JP5188678B2 - 豆澱粉に基づく混合物を含有する水性接着剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、段ボール紙の組立てのための、少なくとも1種の豆澱粉(legume starch)と少なくとも1種の穀物澱粉(cereal starch)および/または塊茎澱粉(tuber starch)とを含む混合物を全体的にまたは部分的に含有する水性接着剤組成物に関する。

より詳細には、本発明は、糊化および/または膨潤澱粉から必須に構成される第1部分、ならびに非-糊化および/または膨潤澱粉から必須に構成される第2部分を有する水性接着剤組成物に関する。

より詳細には、本発明は、水性接着剤組成物の第2部分が少なくとも1種の豆澱粉と少なくとも1種の穀物澱粉および/または塊茎澱粉とを含む混合物からなる、段ボール紙の組立てのための水性接着剤組成物に関する。

この場合、この第1部分は、1種の単一澱粉、特にエンドウ豆澱粉からなるものでもよいが、少なくとも1種の豆澱粉と少なくとも1種の穀物澱粉および/または塊茎澱粉とを含む混合物、特には第2部分に使用するのと同じ混合物からなるものでもよい。

さらに、本発明は、こうした第2部分、および場合によりこうした第1部分で定義される混合物を含む、本発明による組成物を使用して段ボール紙を製造する方法に関する。

さらに、本発明は、本発明による手段によって製造した段ボール紙に関する。

本発明は、少なくとも1種の豆澱粉と少なくとも1種の穀物澱粉および/または塊茎澱粉との混合物、ならびに本発明による組成物の第2部分および場合により第1部分を製造するためのこの混合物の使用に関する。

本発明で使用される「豆(legume)」という用語は、より詳細には、豆(bean)、エンドウ豆、ヒラマメ、ソラマメ、アルファルファ、クローバおよびルピナスによって主に代表されるマメ科コチョウ亜科(Papilionaceae family)を意味することを理解されたい。

本発明で使用される「豆澱粉」という用語は、マメ科植物、特にエンドウ豆から抽出される澱粉を意味し、この澱粉は、90%(乾燥/乾燥)を上回る高澱粉含有量、ならびに非常に低い、有利には1%(乾燥/乾燥)より低いコロイド状の繊維残渣含有量を有することを理解されたい。

この澱粉含有量は、好ましくは95%より高く、さらに好ましくは98%より高い(乾燥/乾燥)。

同時に、タンパク質含有量は、1%未満、好ましくは0.5%未満、さらに好ましくは0.1〜0.35%である(乾燥/乾燥)。

本発明で使用される「水性接着剤組成物」という用語は、基本部分または第1部分と呼ばれ、十分な懸濁性を示す（特に粒状澱粉に関しては）、可溶性および/または膨潤澱粉の部分、ならびに第2部分とも呼ばれる不溶性および/または水を加えただけの澱粉(non-solubilized and/or only hydrated starch)の部分、すなわち不溶性顆粒および/または少なくとも部分的に膨潤した顆粒の状態のものを含む、段ボール紙の製造のためのいずれの水性接着剤組成物も意味することを理解されたい。

第2部分において、不溶性顆粒状態の澱粉を利用する、このような組成物は、「スタインホール(Stein-Hall)法」として当分野の技術者に知られる原理に従ってしばしば製造される。

この方法およびいわゆる「ミノカー(Minocar)」法(欧州特許EP0038627)など他の類似方式に固有の規則によれば、第1工程において、少なくとも1種の澱粉、水、およびアルカリ剤を一緒にする。

この混合物を、開放タンクで適度に、または水蒸気もしくは連続スチーマを用いて強力に加熱して、単純濃厚化を実現し、あるいは適切な特性、特にレオロジー特性、ならびに不溶性および/または水を加えただけの懸濁粒子を維持する適切な能力を有するアルカリ性コロイド溶液を得る。

この手順は、いわゆる「第1」または「基本」部分を調製する方法を構成する。

こうした方法の他の規則によれば、少なくとも水と1種または複数の粒状澱粉を一緒にした分散物を、水道水温度で調製する。大抵の場合、ホウ素誘導体、一般にホウ砂をそれらに添加する。こうして得られたスラリーは、「第2」部分を形成する。

様々な連続または不連続式の方法を使用して、この第1部分と第2部分を注意深く混合する。

一変形方法によれば、水、粒状澱粉、および大抵の場合ホウ砂を、第1部分に連続的に添加することが可能である。

さらに別の変形方法によれば、乾燥市販用組成物の形態のレディートゥーユーズ製品、すなわちこのコンポーネントに含まれる水以外の水を含んでいない製品であって、単に水に分散させるだけで本発明による組成物を得るのに十分である製品を製造することが可能である。

