(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
ａ．でんぷん成分；
ｂ．アルカリ性成分；
ｃ．四ホウ酸ナトリウム；
ｄ．水；および
ｅ．複数の膨張性マイクロスフェア；
を含有する断熱性が改善された接着剤組成物であって、
該でんぷん成分が、上記膨張性マイクロスフェアが膨張する温度以上の温度で、該でん
ぷん成分の完全糊化が可能なように選ばれている接着剤組成物であって、
接着剤組成物の糊化開始温度が、マイクロスフェアのＴｅｘｐ（Ｔｅｘｐはマイクロス
フェアが膨張開始する温度）より１１．１℃〜２２．２℃低く（２０°Ｆ〜４０°Ｆ低く）、
接着剤組成物が完全に凝固する温度が、膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上（Ｔｍａ
ｘは、マイクロスフェアが最大膨張率に到達する温度である）である、該接着剤組成物。
【請求項２】
上記でんぷん成分が高アミロース濃度のでんぷん組成物を含む請求項１の接着剤組成物
。
【請求項３】
上記でんぷん成分が以下の成分を含む請求項１の接着剤組成物：
ａ．未変性でんぷん組成物；および
ｂ．高アミロース濃度のでんぷん組成物。
【請求項４】
上記接着剤組成物が、上記未変性でんぷん組成物を上記接着剤組成物の２０重量％の量
で含み、上記高アミロース濃度のでんぷん組成物を上記接着剤組成物の４重量％の量で含
む請求項３の接着剤組成物。
【請求項５】
上記アルカリ性成分が水酸化ナトリウムを含む請求項１の接着剤組成物。
【請求項６】
上記膨張性マイクロスフェアが、加熱及び／又は放射線の存在下で膨張して断熱発泡体
を形成する高分子マイクロスフェアを含む請求項１の接着剤組成物。
【請求項７】
上記膨張性マイクロスフェアが８２．２℃（１８０°Ｆ）〜９８．９℃（２１０°Ｆ）
の温度で膨張し始める請求項６の接着剤組成物。
【請求項８】
上記膨張性マイクロスフェアが、１２１．１℃（２５０°Ｆ）〜１３７．８℃（２８０
°Ｆ）の温度で最大の膨張レベルをもつ請求項６の接着剤組成物。
【請求項９】
上記複数の膨張性マイクロスフェアが、上記接着剤組成物の０．５％〜５重量％の量で
存在する請求項１の接着剤組成物。
【請求項１０】
以下の工程を含む断熱性が改善された段ボール製品の製造方法：
ａ．平面状で第一の面と第二の面をもつ第一の紙ライナーを与える工程；
ｂ．複数のフルートをもち、各フルートが１つの頂部と１つの谷部を有する第二の紙ライ
ナーを与える工程；
ｃ．以下の工程を含む断熱性が改善された接着剤組成物の製造工程：
ｉ．高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤および水を混合してでんぷ
ん混合物を形成する工程；
ｉｉ．上記高アミロースでんぷん混合物を加熱して加熱でんぷん混合物を形成する工
程；、
ｉｉｉ．上記加熱でんぷん混合物に未変性でんぷん成分を加える工程；および
ｉｖ．上記加熱でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを加える工程：
ｄ．上記フルートのそれぞれの頂部に上記接着剤組成物を塗布する工程；
ｅ．上記フルートの頂部を上記平面状の紙ライナーの第一の面の表面に合わせて、第一の
紙ライナーと第二の紙ライナーが上記フルートの上記頂部で互いに接触した複合構造物を
形成する工程；および
ｆ．上記複合構造物の上記接着剤組成物を第一の温度と第二の温度に加熱して硬化させる
工程であって、上記第一の温度と上記第二の温度が１１．１℃〜２２．２℃異なる（２０°Ｆ〜４０°Ｆ異なる）工程、であり、接着剤組成物の糊化開始温度が、マイクロスフェアのＴｅｘｐ（Ｔｅｘｐはマイクロスフェアが膨張開始する温度）より１１．１℃〜２２．２℃低く（２０°Ｆ〜４０°Ｆ低く）、接着剤組成物が完全に凝固する温度が、膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上（Ｔｍａｘは、マイクロスフェアが最大膨張率に到達する温度である）であり、上記第一の温度が接着剤組成物の糊化開始温度であり、上記第二の温度が膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘより高い温度である、上記製造方法。
【請求項１１】
上記フルートの先端を上記平坦な紙ライナーの第一の面におく上記工程が、圧力を用い
て上記先端を上記第一の面に固定することを含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
上記第一の温度が５８．９℃（１３８°Ｆ）〜６８．９℃（１５６°Ｆ）である請求項
１０の方法。
【請求項１３】
以下の工程を含む断熱シートの製造方法：
ａ．第一の面と第二の面をもつ平面状の紙シートを与える工程であって、上記第一の面が
断熱成分を収容するのに十分な構造をもつ表面を持つ工程；
ｂ．以下の工程を含む接着剤組成物の製造工程：
ｉ．高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤および水を混合してでんぷ
ん混合物を形成する工程；
ｉｉ．上記高アミロースでんぷん混合物を加熱して加熱でんぷん混合物を形成する工
程；
ｉｉｉ．上記加熱でんぷん混合物に未変性でんぷん成分を加える工程；および
ｉｖ．上記加熱でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを加える工程：
ｃ．上記平面状の紙シートの第一の面の表面に上記接着剤組成物を塗布して、塗布された
接着剤組成物を持つシートを形成する工程；
ｄ．上記塗布された接着剤組成物をもつシートを、上記膨張性マイクロスフェアを膨張さ
せるのに十分な第一の温度に加熱する工程；
ｅ．上記塗布された接着剤組成物を持つシートを、上記接着剤組成物を完全に硬化させる
のに十分な第二の温度に加熱する工程、
であり、接着剤組成物の糊化開始温度が、マイクロスフェアのＴｅｘｐ（Ｔｅｘｐはマイ
クロスフェアが膨張開始する温度）より１１．１℃〜２２．２℃低く（２０°Ｆ〜４０°Ｆ低く）、接着剤組成物が完全に凝固する温度が、膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上（Ｔｍａｘは、マイクロスフェアが最大膨張率に到達する温度である）である、上記製造方法。
【請求項１４】
上記でんぷん成分が、上記膨張性マイクロスフェアが膨張する温度以上の温度で上記で
んぷん成分の完全糊化が可能なように選ばれる請求項１３の方法。
【請求項１５】
上記でんぷん成分が、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの混合物を含む請求項１
３の方法。
【請求項１６】
上記平坦な紙シートの第一の面に上記接着剤組成物を塗布する工程が、上記複数の膨張
性マイクロスフェアが、点状、縞状、波状、格子状、平坦な底面を持ついずれかの一般的
な多面体形状、円柱状、これらの組み合わせからなる群から選ばれる構造で塗布されるよ
うに上記接着剤組成物を塗布することを含む請求項１３の方法。
【請求項１７】
上記第一の温度が上記接着剤組成物を完全硬化させるのに不十分である請求項１３の方
法。
【請求項１８】
上記第一の温度が８２．２℃（１８０°Ｆ）〜９８．９℃（２１０°Ｆ）である請求項
１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年９月１０日出願の米国仮特許出願Ｎｏ．６１／３８１，６４２の利益を主張するものであり、同出願の内容を参考文献として本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
