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技術 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

出願人 ミヨシ油脂株式会社
発明者 鈴木功
出願日 2015年8月18日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-161075
公開日 2017年2月23日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-039815
状態 特許登録済
技術分野 接着剤、接着方法 紙(4) 積層体(2)
主要キーワード 低下リスク 比較試験片 サンプル紙 乾燥期 エンドウ豆澱粉 加熱状況 パルプ密度 未糊化澱粉
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

良好な浸透性接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有する段ボール用の接着剤を提供すること。

解決手段

少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとが配合された段ボール用水性接着剤であって、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50である段ボール用水性接着剤とする。

概要

背景

従来より、段ボールシートは、波状に加工された中芯の両側に、澱粉糊ポリビニルアルコールPVA)等の接着剤を用いてライナーを貼合することにより製造されている。このような接着剤には、中芯とライナーの接着強度を高めるための浸透性が求められている。

そして、貼合して製造された段ボールシートは、さらに折り曲げるための罫線をつけて折り曲げるが、この折り曲げ時や箱に組立てる際、段ボールシートの表面は伸ばされることになるため、表側のライナー表面が破断する場合がある。

このようなライナーの破断は「罫線割れ」と呼ばれている。ライナーなどの板紙において生産コストの低減から、軽量化や古紙パルプの割合増加による短繊維化が進んでおり、軽量化や短繊維化による強度低下を抑制するために添加される紙力剤などに起因して紙が硬くなり罫線割れが発生しやすくなっている。

このような罫線割れを抑制する方法としては、例えば、ライナー表面にグリセリンポリエチレングリコールなどの保湿剤を塗布する方法(特許文献1、2)や、乳酸ナトリウムなどの吸湿剤を塗布する方法(特許文献3)が提案されている。

また、高分子添加剤を用いる方法としては、パルプスラリー両イオングラフト澱粉重合体を添加して抄紙する方法(特許文献4)や、(メタアクリルアミド系の両性またはカチオン性共重合体を添加して抄紙する方法(特許文献5)が提案されている。

さらに、界面活性剤を用いる方法としては、ラノリン系の非イオン性アニオン性界面活性剤の紙表面へのスプレーあるいはパルプスラリーへ内添する方法(特許文献6)や、両性界面活性剤を塗布する方法(特許文献7)、ポリアルキレンポリアミン脂肪酸エピクロルヒドリン重縮合物などのカチオン性界面活性剤を塗布する方法(特許文献8)が提案されている。

そして、本出願人も、タンパク質類多糖類グアーガム誘導体セルロース誘導体ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコールおよびカルボキシビニルポリマーからなる群より選択される少なくとも1種の吸水性高分子結合剤と、多価アルコールアミノ酸類ベタイン類および乳酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも1種の保湿剤とを含有する罫線割れ防止剤を提案している(特許文献9)。

概要

良好な浸透性、接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有する段ボール用の接着剤を提供すること。少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとが配合された段ボール用水性接着剤であって、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50である段ボール用水性接着剤とする。なし

目的

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有する段ボール用水性接着剤とその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとが配合された段ボール用水性接着剤であって、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50であることを特徴とする段ボール用水性接着剤。

請求項2

前記接着剤成分が、糊化澱粉ポリビニルアルコールカルボキシメチルセルロースから選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項1の段ボール用水性接着剤。

請求項3

(A)ポリエチレンオキシドの平均分子量は、30万〜600万であることを特徴とする請求項1または2の段ボール用水性接着剤。

請求項4

少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとを混合する工程を含む段ボール用水性接着剤の製造方法であって、前記工程における(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50であることを特徴とする段ボール用水性接着剤の製造方法。

請求項5

前記接着剤成分が、糊化澱粉、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースから選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項4の段ボール用水性接着剤の製造方法。

請求項6

(A)ポリエチレンオキシドの平均分子量は、30万〜600万であることを特徴とする請求項4または5の段ボール用水性接着剤の製造方法。

請求項7

中芯ライナーが請求項1から3のいずれかの段ボール用水性接着剤によって貼合されていることを特徴とする段ボールシート

請求項8

請求項1から3のいずれかの段ボール用水性接着剤によって中芯とライナーとを貼合する工程を含むことを特徴とする段ボールシートの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、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に関する。

