(57)【要約】  本発明は、接着剤の製造方法であって、デンプンを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプン懸濁液をアルカリもしくは加温処理することによって、または前記デンプン懸濁液を調理することによって、前記デンプンを膨潤させて、膨潤したデンプン懸濁液を形成するステップ、１０重量％を超える固形分を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプンの膨潤もしくは調理の前、または、前記デンプンの膨潤もしくは調理の間のいずれかにおいて、前記のデンプンを含む懸濁液に対して、または、前記の形成された膨潤したデンプン懸濁液に対して、前記ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を添加して、接着剤を製造するステップを含む方法に関する。本発明はさらに、段ボールおよび接着剤に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤の製造方法であって、
デンプンを含む懸濁液を提供するステップ、
前記デンプン懸濁液をアルカリもしくは加温処理することによって、または前記デンプン懸濁液を調理することによって、前記デンプンを膨潤させて、膨潤したデンプン懸濁液を形成するステップ、
１０重量％を超える固形分を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、
前記デンプンの膨潤もしくは調理の前、または、前記デンプンの膨潤もしくは調理の間のいずれかにおいて、前記のデンプンを含む懸濁液に対して、または、前記の形成された膨潤したデンプン懸濁液に対して、前記ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を添加して、接着剤を製造するステップ
を含む方法。
【請求項２】
前記接着剤が、接着剤の全固形分の５０重量％を超える量のデンプンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着剤が、接着剤の全固形分の０．５〜５０重量％の間の量のミクロフィブリル化セルロースを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記接着剤中のデンプンが天然デンプンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ミクロフィブリル化セルロースが酵素処理によって製造される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ミクロフィブリル化セルロースが、酵素処理および機械的処理の組み合わせによって製造される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記のミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液が糖類も含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記の添加されたミクロフィブリル化セルロースの温度が３０℃を超える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
フルートを有する段ボール媒体及びライナー、ならびに、このフルートを有する段ボール媒体をこのライナーに取り付けるように配置された接着剤を含む段ボールであって、
前記接着剤が、デンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、接着剤のミクロフィブリル化セルロースが１０重量％を超える固形分を有することを特徴とする、段ボール。
【請求項１０】
前記の段ボールが２〜２０ｇ／ｍ２（乾燥）の量の接着剤を含む、請求項９に記載の段ボール。
【請求項１１】
段ボールのライナーが１６０ｇ／ｍ２未満の坪量を有する、請求項９または１０に記載の段ボール。
【請求項１２】
接着剤であって、
この接着剤が、デンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、ここでミクロフィブリル化セルロースが１０重量％を超える固形分を有することを特徴とする、接着剤。
【請求項１３】
前記接着剤が、接着剤の総乾燥固形分に基づいて、０．１〜５０重量％の間のミクロフィブリル化セルロースを含む、請求項１２に記載の接着剤。
【請求項１４】
前記接着剤が１０〜４５重量％の固形分を有する、請求項１２または１３に記載の接着剤。
【請求項１５】
前記接着剤が糖類を含む、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の接着剤。
【請求項１６】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法に従って製造された接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボール用の接着剤を製造する方法に関し、ここで、接着剤は、デンプンおよび高固形分ミクロフィブリル化セルロースを含む。本発明はまた、前記接着剤を含む段ボール、およびこの方法に従って製造された接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
