JPH0776677A

JPH0776677A - 流れ性の向上した段ボール用耐水性高アミロース接着剤

Info

Publication number: JPH0776677A
Application number: JP6119909A
Authority: JP
Inventors: Michael T Foran; ティー．フォランマイケル; Craig H Leake; エイチ．リーククレイグ; Michael T Philbin; ティー．フィルビンマイケル; Peter T Trzasko; ティー．トルザスコピーター
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 1995-03-20
Also published as: ES2134292T3; US5454863A; US5393336A; CA2124611C; EP0627477B1; EP0627477A1; AU6328594A; DE69418090D1; BR9402139A; ATE179449T1; DE69418090T2; CA2124611A1; AU663256B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐水性に優れるとともに改良されたタックも
しくは流れ性を有する段ボール用デンプン系アルカリ接
着剤を提供する。【構成】糊化したキャリアと糊化していない生デンプ
ン成分とからなる分散液を含有する段ボール用耐水性ア
ルカリ硬化接着剤であって、少なくとも４０重量％のア
ミロースを含有する化学的に処理すなわち改質した高ア
ミロースデンプンを生デンプン成分として使用した接着
剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流れ性またはタックの
向上した段ボール用デンプン系耐水性高アミロースアル
カリ接着剤に関する。本発明は、特に、段ボール用のア
ルカリ接着剤に有用であって、コルゲータを高速に操業
させても接着性を発揮できると共に接着剤の耐水性を高
める化学処理した高アミロース生デンプンに関する。

【０００２】

【従来の技術】「段ボール板紙」という用語は、ここで
は段ボール中芯紙および中芯紙の片面または両面の段頂
に接着した表面材を指す。通常、段ボール板紙は連続的
な工程をとりいれた方法によって製造される。まず加熱
した段ロールを使用して段ボール原紙を連続的に波形に
する。次に波形にした板紙の片面の段頂に接着剤を塗布
し、業界で一般に表面材と呼ばれている平らな板紙を段
頂部分に合わせる。この状態で２枚の板紙を加熱しなが
ら加圧接着する。このような方法で製造されるのは中芯
紙の片面のみに表面材を貼り合わせた当業者間で片面段
ボールと呼ばれるものである。２枚の表面材によって中
芯を挟んだ形の両面段ボールを製造する場合、片面段ボ
ールをさらに加工する。すなわち、片面段ボールの表に
出ている段頂に接着剤を塗布し、コルゲータの張り合わ
せ部分で接着剤のついた段頂をもう１枚の表面材に押し
付け、両者を加熱しながら加圧接着する。一般的な段ボ
ール加工方法および段ボール加工作業、コルゲータの使
用などについては、Ｂａｕｅｒに付与された１９３６年
８月１８日発行の米国特許第２，０５１，０２５号およ
び１９３７年１２月２１日発行の米国特許第２，１０
２，９３７号に記載されている。

【０００３】このような方法では、最終的な段ボール製
品の強度や安定性だけでなく段ボールを製造する際のコ
ルゲータの操業速度などの種々のパラメータも接着剤の
性能に左右されるため、いかに適切な接着剤を選択する
かが重要な問題となってくる。従って、接着剤は特定の
加工要件や段ボール板紙そのものに必要な特性などを考
慮して選択される。段ボール用の接着剤には、適当な接
着性を持ち、低価格で調製しやすい接着剤として知られ
るデンプン系の接着剤が最も普通に使用されている。

【０００４】段ボール用デンプン系接着剤のうち最も基
本的なものは、クッキングしたデンプン分散液（キャリ
ア）に糊化していない生デンプンを懸濁させたアルカリ
接着剤である。この接着剤は次のように製造される。ま
ず水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）を使用してデンプン
を水中で糊化し、糊化すなわちクッキングしたキャリア
の一次混合物を生成する。生（糊化していない）デンプ
ンと硼砂と水との二次混合物に上記一次混合物を徐々に
添加し、完全配合接着剤を生成する。段ボール製造工程
では、波形の中芯または片面段ボールの段頂に（通常は
２５〜５５℃の温度で）この接着剤を塗布し、これを加
熱することで生デンプンを糊化させる。生デンプンの糊
化によって接着剤の粘度は瞬時に高まり、タックが生じ
て接着結合部を形成することができる。

【０００５】段ボール板紙を製造する際、高湿度下に長
時間おかれたり水や解けかかっている氷などがあったり
しても耐えられる耐水性の接着剤を必要とすることは少
なくない。今までにも段ボール用の耐水性接着剤を生成
するための様々な方法が考案されている。例えば、酸性
のデンプン系接着剤を調製する方法では、ユリアホルム
アルデヒドを酸性触媒と共に組成物に添加することで段
ボール板における接着結合部を耐水性にする。これより
も後から開発され、現在ではごく一般的になっているも
のとしてのデンプン系アルカリ硬化接着剤を使用する方
法もある。この方法では、ユリアホルムアルデヒド、ケ
トンホルムアルデヒド、レソルシノールホルムアルデヒ
ドなどの熱硬化性樹脂を架橋添加剤として添加して接着
結合部に耐水性を付与している。

【０００６】近年、ホルムアルデヒドの安全性に疑いが
持たれているという理由から、ホルムアルデヒドに対す
る暴露濃度を下げたり、あるいはより好ましい形として
ホルムアルデヒドを使用せずに段ボール板紙の製造に有
用なデンプン系アルカリ接着剤組成物を得ようとする試
みがなされている。耐水性は段ボール用の接着剤を配合
する際に考慮すべき重要な要素ではあるが、組成物の実
用性に直接影響するもう１つの特性である初期接着強
度、すなわち「タック」や「グリーンボンド強度」など
と呼ばれる特性についても考慮しなければならない。タ
ックの発現速度は、コルゲータが走行することのできる
速度すなわちコルゲータの流れ性に直接関わるものであ
る。従って、グリーンボンド強度が高く、短時間でタッ
クを発現できる段ボール用接着剤の開発が求められてい
る。