背景技術

0002

従来より、段ボールシートは、波状に加工された中芯の両側に、澱粉糊ポリビニルアルコールPVA)等の接着剤を用いてライナーを貼合することにより製造されている。このような接着剤には、中芯とライナーの接着強度を高めるための浸透性が求められている。

0003

そして、貼合して製造された段ボールシートは、さらに折り曲げるための罫線をつけて折り曲げるが、この折り曲げ時や箱に組立てる際、段ボールシートの表面は伸ばされることになるため、表側のライナー表面が破断する場合がある。

0004

このようなライナーの破断は「罫線割れ」と呼ばれている。ライナーなどの板紙において生産コストの低減から、軽量化や古紙パルプの割合増加による短繊維化が進んでおり、軽量化や短繊維化による強度低下を抑制するために添加される紙力剤などに起因して紙が硬くなり罫線割れが発生しやすくなっている。

0005

このような罫線割れを抑制する方法としては、例えば、ライナー表面にグリセリンポリエチレングリコールなどの保湿剤を塗布する方法(特許文献1、2)や、乳酸ナトリウムなどの吸湿剤を塗布する方法(特許文献3)が提案されている。

0006

また、高分子添加剤を用いる方法としては、パルプスラリー両イオングラフト澱粉重合体を添加して抄紙する方法(特許文献4)や、(メタアクリルアミド系の両性またはカチオン性共重合体を添加して抄紙する方法(特許文献5)が提案されている。

0007

さらに、界面活性剤を用いる方法としては、ラノリン系の非イオン性アニオン性界面活性剤の紙表面へのスプレーあるいはパルプスラリーへ内添する方法(特許文献6)や、両性界面活性剤を塗布する方法(特許文献7)、ポリアルキレンポリアミン脂肪酸エピクロルヒドリン重縮合物などのカチオン性界面活性剤を塗布する方法(特許文献8)が提案されている。

0008

そして、本出願人も、タンパク質類多糖類グアーガム誘導体セルロース誘導体ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコールおよびカルボキシビニルポリマーからなる群より選択される少なくとも1種の吸水性高分子結合剤と、多価アルコールアミノ酸類ベタイン類および乳酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも1種の保湿剤とを含有する罫線割れ防止剤を提案している(特許文献9)。

先行技術

0009

特開2004−345696号公報
特開2010−260181号公報
特開2007−197845号公報
特開平03−213597号公報
特開平06−184983号公報
特開昭54−106610号公報
特開2001−262496号公報
特開平11−200279号公報
特開2013−204173号公報

発明が解決しようとする課題

0010

しかしながら、特許文献1〜8に記載されている薬剤、方法の場合、例えば、コルゲーターでの過酷な加熱状況に曝された場合や、冬場乾燥期である低温低湿の環境下で水分率が低下する状況においては、罫線割れの発生を防止することは難しいという問題がある。また、パルプスラリーに添加して抄紙する内添法では、添加量を多くする必要があったり、イオン性によっては他の添加剤と作用し凝集してしまうなどの問題がある。ライナー表面に塗布やスプレーする外添法では、ライナーの全面に薬剤を塗布するため、多量の薬剤が必要であり、全面塗布による段ボールの強度低下の虞があったり、均一に塗布するために多量の水分を含む場合は加熱乾燥する必要があり、紙反りが発生する虞がある。また、ライナー表面に顔料平滑剤撥水剤などの薬品塗工層が設けられている場合には、適用するのが困難であるか、もしくは満足な結果が得られない虞がある。

0011

特許文献9の罫線割れ防止剤は、優れた罫線割れ防止効果を有するものの、単独でライナーに塗布されることが想定されており、接着剤に配合することなどは考慮されていない。すなわち、特許文献9の罫線割れ防止剤では、罫線割れ防止剤をライナーに塗布した後、中芯とライナーとを貼合させる際に、別途、接着剤をライナー表面に塗工する必要があるため、製造工程が煩雑となり、コストアップにもなるという問題がある。