技術分野
本発明は、断熱性が改善された接着剤組成物に関する。特に本発明は、段ボール製品などの紙製品に断熱性を付与するために用いられる接着剤組成物とその接着剤組成物の製造方法を含む。
【背景技術】
【０００３】
段ボール紙などの板紙は、紙カップなどのいろいろな製品の断熱のために広く使用されている。従来、段ボール紙は、まず段ロール間にセルロース系シートを通してシートに実質的に波状または蛇紋状の断面を形成することにより、波形品または中芯を形成して製造されている。波部分の傾斜部はフルート（flutes）とよばれる。通常このフルートの先端に接着剤が塗布され、この波形のシートが段ロールと圧力ロールの間を通過する際に、この波形品の接着剤塗布フルートに非波形または平面状のセルロース系ライナーが貼り合わされる。このようにして得られる、片面に波形中芯をもち、他面に平面状ライナーをもつ紙製品は片面ウェブとよばれる。特定用途では、この片面品はそのままライナーまたは容器中の緩衝材として使用できる。いくつかの製品における「両面」作業では、接着剤がさらにこの片面ウェブのフルート先端に塗布され、次いで第二のライナーシートがこのフルートを持つ中芯に貼り合わされる。第二のライナーシートは、接着剤との接触の際に熱と圧力の条件に曝される。実際、最もよく遭遇する段ボールのシートは、波形中芯の両面に配置される二枚の平面をもっている。所望の比強度によっては、段ボールのシートに、より複雑な構造、例えば二枚の波形中芯と三枚の平面表面を有し、二枚の表面平面が外部にあり、一枚の表面平面が内部にあって二枚の波形中芯を分離している構造を与えてもよい。
【０００４】
でんぷん系の接着剤が、その望ましい接着性、低コストおよび製造容易さから、上記段ボール製造プロセスで最もよく使用されている。最も基本的な段ボール製造用でんぷん系接着剤は、通常「スタインホール」配合物と呼ばれるものであり、この接着剤は、加熱でんぷんの水分散液中に懸濁された非糊化粗でんぷんを含むアルカリ性接着剤である。この接着剤は、水酸化ナトリウム（カセイソーダ）を用いて水中ででんぷんを糊化して、糊化された又は加熱されたキャリアの第一の混合物を得て、次いでゆっくりと、これを（非糊化）粗でんぷん、硼砂および水からなる第二の混合物に加えて十分に配合された接着剤を得ることにより製造される。従来の段ボール製造プロセスでは、この接着剤が、フルートを有する紙媒体または片面ボードの先端に塗布される。この後で熱と圧力をかけると粗でんぷんが糊化し、瞬間的に粘度が上昇して接着のための結合が形成される。
【０００５】
通常の接着剤でも断熱紙のいろいろな層を相互に接合させるのに十分であるが、このような接着剤自体は断熱に寄与しない。したがって、通常、少なくとも二枚の紙の層（ライナーと中芯）が必要であり、多くの状況では、三枚の層が必要である（二枚のライナーと一枚の中芯）。適当な断熱を行うためには、通常の断熱製品は、その波形振幅がかなり大きな中芯を必要とし、このためこの中芯の形成にはより多量の紙を使用する必要がある。このような通常の配合物では、製品に多量の紙の使用が必要であり、このため製造コストが上昇し、また環境的に健全ではなかった。
【０００６】
本発明は、製品に断熱性を付与する接着剤組成物を使用して断熱紙を改善することを目的とする。また、この接着剤とこれから作られる製品は、天然成分から製造されるものであり、環境的配慮もなされている。本発明は、環境的に健全な断熱性接着剤であって、塗布する製品に十分な接着性を与えるものを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、接着剤の十分な強度を保持しながら、より大きな断熱を提供するでんぷん組成物と、そのでんぷん組成物の使用方法に関する。本発明では、このでんぷん組成物の硬化特性と断熱成分の膨張特性のバランスを取って適当な接着剤を与える。特に、このでんぷん組成物は、断熱成分を十分に膨張させて接着強度と断熱性の両効果を最大とするような糊化温度と硬化温度を持つように選択される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の実施態様においては、でんぷん成分；アルカリ性成分；四ホウ酸ナトリウム；水；および複数の膨張性マイクロスフェア（expandable microspheres）を含む断熱性が改善された接着剤組成物であって、該でんぷん成分が、上記膨張性マイクロスフェアが膨張する温度以上の温度で上記でんぷん成分の完全糊化ができるように選ばれている接着剤組成物が提供される。
【０００９】
本発明のもう一つの実施態様では、以下の工程を含む断熱性が改善された段ボール製品の製造方法が提供される：第一の面と第二の面をもつ実質的に平坦な紙ライナーを与える工程；複数のフルートを有し、各フルートが１つの頂部と１つの谷部をもつ紙ライナーを与える工程；高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤および水を混合してでんぷん混合物を形成した後、上記高アミロースでんぷん混合物を加熱して加熱でんぷん混合物を形成する工程、上記加熱でんぷん混合物に未変性でんぷん成分を加える工程および上記加熱でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを加える工程を含む断熱性が改善された接着剤組成物の製造工程；上記フルートのそれぞれの頂部に上記接着剤組成物を塗布する工程；上記フルートの頂部を上記平面状の紙ライナーの第一の面の表面に合わせて、第一の紙ライナーと第二の紙ライナーが上記フルートの頂部で互いに接触した複合構造物を形成する工程；上記複合構造物中の接着剤組成物を第一の温度と第二の温度に加熱して硬化させる工程であって、上記第一の温度と上記第二の温度が約２０°Ｆ〜約４０°Ｆ異なっている工程。
【００１０】
本発明のさらにもう一つの実施態様では、以下の工程を含む断熱シートの製造方法が提供される：第一の面と第二の面をもつ実質的に平坦な紙シートを与える工程であって、この第一の面が断熱成分を収容するのに十分な構造をもつ表面を有している工程；高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤および水を混合してでんぷん混合物を形成した後、上記高アミロースでんぷん混合物を加熱して加熱でんぷん混合物を形成する工程、上記加熱でんぷん混合物に未変性でんぷん成分を加える工程および上記加熱でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを加える工程を含む接着剤組成物の製造工程；上記実質的に平坦な紙シートの第一の面に上記接着剤組成物を塗布して塗布された接着剤組成物を持つシートを形成する工程；上記塗布された接着剤組成物をもつシートを上記膨張性マイクロスフェアを膨張させるのに十分な第一の温度に加熱する工程；および上記塗布された接着剤組成物を持つシートを上記接着剤組成物を完全に硬化させるのに十分な第二の温度に加熱する工程。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】いろいろな接着剤の試験結果であり、これらの接着性をマイクロスフェアの膨張率と比較して示す。
【００１２】
【図１Ａ】段ボール製造装置の一実施態様。
【００１３】
【図２】膨張性マイクロスフェアを含まない段ボールの拡大断面図。
【００１４】
【図３】膨張性マイクロスフェアを含む段ボールの拡大断面図。
【００１５】
