JP2004091669A - 澱粉系接着剤 - Google Patents
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
【目的】ほう素化合物を使用しなくても従来のほう素化合物を含有する澱粉系接着剤と同等もしくはそれ以上の接着性能を有する澱粉系接着剤を提供すること。
【構成】段ボール用等に使用する澱粉系接着材。ほう素化合物を含有せず、増粘剤として高分子凝集剤および増粘補助剤としてけい酸塩を含有する。
【選択図】なし
【構成】段ボール用等に使用する澱粉系接着材。ほう素化合物を含有せず、増粘剤として高分子凝集剤および増粘補助剤としてけい酸塩を含有する。
【選択図】なし
Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、主として段ボールを製造するときに使用する段ボール用接着剤として好適な澱粉系接着剤に関する。
【0002】
ここで、段ボール用の澱粉系接着剤とは、いわゆるステインホール方式、1タンクキャリア方式、プレミックス方式などの製糊方式によって調製されるコルゲータ(段ボール製造機)用澱粉系接着剤のことである。
【0003】
【背景技術】
従来、段ボールの製造に使用される段ボール用接着剤としては、食品安全性・接着作業性・コスト等の総合的見地から澱粉系接着剤が主流である。
【0004】
通常、段ボール用の澱粉系接着剤は、接着性向上(粘度上昇)を目的として硼砂などのほう素化合物を含有させる。すなわち、澱粉系接着剤を段ボール用として調製する際、硼砂などのほう素化合物を添加して粘度を上昇かつ安定させて接着性を確保する。このほう素化合物の澱粉系接着剤における粘度上昇・安定の機能(作用)は、下記の如くであるとされている。
【0005】
▲1▼水素結合により澱粉と架橋反応し、接着力を増加させる。
【0006】
▲2▼糊液の流動性(チキソトロピー性)を向上させる。
【0007】
▲3▼架橋により糊の保水性を向上させる。
【0008】
したがって、段ボール接着剤において、ほう素化合物の添加は必要不可欠であると考えられていた。
【0009】
しかし、このほう素化合物は今般、PRTR(Pollution Release and Transfer Register:環境汚染物質排出移動登録制度)法において第一種指定化学物質に指定された為、今後管理面での煩雑さから使用を避けられる可能性がある。
【0010】
なお、第一種指定化学物質とは、人や生態系への有害性(オゾン層破壊性を含む。)があり、環境中に広く存在する(暴露性がある。)と認められる物質である。現在のところ、354物質がこれに指定されている。
【0011】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、澱粉系接着剤において、ほう素化合物を含まなくても従来のほう素化合物を含む澱粉系接着剤と同等もしくはそれ以上の接着性能(粘度上昇・安定性)を有する、特に段ボール用接着剤として好適な澱粉系接着剤を提供することを目的とする。
【0012】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究の結果、高分子凝集剤、必要によりけい酸塩を含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0013】
すなわち本発明は、増粘剤/増粘補助剤を含有する澱粉系接着剤において、前記増粘剤として高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、及び必要により増粘補助剤としてけい酸塩を含有し、実質的にほう素化合物を含有しないことを特徴とする。
【0014】
特性的に表現すると、高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、必要により、けい酸塩を含有する澱粉系接着剤であって、ホードカップ粘度:20〜40秒、かつ、粘度安定性(調製後1hから24hとの低下度)20%以内(又は5秒未満)を示すように、高分子凝集剤及びけい酸塩が添加されていることを特徴とする。
【0015】
前記高分子凝集剤としては、ノニオン性又は弱アニオン性が望ましく、特に、高分子量900万以上が得易い合成系のものが望ましい。
【0016】
弱アニオン性の高分子凝集材としては、ポリアクリル酸系のものを、ノニオン性のものとしてはポリアクリルアミド系のものを好適に使用できる。
【0017】
前記高分子凝集剤としては、粘度平均分子量:300万以上のものでもよいが、900万以上のものが望ましい。高分子量であるほど、増粘作用が大きく、かつ、粘度安定性も良好であるためである。
【0018】
上記各構成において、けい酸塩を併用する場合は、けい酸ナトリウムが望ましい。他のけい酸塩に比して、粘度安定作用に優れている。
【0019】
そして、これらの澱粉系接着剤は、粘度安定性が要求される段ボール用接着剤に適用することが望ましい。
【0020】
【構成の詳細な説明】
以下、本発明の構成について詳細に説明する。以下の説明で、特に断らない限り、「部」は「重量部」を意味する。
本発明のコルゲータ用澱粉系接着剤(糊液)は、ほう素化合物を添加せず、澱粉に対して、有機高分子凝集剤(以下「高分子凝集剤」という:強カチオン性を除く。)、及び、必要によりけい酸塩を含有するものである。強カチオン性のものは、粘度増大作用がほとんどなく、けい酸塩を含有させても粘度安定化が困難なためである。また、無機のポリ硫酸第二鉄のような高分子凝集剤は、後述の試験例で示す如く、増粘作用がなく、かえって、粘度低下を招く。
【0021】
このとき、調製糊液がホードカップ粘度:20〜55秒(望ましくは20〜40秒、さらに望ましくは25〜35秒)、かつ、粘度安定性(調製後1hから24hとの低下度)20%以内(望ましくは10%以内、さらに望ましくは5%以内)(又は5秒未満、望ましくは3秒未満、さらに望ましくは2秒未満)を示すように高分子凝集剤が配合されている。
【0022】
すなわち、配合量は、高分子凝集剤の種類(分子量、極性基(又はイオン基)含量)等により異なる。
【0023】
例えば、後述の試験例で示す如く、弱アニオン性高分子凝集剤(「OA−23」と略す。)の場合、澱粉100部に対して0.05〜0.4部、望ましくは0.2〜0.35部とする。高分子凝集剤が過小では、増粘効果が小さく(試験例5)、過多であると、糊液粘度が高すぎて、使用不可能となる(試験例6・7)。
【0024】
また、けい酸塩の添加量も、けい酸塩の種類により異なるが、例えば、けい酸ナトリウムの場合、澱粉100部に対して0.5〜9部、望ましくは1〜5部とする。過小では、粘度安定化作用を奏し難く、逆に過多であると、増粘とは逆に粘度を低下させるおそれがある(試験例10)。
