JPH09241302A - 層間接着用澱粉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板紙等の抄紙時に、少ない熱量で容易に糊化
し、層間及び層内強度向上（Ｚ軸方向の強度）に優れ、
排水系への流失の少ない層間接着用澱粉を提供する。 【構成】 澱粉類を無酸状態で、150〜200℃の範囲で加
熱処理するが、水可溶成分の生成が澱粉類の絶乾重量に
対して0.1〜10％の範囲に収まる加熱処理時間にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板紙等の多層構造を有
するシートを抄造する際、糊剤として使用する変性澱粉
に係わり、その目的とするところは少ない熱量で容易に
糊化し、効果的な接着層の形成により層間及び層内強度
（Ｚ軸方向の強度）向上に優れ、排水系への流失の少な
い経済的にも有利な糊剤を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】従来、製紙工程で層間接着剤として使用
されている澱粉には低価格の生澱粉が多く使われてき
た。しかし、生澱粉は糊化開始温度が高く、乾燥工程で
熱量の少ない抄紙機では十分糊化せず、紙力の改善が不
十分な為、各種の変性澱粉の使用が提案されてきた。そ
の中には、層間接着剤として尿素リン酸エステル化澱粉
を用いるもの（特開平3-90695号公報）、エーテル化澱
粉、カチオン化澱粉を併用するもの（特公昭51-46852号
公報）、アセチル化澱粉を用いるもの（特公昭62-279号
公報）などがある。これらの変性澱粉は種々の変性によ
り糊化温度を低くしてあるため、高速抄紙機のような比
較的少ない熱量の抄紙機でも容易に糊化し、所期の接着
性能を得ることが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高速抄紙機において
は、澱粉スラリーを含んだ湿紙は乾燥工程を極めて短時
間で通過する為に、湿紙に供給される熱量は比較的少な
く、 その為に層間接着用澱粉には少ない熱量で容易に
糊化することが求められる。さらに、近年故紙を回収し
再利用する頻度が高くなり、それに伴うパルプの短繊維
化からくる紙自体の強度低下により、層間接着用澱粉は
層間強度だけでなく、糊化した澱粉溶液が紙層に一様に
広く分布するように浸透し、紙のＺ軸方向の強度をも向
上させることが望まれている。

【０００４】層間接着用澱粉は価格が比較的安価である
ことから、添加量に対する効果を特に重視しなくても糊
剤として充分使用に耐えるため、広く使用され現在に至
っている。しかしながら、澱粉を多量に使用した場合、
板紙のようなシート状物の抄造では、その工程で多量の
水を使用することから、排水中に糊剤として使用した澱
粉が十分に歩留らずに流出、特に水可溶成分が多い変性
澱粉等は排水を汚濁させ排水処理の負荷が増大する。さ
らに変性法によってはリン酸、尿素といった富養化成分
が流出し、その排水が河川や湖沼を汚濁する。このよう
な問題を避けるために、パルプ等に歩留りやすいカチオ
ン化澱粉を使用することが考えられるが、得られたシー
トを食品容器、あるいは食品包装材として使用した場
合、もともと食用に適さないカチオン化澱粉の一部が内
容物に溶出した場合の危険性が懸念され、実用化は難し
い。

【０００５】また、これらの問題点を解決する方法とし
てジカルボン酸エステル澱粉が提案されている（特開平
5-106192号公報）。ジカルボン酸エステル澱粉は確かに
糊化温度が低く、層間への歩留りは良く、層間接着強度
を向上させる。しかし浸透性が乏しいので、回収された
故紙パルプ等の使用量が多い近年、紙のＺ軸方向の強度
向上効果は期待できない。さらに、ジカルボン酸エステ
ル澱粉を製造する際に使用する薬品が一般に高価である
という欠点を有する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの状
況を考慮して鋭意研究を重ねた結果、従来の焙焼デキス
トリンとは異なり、無酸状態で、かつ特定の条件で加熱
処理した澱粉誘導体がこの目的を達するのに適している
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は澱粉類を加熱処理する
に際し、無酸状態で、加熱温度が150〜200℃の範囲であ
り、水可溶成分の生成が澱粉類の絶乾重量に対して0.1
〜10％の範囲に収まる加熱処理時間であることを特徴と
する層間接着用澱粉である。

【０００８】加熱温度は150〜200℃好ましくは170〜190
℃の範囲で加熱処理する事が望ましい。150℃以下の温
度では長時間加熱処理することで粘度を低くし、浸透性
を向上させることは出来るが、糊化開始温度の低下が不
十分である。また200℃以上の温度では所期の性能を得
るための加熱処理時間が短くなり、製造条件の僅かな振
れで製品の性能のばらつきが大きくなり、更に水可溶成
分が増加するため好ましくない。