段ボールは、さまざまな種類の包装手段に変換され得る包装材料である。段ボールは、段ボール媒体または媒体とも称される、フルート（ｆｌｕｔｉｎｇ）を有する段ボール媒体と、このフルートを有する媒体の表面上に取り付けられた少なくとも１つの平らなライナーまたはライナーボードとを含み、それによってサンドイッチ構造を形成する繊維ベースの材料である。段ボール媒体と称される中央の紙の層は、コルゲーターを使用し、熱、湿気および圧力を用いることによって段ボールの形状に形成される。ライナーと称される１枚または２枚の平らな紙が、段ボール媒体の先端に接着されている。サンドイッチ構造は、Ｋｉｒｗａｎ  Ｍ．，Ｊ．，Ｐａｐｅｒ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ．Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  ２００５で説明されているように、一重、二重、三重の壁など、さまざまな方法で形成され得る。
【０００３】
段ボールの品質にはさまざまな種類があり、これらにはさまざまな種類のライナーおよび段ボール媒体が含まれる場合がある。さまざまな種類のライナーの例には、クラフトライナー、ホワイトトップクラフトライナー、およびテストライナーが含まれる。クラフトライナーは通常、漂白または非漂白であってよいクラフトパルプから製造され、１つまたは複数の層を含み、ここで最上層は多くの場合、良好な印刷表面および良好な耐湿性を提供するように最適化される。テストライナーは、主にリサイクルされた古い段ボールから製造され、ほとんどが２層として製造される。通常、第１の層は常にリサイクル繊維を含む一方、例えば、最上層にはより良い品質を提供するためにバージンファイバーを含む場合がある。段ボール媒体としては、典型的に、リサイクル繊維または半化学繊維が使用される。
【０００４】
すべての段ボールの品質に共通していることは、他の多くの包装材料と比較して、高い割合の再生可能な材料で構成されているため、持続可能な包装材料になっていることである。
【０００５】
段ボール媒体は、接着剤で平らなライナーに接合または接着される。第２のライナーを取り付けて両面段ボールを製造する前に、第２の接着剤適用工程を使用して、段ボール媒体を裏面上で処理することができる。デンプンベースの接着剤は、段ボールの製造に最も一般的に使用されている。デンプンベースの接着剤は、典型的に、担体または調理済みデンプン、生デンプン成分、苛性ソーダ、およびホウ砂を含んでなる４成分系である。最終製品の接着剤の物理的特性および化学的反応性は、加工デンプンの使用、ホウ砂濃度の変更、または他の架橋剤の使用など、さまざまな手段によって調整され得る。
【０００６】
製造された段ボールに関する一般的な問題は、それらが上下にカールする傾向があることである。この問題は反り（ｗａｒｐ：ワープ）とも称される。段ボールがカールする最も一般的な理由は、ライナー間の湿分の不均衡に因る。カールは、段ボールの加工（ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）ステップで、ボードが詰まって、加工機械を通過できず、それによって生産損失を引き起こすという問題を生じることがよくある。段ボールのカールを制御する１つの方法は、ボードの製造中に湿分含量を制御することである。これは、例えばＵＳ４１３４７８１で説明されている。カールを制御または低減する別の方法は、使用する接着剤と接着剤の適用方法とを慎重に選択することである。これは、例えば、ボードのカール発生を低減するために使用される特定種の接着剤を開示しているＷＯ１１／１６００４９に説明されている。カールや反りに関する問題は、より軽量な製品が生産される場合に、より大きな問題になる。
【０００７】
段ボールに関するもう１つの一般的な問題は、ウォッシュボーディングとも称されるウォッシュボード効果（ｗａｓｈ−ｂｏａｒｄ  ｅｆｆｅｃｔ）である。この効果は、最上層（単数または複数）により小さい坪量のライナーを含む段ボールについてより顕著である。ウォッシュボーディングは、段ボール製造プロセスに起因する望ましくない効果であり、表面を印刷した後、さらに視認され得るようになる場合がある。光学印刷濃度の相違に加えて、ウォッシュボーディングは印刷品質も低下させる可能性がある。ウォッシュボード効果は、通常、乾燥中のライナーとフルーティングとの間の接着剤の収縮、および界面の接着剤の広がり（拡散）／吸収の効果として関連している。接着剤が乾くと、ライナーがフルートのシルエットを奪う場合がある。したがって、製造された段ボールのこの不均一な表面は、ウォッシュボーディングと称される。ウォッシュボーディングの程度は、様々な多くの特徴、例えば、個々の段ボール材料の剛性、使用される接着剤の固形分、および適用される接着剤の量に依存する。段ボールの製造中に過剰な接着剤を適用すると、ウォッシュボード効果が高まる。適用する接着剤が少なすぎる場合には不十分なラミネーションにつながることと、適用する接着剤が多すぎる場合にはウォッシュボード効果が大きくなることとの間には、バランスが求められることが多い。また、接着剤のデンプン含有量が高く、粘度が高い場合、ウォッシュボード効果が低下する可能性がある。ただし、接着剤により多量のデンプンを使用すると、接着強度が低下する。
