JP2001115121A - 層間接着剤およびそれを用いた抄紙方法 - Google Patents

層間接着剤およびそれを用いた抄紙方法

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slurry
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Seiki Maeda
成輝 前田
Hikomitsu Yoshida
彦光 吉田
Yoshiyuki Iwamuro
義之 岩室
Kanji Yamamoto
寛司 山本
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SHIKISHIMA STARCH KK
Sansho Co Ltd
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SHIKISHIMA STARCH KK
Sansho Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板紙などの抄き合わせ抄造において、抄造シ
ート間の接着に使用する際、乾燥時の溶解が抑制され、
層内に移行することが少なく接着強度が良好な板紙など
を与える変性澱粉接着剤および抄紙方法を提供する。 【解決手段】 未化工の澱粉もしくは少なくとも一種類
のエステル化あるいはエーテル化が施された澱粉に、架
橋剤を反応して得られる層間接着剤を、シート層間に未
蒸煮スラリーとして噴霧、塗布して、抄き合わせ抄造に
よって板紙などを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層構造を有する
板紙などのシートを抄造するに際して、糊剤として使用
する変性澱粉に関し、近年求められる抄速向上や多品種
製造による板紙の抄造変えに対応するため、過乾燥の条
件下にも効果的な接着剤の形成、それにともなう接着強
度の安定化、紙層内への過度の移行を防ぐ経済的な糊剤
である層間接着剤を提供することにある。
【0002】
【従来の技術】従来から板紙のスプレー用澱粉には、コ
ーンスターチ、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉な
ど様々な原料の未化工澱粉や化工処理された澱粉が、ス
ラリーあるいは糊液で噴霧、塗布し使用されている。
【0003】一般的に未化工の澱粉の中では、馬鈴薯澱
粉が低い糊化温度と高いピーク粘度を有することから、
最も適しているといわれているが、高価であることと、
粒径が大きいためスラリーが沈降しやすいという欠点を
有する。一方、コーンスターチは安価ではあるが糊化温
度が高く、また粒径が小さいためスプレーした際パルプ
繊維内に潜りこんでしまい、層間接着に寄与する澱粉量
が減少するという問題点がある。
【0004】これら未化工澱粉の物性をコストや製造条
件の許される範囲で改善する(とくに糊化温度を下げ
る)目的で様々な化工処理が行われており、公知のもの
としてはカチオン化、アセチル化、尿素リン酸化や、マ
レイン酸、コハク酸といったジカルボン酸無水物による
エステル化などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のような糊化温度
の低い化工澱粉は、往々にしてブラベンダーアミログラ
ムにおけるブレークダウンが大きいため、ドライヤー内
で高い水分下で熱がかかり続けた場合、低粘度化して紙
の層内に浸透してしまい、層間の接着強度が低下する。
この欠点はとくに高速抄紙機ほど乾燥能力が高いために
起こりやすく、また坪量の大きなものから小さなものへ
の抄き変えの時にも生じやすい。
【0006】製紙工場では板紙の種類によって水切れや
地合いの問題から異なる層間スプレー用澱粉を使うこと
がしばしばで、さらに内添を必要とする場合もある。し
たがって、あらゆる坪量や銘柄に対応できる層間スプレ
ー澱粉が求められている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの状
況を考慮して種々研究を重ねた結果、未化工の澱粉もし
くは少なくとも一種類のエステル化あるいはエーテル化
が施された澱粉に架橋反応を行い、これをスラリーでシ
ート層間に噴霧、塗布することにより、乾燥時に低粘度
化による紙の層内への浸透を防ぎ、また幅広い乾燥温度
域で優れた層間接着強度を発現させることを見いだし
た。
【0008】すなわち、本発明は、抄き合わせ抄造にお
いて、シート層間に未蒸煮スラリーとして噴霧、塗布さ
れる接着剤であって、未化工の澱粉もしくは少なくとも
一種類のエステル化あるいはエーテル化が施された澱粉
に、架橋剤を反応して得られることを特徴とする層間接
着剤(請求項1)、1%濃度の澱粉スラリーを沸騰水浴
中で5分間加熱後20℃に冷却し12時間静置した際、
架橋度が20〜90%である請求項1記載の層間接着剤
(請求項2)、エステル化をジカルボン酸無水物で行う
ことを特徴とする請求項1記載の層間接着剤(請求項
3)、ジカルボン酸がマレイン酸、コハク酸またはフタ
ル酸である請求項3記載の層間接着剤(請求項4)、お
よび請求項1記載の層間接着剤を、シート層間に未蒸煮
スラリーとして噴霧、塗布することを特徴とする抄紙方
法(請求項5)に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、板紙などの抄き合わせ
抄造において、シート層間に未蒸煮スラリーとして噴
霧、塗布される接着剤であって、未化工の澱粉もしくは