【0025】
おもな高分子凝集剤として以下のようなものが挙げられる。
【0026】
なお、ここで、弱アニオン性・カチオン性とは、アニオン性・カチオン性において、ノニオン基の含有率が高い凝集剤をいい、強カチオン性・アニオン性とは、アニオン基・カチオン基の含有率が高い凝集剤をいい、それらの中間的な凝集剤を中アニオン性・カチオン性という。
【0027】
上記強・中・弱の目安は、通常、下記のとおりとされている。
【0028】
構造式中のカチオン性(又はアニオン性)部分のモル数をy、ノニオン性部分のモル数をxとした場合において、
カチオン度(アニオン度)のモル%={y/(x+y)}×100
と表示した場合、それぞれ下記数値範囲のものをいう。
【0029】
強カチオン(又は強アニオン):100〜60モル%
中カチオン(又は中アニオン):60〜30モル%
弱カチオン(又は弱アニオン):30モル%以下
<合成高分子凝集剤>
〈ノニオン性〉ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、尿素−ホルマリン樹脂
〈アニオン性〉ポリアクリル酸ナトリウム(またはアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合物)、ポリアクリルアミド部分加水分解物、スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリアミノアルキル(メタ)アクリレート、ハロゲン化ポリビニルピリジウム、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム
〈カチオン性:強カチオン性を除く。〉ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリビニルイミダゾリン、キトサン、アイオネン系、エポキシアミン系(但し、〈両性系〉アクリルアミド・メタクリル酸エステル、アクリル酸系重合物(分子内にカチオン性基とアニオン性基の双方をもつもの。)
<天然高分子凝集剤>
デキストリン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、グアーガム、 ローカストビーンガム
本発明において使用される高分子凝集剤としては上記のものいずれも使用できるが、その中でもポリアクリル酸系重合物が好適である。本発明において好適に使用されるポリアクリル酸系重合物には、カチオン性(強カチオン性を除く。)、アニオン性、ノニオン性の各種イオン性のものがあり、いずれも使用できるが、アニオン性のもの、その中でも弱アニオン性のものが好適である。弱アニオン性が好適な理由お呼び強カチオン性を除く理由は下記の如くである。
【0030】
澱粉は一般的にアニオン性であるため、弱アニオン性の高分子凝集剤との適度な電気的反発力により、糊液系が安定する。逆に、強カチオン性の場合は、澱粉分子との間で電気的引力により凝結し易く(澱粉の均一糊化が阻害される。)て、糊液系が不安定となる。
【0031】
本発明において使用されるポリアクリル酸系重合物の分子量は300万〜2000万のものがあるが、その中でも分子量が900万以上(望ましくは1000万〜1500万)のものが好適である。
【0032】
本発明において使用されるけい酸塩としては、けい酸アルミニウム、けい酸カルシウム、けい酸ナトリウム、けい酸カリウム、等があるが、その中でもけい酸アルカリ塩、特に、けい酸ナトリウムが好適である。増粘補助剤としての作用、特に、粘度安定化作用に優れているためである。
【0033】
本発明において使用する澱粉は、コルゲータ用澱粉系接着剤の調製方式として通常用いるステインホール方式、プレミックス方式、1タンクキャリア方式等に使用する澱粉で良く、特に限定されるものではない。
【0034】
即ち、コーンスターチ(ハイアミロースコーンスターチ、ワキシーコーンスターチも含む)、馬鈴薯、タピオカ、小麦、甘藷等の澱粉、またこれらを定法に従って酸化、酸処理、エーテル化、エステル化、グラフト化、架橋処理、あるいはそれらの組み合わせ等の処理をした化工澱粉、これらの澱粉を組み合わせたもの、上記澱粉をα化した澱粉を使用できる。
【0035】
本発明の澱粉系接着剤は、ステインホール方式、プレミックス方式、1タンクキャリア方式等で調製するコルゲータ用澱粉系接着剤でほう素化合物を含まないものをベースとし、これにポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩を加え調製する。これらポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩は予めメイン用澱粉と混合しておくことが望ましい。さらに本発明の接着剤を調製するためには、新たな設備も作業手順の変更も必要ではなく、容易に製造することができる。
【0036】
また、従来のほう素化合物を含有する糊にポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩を併用することによって、ほう素化合物の使用量を減らす事を目的とした使用も可能である。
【0037】
【試験例】
以下に、本発明の効果を確認するために、高分子凝集剤及びけい酸塩(試験例1〜20)、又は、高分子凝集剤のみ(試験例22〜24)の添加した、さらには、従来のほう砂を添加したもの(試験例21・25)及び無添加(試験例26)の各調製糊液を下記の如く調製した。
【0038】
なお、使用した各高分子凝集剤は、それぞれ下記分子量及び構造単位を有するものを使用した。
【0039】
・弱アニオン性「OA−23」:M=1100万〜1200万
【0040】
【化1】
【0041】
・強カチオン性「OX−606」:M=500万〜700万
【0042】
【化2】
【0043】
・ノニオン性「ON−2」:M=1100万〜1200万
【0044】
【化3】
【0045】
・中アニオン性「AP−1」:M=1100万〜1200万
【0046】
【化4】
【0047】
・両性性「OX−432」:M=500万〜700万
【0048】
(試験例−1)▲1▼40℃に加熱した水265mlを1L容ステンレスカップに入れ、これにコーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)22gを添加し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水22mlに固体苛性ソーダ4.0gを溶解させたもの)を添加し、20分間撹拌してキャリアー部を調製した。
【0049】