このような予め配合した組成物は、豆澱粉、塊茎澱粉、穀物澱粉、またはそれらの混合物に由来する予め糊化させた澱粉質材料を含む。

この組成物はまた、第2部分を形成することができる、不溶性および/または膨潤顆粒の形態の澱粉質材料を含む。この材料は、少なくとも1種の豆澱粉、ならびに少なくとも1種の穀物澱粉および/または塊茎澱粉を含む混合物から生成される。

この組成物は、水中で所望のアルカリ性を生じることができる鉱物部分を有する。これは、例えば、炭酸ナトリウムと水酸化カルシウムの混合物でよい。

最後に、大抵の場合、この組成物は、ホウ砂などのホウ素含有剤を含む。

予め配合した組成物は、例えば、予め糊化させた部分と、顆粒および/または予め膨潤させた部分を含むだけでもよいことを理解されたい。この場合、水、または組成物の水中分散液に、アルカリ剤およびホウ砂を添加する。

こうした方法により、基本的なパラメータである最終固形分が通常20%〜30%超である水性接着剤組成物がもたらされる。

少なくとも1種の可溶性澱粉を含む第1部分と、少なくとも1種の顆粒形態の澱粉から構成される第2部分とを有する他の方法は、「プリスティム(Pristim)(登録商標)」という名称で知られている(欧州特許EP0229741、本出願人の名義)。

こうした方法の枠内で、アルカリ剤を添加せずに著しく温度を上げることによって第1部分を調製する。

しかしながら、場合によっては、糊化に必要な温度を下げて調整するために、極少量の前記アルカリ剤をさらに添加する。

この第1および第2部分を得るために選択した方法が何であれ、材料における技術的進歩により、当分野の技術者は、大抵は穀物澱粉および/または塊茎澱粉から生成された、固形分を多く含む水性接着剤組成物に移行することがしばしば可能になっている。

こうした手法は、蒸発させる水の量を減らし、より好ましい熱収支を実現するという利点をもたらすが、まだ不十分のように思われる。

別の解決策は、改質または非改質のジャガイモ澱粉を使用することからなるものである。しかし、問題の固形分レベルでは、可溶性または単に膨潤性のジャガイモ澱粉は、改質されたものであれ非改質のものであれ、第2部分の澱粉顆粒を、特にそれがジャガイモ澱粉からなる場合、その性質が何であれ懸濁状に維持できる十分な能力をもたない。

このことに基づくだけでも、第1または基本部分において、ジャガイモ澱粉に由来する澱粉質材料以外の、例えば、エンドウ豆澱粉などの澱粉質材料を存在させることは必須である。この側面の直接の結果として、こうした組成物には少なくとも2種の異なる澱粉質材料を供給することが必要であるが、そうすると、現在の受入れ、連続式製造設備でこれらを使用するのに大きな障害となる恐れがある。

豆澱粉から生成される組成物は、別の可能性を与える。というのは、様々な澱粉質材料源のうちで豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉から構成されるものが、良好な条件、特に良好な経済条件下で容易に入手することができると考えられるからである。

本出願人の名義で出願された国際特許出願公開WO2004/044082に記載される対応した提案は、興味深いものではあるが、特に接着に必要なエネルギーの点で、最新の材料が提起する高度な必要条件の全てに対する完全に満足できる解答を与えていない。

前記出願公開では、豆澱粉およびエンドウ豆澱粉の添加が、特に供給および使用を容易にする点、ならびにレオロジーおよび性能の点で、最新の材料に必要な全ての要件を満たすことができる組成物を提供する上で基本的に不可欠であると考えられている。

しかし、前記出願公開の発明は、上記のように様々な程度の不十分な点を有し、場合によっては容認できないことさえあるかもしれない。

例えば、「スタインホール」法を使用して製造した場合、特にレオロジー特性の点で前述の利点は明白であるが、豆澱粉だけで、または豆澱粉が非常に高い含有量を占める混合物で製造される組成物は、「ミノカー」法を使用して製造した場合、適切でないこともある。

実際、この方法による製造方法は、許容できない組成物、特に機械で使用することが完全に不可能な短いテキスチャをもたらす。この不適切なテキスチャの問題は、接着性に非常に有害なホウ素誘導体、通常ホウ砂の濃度を著しく減少させることによって解決できる。

同様に、「プリスティム」法で製造した場合、豆澱粉のみまたは豆澱粉が非常に高い含有量を占める混合物を使用して製造した組成物は、特にテキスチャの安定性、粘性、およびメンテナンスの点で、必要とされる全ての保証があるわけではない。

