JP2802647B2 - 段ボール用接着剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、段ボールの製造に用いられるデンプン系接
着剤に関するものである。さらに詳しくいえば、本発明
はプレミックス方式のデンプン系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デンプン系
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、キャリヤ部と呼ばれるアルカリ糊化したデンプ
ン糊液と、メイン部と呼ばれる未糊化デンプンの懸濁液
との混合物からなっている。

この接着剤はメイン部とキャリヤ部を別々に調製せね
ばならず、２段階の操作を要するという煩雑さを有し、
しかもこのような煩雑さを伴う操作であるから、熟練し
た製糊作業員１人を配置することが必要であり、そのう
え、製糊作業員が違うと一定品質の接着剤を得ることが
困難であるという問題がある。また、現在において一般
的に用いられている温糊法にあっては、そのエネルギー
消費は大きなものである。

デンプン系段ボール用接着剤に要求される事項として
特に重要なことは、 （１）製糊作業が簡素で容易であること、 （２）エネルギーの消費量が少量であること、 （３）糊液粘度が安定していること である。

このような観点から近年、プレミックス接着剤（ワン
パック方式接着剤といわれることもある。）が開発され
ている（たとえば特公昭38−10983号公報、特公昭50−3
4576号公報、特公昭52−39619号公報）が、これらプレ
ミックス方式の接着剤は、熱ローラー法、押し出し法、
煮沸法、乾燥法等の公知の加熱方法によってα化処理し
たデンプン、穀粉をステインホール方式でいうキャリヤ
部デンプンとして用い、そのほかに未糊化デンプンをも
主成分とする接着剤である。

しかしながら普通、α化デンプンと称されているホッ
トローラー方式で調製したデンプンでは、その製造方式
の特徴からデンプンの膨潤・崩解が十分でないため、糊
液の粘度は機械的衝撃に対する安定性が非常に小さい。

また、外部からの熱量の供給を行なわずに摩擦熱だけ
でデンプンを処理する押し出し法のうち、一軸型エクス
トルーダーを使用する方法では、原材料の搬送と圧力の
発生が共に引きずる力（摩擦）とスクリュー回転によっ
て起り、摩擦による処理であるために原材料はスクリュ
ーと同時に回転することができない。そのため、混合が
弱く、処理原材料の一部は僅かしか熱処理を受けない
か、熱処理を全く受けずに通過することがあり、物性が
不均一となる。したがって、一軸型エクストルーダーで
デンプン質をα化すると、糊化不足及び機械的衝撃に対
する粘度安定性が不十分となる。

さらに、α化デンプンは冷水で容易に膨潤溶解し、粘
度を発現するデンプンである。それゆえにα化デンプン
の溶解速度が重要な性質になってくる。溶解速度が早い
と、α化デンプン全体が完全分散溶解する前に一部のα
化デンプンが膨潤溶解して分散溶解せずに残っているα
化デンプンを包み込んでしまう、いわゆる“ダマ”ある
いは“ママコ”といわれる状態を造り、いったん“ダ
マ”あるいは“ママコ”が生じると、これらの再溶解を
することは非常に困難であり、かつ、α化デンプン”の
均一な溶解調製が困難である。本発明のようなプレミッ
クス接着剤にα化デンプンを使用した場合にもα化デン
プンおよび他の成分が分散溶解する前に一部のα化デン
プンが膨潤溶解し、これらを包み含み“ママコ”を形成
して接着剤の物性を大幅に悪くするため、その実用化の
障害となっていた。

＜発明の目的＞ 本発明は、前述した段ボール製造用デンプン系接着剤
の現状を打開して、２液方式による製糊の煩雑さや糊液
の粘度安定性の問題を一挙に解決し、かつ、段ボール品
質向上に寄与する接着剤を提供することを目的としたも
のである。

＜発明の構成＞ 本発明者らは、二軸型エクストルーダーを用いて、そ
の特性である混練性を引き出し、糊化したα化したデン
プンを十分にセン断し、低粘度化したα化デンプンを用
いて、粘度安定性にすぐれたプレミックス接着剤を作る
方法を見い出した。

すなわち本発明は、基本的にいえば、α化デンプンを
13ないし30重量部、未糊化デンプンを67ないし85重量
部、ホウ砂を1.2ないし2.5重量部含有してなる段ボール
用接着剤において、α化デンプンが二軸エクストルーダ
ーを用いて製造されたものであることを特徴とする段ボ
ール用接着剤組成物である。