▲2▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)196g、ポリアクリル酸系重合物(オルガノ(株)製。「オルフロックOA−23」。弱アニオン性。顆粒状品。)0.65gおよびけい酸ナトリウム3.27gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0050】
▲3▼40℃に加熱した水370mlをキャリアー部へ添加し、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し、15分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−2)試験例−1において、けい酸ナトリウムの代わりにけい酸カルシウムを使用した以外は試験例−1と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−3)試験例−1において、けい酸ナトリウムの代わりにけい酸アルミニウムを使用した以外は試験例−1と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−4)▲1▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)241.7g、α澱粉(日本コーンスターチ(株)製。「アミロックスNo.1」)24.4g、ポリアクリル酸系重合物(オルガノ(株)製。「オルフロックOA−23」。弱アニオン性。顆粒状品。)0.81g、けい酸ナトリウム4.07gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0051】
▲2▼40℃に加熱した水782mlを2L容ステンレスカップに入れ、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し5分間撹拌し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水28mlに固体苛性ソーダ4.9gを溶解させたもの)を添加し、30分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−5)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.27g、けい酸ナトリウムの添加量を4.61gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−6)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を1.36g、けい酸ナトリウムの添加量を3.25gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−7)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を2.71g、けい酸ナトリウムの添加量を4.07gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−8)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を8.13gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−9)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を13.6gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−10)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を27.1gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−11)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりにアルギン酸ナトリウムを使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−12)試験例−11において、アルギン酸ナトリウムの添加量を2.71gとした以外は試験例−11と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−13)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックOX−606」(オルガノ(株)製。ポリメタクリル酸エステル系重合物。強カチオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−14)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックON−2」(オルガノ(株)製。ポリアクリルアミド系重合物。ノニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−15)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックAP−1」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。中アニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−16)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックOX−432」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸エステル系重合物。両イオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−17)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりにポリ硫酸第二鉄を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−18)試験例−4において、α澱粉の添加量を0g、「オルフロック OA−23」の添加量を0.54g、水量を692mlとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−19)試験例−18において、水量を614mlとした以外は試験例−18と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−20)試験例−18において、水量を536mlとした以外は試験例−18と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−21)▲1▼40℃に加熱した水265mlを1L容ステンレスカップに入れ、 これにコーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)22gを添加し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水26mlに固体苛性ソーダ4.7gを溶解させたもの)を添加し、20分間撹拌してキャリアー部を調製した。
