JPS6129992B2

JPS6129992B2 -

Info

Publication number: JPS6129992B2
Application number: JP56205142A
Authority: JP
Inventors: Masao Shimashita; Terumasa Fujiwara; Yasumi Kurosaki; Hirotake Fukino
Original assignee: OJI NASHONARU KK; RENGOO KK
Current assignee: OJI NASHONARU KK; RENGOO KK
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1986-07-10
Also published as: JPS58108273A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野）この発明は、段ボール製造用の省エネルギー型
接着剤の製造方法に関するものである。（技術的背景）従来、段ボールの製造には、いわゆるステイン
ホール方式によつて製造されたデンプン系接着剤
が使用されてきた。この接着剤は、キヤリヤー部
と呼ばれる糊化したデンプンと、メイン部と呼ば
れる未糊化デンプンの混合物である。この接着剤
による接着は、基本的には貼合工程時に加熱する
ことによつてメイン部デンプンの糊化膨潤および
それに引続く乾燥によつて達成されるものであ
る。したがつてエネルギー節減のための使用熱量
の削減にもおのずから制限があつた。特にダブル
バツカーと呼ばれる段ボールの貼合工程では、片
段の段頂に塗布された糊を加熱するにはライナー
を通して行なわねばならないので、ばく大な熱量
がライナーの加熱にのみ費やされ、加えられた熱
量のうちのわずかな量だけがメイン部デンプンの
糊化に役立つているにすぎない状態である。複両
面段ボールを製造する場合には、更に片段を通し
ての加熱になるので、熱損失はいつそう著しい。
このような製造方法では熱伝導速度がおそいの
で、貼合速度がおそくなり、段ボール製造速度は
最高マシン速度の1/2〜2/3の速度が限度とされて
いる。更に加えられた熱および水分に起因する紙
の伸縮も避けられないので、段ボールシートの反
りの対策が大きな課題とされてきた。（先行技術）上記の問題を解決する一つの方法として、省エ
ネルギー型接着剤が開発され、段ボール原紙の貼
合時には全く加熱を要しなくなつた（米国特許第
3300360号明細書参照）。この省エネルギー型接着
剤の特徴は、未糊化デンプンを含まない均質なデ
ンプン糊からなることである。段ボール製造に当
つては、高温かつ低粘度に保持したこのデンプン
接着剤を常温の中しん原紙段頂に塗布し、自然冷
却による接着剤の増粘と同時に進行する乾燥とに
よつて、ライナー原紙を貼合固着させる。したが
つて、この省エネルギー型接着剤を段ボール製造
用に使用すれば、段ボール原紙の貼合工程での加
熱を全く省略することができるが、この接着剤シ
ステムの実用化に当つては接着剤の製造方法にお
いて、技術的な難点があり、安価でかつ優れた省
エネルギー型接着剤が待望されているすなわち、このような省エネルギー型方式のデ
ンプン接着剤は、一般的にはデンプン濃度が25％
以上でなければ良好に働かないのであるが、未加
工デンプンを単に糊炊きするのみではこのような
濃度の高いデンプン糊（接着剤）を得ることはで
きない。したがつて原料とするデンプンに何らかの低粘
度化処理を施す必要があるが、そのような低粘度
処理方法として、一般に原料デンプンのばい焼、
酸または酵素による変性、酸化、物理的処理等が
知られている。たとえば米国のIPC（Institute of
Paper Chemistry）では、酸化処理法としてデン
プンの糊炊き時に過硫酸アンモニウムを添加し、
その酸化反応によつてデンプンを分解して低粘度
化することにより、糊化デンプンの製造費を低減
する方法を開発している。しかしながら、上記の
いずれの低粘度化処理方法を採用するにしても、
段ボール製造時の省エネルギーと製造原価の低減
を図るには、このデンプン接着剤の製造原価と段
ボール原紙貼合工程の熱エネルギー費とを総合し
た価値判断が必要となるのである。そこで上記省
エネルギー型接着剤を製造する際のデンプンの低
粘度化処理法を評価すると、次のとおりである。 (1) ばい焼法では、原料デンプンの製造時に多量
の熱を消費するので全エネルギーの節約になら
ない。 (2) 酸処理を含めた他の低粘度化処理法では、低
粘度化処理後、脱水、乾燥、袋詰等の工程を経
たデンプンが段ボール工場に搬入され、そこで
糊炊きを行うので、工程が複雑であり、使用エ
ネルギーを含めた接着剤の製造原価は高くな
る。また、低粘度化処理により分子量が小さく
なりすぎて可溶化した低分子物が流失すること
による歩留り低下、流失低分子物による公害防
