改良された段ボール用接着剤
【課題】初期接着力を高めて貼合スピードを向上し、生産性を損なわない段ボール用澱粉系接着剤を提供する。
【解決手段】澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤；並びに前記段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
【解決手段】澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤；並びに前記段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボールの製造に用いられる澱粉系接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
波形に成形した中芯原紙とライナー原紙を貼り合わせるために用いる段ボール用澱粉系接着剤には、ステインホール方式（ツータンク方式）、ワンタンク方式、プレミックス方式、ノーキャリア方式等の製法がある。これら製法で調製した接着剤は、α化した又は可溶化したキャリア澱粉、未糊化澱粉のメイン澱粉、硼素化合物、メイン澱粉の糊化温度を調整するアルカリ等を主成分とした混合物からなっている。これらの調製法にはそれぞれ特色があるものの、接着剤としての接着メカニズムは各方式とも同様である。即ち、接着部に塗布された段ボール用澱粉系接着剤はライナー原紙を介して加熱されるが、その時接着剤水分の一部は原紙に吸収され、更に一部水分は蒸発して接着剤の固形分濃縮を始める。そのような過程の中にあって、澱粉は水分を吸収し、膨潤・糊化し、乾燥を経て接着がなされる。
【０００３】
このように段ボールの製造では、澱粉が持つ糊化機能を十分に活用して、接着（貼合）が行われてきた。
【０００４】
近年、エコロジーの観点から資源をリサイクル化することが社会通念化している。段ボール原紙については、従来よりリサイクルが行われているが、特に昨今、原紙への古紙の混入比率が増しており、古紙混入による原紙の紙力低下を補うため、薬品による加工度が一層進み貼合が難しくなっている。更に、段ボールの用途拡大が進み、坪量を増したライナー原紙と紙力強度を付加した強化中芯原紙の貼合比率も年々増えており、これも貼合を困難にしている。また、経済面からは高い生産効率が求められており、貼合スピードのアップも大きな課題となっている。しかし、従来の段ボール用澱粉系接着剤では、薬品加工度の進んだ原紙の貼合、及び厚物原紙の貼合、貼合スピードのアップは極めて困難で、これに代わる初期接着力に優れ、生産性の高い接着剤の開発が待たれている。
【０００５】
一方、澱粉糊の粘度調節剤として、含水イノケイ酸塩鉱物の１種であるセピオライトを段ボール用澱粉系接着剤に使用することが知られている（非特許文献１）。すなわち、澱粉糊を循環使用する段ボール製造工程では、コルゲーターや循環系内で強い剪弾力がかかって澱粉糊の粘度が低下するが、澱粉糊にセピオライトを加えておくと、循環時間とともに剪弾力がかかって粘度が上昇し、その結果、澱粉糊の粘度が長時間一定に保持されることが報告されている。
【０００６】
段ボール用澱粉糊は、段ボール製造工程で循環使用され、コルゲーター、糊送りポンプなどの循環系内で強い剪断力が掛かり、澱粉糊の粘度が低下してくる。その粘度低下に伴い、グルーロール（糊付けロール）への糊上がりが悪くなり、波形段頂への糊転移が均一塗布できず、粘度が低下し場合は、グルーロールのクリアランスを開くのに人手が必要となる。また、糊転移が斑になれば、貼合不良となり、接着ピン強度が弱く製品とならない。このような澱粉糊の粘度低下に対処するために、８００ｒｐｍ条件で増粘するセピオライトを澱粉糊に１％ほど添加して、澱粉糊の低下とセピオライト増粘分で粘度変化を相殺して粘度安定化させることにより、糊上がり問題、クリアランスの開閉操作、ピン強度の問題を解決するものと、解釈される。
【０００７】
したがって、非特許文献１でのセピオライトの使用は、既存糊が粘度低下を起した局面、あるいは起すであろうことが推測される場合に、糊液タンクに添加して、澱粉糊の循環系にセピオライトを共存させることにより、澱粉糊の粘度を安定化させるものであり、澱粉系接着剤の製造時にセピオライトを用いるものではない。即ち、非特許文献１は、澱粉糊の粘度低下を起さない場合に、セピオライトを使用することを示唆しない。また、非特許文献１に開示されている澱粉糊調製法は、アルカリ糊化させたキャリア部と澱粉を水に分散させスラリーにしたメイン部とを混合して調製するステインホール方式（ツータンクキャリア方式）のみである。
【０００８】
更に、非特許文献１は、１９８６年（昭和６１年）当時のもので、技術的に古く、現在、澱粉糊の粘度低下がキャリア糊成分の剪断に由来するものとわかっており、澱粉糊調製時にキャリア糊に強い剪断を与え、段ボール製造工程の循環系内で粘度低下を起しにくい製糊方式になっている。したがって、現在は、キャリア澱粉として化工澱粉を使用せずに、コーンスターチが主流である。一昔前では、確かにコーンスターチをキャリア澱粉に使うと、粘度低下が見られた。昔と今の粘度の管理値を示すと、昔は目標値±５秒（１０秒幅あり）であったが、今は目標値±２秒（４秒幅）になっている。
【０００９】
グルーロールの糊上がり問題についても、現在は糊ロールが「グラビアロール方式」となっており、昔の粘度管理値、目標値±５秒（１０秒幅あり）でも糊転移斑による問題はまず生じない。
【００１０】
現在は、粘度低下を起しにくい製糊方式となっているため、非特許文献１の考え方でセピオライトを使うと逆に「増粘」という粘度不安定を誘発すると推定される。
【００１１】
【非特許文献１】地質ニュース，３８５，６−１８（１９８６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、初期接着力を高めて貼合スピードを向上し、生産性を損なわない段ボール用澱粉系接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題に鑑み研究を重ねた結果、本発明者は、従来の段ボール用澱粉系接着剤の製糊時に含水イノケイ酸塩鉱物を使用することにより初期接着力を大幅に改善できることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤。
（２）含水イノケイ酸塩鉱物がマグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である前記（１）に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（３）マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物がセピオライト、アタパルジャイト及びパリゴルスカイトからなる群から選ばれる少なくとも１種である前記（２）に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（４）含水イノケイ酸塩鉱物の含有量が対澱粉０．１〜１５質量％である前記（１）〜（３）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（５）硼素化合物の含有量が硼砂換算量として、対澱粉１．６〜３．３質量％である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（６）熱硬化性樹脂を含有する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（７）エポキシ系樹脂を含有する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（８）高速貼合用である前記（１）〜（７）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
（１０）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することを含む、段ボールシートの製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速貼合適性に優れた段ボール用澱粉系接着剤が提供され、その結果、段ボールを効率よく生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本明細書において、「澱粉系接着剤」とは、澱粉を主体とする接着剤であって、接着剤を加熱することで澱粉の持つ吸水・膨潤・糊化の各物性を利用して接着機能を発現させ、接着剤として機能する接着剤の総称である。「段ボール用澱粉系接着剤」とは、波形に成形された中芯原紙とライナー原紙を貼り合わせるために用いられる澱粉系接着剤の総称である。
【００１８】
