JP2001336090A - 繊維シート状物の層間接着剤及び抄紙方法 - Google Patents
繊維シート状物の層間接着剤及び抄紙方法Info
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Abstract
変性が施されている澱粉誘導体を含む、繊維シート状物
の層間接着剤、並びに該層間接着剤を繊維シート状物の
少なくとも一面にスプレーする繊維シート状物の抄紙方
法。 【効果】 従来の澱粉を使用した時と比較して、より優
れた接着性能を得ることができることにより、使用量が
削減できるため、経済的効果の向上が期待できる。
Description
澱粉による処理方法に関するものであり、より詳しく
は、優れた接着性能を有する層間接着剤及びその層間接
着剤を用いた抄紙方法に関する。
力増強剤として、澱粉が多用されている。澱粉は再生可
能な天然物であり、近年、環境問題等の観点からますま
すその重要性が増している。一般に、繊維シート状物を
層間接着するには、スプレー法と呼ばれる方法が用いら
れている。そのスプレー法は、抄紙機等を用いて湿潤状
態にある繊維シート状物を抄造した後、この繊維シート
状物の少なくとも一面に澱粉スラリー又は糊化液をスプ
レーし、加熱、乾燥するという工程からなっている。
て、澱粉スラリーをスプレーして使用する場合、未加工
の澱粉が使用されてきた。しかしながら、一般的に未加
工澱粉は、糊化開始温度が高く、近年の高速抄紙機で
は、スプレーされた澱粉が乾燥工程において十分に糊化
せず、製品の層間接着強度が所望のレベルに達しない等
のトラブルが発生している。この問題を解決するため、
澱粉を化学的に変性し、糊化開始温度を低くした化工澱
粉が用いられている。その方法も様々で、尿素リン酸エ
ステル澱粉(特開平3−90695号公報)、ジカルボ
ン酸エステル澱粉(特開平5−106192号公報)、
ヒドロキシプロピルエーテル澱粉等を用いる方法が提案
されている。
するために、多大な努力が払われてきている。前述のよ
うな澱粉を化学的に変性する方法も、抄紙機の乾燥工程
において澱粉粒が糊化しやすく、安定した接着性能を得
やすいという観点からみれば、優れた方法の一つであ
る。一方で、澱粉を加熱膨潤させてスプレーする方法も
種々提案されている。加熱糊化した架橋澱粉を用いる方
法(特公昭52−17125号公報)、半糊化したカチ
オン澱粉を用いる方法(特公昭53−7523号公
報)、未加工澱粉を糊化温度以下で加熱しスプレーする
方法(特開昭52−1112号公報)等、様々である。
一般的に、繊維シート状物の層間接着を最大限に発揮さ
せるには、繊維シート状物の層間にスプレーされた澱粉
が膨潤状態にとどまるようにするのがよいとされてい
る。これらの方法も、優れた接着性能を発揮させること
に関しては有利な方法であるといえる。
な従来の技術で用いられている澱粉にも様々な欠点があ
る。一つには、化学的に変性した化工澱粉は、単に糊化
開始温度を低めただけであることである。つまり、繊維
シート状物の乾燥温度に合わせて、所望の糊化開始温度
になるような化工澱粉を選定し、繊維シート状物の層間
にスプレーして用いた場合でさえも、澱粉粒が加熱膨潤
し膨潤粒が保持された状態にとどまっているものもあれ
ば、膨潤粒が完全に破裂し、いわゆる、完全糊化した状
態のものが混在しているというのが現状である。このよ
うな状態にある場合、繊維シート状物の層間接着剤とし
て、澱粉を使用した時、澱粉の能力を完全に引き出して
いるとはいい難い。そのため、製紙会社では、層間接着
強度を上げるための方法として、澱粉添加量を上げて対
応するのが現状であった。
膨潤状態に保持しようとする場合、従来の方法において
は、予め澱粉粒を加熱膨潤させてスプレーする方法が採
られている。しかしながら、加熱しなければならないた
め、装置的にも大がかりなものとなり、また、作業的に
も大きな負担がかかる。また、加熱糊化しすぎた場合に
は、澱粉の能力を完全に発揮しているとはいい難いし、
澱粉の可溶成分の増大から排水中に糊剤が流出し、排水
負荷の増大となる等、膨潤状態を一定の水準に制御する
ことは非常に難しい。本発明は、前記のスプレー用澱粉
の欠点を克服し、かつ優れた接着性能を有する層間接着
剤及びそれを用いた抄紙方法を提供することを目的とす
る。
て、本発明者らは、繊維シート状物に澱粉をスプレー処