【０００９】加熱処理時間は水可溶成分の生成が澱粉類
の絶乾重量に対して0.1〜10％好ましくは0.3〜6％に収
まる範囲が望ましい。加熱温度、品温の昇温速度によっ
て異なるが0.5〜6時間が好ましい。水可溶成分の生成が
0.1％以下に留まる加熱処理時間では、未変性の澱粉と
殆ど粘度が変わらず浸透性に劣る。また、水可溶成分の
生成が10％以上になる加熱処理時間では、浸透性が過剰
で紙中への歩留りが悪く、排水を汚すので良くない。

【００１０】従来の焙焼デキストリンは澱粉に塩酸等の
鉱酸を添加しているが、本発明ではその作業は不要であ
る。酸の添加は、加熱処理中に加水分解が必要以上に進
み、所期の性能が得られなくなることがある。

【００１１】更に本発明は加熱処理する際の原料澱粉類
の水分含量が10％以下であることを特徴とする。初期水
分が10％以上の場合、加熱処理中に加水分解が必要以上
に進み、所期の性能が得られないうえに、加熱装置が大
型化すると、加熱処理中に一気に大量の水蒸気が発生
し、凝集した水滴により澱粉が部分的に糊化したり、固
まってしまうなどの製造上致命的な欠点が生じるからで
ある。

【００１２】原料の澱粉類としては特に限定されること
なく、トウモロコシ澱粉、もち種トウモロコシ澱粉、ハ
イアミローストウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ
澱粉、小麦澱粉、米澱粉、もち種米澱粉等、更に、小麦
粉、コーンフラワー、米粉等の穀粉類等、いずれのもの
も使用でき、本発明の目的を達成するために特に制約は
なく、いずれかのうちひとつ、もしくは２種以上を組合
わせて用いても良い。

【００１３】本発明の層間接着用澱粉は、通常この種の
分野で使用される接着剤と同様にして使用される。即
ち、例えば澱粉を水中に懸濁させてスラリーとし、スプ
レーノズル等により噴霧塗布し、その後乾燥工程で加熱
するなどの方法によって使用できる。乾燥工程での加熱
も従来抄紙に使用されていた加熱条件が使用でき、良好
な糊化と接着強度、および紙のＺ軸方向の強度向上を図
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、も
とより本発明の主旨はこれに限定されるものではない。

【００１５】（供試澱粉の作製）

【００１６】

【実施例１】とうもろし澱粉200gを熱風乾燥機で65℃以
下に保持しながら予備乾燥し水分含量4％としたもの
を、180℃、2時間半加熱処理した。

【００１７】

【実施例２】タピオカ澱粉200gを熱風乾燥機で65℃以下
に保持しながら予備乾燥し、水分含量4％としたもの
を、180℃、2時間加熱処理した。

【００１８】

【実施例３】小麦澱粉200gを熱風乾燥機で65℃以下に保
持しながら予備乾燥し、水分含量3.5％としたものを、1
70℃、3時間加熱処理した。

【００１９】

【実施例４】もち種とうもろこし澱粉2kgを熱風乾燥機
で65℃以下に保持しながら予備乾燥し、水分含量3％と
したものを、混合加熱装置中で混合しながら170℃、3時
間半加熱処理した。

【００２０】

【実施例５】小麦粉2kgを熱風乾燥機で65℃以下に保持
しながら予備乾燥し、水分含量3％としたものを、混合
加熱装置中で混合しながら180℃、2時間加熱処理した。

【００２１】

【比較例１】とうもろこし澱粉100部、尿素5部、リン酸
3部、ピロリン酸ナトリウム10水塩5部を良く攪拌し混練
した後、いったん熱風乾燥機で65℃以下に保持しながら
予備乾燥したのち、減圧加熱オーブン中、130℃で3時間
処理した。水可溶成分17％を含む尿素リン酸エステルと
うもろこし澱粉を得た。

【００２２】

【比較例２】小麦澱粉100部、無水コハク酸6部、水200
部を反応容器に張り込み攪拌しながら3％ＮａＯＨでｐ
Ｈを9.0に保ち1時間反応させ、反応後ｐＨを6.0に調
整、濾過、水洗を3回繰り返し熱風乾燥機にて水分10％
前後に調整した。エステル化度0.07、糊化開始温度40℃
のコハク酸エステル小麦澱粉を得た。

【００２３】

【比較例３】ジャガイモ澱粉100部、酢酸ビニル2.5部、
水200部を反応容器に張り込み攪拌しながら10％Ｎａ2Ｃ
Ｏ3水溶液でｐＨを9.0に保ち1時間反応させ反応後ｐＨ
を6.0に調整、濾過、水洗を3回繰り返し熱風乾燥機にて
水分10％前後に調整した。アセチル化度0.03、糊化開始
温度44℃のアセチル化ジャガイモ澱粉を得た。

