(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉の水性懸濁液に過剰量のアルカリを加えて全体の澱粉を部分膨潤状態にし、次いで硼酸または硼酸と硼砂を加えることによって膨潤を停止して適度な粘度を有する段ボール用接着剤を得る工程を含むノーキャリア方式による製糊方法において、強力攪拌手段で剪断をかけ、且つ、アルカリ添加時にアルカリによる部分的な澱粉の糊化を積極的に進めて、最終的な澱粉接着剤中の溶解澱粉部を全澱粉量の８％以上とすることを特徴とする段ボール用澱粉接着剤の製糊方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は段ボールの製造に用いられる澱粉系接着剤の製糊方法に関する。さらに詳しくは、本発明はノーキャリア方式による澱粉系接着剤の製糊において強力撹拌手段で剪断をかけ、且つ、アルカリによる部分的な澱粉の糊化を積極的に進めることを特徴とする段ボール用澱粉接着剤の製糊方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に、段ボールの製造に使用される澱粉接着剤は、キャリア部と呼ばれるアルカリ糊化した澱粉糊液と、メイン部と呼ばれる未糊化澱粉の懸濁液との混合物からなっており、この接着剤は、ステインホール方式と呼ばれる製糊方法によって製造されている。この製糊方法ではメイン部とキャリア部を別々に調製したうえ、両者を混合する手法が採られるため、製法が煩雑で品質的にも接着剤自体の粘度がバラツキ易く、安定した接着剤を得るのに熟練を要するという難点がある。
【０００３】
このような煩雑な操作を解消し安定した品質の接着剤を得るためにノーキャリア方式と呼ばれる製糊方法が提案されている。ノーキャリア方式は、アルカリにより全体の澱粉を部分膨潤状態にして適度な粘性を付与する方法であって、ステインホール方式と比較して製糊は簡単で、機械的剪断や温度変化に対しての粘度安定性においてもステインホール方式より優れているが、保水性や流動性に難点があり、初期接着性や高速貼合適性も十分とはいい難い。
【０００４】
ノーキャリア方式の改良法として、冷水可溶性のアルファー化澱粉を未加工の澱粉と予め混合しておき、これに、撹拌下にアルカリを加えてアルファー化澱粉を溶解すると共に未加工の澱粉を部分膨潤させる方法が知られている。この改良方法により得られる澱粉は粘度安定性と流動性のバランスがとれている。また、初期接着性も通常のノーキャリア方式に比べてかなり改良されている。しかしながら、アルファー化澱粉の溶解性によっては粘度安定性が悪化したり、澱粉溶解時にママコが生じやすいなどの問題がある。
【０００５】
これらノーキャリア方式の問題点の解決を目的として、アルファー化澱粉の改良された製造方法が提案されている（例えば、特開平３−１２４７０、特開平３−１７１７５、特開平５−１５５９０１など）。しかしながら、これらの改良方法においてもアルファー化澱粉の粒度の設定や添加剤（硼酸塩、硫酸塩、尿素、糖類など）との混合が必要になる場合があり、澱粉の水への溶解に時間をかけ充分注意して作業を行ってもママコの発生を完全には抑えられない場合が多い。
【０００６】
さきに、本発明者らはノーキャリア方式の上記問題点の解決を目的として強力攪拌を用いた製糊方法を提案した（特開平７−３３１２０２）。しかしながら、この方法においても原紙やコルゲーターの種類、操業条件などによっては高速貼合適性が不満足な場合があった。
【０００７】
上述のように、従来の段ボール用接着剤は、製糊の煩雑さや澱粉溶解時の問題点を解消し、高速貼合適性を高めるため改良を試みたものであるが、これら全てを満足させるに至っていない。