0012

以上のように、現状では、良好な接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有する段ボール用の接着剤は知られていない。

0013

一方で、森林資源保護から我が国の段ボール原紙リサイクル率は約98%に達しており、古紙90%以上のCライナーが多く用いられているが、上記のような問題により、バージンパルプの配合量がより多いライナーを用いることによって罫線割れを防止せざるを得ない場合がある。

0014

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有する段ボール用水性接着剤とその製造方法を提供することを課題としている。また、このような接着剤によって中芯とライナーとが貼合された段ボールシートとその製造方法を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0015

上記の課題を解決するため、本発明の段ボール用水性接着剤は、少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとが配合された段ボール用水性接着剤であって、
(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50であることを特徴としている。

0016

この段ボール用水性接着剤では、接着剤成分が、糊化澱粉、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースから選ばれる1種または2種以上であることが好ましい。

0017

この段ボール用水性接着剤では、(A)ポリエチレンオキシドの平均分子量は、30万〜600万であることが好ましい。

0018

本発明の段ボール用水性接着剤の製造方法は、少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとを混合する工程を含む段ボール用水性接着剤の製造方法であって、
前記工程における(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50であることを特徴としている。

0019

この段ボール用水性接着剤の製造方法では、接着剤成分が、糊化澱粉、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースから選ばれる1種または2種以上であることが好ましい。

0020

この段ボール用水性接着剤の製造方法では、(A)ポリエチレンオキシドの平均分子量は、30万〜600万であることが好ましい。

0021

本発明の段ボールシートは、中芯とライナーが前記段ボール用水性接着剤によって貼合されていることを特徴としている。

0022

本発明の段ボールシートの製造方法では、前記段ボール用水性接着剤によって中芯とライナーとを貼合する工程を含むことを特徴としている。

発明の効果

0023

本発明の段ボール用水性接着剤は、良好な接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性を有している。そのため、ライナーへの罫線割れ防止剤の塗布工程と、接着剤の塗工工程とを個別に行う必要がなく、製造設備・工程が簡略化される。また、罫線割れ防止剤をライナーの全面に塗布しなくてもよいので使用量が削減できるなど、段ボールシートの製造効率を高めることができ、バージンパルプの使用量も低減でき、製造コスト、森林資源保護の観点からも有用である。

0024

本発明の段ボール用水性接着剤の製造方法によれば、このような段ボール用水性接着剤を製造することができる。さらに、本発明の段ボールシートによれば、中芯とライナーの接着強度に優れ、罫線割れの発生が抑制される。本発明の段ボールシートの製造方法によれば、このような段ボールシートを製造することができる。

0025

本発明の段ボール用水性接着剤は、少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとが配合された段ボール用水性接着剤である。

0026

本発明の段ボール用水性接着剤に使用される接着剤成分としては、紙の接着に利用される化合物であれば特に限定されないが、例えば、パルプや水への親和性に優れる親水性高分子化合物を好ましく例示することができる。このような親水性高分子化合物としては、例えば、澱粉、糊化澱粉、ポリビニルアルコール(PVA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシル化澱粉、メチルセルロースヒドロキシエチルセルロースグルコマンナンキサンタンガムカラギーナン、グアーガム、ペクチンアルギン酸ナトリウムポリアクリルアミドおよびポリアクリル酸ナトリウムなどのうちの1種または2種以上を例示することができる。この中でも、澱粉、糊化澱粉、PVA、CMCが好ましく、環境への負荷が低い天然高分子原料とし、コスト面からも利用しやすい糊化澱粉が特に好ましい。

0027

澱粉は、地上澱粉であっても地下澱粉であってもよい。地下澱粉の例としては、タピオカ澱粉馬鈴薯澱粉甘藷澱粉、くず澱粉などが挙げられる。地上澱粉の例としては、小麦澱粉コーンスターチ(例えば、ハイアミロースコーンスターチ、通常のコーンスターチおよびワキシーコーンスターチ)、米澱粉(例えば、もち米澱粉および粳米澱粉)、豆類澱粉(例えば、緑豆澱粉エンドウ豆澱粉小豆澱粉およびソラマメ澱粉)、アマランサス澱粉などが挙げられる。なかでも、トウモロコシ馬鈴薯、米または小麦由来の澱粉を含む糊化澱粉であることが好ましい。