【０００７】接着特性に対する生デンプンおよびキャリ
アのそれぞれの役割に関しては意見を異にするところで
あるが、接着剤の結合強度や硬化速度に影響しているの
はキャリアであるという見方をしている研究機関もあ
る。特に、キャリアのタックが良ければ接着剤のタック
も良くなり、結果としてコルゲータの流れ性も向上する
のではないかと考えられている（Ｒ．Ｗｉｌｌｉａｍ
ｓ、Ｃ．Ｌｅａｋｅ、Ｍ．Ｓｉｌａｎｏ共著「ＴＡＰＰ
Ｉ」第６０巻、第４号、８６〜８９頁（１９７７年）を
参照のこと）。さらに、何年も前から知られていること
であるが、高アミロース含有キャリアはレオロジー特性
や膜形成性がよく、特に化学架橋剤と共に使用すること
で耐水性を高めることができるため、アミロース含量の
多いデンプンから調製したキャリアを含む段ボール用接
着剤は約２７％のアミロースを含有するパールデンプン
に比べて高いタックを示す。このようなことからデンプ
ン系接着剤に使用できる様々な種類のキャリアが開発さ
れた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、利用す
るデンプンを得るための原料を変えること以外、接着剤
の生デンプン（クッキング前すなわち未糊化状態のデン
プン）に関して今日までに行われてきた実験は比較的少
ない。上述したようにアミロース含量の多いデンプンを
接着剤のキャリアに使用して耐水性やタックを向上させ
る試みはなされてはいるが、生デンプンに関しては余分
な費用がかかるだけで所望の粘着度や流れ性は得られな
いため非実用的であるとされてきた。これについては１
９７０年１０月６日登録の米国特許第３，５３２，６４
８号に記載されている。同特許では、使用する二次（ペ
ースト状になっていない）デンプン（すなわち糊化して
いない生デンプン）を変えることで、接着剤の特性を特
に段ボール産業における必須要件に適応させることがで
きるとしている。さらに、一定の組成物にアミロース成
分（少なくとも３５重量％）を添加して少なくともいく
らかの二次デンプン（生デンプン）を生成し、接着剤の
耐水性を向上させることについても開示されている。し
かしながら、どの程度アミロース成分を使用するかにも
よるが、このような形で耐水性を向上させると操業時の
機械速度は落ちる。

【０００９】従って、本発明の目的は、耐水性に優れ、
満足のできる程度に高いタックまたは流れ性を有し、ホ
ルムアルデヒドを含有しない、特に段ボール板紙製造作
業に有用なデンプン系アルカリ接着剤を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】化学的に処理すなわち改
質したアミロース含量の高いデンプンを糊化していない
生デンプン成分として使用すると、ホルムアルデヒドお
よびその他の架橋添加剤を一切使用しなくても従来の接
着剤よりもタックやグリーンボンド強度の高い段ボール
用デンプン系耐水性アルカリ接着剤が得られる。この高
アミロース含有接着剤は高レベルの耐水性および改良さ
れた流れ性を有し、特に高速コルゲータでの作業に有用
である。

【００１１】本発明によれば、少なくとも４０重量％の
アミロースを含有する化学的に処理すなわち改質した高
アミロースデンプンである生デンプンとクッキングした
糊化デンプンとからなる分散液を含む段ボール用デンプ
ン系アルカリ接着剤が得られる。この段ボール用接着剤
は、耐水性に優れると共にそのグリーンボンド強度から
も分かるように改良された流れ性もしくはタックを有
し、酸化、加水分解、エステル化、エーテル化、架橋、
アルカリまたは溶媒による処理などによって緩やかに処
理して改質した高アミロース生デンプンから得られる。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
段ボール用アルカリ接着剤組成物は、糊化していない生
デンプンと、クッキングしたキャリアデンプンと、アル
カリ性塩基物質と、水とを含む。本発明において使用さ
れる糊化していない生デンプン成分は、その全部または
一部が少なくとも４０重量％、好ましくは５０重量％の
アミロースを含有する化学的に処理すなわち改質した高
アミロースデンプンからなる。

【００１３】上述したように、段ボール用接着剤の生成
分として高アミロースデンプンを使用しても所望のタッ
クすなわち流れ性は得られなかった。確かに理論上はと
ても固まるとは思えないのであるが、ここに開示の高ア
ミロースデンプンは何らかの形で弱まるか、あるいはデ
ンプンの粒状構造の崩壊および／または粒の膨潤力や吸
水力が向上すると思われる。この結果、短時間でタック
やグリーンボンド強度が発現し、流れ性を向上できると
共に耐水性を落とすことなくコルゲータを高速で作動さ
せ得る接着剤が得られる。

【００１４】これよりもアミロース含量の高いデンプン
を化学的に処理すなわち改質し、粒状構造を弱めて崩壊
させるには、酸化、加水分解、エステル化、エーテル
化、架橋、アルカリまたは溶媒による処理を含む作業を
最低１つ必要とする。これらの工程はいずれも様々なデ
ンプンの処理に用いられているものであるが、本発明に
おいて用いられているような高アミロースデンプンの化
学処理すなわち改質は緩やかで処理レベルが低く適用度
も低いものである。このようにすることで、高い耐水性
を持たせて粘着特性や流れ性を向上させると共に、高ア
ミロースデンプンを段ボール用接着剤において生デンプ
ン成分として相応に機能させることができる。さらに、
極めて重要なことであるが、耐水性を付与するために必
要であるとされてきたホルムアルデヒドやその他の化学
的な添加剤を一切使用しなくてすむようになる。