しかし、当分野の技術者が、前記出願公開では満たされないさらに厳しい仕様および要件を提起する傾向にあることを指摘しておきたい。

実際、当分野の技術者は、とりわけ、機械の特性(profile)に関わらず、技術的に満足できる解決策を見つけようと努めている。機械にセルロース材料を供給する点、ならびに場合によりミクロレベルの段(micro-flute)およびナノレベルの段(nano-flute)(例えば、G、N、Oもしくは他のもの)または丈夫なボール紙を接着する際にセルロース材料を予加熱するという点から、当業者の要件は、機械速度だけでなく、さらに重要なものとして低エネルギーコストに関するものである。

こうした点から、接着剤の望ましくない濃厚化がないことに関係する、組成物の固形物の増加または糊化温度の低下は、特に前記組成物が第1部分および/または第2部分にエンドウ豆澱粉を大量に含むときは、それが適切な機械操作と両立する場合でも部分的なかつ不十分な解決策でしかない。

特に、そのアミロース含有量は、ライナの供給またはその接着のために、当分野の技術者が容認できないと考えるエネルギー消費をもたらす可能性がある。

さらに、純粋に技術的な点から、接着剤組成物の第2部分における澱粉を糊化させる、機械の加熱板に使用する温度が、最も重要であることが最近報告された。

アミロース含有量が多すぎる場合、誇張して言うと接着がライナの表面に限られることに伴う諸問題を引き起こし、そうするとボール紙がもろくなる。

このような結果から、こうした加熱板の加熱容量を減少させることを考えるに到った。こうすると当分野の技術者のエネルギー消費の減少に関する懸念も満たされる。

ある種の機械の加熱プロフィールは、少し低い、あるいはきわめて低いので、こうした考慮はさらに重要であり、使用する組成物を配合するための新しい手順が必要とされる。

実際、場合によっては、例えば2バール以下、さらには非常に低い圧力に制限された低圧の下で、いわゆる冷却板と共に水蒸気を使用することができる。

こうした条件下では、当分野の技術者は、こうした熱の諸側面に関してさらに厳しい要求を提起している。同時に、技術者は、機械を最適な速度に維持し、したがって生産性および収益性の基準を満たすことを当然望んでいる。

こうした点で、国際特許出願公開WO2004/044082の教示は、こうした疑問の全てに答えてはいない。機械においてこうした組成物を低温で使用する場合、疑問に答えることはさらに少ない。

特に、エンドウ豆澱粉の比較的高いアミロース含有量は、大抵の場合、過剰なさらには許容できないほどのエネルギー必要量さえもたらす可能性があるので、多くのケースで障害になりやすい。

ボール紙が重く、製造されるボール紙の形状が原因で機械のプレートから遠く離れた位置に多くの接着部分を有する場合、こうした側面は、なおさら目立つ可能性が高い。
欧州特許EP0038627 欧州特許EP0229741 国際特許出願公開WO2004/044082

前述の制約の全てから、新たな改良が必要であり、豆澱粉を使用する条件を追求し続けて、その条件をさらに制御する必要が本当にあるという認識に到った。

したがって、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉を使用するための基礎について多くの研究を行った後、特に、丈夫なボール紙の経済的製造およびミクロレベルの段の接着という状況において、最良の性能でかつ最も精巧な材料で接着部を作成する上で大きな利点を有する特別な解決策が存在することに本出願人が気づいたことは、大いなる利点を有する。

実際、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉と、ジャガイモまたはタピオカ澱粉を含めた塊茎澱粉との二成分混合物が、特に、厳密にエネルギー必要量および/または前記混合物の糊化の開始に必要な温度の点からだけでなく、当然のことながら、簡単に言うと使用する材料の数、コスト、供給および性能に関して当分野の技術者が必要とする他の全ての基準を満たす点からも、全面的に有利であることを本出願人は見出した。

同様に、豆澱粉、特にエンドウ豆と、トウモロコシ澱粉または小麦澱粉を含めた穀物澱粉との他の特定の二成分混合物も、エネルギー消費の点で否定し難い利点を有し、他の全ての要件と完全に両立する。

こうした研究の結果、豆澱粉、塊茎澱粉および穀物澱粉を全て含む「三成分(ternary)」と見なされる混合物も同様の利点を有する。

豆澱粉、塊茎澱粉および穀物澱粉は、単独ではこうした利点をもたないので、こうした諸側面は、驚くべきもので、予想外のことである。

言い換えれば、本発明は、いわゆる第1および第2部分を含む、段ボール紙の接着用の水性接着剤組成物であって、第2部分が非糊化澱粉および/または膨潤澱粉から構成され、豆澱粉と穀物および/または塊茎澱粉の比が、30:70〜90:10、好ましくは40:60〜80:20、さらに好ましくは45:55〜75:25である、豆澱粉と穀物澱粉および/または塊茎澱粉との混合物を必須に含むことを特徴とする、水性接着剤組成物に関する。