0028

糊化澱粉は、例えば、澱粉粉末を水等の水性溶媒に分散させた澱粉スラリーを加熱する方法、前記澱粉スラリーに苛性ソーダ水酸化ナトリウム)等の膨潤剤(澱粉糊化剤)を添加する方法により得られたものが挙げられる。

0029

ポリビニルアルコール(PVA)としては、例えば、重合度1500〜3500、ケン化度75%以上のケン化ポリビニルアルコールが好ましく、(株)クラレ製のKL−318などが挙げられる。

0030

カルボキシメチルセルロース(CMC)としては、例えば、1質量%の水溶液とした場合に50〜2000mPa・sの粘度(BH型回転粘度計、25℃)、エーテル化度が0.6〜1.5を有するものが好ましく、カルボキシメチルセルロースにはナトリウム塩も含まれる。具体的には、ダイセルフインケム(株)製のCMCダイセル1170などが挙げられる。

0031

ポリエチレンオキシド(PEO)は、例えば、平均分子量30万〜600万のものが好ましく、例えば、明成化学(株)製のアルコックスE−30(数平均分子量約30万)、アルコックスE−60(数平均分子量約100万)、アルコックスE−75(数平均分子量約200万)、アルコックスE−160(数平均分子量約360万)、アルコックスE−300(数平均分子量約600万)、住友精化(株)製のPEO−2(数平均分子量約50万)、PEO−4(数平均分子量約130万)、PEO−8(数平均分子量約200万)などが挙げられる。

0032

多価アルコールは、分子中に水酸基(−OH)を2個以上もつ、例えばエチレングリコールプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、グリセリン、ソルビトールソルビタンマルチトールマルトーストレハロースフラクトースキシリトールマルトトリオーススレイトールエリスリトールグルコースポリグリセリン(例えばジグリセリンヘキサグリセリンデカグリセリン)や、これらのアルキレンオキサイド付加物である、平均分子量が1000以下のポリアルキレングリコール(ポリエチレングリコールなど)、グリセリンエチレンオキサイド付加物、グリセリンエチレンオキサイド付加物脂肪酸エステル、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物、ソルビトールエチレンオキサイド付加物、ソルビトールエチレンオキサイド付加物脂肪酸エステルなどが挙げられる。平均分子量が1000以下のポリエチレングリコールとしては、例えば、三洋化成工業(株)製のPEG−200、300、400、600、1000(数字は平均分子量(水酸基価から求めた値))などが挙げられる。

0033

これらの多価アルコールは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。特にグリセリン、ソルビトール、グルコース、ポリグリセリン、平均分子量1000以下のポリエチレングリコールなどは、高い保湿性を有し、板紙に伸縮性を付与する点で好ましい。多価アルコールは、接着剤成分およびパルプ繊維に対して優れた親和性を有する。

0034

また、本発明の段ボール用水性接着剤では、発明の効果を損なわない範囲で、各種の添加剤を添加することができる。例えば、添加剤としては、尿素樹脂ケトン樹脂アニオン性アクリル系樹脂等の耐水化剤や、シリコーンオイル等の消泡剤塩化イソチアゾロン、イソチアゾロン、ブロモニトロアルコール等の防腐剤などを例示することができる。

0035

そして、本発明の段ボール用水性接着剤は、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部である。また、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50である。

0036

(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合および質量比がこの範囲であると、段ボール用水性接着剤は、中芯およびライナー貼合面への浸透性、接着強度が良好となるとともに、折り曲げ時や箱に組立てる際の罫線割れが確実に防止される。また、ポリエチレンオキシド(PEO)の平均分子量が30万〜600万であると、より確実に罫線割れの発生を抑制することができる。