【００１５】アルカリ性次亜塩素酸塩、特に次亜塩素酸
ナトリウムを使用した酸化処理は高アミロースデンプン
に対する処理として好ましいものである。酸化は、ｐＨ
７．５〜１２のアルカリ条件下で０．１〜１．５重量
％、より好ましくは０．２〜１．２重量％の有効塩素の
光酸化を利用して行われる。次亜塩素酸塩はよく知られ
ている好ましい酸化剤であるが、過酸化水素、過硫酸
塩、過酢酸、過マンガン酸塩、さらには米国特許第４，
８３８，９４４号に開示されているように過マンガン酸
塩と過酸化水素との組み合わせなど、次亜塩素酸塩以外
の周知の酸化剤を使用することもできる。

【００１６】例えば濃塩酸０．１〜１重量％を使用した
酸処理による加水分解も高アミロースデンプンに対する
化学処理として有用である。塩酸以外にも特に硫酸や燐
酸などの鉱物酸をはじめとする様々な酸を利用できる。
アルカリ条件下でのデンプンの処理も高アミロースデン
プンを化学処理して改質する際の処理として有用であ
る。２〜４処理重量％での水酸化ナトリウムは好ましい
アルカリ性物質であるが、他に水酸化カリウムなどのア
ルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウムなどのアルカリ
土類水酸化物、酸化バリウムなどのアルカリ土類酸化
物、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、ケイ酸
ナトリウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩などを使用して
もよい。

【００１７】アミロースの粒状構造を崩壊させるための
別の方法では、ジメチルスルホキシドの他、Ｎ−メチル
ピロリドンやジメチルホルムアミドなどの極性溶媒や非
プロトン性溶媒、脂肪族アルコールなどを使用する。特
に有用なのは脂肪族アルコールなどの溶媒やクロロホル
ムなどのハロゲン化炭化水素で希釈したジメチルスルホ
キシドである。通常はデンプン１重量部あたり例えば
１．５〜１５重量部など十分な量の溶媒を添加し、得ら
れた混合物を還流する。

【００１８】上述した処理の他に、従来よりも処理濃度
を低くした上で周知の方法を用いてエステル化やエーテ
ル化、架橋などを行い、高アミロースデンプンを化学的
に改質することもできる。例えば、エステル化するので
あれば、０．５〜３重量％の処理濃度でのジカルボン酸
／無水物の半エステルの形成や無水酢酸によるアセチル
化などを利用すればよい。エーテル化するのであれば、
０．５〜３重量％の処理濃度でのクロロ酢酸ナトリウム
によるカルボキシルメチル化や、酸化エチレンや酸化プ
ロピレンなどの酸化アルキレンによる改質を利用すれば
よい。また、処理濃度０．００５〜０．１重量％のエピ
クロロヒドリン、オキシ塩化燐、トリメタ燐酸塩、ジカ
ルボン酸無水物などの多官能化剤を使用して改質してデ
ンプンを改質させてもよい。ここに開示の様々な処理や
改質方法については、Ｒ．Ｌ．Ｗｈｉｓｔｌｅｒ他編
「Ｓｔａｒｃｈ：ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＴｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ（デンプン −化学と技術−）」第Ｘ章
および第ＸＶＩＩ章（１９８４年）およびＯ．Ｂ．Ｗｕ
ｒｚｂｕｒｇ編「ＭｏｄｉｆｉｅｄＳｔａｒｃｈｅ
ｓ：ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＵｓｅｓ（改質デ
ンプン −特性と用途−）」第２章〜第６章、第９章、
第１１章（１９８６年）に記載されている。

【００１９】上述したような高アミロースに対する処理
はそれぞれ単独で使用することもできるが、例えばジメ
チルスルホキシドを使用した処理と次亜塩素酸化とを組
み合わせて所望の特性を得るなど２つ以上の処理を組み
合わせて使用してもよい。本発明において生デンプン成
分として使用し、キャリア成分としても使用できる高ア
ミロースデンプン物質は、少なくとも４０重量％のアミ
ロースを含有する。周知のようにデンプンは２つの成分
からなる。このうち一方の分子配置は線状であって他方
の分子配置は分枝状である。線状の成分はアミロースと
呼ばれ、分枝状の成分はアミロペクチンと呼ばれてい
る。デンプンは、ジャガイモやトウモロコシ、タピオ
カ、米など様々な原料から得られるが、その中に含まれ
るアミロースとアミロペクチンとの相対比はそれぞれ異
なっている。一方の成分が他方の成分よりも大幅に多く
なるように改良された植物もある。例えば、通常アミロ
ースを約２２〜２８％含有するトウモロコシのうちの何
種類かは、４０％以上のアミロースからなるデンプンを
産生するように改良されている。このようなハイブリッ
ド種は「高アミロース」「アミロマイズ」などと呼ばれ
る。

【００２０】トウモロコシの高アミロースハイブリッド
は、アミロース含量の高いデンプンを自然に生成するた
めに開発され、１９６３年頃から市販されていた。本発
明において有効利用できる高アミロースデンプンは、少
なくとも４０重量％、好ましくは５０重量％のアミロー
スを含有するデンプンであればどのようなものであって
もよい。高アミローストウモロコシデンプン（コーンス
ターチ）を使用すると特に好ましいが、トウモロコシ、
マメ類、オオムギ、米などの植物から誘導されたデンプ
ンの中にもアミロース含量の高いデンプンを産生するか
または産生するように変えられる有用なものがある。さ
らに、高アミロースデンプンは、天然デンプン物質の分
別など分離や単離によって得ることもできる。また、単
離したアミロースを天然のデンプンに配合して高アミロ
ースデンプンを産生することもできる。