理するにあたり、澱粉を繊維シート状物にスプレーする
以前の工程において、澱粉を加熱する必要がなく、ま
た、澱粉を繊維シート状物に添加後の加熱、乾燥工程に
おいて、容易に加熱膨潤し、かつ、一定の膨潤状態を保
持できる澱粉を開発すべく、鋭意研究を重ねた結果、本
発明を完成するに至った。
されている澱粉誘導体を含む、繊維シート状物の層間接
着剤。 (2)澱粉誘導体が、1重量%濃度の澱粉スラリーを9
5℃で20分間加熱し、室温まで冷却した後、その糊化
液100mlをメスシリンダーに投入し、24時間静置
後に測定したときの糊化液の沈降量が5〜95mlであ
り、架橋処理及び糊化開始温度を低下させる変性を施す
前の澱粉に比し、アミログラフ法による糊化開始温度が
2〜40℃低い澱粉誘導体である前記(1)に記載の層
間接着剤。
スラリーを95℃で20分間加熱し、室温まで冷却した
後、その糊化液100mlをメスシリンダーに投入し、
24時間静置後に測定したときの糊化液の沈降量が5〜
95mlであり、アミログラフ法による糊化開始温度が
30〜68℃である澱粉誘導体である前記(1)に記載
の層間接着剤。 (4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の層間接着
剤を繊維シート状物の少なくとも一面にスプレーする繊
維シート状物の抄紙方法。
もに、糊化開始温度を低下させる変性を施すことを特徴
とする。架橋処理を施すことで、澱粉粒が加熱膨潤した
場合、膨潤粒は完全に破裂することはなく、膨潤粒を一
定の水準に制御することが可能となる。また、一般に、
澱粉に架橋処理を施すと、糊化開始温度を高めることに
なるが、この点を解消するために、糊化開始温度を低下
させる変性を行う。架橋処理と糊化開始温度を低下させ
る変性を行う順序はどちらでもよく、何ら制限されるも
のではない。
特に制限はなく、一般に使用されている澱粉はいずれも
使用でき、例えばコーンスターチ、米澱粉、小麦澱粉、
甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉が挙げられ、ま
た、これらの澱粉のうち、2種類以上を組合せて使用し
てもよいし、本発明の目的を妨げないものであれば、化
学的、物理的又は酵素的な化工を軽度に施してもよい。
温度の上昇を解消するために、糊化開始温度を低下させ
る変性を行う。本発明における糊化開始温度は、通常用
いられているアミログラフ法による粘度図で説明するこ
とができる。図1は、澱粉スラリーを25℃から95℃
まで昇温させ、95℃で保持したときの澱粉の糊化に伴
う粘度変化を示したものである。澱粉スラリーを徐々に
加熱していく過程において、澱粉はある温度になると、
澱粉が糊化することによる粘度上昇が生じる。本発明に
おける糊化開始温度とは、この粘度上昇が開始した温度
と定義することとする。
としては、特に制限はなく、例えば酸化、酸処理化、尿
素リン酸エステル化、リン酸エステル化、アセチル化、
ヒドロキシプロピルエーテル化、カルボキシメチルエー
テル化等が挙げられる。
ことができる。例えば、酸化は、澱粉スラリーにアルカ
リ触媒の存在下、次亜塩素酸ナトリウムを所定の温度に
て反応させる方法、酸処理化は、澱粉スラリーに鉱酸等
を添加し、所定の温度にて反応させる方法、尿素リン酸
エステル化は、澱粉をリン酸又はリン酸塩及び尿素と混
合し、加熱焙焼する乾式反応による方法、リン酸エステ
ル化は、澱粉をリン酸塩と混合し、加熱焙焼する乾式反
応による方法、アセチル化は、澱粉スラリーにアルカリ
触媒の存在下、酢酸ビニルを所定の温度にて反応させる
方法、ヒドロキシプロピルエーテル化は、澱粉スラリー
にアルカリ触媒の存在下、プロピレンオキシドを所定の
温度にて反応させる方法、カルボキシメチルエーテル化
は、澱粉スラリーにアルカリ触媒の存在下、モノクロロ
酢酸ナトリウムを所定の温度にて反応させる方法(以
上、例えば、MODIFIED STARCHES: PROPERTIES and USE
S, O.B. Wurzburg)により行うことができる。
糊化開始温度を低下させる変性を施した澱粉誘導体のア
ミログラフ法による糊化開始温度が、架橋処理及び糊化
開始温度を低下させる変性を施す前の未化工澱粉のアミ
ログラフ法による糊化開始温度と比較して、通常2〜4
0℃、好ましくは5〜30℃低下するように調整する。
例えば、原料澱粉としてコーンスターチを用いた場合、