ある特定の変形形態によれば、本発明は、糊化澱粉および/または膨潤澱粉から構成される第1部分も、豆澱粉と穀物澱粉および/または塊茎澱粉の比が、30:70〜90:10、好ましくは40:60〜80:20、さらに好ましくは45:55〜75:25である、豆澱粉と穀物澱粉および/または塊茎澱粉との混合物を必須に含むことをさらに特徴とする、水性接着剤組成物に関する。

本発明はまた、特に、上述の「スタインホール」、「ミノカー」もしくは「プリスティム」タイプ、または乾燥市販用組成物の形態の任意の製品の第1部分を含む組成物を製造するための任意の方法に関する。

本出願人は、混合の概念そのものから、連続式もしくは不連続式粉体混合機、乾燥相熱反応器(「Vomm」混合機)またはスラリー相熱反応器(例えば、いわゆる「アニーリング」技術)、または熱加工反応器(例えば、「一軸スクリュー」もしくは「二軸スクリュー」押出機)を含めた任意の適切な手段を使用することが可能となることも強調する。

これらの混合方法は、非常に多くの最小コストの転換方法をも構成するが、一段階で行われるので、第1部分の澱粉質材料にも第2部分にも使用できる。

それらは、第1部分ならびに第2部分において膨潤顆粒の大部分がアルカリ作用に敏感である、澱粉の使用をもたらすことができる。

したがって、本発明は、第1部分の澱粉および第2部分の澱粉が、特にアルカリ媒体中で同じ物理的状態にある、特に膨潤および立体サイズが同じ状態にある、境界領域の場合を排除しない。

機械および設計の多様性、ならびに機械の操作に基づき、指示された比に従って配合した組成物を用いると、高いアミロース含有量の欠点なしに、エンドウ豆澱粉によって提供される利点を維持することが可能になる。

第1部分および第2部分で同じ混合物を使用すると、単一の原料を供給するだけでよいという基本的な利点もある。

ジャガイモ澱粉がエネルギーの点で有利なので、第1部分を設計する際、上述のように特に澱粉顆粒を懸濁させる能力が欠けた可溶性または膨潤ジャガイモ澱粉の代わりに、唯一の基準として懸濁能力のみに基づく割合としたジャガイモ澱粉とエンドウ豆澱粉の混合物を考慮するのが有用となる可能性があり、それにより上記の混合物中で推奨されるよりも少量の豆澱粉、すなわちエンドウ豆澱粉を加えることが可能になることも指摘しておきたい。

他の考察では、第2部分にジャガイモ澱粉が存在することの利点が確認される。ライナの供給では、ライナを予加熱する場合、このことにより低い水分保持性がもたらされ、それによりライナの湿潤性、および低い糊化温度が改善され、少ない予加熱で良好な接着が可能となる。

したがって、こうした点から、第1部分および/または第2部分において、ジャガイモ澱粉とエンドウ豆澱粉の比を45:55〜70:30にすることが有利となり得る。

さらに、第1部分のジャガイモ澱粉の割合をより高くするこのような選択肢は、製造の安定性がより高くなることによって理にかなっている。

いずれの場合でも、より具体的には、前記水性接着剤組成物は、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉が、
- 90%(乾燥/乾燥)より多い、好ましくは95%より多い、さらに好ましくは98%より多い澱粉含有量と、
- 1%(乾燥/乾燥)より少ない、コロイド状の繊維残渣の含有量と、
- 1%より少ない、好ましくは0.5%より少ない、さらに好ましくは0.1〜0.35%(乾燥/乾燥)のタンパク質の含有量とを有することを特徴とする。

本発明は、より詳細には、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉のアミロース含有量が、15〜60%、好ましくは20〜55%、さらに好ましくは30〜52%であることを特徴とする組成物に関する。

本発明による組成物は、有利には、混合物を前記組成物総量の10〜40重量%含むことを特徴とする。

こうした特徴の利点は、製造が難しくなるにつれて大きくなる。

実際、一般に、いわゆる「片面」(SF)または「両面」(DF)ボール紙の製造は、「複両面」(DD)または「三重段」、さらには四重段の段ボール紙、あるいはより多くの段、ミクロレベルの段、ナノレベルの段を有するボール紙、および/または丈夫なボール紙よりもはるかに困難ではない。

また、予備形成した帯状の紙の段の先端上に本発明による接着剤組成物を塗布する工程と、こうしてコーティングした段の先端にライナまたは平らなボール紙を当てる工程と、次いでそれらを乾燥させる工程とを少なくとも1回含むことを特徴とする、こうした組成物に適した段ボール紙を製造する方法を提案することも、本出願人の発明である。

したがって、本発明による組成物および適切な手段を使用して、多重段および/またはミクロレベルの段を有する丈夫なボール紙を製造することを含めて技術的要件を満たす段ボール紙を製造することは、可能かつ容易である。