0037

すなわち、本発明の段ボール用水性接着剤は、強い親水性を有するPEOおよび多価アルコールを所定の割合で配合することにより、接着剤成分、PEOおよび多価アルコールの親和性によって接着剤成分中に速やかに浸透して接着成分の保湿性を向上している。また、本発明の段ボール用水性接着剤は、中芯とライナーの貼り合せ時に速やかに紙に分散・浸透することで乾燥効率が向上し、保湿性を持つ上記成分を含有することで急激な乾燥による紙反りや、接着剤成分の塗布むらによる接着性不良が改善され、接着性が向上している。さらに、中芯とライナーの貼り合せ時に多価アルコールがセルロース繊維内面に浸透し、段ボールの内面から紙に柔軟性、保水性を付与して中芯とライナーの水分を保つことで罫線割れの発生が抑制されていると考えられる。

0038

また、本発明の段ボール用水性接着剤は、接着剤成分に、PEOおよび多価アルコールを所定の範囲内および配合比で添加することにより、接着剤成分の接着性を低下させることなく、従来の接着剤と同等の良好な接着性能を有しながら、良好な罫線割れ防止効果が実現される。

0039

段ボール原紙のリサイクル率は高く、このようなリサイクル紙はそのパルプ組成まちまちであり、段ボール原紙の違いでパルプ密度表面構造等の紙物性が大きく異なることが多々ある。このことは紙面濡れや接着剤の浸透性に大きな影響を及ぼし、段ボール原紙の貼合には“足”が入りづらく、初期接着強度の低下、貼合不良、貼合速度の低下、永久接着強度の低下等を招くことがあるが、本発明の段ボール用水性接着剤は、上記のように紙中への浸透が速やかに行われるため、十分な初期接着強度、永久接着強度が得られるとともに、貼合速度を上昇させることが可能となる。

0040

また、本発明の段ボール用水性接着剤によれば、従来の方法(特許文献9)のように、ライナーへの罫線割れ防止剤の塗布工程と、接着剤の塗工工程とを個別に行う必要がないため、製造工程が簡略化され、段ボールの製造効率を高めることができる。

0041

次に、本発明の段ボール用水性接着剤の製造方法について説明する。

0042

本発明の段ボール用水性接着剤の製造方法は、少なくとも、接着剤成分と、(A)ポリエチレンオキシドと、(B)多価アルコールとを混合する工程を含む。この工程では、例えば接着剤成分として澱粉を使用する場合、初添水、膨潤した澱粉を含有する水、膨潤していない澱粉を含有する水、及び膨潤した澱粉と膨潤していない澱粉とを含有する水の、少なくともいずれかに、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールとを均一に分散させることができる。

0043

そして、この工程における(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの配合割合は、糊化澱粉100質量部に対して、(A)ポリエチレンオキシド0.001〜5.0質量部、(B)多価アルコール0.001〜5.0質量部であり、かつ、(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールの質量比は、(A):(B)=1:1〜1:50である。

0044

この製造方法では、従来の製造法として知られているステインホール方式ノーキャリア方式を利用して製造することができる。スタイホール方式は、過剰な苛性ソーダで糊化させたキャリア部と呼ばれるアルカリ糊化した澱粉糊液と、メイン部と呼ばれる未糊化澱粉の懸濁液を混合して所定粘度の糊を製造する方法で、ノーキャリア方式は、全量の澱粉を苛性ソーダで徐々に膨潤させ、所定の粘度が発現した時点でホウ酸を加えて苛性ソーダを中和し、増粘を停止させることにより所定粘度の糊を製造する方法である。

0045

また、本発明の段ボール用水性接着剤の製造方法では、その他に、水中の澱粉を膨潤させる工程、膨潤した澱粉を含有する水に澱粉を分散させる工程などが含まれていてよい。また、膨潤した澱粉を含有する水に澱粉を分散させる工程は、例えば澱粉を直接投入して分散させる工程であってもよいし、澱粉を水中に分散させこれを投入することで分散させる工程であってもよい。

0046

本発明における水性接着剤の製造方法の一実施形態としては、例えば水に澱粉と膨潤剤とを投入して膨潤した澱粉を含む膨潤液を生成し、これに膨潤していない澱粉と(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールを投入する製造方法を例示することができる。澱粉と(A)ポリエチレンオキシドと(B)多価アルコールは、一括投入しても良く、または分割投入してもよい。