【００２１】ここに開示の生デンプン成分において使用
される高アミロースデンプンは、その成分の全デンプン
部分を占めるか、あるいは１０重量％以上、好ましくは
２５重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上の化
学的に処理すなわち改質した高アミロースデンプンと、
段ボール用接着剤に適した他のデンプンとの配合物を含
むものであればよい。その他のデンプンおよびキャリア
成分のデンプンは、従来から段ボール用デンプン系接着
剤組成物において使用されている天然または転化した様
々なデンプンの中から選択すればよい。このようなデン
プンの例として、例えば、トウモロコシ、ジャガイモ、
モチトウモロコシ、ソルガム、小麦などから誘導された
デンプンが挙げられる。また、キャリアは高アミロース
デンプンすなわち４０重量％以上のアミロースを含有す
るデンプンを含むものであってもよい。改質したデンプ
ンと、エーテル、エステル、緩酸処理や酸化などによる
周知の工程によって調製された稀薄沸騰型のもの、段ボ
ールにおいて一般に使用されているその他のデンプンの
様々な誘導体などを使用してもよい。キャリアデンプン
として使用できるデンプンは、例えば本出願と同日にフ
ァイルされた出願書類簿第１４５８号の「ＡｌｌＮａ
ｔｕｒａｌ，Ｓｔａｒｃｈ−Ｂａｓｅｄ，Ｗａｔｅｒ
ＲｅｓｉｓｔａｎｔＣｏｒｒｕｇａｔｉｎｇＡｄｈ
ｅｓｉｖｅ（段ボール用の天然デンプン系耐水性接着
剤）」に開示されているようなアミロース含量が６０重
量％を越える高アミロースデンプンなどである。

【００２２】キャリアに対する生デンプンの比はどのよ
うな特性を必要としているかによって変わってくるが、
デンプンの性質や所望の粘度などに応じてだいたい重量
比で２：１〜１６：１の範囲内になる。糊化すなわちク
ッキングしたキャリアと糊化していない生デンプンとを
含むデンプンの使用総量は、通常は組成物の重量に対し
て約１０〜５０重量％である。ここに開示の段ボール用
接着剤組成物は、キャリアデンプンと生デンプンとを含
有する組成物の特に好ましい実施態様の形として述べら
れているが、デンプン成分は糊化していないデンプンか
らなる一種類のみで後から行うアルカリ処理によって部
分的に膨潤するノーキャリア組成物も本発明に含まれ
る。この単一デンプン組成物は、ここに開示の他のデン
プンとの混合物であってもよい本発明による化学的に処
理すなわち改質した高アミロースデンプンを含有する。
単一デンプン成分組成物（ノーキャリア）において使用
されるデンプンの総量は、組成物の重量に対して約１０
〜５０重量％の範囲内である。アルカリと硼素含有塩と
水とを含む他の成分をここに開示されているような量で
使用してもよい。接着剤組成物は、接着剤のｐＨを７
より大きい値、好ましくは７．５〜１３、さらに好まし
くは１０〜１３にし得るだけの十分な量で使用されるア
ルカリを含む。通常、この量はデンプンの重量に対して
約０．３〜５重量％、好ましくは１〜４重量％に相当す
る。本発明において使用するアルカリ（塩基）は水酸化
ナトリウムであると好ましいが、水酸化ナトリウムの一
部をその他の塩基にしてもよい。また、水酸化ナトリウ
ムを使用する代わりに他の塩基を使用してもよい。使用
できる塩基として、例えば、水酸化カリウムなどのアル
カリ金属水酸化物、水酸化カルシウムなどのアルカリ土
類水酸化物、酸化バリウムなどのアルカリ土類酸化物、
炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、ケイ酸ナト
リウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩などが挙げられる。
このアルカリは液体または固体で使用することができ
る。

【００２３】段ボール用接着剤に含まれるもう１つの一
般的な成分に硼砂などの硼素含有塩がある。このような
硼素含有塩は、デンプンの総重量に対して最大５重量％
までの量で使用してもよいもので、粘着付与剤としての
機能を果たす。また、必要に応じて接着剤に周知の非化
学的機能性添加物を少量添加してもよい。このような添
加物は、例えば、防腐剤、消泡剤、湿潤剤、可塑剤、可
溶化剤、レオロジー調節剤、水質調整剤、浸透調整剤、
尿素などのしゃく解剤（粗練促進剤）、糊化温度調節
剤、クレーや微粉砕したポリマーなどの無機充填剤、無
機コロイドクレーなどの増粘剤、グアー、ヒドロキシエ
チルセルロース、アルギン酸塩、ポリビニルアルコー
ル、酸化エチレンなどのポリマー、着色剤、ポリ酢酸ビ
ニルなどのエマルションなどである。

【００２４】接着剤組成物の残りは、接着剤の総重量に
対して約４０〜９０重量％、好ましくは約５０〜８０重
量％の水である。ここに開示の段ボール用接着剤を調製
する場合、大きな問題を生じない範囲で様々な方法を用
いることができる。しかしながら、最も一般的な方法は
以下の通りである。まず最終的な接着剤組成物に含まれ
る水のうちの一部の中でアルカリ（苛性ソーダ）を使用
してキャリアデンプンを糊化（クッキング）し、接着剤
のキャリア組成物を得る。別の容器を使用して生デンプ
ンと硼砂（任意）と残りの水からなる混合物すなわちス
ラリーを生成する。キャリアと生デンプン混合物とを一
緒にして完成品としての接着剤にする。任意に用いる成
分は、必要に応じていずれかの組成物の調製時に添加す
ることもできるが、通常は完成した接着剤に添加する。

【００２５】ここに開示の接着剤は、現在段ボールの製
造に用いられている適当な設備を利用して片面段ボール
や両面段ボールを貼り合わせる際に用いることができ
る。この場合、段ボール中芯の段頂に塗布するまで通常
は接着剤を２０〜５５℃の温度に維持しておく。実際に
塗布する時には殆どのコルゲータにおいて用いられてい
る普通の糊付けロールを使用すればよい。また、必要に
応じて接着剤の塗布量を変えられる方法など他の塗布方
法を利用してもよい。段ボール中芯に接着剤を塗布した
後、周知のように加熱・加圧下で中芯と表面材とを瞬時
に接触させる。両面段ボールを製造するのであれば、一
般に行われている手順で片面段ボールの表に出ている段
頂に別の表面材を接触させる。