【0052】
▲2▼キャリアー部に40℃に加熱した水370mlを添加し、コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)196gおよび硼砂3.96gを添し、15分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−22)試験例−21において、硼砂3.96gの代わりに「オルフロックAP−1」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。中アニオン性。顆粒状品。)0.65gを使用した以外は試験例−21と同様にして段 ボール用接着剤を調製した。
(試験例−23)試験例−21において、硼砂の代わりに「オルフロックON−2」 (オルガノ(株)製。ポリアクリルアミド系重合物。ノニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−21と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−24)試験例−21において、硼砂の代わりに「オルフロックOA−23」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。弱アニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−21と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−25)▲1▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)239.3g、α澱粉(日本コーンスターチ(株)製。「アミロックスNo.1」)27.1g、硼砂4.61gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0053】
▲2▼40℃に加熱した水774mlを2L容ステンレスカップに入れ、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し5分間撹拌し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水36mlに固体苛性ソーダ6.3gを溶解させたもの)を添加し、30分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−26)試験例−5において、硼砂の添加量を0gとした以外は試験例−5と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
【0054】
<試験方法>
上記で得た各種接着剤糊液を24時間に亘って撹拌を続けながら40℃で貯蔵し、以下の様に経時的に粘度を測定し、必要に応じて初期接着強度を測定した。
【0055】
▲1▼粘度測定
ホードカップ(全国段ボール工業組合連合会認定品)による流下時間を測定して代替粘度とした。
【0056】
▲2▼初期接着強度
5cm×8.5cmのAフルート片面段ボールピース(中芯:125g/m2)の段頂部に接着剤糊液を一定量(固形分換算:6±1g/m2)塗布し、同じ大きさのライナーピース(220g/m2)を貼り合せ、その上から175℃、850gのアイロンで5秒間加熱圧着したものを初期接着強度測定用サンプルとし、直ちに初期接着強度を測定した。測定方法はJIS;Z−0402に準ずる方法とした。
【0057】
<試験結果>
試験例−1〜26の結果を表1・2に示す。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】
これらの試験結果から、有機高分子凝集剤とけい酸塩を併用する試験例1・4・5・8・14・18・19・20の澱粉系接着剤は、従来のほう素化合物を含有する澱粉系接着剤(試験例21・25)に比して、略同等以上の初期接着強度を発現し、粘度安定性に優れている。また、有機高分子凝集剤単独でも、ノニオン性の場合の試験例23の澱粉系接着剤は、増粘作用及び粘度安定化作用ともに優れていることが分かる。さらに、各試験結果から下記のような事が分かる。
【0061】
試験例1・2・3・24:けい酸塩のうちけい酸ナトリウムは、けい酸カルシウムやけい酸アルミニウムに比して、粘度減少作用があるが、逆に、粘度安定作用が高い。
【0062】
試験例5:有機高分子凝集剤の添加量が少ないと増粘作用が小さい。
【0063】
試験例6・7:有機高分子凝集剤の添加量が過多であると、粘度が過大となり、ダンボール用接着剤として使用不可となる。
【0064】
試験例8・9・10:けい酸ナトリウムは、粘度減少作用があるため、過剰の添加は望ましくない。
【0065】
試験例11・12:アルギン酸ナトリウム(アニオン性)のような分子量の小さい(約24万)では、所要粘度を得る為に、多量に配合しなければならず、粘度安定性も確保し難い。
【0066】
試験例13:強カチオン性の高分子凝集剤は、粘度増大作用がほとんどなく、かつ、粘度安定性も得難い。
【0067】
試験例15・16:中アニオン性や両性性の高分子凝集剤では、粘度増大は得易いが、粘度安定性を得難い。
【0068】
試験例17:無機高分子凝集剤では粘度増大作用はなく、逆に、粘度低下作用がある。
【0069】
試験例18、19、20:弱アニオン性の高分子凝集剤を用いた場合、倍水率に関係なく良好な粘度及び粘度安定性が糊液に得られる。
【0070】
試験例1・24:弱アニオン性の高分子凝集剤単独では、粘度安定性を得難いが、けい酸塩を併用すると、糊液の粘度安定化が可能となる。
【技術分野】
本発明は、主として段ボールを製造するときに使用する段ボール用接着剤として好適な澱粉系接着剤に関する。
【0002】
ここで、段ボール用の澱粉系接着剤とは、いわゆるステインホール方式、1タンクキャリア方式、プレミックス方式などの製糊方式によって調製されるコルゲータ(段ボール製造機)用澱粉系接着剤のことである。
【0003】
【背景技術】