【図４】膨張性マイクロスフェアを含む段ボールの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
断熱紙製品中で使用される通常の接着剤は、最終製品に断熱性を与えるとしてもほとんど検知できない程度である。このような接着剤は、一般的には、一枚のライナー（または複数枚のライナー）を中芯に接着させて、フルートの先端とライナーの間にある空気空間で断熱をすることのみに有用である。また、この接着剤組成物はフルート先端とライナーの間の接着をもたらすのみであるので、接着点ではフルート先端とライナー間に空間がほとんど存在しない。接着点ではこれら二つの要素間に空間がないため、断熱性の増加があるとしても非常に小さい。空気が最大の断熱手段であるため、中芯の作る波の振幅がかなり大きい必要があり、このため中芯がかなり大きなシート状の紙からできている必要がある。また、十分な断熱を付与するために、このような通常の製品は、ライナーを形成するのに厚紙を使用したり、一枚のライナーを形成するのに多層紙を使用したりする。その結果、このような製品の通常の加工は、高コストの製造方法となるばかりか、大量の廃棄物を発生させる。
【００１７】
本発明は、用いる製品に断熱性を付与する接着剤組成物を提供する。本明細書に記載の接着剤組成物は、一つの中芯と一枚または二枚のライナーをもつ従来の段ボール紙製品に有用である。本発明の接着剤組成物を使用すると、接着点において中芯のフルート先端とこれが付着するライナーとの間に、より大きな断熱空間が与えられる。他の実施態様においては、本発明の接着剤組成物は、中芯を必要とせず接着剤組成物自体で所望の断熱を付与する板紙断熱材を形成するのに有用であろう。本明細書に記載の接着剤組成物は、実質的に天然の生分解性材料から製造され、本発明の接着剤組成物で製造される製品は、その製造に必要な紙の量が少ない。その結果、より安価でより環境にやさしい製品となる。本明細書で有用な断熱製品には、熱飲料用カップや熱食品用容器などの消費者用紙製品が含まれる。
【００１８】
本発明は、断熱製品の製造に用いる接着剤組成物がその中に複数の膨張性マイクロスフェアを含んでいてもよいという発見によるものである。接着剤組成物中でこのような膨張性マイクロスフェアを膨張させると、泡状の接着物質が形成され、これがその製品に断熱性を与える。例えば、この接着剤をライナーと中芯のフルートの先端との間に塗布して膨張性マイクロスフェアを膨張させると、付着点のフルート先端とライナー間に断熱空間が与えられる。この断熱空間が得られる製品の断熱性を向上させるため、波の振幅が小さな（即ち、必要な空気空間が小さい）中芯の使用をしても、それでもまだ、適度な断熱を付与することが可能となる。この中芯層はより平らな波構造をとることができ、中芯に使用する紙の量が減少する。また、断熱性が増加するため、製品に、より薄い紙及び／又は単層構造の紙ライナーを使用することが可能となり、コスト低減と廃棄材料量の減少が可能となる。
【００１９】
第一の実施態様においては、本発明は、段ボール紙または非段ボール紙などの断熱板を製造するための接着剤を含む。この板紙は、断熱製品で従来から使用されているセルロース系紙材料などを含め、あらゆる種類の紙材料で製造されていてもよい。使用される紙製品は再生可能な材料であることが望ましい。
【００２０】
この接着剤組成物は、いくつもの材料からできていてもよい。この接着剤組成物は、水、でんぷん成分、架橋剤成分、アルカリ性成分および複数の膨張性マイクロスフェアを含むことが望ましい。この接着剤組成物はさらに、一種以上の湿潤剤、保存料または充填剤を含んでいてもよい。接着剤組成物の接着性及び断熱性に悪影響を及ぼさない他の材料を、所望により使用することもできる。
【００２１】
本接着剤組成物は、いずれかの極性溶媒、特に水をその配合物中に含んでいてもよい。ある望ましい実施態様においては、この組成物の凝固（または糊化）の前にこの接着剤組成物は、極性溶媒を、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約４０％〜約７５重量％の量で含み、最も望ましくは本組成物の凝固前の組成物の約５０％〜約７０重量％の量で含んでいる。
【００２２】
この接着剤組成物はでんぷん成分を含んでいる。このでんぷん成分は、本接着剤組成物中にいずれの量で存在していてもよく、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約２０％〜約４０重量％の量で存在することが望ましく、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約２５％〜約３５重量％の量で存在することがより望ましい。このでんぷん成分は、所望のいずれのでんぷん材料を含んでいてもよく、特に例えば、トウモロコシなどの天然起源のでんぷん材料を含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、このでんぷん成分は高分岐状組成のでんぷんを含んでいてもよい。例えば、このでんぷん成分は、未変性でんぷんを、あるいは「パール」でんぷんを含んでいてもよい。なお、上記の用語「未変性（ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ）」でんぷんは、アミロース含量が２５％未満のでんぷん組成物をいう。この未変性でんぷんは、いずれの形態で使用してもよいが、直径が約２０ミクロンの粉末状または粒状で使用されることが好ましい。他の実施態様においては、このでんぷん成分は、キャリアでんぷんとも呼ばれる加熱でんぷんを含んでいてもよい。この加熱でんぷんは、未変性でんぷんより高い粘度を持つ。
【００２３】
さらに他の実施態様においては、でんぷん成分は、高濃度の直鎖物質を含む組成を有するでんぷん材料を含んでいてもよい。このような成分には、高アミロースでんぷん材料、例えばオプタミル（Ｏｐｔａｍｙｌ）（登録商標）という商品名でヘンケル社から販売されているものが含まれる。なお、高アミロース含量のでんぷん（「高アミロースでんぷん」とよぶ）は、少なくとも５０％のアミロース含量をもつ。いくつかの実施態様においては、高アミロースでんぷんは、約２５％〜約５０％アミロース濃度をとってよく、より望ましくは約３５％〜５０％のアミロース濃度をとることができる。以下で説明するように、ある実施態様においては、高アミロースでんぷん材料と未変性でんぷん材料との併用が、接着剤組成物中でのマイクロスフェアの膨張に有利である。高アミロースでんぷんと未変性でんぷんを組み合わせると、水分率が高く、最終凝固（または硬化）温度が高いでんぷん成分が得られる。
【００２４】
でんぷん成分が複数の材料を含む実施態様では、このでんぷん成分は、未変性でんぷんと少なくとも一種の加熱でんぷんまたは高アミロースでんぷんの混合物を含む。このでんぷん成分は、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの混合物を含むことが望ましい。未変性でんぷん成分は、でんぷん成分の約６０％〜約９０重量％であってもよい。好ましい実施態様においては、未変性でんぷん成分と高アミロースでんぷん成分は約５：１〜約３：１の比率で存在する。
【００２５】
接着剤組成物は、一種以上のアルカリ性成分を含んでいてもよい。このアルカリ性成分は、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約０．５％〜約１．５重量％の量で存在できる。アルカリ性成分は、アルカリ性であるならいずれの成分であってもよい。特定の実施態様では、アルカリ性成分は水酸化ナトリウムを含むが、必要により所望のいずれのアルカリ性成分を使用してもよい。