【０００８】
さらに、製品をより軽量にしようとすることによって、すなわちボードの坪量を減少させることによって、接着剤の適用はより困難性が大きいものになり、ウォッシュボーディング、平坦性、反りおよび印刷適性などの製品特性に関する問題が増大している。したがって、印刷されていない表面の両方でウォッシュボーディングが識別され得るが、起伏のある表面は印刷に最適ではなく、印刷表面が非常に不均一な外観になるため、ウォッシュボーディングにより印刷品質が劣ることにもなる。
【０００９】
したがって、段ボールについて上記の問題を解決する必要がある。より好ましくは、解決策はまた、費用効果が高いと共に、環境に優しいものであるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術の不都合の少なくともいくつかを排除または軽減する接着剤および段ボールを製造することが、本発明の一つの目的である。より具体的な目的には、ウォッシュボード効果およびカール傾向が低減された段ボールを製造することを可能にする接着剤を提供することが含まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、添付の特許請求の範囲の独立請求項によって定義される。実施形態は、添付の特許請求の範囲の従属請求項および以下の詳細な説明に記載されている。
【００１２】
本発明は以下に関する：
接着剤の製造方法であって、デンプンを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプン懸濁液をアルカリもしくは加温処理することによって、または前記デンプン懸濁液を調理することによって、前記デンプンを膨潤させて、膨潤したデンプン懸濁液を形成するステップ、１０重量％を超える固形分を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプンの膨潤もしくは調理の前、または、前記デンプンの膨潤もしくは調理の間のいずれかにおいて、前記のデンプンを含む懸濁液に対して、または、前記の形成された膨潤したデンプン懸濁液に対して、前記ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を添加して、接着剤を製造するステップを含む方法。驚くべきことに、高コンシステンシー（粘稠性）のＭＦＣを使用することによって、段ボール用の接着剤を製造可能であることが分かった。本発明による接着剤を段ボールに使用すると、カールおよびウォッシュボードの両方の傾向が大幅に減少することが分かった。
【００１３】
接着剤は、好ましくは、接着剤の全固形分の５０重量％を超える量、より好ましくは７０重量％を超える量のデンプンを含む。好ましくは、接着剤は、接着剤の全固形分の０．５〜５０重量％の間、好ましくは接着剤の全固形分の５〜４０重量％の間、またはさらにより好ましくは１０〜３０重量％の間の量のミクロフィブリル化セルロースを含む。接着剤中のデンプンおよびＭＦＣの最適量は、例えば、使用されるＭＦＣの品質、使用されるデンプンの種類、および達成されるべき最終的な接着剤の望ましい特性によって異なる。
【００１４】
接着剤中のデンプンは、好ましくは天然デンプンである。
【００１５】
懸濁液のミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは酵素処理によって生成される。ミクロフィブリル化セルロースは、酵素処理と機械的処理とを組み合わせて生成することができる。高コンシステンシーの酵素的に生成されたミクロフィブリル化セルロースを使用すると、安定した特性を有する接着剤が製造され得ることが見出された。
【００１６】
添加されるミクロフィブリル化セルロースの温度は、好ましくは３０℃を超え、好ましくは５０℃を超える。デンプンの調理中または調理後に懸濁液を添加するとき、すなわちデンプンの温度も上昇するときに、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液の温度が上昇することが重要である。このようにして、製造される接着剤はより均質になり、より高品質の接着剤が得られ、それにより、ウォッシュボーディングおよびカールの問題が低減された段ボールを製造することが可能になる。
【００１７】
本発明はさらに、以下に関する：
フルートを有する段ボール媒体及びライナー、ならびに、このフルートを有する段ボール媒体をこのライナーに取り付けるように配置された接着剤を含む段ボールであって、前記接着剤がデンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、接着剤のミクロフィブリル化セルロースが１０重量％を超える固形分を有することを特徴とする段ボール。
【００１８】
この段ボールは、好ましくは２〜２０ｇ／ｍ２（乾燥）の量の接着剤を含む。
【００１９】
段ボールのライナーは、好ましくは１６０ｇ／ｍ２未満の坪量を有する。ウォッシュボーディングおよび／またはカールに関する問題の解決を妨げることなく、製造された段ボールの重量を減らすことが可能であることが見出された。
【００２０】
本発明はまた、以下に関する：