段ボール原紙は、リサイクルに伴う古紙の混入率のアップに伴い、その紙力物性を改善するため薬品加工度が一層高度化し、その薬品によるサイズ効果のため原紙中への水分や澱粉由来の可溶性成分の浸透移行が非常に起こりづらく、従来の段ボール用澱粉系接着剤での貼合を困難にしている。また、物流形態の変化も著しく原紙の物性変化とともに、厚物強化使用した段ボールケースの用途も増えており、厚物強化原紙を用いたシートの貼合は、更に従来の段ボール用澱粉系接着剤での貼合を困難なものにしている。すなわち、原紙の浸透性が悪化、また貼合面での熱的条件の微妙な変化により、従来の段ボール用接着剤では、生産性の向上が望めない状況にある。このような事情からも、初期接着性に優れ、生産性の向上が望める段ボール用澱粉系接着剤の開発が待たれていた。
【００１９】
本発明者は、従来の段ボール用澱粉系接着剤に、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物を配合することで、澱粉系接着剤の初期接着力が大幅に改善し、生産性が改善することを突き止めた。
【００２０】
含水イノケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏの四面体の鎖状結合体を構造中に骨格として持つケイ酸塩鉱物である。したがって、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物は、その結晶構造中にトンネル構造を持ち、このトンネル構造に由来した様々な構造特性を持っている。その構造特性の一つに、吸着特性があり、水分や湿気に対する吸収能力に優れている。また、一方では吸収した水分や湿気を放出するという特性も併せ持っている。このような特性を本発明の段ボール用澱粉系接着剤に用いることにより、接着剤の保水性が改善でき、更に初期接着力も改善が出来ることを見出した。
【００２１】
前述した原紙サイドの物性変化に伴う問題に対応するためには、段ボール用澱粉系接着剤の粘度下げるか、固形分濃度を高めるなどの手段がとられる。しかし、これら対策はいずれも接着剤の保水性を低下させ、澱粉系接着剤の糊化機能が十分に機能しなくなる。その結果、貼合不良、貼合スピードの低下などの生産面でのマイナス要因をもたらす。段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物を用いることで、保水性が改善され、このような問題は解決される。
【００２２】
含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物には、含水イノケイ酸マグネシウム、含水イノケイ酸アルミニウム・マグネシウムを主成分とする粘土鉱物があり、これらは通称「セピオライト」、「アタパルジャイト」「パリゴルスカイト」とよばれ、これらの粘土鉱物が使用できる。
【００２３】
更に、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物の製造法には、乾式粉砕法と湿式粉砕法の２通りあり、本発明には、いずれの粉砕方法で製造した含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物も使用できるが、粘土鉱物の微細繊維構造を解繊／分散させる能力が高く、含水イノケイ酸塩鉱物の機能を引き出すことができる点で、湿式粉砕法が好ましい。
【００２４】
本発明において、含水イノケイ酸塩鉱物の含有量は、使用澱粉量に対して、通常０．１〜１５質量％、好ましくは１〜１０質量％である。前記含有量が０．１質量％以上であれば、十分な効果が認められるが、１５質量％を超えるとその効果も頭打ちになると共に、含水イノケイ酸塩鉱物の持つ特性の１つである揺変性が強く付与されて、段ボール用接着剤の物性として好ましくなく、更に使用量の大幅な増加は経済的に不利となる。
【００２５】
本発明において、含水イノケイ酸塩鉱物は製糊時に用いるが、含水イノケイ酸塩鉱物の使用にあたっては、出来上がり糊に添加する方法、メイン部に予め添加する方法、メイン部と一緒に用いる方法、キャリア部に予め添加しその後アルカリを添加する方法、キャリア部と一緒に用いる方法、キャリア糊が出来上がった後にキャリア糊へ添加する方法を用いることができるが、キャリア部と一緒に用いる方法、又はメイン部と一緒に用いる方法が好ましい。
【００２６】
本発明の接着剤には、硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉（澱粉固形分量に対し；以下同様）１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有させる。硼素化合物の含有量（硼砂換算量として；以下同様）が対澱粉１．５質量％以下であると、初期接着力の向上が不十分となり、対澱粉３．３質量％を超えると、硼砂と澱粉の反応により起る架橋反応が進みゲル化を起すか高粘度化を起して接着剤としてのアプリケーションが困難となる。硼素化合物の含有量は、好ましくは対澱粉１．６〜３．３質量％、更に好ましくは対澱粉１．６〜３．０質量％、特に好ましくは対澱粉１．７〜２．７質量％である。
【００２７】
本発明の接着剤において、倍水率は、好ましくは１．９〜４．５である。倍水率が１．９未満であると含水イノケイ酸塩鉱物による初期接着力の発現はあるものの、メイン澱粉が糊化するに十分な水分が欠如して接着不良が発生しやすい。また、倍水率が４．５を超えると接着剤の固形分濃度が低下することで初期接着発現が低下する傾向にある。本明細において、「倍水率」とは、澱粉系接着剤における（全水量／全澱粉量）の質量比を意味する。
【００２８】
本発明に使用する澱粉は、従来段ボール用澱粉系接着剤に使われてきた澱粉が使用できる。例えば、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、タピオカ澱粉、小麦澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉等、及びこれら澱粉を酸化、酸処理、エステル化、エーテル化した澱粉が使用できる。
【００２９】
本発明に使用するアルカリは、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カリウム等、従来段ボール用澱粉系接着剤に使われてきたものが使用できる。本発明の接着剤の苛性率は、適性糊化温度を得るために製糊条件に合わせて決めればよい。一般的には、アルカリの添加量は苛性率として、０．５〜１．２％の範囲が好ましい。
【００３０】
本発明に係る製糊方式は、ステインホール方式（ツータンク方式）、ワンタンク方式、プレミックス方式、ノーキャリア方式等の製法である。
【００３１】
ワンタンクキャリア方式は、一つのタンクに澱粉スラリーを調製しアルカリを加えて澱粉をアルカリ糊化した後、アルカリ糊液希釈のため水を加え、希釈されたアルカリ糊液にメイン澱粉（未糊化澱粉）を加え、更に硼砂を加えて混合する製糊方式であるが、ワンタンクキャリア方式を採用する場合は、接着剤の仕上がり粘度、経時粘度の安定化の点から、処理温度は３０〜４５℃であることが好ましく、また、セピオライト等の含水イノケイ酸塩鉱物の繊維を解し、分散させる点から、製糊時の撹拌の回転数は、好ましくは１０００ｒｐｍ以上、更に好ましくは１５００〜５０００ｒｐｍである。１０００ｒｐｍ以上の回転数で撹拌可能な装置としては、例えばサーコ社製糊装置、三菱重工製糊装置ＭＲＥＸ、柿田製作所製糊装置が挙げられる。
【００３２】
ワンタンクキャリア方式による好ましい調製法としては、例えば一つのタンクに３０〜４５℃の温水を取り、ホモジナイザーを用いて３０００〜５０００ｒｐｍで撹拌し、その中へ澱粉を加え、更に含水イノケイ酸塩鉱物を加え、分散溶解後アルカリを添加し１０〜１５分間撹拌した後、３０〜４５℃の温水を加え、引き続きメイン澱粉（未糊化澱粉）を加え、更に硼砂を加え、１０〜１５分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造する方法が挙げられる。
【００３３】
本発明では、以上説明した段ボール用澱粉系接着剤に、熱硬化性樹脂を添加することにより段ボール用澱粉系耐水接着剤を得ることができる。更にエポキシ系樹脂を本発明の段ボール用澱粉系接着剤に添加することによりホルムアルデヒドを含まない段ボール用澱粉系耐水接着剤を得ることができる。
【００３４】
熱硬化性樹脂としては、耐水化剤として作用するものであれば特に制限なく、例えばレゾルシノール樹脂（レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂）、フェノール樹脂（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）、尿素樹脂（尿素−ホルムアルデヒド樹脂）、ケトン樹脂（ケトン−ホルムアルデヒド樹脂）等が挙げられる。熱硬化性樹脂の含有量は、使用澱粉量に対して、通常１〜２０質量％、好ましくは３〜１０質量％である。
【００３５】
エポキシ系樹脂としては、ポリアミドエピクロロヒドリン、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物が使用できる。エポキシ系樹脂の含有量は、使用澱粉量に対して、通常１〜２０質量％、好ましくは３〜１０質量％である。