【００２６】様々な板紙基材のうちのいずれも、段ボー
ル板紙を製造するために、本発明による接着剤組成物と
組み合わせて用いることができる。本発明による段ボー
ル用接着剤は耐水性を有するので、この接着剤と耐水性
板紙とを組み合わせて使用して耐水性段ボール製品を製
造すると好ましい。好ましい板紙製品の１つはワックス
含浸板紙であるが、樹脂含浸板紙など多種多様な耐水性
板紙を本発明による耐水性接着剤と組み合わせて使用す
ることもできる。

【００２７】

【実施例】本発明の多数の態様のうちの一例として挙げ
る以下の実施例様において、特記しない限り、「部」お
よび「％」はそれぞれ「重量部」および「重量％」であ
るとする。また、温度についても特記しない限り、摂氏
（℃）であるとする。以下に示すような方法を使用して
段ボールの製造に用いられる接着剤とデンプンとを評価
した。

【００２８】ブラベンダー最高粘度水酸化ナトリウム０．８６％と１０モル硼砂０．７４％
とを含有するブラベンダーアルカリ溶液を使用し、デン
プン試料をスラリー状態にした。３５０ｃｍｇの感度カ
ートリッジを使用した。デンプンの無水物試料３２ｇに
苛性／硼砂ブラベンダー溶液を添加し、総装填量を４６
０ｇとした。この混合物をスラリー化し、ブラベンダー
カップに入れて３０℃まで加熱し、５分間そのまま保持
した。続いて１．５℃／分で９０℃まで加熱した。各試
料について最高粘度をブラベンダー単位（Ｂ．Ｕ．）で
観察した。

【００２９】タック試験６２ｌｂ／ＭＳＦ（１０００平方フィート＝約９０平方
メートル）の段ボール用湿潤強力ライナと３３ｌｂ／Ｍ
ＳＦの段ボール用湿潤中芯とを貼り合わせた際のタック
発現性およびグリーンボンド強度について接着剤試料を
試験した。１０ミル（約０．２５４ｍｍ）のバード（Ｂ
ｉｒｄ）塗工機を使用して接着剤を段ボール用ライナに
塗布した。次に、段ボール用中芯を３５０°Ｆ（１７７
℃）で５ｇ／ｃｍ²の重量下で５秒間ホットプレート上
においた。その直後にライナの一端をダイアル式のバネ
秤に取り付けた。次に人手によって連続的にライナから
中芯を引き剥がし、この引き剥がし動作に必要とした力
を定期的に記録した。この力は経時的なタック発現性お
よびグリーンボンド強度を判断する基準になり、コルゲ
ータの動作可能速度と関連している。すなわち、グリー
ンボンド強度が高く短時間でタックが発現すればするほ
ど、より一層高速にコルゲータを操業させることができ
るのである。

【００３０】耐水特性複両面段ボール板紙での条件を想定しての以下に述べる
ような方法を使用し、両面段ボール板紙に形成された結
合部分の耐水特性について試料接着剤を評価した。バー
ド塗工機を使用してガラス板に３ミル（約０．０７６２
ｍｍ）の厚さで接着剤試料を塗布し、この塗布した接着
剤を直接手圧によって６２ｌｂ／１０００ｆｔ²（０．
３０２ｋｇ／ｍ²）の湿潤強力ライナと３３ｌｂ／１０
００ｆｔ²（０．１４７ｋｇ／ｍ²）の湿潤強力中芯と
からなる片面紙匹に転写した。次にこの片面試料を他の
湿潤強力ライナ試料の上にのせ、得られた両面板紙を
０．２５ｐｓｉの圧力でホットプレート上にて１７７℃
で５秒間かけて接着した。接着した板紙を温度２２℃で
相対湿度５０％に調節した雰囲気中に２４時間放置し
た。２４時間経過後、２×４インチ（約５．０８×１
０．１６ｃｍ）の乾燥試料と、２２℃で２４時間水中に
おいた板紙の２×４インチ（約５．０８×１０．１６ｃ
ｍ）の試料とを後述するように試験した。

【００３１】ニューヨーク州ミネオラのＴｅｓｔｉｎｇ
ＭａｃｈｉｎｅＣｏ．製のＨｉｎｄｅａｎｄＤ
ａｕｃｈクラッシュテスターを使用し、ＴＡＰＰＩ規格
Ｔ８２１ＯＭ−８７に規定された試験によって乾燥ピ
ン接着性および湿潤ピン接着性についてこれらの試料板
紙を評価した。試験結果を片面紙匹から両面ライナを完
全に引き剥がすのに必要な（８平方インチ＝約５１．６
１平方センチメートルあたりの）ポンドで記録した。同
じ試験を６回繰り返して平均をとったものを試験結果と
した。

【００３２】スタインホール粘度周知のスタインホールカップを使用し、１００ｍｌの接
着剤組成物が直径３／３２インチ（約０．２３８ｃｍ）
のオリフィスを通過するのに必要な時間を秒単位で測定
して粘度を求めた。ブルックフィールド粘度Ｂ型粘度計（ＲＶＴ型）を使用し、２００ｒｐｍ、１０
０°Ｆ（約３７．７℃）で粘度を求めた。

【００３３】実施例１接着剤の調製段ボール用接着剤の実施例は、いずれも使用したデンプ
ンの内容と成分比率のみを変えて基本的には同一の方法
で調製したものである。代表的な調製方法を以下に示
す。１３２ｇの水の中で高アミローストウモロコシデ
ンプン（７０％アミロース）６５．３ｇを６０℃（１４
０°Ｆ）でクッキングしてキャリア成分を調製した。全
体で５．１ｇの水酸化ナトリウム（水１３．２ｇに溶
解）を添加し、得られた系を１０〜２０分間攪拌した。
次に、水１３２．０ｇを添加して系を冷却し、反応物を
急冷した。