【００２６】
接着剤組成物は一種以上の架橋成分を含んでいる。本発明で有用な架橋剤には、例えば四ホウ酸ナトリウム（硼砂ともよばれる）が含まれる。本発明においては、架橋剤は本組成物の凝固前の接着剤組成物の約０．１０％〜約０．２０重量％の量で存在できる。
【００２７】
接着剤組成物は、湿潤剤、保存料または充填剤などの任意のあらゆる成分を含んでいてもよい。本発明で有用な湿潤剤は、本組成物の粘度安定性の維持に役立つものであり、例えば、グリセロール、グリセリン、尿素、プロピレングリコール、グリセリルトリアセテート、ソルビトール、キシリトールおよびマルチトールなどの糖類および糖ポリオール、ポリデキストロースなどの高分子状ポリオール、キラヤまたは乳酸などの天然抽出物、または湿潤性を示すあらゆる他の所望の組成物である。湿潤剤は、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約０．１％〜約１５重量％の量で本発明で使用できる。本発明では保存料が有用であり、１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オンなどの保存料が含まれる。保存料は、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約０．０５％〜約０．２０重量％の量で使用できる。当該分野で知られているような、あらゆる望ましい充填剤も使用可能である。
【００２８】
接着剤組成物は、複数の膨張性マイクロスフェアを含んでいる。本発明で有用な膨張性マイクロスフェアは、熱及び／又は放射エネルギー（例えば、マイクロ波、赤外線、高周波、及び／又は超音波によるエネルギー）の存在下で大きさが膨張できることが必要である。本発明で有用なマイクロスフェアには、例えば、炭化水素コアとポリアクリロニトリルシェルを持つもの（商品名デュアライト（Ｄｕａｌｉｔｅ）（登録商標）で販売されているものなど）などの加熱膨張性高分子マイクロスフェアおよび他の類似のマイクロスフェア（商品名エクスパンセル（Ｅｘｐａｎｃｅｌ）（登録商標）で販売されているものなど）が含まれる。膨張性マイクロスフェアの膨張前の大きさはいずれであってもよく、例えば直径が約１２ミクロン〜約３０ミクロンである。熱の存在下では、本発明の膨張性マイクロスフェアは、直径で約３倍〜約１０倍増加可能である。即ち、膨張性マイクロスフェアの直径は、出発原料の初期直径に対して約３００％〜約１，０００％膨張可能であり、最も望ましくは、膨張性マイクロスフェアの直径は、初期直径の約３５０％〜約６００％膨張可能である。接着剤組成物中のマイクロスフェアが膨張すると、接着剤組成物が泡状物質となり、これで断熱性が改善される。下に説明するように、マイクロスフェアの膨張は、部分的に糊化した接着剤組成物中で起こることが望ましい。
【００２９】
膨張性マイクロスフェアは、特定の膨張開始温度と最大膨張率に到達する第２の温度をもつ。マイクロスフェアが膨張開始する温度（Ｔｅｘｐ）は、約１８０°Ｆ〜約２１０°Ｆであることが望ましく、約１９０°Ｆ〜約２０８°Ｆであることがより望ましい。マイクロスフェアが最大膨張率に到達する温度（Ｔｍａｘ）は約２５０°Ｆ〜約２８５°Ｆであることが望ましく、約２５７°Ｆ〜約２７５°Ｆであることがより望ましい。もちろん、異なるグレードのマイクロスフェアは、異なるＴｅｘｐとＴｍａｘをもっている。例えばある特に有用なマイクロスフェアのＴｅｘｐは約２０８°ＦでありＴｍａｘは約２７５°Ｆであるが、他の有用なマイクロスフェアのＴｅｘｐは約１９０°ＦでありＴｍａｘは約２６６°Ｆである。あらゆる特定グレードのマイクロスフェアも本発明で使用可能であるが、当該マイクロスフェアのＴｅｘｐとＴｍａｘを考慮して、本プロセスを少し変更する必要がある。
【００３０】
特定のマイクロスフェアとそのＴｅｘｐとＴｍａｘの選択は本発明に極めて重要であるということではないが、これらの温度により加工温度を変更することができる。ほとんどの用途では、マイクロスフェアのＴｍａｘは、でんぷん接着剤組成物の完全凝固（または硬化）温度以下の温度であることが望ましい。当業者には明らかなように、本発明の接着剤組成物は、流体状のでんぷん系接着剤組成物中に複数の未膨張マイクロスフェアを含んでいる。この接着剤組成物が完全に凝固または硬化する前に、このようなマイクロスフェアが組成物中で移動して膨張することができる。しかしこの接着剤組成物が凝固すると、マイクロスフェアが実質的に位置的に固定され、その膨張が不可能とはいわないものの難しくなる。このため、このマイクロスフェアの最大膨張温度（Ｔｍａｘ）が、接着剤組成物の完全凝固温度以下であることが有用である。
【００３１】
もちろん、でんぷん系接着剤組成物が完全硬化温度より低い温度で凝固または糊化し始めることに注目してもよい。いくつかの実施態様においては、でんぷん組成物の初期凝固温度は約１３８°Ｆ〜約１５６°Ｆであってよい。この温度では、でんぷん系接着剤は糊化し始めるが、接着剤組成物は未だに高い水分率を保有し、実質的に流体である。でんぷん接着剤組成物が完全に凝固する温度は膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上であることが望ましいが、でんぷん接着剤組成物が完全に凝固する温度は、マイクロスフェアのＴｅｘｐとＴｍａｘの間であってもよい。
【００３２】
マイクロスフェアの最大膨張温度（Ｔｍａｘ）と接着剤組成物の最終凝固温度は、約２０°Ｆ〜約４０°Ｆ異なることが望ましく、約３０°Ｆ異なることがより望ましいであろう。この差により、膨張性マイクロスフェアを膨張させ、接着剤を適度に凝固させることができる。接着剤の糊化開始温度は、マイクロスフェアのＴｅｘｐより約２０°Ｆ〜約４０°Ｆ低いことが望ましく、マイクロスフェアのＴｅｘｐより約３０°Ｆ低いことがより望ましい。また、接着剤の完全硬化温度は、マイクロスフェアのＴｍａｘより約２０°Ｆ〜約４０°Ｆ高いことが望ましく、またマイクロスフェアのＴｍａｘより約３０°Ｆ高いことがより望ましい。
【００３３】
特に望ましい製品製造の実施態様においては、接着剤組成物が製品の一表面（または複数の表面）に塗布され、接着剤の糊化を開始させるのに充分な熱に曝される。接着剤の糊化開始により、接着剤とマイクロスフェアをその位置に保持することが促進されるが、マイクロスフェアは膨張することが可能である。次いでマイクロスフェアが膨張するのに充分な温度にまで加熱してよい。最後に、もう一度加熱して、接着剤組成物を完全凝固させるのに十分な温度にまで上げてもよい。所望のいずれの方法で加熱してもよく、例えば炉中であるいは熱ローラーを用いて加熱してもよい。いろいろな段階（糊化開始、マイクロスフェアの膨張、および接着剤の完全凝固）を、熱に代えてあるいは熱に加えて放射エネルギーを用いて行うことができることに注意が必要である。即ち、例えばマイクロ波または高周波を用いて上記のいろいろな工程を実施することができる。また本方法では、熱と放射線をあらゆる組合せで印加してもよい。例えば、接着剤組成物の糊化を直熱で開始し、マイクロスフェアの膨張を放射エネルギーの印加で行ってもよい。
【００３４】