一方、従来より、ノーキャリア方式では、アルカリを添加する時は部分的な糊化物が発生せぬよう用心しながら添加していた。周知のように、澱粉はアルカリにより容易に糊化が起こりうるが、アルカリ添加時に部分的な糊化物が発生すると、その後の過程において制御しきれない急激な増粘が起こり、不均一な接着剤となり粘度が不安定になるなど従来はマイナス要因と考えられ、できるだけ部分的な糊化物の発生を防止するよう注意が払われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ノーキャリア方式による従来の段ボール接着剤の難点である製糊の煩雑さや澱粉溶解時の問題点を解消し、更に接着剤の流動性や初期接着性が向上され、高速貼合にも適した段ボール用接着剤を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、これまでマイナス要因と考えられてきたアルカリ添加による部分的な糊化物の生成を積極的に進め、且つ、強力攪拌手段による剪断をかけて、ノーキャリア方式で製糊する場合には、むしろプラス要因として働くことを見いだし、改良の結果、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、澱粉の水性懸濁液に過剰量のアルカリを加えて全体の澱粉を部分膨潤状態にし、次いで硼酸または硼酸と硼砂を加えることによって膨潤を停止して適度な粘度を有する段ボール用接着剤を得る工程を含むノーキャリア方式による製糊方法において、強力攪拌手段で剪断をかけ、且つ、アルカリ添加時にアルカリによる部分的な澱粉の糊化を積極的に進めて、最終的な澱粉接着剤中の溶解澱粉部を全澱粉量の８％以上とすることを特徴とする段ボール用澱粉接着剤の製糊方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の段ボール用澱粉接着剤の製糊方法を詳細に説明する。
本発明において使用する澱粉は、通常のノーキャリア方式で使用する澱粉で良く、特に限定されないが、未加工のコーンスターチ（ハイアミロースコーンスターチやワキシーコーンスターチも含む）、馬鈴薯、タピオカ、小麦、甘藷などの澱粉、未加工澱粉に常法によりエーテル化、エステル化、グラフト化、酸化、酸処理、デキストリン化などを施した加工澱粉もしくはこれらを組み合わせたもの、またはこれらに少量のアルファー化澱粉をブレンドしたものが一般に用いられる。
【００１２】
これらの澱粉の配合比率および水と澱粉組成物との倍水比（重量基準での澱粉に対する水の倍数）は、初期接着力、常態接着力や接着剤の流動性を考慮して適宜設定されるべきである。
【００１３】
本発明の製糊方法においては強力撹拌手段により剪断をかけながら製糊を行う。強力撹拌手段としては、強い機械的剪断力を付与することができるものであればよく、例えば、ディスパーサータイプ、ミキサータイプ、ホモジナイザータイプ、ミルタイプなどの撹拌機が挙げられるが、懸濁液全体を常に流動状態に保持できるタイプの撹拌機が用いられる。また、懸濁液全体を流動させるために低速の撹拌機を補助として併用してもよい。
【００１４】
強力撹拌手段は、撹拌手段のタイプや用いる澱粉のタイプにもよるが、５００ｍ／ｍｉｎ以上の周速にて用いる。撹拌手段の周速が５００ｍ／ｍｉｎ未満では通常の低撹拌装置を使用した場合との効果の違いが顕著でなく、本発明の目的が達成されない。また、周速の上限は格別限定されるものではないが、撹拌装置の剪断による発熱によって自ら制限されるため、一般に、周速の上限は３，０００〜４，０００ｍ／ｍｉｎ程度である。
【００１５】
本発明の製糊方法において、澱粉の水性懸濁液に過剰量のアルカリを加えて全体の澱粉を部分膨潤状態にし、次いで硼酸または硼酸と硼砂を加えることによって膨潤を停止して適度な粘度を有する澱粉接着剤を得る工程は、強い剪断力を付与すること、およびアルカリ添加時にアルカリによる部分的な澱粉の糊化を積極的に進めることを除けば、従来のノーキャリア方式による製糊方法におけると同様に行うことができる。
【００１６】