【００３６】
本発明の澱粉系接着剤は、初期接着力が強く、高速貼合用として最適である。
【００３７】
ここで、「高速貼合」とは、従来より段ボールシートを生産してきた貼合条件のもとで、熱的要因を補うなり、接着剤の貼合適性を改良するなりして、貼合スピードの向上を目指し、段ボールの生産設備の許容能力を上限まで効率よく引き出す行為をいう。
【００３８】
本発明の段ボールは、本発明の澱粉系接着剤を用いて製造されるものであり、波形に成形された中芯と、澱粉系接着剤によって前記中芯の片面又は両面に貼合されたライナーとを有し、前記中芯及びライナーの貼合に、前述した本発明の澱粉系接着剤が用いられていることを特徴とする。
【００３９】
本発明の段ボールは、段ボールの製造で通常使用されるコルゲーターを用いて製造することができる。即ち、本発明の段ボールは、糊ロール及び糊ロールに澱粉系接着剤を付着させる手段を少なくとも有するコルゲーターを用い、波形に成形された中芯の頂縁と糊ロールとを当接させて頂縁に澱粉系接着剤を塗布する工程と、中芯の、澱粉系接着剤が塗布された両面にライナーを貼り合わせる工程と、を含む段ボールの製造方法において、前述した本発明の澱粉系接着剤を用いることにより製造することができる。例えば、本発明の澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することができる。
【００４０】
段ボールの糊付け機は、アプリケータロールとドクターロールから構成される。アプリケータロール（糊付けロール）には、メタリングロール、梨地ロール、グラビアロールの各種類がある。メタリングロール、梨地ロールは、ロール表面が平滑な糊付けロールであり、グラビアロールは、ロール表面に凹み（セル）が多数設けられた糊付けロールである。糊バットに浸ったロールには、ロール表面に付着した接着剤が回転によりピックアップされ、ドクターロールによりロール表面に付着した余分な接着剤は掻き落される。表面が平滑なロールでは、粘度低下を起した接着剤はロールへのピックアップが十分に行われず、接着剤の塗布が不均一となり接着剤は斑に塗布されて、接着性能に影響を与える。一方、グラビアロールでは、ロール表面に刻まれた凹み（セル）に接着剤が入り込むため、粘度低下を起した接着剤でもピックアップが容易となり、均一な接着剤の塗布が可能となる。
【００４１】
本発明の段ボールは、中芯及びライナーの貼合に本発明の澱粉系接着剤を用いるものであれば特に制限はなく、片面段ボール、両面段ボール、複両面段ボール、複複両面段ボールのいずれも包含する。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例中の「部」及び「％」は質量基準を表すものとする。
【００４３】
（実施例１）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水８２５部を取り、特殊機化工業（株）製ホモジナイザー「ロボミックス」で撹拌（４５００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を７２部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）３部（対全澱粉０．５％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液５２部を添加し１０分間撹拌した。この後、４０℃の温水９３６部を加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）５２８部を加え、更に硼砂１２部（対全澱粉２％に相当）を加え、１０分間撹拌して、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。
【００４４】
粘度は、フォードカップ粘度（ＦＣＶ）及びＢ型粘度を測定した。ＦＣＶは、東洋テスター工業（株）製のフォードカップ（水１０秒）により測定し、Ｂ型粘度は、東京計器（株）製の回転粘度計（型式：ＢＭ型）を用いて６０ｒｐｍで測定した。初期接着力は、以下のようにして測定した。５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの片面段ボール（原紙構成：王子板紙ＮＲＫ２８０／北陽強化ＭＭ１８０）に絶乾５ｇ／ｍ２−片面の前記段ボール用澱粉系接着剤を糊ロールで塗布した。これをロードセルに細工したアタッチメントにセットし、５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさに裁断したライナー（原紙：王子板紙ＮＲＫ２８０）を重ね、更にその上から１３０℃の熱源を持った１ｋｇ／４２．５ｃｍ２のヒーターで５秒間加熱し、加熱後直ちに接着層を剥離しその剥離強度を測定した。常態接着強度の測定は、初期接着力測定の場合と同様に、片面段ボールに接着剤を塗布し、予め１８０℃に加熱したホットプレート上にライナー原紙を置くと同時に片面段ボールを重ね１ｋｇ／４２．５ｃｍ２の荷重を５秒間かけ、そのサンプルを２３℃、相対湿度５０％の状態に２４時間放置した後、リングクラッシュテスター（日本ＴＭＣ（株）製）でその強度を測定した。保水度は、ＫＡＬＴＥＣ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＩＮＣ．製の保水度計を用いて測定した。糊化温度は、ブラベンダーアミログラム法により測定した。それぞれの結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例２）
実施例１のセピオライトの部数を６部（対全澱粉１％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４６】
（実施例３）
実施例１のセピオライトの部数を１８部（対全澱粉３％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１及び２に示す。
【００４７】
（実施例４）
実施例１のセピオライトの部数を３０部（対全澱粉５％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４８】
（実施例５）
実施例１のセピオライトの部数を４２部（対全澱粉７％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４９】
（実施例６）
実施例１のセピオライトをＰＡＮＧＥＬ−ＦＦ（楠本化成（株）製）に変え、添加部数を６６部（対全澱粉１１％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００５０】
（比較例１）
実施例１のセピオライトを加えない以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１及び２に示す。
【００５１】
（実施例７）
２Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水７３０部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）を持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へプレミックス澱粉ＯＰＭ−Ｄ１００（王子コーンスターチ（株）製）を２５０部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）７．５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後１５％水酸化ナトリウム水溶液２４部を１５分間かけて滴下し、滴下終了後更に１０分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５２】
（比較例２）
実施例７のセピオライトを加えない以外は、実施例７と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５３】
（実施例８）
１Ｌ容のステンレスジョッキに６０℃の温水６３８部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）を持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ
（王子コーンスターチ（株）製）を４５部、セピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）７．５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液４９部を添加し、１５分撹拌してキャリア糊を製造した。一方、３Ｌ容のステンレスジョッキに３０℃の温水８２５部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）２枚、翼間隔６０ｍｍを持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）しながら、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を４５５部、硼砂１０部を加え分散させメインスラリーを調製した。そしてメインスラリーの中へキャリア糊を１５分かけて滴下し、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５４】