少なくとも一種類のエステル化あるいはエーテル化が施
された澱粉に、架橋剤を反応して得られることを特徴と
する板紙などの層間接着剤である。
【0010】本発明のエステル化は、マレイン酸、コハ
ク酸またはフタル酸などのジカルボン酸無水物によるエ
ステル化のほかに、アセチル化、リン酸化、尿素リン酸
化などがあげられる。エステル化は、糊化温度が低く層
間への歩留りが良好である点で、マレイン酸、コハク酸
またはフタル酸などのジカルボン酸無水物によるエステ
ル化が好ましい。また、エーテル化は、カチオン化、ヒ
ドロキシエチル化、ヒドロキシプロピル化、カルボキシ
メチル化などがあげられる。
【0011】前記架橋反応で用いられる架橋剤として
は、エピクロルヒドリン、オキシ塩化リン、トリメタリ
ン酸ナトリウム、アジピン酸、アクロレイン、次亜塩素
酸ナトリウムなどがあげられるが、次亜塩素酸ナトリウ
ムが好適に用いられる。
【0012】もともと酸化剤として広く用いられている
次亜塩素酸ナトリウムを架橋剤として使用する場合、添
加量は対澱粉当たり有効塩素量で0.006〜0.6重
量%であることが好ましく、0.06〜0.6重量%で
あることがより好ましい。0.6重量%をこえる場合、
酸化反応によって低粘度化が起こり、0.006重量%
よりも少ない場合もまた低粘度化を抑制できずに層間接
着強度が低下する。次亜塩素酸ナトリウムを少量添加し
た場合に架橋反応が起こるメカニズムは、生成したアル
デヒド基が澱粉分子内でアセタール結合を形成するため
といわれている。
【0013】次亜塩素酸ナトリウムのメリットは、コス
ト面だけではない。他の架橋剤で反応させた場合、わず
かな添加量の違いで糊化温度の上昇など糊液物性が大幅
に変化するため反応のコントロールが難しい。また、架
橋度が進みすぎると、一旦糊化しても接着に最小限必要
な膨潤度にまでは達しない。
【0014】その点、次亜塩素酸ナトリウムを架橋剤と
して使用した場合、有効塩素量が所定内であれば、架橋
の程度は軽度で一定であり、従って糊化温度の上昇もほ
とんどなく、糊液物性も安定したものを得ることができ
る。
【0015】本発明に使用される原料澱粉としてはとく
に限定されることなく、コーンスターチ、馬鈴薯澱粉、
タピオカ澱粉、小麦澱粉、サゴ澱粉、甘薯澱粉、米澱粉
などいずれのものも使用できる。
【0016】架橋度(膨潤度)の測定法としては、ブラ
ベンダーアミログラムから次式の下降粘度%を算出し、
架橋度の指標とする方法が提案されている。
【0017】
【数1】
【0018】しかし、この方法では測定機器であるアミ
ログラフが異なれば値が大きく変動するために信頼性に
劣る。
【0019】本発明においては以下の測定法によって架
橋度(膨潤度)を算出した。澱粉0.1gを100ml
三角フラスコに採取し、電解液(蒸溜水中、塩化亜鉛1
0%および塩化アンモニウム26%を含有する溶液)中
に懸濁させ、これにアルミホイルで蓋をし輪ゴムで止め
る。沸騰水浴中(95℃以上)で5分間加熱後20℃に
冷却し、十分振盪させる。これをキャップつき10ml
容遠心管にオートピペットで取り20℃で12時間静置
させる。そして遠心管内の試料膨潤容積mlを読み取
り、次式により架橋度(膨潤度)を求める。
【0020】
【数2】
【0021】本発明でいうところの架橋澱粉は、前記試
験法により20〜90%の膨潤容積を示すものが好まし
く、40〜70%の膨潤容積であることがより好まし
い。膨潤容積が20%未満の場合、通常の乾燥温度では
糊化しないかもしくは糊化しても接着力を発現するには
至らない。一方、膨潤容積が90%より高い場合は、従
来の澱粉と同様に低粘度化が進行し層間接着強度が低下
する傾向がある。
【0022】
【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。本発明はこれら実施例に限定されない。
【0023】供試澱粉の作成 実施例1 コーンスターチの無水マレイン酸エステル化+次亜塩素
酸ナトリウム架橋反応品 40%濃度のスラリーを30℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを8.5にコントロールしながら無水マレイン
酸を対澱粉当たり2重量%、2時間かけて添加し、さら
に1時間pHを8.5に保持した。引き続きpH8.5
にコントロールしながら有効塩素濃度12%の次亜塩素
酸ナトリウムを対澱粉当たり1重量%添加し1時間反応
させた。最後に亜硫酸ナトリウムで消塩し、10%H2
SO4でpH6.0に中和後、洗浄、脱水、乾燥させ
た。
【0024】実施例2 コンスターチのエピクロルヒドリン架橋+無水コハク酸
エステル化反応品 40%濃度のスラリーを35℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを11.0にコントロールしながらエピクロル
ヒドリンを対澱粉当たり0.3重量%添加し2時間反応
させた。つぎにpHを8.5にコントロールしながら無
水コハク酸を対澱粉当たり2重量%、2時間かけて添加
し、さらに1時間pHを8.5に保持した。最後に10
%H2SO4でpH6.0に中和後、洗浄、脱水、乾燥さ
せた。
【0025】実施例3 タピオカ澱粉の無水マレイン酸エステル化+オキシ塩化
リン架橋反応品 40%濃度のスラリーを30℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを8.5にコントロールしながら無水マレイン
酸を対澱粉当たり1重量%、1時間かけて添加し、さら
に1時間pHを8.5に保持した。つぎにpHを10.