従来、段ボールの製造に使用される段ボール用接着剤としては、食品安全性・接着作業性・コスト等の総合的見地から澱粉系接着剤が主流である。
【0004】
通常、段ボール用の澱粉系接着剤は、接着性向上(粘度上昇)を目的として硼砂などのほう素化合物を含有させる。すなわち、澱粉系接着剤を段ボール用として調製する際、硼砂などのほう素化合物を添加して粘度を上昇かつ安定させて接着性を確保する。このほう素化合物の澱粉系接着剤における粘度上昇・安定の機能(作用)は、下記の如くであるとされている。
【0005】
▲1▼水素結合により澱粉と架橋反応し、接着力を増加させる。
【0006】
▲2▼糊液の流動性(チキソトロピー性)を向上させる。
【0007】
▲3▼架橋により糊の保水性を向上させる。
【0008】
したがって、段ボール接着剤において、ほう素化合物の添加は必要不可欠であると考えられていた。
【0009】
しかし、このほう素化合物は今般、PRTR(Pollution Release and Transfer Register:環境汚染物質排出移動登録制度)法において第一種指定化学物質に指定された為、今後管理面での煩雑さから使用を避けられる可能性がある。
【0010】
なお、第一種指定化学物質とは、人や生態系への有害性(オゾン層破壊性を含む。)があり、環境中に広く存在する(暴露性がある。)と認められる物質である。現在のところ、354物質がこれに指定されている。
【0011】
【発明の開示】
本発明は、上記にかんがみて、澱粉系接着剤において、ほう素化合物を含まなくても従来のほう素化合物を含む澱粉系接着剤と同等もしくはそれ以上の接着性能(粘度上昇・安定性)を有する、特に段ボール用接着剤として好適な澱粉系接着剤を提供することを目的とする。
【0012】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究の結果、高分子凝集剤、必要によりけい酸塩を含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0013】
すなわち本発明は、増粘剤/増粘補助剤を含有する澱粉系接着剤において、前記増粘剤として高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、及び必要により増粘補助剤としてけい酸塩を含有し、実質的にほう素化合物を含有しないことを特徴とする。
【0014】
特性的に表現すると、高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、必要により、けい酸塩を含有する澱粉系接着剤であって、ホードカップ粘度:20〜40秒、かつ、粘度安定性(調製後1hから24hとの低下度)20%以内(又は5秒未満)を示すように、高分子凝集剤及びけい酸塩が添加されていることを特徴とする。
【0015】
前記高分子凝集剤としては、ノニオン性又は弱アニオン性が望ましく、特に、高分子量900万以上が得易い合成系のものが望ましい。
【0016】
弱アニオン性の高分子凝集材としては、ポリアクリル酸系のものを、ノニオン性のものとしてはポリアクリルアミド系のものを好適に使用できる。
【0017】
前記高分子凝集剤としては、粘度平均分子量:300万以上のものでもよいが、900万以上のものが望ましい。高分子量であるほど、増粘作用が大きく、かつ、粘度安定性も良好であるためである。
【0018】
上記各構成において、けい酸塩を併用する場合は、けい酸ナトリウムが望ましい。他のけい酸塩に比して、粘度安定作用に優れている。
【0019】
そして、これらの澱粉系接着剤は、粘度安定性が要求される段ボール用接着剤に適用することが望ましい。
【0020】
【構成の詳細な説明】
以下、本発明の構成について詳細に説明する。以下の説明で、特に断らない限り、「部」は「重量部」を意味する。
本発明のコルゲータ用澱粉系接着剤(糊液)は、ほう素化合物を添加せず、澱粉に対して、有機高分子凝集剤(以下「高分子凝集剤」という:強カチオン性を除く。)、及び、必要によりけい酸塩を含有するものである。強カチオン性のものは、粘度増大作用がほとんどなく、けい酸塩を含有させても粘度安定化が困難なためである。また、無機のポリ硫酸第二鉄のような高分子凝集剤は、後述の試験例で示す如く、増粘作用がなく、かえって、粘度低下を招く。
【0021】
このとき、調製糊液がホードカップ粘度:20〜55秒(望ましくは20〜40秒、さらに望ましくは25〜35秒)、かつ、粘度安定性(調製後1hから24hとの低下度)20%以内(望ましくは10%以内、さらに望ましくは5%以内)(又は5秒未満、望ましくは3秒未満、さらに望ましくは2秒未満)を示すように高分子凝集剤が配合されている。
【0022】
すなわち、配合量は、高分子凝集剤の種類(分子量、極性基(又はイオン基)含量)等により異なる。
【0023】
例えば、後述の試験例で示す如く、弱アニオン性高分子凝集剤(「OA−23」と略す。)の場合、澱粉100部に対して0.05〜0.4部、望ましくは0.2〜0.35部とする。高分子凝集剤が過小では、増粘効果が小さく(試験例5)、過多であると、糊液粘度が高すぎて、使用不可能となる(試験例6・7)。
【0024】
また、けい酸塩の添加量も、けい酸塩の種類により異なるが、例えば、けい酸ナトリウムの場合、澱粉100部に対して0.5〜9部、望ましくは1〜5部とする。過小では、粘度安定化作用を奏し難く、逆に過多であると、増粘とは逆に粘度を低下させるおそれがある(試験例10)。
【0025】
おもな高分子凝集剤として以下のようなものが挙げられる。
【0026】
なお、ここで、弱アニオン性・カチオン性とは、アニオン性・カチオン性において、ノニオン基の含有率が高い凝集剤をいい、強カチオン性・アニオン性とは、アニオン基・カチオン基の含有率が高い凝集剤をいい、それらの中間的な凝集剤を中アニオン性・カチオン性という。
【0027】
上記強・中・弱の目安は、通常、下記のとおりとされている。
【0028】
構造式中のカチオン性(又はアニオン性)部分のモル数をy、ノニオン性部分のモル数をxとした場合において、
カチオン度(アニオン度)のモル%={y/(x+y)}×100
と表示した場合、それぞれ下記数値範囲のものをいう。
【0029】
強カチオン(又は強アニオン):100〜60モル%
中カチオン(又は中アニオン):60〜30モル%
弱カチオン(又は弱アニオン):30モル%以下
<合成高分子凝集剤>
〈ノニオン性〉ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、尿素−ホルマリン樹脂