本発明による混合物は、所望に応じて、特に第1部分および第2部分に同じ材料を使用する方法を利用することにより、簡単な手段となる。というのは、この混合物は、特に塊茎澱粉に比べて安価であり、容易に供給され、規則が厳しくなく、前記混合物を推奨比に従って調製した場合、適切な配合でうまく働くからである。

したがって、接着剤組成物の第2部分には必須であり、接着剤組成物の第1部分にも使用する可能性がある、本発明による澱粉混合物は、上記で指定した基準の全てに対して非常に肯定的な影響、すなわち、全ての操作パラメータならびに段ボール紙に有用な全ての特徴を改善し、特に「タック」、いわゆる「加工前(green)」の接着、接着剤準備速度(glue setup speed)、および接着特性を改善するという影響を及ぼし、同時に所望の結果を実現するために必要なエネルギー消費を大きく減らす。

後者の点から、本発明による組成物が、減圧下、例えば、2バール以下の水蒸気、さらにはいわゆる冷却板を使用する機械を含めた特定の機械において、より低い加熱プロフィールの出現に適し、適合することも指摘しておきたい。

少し言い方を変えると、より従来の機械では、加熱板の数および/または温度を著しく減少させることが可能であり、さらには望ましくさえあることが見出された。

さらに、この組成物を比較的低温にした場合も、利点は有効であり、さらに有利であることが分かった。

さらに、本出願人は、本発明による接着剤組成物を製造する際に、化学的にまたは他の方法で改質していない豆、塊茎および/または穀物澱粉の混合物を使用することは完全に十分であると考える。

しかし、エーテル化またはエステル化した澱粉を含めて、同時にまたは別々に改質した諸澱粉は、さらに適しており、本発明の範囲内にあることは明らかである。

通常はより高価格であるこうした材料を使用することは、非改質澱粉で得られる特性に比べて、「加工前」の接着、接着剤の準備および接着特性に関する接着剤のレオロジー特性ならびに安定性、更には強さにより、理にかなっている。

特に、少なくとも1種の酸または酵素によって部分的に酸化または加水分解された、改質または非改質の諸澱粉の混合物を使用して、組成物の粘性を調整するために、固形分を多く含む組成物を製造することが可能である。

第1部分を製造するための別の有利な解決策は、いわゆる「直接水蒸気」蒸解装置、特に連続式のものを用いて基本部分を製造することからなるものである。

他の改質、特に物理的改質、例えば、乾燥ドラムもしくは押出しによる予備糊化などの熱加工操作、あるいは熱蒸気処理(hot moisture treatment)(HMT)もしくはアニーリングとして当分野の技術者に周知のものなどの熱操作が可能である。

こうした使用で知られる、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドンなど、一般に高粘性のポリマーを、特に第1部分に加えることができる。

さらに、産業上の制約から、本発明による組成物を使用して得られる接着部が、耐湿性または耐水性であることが必要とされる場合、架橋剤または予備形成された樹脂を使用することができる。

具体的には、本発明による組成物は、ホルムアルデヒドもしくは非ホルムアルデヒド樹脂、および/または慎重に選択した非合成で非ホルムアルデヒドの耐水性向上剤を含む場合、環境、健康、または安全条件を害することなく、耐湿性または耐水性の要件をより容易に満たす。

特に、他の条件は全て等しいとして澱粉のアミロース含有量が、15〜60%、好ましくは20〜55%、さらに好ましくは30〜52%である場合、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉を選択された割合にすると、豆澱粉によって提供される耐湿性または耐水性に関する利点を維持できることが分かった。

適切な条件下で、ホルムアルデヒドもしくは非ホルムアルデヒド樹脂、および/または非合成で非ホルムアルデヒドの耐水性向上剤の量を減らすことが可能であることも分かった。

より詳細には、例えば、硫酸塩、例えば、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸アルミナ、あるいはリン酸二アンモニウム、またはジルコニウム含有化合物から選択されたものなどの耐水性向上剤を少量追加することからなる、価格への影響を最小にして容易に実現可能な手段が存在することが分かった。

具体的には、本発明による接着剤組成物では、一般に加えると適切な耐水性が得られる、特に、ウレアホルムアルデヒドタイプ、ケトンホルムアルデヒドタイプ、レゾルシンホルムアルデヒドタイプ、またはフェノールホルムアルデヒドタイプの、一般に架橋能力および/または固有の疎水性を有する様々な非ホルムアルデヒド樹脂やホルムアルデヒド樹脂などの樹脂を、亜鉛やアルミナなどの硫酸塩と組み合わせることが可能である。

一変形形態によれば、こうした点で満足できる本発明の接着剤組成物は、ホルムアルデヒド樹脂、さらには合成樹脂を含まず、硫酸亜鉛、硫酸アルミナ、硫酸銅などの硫酸塩、あるいはリン酸ジルコニウムもしくはリン酸二アンモニウムを含む化合物から選択される有効量の化学物質を含むことを特徴とする。