コーンスターチの糊化開始温度は70℃であるので、前
記澱粉誘導体の糊化開始温度が30〜68℃、好ましく
は40〜65℃になるように調整する。また、糊化開始
温度を低下させる変性方法を選択する場合にも、糊化開
始温度の低下温度が前記範囲内であり、かつ、前記澱粉
誘導体が所望の糊化開始温度になるように適宜選択する
ことが好ましい。
性を施した澱粉誘導体のアミログラフ法による糊化開始
温度は、通常30〜68℃、好ましくは40〜65℃で
ある。本発明においては、澱粉粒が加熱膨潤したとき
に、膨潤粒の破裂を抑制し、膨潤粒を一定の水準に制御
するために、架橋処理を施す。
キシ塩化リン、グリオキサール、エピクロロヒドリン、
ホルムアルデヒド、又はトリメタリン酸塩、ヘキサメタ
リン酸塩等のリン酸塩などの通常使用されているものを
用いることができる。前記架橋剤による架橋の程度は、
得られた架橋澱粉の糊化液の沈降量によって定義するこ
とができる。その測定方法は、1重量%の濃度に調製し
た架橋澱粉スラリーを95℃で20分間加熱し、室温ま
で冷却した後、その糊化液100mlを同じ容量のメス
シリンダーに投入し、24時間静置後の糊化液の沈降量
をml単位で測定するものである。一般的に澱粉粒は、
加熱すると、水を澱粉粒内に取り込み、膨潤を開始す
る。更に加熱を続けると膨潤粒は破裂するが、架橋澱粉
においてはこの膨潤した澱粉粒の膨潤又は破裂の程度が
制御されている。架橋の程度が低い澱粉の場合、澱粉粒
は大きく膨潤し、又は、破裂状態に近い粒が多くなる。
この場合、糊化液沈降量は多くなる。ただし、沈降量が
95mlを超える場合は、破裂する澱粉粒の割合が多く
なり本発明には適さない。一方、架橋の程度が高い澱粉
の場合、澱粉粒の膨潤は比較的小さく、糊化液沈降量は
少ない。ただし、沈降量が5ml未満の場合は、膨潤し
ない粒の割合が多くなり本発明には適さない。従って、
本発明で使用する架橋澱粉の架橋の程度は、前記糊化液
沈降量が5〜95mlの範囲内であることが好ましい。
化開始温度を低下させる変性を施すことによって、所望
の糊化開始温度を有し、膨潤粒が一定の水準に制御さ
れ、優れた接着性能を有する澱粉を得ることができる。
本発明の層間接着剤は、前記澱粉誘導体を含むものであ
るが、その他に、本発明の目的を妨げないものであれば
如何なる添加剤を含んでもよい。
宜混合してもよいし、澱粉以外の高分子化合物として、
ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリルアミ
ド、ラテックス、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレ
タン樹脂、ポリアミド樹脂等を適宜混合してもよい。ま
た、硼砂、尿素、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、リン酸ソー
ダ、硫酸アルミニウム等を適宜混合してもよい。
イズ剤、撥水剤、耐水化剤、充填剤等を含んでもよい。
例えば、サイズ剤及び撥水剤として、ロジン、石油樹脂
を主体とするサイズ剤、脂肪酸誘導体、アルキルケテン
ダイマー、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ワック
スエマルジョン、シリコーン樹脂、ポリエチレンワック
ス、アクリル酸エステル共重合体等がある。耐水化剤と
して、尿素、メラミン、ケトン、グアナミン又はプロピ
レン尿素とホルムアルデヒドとの初期反応物又は縮合
物、メチロール基を有するポリアミド、アクリル酸アミ
ド等がある。充填剤として、クレー、カオリン、タル
ク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、サチンホワイト等の白色顔料、着色顔料がある。
を添加することができる。更に必要に応じて、歩留まり
向上剤、濾水性向上剤、防滑剤、スリップ防止剤、消泡
剤、防腐剤、防カビ剤等を適宜添加することもできる。
前記の添加剤の添加量は、添加剤の種類によって大きく
異なるが、原料澱粉に対して30重量%までとするのが
好ましく、より好ましくは、0.0001〜20重量%
である。
野で使用される接着剤と同様に使用される。即ち、例え
ば接着剤を水中に懸濁させてスラリー化し、スプレーノ
ズル等によりスプレーし、その後、乾燥工程で加熱して