接着剤であって、この接着剤が、デンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、ここでミクロフィブリル化セルロースが１０重量％を超える固形分を有することを特徴とする接着剤。
【００２１】
好ましくは、この接着剤は、接着剤の総乾燥固形分に基づいて、０．１〜５０重量％の間のミクロフィブリル化セルロースを含み、好ましくは５〜４０重量％の間、またはさらにより好ましくは１０〜３０重量％の間である。ミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは酵素処理によって生成される。
【００２２】
接着剤は、好ましくは、ミクロフィブリル化セルロースの量に基づいて０．１〜１５重量％の量の糖類を含む。
【００２３】
好ましくは、接着剤は、１０〜４５重量％、好ましくは２０〜４０重量％の間の固形分を有する。安全性を改善しつつ、高い乾燥含量を有するミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤を製造することが可能であり、この接着剤は適用された製造物内部への浸透がより少ないことが見出された。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、接着剤の製造方法であって、デンプンを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプン懸濁液をアルカリもしくは加温処理することによって、または前記デンプン懸濁液を調理することによって前記デンプンを膨潤させて、膨潤したデンプン懸濁液を形成するステップ、１０重量％を超える固形分を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、前記デンプンの膨潤もしくは調理の前、または、前記デンプンの膨潤もしくは調理の間のいずれかにおいて、前記のデンプンを含む懸濁液に対して、または、前記の形成された膨潤したデンプン懸濁液に対して、前記ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を添加して、接着剤を製造するステップを含む方法に関する。
【００２５】
接着剤は、ウォッシュボーディング、反りなどの段ボールに関連する多くの問題を解決するため、段ボールの製造に特に好適である。しかしながら、接着剤はまた、デンプンベースの接着剤が通常使用される他の最終用途、例えば、紙、板紙のラミネーション、または類似の最終用途などのためにも使用され得る。
【００２６】
段ボール用の接着剤において高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを使用すると、低せん断速度での接着剤の粘度挙動に影響を与えることが示されている。これは、接着剤の硬化挙動および段ボール媒体とライナーとの間の界面での広がり（拡散）に大きな影響を与えると、本発明者らは考察している。例えば、より高いせん断速度で流動性を変えることなく、低いせん断速度での接着剤の流動挙動を制御する能力は、段ボール紙および／またはライナーなどの吸収性または多孔性基材上の接着剤のホールドアウトにとって重要である。さらに、接着剤のレオロジー特性も、高コンシステンシーのＭＦＣの添加によってプラスの影響を受ける。保水性（水分保持特性）の値は、驚くべきことに接着剤にて高コンシステンシーのＭＦＣを使用することで改善されることが分かった、もう１つの重要なパラメーターである。接着剤の保水性は、接着剤が基材の表面に留まり、基材内に過度に深く浸透しない能力を測定する１つの方法である。保水性の値は、接着剤から基材にどの程度の量の液体が移動するかの１つの尺度である。高コンシステンシーのＭＦＣの使用により、保水性の値が向上し、段ボールのウォッシュボーディングや反りの問題が減少することが示された。本発明により、驚くべきことに、低粘度を有し、高固形分で良好な保水性値を有する接着剤を製造可能であることが見出された。
【００２７】
本発明による接着剤の製造中に高コンシステンシーのＭＦＣを利用することによって、驚くべきことに、増大した乾燥含量を有するが、良好な安定性およびより少ないゲル化を有する、すなわち老化（退化）の問題が小さい接着剤を製造することが可能であることが見出された。ＭＦＣを含む懸濁液の固形分は、１０重量％を超え、好ましくは１０〜３０重量％の間である。ミクロフィブリル化セルロースは、通常、強力なゲル形成特性を有しており、乾燥含量の高い、例えば１０％を超える乾燥含量のＭＦＣ懸濁液を取り扱うことは困難である。高コンシステンシーのＭＦＣ懸濁液を生成すること、あるいは、接着剤の製造に使用する前にＭＦＣを含む懸濁液を脱水することのいずれかが可能である場合がある。高コンシステンシーのＭＦＣを使用することにより、接着剤のレオロジー特性に悪影響を与えることなく、接着剤の固形分を増大させ得ることが分かった。その結果、段ボールに加える必要のある水量が少なくなる。したがって、過剰な水を加えることによる不都合なしに、ＭＦＣを使用することに伴う利点を達成することが可能であり、すなわち、改善された接着剤の広がり（拡散）および段ボール上での／段ボール内での硬化が可能である。本発明による接着剤は、ウォッシュボーディング効果を大幅に低減し、段ボールのカールまたは反りの傾向を低減することが見出された。