さらに、本発明の望ましい実施態様は、濃度８重量
％、温度40℃において500BU以下の粘度を持つα化デン
プンを使用することである。

本発明のいっそう望ましい実施態様は、0.2ないし0.8
重量％の糖類を含有させることである。

＜用語の定義＞ この明細書においては、技術用語を下記のとおりの意
味において使用する。

（１）「段ボール用接着剤組成物」は粉末状の組成物を
意味する。

（２）「接着剤」はペースト状の組成物を意味する。

＜デンプン＞ 本発明で使用するα化デンプンの原料は、普通デンプ
ン、化工デンプンのどちらでも良い。さらに、本発明で
使用する未糊化デンプンは、水あるいは稀薄なアルカリ
液で粘度変化を起さないような普通デンプン、化工デン
プンであればどのようなものでも良い。例えば、次亜塩
素酸ナトリウムなどの酸化剤で所した酸化デンプン、エ
チレンオキシド、プロピレンオキシドなどのエーテル化
剤で処理したヒドロキシアルキルデンプン、カチオデン
プンすなわち水あるいは稀薄アルカリ液で粘度変化を起
さない未糊化デンプンであれば何でも良い。

＜二軸型エクストルーダー＞ ステインホール方式の接着剤では、糊液の粘度安定性
および初期接着に与える効果として、キャリヤ部デンプ
ンの役割が非常に大きいことが知られている。プレミッ
クス接着剤もキャリヤ部デンプンに相当するα化デンプ
ンの役割が同様に重要である。とくに糊液粘度が不安定
であると、操業面で粘度変化に合せた糊付け機のクリア
ランス調整が必要となり、マシン操作が煩雑となるほ
か、段ボールシートのバリツキ、接着強度の低下、ソリ
などの問題が発生し、生産性を著しく低下させる原因と
なる。

そこで発明者らは、各種α化デンプンを用いてプレミ
ックス接着剤を調製し、その粘度を測定して原料として
の適正を検討した結果、ドラムドライヤーや一軸エクス
トルーダーを使用して製造されたα化デンプンは、製糊
時の溶解性が悪く、キメの荒い糊となることが観察で
き、著しく粘度安定性に欠けるので、ドラムドライヤー
や一軸エクストルーダーを使用することは本発明の目的
に適合しないことが分った。

第１図は、ドラムドライヤー、一軸型エクストルーダ
ー及び二軸型エクストルーダーで処理したα化デンプン
により製造したプレミックス接着剤糊液の経時的粘度安
定性を比較して示したグラフである。二軸型エクストル
ーダーで処理したα化デンプンのプレミックス接着剤糊
液の粘度安定性が、他の糊液と比較して優れていること
がわかる。

第２図および第３図は、α化デンプンを使用したプレ
ミックス糊液をホモジナイザーで強撹拌（2,000rpm）を
30分間継続し、シェアに対する耐性を比較したものであ
る。

＜α化デンプンの粒度と粘度＞ また、プレミックス接着剤組成物の溶解分散を向上改
善させるために、α化デンプンの粒度も非常に重要で、
本発明のα化デンプンの粒度は40メッシュ以下で、か
つ、100メッシュパスの微粉末が60重量％以内であるこ
とが好ましい。α化デンプンが100メッシュパスの微粉
末を60重量％以上含有すると、ステインホール方式もし
くはそれに準ずる製糊装置に投入した時に微粉末のα化
デンプンに由来してママコが生じ、糊液の物性を著しく
悪化される。また、40メッシュオンのα化デンプンは粒
度が粗すぎて、糊液のキメを粗くするうえ、糊液中に浮
遊し、作業性を極端に低下させる原因となる。

さらに、本発明のプレミックス接着剤に使用するα化
デンプンの粘度は、500BU以下が望ましく、500BU以上の
粘度であるとエクストルダーでのセン断不足となり、粘
度不安定を招くことがある。

＜プレミックス接着剤の混合組成＞ プレミックス接着剤の混合組成は、 α化デンプン 13ないし30重量部 未糊化未化工／化工デンプン 67ないし85重量部 硼砂 1.2ないし2.5重量部 の範囲内とする。

α化デンプンが13重量部を下回ると 初期接着力が弱くなり、 通常の使用水量では、粘度が低くなり過ぎる。そこ
で水を減らして粘度を調整すると水分が少なくなり、未
糊化デンプンが膨潤するために必要な水分がなく、貼合
不良が生じる場合がある。

α化デンプンが30重量％を上回ると、 α化デンプンは価格が高いので接着剤の原価が高額
となり、 通常の使用水量では粘度が高くなり過ぎる。そこで
水を添加して調整することになるが、水分が多い分だけ
乾燥費用が嵩むとともに、乾燥の時により多くの熱を必
要とするため、マシンスピードが上がらない。