（比較例３）
実施例８のセピオライトを加えない以外は、実施例８と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５５】
（実施例９）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水１４２０部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）２枚、翼間隔６０ｍｍを持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を５００部、セピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後１５％水酸化ナトリウム水溶液９５部を１５分で添加し、粘度が発現するまで撹拌を続けた。適性粘度が発現したら、その中へ硼酸６．５部（硼砂換算量として１０部）を加え、更に１５分撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５６】
（比較例４）
実施例９のセピオライトを加えない以外は、実施例９と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５７】
（実施例１０）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水６８０部を取り、特殊機化工業（株）製ホモジナイザー「ロボミックス」で撹拌（４５００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を４８部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１８部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液５１部を添加し１０分間撹拌した。この後、４０℃の温水７８０部を加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）５５２部を加え、更に硼砂１０．２部（対全澱粉１．７％に相当）を加え、１０分間撹拌して、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。この段ボール用澱粉系接着剤に耐水化剤Ａ（ケトン樹脂（熱硬化性樹脂）、王子コーンスターチ（株）製）３０部（対澱粉５％相当）及び耐水化剤Ｂ（フェノール樹脂（熱硬化性樹脂）、王子コーンスターチ（株）製）３０部（対澱粉５％相当）を添加して、段ボール用澱粉系耐水接着剤を製造した。この耐水接着剤を５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの耐水用片面段ボール（原紙構成：王子板紙ＳＫ２８０／サンパワードライ２００）に絶乾１０ｇ／ｍ２−片面塗布し、これを１８５℃に加熱したホットプレート上に５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの王子板紙ＳＫ２８０の耐水ライナー原紙を置くと同時に重ね、１ｋｇ／４２．５ｃｍ２の荷重を５秒間かけて、耐水接着強度測定サンプルを作成した。そのサンプルを温度２３℃、相対湿度５０％の状態に２４時間放置し、６０分間浸水後の耐水接着強度を測定した。その結果を表３に示す。
【００５８】
（比較例５）
実施例１０のセピオライトを加えない以外は、実施例１０と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００５９】
（実施例１１）
実施例１０の耐水化剤Ａ及び耐水化剤Ｂに代わりに、ＷＳ−４０２０（星光ＰＭＣ（株）製、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂）３０部（対全澱粉５％に相当）を使用した以外は、実施例１０と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００６０】
（比較例６）
実施例１１のセピオライトを加えない以外は、実施例１１と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
【表３】
【００６４】
表１から明らかなように、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合することにより、保水性が改善され、初期接着性も改善され、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤の貼合適性が改良される。
【００６５】
表２から明らかなように、種々製糊方式により製糊した硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合しても、保水性及び初期接着性の改善が認められ、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤の貼合適性が改良する。
【００６６】
表３から明らかなように、段ボール用澱粉系耐水接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合すると耐水接着剤の保水性及び初期接着力の改善が認められる。耐水強度については、従来と同等の数値を示す。
【００６７】
（実施例１２）
製糊装置に４０℃の温水５００ｋｇを入れ、コーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）４４ｋｇを投入し、更にセピオライト（楠本化成（株）製ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１．８ｋｇを加え、分散溶解後、２５％水酸化ナトリウム水溶液３５ｋｇを添加し１０分間撹拌した。その後、４０℃の温水５８０ｋｇを加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）３２５ｋｇを加え、更に硼砂７．４ｋｇを加え、１０分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。この接着剤を用いて、紙幅１８００ｍｍのグラビアロールを備え付けたコルゲーターで両面段ボール（Ｋ２２０／ＳＣＰ１２０／Ｋ２２０）を生産したところ、従来１９０ｍ／分の貼合速度が２３０ｍ／分の貼合速度で生産でき、貼り合わせをしたシートに接着強度等の品質的問題はなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、段ボールを効率よく生産することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボールの製造に用いられる澱粉系接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
波形に成形した中芯原紙とライナー原紙を貼り合わせるために用いる段ボール用澱粉系接着剤には、ステインホール方式（ツータンク方式）、ワンタンク方式、プレミックス方式、ノーキャリア方式等の製法がある。これら製法で調製した接着剤は、α化した又は可溶化したキャリア澱粉、未糊化澱粉のメイン澱粉、硼素化合物、メイン澱粉の糊化温度を調整するアルカリ等を主成分とした混合物からなっている。これらの調製法にはそれぞれ特色があるものの、接着剤としての接着メカニズムは各方式とも同様である。即ち、接着部に塗布された段ボール用澱粉系接着剤はライナー原紙を介して加熱されるが、その時接着剤水分の一部は原紙に吸収され、更に一部水分は蒸発して接着剤の固形分濃縮を始める。そのような過程の中にあって、澱粉は水分を吸収し、膨潤・糊化し、乾燥を経て接着がなされる。
【０００３】
このように段ボールの製造では、澱粉が持つ糊化機能を十分に活用して、接着（貼合）が行われてきた。
【０００４】
近年、エコロジーの観点から資源をリサイクル化することが社会通念化している。段ボール原紙については、従来よりリサイクルが行われているが、特に昨今、原紙への古紙の混入比率が増しており、古紙混入による原紙の紙力低下を補うため、薬品による加工度が一層進み貼合が難しくなっている。更に、段ボールの用途拡大が進み、坪量を増したライナー原紙と紙力強度を付加した強化中芯原紙の貼合比率も年々増えており、これも貼合を困難にしている。また、経済面からは高い生産効率が求められており、貼合スピードのアップも大きな課題となっている。しかし、従来の段ボール用澱粉系接着剤では、薬品加工度の進んだ原紙の貼合、及び厚物原紙の貼合、貼合スピードのアップは極めて困難で、これに代わる初期接着力に優れ、生産性の高い接着剤の開発が待たれている。
