JPH01110579A - 高固形分段ボール用接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、改善されたコルゲータ運転速度を提供する、
デンプンを主成分とするアルカリ性段ボール用接着剤に
関するものであり、特に、タピオカスターチを未ゼラチ
ン化生デンプンとして、高アミロースデンプンからなる
ゼラチン化キャリヤー成分と共に使用する、比較的高固
形分含有量の段ボール用接着剤に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）段ボ
ール紙の製造の際に使用される方法は通常まず加熱した
溝付ロールを用いて板紙片に波形を付ける連続工程を伴
う。次いでこの溝付板紙片の一面の突出した先端に接着
剤を塗布し、その後−般に市場で上貼り紙として知られ
ている一枚の平らな板紙をこれらの先端に当てる。この
ように合わせた２枚の板紙片に熱と圧力を加えることに
よりそれらの間に接着結合を形成する。上記方法により
、当業者に片面段ボール（上貼り紙をその一面にのみ付
けたもの）として知られているものが製造される。内部
の溝付層が２枚の上貼り紙の間に挟まれた両面段ボール
紙が必要であれば、接着剤を片面段ボールの露出した先
端に適用し次いで接着剤を塗布した先端を第二上貼り紙
にコルゲータ−の貼り合わせセクションにおいて圧力お
よび熱の影響下に押しつける第二操作を行う。典型的な
波付は工程および一般的なコルゲータ−の操作法はＢａ
ｕｅｒの米国特許筒２，１０２．９３７号および同第２
．０５１，０２５号明細書に記載されている。

波形を付ける工程で使用される特有の接着剤は種々のフ
ァクター、例えば完成した段ボール製品の最終用途に必
要な結合型に基づいて選択される。

デンプンを主成分とする接着剤はその望ましい接着特性
、低コストおよび製造の容易性のため最も一般的に使用
される。

最も基本的なデンプン段ボール用接着剤は、加熱処理し
たデンプンの分散水に懸濁させた生の未ゼラチン化デン
プンを含むアルカリ性接着剤である。この接着剤はデン
プンを水中で水酸化ナトリウム（カセイソーダ）を用い
てゼラチン化しゼラチン化または加熱処理したキャリヤ
ーの第一混合物とし、次いでこの混合物を生（未ゼラチ
ン化）デンプン、ホウ砂および水の第二混合物に徐々に
添加して完全に調製された接着剤とすることにより製造
される。波形を付ける工程において、この接着剤を溝付
紙媒体または片面段ボールの先端に適用（通常２５〜５
５°Ｃで）し、それから熱を加えて生デンプンをゼラチ
ン化させる。その結果粘度は即座に上昇して接合が形成
される。

この工程において使用される接着剤組成物を選択して１
つまたはそれ以上の重要な特性例えば耐水性結合、粘度
安定性、ポットライフなどを増強することは段ボール紙
の製造においてしばしば望まれまたは必要とされる。本
発明の接着剤組成物は調製されると、コルゲータ−の運
転速度の上昇をもたらす改善された粘着性（段ボール技
術においては住結合強度（ｇｒｅｅｎ　ｂｏｒｅｄ　ｓ
ｔｒｅｎｇｔｈ）としても知られている。）を有する。

接着特性の開発において生デンプンとキャリヤーのそれ
ぞれの役割に関して異なる理論があるが、キャリヤーが
接着剤の結合強度およびセット速度に寄与すること、そ
してキャリヤーの良好な粘着性は完全に調製された接着
剤の粘着性を良好にしそれ故運転能力（ｒｕｎｎａｂｉ
ｌｉｔｙ）を改善するという考察を支持する重要な証拠
がある（Ｒ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ。