【００３４】別の容器で選択処理した他のデンプン２２
１．６と水４２９．１ｇとを約３０℃（９０°Ｆ）で混
合し、硼砂（五水和物）３．８ｇを添加してスラリーを
生成し、これを５分間攪拌して生デンプン成分を調製し
た。キャリア成分を徐々に添加し、必要に応じてさらに
水も添加して粘度を調整した。次に、調製した接着剤を
様々な試験に使用した。
実施例２３０℃で高アミローストウモロコシデンプン物質（５０
％アミロース）１ｋｇを１．５リットルの水に懸濁させ
たスラリーに十分な量の３％ＮａＯＨを添加してｐＨを
１０．８に上昇させた。４．８４％有効Ｃｌ₂で十分な
次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）を添加し、有効Ｃ
ｌ₂０．２％、０．４％、０．６％、０．８２％、１．
２％の処理濃度の溶液を生成した。３％ＮａＯＨを添加
することでｐＨを１０．８に維持しながら各溶液スラリ
ーを１８時間攪拌した。余分な次亜塩素酸ナトリウムは
１０％亜硫酸水素ナトリウムを使用して中和した。ＨＣ
ｌを使用してｐＨを６．０に調整し、スラリーを濾過し
て１．５リットルの水で３回洗浄した。各溶液について
のアルカリブラベンダー最高粘度を測定した。結果は以
下の表１および表２に示す通りである。

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例１によって調製した段ボール用接着
剤における処理済高アミロース生デンプン成分として処
理溶液の各試料を使用した。

【００３７】

【表２】

【００３８】次に表２に示す様々な特性について接着剤
の試料と比較例の試料とを試験した。比較例の試料は、
生デンプン成分として未処理高アミロースデンプン（５
０％アミロース）を使用したものである。試験結果から
も分かるように、ＮａＯＣｌで処理した生デンプンを含
有する段ボール用接着剤のタック発現性で示される流れ
性が未処理生デンプンに比べて改善されている。

【００３９】その他の処理済高アミロース生デンプン成
分を含有する段ボール用試験接着剤を以下に示す。実施例３高アミロース生デンプンのアルカリ処理１．５リットルの水に高アミローストウモロコシデンプ
ン（５０％アミロース）１ｋｇを懸濁させたスラリー
に、十分な量の３％ＮａＯＨを添加してｐＨを１１．５
まで上昇させた。このスラリーを４５℃で１８時間攪拌
し、濾過した後にｐＨ１１．５の１．５リットルの水で
２回洗浄した。このアルカリブラベンダー最高粘度を測
定したところ、１８６０ブラベンダー単位（Ｂ．Ｕ．）
であった。この溶液を実施例１において調製した段ボー
ル用接着剤の処理済高アミロース生デンプン成分として
使用し、得られた接着剤を表３に示すような様々な特性
について試験した。

【００４０】実施例４高アミロース生デンプンの酸処理５２℃で１．５リットルの水に高アミローストウモロコ
シデンプン（５０％アミロース）１ｋｇを懸濁させたス
ラリーに、濃塩酸５．０ｇ（０．５％処理）を添加し、
スラリーを１８時間攪拌した。このスラリーに炭酸ナト
リウムを徐々に添加してスラリーを中和してｐＨを４．
５に上昇させた後、３％ＮａＯＨを添加してｐＨを５．
５にした。このスラリーを濾過して１．５リットルの水
で洗浄した。アルカリブラベンダー粘度を測定したとこ
ろ、１２６０ブラベンダー単位であった。この処理済溶
液を実施例１において調製した段ボール用接着剤の処理
済高アミロース生デンプン成分として使用し、得られた
接着剤を表３に示すような様々な特性について試験し
た。

【００４１】実施例５高アミロース生デンプンのヒドロキシプロピル化１．５リットルの水にＮａＯＨ１５ｇと硫酸ナトリウム
９０ｇと高アミローストウモロコシデンプン（５０％ア
ミロース）１ｋｇとを懸濁させたスラリーを攪拌し、酸
化プロピレン５．０ｇ（０．５％処理）を添加した。こ
のスラリーを密封してタンブラーに入れ、４０℃で１８
時間放置した。１７．５％硝酸を使用してｐＨを５．５
に調節した後、スラリーを濾過して１．５リットルの水
で３回洗浄した。アルカリブラベンダー最高粘度を測定
したところ、１８００Ｂ．Ｕ．であった。この溶液を実
施例１において調製した段ボール用接着剤の処理済高ア
ミロース生デンプン成分として使用し、得られた接着剤
を表３に示すような様々な特性について試験した。

【００４２】実施例６高アミロース生デンプンのアセチル化ｐＨ８で室温にて高アミローストウモロコシデンプン
（５０％アミロース）１ｋｇを１．５リットルの水に懸
濁させたスラリーに、無水酢酸２０ｇ（２％処理）を滴
下した。３．０％ＮａＯＨを添加してｐＨを８に調節し
た後、スラリーを室温でさらに３０分攪拌した。９．２
５％ＨＣｌを使用してｐＨを５．５に調節した後、スラ
リーを濾過して水で３回洗浄した。アルカリブラベンダ
ー最高粘度を測定したところ、１８００Ｂ．Ｕ．であっ
た。この処理済デンプンを実施例１において調製した段
ボール用接着剤の生デンプン成分として使用し、得られ
た接着剤を表３に示すような様々な特性について試験し
た。

【００４３】実施例７高アミロース生デンプンのカルボキシメチル化２リットルの９５％イソプロパノール／水に高アミロー
ストウモロコシデンプン（５０％アミロース）１ｋｇと
ＮａＯＨ３．９５ｇとを懸濁させたスラリーに、クロロ
酢酸ナトリウム１０ｇ（１％処理）を添加した。このス
ラリーを５０℃で１８時間攪拌した後、酢酸５．９３ｇ
を添加して中和させた。このスラリーを濾過して１．５
リットルの水で３回洗浄した。アルカリブラベンダー最
高粘度を測定したところ、２０２０Ｂ．Ｕ．であった。
この処理済デンプンを実施例１において調製した段ボー
ル用接着剤の生デンプン成分として使用し、得られた接
着剤を表３に示すような様々な特性について試験した。