本発明の製糊方法において、強力攪拌手段による剪断の付与と、部分的な澱粉の糊化を積極的に進めるためのアルカリ添加とは同時に行ってもよく、また、経時的にずらして別々に行ってもよい。
【００１７】
澱粉の膨潤化剤および糊化剤としてのアルカリとしては苛性ソーダなどのアルカリ金属水酸化物を使用し、また澱粉の膨潤停止剤および接着強度補助剤として硼酸を添加する。また、必要に応じて、さらに硼砂を添加することもある。これらの添加量は製糊時間、接着剤の粘度、接着剤自体の糊化温度、接着強度などを勘案して設定されるものであるが、アルカリの添加量は対澱粉２〜５重量％、硼酸の添加量は対澱粉０．５〜３重量％、また硼砂の添加量は対澱粉１〜３重量％の範囲が好ましい。また、製糊時における懸濁液の温度は製糊時間や接着剤の糊化温度を考えて決めるが２０〜４５℃の範囲が好ましい。また、必要に応じて、接着剤に耐水化剤、消泡剤、防腐剤などを添加してもよい。
【００１８】
部分的な澱粉の糊化を積極的に進める手段としては、（１）アルカリ濃度、（２）アルカリの添加時間および（３）アルカリ添加時の攪拌速度が挙げられる。これらを適度に調整することによって部分的糊化物を生成せしめ、さらにこの部分的糊化物を強力攪拌による剪断で分散せしめて最終的な澱粉接着剤中の溶解澱粉部を全澱粉量の８％以上とする。このときのアルカリ濃度は１０重量％以上がよく、より好ましくは２５重量％以上である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のノーキャリア方式による段ボール用澱粉接着剤の製法は従来の方法に比べて以下のような利点がある。
（イ）ママコが生成せず澱粉のタンクへの溶解が非常に簡単になる。
（ロ）強力撹拌によりアルカリを高濃度でより短時間に添加できる。
（ハ）強力撹拌（強剪断）を施すため、アルカリと熱により膨潤した澱粉の分散が進み、流動性が改善される。
【００２０】
（ニ）アルカリ添加時に発生した部分的な澱粉の糊化物が強力攪拌により十分に分散し、ステインホール方式のキャリア部の働きをする。
（ホ）すなわち、本発明によれば、ノーキャリア方式の長所（製糊が簡易）とステインホール方式の長所（流動性および高速貼合適性に優る）を併せもった澱粉接着剤が得られる。
（ヘ）この段ボール用接着剤を高速貼合に用いれば、接着不良の発生も少なく安定な段ボールの製造が可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例をもって本発明の効果を説明するが、前述の説明及び実施例で使われている特性は以下の方法によって測定し、評価した。実施例および比較例中、％は重量％を表わす。
【００２２】
（１）流動性
接着剤の流動特性は次の式で計算される流動性指数により判断される。式中のＢ型粘度はＢ型粘度計により４０℃で測定される粘度（ｃｐ）であり、また、全段工フォードカップ粘度は４０℃で測定される粘度（秒）である。通常、流動性指数は１０〜２０が好ましい。
0003621199.tif 000002
【００２３】
（２）初期接着力
ガラス板上に製糊後３９℃、６０分保存した後の接着剤糊液を一定量塗布し、Ａ段片段ボール（Ｋ２２０×１２５）の段頂に糊付けする。これを直ちに１１０℃に加熱したライナー（Ｋ２２０、１２×１３ｃｍ）に貼合し、ピンテスターとオートレコーダーとを組み合わせた装置で５秒間の加圧貼合後直ちに剥離した時の強度（応力）を測定する。
【００２４】
（３）澱粉組成
接着剤を構成する澱粉は、澱粉接着剤を超遠心分離（１２，０００ｒｐｍ、２０分）により膨潤部、溶解部に分離させ、アンスロン・硫酸法により全澱粉量中の膨潤部、溶解部として求められる。
【００２５】
実施例１
強力攪拌手段を具えた製糊装置において、未加工コーンスターチを使用し、強力攪拌下に高剪断をかけながら、最初に３９℃の水１５６０リットルに澱粉５００ｋｇを加え、所定時間後に苛性ソーダ水溶液を加え、さらに所定時間後に硼酸４．５ｋｇと硼砂３．０ｋｇを加えた。その他の製糊条件は下記のとおりであった。