0047

膨潤剤としては、澱粉を水中で膨潤させるものであれば特に限定されない。このような膨潤剤としては、ジメチルスルホキシド液体アンモニアアルカリ溶液、ロダン酸ナトリウム溶液等の、水素結合破壊するものが挙げられる。特に、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム水酸化カルシウム等のアルカリを膨潤剤として使用すると、水性接着剤のアルカリ度を高めることができ、水性接着剤を紙面に塗布したときに紙に水分が移りやすく、塗布後速やかに接着力を発現させることができるため好ましい。

0048

次に、本発明の段ボールシートおよび段ボールシートの製造方法について説明する。

0049

本発明の段ボールシートは、中芯とライナーが本発明の段ボール用水性接着剤によって接着されて貼合されている。中芯とライナーは、木材からパルプ化工程を経て得たパルプやリサイクル古紙から作った古紙パルプを用い、紙料調成工程、抄紙工程、必要に応じて塗工・加工工程(乾燥)を通り、さらに仕上工程を経て製造されたものを使用することができる。

0050

段ボール用水性接着剤は、例えば、ライナーの貼合面もしくは中芯の頂縁部分に有効成分量換算で0.1〜6.0g/m2、好ましくは0.5〜4.0g/m2の割合で塗布することができる。段ボール用水性接着剤の塗布量がこの範囲であると、ライナーの貼合面と中芯の接着強度が良好となり、罫線割れが確実に防止される。一方、塗布量が6.0g/m2を超える場合は、接着性が強くなり過ぎ、ライナーの反りおよび過剰な保湿による紙力強度の低下が発生する虞がある。また、塗布量が0.1g/m2未満の場合、十分な接着性が得られない可能性がある。

0051

また、段ボール用水溶性接着剤を中芯またはライナーに塗布する方法は特に限定されず、従来知られた方法を採用することができる。具体的には、例えば、段ボール用水性接着剤をダンボール製造時に付与するには、貼合工程のコルゲーターに設置された糊付装置を用いることができる。すなわち、糊ロール及び糊ロールに水性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、波形状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水性接着剤を塗布し、水性接着剤が塗布された中芯の面側にライナーを貼り合わせることができる。

0052

このような方法を採用することにより、接着貼合部においては、有効成分が中芯およびライナー貼合面へ浸透して、十分な接着性を有するとともに、ライナー表面に折り曲げ時の曲げ応力を吸収することができる罫線割れ防止効果が実現する。また、従来の段ボールの製造方法のように、罫線割れ防止剤を塗工する工程が必要ないため、低コストで効果的に罫線割れを防止できる。さらにライナーの全面に薬剤を塗布しなくてもよいため、使用量が削減できるとともに、段ボール強度の低下リスクも軽減できる。

0053

本発明の段ボールシートの製造方法では、その他、従来行われている各種の工程を含むことができる。

0054

本発明の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は以上の実施形態に限定されることはない。

0055

以下、実施例および比較例を挙げて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。

0056

<1>材料
実施例および比較例で用いた接着剤成分、(A)ポリエチレンオキシド(PEO)および(B)多価アルコールを以下に示す。以下、ポリエチレンオキシド(PEO)を「A成分」、多価アルコールを「B成分」と記載する。

0057

(1)接着剤成分
糊化澱粉の材料(澱粉):コーンスターチ(NON−GMO)、日本コーンスターチ(株)製
PVA:ポリビニルアルコール、重合度1800、ケン化度85〜90%、KL−318、(株)クラレ製
CMC:カルボキシメチルセルロール、エーテル化度0.6〜0.8、CMCダイセル1170、ダイセルファインケム(株)製
(2)A成分
A成分1:PEO(平均分子量30万:アルコックスE−30、明成化学(株)製)
A成分2:PEO(平均分子量360万:アルコックスE−160、明成化学(株)製)
A成分3:PEO(平均分子量600万:アルコックスE−300、明成化学(株)製)
A成分4:PEO(平均分子量170万〜220万:PEO−8、住友精化(株)製)
(3)B成分
B成分1:グリセリン(精製グリセリン、ミヨシ油脂(株)製)
B成分2:ポリエチレングリコール(平均分子量400、PEG−400、三洋化成工業(株)製)
B成分3:ソルビトール(ソルビトール花王、花王(株)製)
B成分4:グリセリンエチレンオキサイド付加物カプリルカプリン酸エステルユニグリMC−208、日油(株)製)
B成分5:ソルビトールエチレンオキサイド付加物ラウリン酸エステルレオドールTWL−106、花王(株)製)
(4)その他の化合物
エタノール無水エタノール、日本合成アルコール(株)製)