Ｃ，ＬｅａｋｅおよびＭ、　５ｉｌａｎｏ、　ＴＡＰＰ
ｌ、第６０巻Ｎｒ　４１９７７年４月、　８６−８９頁
参照）。

以前から、キャリヤ一部分を高アミロースデンプンから
製造した段ボール用接着剤（約２７％のアミロースを含
有する。）は、改善されたレオロジーおよびフィルム形
成特性および上昇した耐水性を有するキャリヤーが製造
され得るために、バールスターチ（ｐｅａｒｌ　５ｔａ
ｒｃｈ）から製造されたものより優れていることが知ら
れていた。キャリヤーの粘着性は波形を付ける工程にお
いても重要な役割を果たしているという強い指摘がある
。最近の開発は、生デンプンとして使用される特定のデ
ンプンとキャリヤーとを特別に組み合わせて高固形分含
有量調製物とすることにより粘着性がさらに改善できる
ことを示している。粘着性および半結合強度のこれらの
改善は先行技術において知られている段ボール用接着剤
と比較してより速いコルゲートマシーン速度を可能とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、改善されかつ優れた半結合強度および粘着
性がアルカリ硬化性段ボール用接着剤において未ゼラチ
ン化生デンプンとしてのタピオカスターチとゼラチン化
（加熱処理した）高アミロースデンプンからなるキャリ
ヤーとを組み合わせて高固形分含有Ｎ調製物とすること
により向上されることを見出した。本発明によれば改善
された粘着性およびコルゲータ−速度を有する段ボール
用接着剤は次の成分を用いて得られる：１、未ゼラチン
化タピオカスターチ； ２、高アミロースデンプンまたは高アミロースデンプン
混合物からなるキャリヤーデンプン；３、水酸化ナトリ
ウムのようなアルカリ；４、ホウ秒置および ５、水 （但し、未ゼラチン化デンプン、キャリヤーデンプン、
アルカリ、ホウ砂および水はそれぞれ２３−４２重量％
、■−９重量％、　　０．２−１．３重量％、　　０．
２−１゜３重量％、　　５５−７０重溶液の量で存在す
る。）デンプン成分の範囲は、乾燥固形分（ｄ、ｂ、）
を基準として示されている。

先行技術における多くの段ボール用接着剤において未ゼ
ラチン化デンプンは種々のデンプン固形分で使用され得
るが、工業においては大抵のコルゲータ−で全固形分を
約１８−２６重溶液（ｄ、ｂ、）含む段ボール用接着剤
が使用されていることが経験上明らかである。本発明に
おいて、改善された粘着性およびスピードは、全固形分
’ｉ　３０−４５重量％、好ましくは３０−４０重量％
含む接着剤を使用することを必要とする。固形分をａｏ
−４ｏｚ有する好ましい接着剤において、これらの接着
剤で使用される未ゼラチン化タピオカの最大量は全接着
剤の約３８重量％（ｄ、ｂ、）になるであろう。

接着剤の化デンプン成分は、本発明によれば、タピオカ
スターチである。タピオカ以外のデンプン例えばコーン
、ポテト、コムギ、ワキシーマイズから誘導されるデン
プンおよび高アミロースデンプンの少量は、接着剤の特
性をあまり損失することなく、タピオカスターチの一部
と置き換えて使用され得る。例えば２０％までのタピオ
カスターチをワキシーマイズまたはコーンスターチのよ
うなデンプンと置き換えてもよい。

゛本発明の接着剤のキャリヤー成分は高アミロースデン
プン、即ちアミロースの含量が約５０−７５％のハイブ
リッドコーンスターチからなる。高アミロースデンプン
と高いアミロース含量を有すると考えられていない他の
デンプン（即ちアミロース含量が５０％未満）との混合
物は差し支えない。本発明の目的のため、キャリヤー成
分のデンプン混合物は少なくとも４０重溶液そして好ま
しくは５０重量％のアミロースを含有することが必要で
あり、キャリヤーとして使用される高アミロースデンプ
ン（またはその混合物）は接着剤の重量を基準として約
１〜９％（ｄ、ｂ、）の量で使用される。

本発明において使用されるアルカリ（塩基）は好ましく
はカセイソーダ、即ち水酸化ナトリウムである。しかし
ながら他の塩基を水酸化ナトリウムの一部または全部と
置き換えて使用してもよい。