苛性ソーダ濃度                ２５％
苛性ソーダ量              ５６．１ｋｇ
苛性ソーダ添加時間            ３０秒
周速                      約８４０ｍ／ｍｉｎ
なお、各成分の添加時期および澱粉液粘度の経時変化は図１に示すとおりであった。図１において、縦軸はＢ型粘度計を用いて測定した粘度（単位：ｃｐ）であり、横軸は経過時間（単位：分）を表わし、▲１▼は澱粉投入開始、▲２▼は苛性ソーダ添加開始、▲３▼は硼酸および硼砂添加開始、▲４▼は糊液の出来上りをそれぞれ示す（以下の図２〜図４においても同様）。
【００２６】
実施例２
実施例１と同様の強力攪拌手段を具えた製糊装置において、未加工コーンスターチに陽性タピオカ澱粉を２％に混合した澱粉を使用し、実施例１と同様に以下の条件で製糊した。
苛性ソーダ濃度                ２５％
苛性ソーダ量              ５６．１ｋｇ
苛性ソーダ添加時間            ３０秒
周速                      約８４０ｍ／ｍｉｎ
なお、各成分の添加時期および澱粉液粘度の経時変化は図２に示すとおりであった。
【００２７】
比較例１
実施例１と同様の強力攪拌手段を具えた製糊装置において、未加工コーンスターチを使用し、実施例１と同様に製糊した。その他の条件は下記のとおりであった。ただし、部分的糊化物が発生しないよう苛性ソーダの添加時間および周速の条件を設定した。
苛性ソーダ濃度                ２５％
苛性ソーダ量              ５６．１ｋｇ
苛性ソーダ添加時間          １５０秒
周速                      約９４０ｍ／ｍｉｎ
なお、各成分の添加時期および澱粉液粘度の経時変化は図３に示すとおりであった。
【００２８】
比較例２
付与剪断力の低い攪拌手段を具えた製糊装置において、未加工コーンスターチを使用し、実施例１と同様に製糊した。その他の条件は下記のとおりであった。
苛性ソーダ濃度              ４．５％
苛性ソーダ量                ３１４ｋｇ
苛性ソーダ添加時間          ３００秒
周速                      約４２０ｍ／ｍｉｎ
なお、各成分の添加時期および澱粉液粘度の経時変化は図４に示すとおりであった。上記各実施例および比較例で得られた結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003621199.tif 000003
【００３０】
＊  ４０℃で測定した全段工フォードカップ粘度（秒）
表１にみられるとおり、比較例１（強剪断力をかけたが部分的澱粉糊化物を生成させない）では比較例２（強剪断力もかけず、部分的澱粉糊化物も生成させない）と比較して、澱粉組成の溶解部が増加したため流動性が向上し、初期接着力も向上している。しかしながら、強力攪拌手段で剪断をかけながらアルカリによる部分的澱粉糊化物を生成せしめた本発明の実施例では、さらに一段と溶解部が増加したため流動性および初期接着力が一層向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の製糊中の粘度変化の記録を示す。
【図２】実施例２の製糊中の粘度変化の記録を示す。
【図３】比較例１の製糊中の粘度変化の記録を示す。
【図４】比較例２の製糊中の粘度変化の記録を示す。
【符号の説明】
▲１▼澱粉投入開始
▲２▼苛性ソーダ添加開始
▲３▼硼酸および硼砂投入開始
▲４▼澱粉接着剤の出来上り
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003621199.tif 000006
【図４】
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