いくつかの実施態様においては、接着剤組成物のでんぷん成分は、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの組合せを含む。このでんぷんの組み合わせにより、水分率が高く、このため最終凝固温度が高い組成物が得られる。接着剤の糊化開始温度は未変性でんぷん単独とほぼ同じ温度のままであってもよいが、最終凝固温度は未変性でんぷん単独より高くてもよい。本発明者らは、接着剤組成物の凝固温度を上げることで、マイクロスフェアを膨張させる温度帯がより大きく得られることを発見した。接着剤の凝固温度を望むように増加させるために、組成物に他の添加物を加えてもよい。
【００３５】
接着剤組成物は、複数の未膨張の膨張性マイクロスフェアを含む。本組成物中で用いられる特定の膨張性マイクロスフェアに応じて、組成物中のマイクロスフェアの所望量を変更してもよい。本発明者らにより、接着剤組成物が過剰に高濃度の膨張性マイクロスフェアを含む場合、マイクロスフェアの膨張後に接着が不十分となることが明らかとなった。しかしながら、もし過剰に低濃度の膨張性マイクロスフェアが存在する場合、得られる接着剤の膨張が不十分で、このため断熱が不十分となる。したがって、組成物中の膨張性マイクロスフェアの最適濃度を決定するに当り、配合量と膨張率、またその配合量での膨張率と温度を考慮する必要がある。マイクロスフェアの膨張率が低い場合、接着剤組成物中で高濃度となることがあり、逆にマイクロスフェアの膨張率が大きいと、接着剤組成物中の濃度が小さくなることがある。
【００３６】
好ましい実施態様においては、この膨張性マイクロスフェアは、接着剤組成物中に本組成物の凝固前の接着剤組成物の約０．５％〜約５．０重量％の量で存在することが望ましく、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約１．０％〜約２．０重量％で存在することがより望ましく、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約１．２重量％で存在することが最も望ましい。Ｔｍａｘでの直径の膨張率が約３７０％である膨張性マイクロスフェアを含む実施態様では、このマイクロスフェアは、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約１．５％〜約２．０重量％の量で存在していてもよい。Ｔｍａｘで直径の膨張率が約４７０％である膨張性マイクロスフェアを含む実施態様では、このマイクロスフェアは、本組成物の凝固前の接着剤組成物の約１．０％〜約１．５重量％の量で存在していてもよい。加熱能力の低い系では、より高濃度の膨張性マイクロスフェアを含むことが望ましく、例えば本組成物の凝固前の接着剤組成物の最大４重量％の膨張性マイクロスフェアを含むことが望ましい。膨張性マイクロスフェアの膨張率とマイクロスフェアの配合量は相互に関係している。図１に示すように、本出願人は数種の異なるグレードの膨張性マイクロスフェアを試験し、いろいろな接着剤組成物中のマイクロスフェアの濃度に、「危険域」（接着力の消失）と「安全域」（良好な接着力）があることを示した。接着剤組成物中のマイクロスフェアの濃度が、これら二つの領域の間にあることが望ましい。これにより、得られた泡状接着剤の膨張、ひいては断熱と接着力のバランスを取ることができる。
【００３７】
本発明は、断熱性が改善された接着剤組成物の製造方法を提供する。本方法では、まず、でんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料または充填剤を混合して、でんぷん混合物を形成する。でんぷん混合物が形成された後、これを部分的に糊化させて糊化でんぷん混合物とし、次いでこの糊化でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを添加する。望ましければ、糊化開始前のでんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを添加してもよい。いくつかの実施態様においては、このでんぷん成分が、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの組合せを含む。このような実施態様においては、高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、任意の湿潤剤、保存料および充填剤を混合し、この混合物を糊化させ、次いで別途、未変性でんぷん成分を添加することが好ましい。この混合物が得られた後、複数の膨張性マイクロスフェアを添加できる。
【００３８】
他の実施態様においては、本発明は、断熱性が改善された接着剤組成物を与えるためのキットを提供する。この実施態様においては、このキットは、二つの成分、第一成分と第二成分を含み、これらは、望ましくは別の容器に収められている。第一成分は、でんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料または充填剤を含有するでんぷん接着剤成分を含む。第一成分は必要により部分的に糊化して高粘度となっていてもよい。第二成分は複数の膨張性マイクロスフェアを含む。この第二成分はいずれの形態のマイクロスフェアを含んでいてもよく、例えば乾燥粉末、スラリー、あるいはいずれか所望の形態であってよい。このキットは、二つの成分を混合して断熱性が改善された接着剤組成物を形成する手段、例えば第一及び第二の成分をそれぞれ供給する別々の容器をさらに有していてもよい。必要によりこのキットは、接着剤組成物製造時の使用説明書をさらに含んでいてもよい。
【００３９】
本発明はまた、断熱段ボールに関する。公知のいずれの段ボールの製造方法を使用してもよく、図１Ａには、段ボール製造に有用な装置の一例を示す。この段ボールは従来の断熱段ボールと較べて薄い紙からできていることが望ましい。本発明においてはいずれの種類の紙も使用可能であり、例えばこの紙の厚みは、約０．００３６インチ〜約０．００５２インチであってよい。また、断熱製品に従来から使われているものより低重量の紙を使用することが望ましい。従来の断熱製品は、一般的には、いろいろな紙材料として「３３＃」紙を使用している。段ボールのいろいろな構成材料に、「２３＃」紙より低重量の紙を使用することが望ましく、「１８＃」紙を使用することがより望ましい。つまり、いろいろな構成材料（ライナーや中芯など）は、いわゆる１８＃紙（厚みが０．００３６インチで、密度が約６７．７２ｇ／ｍ２）を含むことが望ましい。
【００４０】
断熱段ボールは、片面段ボールであっても両面段ボールであってもよい。片面段ボールは、第一の面と第二の面をもつ実質的に平坦な一枚の紙ライナーと、第一の面と第二の面をもち、各面に複数のフルートを有する波状構造に形成された紙ライナーである一枚の中芯とを含む。この実施態様においては、この紙ライナーの第一の面が、中芯の第一の面の複数のフルートの先端に固定されている。両面段ボールは、第一の面と第二の面をもつ実質的に平坦な紙ライナーである一枚の第二の紙ライナーであって、当該第二の紙ライナーの第一の面が中芯の第二の面の複数のフルートの先端に固定されているライナーをさらに含む。段ボールおよび当該段ボールの製造方法の下記説明は一般的には片面ボードに関するものであるが、本発明はまた、第一のライナーの加工の時点あるいは第一のライナーを接着させた後で第二のライナーを加えることで達成可能な両面段ボールにも関することに留意が必要である。
【００４１】