【０００５】
一方、澱粉糊の粘度調節剤として、含水イノケイ酸塩鉱物の１種であるセピオライトを段ボール用澱粉系接着剤に使用することが知られている（非特許文献１）。すなわち、澱粉糊を循環使用する段ボール製造工程では、コルゲーターや循環系内で強い剪弾力がかかって澱粉糊の粘度が低下するが、澱粉糊にセピオライトを加えておくと、循環時間とともに剪弾力がかかって粘度が上昇し、その結果、澱粉糊の粘度が長時間一定に保持されることが報告されている。
【０００６】
段ボール用澱粉糊は、段ボール製造工程で循環使用され、コルゲーター、糊送りポンプなどの循環系内で強い剪断力が掛かり、澱粉糊の粘度が低下してくる。その粘度低下に伴い、グルーロール（糊付けロール）への糊上がりが悪くなり、波形段頂への糊転移が均一塗布できず、粘度が低下し場合は、グルーロールのクリアランスを開くのに人手が必要となる。また、糊転移が斑になれば、貼合不良となり、接着ピン強度が弱く製品とならない。このような澱粉糊の粘度低下に対処するために、８００ｒｐｍ条件で増粘するセピオライトを澱粉糊に１％ほど添加して、澱粉糊の低下とセピオライト増粘分で粘度変化を相殺して粘度安定化させることにより、糊上がり問題、クリアランスの開閉操作、ピン強度の問題を解決するものと、解釈される。
【０００７】
したがって、非特許文献１でのセピオライトの使用は、既存糊が粘度低下を起した局面、あるいは起すであろうことが推測される場合に、糊液タンクに添加して、澱粉糊の循環系にセピオライトを共存させることにより、澱粉糊の粘度を安定化させるものであり、澱粉系接着剤の製造時にセピオライトを用いるものではない。即ち、非特許文献１は、澱粉糊の粘度低下を起さない場合に、セピオライトを使用することを示唆しない。また、非特許文献１に開示されている澱粉糊調製法は、アルカリ糊化させたキャリア部と澱粉を水に分散させスラリーにしたメイン部とを混合して調製するステインホール方式（ツータンクキャリア方式）のみである。
【０００８】
更に、非特許文献１は、１９８６年（昭和６１年）当時のもので、技術的に古く、現在、澱粉糊の粘度低下がキャリア糊成分の剪断に由来するものとわかっており、澱粉糊調製時にキャリア糊に強い剪断を与え、段ボール製造工程の循環系内で粘度低下を起しにくい製糊方式になっている。したがって、現在は、キャリア澱粉として化工澱粉を使用せずに、コーンスターチが主流である。一昔前では、確かにコーンスターチをキャリア澱粉に使うと、粘度低下が見られた。昔と今の粘度の管理値を示すと、昔は目標値±５秒（１０秒幅あり）であったが、今は目標値±２秒（４秒幅）になっている。
【０００９】
グルーロールの糊上がり問題についても、現在は糊ロールが「グラビアロール方式」となっており、昔の粘度管理値、目標値±５秒（１０秒幅あり）でも糊転移斑による問題はまず生じない。
【００１０】
現在は、粘度低下を起しにくい製糊方式となっているため、非特許文献１の考え方でセピオライトを使うと逆に「増粘」という粘度不安定を誘発すると推定される。
【００１１】
【非特許文献１】地質ニュース，３８５，６−１８（１９８６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、初期接着力を高めて貼合スピードを向上し、生産性を損なわない段ボール用澱粉系接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題に鑑み研究を重ねた結果、本発明者は、従来の段ボール用澱粉系接着剤の製糊時に含水イノケイ酸塩鉱物を使用することにより初期接着力を大幅に改善できることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤。
（２）含水イノケイ酸塩鉱物がマグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である前記（１）に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（３）マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物がセピオライト、アタパルジャイト及びパリゴルスカイトからなる群から選ばれる少なくとも１種である前記（２）に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（４）含水イノケイ酸塩鉱物の含有量が対澱粉０．１〜１５質量％である前記（１）〜（３）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（５）硼素化合物の含有量が硼砂換算量として、対澱粉１．６〜３．３質量％である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（６）熱硬化性樹脂を含有する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（７）エポキシ系樹脂を含有する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（８）高速貼合用である前記（１）〜（７）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤。
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
（１０）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の段ボール用澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することを含む、段ボールシートの製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速貼合適性に優れた段ボール用澱粉系接着剤が提供され、その結果、段ボールを効率よく生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本明細書において、「澱粉系接着剤」とは、澱粉を主体とする接着剤であって、接着剤を加熱することで澱粉の持つ吸水・膨潤・糊化の各物性を利用して接着機能を発現させ、接着剤として機能する接着剤の総称である。「段ボール用澱粉系接着剤」とは、波形に成形された中芯原紙とライナー原紙を貼り合わせるために用いられる澱粉系接着剤の総称である。
【００１８】
段ボール原紙は、リサイクルに伴う古紙の混入率のアップに伴い、その紙力物性を改善するため薬品加工度が一層高度化し、その薬品によるサイズ効果のため原紙中への水分や澱粉由来の可溶性成分の浸透移行が非常に起こりづらく、従来の段ボール用澱粉系接着剤での貼合を困難にしている。また、物流形態の変化も著しく原紙の物性変化とともに、厚物強化使用した段ボールケースの用途も増えており、厚物強化原紙を用いたシートの貼合は、更に従来の段ボール用澱粉系接着剤での貼合を困難なものにしている。すなわち、原紙の浸透性が悪化、また貼合面での熱的条件の微妙な変化により、従来の段ボール用接着剤では、生産性の向上が望めない状況にある。このような事情からも、初期接着性に優れ、生産性の向上が望める段ボール用澱粉系接着剤の開発が待たれていた。
【００１９】
本発明者は、従来の段ボール用澱粉系接着剤に、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物を配合することで、澱粉系接着剤の初期接着力が大幅に改善し、生産性が改善することを突き止めた。
【００２０】
含水イノケイ酸塩鉱物は、Ｓｉ−Ｏの四面体の鎖状結合体を構造中に骨格として持つケイ酸塩鉱物である。したがって、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物は、その結晶構造中にトンネル構造を持ち、このトンネル構造に由来した様々な構造特性を持っている。その構造特性の一つに、吸着特性があり、水分や湿気に対する吸収能力に優れている。また、一方では吸収した水分や湿気を放出するという特性も併せ持っている。このような特性を本発明の段ボール用澱粉系接着剤に用いることにより、接着剤の保水性が改善でき、更に初期接着力も改善が出来ることを見出した。
【００２１】
前述した原紙サイドの物性変化に伴う問題に対応するためには、段ボール用澱粉系接着剤の粘度下げるか、固形分濃度を高めるなどの手段がとられる。しかし、これら対策はいずれも接着剤の保水性を低下させ、澱粉系接着剤の糊化機能が十分に機能しなくなる。その結果、貼合不良、貼合スピードの低下などの生産面でのマイナス要因をもたらす。段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物を用いることで、保水性が改善され、このような問題は解決される。
【００２２】
含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物には、含水イノケイ酸マグネシウム、含水イノケイ酸アルミニウム・マグネシウムを主成分とする粘土鉱物があり、これらは通称「セピオライト」、「アタパルジャイト」「パリゴルスカイト」とよばれ、これらの粘土鉱物が使用できる。