「有効量」という用語は、前記接着剤組成物が、最終の段ボール紙にFEFCOテストNo.9基準を満たす耐水性特性を付与することができる量と少なくとも等しい樹脂または化学物質の量を意味することを理解されたい。

通常の接着剤組成物の配合および製造に関する本発明の様々な態様を、以下の非限定的な実施例を用いてより詳細に説明する。

(実施例1)
2種の「スタインホール」接着剤組成物を製造する。一方は、WO2004/044082の教示による、天然の、すなわち改質していないエンドウ豆澱粉PSのみを使用し、もう一方は、第2部分に天然エンドウ豆澱粉(PS)と天然ジャガイモ澱粉(POS)の比が80:20の混合物を含む点で前者とは異なるものである。

このエンドウ豆澱粉は、澱粉含有量が95%より多く、タンパク質含有量が0.30%、コロイド物質含有量が1%より少ないものである。

前記澱粉のアミロース含有量は、35.7%である。

いわゆる「三重段」段ボール紙を接着するのに有用である、得られた2種の組成物を、第1部分に天然トウモロコシ澱粉CSを、また第2部分に天然ジャガイモ澱粉POSを使用する従来の処方と比較する。

必須パラメータは、以下の通りである。

実験室において、いわゆる「両面」接着を行う。

本発明者らはまた、低温、この場合は32℃で製造し保存した組成物においては、国際特許出願WO2004/044082に示される従来技術の教示は、実験室では、一般にエンドウ豆澱粉を使用することの利点を示さず、さらには第2部分に80%エンドウ豆澱粉/20%ジャガイモ澱粉の混合物を使用することの利点も示していないを指摘しておく。

反対に、起こりうる機械に特有な知見によって、特に機械速度および接着特性の点で、いわゆる「複両面」、「三重段」、および「四重段」ボール紙を製造する際に、エンドウ豆澱粉、ならびに本発明で推奨する比のエンドウ豆澱粉/ジャガイモ澱粉の混合物の利点は明白に示されている。

さらに、例えば、機械に動力を与える蒸気圧力を低下させることによってもたらされる場合のようなエネルギー入力の低下または変化がある場合、トウモロコシ澱粉およびジャガイモ澱粉またはエンドウ豆澱粉だけで製造された従来技術の組成物の限界は、なおさら明白である。

(実施例2)
次に、こうした現象を理解するために、本発明者らは、いわゆる「三重段」ボール紙を製造する際に、両方とも第1部分に天然エンドウ豆澱粉を含む組成物であって、第2部分に、天然エンドウ豆澱粉含むか、または70%天然エンドウ豆澱粉と30%天然ジャガイモ澱粉を含む本発明の混合物のいずれかを含む2種の「スタインホール」組成物を使用して、機械上で直接比較を行う。

本発明者らは、「両面」ボール紙を接着ための処方物を用いた、同様の第2の比較を行う。

第2部分に70:30の比のエンドウ豆澱粉とジャガイモ澱粉の混合物を含む「B」組成物を使用した場合には、本発明者らは、機械上で、「A」組成物と比べて機械速度が非常に著しく増大したことに気づいている。同じ加熱板セッティングで、約50%増大している。

製造におけるこの利得は、本発明によるB処方を使用した場合、接着特性を実現するために、A処方に比べて著しく低い熱エネルギーが必要であることである。

したがって、エネルギー収支については、エンドウ豆澱粉とジャガイモ澱粉の混合物が非常に有利であるように思われる。

本発明者らは、さらに、AおよびBの配合物が、類似のレオロジー特性を有し、したがって同様の接着層(glue deposit)および膜厚を維持することが可能であることを指摘しておく。

(実施例3)
本発明者らは、いずれも第1部分に天然トウモロコシ澱粉だけを共に含む複両面(DD)ボール紙を接着するための2種のスタインホール接着剤組成物を調製する。

C処方は、第2部分に天然トウモロコシ澱粉と天然ジャガイモ澱粉の混合物を含む。

一方、D処方は、第2部分に天然トウモロコシ澱粉と天然エンドウ豆澱粉の混合物を含む。

機械上で同一速度および同等の接着特性のとき、本発明者らは、天然トウモロコシ澱粉と天然エンドウ豆澱粉の混合物を含む処方Dを使用すると、接着層を低減し、より乾燥したボール紙を製造することが可能になることに気づいている。

この場合も、エネルギー収支については、エンドウ豆澱粉と、今度はトウモロコシ澱粉を含む本発明の混合物が非常に有利である。

(実施例4)
本発明者らは、2種の組成物、すなわち、第2部分に天然トウモロコシ澱粉/天然エンドウ豆澱粉の混合物、および、天然トウモロコシ澱粉/天然ジャガイモ澱粉の混合物をそれぞれ含む、本発明による組成物E、および、従来技術による組成物Fを調製する。