他の塩基としては、例えば、水酸化カリウムのようなア
ルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウムのようなアルカ
リ土類金属水酸化物、酸化バリウムのようなアルカリ土
類金属酸化物、炭酸ナトリウムのようなアルカリ金属炭
酸塩、そしてケイ酸ナトリウムのようなアルカリ金属ケ
イ酸塩が挙げられる。アルカリは水溶液でまたは固体で
使用することができる。

本発明の接着剤の本質的成分に加えて、通常の非化学的
機能性添加剤を所望であれば少量接着剤に入れてもよい
。このような添加剤としては、例えば、湿潤剤、タンパ
ク質、可塑剤、可溶化剤、レオロジー調節剤、水コンデ
ィショナー、浸透制御剤、尿素のような釈解剤、ゼラチ
ン化温度調節剤、クレーや細かく砕かれたポリマーのよ
うな不活性増量剤、無機コロイド性クレー、グアー、ヒ
ドロキシエチルセルロース、アルギナート、ポリビニル
アルコール、エチレンオキシドのポリマー等のようなシ
ックナー、湿潤強度化レジンおよびポリビニルアセター
トのようなエマルションがある。

本発明の段ボール用接着剤の製造において、実行者によ
って使用される製造方法は重大な結果を伴わずに変更し
得る。しかしながら、通常、キャリヤースターチを先ず
一部の水の中でアルカリ（カセイソーダ）を用いてゼラ
チン化（加熱処理）し接着剤のキャリヤー成分とする０
分離容器中で、混合物またはスラリーを生デンプン、ホ
ウ砂および残りの水から作る。キャリヤーおよび生デン
プン混合物を合わせて、最終的な接着剤を形成する。所
望により、任意の成分をいずれか一方の成分の製造中の
都合のよいどの時点で添加してもよいがしかし通常最終
の接着剤に添加する。

このように得られた接着剤を用いて、段ボールの製造の
際に現在使用されている装置を使用して片面または両面
段ボールを結合する。従って、接着剤を溝付紙片の突出
した先端に適用する前に接着剤を好ましくは２５〜５５
゛Ｃの温度で保つ。実際の適用は、通常大抵のコルゲー
トマシーンで使用されているにかわロールを使用するこ
とにより行われることができ、あるいは所望であれば、
接着剤の異なる分散物を得ることを可能にする他の適用
法を用いてもよい。溝付紙片に接着剤を通用することに
続いて、当業者によく知られているように、溝付紙片に
上貼りボードを熱および圧力の影響下に直ちに接触させ
る。続いて片面段ボールの開いた溝付表面に第二上貼り
紙を接触させることにより両面段ボールを製造してもよ
い。

（実施例） 以下、例で本発明の特別な実施態様を説明する。

例中、全ての部およびパーセントは重量部および重量％
を示し、全ての温度はカ氏およびセ氏温度である。

例中、次の試験方法を使用して段ボールを製造する際の
本発明の種りの接着剤の粘着性の特徴を表す。

試験方法 種々の接着剤の粘着性および生強度を評価するため、試
験接着剤を、標準の６９　ｌｂ、／ＭＳＦ湿潤強。

度のライナー板紙および３３　ｌｂ、／ＭＳＦ湿潤強度
の媒体（ｍｅｄ　ｉ　ｕｍ）を用いて段ボールを製造す
る際に片面パイロットプラントコルゲータ−で使用する
。波形の付いた片面紙匹を、コルゲータ−が各々の試験
接着剤で動いて製造した後直ちに取る。容量２．０００
ｇのダイアル式バネスケールを取りつけることを可能に
するのに充分な部分のライナーを、媒体から分離する。

ライナーを媒体から、生結合強度（粘着性）が時間と共
に増強している時に連続して分離する。粘着性（生結合
）が２，０００ｇに達するのにかかった時間を記録する
。相対的に、粘着性が２．０００ｇに達する（繊維引き
裂きが発現し始める時点）のに必要な時間が短（なれば
なるほど、接着剤は速くコルゲータ−上を流れる。