ホウ砂が1.2重量部を下回ると、 粘着性が不足＜初期接着力が低下し、 そのためマシンスピードが上がらず、生産性が低下
する。

ホウ砂が2.5重量部を上回ると、 接着面がリジッドな状態となり、もろくなり、 接着強度が低下しバリツキ気味となり、 糊足が入りずらく、接着が弱くなる。

好ましい実施態様としては、上記の組成の接着剤が、
その全体の重量に対して、さらに 糖類0.2ないし0.8重量％を含有することである。

＜α化デンプンのママコ防止＞ α化デンプンは冷水で容易に膨潤溶解し、粘度発現す
る澱粉である。それゆえにα化デンプンの溶解速度が重
要な性質になってくる。溶解速度が速いと、α化デンプ
ン全体が完全分散溶解する前に、一部のα化デンプンが
膨潤溶解して、分散溶解せずに残っているα化デンプン
を包み含んでしまう、いわゆる「ダマ」あるいは「ママ
コ」といわれる状態を作る。いったん、「ダマ」あるい
は「ママコ」が生じると、これらの再溶解をすることは
非常に困難であり、かつ、α化デンプンの均一な溶解調
整が困難である。本発明のようにプレミックス接着剤に
α化デンプンを使用した場合にも、α化デンプンおよび
他の成分が分散溶解する前に一部のα化デンプンが膨潤
溶解し、これらを包み含み、「ママコ」を形成して接着
剤物性を大きく悪くする。

α化デンプンのこのような性質の改質を行なう方法と
しては、界面活性剤、塩類の添加が効果があることが認
められている。しかし、これら物質を添加すると、接着
剤の性能を損なう可能性があるので好ましくない。

本発明者らは、α化デンプンの溶解速度の遅延剤とし
て、ブドウ糖を初めとする糖類を用いることが接着剤性
能を損なわず、ママコ防止になることを見極めた。糖類
の添加はα化デンプン調整時に加えてもよく、プレミッ
クス調整時に加えてもよい。

＜任意成分＞ ステインホール方式の製糊法では、キャリヤー部デン
プンを糊化させ、糊液の粘度をいっそう上昇させるため
にカセイソーダが添加されるが、同時にこのカセイソー
ダはメイン部デンプンのデンプン粒の膨潤開始温度を低
下させ、段ボール原紙の繊維を濡れやすくする作用を持
っている。

本発明の段ボール接着剤組成物から調整された段ボー
ル接着剤においても、接着剤の粘度調整及びメイン部デ
ンプンに相当する未糊化デンプンに対する作用を利用す
るためカセイゾータを添加することが一般的である。ま
た、カセイソーダを添加する時期は、接着剤組成物にあ
らかじめ添加しておいてもよく、接着剤を調整する時に
添加しても良い。

＜接着剤の使用方法＞ 本発明の段ボール接着剤組成物から調整された段ボー
ル接着剤は、ステインホール方式で調製された段ボール
接着剤と同様の使用方法で段ボールを製造できるため、
特別の装置、別紙を新たに設備することなく、既設の設
備をそのまま使用できる。

また、その貼合速度においてもステインホール方式で
の接着剤と遜色無く、200m/分の貼合速度を持つ高速コ
ルゲーターでも貼合不良を起すことがない。この点から
見ても本発明の接着剤組成物は、従来のプレミックス接
着剤の欠点を完全に克服したものである。

実施例１ 二軸エクストルーダーの一つの供給口からコーンスタ
ーチ70kgを装入し、それと同時に他の供給口から水を添
加し、水分含量が30重量％になるようにした。ついで二
軸エクストルーダーで処理して小粒状の糊化物を得た。
これを90℃で乾燥し、粉砕した。その粘度は350BUであ
った。このα化デンプンの粉砕品17重量部、未糊化未化
工コーンスターチ80.6重量部、ホウ砂２重量部、グルコ
ース0.4重量部を均一に混合した。この混合物265gを、4
0℃の温水747.7g中に攪拌しながら分散させ、その後、
濃度が15重量％の水酸化ナトリウム水溶液40.1gを均等
添加し、糊液を得た。

この糊液には“ママコ”は認められず、経時的粘度変
化を調べたところ、粘度は安定していた。

実施例２ 二軸エクストルーダーの一つの供給口からコーンスタ
ーチ70kgを装入し、それと同時に他の供給口から2.5重
量％のグルコース含量になるように30重量％濃度のグル
コース水溶液を添加し、さらにコーンスターチの水分含
量が28重量％になるように水を添加した。二軸エクスト
ルーダーによる処理を継続して、小粒状の糊化物を得
た。これを90℃で乾燥し、粉砕した。このα化デンプン
の粉砕品の粘度は280BUであった。このα化デンプンの
粉砕品17重量部、未糊化未化工コーンスターチ81重量
部、ホウ砂２重量部を均一混合した。これを、実施例１
と同様に処理して糊液を得た。

