JP2632914B2 - 澱粉接着剤による支特体の接着方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 分野 本発明は紙、板紙、および天然セルロース繊維類似物
質を接着結合する方法と装置に関するものである。さら
に具体的にいえば本発明はこれらの物質の澱粉接着剤結
合に用いる超音波エネルギーに関係がある。最も特定的
にいえば、本発明は超音波エネルギーを使用し、ライナ
ーおよび丸溝（fluted）波型材料のような物質が接着的
に澱粉で結合されて波型厚板が提供されることに関する
ものである。

背景 超音波エネルギーは繊維の遊離、砕解、などおよび
紙、板紙、天然繊維様物質をつくる際の他の目的にとっ
て有用であると教えられてきた。しかし、このような物
質を波型厚板、積層紙製品、渦巻型板紙管材、紙袋、お
よび多数の他の有用品目のような各種製造品目へ加工す
るときには慣用的に、その加工方法および技術は物質の
接着剤結合に依存している。すぐ上に述べた材料とそれ
らの澱粉接着剤結合とに関しては、ここで教示されると
おりに超音波エネルギーを用いることは知られていない
と信じられる。

いくつかの研究が澱粉および澱粉ペーストに及ぼす超
音波エネルギーの効果についてなされた。それらの例
は、A.アズハーとK.ハムデイによるJournal of Food Sc
ience,44巻（1979）、801−804ページ、の「ポテト澱粉
および甘蔗粉に及ぼす超音波効果」;M.デグロイス,D.ギ
ャラント,P.バルドーおよびギルボットの、Ultrasonics
1974年５月,129−131ページ、の「澱粉粒へ及ぼす超音
波の効果」；および、J.A.ラドレーの「澱粉とその誘導
体」の第３版（1953年）、112−113ページにまたがる
節；の教示である。一般的には、それらの教示は澱粉の
分解および劣化に及ぼす超音波の効果を報告している。

波型厚板製造の現状を解説したものは、ジェームスP.
キャセー編のジョンワイリー・アンド・サンズ社による
教科書、「バルブと紙の化学および化学的技法」第IV巻
の中の、A.J.ディドミニクスおよびG.H.クラインによる
第26章「波型化」、における記述的論評がある。

いまここで挙げた教科書において教示されるとおり、
波型厚板の生産においては、澱粉接着剤がライナーを丸
溝付き基材へ結合するのに用いられる。代表的な接着剤
調合においては、澱粉の大部分は蒸煮されておらず、丸
溝の頂部へ施用する前において合理的な粘度水準を保
つ。熱が澱粉混合物へ与えられて澱粉のゲル化が行なわ
れてそれが接着剤として作用するようになる。代表的に
は、圧力ロール間を通過中に、加熱ロールと接触する予
熱された丸溝付き基材を貫通する熱伝達によって、およ
び／または、加熱ロールと接触する予熱ライナーを貫通
する熱伝導によって、熱が澱粉へ付与される。この方法
に関する問題は次のことを含んでいる。すなわち、
（１）低品質、低強度、の結合がしばしば接着剤の不均
一加熱から生ずること；（２）ライナーあるいは丸溝付
き基材の不均一加熱がしばしば生成波型厚板を変形させ
ること；そして、（３）ライナーおよび丸溝付き基材の
結合を必要としない部分、を加熱する非効率的な熱エネ
ルギーの使用；である。

ここで述べる本発明はこれらの問題を最小化し、エネ
ルギー消費を減らしながら、より高い生産速度において
より良い結合を達成するものである。

開示内容の要約 ここで一般的に述べる本発明は紙、板紙、およびセル
ロース繊維様物質で構成される支持体を相互へそれらの
間の接着剤組成物によって接着する方法であって、その
方法は、（ａ）澱粉と水とから成る接着剤組成物の塗膜
を第一の支持体の表面領域へ塗布し、（ｂ）もう一つの
支持体の塗膜が施用されていない表面領域を上記施用塗
膜と接触させて配置し、（ｃ）超音波エネルギーの出力
ホーン（outputhorn）を上記の第一あるいはもう一つの
配置支持体の一方または他方あるいは両者と、それらの
外部表面領域において、それらの配置支持体の間の施用
塗膜と並置して接触させ、（ｄ）超音波エネルギーを超
音波エネルギー発生手段で以て、出力ホーンから塗膜中
へある周波数をもちかつある持続時間の間の超音波エネ
ルギーを透過させるように発生させて、上記配置支持体
への塗膜の接着性を増加させる。各段階から構成され
る。

一般的には、そして、ここで述べるとおり、接着され
るべき支持体は、比較的連続的に形成される長さの紙、
板紙、および天然セルロース繊維様物質のような、シー
ト状またはウエブ状の長さの形態にある。本発明を特定
的に例証する目的で、ライナー、波型基材、などの採用
と波型厚板の製作とによって本発明を記述する。以下の
記述と前述の教科書の「波型化」の見出しの章の内容を
参照しながら、ここで教示される超音波適用手順と諸構
成要素とを使用し、所要の超音波エネルギー手段の組入
れと同時に慣用のロール，ベルトなどを付加、補充、省
略および／または置換することによって、慣行的な方法
と装置に対していかに改善が加えられるかは明らかであ
ると信じられる。

本発明はまたその実施に有用である装置も含んでい
る。紙、板紙、およびセルロース繊維様物質で構成され
る支持体を相互へそれらの間の接着剤組成物によって接
着するための適切で有用な装置は次の構成要素から成
る。すなわち、（ａ）澱粉と水とから成る接着剤組成物
の塗膜を第一の支持体の表面領域へ塗布する手段；
（ｂ）もう一つの支持体の塗布されていない表面領域を
施用塗膜と接触させて配置する手段；および、（ｃ）超
音波エネルギーを第一またはもう一つの配置支持体の一
方または他方または両者へ、それらの外部表面領域にお
いて、それらの配置支持体間の施用塗膜と並置して適用
する手段；の各手段である。