【００４４】実施例８高アミロース生デンプンのＤＭＳＯ処理高アミローストウモロコシデンプン（５０％アミロー
ス）１ｋｇと６０：４０メタノール／ジメチルスルホキ
シド（ＤＭＳＯ）２．５リットルとの混合物を０．５時
間還流した。この混合物を高温濾過し、２リットルのメ
タノールで２回洗浄した後１リットルのエタノールで洗
浄した。デンプンの脂肪含量は０．８５％から０．０６
％に減少し、アルカリブラベンダー最高粘度は１９００
Ｂ．Ｕ．であった。この処理済デンプンを実施例１にお
いて調製した段ボール用接着剤の生デンプン成分として
使用し、得られた接着剤を表３に示すような様々な特性
について試験した。

【００４５】実施例９実施例８において調製したＤＭＳＯ処理デンプン溶液の
試料をさらに次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）で処
理した。まずＤＭＳＯ処理デンプン３ｋｇを４．５リッ
トルの水の中で３０℃で攪拌し、３％ＮａＯＨを添加し
てｐＨを１０．８まで上昇させた。このスラリーに次亜
塩素酸ナトリウム５５５．１ｇを４．４３％有効Ｃｌ₂
で添加し、０．８２％有効Ｃｌ₂の処理濃度にした。３
％ＮａＯＨを添加することでｐＨを１０．８に維持しな
がらスラリーを１８時間攪拌した。１０％亜硫酸水素ナ
トリウムを使用して余分な次亜塩素酸ナトリウムを中和
した。９．２５％ＨＣｌを使用してｐＨを６．０に調節
した後、スラリーを濾過して４．５リットルの水で３回
洗浄した。アルカリブラベンダー最高粘度は３０００
Ｂ．Ｕ．であった。この処理済デンプンを実施例１にお
いて調製した段ボール用接着剤の生デンプン成分として
使用し、得られた接着剤を表３に示すような様々な特性
について試験した。

【００４６】実施例１０ＮａＯＨ４ｇと高アミローストウモロコシデンプン５０
０ｇ（５０％アミロース）とを７５０ｍｌの水の懸濁さ
せたスラリーを攪拌し、エピクロロヒドリン０．０４ｇ
（０．００８％処理）を添加した。このスラリーを密封
してタンブラーに入れ、４０℃で１８時間放置した。
９．２５％ＨＣｌを使用してｐＨを５．５に調節した
後、スラリーを濾過して７５０ｍｌの水で３回洗浄し
た。アルカリブラベンダー粘度を測定したところ、２９
８０Ｂ．Ｕ．であった。この処理済デンプンを実施例１
において調製した段ボール用接着剤の生デンプン成分と
して使用し、得られた接着剤を表３に示すような様々な
特性について試験した。

【００４７】表３に示す試験結果は、タック発現性（グ
リーンボンド強度）を見れば明らかなように未処理高ア
ミロースデンプンを使用した場合と比較して特に段ボー
ル用接着剤に使用されている様々な処理済高アミロース
生デンプン成分による流れ性が改善されていることを示
している。

【００４８】

【表３】

【００４９】実施例１１本発明をさらに説明するために、次亜塩素酸ナトリウム
処理した高アミローストウモロコシデンプン（５０％ア
ミロース）と未処理高アミローストウモロコシデンプン
（５０％アミロース）とを生デンプン成分として使用し
て段ボール用接着剤を調製した。これらの接着剤を使用
し、４２ｌｂ／ＭＳＦ（１０００平方フィート＝約９０
平方メートル）の片面（ＳＦ）ライナと、２６ｌｂ／Ｍ
ＳＦの中芯と４２ｌｂ／ＭＳＦの複両面（ＤＢ）ライナ
とからなる２００テストＣ段ボール（４２／２６／４２
板紙構造）を製造した。その性能を試験した結果を以下
の表４に示す。比較のために、トウモロコシデンプンす
なわち高アミロース系キャリアデンプンであるＮａｂｏ
ｎｄ（登録商標；ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈａｎ
ｄＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ社製）を生デン
プンとして含有し、さらに耐水性樹脂添加剤Ｄａｃｒｅ
ｚ８１（登録商標；ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈ
ａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ社製のアセ
トンホルムアルデヒド縮合生成物）も含有する標準的な
接着剤を使用して上述したような構成のＣ段ボールを製
造した。

【００５０】これらの接着剤は以下のように調製したも
のである。まず、高アミローストウモロコシデンプン
（７０％アミロース）２００ｌｂ（約９０．６ｋｇ）を
１００ガロン（約３７８．５リットル）の水の中で１３
５°Ｆ（約５７℃）でクッキングし、キャリア成分を形
成した。水２．２ガロン（約７．５７リットル）を用い
たＮａＯＨの５０％溶液を添加し、得られた系を５分間
攪拌した。硼砂５ｌｂ（約２．２６ｋｇ；１０ｍ）を添
加し、得られた系を２０分間攪拌した。さらに６０ガロ
ン（約２２７．１リットル）の水を添加して系を冷却
し、反応生成物を急冷した。

【００５１】別の容器において、９５°Ｆ（約３５℃）
で９０ガロン（約３４０．６５リットル）の水を選択し
た生デンプン（５５０ｌｂ＝約２２６．５ｋｇ）に添加
し、硼砂１３ｌｂ（約５．８９ｋｇ）を添加して生デン
プンを調製した。キャリア組成物を徐々に添加して接着
剤を生成した。Ｎａｂｏｎｄ接着剤の場合、耐水性樹脂
（Ｄａｃｒｅｚ８１）３０ｌｂ（約１３．６ｋｇ）を後
添加して接着剤を完成させた。これらの接着剤を使用
し、上述したような２００テストＣ段ボールを製造し
た。試験結果を表４に示す。これらの結果から、処理済
生デンプンを使用した接着剤について７００フィート／
分（約２１０ｍ／分）のコルゲータ速度で未処理生デン
プンを用いた接着剤と比較例のいずれよりも高い耐水性
が得られることが分かる。