処方Eはまた、天然トウモロコシ澱粉/天然エンドウ豆澱粉の混合物から抽成され、天然エンドウ豆澱粉が大部分を占める第1部分を有するが、処方Fは、第1部分に天然物トウモロコシ澱粉だけを含む。

こうした組成物は、いわゆる片面(SF)接着に有用である。

この場合でも、エネルギー収支は、有利である。言い換えれば、本発明者らは、同じ製造速度のとき、本発明による組成物Eは、処方Fと比べて接着特性が著しく良好であることを指摘している。

(実施例5)
次に、実施例4からの2種の組成物EおよびFを、タイプGのミクロレベルの段の接着に使用する。処方Fで満足する接着を実現するには、機械の加熱板の全て、すなわち、14バールの水蒸気が出る20個の板を使用する必要がある。それに比べて、処方Eは、加熱プロフィールを非常に著しく改変することができる。実際、最初は4個、最後は6個の板で、水蒸気圧を5バールに下げることができた。

(実施例6)
第1および第2部分に使用されるエンドウ豆澱粉単独と、第1部分および第2部分で共に使用される、50%エンドウ豆澱粉と50%ジャガイモ澱粉の混合物の相対的な性能を確定するために、工業的試験を試みた。

本発明者らは、こうした2種類の組成物を、特に試験的だと見なされるテストで、すなわち、2種の異なる丈夫なタイプのいわゆる「複両面」ボール紙上で使用することを選択した。

本発明者らは、固形分が33%で糊化温度がほぼ48℃の調製物を使用して、前記混合物を含む組成物が優位であることを容易に確定している。

実際、速度の増加は、毎分40メートルに達する。こうした利益は、該当する場合、ライナを予加熱することによる効果の増大、ならびにこの混合物がジャガイモ澱粉を含む場合、第2部分のより急速な糊化によるものと考えられる。

この最初の3つの実施例によって、「豆澱粉-塊茎澱粉」タイプであるか「豆澱粉-穀物澱粉」タイプであるかに関わらず、組成物の第2部分に使用した場合における、「スタインホール」製造におけるエンドウ豆澱粉の混合物の利点は明らかである。

次の3つの実施例は、第1部分にも第2部分にもこの混合物が存在する組成物に関するものである。

本発明による混合物を含む組成物は、レオロジー挙動、接着性能、および/または経済的利点が従来技術に比べて改善されている。それを第1および/または第2部分にエンドウ豆澱粉だけを含有する組成物と比べても、この結論の有効性は保たれる。

(実施例7)
本発明者らは、WO2004/044082の教示に従って、天然エンドウ豆澱粉PSのみを使用する「ミノカー」接着剤組成物を調製する。

このエンドウ豆澱粉は、澱粉含有量が95%より多く、タンパク質含有量が0.30%、コロイド物質含有量が1%より少ない実施例1に由来する澱粉である。アミロース含有量は、35.7%である。

この方法の原理によれば、実験室において、第1澱粉を注意深く糊化する「スタインホール」法とは違って、本発明者らは、第1部分または基本部分を構成する比較的大量の澱粉を水中で部分的にのみかつ制御して膨潤させる。

この組成物の第1部分を調製するための諸要素は、以下の通りである。

この生成物を1750rpmで撹拌する。9分後に第2部分に水を加えることで、反応を止める。

完成した調製物を、1750rpmで15分間撹拌する。

次いで、本発明者らは、従来の粘度測定、すなわち、ローリーカップおよびブルックフィールド粘度を測定する。

その結果は、それぞれ19.5秒および2425mPa・sであり、組成物が非常に短いテキスチャを有することを示す。本発明者らは、この結果だけから、これが適用に全く不適当であると推測できる。

こうした不適合は、B/L(ブルックフィールド/ローリーカップ粘度)の比が124であることによって表すことができる。この値は、本出願人が使用するおおよそ40〜50の範囲の標準からは大きくかけ離れている。

(実施例8)
次いで、本発明者らは、第1部分および第2部分にそれぞれ以下のものを含む組成物を比較する。
- エンドウ豆澱粉のみ(処方M1)
- 75%エンドウ豆澱粉と25%ジャガイモ澱粉の混合物(処方M2)
- 50%エンドウ豆澱粉と50%ジャガイモ澱粉の混合物(処方M3)

こうした3種の配合物は、次の特性を有する組成物をもたらす。

本発明者らは、この反応を止めるために、激しく撹拌(1750rpm)しながら第2部分の水を加える。

本発明者らは、15分間撹拌を続ける。粘度およびB/L比は、以下の通りである。

このことから、エンドウ豆澱粉のみを含む「ミノカー」組成物のテキスチャが不適当であることが確認できるが、25%ジャガイモ澱粉は、適切なB/L比を再確立するのに十分である。