〈アニオン性〉ポリアクリル酸ナトリウム(またはアクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合物)、ポリアクリルアミド部分加水分解物、スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリアミノアルキル(メタ)アクリレート、ハロゲン化ポリビニルピリジウム、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム
〈カチオン性:強カチオン性を除く。〉ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリビニルイミダゾリン、キトサン、アイオネン系、エポキシアミン系(但し、〈両性系〉アクリルアミド・メタクリル酸エステル、アクリル酸系重合物(分子内にカチオン性基とアニオン性基の双方をもつもの。)
<天然高分子凝集剤>
デキストリン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、グアーガム、 ローカストビーンガム
本発明において使用される高分子凝集剤としては上記のものいずれも使用できるが、その中でもポリアクリル酸系重合物が好適である。本発明において好適に使用されるポリアクリル酸系重合物には、カチオン性(強カチオン性を除く。)、アニオン性、ノニオン性の各種イオン性のものがあり、いずれも使用できるが、アニオン性のもの、その中でも弱アニオン性のものが好適である。弱アニオン性が好適な理由お呼び強カチオン性を除く理由は下記の如くである。
【0030】
澱粉は一般的にアニオン性であるため、弱アニオン性の高分子凝集剤との適度な電気的反発力により、糊液系が安定する。逆に、強カチオン性の場合は、澱粉分子との間で電気的引力により凝結し易く(澱粉の均一糊化が阻害される。)て、糊液系が不安定となる。
【0031】
本発明において使用されるポリアクリル酸系重合物の分子量は300万〜2000万のものがあるが、その中でも分子量が900万以上(望ましくは1000万〜1500万)のものが好適である。
【0032】
本発明において使用されるけい酸塩としては、けい酸アルミニウム、けい酸カルシウム、けい酸ナトリウム、けい酸カリウム、等があるが、その中でもけい酸アルカリ塩、特に、けい酸ナトリウムが好適である。増粘補助剤としての作用、特に、粘度安定化作用に優れているためである。
【0033】
本発明において使用する澱粉は、コルゲータ用澱粉系接着剤の調製方式として通常用いるステインホール方式、プレミックス方式、1タンクキャリア方式等に使用する澱粉で良く、特に限定されるものではない。
【0034】
即ち、コーンスターチ(ハイアミロースコーンスターチ、ワキシーコーンスターチも含む)、馬鈴薯、タピオカ、小麦、甘藷等の澱粉、またこれらを定法に従って酸化、酸処理、エーテル化、エステル化、グラフト化、架橋処理、あるいはそれらの組み合わせ等の処理をした化工澱粉、これらの澱粉を組み合わせたもの、上記澱粉をα化した澱粉を使用できる。
【0035】
本発明の澱粉系接着剤は、ステインホール方式、プレミックス方式、1タンクキャリア方式等で調製するコルゲータ用澱粉系接着剤でほう素化合物を含まないものをベースとし、これにポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩を加え調製する。これらポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩は予めメイン用澱粉と混合しておくことが望ましい。さらに本発明の接着剤を調製するためには、新たな設備も作業手順の変更も必要ではなく、容易に製造することができる。
【0036】
また、従来のほう素化合物を含有する糊にポリアクリル酸系重合物およびけい酸塩を併用することによって、ほう素化合物の使用量を減らす事を目的とした使用も可能である。
【0037】
【試験例】
以下に、本発明の効果を確認するために、高分子凝集剤及びけい酸塩(試験例1〜20)、又は、高分子凝集剤のみ(試験例22〜24)の添加した、さらには、従来のほう砂を添加したもの(試験例21・25)及び無添加(試験例26)の各調製糊液を下記の如く調製した。
【0038】
なお、使用した各高分子凝集剤は、それぞれ下記分子量及び構造単位を有するものを使用した。
【0039】
・弱アニオン性「OA−23」:M=1100万〜1200万
【0040】
【化1】
【0041】
・強カチオン性「OX−606」:M=500万〜700万
【0042】
【化2】
【0043】
・ノニオン性「ON−2」:M=1100万〜1200万
【0044】
【化3】
【0045】
・中アニオン性「AP−1」:M=1100万〜1200万
【0046】
【化4】
【0047】
・両性性「OX−432」:M=500万〜700万
【0048】
(試験例−1)▲1▼40℃に加熱した水265mlを1L容ステンレスカップに入れ、これにコーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)22gを添加し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水22mlに固体苛性ソーダ4.0gを溶解させたもの)を添加し、20分間撹拌してキャリアー部を調製した。
【0049】
▲2▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)196g、ポリアクリル酸系重合物(オルガノ(株)製。「オルフロックOA−23」。弱アニオン性。顆粒状品。)0.65gおよびけい酸ナトリウム3.27gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0050】
▲3▼40℃に加熱した水370mlをキャリアー部へ添加し、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し、15分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−2)試験例−1において、けい酸ナトリウムの代わりにけい酸カルシウムを使用した以外は試験例−1と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−3)試験例−1において、けい酸ナトリウムの代わりにけい酸アルミニウムを使用した以外は試験例−1と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−4)▲1▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)241.7g、α澱粉(日本コーンスターチ(株)製。「アミロックスNo.1」)24.4g、ポリアクリル酸系重合物(オルガノ(株)製。「オルフロックOA−23」。弱アニオン性。顆粒状品。)0.81g、けい酸ナトリウム4.07gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0051】