接着するなど一般的なスプレー式層間接着に本発明は適
用できる。接着剤は繊維シート状物に対し、0.01〜
10g/m2になるように添加するのが好ましい。ま
た、接着剤スラリーの濃度は0.01〜5重量%であ
り、乾燥工程での加熱条件も従来の、乾燥温度50〜1
30℃などの操業条件が利用できる。
は、抄造によって繊維質原料より製造されるシート状物
品、即ち、紙、板紙、不織布、インシュレーションボー
ド、ハードボード、パーティクルボード及びロックウー
ルボード類等である。これらの繊維シート状物は、広葉
樹パルプ、針葉樹パルプ、その他ケミカルパルプ、破砕
木材、綿等のような植物繊維、羊毛その他の動物繊維、
PVA、ウレタン等の合成繊維、アセテート及びレーヨ
ン等の再生繊維、ガラス繊維、岩綿、石綿等の無機繊維
等の1種類又は2種類以上の繊維質原料を水中に懸濁
し、この懸濁液から、長網抄紙機、短網抄紙機、円網抄
紙機、又はその他の特殊抄紙機を用いてシート状物を抄
造し、これを脱水、乾燥することによって得られるもの
である。
的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。なお、以下において、糊化液の沈降量及
び糊化開始温度の測定は次のようにして行った。 (糊化液の沈降量)1重量%の濃度に調製した層間接着
剤スラリーを95℃で20分間加熱し、室温まで冷却し
た後、その糊化液100mlを同じ容量のメスシリンダ
ーに投入し、24時間静置後の糊化液の沈降量をml単
位で測定した。
ラフ法(澱粉糖関連工業分析法p.49−51、澱粉糖
技術部会編、(株)食品化学新聞社)にて測定した。測
定には、ブラベンダー社の粘度計を用いた。層間接着剤
スラリーを15重量%の濃度に調製し、昇温速度1.5
℃/分とし、粘度上昇が開始した温度を糊化開始温度と
した。
ーチのスラリーを、撹拌下、38℃の温度にし、3%水
酸化ナトリウム水溶液でpHを11.2〜11.5に調
整した。このpHの範囲を維持しながら、エピクロロヒ
ドリンを対澱粉0.5重量%添加し、14時間反応し
た。反応後、塩酸にてpH4.5に調整し、脱水、洗浄
後、再び濃度38重量%のスラリーとした。そのスラリ
ーにリン酸を対澱粉9.0重量%、尿素を対澱粉25重
量%添加し、よく混合した後、脱水した。この脱水ケー
キを熱風乾燥機にて水分5%以下まで予備乾燥し、次い
で、熱風式加熱機にて140℃で10分間焙焼した。焙
焼後、冷却した後、水分9%に調湿し、試作品Aを得
た。試作品Aについて糊化液の沈降量及び糊化開始温度
を測定し、結果を表1に示した。
ーチのスラリーを、撹拌下、38℃の温度にし、3%水
酸化ナトリウム水溶液でpHを11.2〜11.5に調
整した。このpHの範囲を維持しながら、エピクロロヒ
ドリンを対澱粉0.25重量%添加し、14時間反応し
た。反応後、塩酸にてpH4.5に調整し、脱水、洗浄
後、再び濃度38重量%のスラリーとした。そのスラリ
ーにリン酸を対澱粉9.0重量%、尿素を対澱粉25重
量%添加し、よく混合した後、脱水した。この脱水ケー
キを熱風乾燥機にて水分5%以下まで予備乾燥し、次い
で、熱風式加熱機にて140℃で10分間焙焼した。焙
焼後、冷却した後、水分9%に調湿し、試作品Bを得
た。試作品Bについて糊化液の沈降量及び糊化開始温度
を測定し、結果を表1に示した。
ーチのスラリーを、撹拌下、27℃の温度にし、3%水
酸化ナトリウム水溶液でpHを10〜11に調整した。
このpHの範囲を維持しながら、オキシ塩化リンを対澱
粉0.6重量%添加し、1時間反応した。反応後、塩酸
にてpH4.5に調整し、脱水、洗浄後、再び濃度38
重量%のスラリーとした。そのスラリーにリン酸を対澱
粉9.0重量%、尿素を対澱粉25重量%添加し、よく
混合した後、脱水した。この脱水ケーキを熱風乾燥機に
て水分5%以下まで予備乾燥し、次いで、熱風式加熱機
にて140℃で10分間焙焼した。焙焼後、冷却した
後、水分9%に調湿し、試作品Cを得た。試作品Cにつ
いて糊化液の沈降量及び糊化開始温度を測定し、結果を
表1に示した。
ーチのスラリーを、撹拌下、38℃の温度にし、3%水
酸化ナトリウム水溶液でpHを10〜11に調整した。
このpHの範囲を維持しながら、トリメタリン酸ナトリ
ウムを対澱粉4.5重量%添加し、8時間反応した。反
応後、塩酸にてpH4.5に調整し、脱水、洗浄後、再
び濃度38重量%のスラリーとした。そのスラリーにリ