【００２８】
本発明の別の利点は、接着剤中のミクロフィブリル化セルロースの量を増加させることが可能であり、これは、特に湿度の高い条件で、接着剤のより良好な機械的安定性をもたらすことになる。また、さまざまなｐＨでの安定性が向上することが示されている。接着剤中のＭＦＣの量を増やすことにより、ホウ砂または他の添加剤の量を減らすことができることも分かっている。代わりに、より環境に優しい架橋剤を使用することができる。その結果、より環境に優しい接着剤が製造される。
【００２９】
ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液はまた、水素遮断化学物質、すなわち、より高い固形分でのＭＦＣの生成を容易にする添加剤も含み得る。水素遮断化学物質は、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヘミセルロース、またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）もしくはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などの水溶性ポリマーであってよい。高固形分ＭＦＣは、塊またはより大きなフロックを形成することなく、水に迅速に分散することが望ましい。水素遮断化学物質は、好ましくは、ＭＦＣの生成前または生成中に、すなわち、酵素処理および／または機械的処理の前またはその間にセルロース繊維に添加される。
【００３０】
酵素処理によって生成されたミクロフィブリル化セルロースを使用することにより、製造された接着剤の安定性がより大きくなることが見出された。この結果の１つの理論は、酵素によって生成されたＭＦＣの結晶化度が増加するというものである。結晶化度が上がると、接着剤中のＭＦＣの膨潤を予測しやすくなる。ＭＦＣの生成に使用される酵素は、好ましくは、キシラナーゼもしくはマンナーゼなどのヘミセルロースに影響を与える酵素か、または、セルラーゼなどのセルロースに影響を与える酵素である。酵素は、結晶化度が増加するようにセルロース繊維を分解する。ＭＦＣを生成するための酵素処理は、単独で行うことも、機械的処理と組み合わせて行うことも可能である。酵素処理は機械的処理を容易にし、したがってＭＦＣの生成も容易にする。
【００３１】
酵素処理によって生成されたＭＦＣを使用することの別の利点は、ＭＦＣが、ＭＦＣ懸濁液のレオロジー特性を改善する糖類、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、および／または多糖類（繊維またはフィブリル形態の多糖類を含まない）を含むことである。したがって、高コンシステンシーでＭＦＣ懸濁液を処理することがより容易になる。また、糖類の存在は、ゲル化を防止または低減する傾向もあるため、接着剤の安定性も向上させる。接着剤は、好ましくは、ミクロフィブリル化セルロースの量に基づいて０．１〜１５重量％、好ましくは０．５〜１０重量％の間の量の糖類を含み得る。
【００３２】
ＭＦＣの酵素処理を使用することにより、高コンシステンシーのＭＦＣ懸濁液を生成することも可能である。つまり、ＭＦＣを含む懸濁液を添加する前に懸濁液を脱水する必要はない。デンプンを含む懸濁液に添加する前に、ＭＦＣを含む懸濁液を脱水しないことが好ましい。
【００３３】
接着剤は、多様な植物から抽出され得るデンプンをベースにした水性接着剤である。最も一般的な植物の例としては、トウモロコシ、小麦、米、ジャガイモ、タピオカ、エンドウ豆が挙げられる。デンプンは、好ましくは天然のものであり、すなわち、デンプンの改変は行われていない。接着剤はまた、水、水酸化ナトリウム、加工デンプン、デキストリンおよび／またはホウ酸を含み得る。湿潤強度または接着結合強度を改善するための添加剤などの他の添加剤も加えることができる。また、例えば耐湿性またはゲル化挙動を改善するための他の機能性化学物質、例えば、ホウ砂、グリオキサールまたはそれらの混合物などが加えられてよい。
【００３４】
接着剤は、好ましくは、生のデンプン成分を含む。接着剤はまた、デンプン担体媒体を含み得る。生のデンプン成分とは、例えば、アルカリ処理、加温処理、および／または先行技術で知られている他の処理によって部分的に膨潤する可能性がある未調理のデンプン顆粒を意味する。デンプン担体媒体とは、調理された溶解デンプンまたは冷水溶解性デンプンを意味する。ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液は、デンプンの膨潤または調理の前またはその最中に、デンプンを含む懸濁液に添加することができる。膨潤または調理処理の後に、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を添加することも可能である場合がある。ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液は、他のいずれかの添加剤と一緒に、またはそれと別々に、例えば、生のデンプン成分、アルカリおよび／またはホウ砂と一緒に、デンプン懸濁液に添加してもよい。
【００３５】
