JP4585650B2

JP4585650B2 - 繊維シート状物の層間接着剤を用いた抄紙方法

Info

Publication number: JP4585650B2
Application number: JP2000157184A
Authority: JP
Inventors: 美和砂田; 信行松沢; 正雄中野; 康雅石井
Original assignee: 王子コーンスターチ株式会社
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP2001336089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維シート状物の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し、かつ安価な層間接着剤を用いた抄紙方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、繊維シート状物の層間接着剤や紙力増強剤として、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。
【０００３】
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。
【０００４】
従来、繊維シート状物の層間接着剤として、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。
【０００５】
一方、優れた接着性能を有する澱粉を開発するために、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、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、層間接着に用いる澱粉を化学的に変性し、糊化開始温度を低くするには、一般に加工度を高く設定する必要があり、価格が割高となる。また、優れた接着性能を得るために澱粉を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、予め加熱膨潤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。
【０００７】
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澱粉をより安価に提供し、該澱粉を含む層間接着剤を用いた抄紙方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した状況を踏まえて、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、繊維シート状物の層間において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、澱粉粒の一部分が膨潤するような処理を施すことで、所望の接着性能が発揮されることを見出し、本発明を完成するに至った。この膨潤澱粉は、澱粉粒を、摩擦、剪断等の機械的な作用によって処理する等のごく軽度な処理を施すだけで可能であるので、非常に安価であるという経済的な有利性を持つという特徴も兼ね備えている。
【０００９】
即ち、本発明は以下の内容を包含する。
（１）膨潤度１．２〜２０の澱粉を含む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。
（２）膨潤度１．２〜２０の澱粉が、澱粉粒を機械的な作用によって処理したものである前記（１）に記載の抄紙方法。
（３）機械的な作用が摩擦及び／又は剪断である前記（２）に記載の抄紙方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる膨潤度１．２〜２０の澱粉を得るための手段としては、経済性の点で、機械的な作用、例えば摩擦、剪断等によるものが好ましい。また、圧縮、圧潰による作用を加えると、澱粉粒が固くなり、水への分散性が低下するので、これら以外の機械的な作用を用いることが更に好ましい。摩擦、剪断等の機械的な作用を及ぼすための手段としては、通常に使用されるボールミル、ロッドミル等を用いることができる。膨潤度の範囲は、１．２〜２０であることが必要であり、好ましくは２〜１０、更に好ましくは３〜８である。膨潤度の範囲は、前記の機械を用いて適宜調節することができる。膨潤度が１．２未満では、未処理の澱粉に近い値となり効果の程度が小さく、膨潤度が２０を超えると、澱粉の可溶成分が増大するため、好ましくない。
【００１１】
本発明における膨潤度とは、以下のように定義することとする。１重量％に調製した澱粉スラリー１００ｍｌを同じ容量のメスシリンダーに投入し、３０℃の恒温槽内で２４時間静置した後の沈降量を０．１ｍｌ単位で測定する。同時に、機械的な作用を及ぼしていない未処理澱粉についても同様に測定し、未処理澱粉の値に対する倍数を膨潤度として表示する。膨潤状態にある澱粉粒の割合が多い場合には、沈降量が多くなり、未処理澱粉の値に対する膨潤度も高くなる。膨潤状態にある澱粉粒の割合が少ない場合には、沈降量が少なくなり、未処理澱粉の値に対する膨潤度も低くなる。計算式は以下のとおりである。
【００１２】
【数１】

【００１３】
本発明に用いる膨潤度１．２〜２０の澱粉の原料となる澱粉は、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、これらの澱粉を化学的又は酵素的に修飾して得られる化工澱粉、例えば酸化、エステル化、エーテル化、酸処理化澱粉等を使用してもよい。更に、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。
【００１４】
本発明に用いる層間接着剤は、膨潤度１．２〜２０の澱粉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。これらの添加剤は、予め原料澱粉に混合しておき、機械的な作用を及ぼしてもよいし、後から混合してもよい。
【００１５】
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。
【００１６】
更に、本発明における澱粉スラリーは、サイズ剤、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。
【００１７】
また、着色剤として、蛍光染料、着色染料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。
【００１８】
本発明に用いる層間接着剤は、通常当該分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５０〜１３０℃などの操業条件が利用できる。
【００１９】
本発明において適用される繊維シート状物は、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。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４）
原料澱粉としてコーンスターチ、装置としてバッチ式ボールミルを用いて、以下の条件で試作品Ａ〜Ｄを得た。容積３．０Ｌのポットに、ボールの径１５ｍｍ、ボール材質ＳＵＪ−２、ボール充填率８０％の条件でボールを充填し、次いで、コーンスターチ２７０ｇを投入し処理を行った。
【００２１】
（実施例１）
前記条件にて５分間処理を行い、試作品Ａを得た。試作品Ａについて膨潤度を測定したところ、膨潤度２．０であった。
（実施例２）
前記条件にて１０分間処理を行い、試作品Ｂを得た。試作品Ｂについて膨潤度を測定したところ、膨潤度３．０であった。
【００２２】
（実施例３）
前記条件にて３０分間処理を行い、試作品Ｃを得た。試作品Ｃについて膨潤度を測定したところ、膨潤度５．５であった。
（実施例４）
実施例２で得た試作品Ｂ９重量部と、充填剤としてタルク１重量部とを混合し、試作品Ｄを得た。
【００２３】
（比較例１）
本比較例では、市販品の未加工のコーンスターチを使用した。
（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。
【００２４】
（試作品の評価）
実施例及び比較例で示した試作品について、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。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から明らかなように、コーンスターチ又は尿素リン酸エステル化コーンスターチを用いた比較例１及び２と比較して、膨潤度１．２〜２０の澱粉を含む層間接着剤を用いた実施例１〜４では、優れた接着性能が示された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の澱粉を使用した方法と比較して、より優れた接着性能を得ることができ、かつ、本発明に用いる澱粉は安価であるため、経済的効果の向上も期待できる。

Claims

膨潤度１．２〜２０の澱粉を含む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において、膨潤度１．２〜２０の澱粉が、澱粉粒を摩擦及び／又は剪断による機械的な作用によって処理したものである上記方法。
上記機械的な作用による処理がボールミル又はロッドミルによる処理である請求項１記載の方法。
層間接着剤に含まれる澱粉の膨潤度が２〜１０である請求項１又は２記載の方法。