本発明の段ボールは、上述の本発明の接着剤を含む。でんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、複数の膨張性マイクロスフェア、また任意の湿潤剤、保存料、または充填剤を含む本発明の接着剤は、中芯のフルートの先端に塗布される。高アミロースでんぷん成分と未変性でんぷん成分を使用する本発明の実施態様においては、高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、および水を混合してでんぷん混合物を形成し、次いでこの高アミロースでんぷん混合物を加熱させて加熱でんぷん混合物とする。次いで、この加熱でんぷん混合物に未変性でんぷん成分を添加してもよく、この加熱でんぷん混合物に複数の膨張性マイクロスフェアが添加される。あるいは、これらの接着剤成分を単に相互に添加してもよい。
【００４２】
片面段ボールが望ましい場合、接着剤組成物は、中芯の片面のみのフルートの先端に塗布され、一枚の紙ライナーの第一の面がこの上に貼り合わされる。必要により、接着剤組成物は部分的に糊化している。膨張性マイクロスフェアを膨張させ、次いでこの接着剤組成物をその場で凝固させる。得られる段ボールは、このようにして接着点において紙ライナーの表面と中芯のフルート先端との間で断熱空間を有している。この段ボールは、接着点では紙ライナーとフルート先端の間で約０．０１インチの断熱空間を有していることが望ましい。もちろん、フルート先端とライナー間のこの特定の距離の増加が重要なわけではなく、小さな距離の増加でも断熱性を大幅に増加させ得ることに留意すべきである。望ましい実施態様では、本発明におけるフルート先端とレリースライナー間の空間は、膨張材料を含まない場合のフルート先端とライナーの距離より大きい。また、このフルート先端とライナー間の所望の距離の増加は、両者間の接着強度に弊害をもたらすほど大きくてはならない。
【００４３】
両面段ボールが望ましい場合、接着剤組成物は、中芯の第二の面のフルートの先端に塗布され、第二の紙ライナーがこの上に貼り合わされる。同様に、接着剤は部分的に糊化していてもよく、膨張性マイクロスフェアを膨張させて、次いでこの接着剤組成物をその場で凝固させる。したがって、得られる段ボールは、紙ライナーの表面と中芯のフルートの先端間に断熱性の空間をもつ。この段ボールは、接着点において紙ライナーとフルートの先端の間に断熱性の空間を、従来の接着剤で通常得られる空間より大きな量で持つことが望ましい。ある実施態様においては、膨張マイクロスフェアにより発生する両者間の空間の増加が約０．００１インチである。
【００４４】
本発明は、片面段ボールまたは両面段ボールに限定されるものではなく、多くの用途で使用可能である。本発明が有用である他の用途は、ダブルバック段ボール製造装置用高粘度配合物や低粘度のコーター用途等である。
【００４５】
従来の段ボールと較べて中芯層の振幅が小さいことが特に好ましい。本発明を使用すると、接触点においてフルート先端とライナー表面の間に断熱空間があり、これがさらに断熱を増加させる。この断熱性の増加のため、中芯の第二の面上のフルートと紙ライナーとの間の空気空間を大きくする必要が低下する。ある好ましい実施態様においては、隣接するフルートの先端で測定された中芯の振幅は約０．０４インチであり、従来の中芯のフルートの波長は０．０６３〜約０．１３４インチである。したがって、ある実施態様においては、本発明は、中芯の波長が小さな、即ち従来の段ボールより波長が約０．０２〜約０．０９インチ小さな段ボールを提供する。
【００４６】
本発明の接着剤組成物を使用し中芯の振幅を低下させることが、段ボール中での紙の全体としての使用量を、従来の段ボールと較べて約２０％低下させることが明らかとなった。また、断熱性の増加のため、より薄い紙ライナーと中芯から断熱製品を製造可能となり、その結果コストの削減と廃棄物の減少がさらにもたらされる。
【００４７】
本発明はまた、断熱性が改善された段ボールの製造方法を提供する。上述のように、本発明者らは、この接着剤組成物では、でんぷん系接着剤の凝固温度とその中で使用する膨張性マイクロスフェアの膨張温度のバランスをとらせることが必要であることを見出した。本発明の方法においては、第一及び第二の面をもつ第一の実質的に平坦な紙ライナーが与えられる。第一の紙ライナーは、約０．００３６インチ〜約０．００５２インチの厚みを持ち、これは段ボール中で用いられている通常厚みが約０．００６２インチである従来の紙ライナーより小さい。第一及び第二の面をもつ第二の紙ライナーが与えられる。これは、第一及び第二の面のそれぞれに一連のフルートを有する波状構造の中芯に形成される。この中芯の、隣接するフルートの先端から測定された振幅が約０．０４インチであり、その波長が約０．１３インチであることが望ましい。
【００４８】
ある接着剤組成物が製造される。この接着剤組成物は、段ボールの形成直前に製造してもよいし、前もって製造し必要になるまで保存してもよい。接着剤組成物は、でんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料または充填剤を混合してでんぷん混合物とし、このでんぷん混合物を部分的に糊化させて糊化混合物として製造される。この糊化混合物に複数の膨張性マイクロスフェアを添加して接着剤組成物を形成する。必要によりこの膨張性マイクロスフェアを、部分的糊化の前のでんぷん混合物に加えてもよい。
【００４９】
上述のように、本接着剤組成物のでんぷん成分は、未変性でんぷん、加熱でんぷん、高アミロースでんぷん、これらの組み合わせを含んでいてもよい。接着剤組成物のいろいろな成分は、接着剤組成物中に上述の量で存在できる。好ましい実施態様においては、でんぷん成分は、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの混合物を含む。上述の理由のため、マイクロスフェアの最大膨張温度が、接着剤組成物の最終凝固温度より低い温度であることが特に好ましい。しかしながら、接着剤組成物がゲル化または凝固し始める温度は、膨張性マイクロスフェアの膨張温度より低くてもよい。必要によりこの凝固温度を上げるために、添加物または他成分をこの接着剤組成物に加えてもよい。接着剤の完全凝固温度は膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上であることが望ましく、接着剤の完全凝固温度は膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘより少なくとも３０°Ｆ高いことが特に望ましい。
【００５０】
段ボールの製造方法において、所定量の接着剤組成物が中芯の第一の面のフルートの先端に塗布される。接着剤組成物は、厚みが約０．０５〜約０．０７インチの比較的に薄い層で塗布されることが望ましい。この接着剤組成物が熱及び／又は圧力の存在下で塗布されてもよい。ある実施態様においては、接着剤組成物は、約３０ｂａｒの圧力で中芯が約３００°Ｆの温度に加熱されて塗布される。
【００５１】
中芯の第一の面のフルートの先端に接着剤組成物が塗布された後、このフルート先端が第一の紙ライナーの第一の面に接触させられる。小さな圧力下で接触させて中芯と紙ライナーを効果的に結合させることが望ましく、過剰な圧力は避けるべきである（接触点からの接着剤の搾出を避けるため）。この時点では、紙ライナーと中芯は互いに接着剤で固定されているものの接着剤がまだ凝固していない未硬化の段ボール製品が形成されている。必要により、この未硬化段ボール製品を、接着剤の糊化開始には十分であるが複数の膨張性マイクロスフェアを膨張させるには不十分である熱及び／又は放射エネルギーに暴露させる。接着剤の糊化は、最終的な硬化に至るまでの間に製品中のいろいろな構成材料をその位置に保持するのに有用であろう。
【００５２】