▲2▼40℃に加熱した水782mlを2L容ステンレスカップに入れ、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し5分間撹拌し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水28mlに固体苛性ソーダ4.9gを溶解させたもの)を添加し、30分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−5)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.27g、けい酸ナトリウムの添加量を4.61gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−6)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を1.36g、けい酸ナトリウムの添加量を3.25gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−7)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を2.71g、けい酸ナトリウムの添加量を4.07gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−8)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を8.13gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−9)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を13.6gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−10)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の添加量を0.81g、けい酸ナトリウムの添加量を27.1gとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−11)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりにアルギン酸ナトリウムを使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−12)試験例−11において、アルギン酸ナトリウムの添加量を2.71gとした以外は試験例−11と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−13)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックOX−606」(オルガノ(株)製。ポリメタクリル酸エステル系重合物。強カチオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−14)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックON−2」(オルガノ(株)製。ポリアクリルアミド系重合物。ノニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−15)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックAP−1」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。中アニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−16)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりに「オルフ ロックOX−432」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸エステル系重合物。両イオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−17)試験例−4において、「オルフロックOA−23」の代わりにポリ硫酸第二鉄を使用した以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−18)試験例−4において、α澱粉の添加量を0g、「オルフロック OA−23」の添加量を0.54g、水量を692mlとした以外は試験例−4と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−19)試験例−18において、水量を614mlとした以外は試験例−18と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−20)試験例−18において、水量を536mlとした以外は試験例−18と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−21)▲1▼40℃に加熱した水265mlを1L容ステンレスカップに入れ、 これにコーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)22gを添加し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水26mlに固体苛性ソーダ4.7gを溶解させたもの)を添加し、20分間撹拌してキャリアー部を調製した。
【0052】
▲2▼キャリアー部に40℃に加熱した水370mlを添加し、コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)196gおよび硼砂3.96gを添し、15分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−22)試験例−21において、硼砂3.96gの代わりに「オルフロックAP−1」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。中アニオン性。顆粒状品。)0.65gを使用した以外は試験例−21と同様にして段 ボール用接着剤を調製した。