例■ この例では本発明の代表的な段ボール用接着剤の製法を
説明し、そして２つの先行技術の接着剤と比較して改善
された粘着性および運転速度を説明する。

キャリヤー成分を、デンプンがゼラチン化するまで、水
６．５６０ｇ中の高アミロースデンプン（アミロース含
量６７〜７２％）　１．２００ｇ（１，０５６ｇ　ｄ、
ｂ、）および水酸化ナトリウムの５０％溶液２４０ｇと
を１０５゜Ｆ（４１’Ｃ）で加熱処理することにより製
造する。分離容器中で、タピオカスターチ７．２００ｇ
（６，３３６ｇｄ、ｂ、）を水８．２２５ｇに９０°Ｆ
（３２℃）で加え、次いでホウ砂（土水化物）９６ｇを
添加して、生デンプンスラリーとする。穏やかに１０分
間攪拌した後、加熱処理したキャリヤースターチを生デ
ンプンスラリーにゆっくりと添加し、穏やかな攪拌を続
ける。

この接着剤を「接着剤Ａ１と称する。

２つの先行技術の段ボール周接着剤ｒ接着剤ＢＪおよび
ｒ接着剤Ｃ」は次のように製造する。

接着剤Ｂ キャリヤー成分を、水３，７５３ｇ中のコーンスターチ
（アミロース含量約２７％）５７０ｇ（５０２ｇ　ｄ、
ｂ、）および水酸化ナトリウム９６ｇ（乾燥したもの）
を１６０＠Ｆ（７１°Ｃ）で約２０分間加熱処理するこ
とにより製造する。デンプンは２０分の期間の終わりで
ゼラチン化される。分離容器中で、コーンスターチ３．
６００ｇＧ３．１６８ｇ　ｄ、ｂ、）を水７，７５６ｇ
中で９０°Ｐ（３２’Ｃ）でスラリー化し、次いでホウ
砂（＋水化物）９６ｇを添加する。穏やかに１０分間攪
拌した後、加熱処理したキャリヤーを生デンプンスラリ
ーに穏やかに攪拌しながらゆっくりと添加する。

接着剤Ｃ キャリヤー成分を、水４，５０５ｇ中のコーンスターチ
（アミロース含量約２７％）５４０ｇ（４７５ｇ　ｄ、
ｂ、）を水酸化ナトリウムの５０％溶液３００ｇを用い
て１６０°Ｆ（７１°Ｃ）で２０分間加熱処理すること
により製造する。分離容器中で、コーンスターチ８．６
４０ｇ（７，６０３ｇ　ｄ、ｂ、）を水９．９１０ｇ中
で９０°Ｆ（３２°Ｃ）でスラリー化し、次いでホウ砂
（土水化物）　１１５．２ｇを添加する。１０分間攪拌
した後、加熱処理したキャリヤーを生デンプンスラリー
に攪拌しながらゆっくりと添加する。

第１表は３つの接着剤の特徴を表し、そして上記粘着性
試験で接着剤を評価した際に得られた結果を示す。

第１表 Ａ　　　　　Ｂ　　　　Ｃ 生デンプン　　　タピオカ　　コーン　　コーンキャリ
ヤー　　高アミロース　コーン　　コーンこのデーター
から接着剤ＢおよびＣと比較して優れた粘着性が接着剤
Ａで得られることがわかる。

例■ 本発明の接着剤は耐水性表面を提供するために処理され
たライナー板紙を用いて段ボールを製造する際に優れた
粘着性を示すことが見出された。

経験はこのような表面が先行技術の通常の接着剤を用い
て付着し難いことを示している。

本発明の代表的な接着剤である、例■の接着剤Ａを先行
技術の２つの接着剤、即ち例Ｉの接着剤Ｃと次のように
製造される接着剤りと比較する。

接着剤り この接着剤は例■の接着剤Ａと同様に製造される。但し
、タピオカ生デンプンはコーンスターチで置き換えられ
る。

第■表は接着剤の特徴を示し、そして使用したライナー
が耐水性を与えるために熱硬化性レジンを塗布した４２
　ｌｂ、／ＭＳＦ紙である上記粘着性試験において得ら
れた結果を示す。