【００５２】

【表４】

フロントページの続き (72)発明者クレイグエイチ．リークアメリカ合衆国，ニュージャージー 08817，エディソン，メアディスロード 12 (72)発明者マイケルティー．フィルビンアメリカ合衆国，ニュージャージー 08876，サマービル，ジェミニドライブ 348，アパートメント 16 (72)発明者ピーターティー．トルザスコアメリカ合衆国，ニュージャージー 08536，プレインズボロ，グローエンダイクレーン 19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タックとグリーンボンド強度とを高めた
段ボール用耐水性アルカリ硬化接着剤であって、糊化し
たキャリアと糊化していない生デンプン成分とからなる
分散液を含有する段ボール用耐水性アルカリ硬化接着剤
において、少なくとも４０重量％のアミロースを含有す
る化学的に処理すなわち改質した高アミロースデンプン
を前記生デンプン成分として含有する段ボール用接着
剤。
【請求項２】高アミロース生デンプン成分の化学処理
すなわち改質は、酸化と、加水分解と、エステル化と、
エーテル化と、架橋と、アルカリまたは溶媒による処理
と、を含む請求項１記載の段ボール用接着剤。
【請求項３】ｐＨを７より大きい値にし得るだけの十
分なアルカリ成分を含有する請求項２記載の段ボール用
接着剤。
【請求項４】前記生デンプン成分はアルカリ次亜塩素
酸塩を使用して有効塩素０．１〜１．５重量％で処理す
ることによって酸化させた高アミロースデンプンを含有
する請求項３記載の段ボール用接着剤。
【請求項５】前記生デンプン成分は高アミロース処理
した改質デンプン１０重量％以上と他のデンプン物質と
を含む請求項１記載の段ボール用接着剤。
【請求項６】前記キャリアはアミロース含量４０重量
％以上の高アミロースデンプンを含有する請求項１記載
の段ボール用接着剤。
【請求項７】ｐＨを７より大きい値にし得るだけの十
分なアルカリ成分を含有する接着剤であって、前記生デ
ンプンは、アルカリ次亜塩素酸塩を使用して有効塩素
０．１〜１．５重量％で処理することによって酸化させ
た高アミロースデンプンと、高アミロース成分を少なく
とも５０重量％含有する高アミロース生デンプンとを含
有する請求項６記載の段ボール用接着剤。
【請求項８】接着剤中の前記生デンプン成分は前記キ
ャリアに対して重量比で約２：１から１６：１である請
求項７記載の段ボール用接着剤。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１つに記載の
接着剤組成物を使用して製造した段ボール板紙製品。
【請求項１０】タックとグリーンボンド強度とを高め
た段ボール用耐水性アルカリ硬化接着剤であって、糊化
していないデンプンを含有するノーキャリア組成物を含
む段ボール用耐水性アルカリ硬化接着剤において、少な
くとも４０重量％のアミロースを含有する化学的に処理
すなわち改質した高アミロースデンプンを前記生デンプ
ン成分として含有する段ボール用接着剤。
【請求項１１】高アミロース生デンプン成分の化学処
理すなわち改質は、酸化と、加水分解と、エステル化
と、エーテル化と、架橋と、アルカリまたは溶媒による
処理と、を含む請求項１０記載の段ボール用接着剤。
【請求項１２】ｐＨを７より大きい値にし得るだけの
十分なアルカリ成分を含有し、高アミロースデンプンは
アルカリ次亜塩素酸塩で処理することによって酸化され
たものである請求項１１記載の段ボール用接着剤。
【請求項１３】ａ）糊化していない生部分と糊化し
たキャリア部分とを含む、組成物の重量に対して約１０
〜５０重量％のデンプンと、ｂ）デンプンの重量に対して約０．３〜５重量％のア
ルカリと、ｃ）組成物の重量に対して約４０〜９０重量％の水
と、を含み、少なくとも４０重量％のアミロースを含有する
化学的に処理すなわち改質した高アミロースデンプンを
含有する段ボール用デンプン系耐水性アルカリ硬化接着
剤。
【請求項１４】高アミロース生デンプン成分の化学処
理すなわち改質は、酸化と、加水分解と、エステル化
と、エーテル化と、架橋と、アルカリまたは溶媒による
処理と、を含む請求項１３記載の段ボール用接着剤。
【請求項１５】前記生デンプン成分は少なくとも５０
重量％のアミロースを含有する高アミロース生デンプン
を含み、高アミロースデンプンはアルカリ次亜塩素酸塩
で処理することによって酸化されたものである請求項１
４記載の段ボール用接着剤。
【請求項１６】タックとグリーンボンド強度とを高め
た段ボール板紙を製造するための方法であって、ａ）１）糊化していない生部分と糊化したキャリア
部分とを含む、組成物の重量に対して約１０〜５０重量
％のデンプンと、２）デンプンの重量に対して約０．３〜５重量％のア
ルカリと、３）組成物の重量に対して約４０〜９０重量％の水
と、を含み、少なくとも４０重量％のアミロースを含有する
化学的に処理すなわち改質させた高アミロースデンプン
を含有するデンプン系耐水性アルカリ硬化接着剤を段ボ
ール中芯の段頂に塗布する工程と；ｂ）前記中芯の接着剤を塗布した段頂に表面材を貼り
合わせ、接着結合部を形成する工程と；を含む段ボール板紙の製造方法。
【請求項１７】高アミロース生デンプン成分の化学処
理すなわち改質は、酸化と、加水分解と、エステル化
と、エーテル化と、架橋と、アルカリまたは溶媒による
処理と、を含む請求項１６記載の方法。