【００２３】
更に、含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物の製造法には、乾式粉砕法と湿式粉砕法の２通りあり、本発明には、いずれの粉砕方法で製造した含水イノケイ酸塩鉱物を主成分とする粘土鉱物も使用できるが、粘土鉱物の微細繊維構造を解繊／分散させる能力が高く、含水イノケイ酸塩鉱物の機能を引き出すことができる点で、湿式粉砕法が好ましい。
【００２４】
本発明において、含水イノケイ酸塩鉱物の含有量は、使用澱粉量に対して、通常０．１〜１５質量％、好ましくは１〜１０質量％である。前記含有量が０．１質量％以上であれば、十分な効果が認められるが、１５質量％を超えるとその効果も頭打ちになると共に、含水イノケイ酸塩鉱物の持つ特性の１つである揺変性が強く付与されて、段ボール用接着剤の物性として好ましくなく、更に使用量の大幅な増加は経済的に不利となる。
【００２５】
本発明において、含水イノケイ酸塩鉱物は製糊時に用いるが、含水イノケイ酸塩鉱物の使用にあたっては、出来上がり糊に添加する方法、メイン部に予め添加する方法、メイン部と一緒に用いる方法、キャリア部に予め添加しその後アルカリを添加する方法、キャリア部と一緒に用いる方法、キャリア糊が出来上がった後にキャリア糊へ添加する方法を用いることができるが、キャリア部と一緒に用いる方法、又はメイン部と一緒に用いる方法が好ましい。
【００２６】
本発明の接着剤には、硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉（澱粉固形分量に対し；以下同様）１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有させる。硼素化合物の含有量（硼砂換算量として；以下同様）が対澱粉１．５質量％以下であると、初期接着力の向上が不十分となり、対澱粉３．３質量％を超えると、硼砂と澱粉の反応により起る架橋反応が進みゲル化を起すか高粘度化を起して接着剤としてのアプリケーションが困難となる。硼素化合物の含有量は、好ましくは対澱粉１．６〜３．３質量％、更に好ましくは対澱粉１．６〜３．０質量％、特に好ましくは対澱粉１．７〜２．７質量％である。
【００２７】
本発明の接着剤において、倍水率は、好ましくは１．９〜４．５である。倍水率が１．９未満であると含水イノケイ酸塩鉱物による初期接着力の発現はあるものの、メイン澱粉が糊化するに十分な水分が欠如して接着不良が発生しやすい。また、倍水率が４．５を超えると接着剤の固形分濃度が低下することで初期接着発現が低下する傾向にある。本明細において、「倍水率」とは、澱粉系接着剤における（全水量／全澱粉量）の質量比を意味する。
【００２８】
本発明に使用する澱粉は、従来段ボール用澱粉系接着剤に使われてきた澱粉が使用できる。例えば、コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、タピオカ澱粉、小麦澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉等、及びこれら澱粉を酸化、酸処理、エステル化、エーテル化した澱粉が使用できる。
【００２９】
本発明に使用するアルカリは、水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カリウム等、従来段ボール用澱粉系接着剤に使われてきたものが使用できる。本発明の接着剤の苛性率は、適性糊化温度を得るために製糊条件に合わせて決めればよい。一般的には、アルカリの添加量は苛性率として、０．５〜１．２％の範囲が好ましい。
【００３０】
本発明に係る製糊方式は、ステインホール方式（ツータンク方式）、ワンタンク方式、プレミックス方式、ノーキャリア方式等の製法である。
【００３１】
ワンタンクキャリア方式は、一つのタンクに澱粉スラリーを調製しアルカリを加えて澱粉をアルカリ糊化した後、アルカリ糊液希釈のため水を加え、希釈されたアルカリ糊液にメイン澱粉（未糊化澱粉）を加え、更に硼砂を加えて混合する製糊方式であるが、ワンタンクキャリア方式を採用する場合は、接着剤の仕上がり粘度、経時粘度の安定化の点から、処理温度は３０〜４５℃であることが好ましく、また、セピオライト等の含水イノケイ酸塩鉱物の繊維を解し、分散させる点から、製糊時の撹拌の回転数は、好ましくは１０００ｒｐｍ以上、更に好ましくは１５００〜５０００ｒｐｍである。１０００ｒｐｍ以上の回転数で撹拌可能な装置としては、例えばサーコ社製糊装置、三菱重工製糊装置ＭＲＥＸ、柿田製作所製糊装置が挙げられる。
【００３２】
ワンタンクキャリア方式による好ましい調製法としては、例えば一つのタンクに３０〜４５℃の温水を取り、ホモジナイザーを用いて３０００〜５０００ｒｐｍで撹拌し、その中へ澱粉を加え、更に含水イノケイ酸塩鉱物を加え、分散溶解後アルカリを添加し１０〜１５分間撹拌した後、３０〜４５℃の温水を加え、引き続きメイン澱粉（未糊化澱粉）を加え、更に硼砂を加え、１０〜１５分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造する方法が挙げられる。
【００３３】
本発明では、以上説明した段ボール用澱粉系接着剤に、熱硬化性樹脂を添加することにより段ボール用澱粉系耐水接着剤を得ることができる。更にエポキシ系樹脂を本発明の段ボール用澱粉系接着剤に添加することによりホルムアルデヒドを含まない段ボール用澱粉系耐水接着剤を得ることができる。
【００３４】
熱硬化性樹脂としては、耐水化剤として作用するものであれば特に制限なく、例えばレゾルシノール樹脂（レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂）、フェノール樹脂（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）、尿素樹脂（尿素−ホルムアルデヒド樹脂）、ケトン樹脂（ケトン−ホルムアルデヒド樹脂）等が挙げられる。熱硬化性樹脂の含有量は、使用澱粉量に対して、通常１〜２０質量％、好ましくは３〜１０質量％である。
【００３５】
エポキシ系樹脂としては、ポリアミドエピクロロヒドリン、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物が使用できる。エポキシ系樹脂の含有量は、使用澱粉量に対して、通常１〜２０質量％、好ましくは３〜１０質量％である。
【００３６】
本発明の澱粉系接着剤は、初期接着力が強く、高速貼合用として最適である。
【００３７】
ここで、「高速貼合」とは、従来より段ボールシートを生産してきた貼合条件のもとで、熱的要因を補うなり、接着剤の貼合適性を改良するなりして、貼合スピードの向上を目指し、段ボールの生産設備の許容能力を上限まで効率よく引き出す行為をいう。
【００３８】
本発明の段ボールは、本発明の澱粉系接着剤を用いて製造されるものであり、波形に成形された中芯と、澱粉系接着剤によって前記中芯の片面又は両面に貼合されたライナーとを有し、前記中芯及びライナーの貼合に、前述した本発明の澱粉系接着剤が用いられていることを特徴とする。
【００３９】
本発明の段ボールは、段ボールの製造で通常使用されるコルゲーターを用いて製造することができる。即ち、本発明の段ボールは、糊ロール及び糊ロールに澱粉系接着剤を付着させる手段を少なくとも有するコルゲーターを用い、波形に成形された中芯の頂縁と糊ロールとを当接させて頂縁に澱粉系接着剤を塗布する工程と、中芯の、澱粉系接着剤が塗布された両面にライナーを貼り合わせる工程と、を含む段ボールの製造方法において、前述した本発明の澱粉系接着剤を用いることにより製造することができる。例えば、本発明の澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することができる。
【００４０】
段ボールの糊付け機は、アプリケータロールとドクターロールから構成される。アプリケータロール（糊付けロール）には、メタリングロール、梨地ロール、グラビアロールの各種類がある。メタリングロール、梨地ロールは、ロール表面が平滑な糊付けロールであり、グラビアロールは、ロール表面に凹み（セル）が多数設けられた糊付けロールである。糊バットに浸ったロールには、ロール表面に付着した接着剤が回転によりピックアップされ、ドクターロールによりロール表面に付着した余分な接着剤は掻き落される。表面が平滑なロールでは、粘度低下を起した接着剤はロールへのピックアップが十分に行われず、接着剤の塗布が不均一となり接着剤は斑に塗布されて、接着性能に影響を与える。一方、グラビアロールでは、ロール表面に刻まれた凹み（セル）に接着剤が入り込むため、粘度低下を起した接着剤でもピックアップが容易となり、均一な接着剤の塗布が可能となる。
【００４１】