前記の装置はまた、（ｄ）塗膜を第一の支持体へ施用
する前、およびもう一つの支持体と上記施用塗膜との接
触の前に、第一および他の支持体のどちらかまたは両者
を接着剤組成物のゲル化温度より低い温度へ予熱するた
めの、一つまたは一つより多くのロール手段を含んでい
てよい。追加的には、その装置は一般的には、（ｅ）第
一支持体として機能する丸溝波型基材の形成のために自
らの上に丸溝が設けられている１個または１個より多く
のロール手段、および、超音波エネルギー適用手段の出
力ホーンとロール手段上の丸溝との間で、第一支持体、
塗膜および他の支持体を組合せた厚さより小さいニップ
間隙を提供するような、他の構成要素との関係配置にあ
る、超音波エネルギー適用手段（ｃ）、を含む。

図面において、最初の提示以外において用いる同じ数
字は同じか類似である同等構成部品または要素を示して
いる。またブライム符号をもつ数字はそれのついていな
い同じ数字によって示される同じ構成要素と同じであり
そして／あるいは類似であり、そしてそれと対応する、
もう一つのあるいは追加の構成要素を示している。

本発明の詳細な開示と実施 図１を参照すると、本発明による超音波接着の可能性
を示すための実験装置10が模式的に示されている。試験
片15は多孔質紙17,18を重ね接着剤19を間に介在させる
ことによって形成される重ね継ぎであった。超音波変換
器11は電気発生器13によって作動されるときに、振幅0.
025mmの高周波（例えば、20kHz）振動運動12をつくり出
した。振動運動12はホーン14を経て、アンビル16とホー
ン14との間で圧縮された試験片15へ移された。圧縮のた
めの制御された力は軸方向20において、静止面21上にの
っている金属アンビル16の方へ向けての変換器11および
ホーン14の移動によって与えられる。超音波変換器は試
験片とホーン14とを接触させる前に作動させ、そして、
定常状態ピーク圧力が得られて接着結合がつくり出され
たのち、１秒の何分の一かののちに作動を停止させる。
対照標準実験を類似の方式で実施したが、ただし、変換
器11を作動させず、超音波が適用されなかった。

引張試験機（インストロン・カンパニー）を使って試
験片15の重ね継ぎ部における接着強度を測定した。重ね
継ぎの結合強度は引張試験機のあごに保持された多孔質
紙の端へ適用されたニュートン（Ｎ）で表わす力を平方
メートル（m²）で表わす紙17,18と平行の重ね継ぎの面
積で割ったものとして計算した。上記の方式で測定した
重ね継ぎの結合強度はしばしば紙17,18と平行の方向で
適用され得る力をこえ、紙17または18が重ね継ぎ結合領
域以外において破壊した。

超音波を用いない対照実験における試片の結合強度に
よって決定されるとおりの慣用的接着剤結合化に類似さ
せた実験手順が開発された。対照実験用の手順をまず述
べる。200℃までの任意の温度へ加熱できるアンビル16
を所望の試験温度（代表的には26℃の室温、93℃あるい
は149℃）に保った。重ね継ぎ試験片15を図１に示すと
おりアンビルの上に置き、同時に、実験装置10の油圧供
給（hydraulic feed）機構を作動させた。はじめの出発
位置から、ホーンは代表的には２秒で試験片15と接触
し、試験片15を代表的には2.5秒にわたって1,400,000N/
m²（200ポンド／平方インチ）のピーク圧へ圧縮し、そ
れを１秒間維持し、その後油圧供給機構を解放し、圧縮
を代表的には４秒にわたってゆるめ、その後、試験片を
アンビル16から取出した。接着剤結合された試験片15は
結合強度をその後測定するためにとっておいた。

対照標準実験において用いた上記手順に従って超音波
を用いる比較実験を行ない、その場合には、変換器11は
実験開始の時点において油圧供給機構の作動と同時に活
動させた。比較実験において、実験開始からピーク圧力
水準に到達するまでの時間は再生性があった。超音波適
用実験においては、変換器は1,400,000N/m²の定常状態
圧力において例えば0.300,0.150、および0.075秒のよう
な各種時間間隔の後に作動を止め、対照標準実験の場合
と同じく満１秒間の圧縮を維持した。

試験片15の物質が波型厚板製作において代表的に用い
られるライナーと基材である実験においては、超音波使
用によってつくり出される結合はその基材の破壊強度を
大きく超えた。波型基材は低強度材料（例えば、わら、
故紙、あるいはセミ化学パルプ）からつくられる。標準
的ライナーは高強度材料（例えば高重量のクラフト紙ま
たはジュート紙）からつくられ、波型基材よりはるかに
大きい引張強度をもっている。従って、接着結合強度に
ついての比較定量データを得るために、実験試験片15は
波型厚板をつくる際に代表的に用いられるライナーの二
つの試料からつくった。ライナー17をもう一つのライナ
ー18へ結合させた試験片はライナー17または18の破壊強
度までの接着材結合強度の定量的測定を可能にした。

代表的な紙ライナー17,18の約75mm×50mm×0.46mmの
試料を約6mm重ねた。ライナー18の一つの試料は重ねら
れるべきその表面の上で、澱粉接着剤19で以て0.25mmの
厚さでベーカー・ブレードを使って下塗りされた。ホー
ン14は150mm×19mmの寸法をもち、それは重ね継ぎ面積
（50mm×6mm）をこえている。試験片15の重ね継ぎの領
域にわたる垂直方向20における油圧力は1,400,000N/m²
のライナー17,18の圧縮をもたらし、それは片面材ライ
ナー（single facer liner）を波型基材へ結合するのに
用いる慣用的圧力ロールのニップの中の代表的圧力であ
る。この圧縮はこの実験構成で以て得られる最低のもの
であった。3000から100,000N/m²の範囲にあるより低い
圧縮は、ウエブの厚さに応じて、ライナー17とライナー
18及び接着剤19との良好接触を保証するのに適切であ
る。