止のための工場排水処理経費の増大等の欠点が
ある。（発明の目的）本発明者らは、前述した段ボール製造用接着剤
の現状を打開して、段ボール原紙貼合工程におけ
る所要熱量の大幅な節減、接着剤調整工程の単純
化、省力化及び自動化、ならびに接着剤コストの
大幅な低減を図ることを目的として鋭意研究を重
ねた結果、デンプンの糊炊き時に酸処理を行うこ
とにより、優れたセツト性を有する段ボール製造
用省エネルギー型接着剤が経済的に得られること
を見いだし、その知見に基づいてこの発明を完成
した。（発明の構成）この発明は、デンプン濃度20〜45重量％の水系
デンプン懸濁液に酸性化剤を添加してPHを1.0〜
4.5に調整し、ついでこれを温度90〜160℃に加熱
して糊炊きと低粘度化処理をした後、中和剤を添
加してPHを7.0〜11.0に調整することによつて、
温度85℃における粘度が100〜2000センチポイズ
であり、常温で固化する性質を有し、かつ未糊化
デンプンを含まない水系デンプン接着剤を生成す
ることを特徴とする段ボール製造用接着剤の製造
方法である。以下に図面に基づいて製造方法の概略を説明す
る。第１図はこの発明を実施するための製糊装置
のフローシートの一例である。懸濁液貯槽１において、一定の濃度およびPHに
調製したデンプン懸濁液は、懸濁液供給ポンプ２
によつて、連続的かつ定量的に加熱装置３に送り
込む。加熱装置３は、自動温度調節装置５によつ
て送入量を制御された蒸気４によつて所定温度に
保持する。加熱装置３によつて糊炊き・低粘度化
した糊は、背圧弁６を通過し、その直後に、中和
剤供給定量ポンプ７によつて自動的かつ連続的に
中和剤を糊に投入して、一定PHに調整する。浸透促進、粘着性付与などのために、ほう砂、
ほう酸等を使用する場合には、それらの薬を中和
剤添加前に添加すればよい。生成した水系デンプ
ン接着剤は圧力開放器１０を通して接着剤貯槽９
に入れる。（デンプン）この発明に用いる原料デンプンとしては、種々
の未加工デンプン、すなわちコーンスターチ、ハ
イアミロースコーンスターチ、小麦デンプン等の
地上デンプン、馬鈴しよデンプン、甘しよデンプ
ン、タピオカデンプン等の地下デンプンを使用す
ることができる。また、これらの各種デンプン混
合物を用いることもできる。更に化工デンプンと
して、エーテル化デンプン、エステル化デンプン
を使用することもできる。この発明においては、上記の各種デンプンを水
系懸濁液として原料とする。デンプンの水系懸濁
液中のデンプンの濃度は、20〜45重量％が適当で
あつて、なかでも25〜40重量％が特に好ましい。（酸性化）デンプン濃度20〜45重量％の水系デンプン懸濁
液のPHを調整するための酸性化剤としては、塩
酸、硫酸等の強酸はもちろんのこと、シユウ酸の
ような有機酸および強酸と弱塩基によつて生成さ
れる塩類たとえば塩化アルミニウムも単独使用ま
たは併用することができる。この発明においては、まず第一にデンプン懸濁
液のPHを1.0〜4.5に調整するが、その理由は、PH
が4.5以下であれば、デンプンの酸加水分解によ
る低粘度化が効率よく進むからである。PHが4.5
を越えて高くなると、著しく高温で炊くか、また
は加熱時間を延長しなければならないので実用的
でない。しかしPHが1.0未満になると、加水分解反応が
速くなり過ぎるので糊の粘度の制御が難しく、ま
た糊炊き装置の腐食を招くこともあるから実用的
でない。酸性化剤の添加場所は第１図における懸
濁液貯槽１または懸濁液供給ポンプ２の手前のど
ちらでもよいが、懸濁液供給ポンプ２の直前に定
量ポンプ等によつて添加するのが実際的である。（加熱）この発明におけるデンプンの糊炊き方法として
は、蒸気吹込みによる直接加熱方式およびジヤツ
トによる間接加熱方式があるが90℃以上の糊炊き
ができればいずれの方式でもよい。糊炊き温度としては、90〜160℃が望ましい。
90℃未満では、均一な糊化が難しく、160℃を越
えると、酸加水分解によるデンプン分子切断の制
御が難しくなるうえに熱量損失も大きくなるので
好ましくない。製糊反応させる加熱装置３中の保
持時間は、短かすぎると温度の制御に不便である
が、長すぎると反応装置が過大になるので10分間
以上が実用的である。なおこの糊炊きおよび低粘
度化のエンドポイントは、後述する中和工程にお
ける粘度調整に対応させればよい。また上記酸性化と加熱との間に浸透促進剤、粘
着性付与剤（たとえばホウ砂）、ケイ割れ防止剤
等を添加してもよい。（中和）糊炊き反応によるデンプン懸濁液の低粘度化処
理が完了すると、これを中和して接着剤としての
適当なPHに調整するのであるが、その接着剤の性
能および塗布装置のアプリケータの防食を考慮し
て、中性ないしアルカリ性がよく、PHは7.0〜
11.0が望ましい。 PHが11.0を越える強アルカリ性ではデンプンの
分解が起りやすくなり、接着剤の経時変化が大き