接着剤の粘度は、デンプンの種類、変性、添加剤、温度、ｐＨ、固形分、イオン強度などを含めて、さまざまなパラメーターに依存する。接着剤中にＭＦＣを使用すると、デンプンの制御されない老化（退化）が減少する。
【００３６】
接着剤は、先行技術文献に記載されている従来のいずれかの方法でデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤の成分を混合することによって形成され、これは当業者によく知られている。接着剤は、生デンプン成分を形成するためにアルカリまたは加温処理によってデンプンを膨潤させるステップ、および、デンプンの膨潤の前、その最中、またはその後にミクロフィブリル化セルロースを添加するステップを含む方法によって形成されることが好ましい。また、デンプンを調理してデンプン担体媒体を形成し、そして、デンプンの調理前、調理中、または調理後にミクロフィブリル化セルロースを添加することによって接着剤を形成することもできる。ミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは、水性懸濁液の形態で、または、脱水、濃縮、および／もしくは乾燥形態でデンプンに添加される。デンプンに添加する前に、添加するミクロフィブリル化セルロースの温度、好ましくはＭＦＣを含む懸濁液の温度を上げることが好ましい場合がある。これは、デンプンの温度が上昇した場合に特に重要である。また、添加前にＭＦＣも加熱することによって、デンプンとＭＦＣとの間の温度差が減少し、それにより、さらに均質な接着剤が形成されることになる。添加されるミクロフィブリル化セルロースの温度は、好ましくは３０℃超、より好ましくは５０℃超、さらにより好ましくは７０℃超である。ＭＦＣの温度は、５０〜９０℃の間、より好ましくは６０〜８０℃の間であり得る。さらに、添加されるミクロフィブリル化セルロースのｐＨ、好ましくはミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液のｐＨは、ＭＦＣのｐＨが、ＭＦＣが添加されるデンプンまたはデンプンを含む混合物のｐＨと同様になるように調整される。
【００３７】
ＭＦＣおよびデンプンの混合物は、接着剤の形成中に機械的処理または加温処理されてよい。例えば、高剪断混合および／またはジェット調理を使用することができる。
【００３８】
本発明はまた、段ボール媒体およびライナー、ならびに段ボール媒体がライナーに付着するように段ボール媒体とライナーとの間に配置された接着剤を含む段ボールに関連し、接着剤はデンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、接着剤のミクロフィブリル化セルロースは１０重量％を超える固形分を有することによって特徴付けられる。段ボールは、少なくとも１つの段ボール媒体および少なくとも１つのライナーを含む。段ボールは、好ましくは、少なくとも２つのライナーおよび少なくとも１つの段ボール媒体を含む。段ボールはまた、２つ以上の段ボール媒体および３つ以上のライナーを含み得る。ライナーは、接着剤によって段ボール媒体の少なくとも１つの表面に取り付けられている。接着剤は、好ましくは、フルートが形成された段ボール媒体の少なくとも１つの表面上に適用され、その後、ライナーがこの表面に取り付けられる。
【００３９】
段ボールのライナー（単数もしくは複数）および／または段ボール媒体は、任意の種類のパルプ、例えば、化学パルプ、機械パルプ、熱機械パルプおよび化学熱機械パルプ（ＣＴＭＰ）、ならびに中性亜硫酸塩セミケミカル（ＮＳＳＣ）パルプによって製造することができる。パルプはさらに、バージンパルプおよびリサイクルパルプのいずれか１つであり得る。
【００４０】
段ボールは、好ましくは、２〜２０ｇ／ｍ２（乾燥）の量の接着剤を含む。
【００４１】
好ましくは、段ボールは、低い坪量、好ましくは１６０ｇ／ｍ２未満の坪量を有するライナーを含む。低い坪量のライナーを使用しても、本発明による接着剤を使用することにより、ウォッシュボーディングの問題が大幅に軽減されることは驚くべきことである。その結果、本発明は、より軽量の製品を製造することを可能にする。
【００４２】
本発明はさらに、段ボール用接着剤であって、前記接着剤がデンプンおよび高コンシステンシーのミクロフィブリル化セルロースを含み、前記ミクロフィブリル化セルロースが接着剤の製造中に１０重量％を超える固形分を有する、段ボール用接着剤に関する。
【００４３】
接着剤は、好ましくは、接着剤の総乾燥固形分に基づいて、０．１〜５０重量％のミクロフィブリル化セルロースを含む。
【００４４】
接着剤の固形分は、好ましくは１０〜４５重量％の間である。本発明により、より乾燥含量の高い接着剤を製造することが可能である。
【００４５】