澱粉接着剤19は次のとおりに調製された慣用の波型化
澱粉接着剤調合の例であった。

一次ミキサー（キャリヤー澱粉） 工程１ 水の添加 387.5 工程２ コーン澱粉の添加 90.9kg 工程３ 水37.9中に溶かした苛性ソーダの添加13.6kg 工程４ 加熱 66から71℃ 工程５ 攪拌下で保持 15分 工程６ 冷水添加 227.1 二次ミキサー（原料澱粉） 工程７ 水の添加 1514 工程８ 加熱 27から32℃ 工程９ 硼砂添加（10モル） 454.5kg 工程11 約30秒で一次混合物を二次混合物へ移す 上記澱粉接着剤調合物の調製についてのこれ以上の詳
細と説明は前記した教科書「パルプおよび紙の化学と化
学技術」の第26章「波型化」の中の2388−2392ページに
見ることができる。上記澱粉接着剤19はライナー18へ塗
布するときは室温（26℃）であった。アンビルを加熱し
た対照実験においては、アンビル16から澱粉19への熱移
動は重ね継ぎ15をアンビル16の上に置いたのちに、ライ
ナー18を通しておこった。

上記実験条件は超音波を適用しない対照標準実験につ
いての波型厚板の慣行的接着結合化のシミュレーション
を、次に論ずる実験結果に基づいて提供した。

澱粉接着剤で以てライナー材料を結合する際の超音波
使用の有利な効果を示すために実施した比較実験の結果
を図２にまとめている。対照標準実験においては、超音
波エネルギーが用いられていないが、すべての実験にお
いてピーク圧力を１秒間維持しても室温（〜26℃）にお
いて結合は本質的には得られなかった。図２に示すとお
り、220,000および350,000N/m²の範囲にある結合強度
が、アンビルと93℃の温度とする場合の重ね継ぎ試験片
について得られた。149℃のアンビル温度においては、
その結合強度は紙ライナー17,18の破断強度を超え、定
量測定ができなかった。後者の結果は抄紙機上での慣行
的結合化について代表的なものであり、その場合には、
片面材圧力ロールは代表的には188℃に保たれ、澱粉接
着剤による生成結合はライナーより強い。

20kHzの超音波エネルギーをピーク圧力にある合計で
１秒のうちの0.150秒の間適用した類似実験において
は、図２に示すとおり、26℃、93℃、および149℃の全
試験温度においてライナー17,18の破断強度をこえる良
好な結果が得られた。アンビルを室温（26℃）とした結
果は明らかに、超音波結合の有利な結果を示している
（すなわち、超音波による良好な結合と、超音波エネル
ギー入力がない場合において顕著な結合が存在しないこ
と）。このように、超音波の使用は、超音波エネルギー
を使用しない従来技術の慣用的澱粉結合法において現在
必要とされるとおりに150℃をこえる温度の熱移送ロー
ルによって破型厚板材料を非効率的に加熱するという必
要性もなく、室温において良好な結合をつくり出すこと
ができる。

ピーク圧力にある超音波エネルギー適用時間を0.150
秒から0.075秒へ短縮して、追加実験を行なった。図２
に示すとおり、0.075秒間の超音波による実験は93℃に
おいて良好な結合をもたらし、それは超音波なしでの相
当結合の少くとも２倍の強度であった。室温において、
より短時間の超音波適用でも、超音波を用いなかった93
℃の対照実験における試料で以て達成し得る程度の良好
な、顕著な結合強度が得られた。

ピーク圧力において超音波適用時間を0.300秒にして
実施した他の実験では、図２に示す0.150秒についての
結果と類似の結果が得られた。

超音波適用が澱粉接着剤で以て達成される結合を改善
する正確な機構は知られていない。試験片15の重ね継ぎ
へ適用される超音波が使用澱粉接着剤19の約60℃のゲル
化温度をこえて澱粉接着剤の温度を上げるのに十分な熱
を発生させることが期待される。しかし、熱以外の他の
要因も関係しているかもしれない。超音波が多孔質物質
中への流体流動を促進し濡れ性を増し得ることもよく知
られている。超音波は原料澱粉顆粒中への熱と水の吸収
を促進して超音波が存在しない場合よりもより低温にお
いてゲル化をおこさせるのかもしれない。従来法に基づ
いて期待されるよりもはるかに低いアンビル温度におい
て超音波エネルギーを使用することによる結合の改善を
もたらす、他の関係要因が存在し得る。図２に示すとお
りの室温におけるアンビルに関する結果は、超音波適用
の有利な効果を明らかに示している。26℃のアンビルに
関する対照標準実験において得られた無視できる程度の
結合は、澱粉接着剤が約60℃のゲル化温度に達しないか
らであることが予想される。対照的に、ピーク圧力にお
いて0.075秒から0.300秒の間超音波を使用することは、
超音波を用いない場合の93℃から149℃というアンビル
温度を必要とする結合と匹敵する結合を達成した。

実験において使用した超音波装置は約1KWの入力定格
をもっていた。しかし、試験片15の重ね継ぎ部と結合さ
れる超音波エネルギーの正確な量は知られていない。実
験において、超音波は、ホーン14がライナー17と接触さ
れかつ圧力が増加しはじめたときに、試験片15の重ね継
ぎの物質へ連結された。その超音波連結は恐らくははじ
めはきわめて非効率であり、そして、圧縮とともにピー
ク圧力以下のある未知の圧力水準において最大効率の連
結に到達した。試験片15の重ね継ぎ部分への超音波エネ
ルギー入力の顕著な部分は定常状態ピーク圧力にある時
間間隔の間でおこったものと考えられ、なぜならば、そ
の時間間隔を0.150秒から0.075秒へ短縮すると図２に示
すように室温（26℃）の実験における結合強度に影響が
あったからである。