0にコントロールしながらオキシ塩化リンを対澱粉当た
り0.3重量%添加し1時間反応させた。最後に10%
2SO4でpH6.0に中和後、洗浄、脱水、乾燥させ
た。
【0026】実施例4 タピオカ澱粉のアセチル化+次亜塩素酸ナトリウム架橋
反応品 40%濃度のスラリーを30℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを8.5にコントロールしながら酢酸ビニルモ
ノマーを対澱粉当たり2重量%添加し1時間反応させ
た。引き続きpHを8.5にコントロールしながら有効
塩素濃度12%の次亜塩素酸ナトリウムを対澱粉当たり
0.2重量%添加し1時間反応させた。最後に亜硫酸ナ
トリウムで消塩し、10%H2SO4でpH6.0に中和
後、洗浄、脱水、乾燥させた。
【0027】実施例5 サゴ澱粉のカチオン化+次亜塩素酸ナトリウム架橋反応
品 40%濃度のスラリーを35℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを11.0にコントロールしながら3−クロロ
−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロ
ライドを対澱粉当たり5重量%添加し5時間反応させ
た。つぎにpH8.5にコントロールしながら有効塩素
濃度12%の次亜塩素酸ナトリウムを対澱粉当たり1重
量%添加し1時間反応させた。最後に亜硫酸ナトリウム
で消塩し、10%H2SO4でpH6.0に中和後、洗
浄、脱水、乾燥させた。
【0028】比較例1 未化工のコーンスターチ
【0029】比較例2 未化工の馬鈴薯澱粉
【0030】比較例3 アセチル化タピオカ澱粉 40%濃度のスラリーを30℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを8.5にコントロールしながら酢酸ビニルモ
ノマーを2重量%添加し1時間反応させた。その後10
%H2SO4でpH6.0に中和後、洗浄、脱水、乾燥さ
せた。
【0031】比較例4 無水マイレン酸エステル化コーンスターチ 40%濃度のスラリーを30℃に保ち、2.5%NaO
HでpHを8.5にコントロールしながら無水マイレン
酸2重量%を2時間かけて添加し、さらに1時間pHを
8.5に保持した。その後10%H2SO4でpH6.0
に中和後、洗浄、脱水、乾燥させた。
【0032】試験方法 針葉樹晒クラフトパルプと広葉樹晒クラフトパルプを
1:1で混合し、ろ水度300mlに叩解した紙料を坪
量100g/m2になるように手抄きシートマシンで常
法により作製し、この上に澱粉スラリーをスプレーノズ
ルより噴霧させ乾燥澱粉として0.1g/m2付着させ
たのち、もう1枚を重ね合わせ水分65%になるように
プレス脱水した後、90℃、110℃、130℃、15
0℃で乾燥した。この紙幅を30mmに切り、90°層
間剥離強度を島津オートクラブで測定した。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の架橋変性
した澱粉を層間接着剤として使用すると、糊化したあと
粒子の崩壊が少なく紙層間から紙層内への移行が起こり
にくいために、本来の目的である層間強度を向上させる
効果を発現させる。これはとくに高速抄紙機や抄紙変え
時に安定した効果を発揮するので極めて有用である。
フロントページの続き (72)発明者 吉田 彦光 三重県鈴鹿市長太栄町五丁目5番1号 敷 島スターチ株式会社技術開発部内 (72)発明者 岩室 義之 京都市東山区新門前通大和大路東入四丁目 松原町278 (72)発明者 山本 寛司 大阪府枚方市釈尊寺町25釈尊寺第二団地30 −801 Fターム(参考) 4J040 BA111 BA121 FA012 HA186 HA266 HA286 HB24 HB44 HB47 JA03 KA16 LA01 LA06 MA09 QA01 4L055 AG47 AG48 AH37 AJ01 BD16 EA40 FA13 GA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抄き合わせ抄造において、シート層間に
    未蒸煮スラリーとして噴霧、塗布される接着剤であっ
    て、未化工の澱粉もしくは少なくとも一種類のエステル
    化あるいはエーテル化が施された澱粉に、架橋剤を反応
    して得られることを特徴とする層間接着剤。
  2. 【請求項2】 1重量%濃度の澱粉スラリーを沸騰水浴
    中で5分間加熱後20℃に冷却し12時間静置した際、
    架橋度が20〜90%である請求項1記載の層間接着
    剤。
  3. 【請求項3】 エステル化をジカルボン酸無水物で行う
    ことを特徴とする請求項1記載の層間接着剤。
  4. 【請求項4】 ジカルボン酸がマレイン酸、コハク酸ま
    たはフタル酸である請求項3記載の層間接着剤。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の層間接着剤を、シート層
    間に未蒸煮スラリーとして噴霧、塗布することを特徴と
    する抄紙方法。
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