本発明の段ボールは、中芯及びライナーの貼合に本発明の澱粉系接着剤を用いるものであれば特に制限はなく、片面段ボール、両面段ボール、複両面段ボール、複複両面段ボールのいずれも包含する。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例中の「部」及び「％」は質量基準を表すものとする。
【００４３】
（実施例１）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水８２５部を取り、特殊機化工業（株）製ホモジナイザー「ロボミックス」で撹拌（４５００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を７２部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）３部（対全澱粉０．５％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液５２部を添加し１０分間撹拌した。この後、４０℃の温水９３６部を加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）５２８部を加え、更に硼砂１２部（対全澱粉２％に相当）を加え、１０分間撹拌して、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。
【００４４】
粘度は、フォードカップ粘度（ＦＣＶ）及びＢ型粘度を測定した。ＦＣＶは、東洋テスター工業（株）製のフォードカップ（水１０秒）により測定し、Ｂ型粘度は、東京計器（株）製の回転粘度計（型式：ＢＭ型）を用いて６０ｒｐｍで測定した。初期接着力は、以下のようにして測定した。５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの片面段ボール（原紙構成：王子板紙ＮＲＫ２８０／北陽強化ＭＭ１８０）に絶乾５ｇ／ｍ２−片面の前記段ボール用澱粉系接着剤を糊ロールで塗布した。これをロードセルに細工したアタッチメントにセットし、５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさに裁断したライナー（原紙：王子板紙ＮＲＫ２８０）を重ね、更にその上から１３０℃の熱源を持った１ｋｇ／４２．５ｃｍ２のヒーターで５秒間加熱し、加熱後直ちに接着層を剥離しその剥離強度を測定した。常態接着強度の測定は、初期接着力測定の場合と同様に、片面段ボールに接着剤を塗布し、予め１８０℃に加熱したホットプレート上にライナー原紙を置くと同時に片面段ボールを重ね１ｋｇ／４２．５ｃｍ２の荷重を５秒間かけ、そのサンプルを２３℃、相対湿度５０％の状態に２４時間放置した後、リングクラッシュテスター（日本ＴＭＣ（株）製）でその強度を測定した。保水度は、ＫＡＬＴＥＣ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＩＮＣ．製の保水度計を用いて測定した。糊化温度は、ブラベンダーアミログラム法により測定した。それぞれの結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例２）
実施例１のセピオライトの部数を６部（対全澱粉１％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４６】
（実施例３）
実施例１のセピオライトの部数を１８部（対全澱粉３％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１及び２に示す。
【００４７】
（実施例４）
実施例１のセピオライトの部数を３０部（対全澱粉５％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４８】
（実施例５）
実施例１のセピオライトの部数を４２部（対全澱粉７％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００４９】
（実施例６）
実施例１のセピオライトをＰＡＮＧＥＬ−ＦＦ（楠本化成（株）製）に変え、添加部数を６６部（対全澱粉１１％に相当）に変えた以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１に示す。
【００５０】
（比較例１）
実施例１のセピオライトを加えない以外は、実施例１と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表１及び２に示す。
【００５１】
（実施例７）
２Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水７３０部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）を持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へプレミックス澱粉ＯＰＭ−Ｄ１００（王子コーンスターチ（株）製）を２５０部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）７．５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後１５％水酸化ナトリウム水溶液２４部を１５分間かけて滴下し、滴下終了後更に１０分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５２】
（比較例２）
実施例７のセピオライトを加えない以外は、実施例７と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５３】
（実施例８）
１Ｌ容のステンレスジョッキに６０℃の温水６３８部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）を持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ
（王子コーンスターチ（株）製）を４５部、セピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）７．５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液４９部を添加し、１５分撹拌してキャリア糊を製造した。一方、３Ｌ容のステンレスジョッキに３０℃の温水８２５部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）２枚、翼間隔６０ｍｍを持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）しながら、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を４５５部、硼砂１０部を加え分散させメインスラリーを調製した。そしてメインスラリーの中へキャリア糊を１５分かけて滴下し、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５４】
（比較例３）
実施例８のセピオライトを加えない以外は、実施例８と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５５】
（実施例９）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水１４２０部を取り、タービン翼（径７５ｍｍ）２枚、翼間隔６０ｍｍを持ったスリーワンモーターで撹拌（６００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を５００部、セピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１５部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後１５％水酸化ナトリウム水溶液９５部を１５分で添加し、粘度が発現するまで撹拌を続けた。適性粘度が発現したら、その中へ硼酸６．５部（硼砂換算量として１０部）を加え、更に１５分撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。得られた接着剤の粘度、初期接着力、常態接着強度、保水度、糊化温度を測定した。それぞれの結果を表２に示す。
【００５６】
（比較例４）
実施例９のセピオライトを加えない以外は、実施例９と同様の手順で段ボール用澱粉系接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５７】
（実施例１０）