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本願の文脈において、少なくとも１つの寸法が１００ｎｍ未満のナノスケールのセルロース粒子繊維またはフィブリルを意味するものとする。ＭＦＣは、部分的または全体的にフィブリル化されたセルロース繊維またはリグノセルロース繊維を含む。遊離したフィブリルの直径は１００ｎｍ未満であるが、実際のフィブリルの直径または粒子サイズの分布および／またはアスペクト比（長さ／幅）は、その供給源および製造方法に依存する。最小のフィブリルは基本フィブリルと呼ばれ、約２〜４ｎｍの直径を有する（例えば、以下を参照のこと：Ｃｈｉｎｇａ−Ｃａｒｒａｓｃｏ，  Ｇ．，Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｆｉｂｒｅｓ，  ｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｓ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓ，：  Ｔｈｅ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ＭＦＣ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｆｒｏｍ  ａ  ｐｌａｎｔ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｆｉｂｒｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｖｉｅｗ，  Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｌｅｔｔｅｒｓ  ２０１１，  ６：４１７）一方、ミクロフィブリルとしても定義される基本フィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ，Ｄ．，  Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ｃｅｌｌ  ｗａｌｌ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，  Ｔａｐｐｉ  Ｊ．，  Ｍａｒｃｈ  １９７０，Ｖｏｌ  ５３，Ｎｏ．３．参照）は、例えば拡張精製プロセスまたは圧力降下崩壊プロセスを使用することによりＭＦＣを製造するときに得られる主生成物である。供給源と製造プロセスに依存して、フィブリルの長さは約１マイクロメートルから１０マイクロメートル超まで変化し得る。粗いＭＦＣグレードには、大部分のフィブリル化繊維、つまり仮道管（ｔｒａｃｈｅｉｄ）から突出したフィブリル（セルロース繊維）、および仮道管から遊離した一定量のフィブリル（セルロース繊維）が含まれる可能性がある。
【００４６】
ＭＦＣには、セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースマイクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル凝集体、セルロースミクロフィブリル凝集体など、さまざまな頭字語がある。ＭＦＣは、大きな表面積や、水に分散したときに低固形分（１〜５重量％）でゲル状物質を形成する能力など、さまざまな物理的または物理化学的特性によっても特徴付けられうる。セルロース繊維は、ＢＥＴ法で凍結乾燥した材料を測定した場合、好ましくは、形成されたＭＦＣの最終比表面積が約１０〜約３００ｍ２／ｇ、またはより好ましくは３０〜２００ｍ２／ｇである程度にフィブリル化される。
【００４７】
ＭＦＣを作成するためのさまざまな方法が存在する。例えば、１回もしくは複数回の精製、予備加水分解に続く精製または高せん断崩壊またはフィブリルの遊離などである。ＭＦＣ製造をエネルギー効率的かつ持続可能なものとするために、通常１つまたは複数の前処理ステップが必要である。したがって、供給されるパルプのセルロース繊維は、例えばヘミセルロースもしくはリグニンの量を減少させるために、酵素的または化学的に前処理されてよい。セルロース繊維は、フィブリル化の前に化学的に変性されていてよく、ここでセルロース分子は、元のセルロースに見られる以外の（またはそれより多くの）官能基を含む。そのような基には、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭＣ）、アルデヒドおよび／もしくはカルボキシル基（Ｎ−オキシル媒介酸化により得られるセルロース、例えば「ＴＥＭＰＯ」）、または四級アンモニウム（カチオン性セルロース）が含まれる。上記の方法の１つで変性または酸化された後、繊維をＭＦＣまたはナノフィブリルサイズもしくはＮＦＣに分解するのがより容易である。
【００４８】
ナノフィブリルセルロースには、幾分かのヘミセルロースが含まれている場合があり、その量は植物源に依存している。前処理された繊維、例えば加水分解された、予備膨潤された、または酸化されたセルロース原料の機械的分解は、精製機、グラインダー、ホモジナイザー、コロイド化機、摩擦グラインダー、超音波ソニケーター、または、ミクロ流動化機、マクロ流動化機もしくは流動化機型ホモジナイザー等の流動化装置などの適切な装置で実行される。ＭＦＣの製造方法に応じて、製品には、微粉、もしくはナノ結晶セルロース、または、木質繊維もしくは製紙（抄紙）プロセスに存在するその他の化学物質が含まれる可能性もある。製品には、効率的にフィブリル化されなかったさまざまな量のミクロンサイズの繊維粒子が含まれている場合もある。
【００４９】
ＭＦＣは、広葉樹繊維（硬材繊維）または針葉樹繊維（軟材繊維）の両方に由来する木材セルロース繊維から製造される。また、ＭＦＣは、微生物源、麦わらパルプなどの農業用繊維、竹、バガス、または他の非木材繊維源から作ることもできる。好ましくは、ＭＦＣは、バージン繊維からのパルプを含むパルプ、例えば、機械パルプ、化学パルプ、および／または熱機械パルプから作られる。ＭＦＣはまた、拒絶品（ｂｒｏｋｅ：ブローク、廃棄品）や再生紙から作ることもできる。