【００２４】

【比較例４】 未加工のトウモロコシ澱粉

【００２５】

【比較例５】 未加工のジャガイモ澱粉

【００２６】

【比較例６】 未加工のタピオカ澱粉

【００２７】（供試澱粉の物性および性能）

【００２８】（試験法１）Ｔ型剥離試験（JIS P 8139に
準拠）は第１層にＬＢＫＰ／ＮＢＫＰ／段ボール故紙＝
２／５／３、第２層にＮＢＫＰ単独を試料として用い
た。２層ともフリーネス400mlc.s.f. 、坪量100g/平方メ
ートルである。澱粉スラリーの噴霧は第１層をシートマシ
ンで手抄き後、澱粉スラリーを1.0g/平方メートルスプレー
し、第２層を重ね合せ、ロータリードライヤーにて60℃
で60秒乾燥した。

【００２９】（試験法２）ＩＧＴ印刷適性試験（JIS P
8129に準拠）は１、２層ともＮＢＫＰ単独を試料として
用いた。２層ともフリーネス400mlc.s.f. 、坪量40g/平
方メートルである。澱粉スラリーの噴霧は第１層をシートマ
シンで手抄き後、澱粉スラリーを1.0g/平方メートルスプレ
ーし、第２層を重ね合せ、ロータリードライヤーにて75
℃で60秒乾燥した。ＩＧＴ条件として使用インクはT.V.
25、塗布インク量は×2、スプリングＡを使用した。

【００３０】（試験法３）糊化温度は、供試澱粉スラリ
ーをホットステージ上で1.5℃／分の速度で昇温させな
がら顕微鏡にて澱粉粒を観察し、糊化開始温度を測定し
た。

【００３１】（試験法４）水可溶性分は2％供試澱粉
（無水換算）スラリー50gを、ビーカー中で2時間攪拌
後、市販No.5濾紙で濾過し乾燥し処理前後の澱粉重量差
より算出した。

【００３２】（試験法５）浸透性試験は、水に浸して濡
れた状態の市販No.2濾紙2枚を重ね、その上に濃度10％
の供試澱粉スラリーを50μl滴下し、アルミ箔に挟みホ
ットプレスで80℃にて60秒圧締した。評価は下側2枚目
の濾紙にヨウ素溶液を吹きつけ浸透した澱粉に着色、そ
の面積で5段階評価した。

【００３３】（試験法６）澱粉歩留り算出は紙料として
ＮＢＫＰ、フリーネス400mlc.s.f.、 硫酸バンド0.5%添
加 、ｐＨ6.3を用い、抄紙方法として100meshのワイヤ
ーを張った濾過器に攪拌した紙料を注ぎ2分間静置後、
澱粉スラリーを対パルプ1％添加、減圧下で搾水、抄造
し、抄紙して得たシートを細片にし、紙層中の澱粉を酵
素分解処理後、フェノール硫酸法で定量し添加量との比
較を行い算出した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に試験結果を一覧表にして示した。こ
の表から、明らかに本発明の化工方法が層間接着強さを
示す剥離強度、Ｚ軸方向の紙力強度の指標となるＩＧＴ
印刷適性試験結果、Ｚ軸方向への浸透性、澱粉歩留り全
てにおいて種々の未加工澱粉に比較して優れているばか
りか、他の化工方法との比較においても全ての性能で優
れていることがわかる。水可溶性分についても比較例１
との対比において10％以下と低く排水負荷にとって有利
である。

【００３６】

【発明の効果】板紙等のシート抄造時に本発明の層間接
着用澱粉を使用すると、乾燥工程において少ない熱量で
容易に糊化し、層間接着強度及び紙層間への浸透による
板紙のＺ軸方向の強度の向上を高いレベルで両立させる
ことが可能となる。そのため、澱粉の添加量を減らすこ
とが可能となる上、他のサイズ剤、合成糊剤等、紙力を
増強させるものも場合によっては不要となり、著しい経
済的効果の向上が期待できる。また、澱粉の系外への流
出が殆ど無く、排水中の有機物負荷が減少し、他の化工
方法に比して流失分においても富養成分を含まないため
環境保全上も極めて好ましく、排水処理費用が低減でき
ること、特殊な有機薬品を使用しない点でも安全性が高
い等、数多くの利点を有している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 澱粉類を加熱処理するに際し、無酸状態
   で、加熱温度が150〜200℃の範囲であり、水可溶成分の
   生成が澱粉類の絶乾重量に対して0.1〜10％の範囲に収
   まる加熱処理時間であることを特徴とする層間接着用澱
   粉。
2. 【請求項２】 澱粉類を加熱処理するに際し、該澱粉類
   の水分が澱粉類の絶乾重量に対して10％を越えない範囲
   であることを特徴とする請求項１記載の層間接着用澱
   粉。