ン酸を対澱粉9.0重量%、尿素を対澱粉25重量%添
加し、よく混合した後、脱水した。この脱水ケーキを熱
風乾燥機にて水分5%以下まで予備乾燥し、次いで、熱
風式加熱機にて140℃で10分間焙焼した。焙焼後、
冷却した後、水分9%に調湿し、試作品Dを得た。試作
品Dについて糊化液の沈降量及び糊化開始温度を測定
し、結果を表1に示した。
量部と、充填剤としてタルク1重量部とを混合し、試作
品Eを得た。試作品Eについて糊化液の沈降量及び糊化
開始温度を測定し、結果を表1に示した。
工のコーンスターチを使用した。当該品について糊化開
始温度を測定し(測定濃度8重量%)、結果を表1に示
した。 (比較例2)本比較例では、市販品の尿素リン酸エステ
ル化コーンスターチを使用した。当該品について糊化開
始温度を測定し、結果を表1に示した。
た試作品について、繊維シート状物の層間接着剤として
の評価を以下のようにして行った。0.5重量%古紙パ
ルプスラリーを撹拌しながら、希硫酸にてpH6.0に
調整し、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)を対パルプ
1.5重量%、次いで、ロジンサイズ剤を対パルプ0.
1重量%添加した。水を加え、0.3重量%のパルプス
ラリーとした後、紙の坪量が50g/m2になるように
パルプスラリーを採取し、丸形シートマシン(熊谷理機
工業(株)製)にて2枚抄紙した。1枚の湿紙に層間接
着剤添加量が1.0g/m2になるように、1重量%層
間接着剤スラリー2mlをスプレー添加し、もう1枚の
湿紙を重ね合わせた。シートマシン用プレス機(熊谷理
機工業(株)製)にて、98kPa、30秒間プレス
し、直ちに回転式乾燥機(熊谷理機工業(株)製)にて
乾燥機表面温度80℃で3分間乾燥した。乾燥した紙を
調湿(温度23℃、湿度50%RH)した後、層間接着
強度をインターナルボンドテスター(熊谷理機工業
(株)製)で測定し、2層間の層間接着強度とした。
強度を示した。糊化開始温度が45℃である実施例1〜
5の試作品A〜E及び比較例2の尿素リン酸エステル化
コーンスターチは、容易に糊化することができるが、試
作品A〜Eは、澱粉が膨潤状態を保持しているため、尿
素リン酸エステル化コーンスターチよりも優れた層間接
着強度を示している。また、比較例1のコーンスターチ
は糊化開始温度が70℃であるため、容易に糊化するこ
とができず、優れた層間接着強度が得られない。
接着剤として澱粉による処理を行うにあたり、澱粉を繊
維シート状物にスプレーする以前の工程において、澱粉
を加熱する必要がなく、また、澱粉を繊維シート状物に
添加後の加熱、乾燥工程において、該澱粉が容易に加熱
膨潤し、かつ、一定の膨潤状態を保持することができ
る。また、本発明の層間接着剤を繊維シート状物の層間
接着剤として使用した時、従来の澱粉を使用した時と比
較して、より優れた接着性能を得ることができることに
より、使用量が削減できるため、経済的効果の向上が期
待できる。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 架橋処理及び糊化開始温度を低下させる
変性が施されている澱粉誘導体を含む、繊維シート状物
の層間接着剤。 - 【請求項2】 澱粉誘導体が、1重量%濃度の澱粉スラ
リーを95℃で20分間加熱し、室温まで冷却した後、
その糊化液100mlをメスシリンダーに投入し、24
時間静置後に測定したときの糊化液の沈降量が5〜95
mlであり、架橋処理及び糊化開始温度を低下させる変
性を施す前の澱粉に比し、アミログラフ法による糊化開
始温度が2〜40℃低い澱粉誘導体である請求項1記載
の層間接着剤。 - 【請求項3】 澱粉誘導体が、1重量%濃度の澱粉スラ
リーを95℃で20分間加熱し、室温まで冷却した後、
その糊化液100mlをメスシリンダーに投入し、24
時間静置後に測定したときの糊化液の沈降量が5〜95
mlであり、アミログラフ法による糊化開始温度が30
〜68℃である澱粉誘導体である請求項1記載の層間接
着剤。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の層
間接着剤を繊維シート状物の少なくとも一面にスプレー
する繊維シート状物の抄紙方法。
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