澱粉接着剤19の直接的温度測定は超音波適用中に便利
に行ない得ない。しかし、室温（26℃）アンビルにおけ
るピーク圧力において0.300秒間20kHzにおいて超音波に
かけた試験片が走査電子顕微鏡による検査のためにつく
られた。はじめに施用された塗膜の原料澱粉顆粒が重ね
継ぎの結合領域の中で残留しているという証拠が全く存
在せず、このことは、約60℃のゲル化温度を超音波適用
によって澱粉接着剤19の中にこえたことを暗示してい
る。超音波は澱粉接着剤と直接に連結されてその場で熱
を発生する。超音波がホーン14と接触しているライナー
17と効率的に結合しかつまたライナー18と結合してライ
ナー17,18の内部でその場において熱を発生し、それが
澱粉接着剤19へ伝導されてそれの温度を上げたというこ
とも可能である。試験片15の重ね継ぎ部分の内部におけ
る熱のその場発生は、標準対照実験において必要とされ
る、アンビル16からライナー18を貫通する熱伝導による
よりも有限の時間で、澱粉温度をゲル化温度へ上げる際
により有効である。超音波使用が低いアンビル温度にお
いて良好な結合を達成する正確な機構とは関係なく、超
音波は波型厚板のような多孔質紙製品の澱粉接着剤によ
る結合へ実際的に適用できる有利な効果をもっている。

本発明の代表的実施態様においては、図３および４に
示すように、超音波装置は波型厚板の澱粉結合用の慣用
的生産機へ付加することができる。図３は片面材（sing
le−faced）34とよばれるタイプの波型厚板の生産のた
めの本発明の代表的具体化を示している。金属丸溝36を
含む表面をもつ代表的な回転する金属ロールは、丸溝の
頂部において澱粉接着剤32を予め塗布した丸溝付き基材
31を運ぶ。超音波ホーン37、あるいは類似ホーン37′の
複数個がロール35と相対的な本質的には放射方向の位置
で配向され（すなわち、ホーン37は頂部における接着剤
32に関して並置的に配置される）、そして、超音波装置
とロール35の丸溝との間で圧力ニップが形成されるよう
に固定的に配置される。方向38で移動するライナー30
は、第一のホーン37′のニップの中へ通り接着剤32と接
触しロール35の回転が金属丸溝36と固定的配置ホーン3
7′とをそれらの最低間隙状態にさせるときに、丸溝付
き基材31へ向けて圧縮される。ホーン37,37′とロール3
5の上の金属丸溝36との間の間隙はライナー30、接着剤3
2および丸溝付き基材31の合計の厚さよりやや小さく調
節されて、ニップ中で所望の厚さがつくり出される。超
音波エネルギーはホーン37,37′を経てライナー30の片
側へ適用され、軸方向の高周波振動12を提供して片面材
波型厚板34の中で結合33を生じ、厚板はその後、ロール
35から外ずれ、方向39に続いて動く。ホーン37,37′あ
るいはホーンの多数のセグメント（図示せす）はロール
35の幅をひろげている（図３の平面に対して垂直の方
向）。

図４は両面材（doufle−backed）42とよばれるタイプ
の波型厚板を生産するための本発明の代表的具体化を示
している。図４の装置と方法は、ロール44が滑らかな表
面45をもち、かつ、丸溝頂部において接着剤32′を塗布
した片面材厚板34′を、方向46で移動する二枚目裏打材
（double−backer）ライナー40と接触させて運ぶ、とい
う点において図３とは異なる。この方法は、固定配置ホ
ーン43,43′およびロール44の表面45の間の間隙が生成
される両面材厚板（double−faced board）の厚さより
やや小さいように調節され、ホーン43,43′と片面材厚
板34′との間のニップにおいて、単面材厚板34′の圧縮
強度をこえることなく、ライナー40と片面材厚板34′と
の圧縮をおこさせるようにする、という点において異な
っている。

本発明の実際においては、約２から100kHzの周波数で
超音波を発生させるのに磁気歪変換器および圧電気変換
器が代表的に用いられる。10から100kHzの範囲におい
て、あるいは人間にきこえる周波数限度以上の周波数に
おいて操作することが好ましい。超音波ホーンは効率的
連結のための原理および結合応用と関係してよく知られ
ている原理に従って設計される。例えば図３において、
ライナー38と接触しているホーン37の表面は、丸溝36の
頂部におけるロールの丸みに本質的に相当する微小の丸
みをもち、そのほかにライナー30および基材31との圧縮
された厚さのための許容度をもっている。同様に、図４
においては、ホーン43の面はロール44の丸みと本質的に
等しい丸みをもち、さらに圧縮された両面材波型厚板の
厚みのための許容度をもっている。ロール35の回転方向
におけるホーンの長さは１個または１個より多くの丸溝
が単一のホーン37の下で超音波にかけられるよう選ばれ
る。例えば、128個/mの丸溝をもつ代表的波型厚板は隣
接丸溝の頂点間で0.78cmの間隔をももち、ライナー30と
接しているホーンの長さは0.1cmから2cmの範囲にあるこ
とができる。2cmの長さをもつホーン37はロール35の幅
に差渡しの約30cmの幅をもつことができ、十分な数の類
似ホーンが製造されつつある片面材厚板34の幅に適応さ
せるようロール35の幅全体にわたって使用される。代表
的には、半径方向12における超音波振動は継続的に適用
され、各丸溝結合33についての適用持続時間はホーン37
の長さとウエブ34の速度と関係している。例えば、3m/
秒のウエブ速度と2cmのホーンの長さの場合に、１個の
丸溝結合33への超音波適用の持続時間は約0.007秒であ
る。追加ホーン43′が、各ホーンによって与えられるエ
ネルギー、エネルギー連続効率、および、ライナー30、
基材31および澱粉32がニップに入る前の温度（すなわ
ち、予熱量）、のような要因に応じて必要なとおりに、
超音波適用持続時間を増すために使用される（例えば、
10個のホーンについて0.07秒）。

紙、板紙、セルロース繊維様物質の支持体を相互に、
それらの間の接着剤組成物によって接着させるための本
発明による装置は、超音波エネルギーを付与するための
手段、および、仕上げ製品を製造するための適切な他の
手段で構成される。本発明を例証する目的で、本発明は
図５において模式的に示されるとおりの片面材波型厚
板、および図６において示されるとおりの両面材波型厚
板、の製造について述べられている。

