスターチ９６％、硼砂対澱粉２％を混合してプレミックス澱粉を製造した。そして、１Ｌ容のステンレスカップに５５１．１ｇの水を取り、水温４０℃まで加温した。この中へ前記組成のプレミックス澱粉３００ｇを投入し、直径６０ｍｍφのプロペラ型羽を１枚有する撹拌棒をスリーワンモーターに取り付け６００rpm で撹拌し、分散させた。この後、１０w/w ％水酸化ナトリウム水溶液５４．３ｇを定量ポンプにて１５分かけて滴下し、滴下終了と共に５分間撹拌して、倍水率２．０、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のプレミックス方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表３に示す。
【００５４】
（比較例６）
５５℃に加温した水を１Ｌ容のステンレスカップに２６１．０ｇ取り、粘度６００ＲＶＵのキャリア澱粉４２．０ｇを投入し、直径９５ｍｍφのタービン型羽を１枚取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、４００ｒｐｍで撹拌し澱粉を分散させ、調製したキャリアスラリーに２５w/w ％水酸化ナトリウム水溶液４７．９ｇを一気に加え１５分撹拌しキャリアパートを調製した。一方、３５℃に加温した１０８３．２ｇを３Ｌ容のステンレスカップに取り、これにコーンスターチ５５８．０ｇ、硼砂１２．０ｇを加え直径９５ｍｍφのタービン型羽２枚を取り付けた撹拌棒をスリーワンモーターに付け、６００ｒｐｍで撹拌、分散させメインパートを調製した。このメインパートへキャリアパートを１５分かけて滴下し、滴下終了後更に１５分撹拌して、倍水率２．３、苛性率０．６０％、出来上がり糊温度４０℃のステインホール方式の接着剤を得た。得られた接着剤のＦＣＶ、Ｂ型粘度、糊化温度、初期接着強度を測定した。測定結果を表３に示す。
【００５５】
表１〜表５より、本発明の段ボール用接着剤は、糊化温度が低く、保水性に優れて、かつ貼合速度を決定する要素の一つである初期接着力が優れていることから、従来の段ボール用接着剤と比べ高速貼合が可能であることが分かる。表５から、従来の段ボール用接着剤と比べ低倍水率の糊剤であるため、貼合時の接着剤の持ち込み水分が少なく、シートの反り防止対策に効果が期待できることが分かる。
【００５６】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【発明の効果】
本発明の接着剤を使用すれば、段ボールの製造に際し、貼合速度の高速化が可能であり、更に従来の貼合温度よりも低い温度でも貼合が可能であるので貼合エネルギーが節約できる。即ち、本発明の接着剤は、高速化で生産性の向上が、低温度貼合で省熱が可能な経済効果の期待できる接着剤である。
Claims (8)
- 倍水率が１．５〜２．７、糊化温度が３５〜５５℃であり、プレミックス方式又はステインホール方式によって、全接着剤重量に対する水酸化ナトリウム添加重量の割合が０．６０〜０．９４％で、かつ出来上がり糊温度１５〜３５℃で製造されることを特徴とする段ボール用澱粉系接着剤。
- α化澱粉、未糊化澱粉及び硼素化合物を主成分とするプレミックス澱粉を原料にプレミックス方式で製造される請求項１記載の接着剤。
- α化澱粉の粘度が１０〜３００ＢＵであり、α化澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である請求項２記載の接着剤。
- 未糊化澱粉が、(i)小麦澱粉、及び(ii)コーンスターチを原料とした酸化澱粉又は熱焙焼澱粉から選ばれ、当該未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である請求項２又は３記載の接着剤。
- キャリア澱粉をアルカリ糊化したキャリア澱粉糊と未糊化澱粉と硼素化合物とを混合してステインホール方式で製造される請求項１記載の接着剤。
- キャリア澱粉の粘度が５０〜５００ＲＶＵであり、キャリア澱粉と未糊化澱粉との配合割合が重量比で５：９５〜２５：７５であり、硼素化合物の配合割合が澱粉に対して０．７〜２．５重量％である請求項５記載の接着剤。
- 未糊化澱粉が、(i)小麦澱粉、及び(ii)コーンスターチを原料とした酸化澱粉又は熱焙焼澱粉から選ばれ、当該未糊化澱粉のアルカリ糊化温度が６７℃以下である請求項５又は６記載の接着剤。
- 出来上がり糊温度を１５〜３５℃にし、かつ全接着剤重量に対する水酸化ナトリウム添加重量の割合を０．６０〜０．９４％に調節することにより糊化温度が３５〜５５℃になるようにして、プレミックス方式又はステインホール方式によって製造することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の接着剤の製造方法。
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