第■表 Ａ　　　　　Ｂ　　　　　Ｃ 生デンプン　　　タピオカ　　コーン　　　コーンキャ
リヤー　　高アミロース　コーン　　高アミロースこの
データも、本発明の接着剤が上記先行技術の接着剤と比
較して優れた粘着性を有することを示している。

例■ 次の例では市販のタイプのコルゲータに関する運転評価
を記載する。

本発明の代表的な接着剤、接着剤Ｅは次のように製造す
る。キャリヤー成分を、水７４１ｂｓ、および水酸化ナ
トリウムの５０％溶液４．６１ｂｓ、の中で高アミロー
スデンプン（アミロース含ｔ　６７−７２％）１４１ｂ
ｓ、　（１２，４１ｂｓ、　ｄ、ｂ、）を、でんぷんが
ゼラチン化するまで１００＠Ｐ（３８°Ｃ）で加熱処理
することにより製造する。第二容器中で、タピオカスタ
ーチ１４０１ｂｓ、　（１２３，２ｌｂｓ、　ｄ、ｂ、
）を水１６３１ｂｓ。

中で１０５°Ｆ（４１°Ｃ）でスラリー化し、ここにホ
ウ砂（±水化物）　１．３１ｂｓ、を添加する。最終の
接着剤を得るために、加熱処理した高アミロースキャリ
ヤーを生デンプンスラリーにゆっくりと添加する。

先行技術の接着剤、接着剤Ｆは次のように製造する。キ
ャリヤーを、約３０％のアミロースを含むデンプン１５
０１ｂｓ、　（１３２１ｂｓ、　ｄ、ｂ、）を水１　、
４６０１ｂｓ、に１３０”　Ｆ（５４°Ｃ）で添加する
ことにより製造する。その後、乾燥カセイ２８１ｂｓ、
およびホウ砂（＋水化物）　１０１ｂｓ、を加え、この
混合物を約２０分間加熱処理し、その後、冷却水１，２
５０１ｂｓ。

を加える。もう１つの容器でコーンスターチ１．１００
１ｂｓ、　（９６８１ｂｓ、　ｄ、ｂ、）をホウ砂（＋
水化物）　１５１ｂｓ、を含む水１，４２０１ｂｓ、に
添加する。

最終接着剤を、加熱処理したキャリヤーデンプンをコー
ンスターチスラリーに穏やかに攪拌しながら添加するこ
とにより得る。

個々の接着剤は、充分な大きさのコルゲータ−上で、記
載すべき離層（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）なく得られ
る最高速度で流れる。結果を第■表に示す。

第■表 Ｅ　　　　、Ｆ 化デンプン　　　タピオカ　　コーン キャリヤー　　高アミロース　３０％アミロース最大運
転速度　　７５０　ｆｐｍ、”　　４７５　ｆｐｍ、”
率時間あたりのフィート 例■ この例では、例■の接着剤Ｅを下記先行技術の接着剤と
、７６　ｌｂｓ、／ＭＳＦライナーおよび３３１ｂｓ、
／ＭＳＦワックスを塗った媒体を用いて充分な大きさの
コルゲータ−上に流すことにより比較する。

ここで使用される先行技術の接着剤は、アミロース含量
が約３８％のキャリヤーデンプン２００１ｂｓ。

（１７６、ｌｂｓ、　ｄ、ｂ、）を、水８３５１ｂｓ、
中で１３０”Ｆ（５４°Ｃ）で加熱処理することにより
製造する。水酸化ナトリウム（３８１ｂｓ、乾燥したも
の）を添加し、デンプンを１８分間加熱処理し、その後
全部で６０１ｂｓ、の冷却水を加える。第二容器中で、
コーンスターチ１．３００１ｂｓ、　（１，１４４１ｂ
ｓ、　ｄ、ｂ、）をホウ砂（±水化物）　１９１ｂｓ、
を含む水３．０８７１ｂｓ。