この未硬化の段ボール製品を次いで、熱（例えば、炉中で、あるいは熱ローラーとの接触により）及び／又は放射エネルギー（例えば、マイクロ波、赤外線、高周波、または超音波エネルギー）に曝して、複数のマイクロスフェアを膨張させる。ある実施態様においては、この未硬化の段ボール製品は、一つのフルートの先端上の少なくとも大半のマイクロスフェアを膨張させるのに充分な温度であるが接着剤組成物を完全凝固させるには不十分な温度の熱にかけられる。もう一つの実施態様においては、この未硬化の段ボール製品は、少なくとも大半の膨張性マイクロスフェアを膨張させるのに充分ではあるが接着剤組成物を完全に凝固させないエネルギーレベルのマイクロ波または赤外線エネルギーに暴露される。得られる製品は、膨張したマイクロスフェアを含む未硬化の段ボール製品である。
【００５３】
当然、このプロセスのこの時点で、いずれか特定のフルート先端にあるマイクロスフェアは膨張して泡状接着剤組成物を生成し、フルート先端と紙ライナーの間により大きな空間を形成する。したがって、この製造方法では、接着剤組成物は膨張して第一の紙ライナーと中芯とを分離させることが重要である。つまり、第一の紙ライナーと中芯を保持する圧力はいずれも、接着剤の膨張を禁じるほど、紙ライナーと中芯の分離を禁じるほど大きくてはならない。圧力が大きすぎると、接着剤が横向きに膨張する、即ち中芯と紙ライナーの間の空気空間中へ膨張する可能性がある。また、製品に加えられる熱及び／又は放射エネルギーは、マイクロスフェアを膨張させても、接着剤組成物を完全凝固させるほど大きくてはならない。膨張接着剤組成物がライナーとの接触点における各フルート先端に位置し、接触位置で第一の紙ライナーと中芯の間に断熱空間を与えることが望ましい。
【００５４】
マイクロスフェアの膨張後、膨張マイクロスフェアを有する未硬化の段ボール製品は、次いで、この接着剤組成物を完全に凝固または硬化させるのに十分な熱及び／又は放射エネルギー（マイクロ波または赤外線エネルギーなど）にかけられる。この結果、断熱性が改善された段ボール紙が得られる。
【００５５】
上述の方法により片面段ボールが得られる。しかし上記方法をさらに使って、両面段ボールを得ることもできる。上記工程に加えて、第二の実質的に平坦な紙ライナーが与えられる。中芯の第一の面に第一のライナーを貼り付けるのと同時に、中芯の第二の面に第二のライナーを貼り付けてもよいし、あるいは第一のライナーを中芯に接着させた後、第二のライナーを中芯の第二の面に貼り合せてもよい。第一のライナーを完全に中芯に接着させた後で、第二のライナーを中芯の第二の面に張り合わせることが望ましい。第二のライナーで上述の加工工程と凝固工程を繰り返して、両面段ボールを得てもよい。
【００５６】
いくつかの実施態様においては、フルートとライナーの間にフルート先端の側面に沿って膨張した接着物質のショルダー（「隅肉（fillets）」とも呼ばれる）を形成することが望ましい。例えば、膨張性マイクロスフェアを使用せずに貼り合せた段ボールの拡大断面図を示す図２から明らかなように、フルート先端の側面には材料がほとんどない。しかしながら、膨張性マイクロスフェアを使用して貼り合せた段ボールの拡大断面図を示す図３〜４では、フルートの側面に膨張した接着剤組成物の存在が示されている。このようなショルダーは中芯とライナー間の結合強度を補うため、生成させることが望ましい。しかしながら、もちろん、フルート側面に沿ったショルダーの生成は不可欠ではなく、いくつかの実施態様では望ましくないこともある。
【００５７】
もう一つの実施態様においては、中芯を持たない断熱紙製品と、中芯を持たない断熱紙製品の製造方法が提供される。当業者には明らかなように、従来の段ボール断熱板は、中芯と紙ライナーの間の空気空間を与える波状構造の中芯の存在を必要とする。この空気ポケットが必要な断熱性を与える。この中芯層が片面設計の段ボール製品の紙の半分を越える量を占めるため、この中芯層を除くことが特に望ましい。この中芯を除くと、従来必要であった紙の半分未満を使用した製品ができ、この製品のコストが大幅に低下し、生成される廃棄物の量を半分より多く削減させることができる。しかしながら、これまで、中芯層なしに、必要な断熱性を示す製品を得ることは難しかった。
【００５８】
本発明は、中芯層をもたない断熱製品を提供する。本発明の接着剤組成物が、断熱製品に求められる必要な断熱性を与えることができることが明らかとなった。この実施態様においては、第一の面と第二の面を持つ実質的に平坦な紙ライナーをもつ断熱性シートが与えられる。この紙ライナーの第一の面は、そこに固定された複数の膨張性マイクロスフェアを接着剤組成物中に含んでおり、この面上で複数の膨張性マイクロスフェアが膨張され、接着剤組成物が凝固または硬化される。したがって、この製品は、その第一の面上に接着された泡状体組成物をもつ紙ライナーを含んでいる。この膨張性マイクロスフェアは、上述のものを含み、この接着剤組成物は上述の成分、例えばでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料または充填剤を含む。上述のように、本接着剤組成物のでんぷん成分は、未変性でんぷん、加熱でんぷん、高アミロースでんぷん、これらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００５９】
本断熱製品の接着剤組成物は、望ましいいずれの構成で紙ライナーの第一の表面に塗布されてもよく、例えば、連続点状、縞状、波状、格子状、実質的に平坦な底辺を持ついずれかの一般的な多面体形状、及びこれらの組み合わせの構成で紙ライナーの第一の表面に塗布されてもよい。また、接着剤組成物は、円柱状で第一の表面に適用されてもよい。また、必要により、接着剤組成物を、第一の表面の全体または第一の表面の一部を覆う実質的に平坦なシート状接着剤として、第一の表面に適用してもよい。必要により、接着剤組成物の上面に第二の紙ライナーを貼り合わせて、第一の紙ライナー／膨張マイクロスフェアを含む接着剤／第二の紙ライナーのサンドイッチ構造を形成してもよい。
【００６０】
また断熱シートの製造方法も提供される。この方法ではまず、第一の表面と第二の表面を持つ実質的に平坦な紙ライナーが与えられる。ある接着剤組成物が作られる。この接着剤組成物は断熱シートの製造の直前に製造してもよいし、前もって製造して必要となるまで保存してもよい。この接着剤組成物は、でんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料または充填剤を含む上述の材料を混合してでんぷん混合物とし、このでんぷん混合物を糊化して糊化混合物を形成して製造される。このでんぷん成分が未変性でんぷんと高アミロースでんぷん成分の組合せを含む実施態様においては、未変性でんぷん成分を添加する前に、高アミロースでんぷん成分、アルカリ性成分、架橋剤、極性溶媒、また任意の湿潤剤、保存料、および充填剤を部分的に糊化することが望ましい。複数の膨張性マイクロスフェアをこの部分的に糊化された混合物に添加して接着剤組成物が形成される。必要によりこの膨張性マイクロスフェアを、でんぷん混合物に、その混合物の部分的糊化の前に添加してもよい。
【００６１】
上述のように、本接着剤組成物のでんぷん成分は、未変性でんぷん、加熱でんぷん、高アミロースでんぷん、これらの組み合わせを含んでいてもよい。上述のように、でんぷん成分は、未変性でんぷんと高アミロースでんぷんの混合物を含むことが望ましい。この接着剤組成物のいろいろな成分は、接着剤組成物中に上述の量で存在できる。マイクロスフェアの最大膨張温度（Ｔｍａｘ）は接着剤組成物の完全凝固温度以下の温度であることが特に好ましい。必要によりこの凝固温度を上げるために、添加物または他成分をこの接着剤組成物に加えてもよい。接着剤の完全凝固温度は膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘ以上であることが望ましく、接着剤の完全凝固温度は膨張性マイクロスフェアのＴｍａｘより少なくとも３０°Ｆ高いことが特に望ましい。