図５を参照すると、片面材波型厚板52を製造するため
の本発明による装置は従来法において使用される慣用の
圧力接合ロールに代って超音波装置55,55′を置換える
ことから成る。予備形成された丸溝付き基材51の移動す
るウエブを澱粉と水から成る接着剤組成物で以て、慣用
の澱粉アプリケーターロールコーター54によって塗布
し、そのコーターは澱粉薄層を丸溝頂部における表面領
域へ施用する。案内ロール53は片面材ライナー50の移動
ウエブを、基材51の澱粉塗布丸溝頂部との並置接触状態
へ、超音波変換器／ホーン55,55′と波型駆動装置57と
の間で形成されるニップ中で導く。超音波は、ウエブ5
0,51がニップ中を図３の相当するライナー30と溝付き基
材31とに言及してさきに述べたとおりの方式で通る間
に、それらのウエブを接着的に結合させるよう適用され
る。帆布ベルトのような駆動手段56は、接着的に結合さ
れた片面材厚板52のウエブを、58の方向で、もしそれが
最終製品である場合にはトリミング，スリッティング，
およびカッティングのような次の操作へ移動させるか、
あるいは、両面材波型厚板のその後の製造へ向けて移動
させる。超音波装置は、変換器／ホーン55あるいは必要
な場合には類似の変換器／ホーン55′の複数個へ接続さ
れた電気的発生手段から成り、ウエブ速度および他の要
因例えば超音波適用前のライナー50、溝付き基材51およ
び澱粉塗膜の温度、に応じて接着剤結合に必要な超音波
エネルギーを付与する。例えば、案内ロール53はライナ
ー50を予熱するドラム型加熱器であってもよい。代表的
には、波型駆動装置／加熱器は慣用的な二重目的波型化
用ロールであり、その上において基材はコーター54にお
いて澱粉で以て丸溝付き基材51の丸溝頂部が塗布される
前に、丸溝型に形成される。

図６を参照すると、両面材波型厚板63を製造するため
の本発明による装置は、従来法において用いられる慣用
的の加熱盤または圧力接合用ロールの代りに超音波装置
を置換えることから成る。代表的には方向58で移動する
図５のウエブ52の続きである片面材波型厚板52′は、コ
ーター54′において澱粉接着剤で以て丸溝頂部で塗布さ
れる。案内ロール53′は二枚目裏打材ライナー60の移動
ウエブを片面材厚板52′の澱粉塗布丸溝頂部と接触させ
るように、超音波変換器／ホーン61,61′と支持駆動装
置62との間で形成されるニップ中に誘導する。超音波は
ウエブ60と52′が図４に言及してさきに述べたとおりに
ニップ中を通過する間に、それらのウエブを接着的に結
合するように適用される。帆布ベルトのような駆動手段
56,56′は接着的に結合された両面材つきの波型厚板を6
4の方向で、スリッティング、トリミングおよびカッテ
ィングのような次の操作へ移動させる。熱板帯域がその
先に置かれてもよくあるいは駆動装置56,56′と組合わ
されてもよく、その中で、熱が組合された波型ウエブ63
の表面へスチーム加熱盤またはロールによって移されて
終局的接着結合強度をさらに発現させてよい。超音波装
置は変換器／ホーン61あるいは必要ならば複数個の変換
器／ホーン61′へ接続された電気的発生手段から成り、
ウエブ速度とその他の要因、例えば、ドラム型加熱器5
3′による二枚目裏打材ライナー60の予熱、あるいはウ
エブ52′を支持および駆動する本質的に滑らかな（波型
でない）表面をもつ回転ドラム型加熱器62による片面材
厚板52′の予熱、に応じて接着結合を達成する。

本発明は波型厚板製造においてそれを用いることに関
する特異性と特殊性に関して記述され、そして特定的に
は片面材波型厚板と両面材波型厚板とに関して例証され
てきたのであるが、ここにおける教示からはまた、その
他の波型厚板構造体、例えば二重壁（double−wall）お
よび三重壁（triple−wall）の波型厚板の製造にも有用
であることが期待され、そしてここに提示される教示か
ら、当業者がそのように本発明を応用することが期待さ
れる。同様に、本発明は、紙、板紙、および天然セルロ
ース類似物質を一緒に接着的に澱粉結合させることに関
係する構成をもつ他の品目の製造へ容易に適用できるこ
とが期待される。ほんの二，三のその種の品目と応用を
挙げて見ると、積層紙製品、紙袋、ロール状管材、およ
び渦巻き状管材、加湿澱粉ガムテープおよびラベルの迅
速シールが含まれる。

本発明にとって肝要であるのは、適用される超音波エ
ネルギーが紙、板紙、あるいはセルロース繊維類似物質
でできた接着されるべき支持体と接触している澱粉接着
剤塗膜の接着性を増すことである。澱粉接着剤塗膜の組
成は大きく変動させ得るが、それでも本発明は応用可能
である。澱粉接着剤は塗布する際には、澱粉と水から成
るがしかしまた多数の他の成分を含んでいてよく、そし
てまた、その調合においてかなりの程度に変動があり得
る。例えば、蒸煮澱粉と天然または原料の澱粉顆粒との
両者から成ることで記述した接着剤の代りに、澱粉接着
剤はキャリヤーなしの澱粉接着剤調合物であることがで
き、その場合には、澱粉顆粒は所望粘度まで制御された
方式で膨潤される。合成樹脂などを含む耐水性澱粉接着
剤調合物もまた本発明を実施するのに有用であるはずで
ある。さらに、物理的および／または化学的に変性され
た澱粉を含む各種澱粉調合物が本発明実施において有用
であるはずである。

ここで解説したとおりの波型厚板製造へ応用すること
から生ずる本発明の顕著な利点と改善は、波型厚板以外
の品目の製造へ本発明を適用する際の澱粉接着剤組成物
の差異によって同じ大きさでなく、より大きいか、より
小さいことがあり得るけれども、本発明はその種の組成
物に関しかつその種の製造において有用であって、しか
も本発明の真の精神内にあるものと考えられる。