３Ｌ容のステンレスジョッキに４０℃の温水６８０部を取り、特殊機化工業（株）製ホモジナイザー「ロボミックス」で撹拌（４５００ｒｐｍ）し、その中へコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）を４８部加え、更にセピオライト（楠本化成（株）製、ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１８部（対全澱粉３％に相当）を加え、分散溶解後２５％水酸化ナトリウム水溶液５１部を添加し１０分間撹拌した。この後、４０℃の温水７８０部を加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）５５２部を加え、更に硼砂１０．２部（対全澱粉１．７％に相当）を加え、１０分間撹拌して、段ボール用澱粉系接着剤を製造した。この段ボール用澱粉系接着剤に耐水化剤Ａ（ケトン樹脂（熱硬化性樹脂）、王子コーンスターチ（株）製）３０部（対澱粉５％相当）及び耐水化剤Ｂ（フェノール樹脂（熱硬化性樹脂）、王子コーンスターチ（株）製）３０部（対澱粉５％相当）を添加して、段ボール用澱粉系耐水接着剤を製造した。この耐水接着剤を５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの耐水用片面段ボール（原紙構成：王子板紙ＳＫ２８０／サンパワードライ２００）に絶乾１０ｇ／ｍ２−片面塗布し、これを１８５℃に加熱したホットプレート上に５０ｍｍ×８５ｍｍの大きさの王子板紙ＳＫ２８０の耐水ライナー原紙を置くと同時に重ね、１ｋｇ／４２．５ｃｍ２の荷重を５秒間かけて、耐水接着強度測定サンプルを作成した。そのサンプルを温度２３℃、相対湿度５０％の状態に２４時間放置し、６０分間浸水後の耐水接着強度を測定した。その結果を表３に示す。
【００５８】
（比較例５）
実施例１０のセピオライトを加えない以外は、実施例１０と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００５９】
（実施例１１）
実施例１０の耐水化剤Ａ及び耐水化剤Ｂに代わりに、ＷＳ−４０２０（星光ＰＭＣ（株）製、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂）３０部（対全澱粉５％に相当）を使用した以外は、実施例１０と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００６０】
（比較例６）
実施例１１のセピオライトを加えない以外は、実施例１１と同様の手順で段ボール用澱粉系耐水接着剤を調製し、同様に測定を行った。その結果を表３に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】
【表３】
【００６４】
表１から明らかなように、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合することにより、保水性が改善され、初期接着性も改善され、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤の貼合適性が改良される。
【００６５】
表２から明らかなように、種々製糊方式により製糊した硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合しても、保水性及び初期接着性の改善が認められ、硼素化合物を含んだ従来の段ボール用澱粉系接着剤の貼合適性が改良する。
【００６６】
表３から明らかなように、段ボール用澱粉系耐水接着剤に含水イノケイ酸塩鉱物を配合すると耐水接着剤の保水性及び初期接着力の改善が認められる。耐水強度については、従来と同等の数値を示す。
【００６７】
（実施例１２）
製糊装置に４０℃の温水５００ｋｇを入れ、コーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）４４ｋｇを投入し、更にセピオライト（楠本化成（株）製ＰＡＮＧＥＬ−ＡＤ）１．８ｋｇを加え、分散溶解後、２５％水酸化ナトリウム水溶液３５ｋｇを添加し１０分間撹拌した。その後、４０℃の温水５８０ｋｇを加え、引き続きコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製）３２５ｋｇを加え、更に硼砂７．４ｋｇを加え、１０分間撹拌して段ボール用澱粉系接着剤を製造した。この接着剤を用いて、紙幅１８００ｍｍのグラビアロールを備え付けたコルゲーターで両面段ボール（Ｋ２２０／ＳＣＰ１２０／Ｋ２２０）を生産したところ、従来１９０ｍ／分の貼合速度が２３０ｍ／分の貼合速度で生産でき、貼り合わせをしたシートに接着強度等の品質的問題はなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、段ボールを効率よく生産することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項２】
含水イノケイ酸塩鉱物がマグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である請求項１記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項３】
マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物がセピオライト、アタパルジャイト及びパリゴルスカイトからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項４】
含水イノケイ酸塩鉱物の含有量が対澱粉０．１〜１５質量％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項５】
硼素化合物の含有量が硼砂換算量として、対澱粉１．６〜３．３質量％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項６】
熱硬化性樹脂を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項７】
エポキシ系樹脂を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項８】
高速貼合用である請求項１〜７のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することを含む、段ボールシートの製造方法。
【請求項１】
澱粉、含水イノケイ酸塩鉱物及びアルカリを含有し、かつ硼素化合物を、硼砂換算量として、対澱粉１．５質量％を超え、３．３質量％以下含有する段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項２】
含水イノケイ酸塩鉱物がマグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である請求項１記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項３】
マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物がセピオライト、アタパルジャイト及びパリゴルスカイトからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項２記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項４】
含水イノケイ酸塩鉱物の含有量が対澱粉０．１〜１５質量％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項５】
硼素化合物の含有量が硼砂換算量として、対澱粉１．６〜３．３質量％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項６】
熱硬化性樹脂を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項７】
エポキシ系樹脂を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項８】
高速貼合用である請求項１〜７のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤で貼り合わせた段ボールシート。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の段ボール用澱粉系接着剤を用いて、グラビアロールを備えたコルゲーターにより段ボールシートを製造することを含む、段ボールシートの製造方法。
【公開番号】特開２００９−９６８５０（Ｐ２００９−９６８５０Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６７９６６（Ｐ２００７−２６７９６６）
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００１２２２４３）王子コーンスターチ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００１２２２４３）王子コーンスターチ株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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