(試験例−23)試験例−21において、硼砂の代わりに「オルフロックON−2」 (オルガノ(株)製。ポリアクリルアミド系重合物。ノニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−21と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−24)試験例−21において、硼砂の代わりに「オルフロックOA−23」(オルガノ(株)製。ポリアクリル酸系重合物。弱アニオン性。顆粒状品。)を使用した以外は試験例−21と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−25)▲1▼コーンスターチ(日本コーンスターチ(株)製)239.3g、α澱粉(日本コーンスターチ(株)製。「アミロックスNo.1」)27.1g、硼砂4.61gを含むプレミックス澱粉を調製した。
【0053】
▲2▼40℃に加熱した水774mlを2L容ステンレスカップに入れ、ここへ上記プレミックス澱粉を添加し5分間撹拌し、ここへ苛性ソーダ水溶液(水36mlに固体苛性ソーダ6.3gを溶解させたもの)を添加し、30分間撹拌して段ボール用接着剤を調製した。
(試験例−26)試験例−5において、硼砂の添加量を0gとした以外は試験例−5と同様にして段ボール用接着剤を調製した。
【0054】
<試験方法>
上記で得た各種接着剤糊液を24時間に亘って撹拌を続けながら40℃で貯蔵し、以下の様に経時的に粘度を測定し、必要に応じて初期接着強度を測定した。
【0055】
▲1▼粘度測定
ホードカップ(全国段ボール工業組合連合会認定品)による流下時間を測定して代替粘度とした。
【0056】
▲2▼初期接着強度
5cm×8.5cmのAフルート片面段ボールピース(中芯:125g/m2)の段頂部に接着剤糊液を一定量(固形分換算:6±1g/m2)塗布し、同じ大きさのライナーピース(220g/m2)を貼り合せ、その上から175℃、850gのアイロンで5秒間加熱圧着したものを初期接着強度測定用サンプルとし、直ちに初期接着強度を測定した。測定方法はJIS;Z−0402に準ずる方法とした。
【0057】
<試験結果>
試験例−1〜26の結果を表1・2に示す。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】
これらの試験結果から、有機高分子凝集剤とけい酸塩を併用する試験例1・4・5・8・14・18・19・20の澱粉系接着剤は、従来のほう素化合物を含有する澱粉系接着剤(試験例21・25)に比して、略同等以上の初期接着強度を発現し、粘度安定性に優れている。また、有機高分子凝集剤単独でも、ノニオン性の場合の試験例23の澱粉系接着剤は、増粘作用及び粘度安定化作用ともに優れていることが分かる。さらに、各試験結果から下記のような事が分かる。
【0061】
試験例1・2・3・24:けい酸塩のうちけい酸ナトリウムは、けい酸カルシウムやけい酸アルミニウムに比して、粘度減少作用があるが、逆に、粘度安定作用が高い。
【0062】
試験例5:有機高分子凝集剤の添加量が少ないと増粘作用が小さい。
【0063】
試験例6・7:有機高分子凝集剤の添加量が過多であると、粘度が過大となり、ダンボール用接着剤として使用不可となる。
【0064】
試験例8・9・10:けい酸ナトリウムは、粘度減少作用があるため、過剰の添加は望ましくない。
【0065】
試験例11・12:アルギン酸ナトリウム(アニオン性)のような分子量の小さい(約24万)では、所要粘度を得る為に、多量に配合しなければならず、粘度安定性も確保し難い。
【0066】
試験例13:強カチオン性の高分子凝集剤は、粘度増大作用がほとんどなく、かつ、粘度安定性も得難い。
【0067】
試験例15・16:中アニオン性や両性性の高分子凝集剤では、粘度増大は得易いが、粘度安定性を得難い。
【0068】
試験例17:無機高分子凝集剤では粘度増大作用はなく、逆に、粘度低下作用がある。
【0069】
試験例18、19、20:弱アニオン性の高分子凝集剤を用いた場合、倍水率に関係なく良好な粘度及び粘度安定性が糊液に得られる。
【0070】
試験例1・24:弱アニオン性の高分子凝集剤単独では、粘度安定性を得難いが、けい酸塩を併用すると、糊液の粘度安定化が可能となる。
Claims (9)
- 増粘剤/増粘補助剤を含有する澱粉系接着剤において、前記増粘剤として有機高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、及び、必要により前記増粘補助剤としてけい酸塩を含有することを特徴とする澱粉系接着剤。
- 有機高分子凝集剤(強カチオン性を除く。)、及び、必要によりけい酸塩を含有する澱粉系接着剤であって、調製糊液が、ホードカップ粘度:20〜55秒、かつ、粘度安定性(調製後1hから24hとの低下度)20%以内(又は5秒未満)を示すように前記有機高分子及びけい酸塩が配合されていることを特徴とする澱粉系接着剤。
- 前記有機高分子凝集剤がノニオン性または弱アニオン性であることを特徴とする請求項1又は2記載の澱粉系接着剤。
- 前記弱アニオン性の高分子凝集剤がポリアクリル酸系またはポリアクリルアミド系であることを特徴とする請求項3記載の澱粉系接着剤。
- 前記高分子凝集剤が、粘度平均分子量:900万以上を示すものであることを特徴とする請求項3又は4記載の澱粉系接着剤。
- 前記けい酸塩がけい酸ナトリウムであることを特徴とする請求項5記載の澱粉系接着剤。
- 前記けい酸塩がけい酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1又は2記載の澱粉系接着剤。
- 請求項1〜7のいずれかの澱粉系接着剤からなることを特徴とする段ボール用接着剤。
- 1タンクキャリア方式又はプレミックス方式で製糊されていることを特徴とする請求項8記載の段ボール用接着剤。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017039815A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | ミヨシ油脂株式会社 | 段ボール用水性接着剤とその製造方法、および、段ボールシートとその製造方法 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002255317A patent/JP2004091669A/ja active Pending
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