0058

<2>段ボール用水性接着剤の調製
接着剤成分、A成分およびB成分を、表1および表2に示す質量比で混合して、段ボール用水性接着剤1〜58を調製した。

0059

0060

0061

段ボール用水性接着剤1〜25の調製は、先ず水360gを36〜40℃まで加熱し、これに澱粉33gを投入し、3分間攪拌した後に水酸化ナトリウム5gを投入し、15分間攪拌した後に水380gを投入し、その後36〜40℃まで加熱し、水酸化ナトリウムによって膨潤した澱粉(糊化澱粉)を含む膨潤液を得た。次に、澱粉を含有する膨潤液とは別に、適量の水に、A成分を少量ずつ投入し、投入終了後、室温で120分間撹拌して溶解させた。次いで、B成分を投入して均一に溶解するまで撹拌し、この溶液を膨潤液に投入し、表1に示す所定濃度の段ボール用水性接着剤1〜25を得た。

0062

段ボール用水性接着剤26〜28の調製は、先ず水990gにポリビニルアルコール(PVA KL−318)を10g投入し、常温で1時間攪拌し、固形分濃度1%のPVA水溶液を得た。次に、PVA水溶液とは別に、適量の水にA成分を少量ずつ投入し、投入終了後、室温で120分間撹拌して溶解させた。次いで、B成分を投入して均一に溶解するまで撹拌し、この溶液をPVA水溶液と混合し、表1に示す所定濃度の段ボール用水性接着剤26〜28を得た。

0063

段ボール用水性接着剤29〜31の調製は、先ず水990gにカルボキシメチルセルロース(CMCダイセル1170)を10g投入し、70℃で1時間攪拌し、固形分濃度1%のCMC水溶液を得た。次に、接着剤成分の水溶液とは別に、適量の水にA成分を少量ずつ投入し、投入終了後、室温で120分間撹拌して溶解させた。次いで、B成分を投入して均一に溶解するまで撹拌し、この溶液をCMC水溶液と混合し、表1に示す所定濃度の段ボール用水性接着剤29〜31を得た。

0064

段ボール用水性接着剤32、33の調製は、先ず水400gを36〜40℃まで加熱し、これに澱粉21gを投入し、3分間攪拌した後に水酸化ナトリウム5gを投入し、15分間攪拌した膨潤液を作成した。また水500gとポリビニルアルコール(PVA KL−318)、もしくはカルボキシメチルセルロース(CMCダイセル1170)を9g投入し、常温で1時間攪拌してPVA水溶液、もしくはCMC水溶液を得た。膨潤液とPVAもしくはCMC水溶液を混合し、その後36〜40℃まで加熱して15分攪拌し、2種類の接着剤成分の水溶液を得た。次に、接着剤成分の水溶液とは別に、適量の水にA成分を少量ずつ投入し、投入終了後、室温で120分間撹拌して溶解させた。次いで、B成分を投入して均一に溶解するまで撹拌し、この溶液を2種類の接着剤成分の水溶液と混合し、表1に示す所定濃度の段ボール用水性接着剤32、33を得た。

0065

表1に示した段ボール用水性接着剤1〜33は、A成分とB成分の配合割合は、接着剤成分100質量部に対して、A成分0.001〜5.0質量部、B成分0.001〜5.0質量部であり、かつ、A成分とB成分の質量比は、A成分:B成分=1:1〜1:50である。