ここで開示された本発明の形態は現在好ましい実施態
様を構成しているが、他の多くの形態も可能である。本
発明の可能な同等の形態あるいは分派のすべてをここで
述べることは考えていない。ここで使用した条件は限定
的なものではなく単に説明用であり、各種の変更は本発
明の精神または領域から外れることなく行い得る。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による超音波結合の可能性を示すための実
験的装置の模式図である。 図２は重ね継ぎライナー試片へ超音波を適用しあるいは
適用しない場合の結合強度対温度のグラフである。 図３はライナーを丸溝付き基材へ超音波結合させて片面
材波型厚板をつくるための装置の模式的側面断面図であ
る。 図４は片面材波型厚板へライナーを超音波接着させて両
面材波型厚板をつくるための装置の模式的側面断面図で
ある。 図５は片面材波型厚板を製造するための装置の模式図で
ある。 図６は両面材波型厚板（すなわち単一壁（single−wal
l）波型厚板）を製造するための装置の模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ・イー・ベアード アメリカ合衆国オハイオ州43215，コロ ンブス，サーバー・ドライブ・イースト 773，ナンバー エヌ (56)参考文献 特開 昭61−51330（ＪＰ，Ａ)

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙、板紙及びセルロース繊維様物質ででき
   た支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて接
   着する方法であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
   表面領域に施し、 このとき、第一支持体はシート状又はウエブ状の丸溝付
   き又は波型の基材であり、結果として、接着剤組成物の
   塗膜は丸溝付き又は波型の基材の溝の先端にそれぞれ施
   されており、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触配置させ、 このとき、第二支持体はシート状又はウエブ状のライナ
   ーであり、 c.超音波エネルギー発生手段の出力ホーンを、接触配置
   された第一支持体及び第二支持体のいずれか一方又は両
   方と、それらの移動する外部表面領域がそれらの間にあ
   る塗膜と並置状態にあるときにその外部表面領域におい
   て、接触させ、 d.回転する金属のロール上の金属丸溝上に丸溝付き又は
   波型の基材の非塗布裏面の丸溝を当てながら、ロールが
   出力ホーン用のアンビルとして機能し且つ出力ホーンと
   共働してロールと出力ホーンとの間に丸溝付き又は波型
   の基材、接着剤塗膜及びライナーの合計の厚さより小さ
   いニップ隙間を与えるように、非塗布裏面を搬送し、 e.超音波発生手段で以て超音波エネルギー発生させて、
   出力ホーンから塗膜中へ超音波エネルギーを伝達させ、 このとき、超音波エネルギーの周波数と伝達時間は接触
   配置された支持体への塗膜の接着性を増すものである、 各工程を含む方法であり、 その方法によって得られた製品は片面が波型の板又は両
   面が波型の板である、接着方法。
2. 【請求項２】工程ｅにおいて出力ホーンにおいて発生す
   る超音波エネルギーの周波数は10〜100kHzであり、発生
   時間は１秒未満である請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】複数の超音波発生手段が設けられており、
   それぞれの手段は、工程ｅにおいて超音波エネルギーが
   発生するときに丸溝付き又は波型の基材の丸溝の先端の
   接着剤組成物の塗膜に並置するよう設けられており、複
   数の超音波エネルギー発生手段のそれぞれの出力ホーン
   で発生する超音波エネルギーは周波数が10〜100kHzで伝
   達時間が１秒未満である、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】ニップに入る時点において、移動する丸溝
   付き又は波型の基材及び移動するライナーのそれぞれの
   温度が、接着剤組成物を糊化する温度より低い、請求項
   １に記載の方法。
5. 【請求項５】塗布された接着剤組成物が水中蒸煮澱粉と
   原料澱粉顆粒とを含む、請求項１、２、３及び４のいず
   れか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】紙、板紙及びセルロース繊維様物質ででき
   た支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて接
   着するための装置であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
   表面領域に施す手段、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触並置させる
   手段、 c.超音波エネルギーを、接触配置された第一支持体及び
   第二支持体のいずれか一方又は両方に、それらの外部表
   面領域がそれらの間にある塗膜と並置状態にあるとここ
   ろでその外部表面領域において、施す手段 ｄ、第一支持体へ塗膜を施す前であって且つ第二支持体
   に塗膜を接触させる前に、第一支持体及び第二支持体の
   いずれか又は両方を接着剤組成物の糊化温度未満のある
   温度に予熱する手段、 e.第一支持体として機能する丸溝付き又は波型の基材を
   形成する丸溝付けの一つ以上のロール手段、 なお、超音波エネルギーを施すｃ手段は、超音波エネル
   ギーを施す手段の出力ホーンとロール手段の丸溝との間
   に第一支持体、塗膜及び第二支持体の合計の厚さより小
   さいニップ隙間を与えるように、他の手段に対して相対
   的に配置されている、 各手段を含む装置。
7. 【請求項７】塗膜を施す手段ａは、丸溝付き又は波型の
   基材の丸溝の先端に接着剤の塗膜を施すように合わされ
   ており、さらに、 f.丸溝付き又は波型の基材であり且つその丸溝の先端に
   塗膜を有する第一支持体と、それに対して並置関係にあ
   るライナーの第二支持体との組合せをニップ隙間の間で
   移動させる手段、 を含む、請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】紙、板紙及びセルロース繊維様物質ででき
   た支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて接
   着するための装置であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