に添加し生デンプンスラリーとする。最終の接着剤を、
キャリヤーを生デンプンスラリーに穏やかに混合しなが
ら添加することにより製造する。この接着剤の固形分は
全部で２４．９重量％である。

上記紙料を流す際に最高速度７５５　ｆｐｍ、が本発明
の接着剤Ｅで得られ１．一方上記先行技術の接着剤で最
高速度５００ｆｐＩ１１．が得られる。

本発明の好ましい実施態様を詳細に記載したので、種々
の変更および改善は当業者には明白であろう。従って、
本発明の精神および範囲はクレー。

ムにも詳細な説明にも限定されるべきでない。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ、約２３〜４２％の未ゼラチン化タピオカスタ
   ーチ、 ｂ、約１〜９％の、少なくとも４０重量％のアミロース
   を含むゼラチン化デンプン、 ｃ、約０．２〜１．３％のアルカリ、 ｄ、約０．２〜１．３％のホウ砂、そして ｅ、約５５〜７０％の水 （但し、各成分のパーセントは接着剤の全重量を基準と
   している。） からなる、デンプンを主成分とするアルカリ硬化性段ボ
   ール用接着剤。
2. （２）ゼラチン化デンプンが少なくとも５０重量％のア
   ミロースを含む請求項１記載の段ボール用接着剤。
3. （３）ゼラチン化デンプンが５０％より多いアミロース
   を含む高アミロースデンプンである請求項１記載の段ボ
   ール用接着剤。
4. （４）約０．２〜１．３％の水酸化ナトリウムおよび６
   ０〜７０％の水を含む請求項１記載の段ボール用接着剤
   。
5. （５）生の未ゼラチン化デンプンおよびゼラチン化デン
   プンキャリヤーを用いるタイプの、デンプンを主成分と
   するアルカリ硬化性段ボール用接着剤において、２３〜
   ４２％の未ゼラチン化タピオカスターチを、少なくとも
   ４０％のアミロースを含む１〜９％のゼラチン化デンプ
   ンと組み合わせて用い、但し、接着剤の全固形分含有量
   を３０〜４５重量％（固形分）となるような量とするこ
   とを特徴とする改良された段ボール用接着剤。
6. （６）ゼラチン化デンプンが少なくとも５０重量％のア
   ミロースを含む請求項５記載の段ボール用接着剤。
7. （７）ゼラチン化デンプンが５０％より多いアミロース
   を含む高アミロースデンプンである請求項５記載の段ボ
   ール用接着剤。
8. （８）約０．２〜１．３％の水酸化ナトリウムおよび６
   ０〜７０％の水を含む請求項５記載の段ボール用接着剤
   。
9. （９）ａ、溝付紙片の波形の先端に、未ゼラチン化生デ
   ンプンおよびゼラチン化デンプンキャリヤー、アルカリ
   、ホウ砂および水からなる段ボール用接着剤を塗布し、
   そして ｂ、上貼り紙を該溝付紙片の接着剤を塗布した先端に当
   てて接着結合を形成する 工程を含む段ボール紙の製造方法において、該段ボール
   用接着剤が、約２３〜４２％の未ゼラチン化タピオカス
   ターチを、少なくとも４０重量％のアミロースを含む１
   〜９％のゼラチン化デンプンと組み合わせて含み、但し
   、接着剤の全固形分含有量を３０〜４５重量％（固形分
   ）となるような量とすることを特徴とする改良された製
   造方法。
10. （１０）接着剤に使用するゼラチン化デンプンが５０％
    より多いアミロースを含む高アミロースデンプンであり
    かつ該接着剤が０．２〜１．３％の水酸化ナトリウムを
    含む請求項９記載の方法。