さらに、50:50混合物では特にそうであるが、本発明による組成物は、特に機械への供給物を予加熱した場合、ライナの濡れを改善することができる。そうすると、接着剤準備速度が改善される。

さらに詳細には、スタインホール組成物と同様にこうした配合物は、エネルギー消費が著しく減少し、機械速度を上げることができる。

(実施例9)
本発明者らは、第1部分がアルカリ剤なしで熱反応によって製造される2種の「プリスティム」組成物P1およびP2を調製する。

P1は実施例1の天然エンドウ豆澱粉のみから得られる、P2は第1および第2部分に50%エンドウ豆澱粉と50%ジャガイモ澱粉の混合物を含む。

本発明者らは、単一製造のこの段階で、P1の糊化に必要な温度が、他の澱粉質材料、特に穀物、トウモロコシ、または小麦澱粉が糊化する温度に比べて、すでにかなり低いことを指摘しておく。

P2を用いて混合物にジャガイモ澱粉を加えた場合の糊化温度は、さらに低く、2℃以上低い。

工業的規模においては、こうした製造条件を用いると、十分に低い温度(約35℃)で貯蔵することが可能になり、したがって例えばタンクを隔離するなど、温度を維持する機構が必要なくなる。

流れ(ローリーカップ)およびせん断(ブルックフィールド)による粘度特性、ならびにB/L比は、以下の通りである。

これらのデータは、調製したばかりの組成物の挙動が満足できるものであることを示している。

しかし、一時停止および/または貯蔵期間後に再利用した場合、機械の状態をシュミレートし、これらの反応性を観察するために、組成物P1およびP2について、室温で24時間貯蔵し、次いで2000rpmでせん断を加える老化試験を行った。

調製物に対するこうした老化および再利用試験は、本発明による組成物がエンドウ豆澱粉のみを含む組成物よりも適していることを示している。

Claims (12)

1. 第1部分および第2部分を含む、段ボール紙を接着するための水性接着剤組成物であって、前記第2部分が、非糊化澱粉および/または膨潤澱粉から構成され、豆澱粉と塊茎澱粉との比が30:70〜90:10、好ましくは40:60〜80:20、さらに好ましくは45:55〜75:25であるような、豆澱粉と塊茎澱粉との混合物を必須に含むことを特徴とする、水性接着剤組成物。
2. 前記第1部分が、糊化澱粉および/または膨潤澱粉から構成され、豆澱粉と塊茎澱粉の比が、30:70〜90:10、好ましくは40:60〜80:20、さらに好ましくは45:55〜75:25であるような、豆澱粉と塊茎澱粉の混合物を必須に含むことを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
3. 前記豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉が、
   − 90%(乾燥/乾燥)より多い、好ましくは95%より多い、さらに好ましくは98%より多い澱粉含有量、
   − 1%(乾燥/乾燥)より少ないコロイド状の繊維残渣含有量、および
   − 1%(乾燥/乾燥)より少ない、好ましくは0.5%より少ない、さらに好ましくは0.1〜0.35%のタンパク質含有量、
   を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の組成物。
4. 前記豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉が、15〜60%、好ましくは20〜55%、さらに好ましくは30〜52%のアミロース含有量を有することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物。
5. 前記混合物を前記組成物全体に対して10〜40重量%含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
6. 前記澱粉混合物が、豆澱粉とジャガイモ澱粉の混合物であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
7. 前記組成物が、乾燥市販用形態、すなわちその成分に含まれる水以外に水を含んでいない形態であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物。
8. − アルカリ性物質を、前記組成物全体に対して0.3〜5重量%、
   − ホウ砂またはホウ素を含有する他の化合物を、前記澱粉全体に対して0.01〜5重量%、
   含むことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
9. − 予備成形した帯状の紙の段の先端に、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物を塗布する工程、
   − 前記組成物でコーティングした段の先端に、ライナまたは平らなボール紙を当てる工程、
   − 乾燥させる工程、
   を少なくとも1回は含むことを特徴とする、段ボール紙を製造する方法。
10. 請求項1から8のいずれか一項に記載の少なくとも1種の組成物を含むことを特徴とする、段ボール紙。
11. FEFCO試験No.9基準に合致する耐水性を特徴とする、請求項10に記載の段ボール紙。
12. 段ボール紙を接着するための、豆澱粉、特にエンドウ豆澱粉と塊茎澱粉との混合物の使用であって、豆澱粉と塊茎澱粉の比が、30:70〜90:10、好ましくは40:60〜80:20、さらに好ましくは45:55〜75:25であり、エンドウ豆澱粉が、アミロース含有物を15〜60%、好ましくは20〜55%、さらに好ましくは30〜52%含む使用。