   表面領域に施す手段、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触並置させる
   手段、 c.超音波エネルギーを、接触配置された第一支持体及び
   第二支持体のいずれか一方又は両方に、それらが接触配
   置されたそれらの間の塗膜と並置状態にあるときにそれ
   らの外部表面領域で、施す手段、 d.第一支持体として機能する丸溝付き又は波型の基材を
   形成する丸溝付けの一つ以上のロール手段、 なお、超音波エネルギーを施すｃ手段は、超音波エネル
   ギーを施す手段の出力ホーンとロール手段の丸溝との間
   に第一支持体、塗膜及び第二支持体の合計の厚さより小
   さいニップ隙間を与えるように、他の構成要素に対して
   相対的に配置されている、 各手段を含む装置。
9. 【請求項９】塗膜を施す手段ａは、丸溝付き又は波型の
   基材の丸溝の先端に接着剤の塗膜を施すように合わされ
   ており、さらに、 e.丸溝付き又は波型の基材であり且つその丸溝の先端に
   塗膜を有する第一支持体と、それに対して並置関係にあ
   るライナーの第二支持体との組合せをニップ須木隙間の
   間で移動させる手段、 を含む、請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】紙、板紙及びセルロース繊維様物質でで
    きた支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて
    接着する方法であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
    表面領域に施し、 このとき、第一支持体はシート状又はウエブ状の片面に
    表面板が付けられた波型板であり、結果として、接着剤
    組成物の塗膜は波型板の丸溝の先端にそれぞれ施されて
    おり、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触配置させ、 このとき、第二支持体はシート状又はウエブ状のライナ
    ーであり、 c.超音波エネルギー発生手段の出力ホーンを、接触配置
    された第一支持体及び第二支持体のいずれか一方又は両
    方と、移動するそれらの外部表面領域がそれらの間にあ
    る塗膜と並置状態にあるときにそれらの外部表面領域に
    おいて、接触させ、 d.波型板の非塗布裏面を支持駆動装置に載せながら、支
    持駆動装置が出力ホーン用のアンビルとして機能し且つ
    出力ホーンと共働して支持駆動装置と出力ホーンとの間
    に結果として得られる両面に表面板が付けられた波型板
    の厚さより小さいニップ隙間を与えて出力ホーンと波型
    板との間のニップにおいてライナーに片面に表面板が付
    けられた波型板の圧縮強度を越えない程度の圧縮を与え
    るように非塗布裏面を搬送し、 e.超音波発生手段で以て超音波エネルギー発生させて、
    出力ホーンから塗膜中へ超音波エネルギーを伝達させ、 このとき、超音波エネルギーの周波数と伝達時間は接触
    配置された支持体への塗膜の接着性を増すものである、 各工程を含む方法であり、 その方法によって得られた製品は両面に表面板が付けら
    れた波型板である、接着方法。
11. 【請求項１１】工程ｅにおいて出力ホーンにおいて発生
    する超音波エネルギーの周波数は10〜100kHzであり、発
    生時間は１秒未満である請求項10に記載の方法。
12. 【請求項１２】複数の超音波発生手段が設けられてお
    り、それぞれの手段は、工程ｅにおいて超音波エネルギ
    ーが発生するときに片面に表面板が付けられた波型板の
    丸溝の先端の接着剤組成物の塗膜に並置するよう設けら
    れており、複数の超音波エネルギー発生手段のそれぞれ
    の出力ホーンで発生する超音波エネルギーは周波数が10
    〜100kHzで伝達時間が１秒未満である、請求項10に記載
    の方法。
13. 【請求項１３】ニップに入る時点において、移動する片
    面に表面板が付けられた板と移動するライナーのそれぞ
    れの温度が、接着剤組成物を糊化する温度より低い、請
    求項10に記載の方法。
14. 【請求項１４】塗布された接着剤組成物が水中蒸煮澱粉
    と原料澱粉顆粒とを含む、請求項10、11、12及び13のい
    ずれか１項に記載の方法。
15. 【請求項１５】塗布された接着剤組成物が水中蒸煮澱粉
    と原料澱粉顆粒とを含む、請求項10に記載の方法。
16. 【請求項１６】ライナー及び片面が波型の板のいずれか
    又は両方を、接着剤組成物を施す前に、接着剤組成物の
    糊化温度未満の温度まで予熱しておくことを含む、請求
    項10に記載の方法。
17. 【請求項１７】紙、板紙及びセルロース繊維様物質でで
    きた支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて
    接着する方法であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
    表面領域に施し、 このとき、第一支持体はシート状又はウエブ状の丸溝付
    き又は波型の基材であり、結果として、接着剤組成物の
    塗膜は丸溝付き又は波型の基材の丸溝の先端にそれぞれ
    施されており、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触配置させ、 このとき、第二支持体はシート状又はウエブ状のライナ
    ーであり、 c.超音波エネルギー発生手段の出力ホーンを、接触配置
    された第一支持体及び第二支持体のいずれか一方又は両
    方と、移動するそれらの外部表面領域がそれらの間にあ
    る塗膜と並置状態にあるときにそれらの外部表面領域に
    おいて、接触させ、 d.回転する金属のロール上に位置する金属丸溝上に丸溝
    付き又は波型の基材の非塗布裏面の丸溝を当てながら、
    ロールが出力ホーン用のアンビとして機能し且つ出力ホ
    ーンと共働してロールと出力ホーンとの間に丸溝付き又
    は波型の基材、接着剤組成物及びライナーの合計の厚さ
    より小さいニップ隙間を与えるように非塗布裏面を搬送
    し、 e.超音波発生手段で以て超音波エネルギー発生させて、
    出力ホーンから塗膜中へ超音波エネルギーを伝達させ、 このとき、超音波エネルギーの周波数と伝達時間は接触
    配置された支持体への塗膜の接着性を増すものである、 各工程を含む方法であり、 それによって、片面に表面板が付けられた波型板が製造
    され、 f.接着剤組成物の塗膜を片面に表面板が付けられた波型
    板の丸溝の先端に施し、 このとき、塗膜を受け取る先端は、片面に表面板が付け