0066

表2に示した段ボール用水性接着剤34〜58の調製も、表1に示した段ボール用水性接着剤と同様、接着剤成分の水溶液に表2に示した質量比となるようA成分、B成分、その他の化合物を混合することにより行った。表2に示した段ボール用水性接着剤34〜58は、A成分、B成分のいずれか、または、両方を含んでいないか、その配合割合、質量比が前記範囲の範囲外のものである。

0067

<3>試験片の作製
(1)サンプル紙として、古紙パルプを主体とする坪量250g/m2の段ボール用Cライナーを用いた。

0068

まず、このサンプル紙を50×100mm角裁断して、乾燥機静置して105℃で3時間乾燥した。乾燥後、吸湿する前にデシケーターに入れて冷却し、冷却後、絶乾質量を測定した。次いで、得られたサンプル紙を、25℃、40%の恒温恒湿環境下で12時間以上保管した後、塗布試験用の試験片(試験片1〜33、比較試験片1〜25)を得た。

0069

次いで、得られた試験片の片面に、表1および表2に示す段ボール用水性接着剤1〜58を、No.8バーコータを用いて0.5g/m2(有効成分換算)となるように塗布した。

0070

<4>評価方法
(1)罫線割れ長さ率
試験片の片面に段ボール用水性接着剤を0.5g/m2(有効成分換算)となるように塗布後、回転式ドラムドライヤーを用いて80℃で90秒間乾燥した。過酷な乾燥状態を想定して各試験片の含有水分率が4%および5%となるように、各試験片に環境中の水分を吸湿させ、各試験片の罫線割れ長さ率A(含有水分率4%)、罫線割れ長さ率B(含有水分率5%)を求めた。

0071

罫線割れ長さ率は、試験片の含有水分率算出後、試験片を素早くステンレス板に乗せ、塗布面が内側になるように、繊維の配向方向に対して直角方向に、一定の荷重を負荷して折り曲げた。折り目の外側を目視で観察し、ひび割れの長さを定規で測定し、下記式を用いて試験片の折り目全体の長さに対する百分率を、罫線割れ長さ率として算出した。罫線割れ長さ率は、値が小さいほど、罫線割れの発生が少ないことを示す。

0072

0073

(2)接着力(層間強度(kN/m2))
試験片を2枚用意し、1枚の試験片の片面(裏面)に段ボール用水性接着剤を0.5g/m2(有効成分換算)となるように塗布後、速やかにもう1枚の薬剤を塗布していないライナー原紙の片面(裏面)と貼り合せ、回転式ドラムドライヤーを用いて105℃で60秒間乾燥した。これを温度23℃、湿度50%の温湿度条件下で24時間調湿した。接着力は、上記試験片の調湿後、2.5cm四方の大きさに切り取り、「JAPAN TAPPI No.18−1 紙及び板紙—内部結合強さ試験方法—第1部:Z軸方向引張試験法」に準拠して測定した。

0074

結果を表3および表4に示す。表3では、表1に示した段ボール用水性接着剤1〜33を実施例1〜33として示している。表4では、表2に示した段ボール用水性接着剤34〜58を比較例1〜25として示している。

0075

0076

0077

<5>結果
表3に示したように、実施例1〜33では、中芯とライナーとを貼合するのに十分な接着強度を有するとともに、罫線割れ長さ率A、Bが低く抑えられており、優れた罫線割れ防止性を有していることが確認された。

0078

一方、比較例1〜25では、接着力はあるものの、実施例1〜33と比較して罫線割れ長さ率A、Bが高く、罫線割れ防止性が十分ではないことが確認された。

0079

以上のとおり、段ボール用水性接着剤は、A成分とB成分の配合割合が、接着剤成分100質量部に対して、A成分0.001〜5.0質量部、B成分0.001〜5.0質量部であり、かつ、A成分とB成分の質量比は、A成分:B成分=1:1〜1:50であると、良好な接着強度を有し、かつ、優れた罫線割れ防止性が実現されることが確認された。

実施例

0080

従って、本発明の段ボール用水性接着剤は、段ボール用のライナーと中芯の貼合において、ライナー及び中芯へ浸透し十分な接着性を有するとともに、段ボール用紙の罫線割れ防止性にも優れていることが示された。

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