【００５０】
上記のＭＦＣの定義には、これに限定されるわけではないが、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）に関して新しく提案されたＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１が包含されており、これは、結晶領域およびアモルファス領域の両方を持つ複数の基本フィブリルを含み、幅が５〜３０ｎｍである高いアスペクト比であって通常５０より大きいアスペクト比を有するセルロースナノ繊維材料を定義する。
【実施例】
【００５１】
例：
以下に説明されているように、すなわちステインホール（Ｓｔｅｉｎ  Ｈａｌｌ）法に従って、様々な接着剤を調製した。
【００５２】
最初にデンプン粒（大麦デンプン）を水中に混合することによって予め膨潤させたデンプンバッチ（「参照番号０」）を調製し、次にＮａＯＨの添加によってｐＨを増大させ、ＮａＯＨの総濃度を約１重量％とし、同時に温度を４０〜４５℃に上昇させた。その後、デンプンバッチを約１５分間混合し、次いで以下に説明されるように追加のデンプンおよび添加物を加えた。デンプンの濃度は９重量％であった。
【００５３】
参照番号１．比較例  −  デンプンベースの接着剤
２０２ｇの予め膨潤させたデンプン（参照番号“０”）を４３３ｇのデンプンペースト（３５％）および６５ｇの水と混合し、次にこれらを高められた温度で混合した。（デンプン粒を約３０〜３５℃の水に分散させ、「デンプン分散液またはデンプンペースト」を形成した。）
【００５４】
参照番号２．比較例：５重量％のＭＦＣ−Ａを含むデンプンベースの接着剤
２０２ｇの予め膨潤させたデンプンを、７１ｇのＭＦＣ−Ａ（４．５重量％）および４００ｇのデンプンペースト（３５重量％）と混合した。
【００５５】
参照番号３．試験１（２重量％でのＭＦＣ−Ｂの５重量％添加）
２０２ｇの予め膨潤させたデンプンを、２９ｇのＭＦＣ−Ｂ（２重量％）および４０１ｇのデンプンペースト（３５重量％）と混合した。
【００５６】
参照番号４．試験２（４重量％でのＭＦＣ−Ｂの５重量％添加）
２０２ｇの予め膨潤させたデンプンを、２０２ｇのＭＦＣ−Ｂ１（４重量％）および３８７ｇのデンプンペースト（３５重量％）と混合した。
【００５７】
参照番号５．試験３（８重量％でのＭＦＣ−Ｂの５重量％添加）
２０２ｇの予め膨潤させたデンプンを、１０１．６ｇのＭＦＣ−Ｂ１（８重量％）および３８７ｇのデンプンペースト（３５重量％）と混合した。
【００５８】
参照番号６．試験４（１１．２５重量％でのＭＦＣ−Ｂの５重量％添加）
２０２ｇの予め膨潤させたデンプンを、７２ｇの高固形分ＭＦＣ（１１．２５重量％）および３８７ｇのデンプンペースト（３５重量％）と混合した。
【００５９】
酵素処理したクラフトパルプを機械的に精製し、ゲルが部分的に透明で粘稠になるまで均質化することにより、固形分４．５％でＭＦＣ−Ａを調製した。
【００６０】
酵素処理と機械的処理とを組み合わせて１２．２％の固形分でＭＦＣ−Ｂを製造した。接着剤中のＭＦＣの異なる固形分の効果を実証するために、このサンプルを異なる固形分に希釈した。
【００６１】
ＴＡＰＰＩ試験方法のＴ  ７０１  ｐｍ０１に従う静的保水性測定法で、保水性（ｗａｔｅｒ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）を測定した。
【００６２】
ブルックフィールドレオメーターを使用して、つまりＳＣＡＮ−Ｐ５０：８４に従って１００ｒｐｍで粘度を測定した。
【００６３】
低コンシステンシーのＭＦＣは、繊維の機械的分解によって製造された市販のＭＦＣであった。
【００６４】
結果を表１に示す。
【表１】
2021522380.tif 000002
【００６５】
上記の結果からわかるように、ＭＦＣ−Ａを含む接着剤（「参考番号２」）は、接着剤の固形分が比較的低いにもかかわらず、非常に高い粘度および保水性の値を備えた接着剤をもたらす。接着剤３〜５はすべて、接着剤２と比較して粘度および保水性の値が低いが、これらの接着剤の保水性の値は依然としてかなり高い。最良の結果は、本発明に従って製造された接着剤６について見られ、比較的高い固形分での粘度および保水性の値はすべて良好な値を示す。その結果、本発明は、改善された粘度を示し、保水性の値が良好であると同時に、改善された接着剤硬化挙動および拡散特性をもたらす接着剤を製造することを可能にし、これにより、接着剤が付加された基材上での接着剤の濃度のより良好な制御性が得られ、段ボールに対するウォッシュボーディングおよび反りの問題が軽減されることになる。
【００６６】
本発明の上記の詳細な説明を考慮して、他の修正および変形が当業者に明らかになるであろう。しかしながら、そのような他の修正および変形は、本発明の本質および範囲から逸脱することなく実施され得ることは明らかであるはずである。
【国際調査報告】
2021522380.tif 000003
2021522380.tif 000004
2021522380.tif 000005
2021522380.tif 000006