【００６２】
この断熱シートの製造方法において、所定量の接着剤組成物が紙ライナーの第一の表面に塗布される。この接着剤組成物は、望ましいいずれの構成で塗布してもよく、例えば連続点状、縞状、波状、格子状、一連の多面体、これらの組み合わせなどの構成で塗布してよい。また、接着剤組成物は、円柱状で第一の表面に適用されてもよい。また、必要により、接着剤組成物を、紙ライナーの第一の面の全体あるいは一部を覆う実質的に平坦なシート状の接着剤として、第一の面に適用してもよい。接着剤組成物を所望のいずれの厚みで塗布してもよく、望ましくは約０．０４インチの厚みで塗布される。この組成物が円柱状で適用される実施態様では、各円柱の高さが各円柱の直径とほぼ同一であることが望ましい。このような円柱は、第一の表面にあらゆる配置で適用されてもよく、各円柱は実質的に等距離で相互に他の円柱から離れて置かれていることが望ましい。隣接する円柱間の距離が円柱の高さの約２倍であることが特に望ましい。この接着剤組成物は、必要により熱の存在下で適用されてもよい。しかしながら、加える熱は接着剤組成物を完全に凝固させるほど高くないことが重要である。
【００６３】
接着剤組成物が紙ライナーの第一の面に塗布された後、接着剤組成物の凝固を開始させるために、この湿った接着剤をもつ紙ライナーを熱及び／又は放射エネルギーにかけてもよい。したがってこの接着剤組成物は、複数のマイクロスフェアを含む成分をその位置に固定して紙ライナーの表面に接着させる。接着剤組成物を単に部分的に凝固させ、これにより、これらの成分を固定させて紙ライナーの表面への粘着を維持させるものの完全に凝固していない組成物を与えることが望ましい。上述のように、接着剤組成物を部分的のみに凝固させる（即ち、接着剤中に多量の水分、例えば少なくとも１０％の水分を残す）ことで、膨張性マイクロスフェアを膨張させることができる。
【００６４】
接着剤の凝固の後、この紙ライナーを、複数のマイクロスフェアを膨張させるのに充分な熱及び／又は放射エネルギーにかける。ある実施態様においては、湿った接着剤を持つ紙ライナーは、少なくとも大半のマイクロスフェアを膨張させるのに充分な温度での熱にかけられる。もう一つの実施態様においては、湿った接着剤を持つ紙ライナーは、少なくとも大半の膨張性マイクロスフェアを膨張させるのに充分なマイクロ波または赤外線エネルギーにかけられる。得られる製品は、内部に膨張したマイクロスフェアを含む接着剤をもつ紙ライナーである。次いでこの接着剤組成物を、接着剤組成物を完全凝固させるのに十分な熱及び／又は放射エネルギーにかけてもよい。
【００６５】
望ましければ、接着剤組成物を紙ライナーの第一の面に塗布後、第一の面と第二の面をもつ第二の紙ライナーを与え、第二の紙ライナーの第一の面を塗布された接着剤組成物の表面に貼り合せてサンドイッチ構造を形成してもよい。上述のように、その後でマイクロスフェアの膨張と接着剤の凝固を行ってもよい。
【実施例】
【００６６】
本発明は、以下の実施例の分析でよりよく理解できるであろう。ただし、これらは非限定的なものであって、本発明の説明を助けるためのみの目的のものである。
実施例
実施例１−断熱性が改善された接着剤の形成
【００６７】
以下の組成の接着剤組成物を調製した：
【表１】
0005639272.tif 000002
【００６８】
水（１）を上記架橋剤と混合し、加熱でんぷんを添加した。この混合物を１４０°Ｆの浴中で加熱した。この混合物にアルカリ剤を加え、２分間混合してゲルを形成した。この混合物を浴から取り外し、水（２）を加えた。この混合物を高速で５〜１０分間混合した。この混合プロセス中で、水（３）と湿潤剤と未変性でんぷんの別の混合物を均一となるまで混合した。これら二つの混合物を混合して均一となるまで混合した。次いで保存料を加え、得られた混合物を１０分間混合した。次いで膨張性マイクロスフェアを加え、この混合物を１０分間混合した。
実施例２−断熱性が改善された接着剤の形成
【００６９】
以下の組成の接着剤組成物を調製した：
【表２】
0005639272.tif 000003
【００７０】
水（１）を第一のミキサーに投入し、１１０°Ｆに加熱した。この加熱水に高アミロースでんぷん、カセイソーダビーズおよび第一架橋剤を添加した。第二のミキサー中に水（２）を入れ、９８°Ｆに加熱した。第二架橋剤Ａ、未変性でんぷん、第二架橋剤Ｂおよび湿潤剤を加え混合した。これら二つの混合物を混合攪拌した。得られた混合物に膨張性マイクロスフェアを加えた。
実施例３−いろいろな接着剤の比較
【００７１】
４個の接着剤組成物を製造した（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＩ）。それぞれ次の組成物である：組成物Ｃ１は、膨張性マイクロスフェアを含まない未変性トウモロコシでんぷん系の接着剤組成物（スタインホール接着剤）である；組成物Ｃ２は、デュアライト１３０Ｗマイクロスフェアを含む未変性トウモロコシでんぷん系の接着剤組成物（スタインホール接着剤）である；組成物Ｃ３は、未変性トウモロコシでんぷんと高アミローストウモロコシでんぷんのブレンドからなるでんぷん系の接着剤組成物である；組成物Ｉは、デュアライト１３０Ｗマイクロスフェアを含み、未変性トウモロコシでんぷんと高アミローストウモロコシでんぷんのブレンドからなるでんぷん系の接着剤組成物である。ライナーと中芯にそれぞれ異なる組合せの１８＃紙、２３＃紙および３３＃紙を用いた段ボールロールの形成に、このような接着剤を使用し、乾燥後に評価した。その結果を下にまとめる。
【表３】
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【００７２】
ＦＴ（完全引裂）は、接着剤の剥離強さが十分に高く、その状態で剥離強さが測定できなかったことを示す。得られたデータを見ながら、いくつかの観察を行った。第一に、本発明の接着剤組成物は剥離強さが、対照の接着剤およびマイクロスフェアを含む対照の接着剤より良好であることがわかった。また、組成物Ｉ（本発明の組成物）を用いた各試験では、隅肉及び／又は膨張が観察されることがわかったので、本発明の組成物は、マイクロスフェアを含まないものより良好な隅肉（ショルダー）を形成すると結論付けることができる。対照の組成物Ｃ３で見られるように、例えば、マイクロスフェアを含まない高アミロース接着剤を使用した組成物を使用すると、特に低重量紙では、望ましくないエッジ横方向の反りが発生する。また、本発明の接着剤組成物は、なんら反りのない、より薄いライナー−中芯に有用であり、高い段ボール製造速度を使用できることが分った。中芯とライナー間および隅肉ショルダー中でのマイクロスフェアの膨張のため、中芯−ライナー構造を維持する製品の剛性と強度のため、製品の耐熱性が高まる。
【００７３】
明らかなように、組成物Ｉは、各グレードの紙の上で使用して非常に好結果であり、最も低いグレードの紙ライナーと中芯（試験１２）上で使用した場合に特に好結果であった。この試験では、非常に良好に連続走行して平坦なシートを与えることがわかった。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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