くなつて接着効力が減退するので好ましくない。中和剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸カル
シウム、水酸化アンモニウムなどを使用できる
が、この発明による上記の低粘度化したデンプン
懸濁液は耐アルカリ性が良好であるから、デンプ
ンの初期接着力を著しく増大することで知られる
水酸化ナトリウムを上記のように中和剤として添
加することにより、その効果を活用できる。これ
に反して、前記IPCの方法による過硫酸アンモニ
ウム酸化デンプン糊の場合には、水酸化ナトリウ
ムを加えてPHを10.0以上に調整すると、そのデン
プン糊に急激な褐変劣化が起きて物性が変化し、
耐水性が極端に悪化する。（接着剤の濃度および粘度）この発明の省エネルギー型接着剤中のデンプン
濃度は、20〜45％が望ましい。なぜならば、段ボ
ールのシングルフエーサ側を接着する場合には、
濃度20％で十分に貼合できるが、ダブルバツカー
側を接着する場合には、デンプン濃度を高くした
方が乾燥固化が速いために貼合せ速度を上げるこ
とができるので製造上有利である。しかし濃度が
45％を越えて高くなると、デンプン分子は低分子
化されすぎているために乾燥するともろくなり、
接着強度は弱く、耐湿性も乏しくなるなどの難点
が生じる。またデンプン濃度が45％を越えると懸濁液製造
時に泥状となり、非常に強力なかくはんが必要な
うえに液送が困難になり、製糊装置の省力化、自
動化の障害となる。以上のように、この発明の接着剤のデンプン濃
度は必要に応じて20〜45％に調整するのである
が、この濃度調整及び前述の粘度調整は、糊炊き
の反応温度、PH及び反応時間を適宜に組合わせる
ことによつて行なう。このようにして製造した接着剤の粘度は、測定
温度85℃において100〜2000センチポイズ好まし
くは300〜1000センチポイズになるように調整す
る。85℃における粘度が100cps以下になると低
粘度化しすぎ、セツト性が急激に低下して貼合不
良を生じるから好ましくない。また、85℃におけ
る粘度が2000cps以上になると、高粘度となりす
ぎて段頂への接着剤付着量が不均一となり、接着
剤使用量も増加するから不経済である。当然なが
ら接着剤粘度は糊炊き時のデンプン濃度、酸処理
による低粘度化処理とも相対関係にあり、設計し
た接着剤粘度を得るためには、製造のための諸条
件を適当に選択すればよい。（接着剤の使用方法）この接着剤は、ホツトメルト方式の接着機構に
よつて使用する。すなわち、所定の温度を保持さ
せた接着剤を段ボール用原紙に塗布し、自然冷却
によつてライナーと中しん原紙の接着を完了す
る。したがつて塗布温度はなるべく高温がよく、
実用上70℃〜95℃が好ましい。例えばシングルフ
エーサ側は比較的低い温度の70〜75℃でも貼合で
き、ダブルフエーサー側の場合は85℃以上であ
る。（発明の効果）この発明によれば、段ボール中しん原紙の貼合
工程において、加熱する必要がなく、しかも貼合
速度が速い。更に、製糊装置の省力化、自動化に
ついても、従来のステインホール方式のデンプン
接着剤が前述のようにキヤリヤー部およびメイン
部の２成分混合による煩雑さを有するのに比べ、
この発明ではデンプン成分が１種のみでもよいの
で、はるかに単純化できる。更に、原料デンプンが１種のみでもよいという
ことは、段ボールメーカーとしては原料管理が著
しく単純化されることになる。（実施例）この発明をいつそう理解しやすくするために、
以下に実施例及び比較例を示して具体的に説明す
るが、下記の実施例はこの発明を何ら制限するも
のではない。実施例１固形分濃度30重量％のコンスターチ懸濁液にシ
ユウ酸を添加してPHを2.0に調整し、第１図に示
す製糊装置で150℃〜157℃で糊炊きと低粘度化を
同時に行ない、引き続いてホウ砂を対デンプン２
重量％添加し、その後水酸化ナトリウムで中和し
PHが8.0、全固形分が27％の接着剤を得た。この
接着剤の粘度は85℃において600センチポイズで
あつた。使用例１この接着剤を用いて蒸気を全く通さないシング
ルフエーサーで、ライナーと波形をつけた中しん
とを貼合して片面段ボールを製造したところ、
200ｍ／分の速度で貼合できた。実施例２硫酸でPHを2.0に調整した40重量％のコーンス
ターチ懸濁液を第１図に示す製糊装置で140℃で
糊炊きと低粘度化を同時に行ない、引続いてホウ
砂を対デンプン２重量％添加し、次に水酸ナトリ
ウムで中和し、PHが7.0、全固形分が35％の接着
剤を得た。この接着剤の85℃における粘度は650
センチポイズであつた。使用例２この接着剤を用いて蒸気を全く通さないコルゲ
ーターのダブルバツカーで片面段ボールとライナ
ーを貼り合せて両面段ボールを製造したところ
150ｍ／分の速度で貼合できた。比較例１米国の前記IPCで行つている過硫酸アンモニウ
ム処理デンプン製造法に準じて製糊した接着剤を
用いて試験した。接着剤の原料組成を第１表に示
す。