この糊液には“ママコ”は認められず、経時的粘度変
化も安定していた。

実施例３ コーンスターチ70kgに対して3.0重量％のショ糖含量
になるように30重量％濃度のショ糖液を添加し、さらに
コーンスターチの水分含量が30重量％になるように水を
添加した。これを二軸エクストルーダーで処理して小粒
状の糊化物を得た。これを90℃で乾燥して粉砕し、粘度
が260BUのα化デンプンを得た。

このα化デンプン17重量％、未糊化デンプン（ヒドロ
キシプロピルデンプン）81重量％、ホウ砂２重量％を均
一に混合した。これを実施例１と同様に処理して糊液を
得た。この糊液にはママコは認められず、経時的な粘度
変化も安定していた。

また、これら実施例１、２および３の接着剤を用いて
段ボールを貼合したところ、200m/分の速度で貼合でき
た。

比較例１ ドラムドライヤーで製造した市販のα化デンプン＜朝
日化学（株）の製品＞12重量部、コーンスターチ85.6重
量部、ホウ砂２重量部、グルコース0.4重量部を均一混
合し、これを265g採取し、40℃の温水900g中に実施例−
１と同様に分散させ、苛性ソーダを添加し、糊液を得
た。この糊液には“ママコ”は認められなかったが、経
時的粘度低下が認められた。

この比較例で使用したα化デンプンの粘度と粒度は、
次のとおりである。

粘度 680BU、 粒度 40メッシュス、 100メッシュオンが69％、 100メッシュパスが25.4％、 40メッシュオンが5.6％。

比較例２ 実施例２からグルコース分だけを除き、実施例２と同
様に製糊したところ、プレミックス溶解に“ママコ”が
認められた。

この比較例で使用したα化デンプンの粘度と粒度は、
次のとおりである。

粘度 300BU、 粒度 100メッシュパスが44.6％、 ※ α化デンプンの粘度測定条件 α化デンプン40gBD採取し、エタノール40ccを加え、
十分含浸させ、更に水を加え十分に攪拌溶解させた後、
ブラベンダーピンカップにこれを入れ、総内重量を500g
となるように水を加え、次の条件でブラベンダー粘度を
測定する。

回転数 75rpm カートリッジ 350cm−ｇ 発明の効果 添付の第１図に示されるように、ドラムドライヤーに
よって乾燥された接着剤、一軸エクストルーダーによっ
て製造された接着剤およびシングルドラムドライヤーで
α化し、粉砕したα化デンプンを使用した接着剤は、い
ずれも製糊時間が経過するにしたがってＢ型粘度が低下
するが、本発明による接着剤は製糊時間が経過しても粘
度が安定している。

また、シングルドラムドライヤーでα化し、粉砕した
α化デンプンを使用した接着剤は、製糊してから１時間
経過するまでのフォードカップ粘度は相当に高い値を示
すが、その接着剤を製糊してから１時間経過後にホモジ
ナイザーで30分間にわたって2,000rpmの速度でかきまぜ
た後のフォードカップ粘度は、大幅に低下したことが第
３図に示されている。

これに対して本発明の接着剤は、製糊してから１時間
経過するまでのフォードカップ粘度と、製糊してから１
時間経過後にホモジナイザーで30分間にわたって2,000r
pmの速度でかきまぜた後のフォードカップ粘度は、ほと
んど変わらないことが第２図に示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の製造方法によって製造された接着剤の粘
度の経時変化を示すグラフ、第２図は本発明の接着剤の
経時的粘度変化を示すグラフ、第３図は従来の接着剤の
１種であるシングルドラムドライヤーでα化し、粉砕し
たα化デンプンを使用した接着剤のフォードカップ粘度
の経時変化を示すグラフである。 第１図において、１と２はドラムドライヤーによって乾
燥された接着剤、３はシングルドラムドライヤーでα化
し、粉砕したα化デンプンを使用した接着剤、４は一軸
エクストルーダーによって製造された接着剤、５は本発
明の接着剤である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】α化デンプンを13〜30重量部、未糊化デン
   プンを67〜85重量部、ホウ砂を1.2ないし2.5重量部含有
   してなる段ボール用接着剤において、α化デンプンが二
   軸エクストルーダーを用いて製造されたものであること
   を特徴とする段ボール用接着剤組成物。
2. 【請求項２】α化デンプンが、濃度８重量％、温度40℃
   において500BU（ブラベンダー粘度）以下の粘度をもつ
   ものである請求項１に記載の段ボール用接着剤組成物。
3. 【請求項３】0.2ないし0.8重量部の糖類を含有する請求
   項１または請求項２に記載の段ボール用接着剤組成物。