    られた波型板のライナーとは離れて面して且つそのライ
    ナーとは接していないものであり、 g.移動する二枚目裏打材ライナーを丸溝の先端の塗膜と
    接触させ、 h.片面に表面板が付けられた波型板の非塗布裏面を第二
    支持駆動装置に載せ、第二支持駆動装置が出力ホーン用
    のアンビルとして機能し且つ出力ホーンと共働して第二
    支持駆動装置と出力ホーンとの間に結果として得られる
    両面に表面板が付けられた波型板の厚さより小さいニッ
    プ隙間を与えるよう出力ホーンと片面に表面板が付けら
    れた波型板との間のニップのライナーに片面に表面板が
    付けられた波型板の圧縮強度を越えない程度の圧縮を与
    えながら非塗布裏面を搬送し、そして、 i.出力ホーンから移動する二枚目裏打ちライナーの裏面
    の位置に超音波エネルギーを施し、 このとき、裏面は工程ｆで施された塗膜とは離れて面し
    且つその塗膜とは接していないものであり、 工程ｉでは、超音波エネルギーを工程ｆで施された塗膜
    に並置した裏面上に施し、且つ、超音波エネルギーの周
    波数と伝達時間は二枚目裏打ライナー及び丸溝付き又は
    波型の基材の丸溝の先端への接着性を増すものであり、 得られた製品は両面に表面板が付けられた波型板であ
    る、 方法
18. 【請求項１８】片面が波型の板の非塗布裏面を回転する
    面の滑らかな金属ロールを含む支持駆動装置によって搬
    送する、請求項17に記載の方法。
19. 【請求項１９】紙、板紙及びセルロース繊維様物質でで
    きた支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて
    接着するための装置であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
    表面領域に施す手段、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触並置させる
    手段、 c.超音波エネルギーを、接触配置された第一支持体及び
    第二支持体のいずれか一方又は両方に、それらの外部表
    面領域が接触配置されたそれらの支の間の塗膜と並置状
    態にあるときにその外部表面領域において、施す手段、 d.第一支持体として機能する片面に表面板が付けられた
    波型板を搬送する１以上の支持駆動手段、 なお、超音波エネルギーを施すｃ手段は、超音波エネル
    ギーを施す手段の出力ホーンと支持駆動手段の表面との
    間に、結果として得られる両面に表面板が付けられた波
    型板の厚さより小さいニップ隙間を与えて、片面に表面
    板が付けられた波型板の圧縮強度を超えない程度でライ
    ナー及び片面に表面板が付けられた波型板に圧縮を与え
    るものである、 各手段を含む装置。
20. 【請求項２０】さらに、 e.第一支持体へ塗膜を施す前であって且つ第二支持体に
    塗膜を接触させる前に、第一支持体及び第二支持体のい
    ずれか又は両方を接着剤組成物の糊化温度未満のある温
    度に予熱する手段、 を含む、請求項19に記載の装置。
21. 【請求項２１】塗膜を施す手段ａは、丸溝付き又は波型
    の基材の丸溝の先端に接着剤の塗膜を施すように合わさ
    れており、さらに、 e.丸溝付き又は波型の基材であり且つその丸溝の先端に
    塗膜を有する第一支持体と、それに対して並置関係にあ
    るライナーの第二支持体との組合せ をニップ隙間の間で移動させる手段、 を含む、請求項19に記載の装置。
22. 【請求項２２】塗膜を施す手段ａは、丸溝付き又は波型
    の基材の丸溝の先端に接着剤の塗膜を施すように合わさ
    れており、さらに、 e.丸溝付き又は波型の基材であり且つその丸溝の先端に
    塗膜を有する第一支持体と、それに対して並置関係にあ
    るライナーの第二支持体との組合せをニップ隙間の間で
    移動させる手段、 を含む、請求項20に記載の装置。
23. 【請求項２３】紙、板紙及びセルロース繊維様物質でで
    きた支持体を相互にその間に接着剤組成物を介在させて
    接着するための装置であって、 a.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を第一支持体の
    表面領域に施す手段、 b.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触並置させる
    手段、 c.超音波エネルギーを、接触配置された第一支持体及び
    第二支持体のいずれか一方又は両方に、それらの外部表
    面領域が接触配置されたそれらの間の塗膜と並置状態に
    あるときにその外部表面領域に、施す手段、 d.第一支持体へ塗膜を施す前であって且つ第二支持体に
    塗膜を接触させる前に、第一支持体及び第二支持体のい
    ずれか又は両方を接着剤組成物の糊化温度未満のある温
    度に予熱する手段、 e.第一支持体として機能する丸溝付き又は波型の基材を
    形成する、丸溝をその上に有する１以上のロール手段、 このとき、超音波エネルギーを施す手段ｃは、超音波エ
    ネルギーを施す手段とロール手段上の丸溝との間に、第
    一支持体、塗膜及び第二支持体の合計の厚さより小さい
    ニップ隙間を与えるよう、他の手段に対して相対的に配
    置されており、 それにより得られた製品は片面に表面板が付けられた波
    型板であり、 f.澱粉と水とを含む接着剤組成物の塗膜を片面に表面板
    が付けられた波型板の丸溝の先端に施す手段、 g.第二支持体の非塗布表面領域を塗膜と接触並置させる
    手段、 h.超音波エネルギーを、片面に表面板が付けられた波型
    板及び二枚目裏打ライナーのいずれか一方又は両方に、
    それらの外部表面領域がそれらの間の塗膜と並置状態に
    あるときにその外部表面領域に、施す手段、 i.片面に表面板が付けられた波型板を搬送する１以上の
    支持駆動手段、 なお、超音波エネルギーを施す手段ｈは、超音波エネル
    ギーを施す手段の出力ホーンと支持駆動手段の表面との
    間に、結果として得られる両面に表面板が付けられた波
    型板の厚さより小さいニップ隙間を与えて、片面に表面
    板が付けられた波型板の圧縮強度を超えない程度でライ
    ナー及び片面に表面板が付けられた波型板に圧縮を与え
    るものであり、 結果として得られる製品は両面が波型の板である、 各手段を含む装置。
24. 【請求項２４】さらに、 i.第一支持体へ塗膜を施す前であって且つ第二支持体に
    塗膜を接触させる前に、第一支持体及び第二支持体のい
    ずれか又は両方を接着剤組成物の糊化温度未満のある温
    度に予熱する手段、 を含む、請求項23に記載の装置。