【表】第１表の組成の懸濁液をIPCの方法によつて糊
炊きし、その接着剤を用いて、使用例２と同様に
して貼合試験を行なつた。その結果は、第２表に
示すように、その貼合速度は使用例２よりも著し
くおそかつた。

【表】比較例２ α−アミラーゼ〔長瀬産業(株)製；商品名タマミ
ール〕を対デンプン0.25％添加した40重量％のコ
ーンスターチ懸濁液を糊化装置で温度100〜105℃
で糊炊きと低粘度化を同時に行い、引続いてホウ
砂を対デンプン２％添加し、次に水酸化ナトリウ
ムを添加してPHを8.0に調整し、デンプン濃度36
％の接着剤を得た。この接着剤の粘度は、85℃で
490センチポイズであつた。この接着剤を用いて
使用例２と同様の貼合試験を行なつたところ貼合
速度は100ｍ／分であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施するための製糊装置
の一例の説明図である。１……懸濁液貯槽、２……懸濁液供給ポンプ、
３……加熱装置、４……蒸気、５……自動温度調
節装置、６……背圧弁、７……中和剤供給定量ポ
ンプ、８……薬剤調製タンク、９……接着剤貯
槽、１０……圧力開放器。

Claims

【特許請求の範囲】１デンプン濃度20〜45重量％の水系デンプン懸
濁液に酸性化剤を添加してPHを1.0〜4.5に調整
し、温度90〜160℃において糊炊きおよび低粘度
化処理した後、PHを7.0〜11.0に調整することに
よつて、温度85℃における粘度が100〜2000セン
チポイズであり、常温で固化する性質を有し、か
つ未糊化デンプンを含まない水系デンプン接着剤
を生成することを特徴とする段ボール製造用接着
剤の製造方法。２デンプンが、コーンスターチ、ハイアミロー
スコーンスターチ、小麦デンプン、馬鈴しよデン
プン、甘しよデンプン、タピオカデンプンから成
る群、またはこれらのデンプンのエーテル化物、
エステル化物から成る群のいずれかから選ばれた
１種または２種以上の混合物である特許請求の範
囲第１項に記載の段ボール製造用接着剤の製造方
法。３酸性化剤が、無機酸、有機酸または強酸と弱
塩基との塩である特許請求の範囲第１項または第
２項に記載の段ボール製造用接着剤の製造方法。