JP2020504685A - デンプンおよび微細なミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤を含有する段ボール - Google Patents

Abstract

本発明は、縦溝付きの段ボール媒体をライナーに付着させるように配置された接着剤を含む段ボールであって、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む段ボールに関する。本発明はまた、前記段ボールを製造する方法に関する。

Description

本発明は、縦溝付き段ボール媒体（波形媒体）をライナーに取り付けるように配置された接着剤を含む段ボール（波形を有する板）に関し、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む。本発明はまた、前記段ボールを製造する方法に関する。

段ボールは、さまざまな種類の包装溶液に転化され得る包装材料である。段ボールは、段ボール媒体（縦溝が形成されている）と、縦溝付き媒体の表面上に取り付けられた少なくとも１つの平らなライナーまたはライナー板とを含み、そのようにサンドイッチ構造を形成する繊維系材料である。段ボール媒体と呼ばれる中央の紙層は、コルゲータ（ｃｏｒｒｕｇａｔｏｒ）を使用して熱、湿気および圧力を用いて波形状に形成される。ライナーと呼ばれる１つまたは２つの平らな紙は、段ボール媒体の先端に接着されている。このサンドイッチは、Ｋｉｒｗａｎ Ｍ．，Ｊ．の“Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ．Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ２００５”に記載されているように、単一、二重、および三重の壁など、さまざまな方法で形成することができる。

段ボールの品質にはさまざまな種類があり、これらにはさまざまな種類のライナーと段ボール媒体が含まれるであろう。異なる種類のライナーの例は、クラフトライナー、ホワイトトップクラフトライナーおよびテストライナーである。クラフトライナーは、典型的には、漂白または非漂白であってよいクラフトパルプから製造され、そして良好な印刷表面および良好な耐湿性を提供するために最上層がしばしば最適化されている１つまたは複数の層を含む。テストライナーは主にリサイクルされた古い段ボールから製造され、ほとんどが２層形態で製造される。第一層は通常再生繊維を常に含むが、最上層は例えば、より良い品質を提供するためにバージン繊維を含むであろう。段ボール媒体について、典型的には、再生繊維または半化学繊維が使用される。

すべての段ボールの品質に共通するのは、それらが他の多くの包装材料と比較して、それを持続可能な包装材料にする再生可能な材料によって大部分が形成されていることである。

段ボール媒体は、接着剤を用いて平らなライナーに接合または接着される。第２の接着剤適用工程を用いて、裏面の段ボール媒体を処理し、次いで第２のライナーを取り付けて両面を有する段ボールを形成することができる。デンプンベースの接着剤は、段ボールの製造に最も一般的に使用される。デンプンベースの接着剤は、典型的には、担体（キャリア）または調理されたデンプン、生デンプン成分、苛性ソーダ、およびホウ砂を含んでなる４成分系である。最終的な接着剤の物理的性質および化学的反応性は、変性デンプンを使用すること、ホウ砂濃度を変更すること、または他の架橋剤を使用することなどの様々な手段によって調整することができる。

製造された段ボールに関する一般的な問題は、それらが上下に丸まる傾向があるということである。この問題はワープとも呼ばれる。段ボールがカールする最も一般的な理由は、ライナー間の水分の不均衡によるものである。カールは、段ボールの加工工程においてしばしば問題となり、板紙が詰まって加工機を通過できず、それにより生産損失を引き起こす。段ボールのカールを制御する１つの方法は、ボードの製造中に水分含有量を制御することである。これは例えばＵＳ４１３４７８１に記載されている。カールを制御または低減するための別の方法は、使用される接着剤および接着剤の適用方法を慎重に選択することである。これは、例えば、板紙のカールを減少させるために使用される特定の種類の接着剤を説明しているＷＯ１１／１６００４９に記載されている。

段ボールに関するもう１つの一般的な問題は、ウォッシュボーディング（“ｗａｓｈ−ｂｏａｒｄｉｎｇ”）とも呼ばれるウォッシュボード（ｗａｓｈ−ｂｏａｒｄ：洗濯板）効果である。この効果は、最上層（単層または複数層）に低坪量のライナーを含む段ボールについてより顕著である。ウォッシュボーディングは、段ボール製造プロセスから生じる望ましくない効果であり、表面を印刷した後により視認されるようになることがある。それは、光学的な印刷密度の違いに加えて、印刷品質も低下させることがある。

ウォッシュボード効果は、通常、乾燥中のライナーと縦溝（ｆｌｕｔｉｎｇ：フルーティング）の間の界面接着剤の拡散／吸収および接着剤の収縮の効果と関連する。接着剤が乾燥すると、ライナーが縦溝のシルエットを引き継ぐことがある。製造された段ボールのこの不均一な表面は、このようにウォッシュボーディングと呼ばれる。ウォッシュボーディングの程度は、例えば、個々の段ボール材料の剛性、使用される接着剤の固形分、ならびに適用される接着剤の量などの多くの異なる特徴に依存する。段ボールの製造中に過剰の接着剤を適用すると、ウォッシュボード効果が高まる。接着剤の適用量が少なすぎると不適切なラミネーションが発生し、接着剤の量が多すぎるとウォッシュボード効果が高まることになるので、これらの間でバランスがとれることが多い。また、接着剤が高固形分のデンプンおよび高粘度を有する場合、ウォッシュボード効果は減少する可能性がある。しかしながら、接着剤中により多量のデンプンを使用すると、接着強度は低下する。また、うねりのある表面は印刷に最適ではなく、それは印刷された表面が非常に不均一な外観を得ることにつながるので、ウォッシュボーディングは劣った印刷品質を引き起こす。

したがって、段ボールについて上述した問題を解決する必要がある。より好ましくは、この解決法はまた、費用対効果が高く、かつ環境にやさしいものであるべきである。

要約
本発明の目的は、先行技術の段ボールの欠点の少なくともいくつかを排除または軽減する段ボールを提供することである。より具体的な目的は、ウォッシュボード効果およびカール傾向が低減された段ボールを提供することを含む。

本発明は、添付の独立請求項によって定義される。各実施形態は、添付の従属請求項および以下の詳細な説明に記述されている。

本発明は、段ボール媒体、ライナー、および縦溝付きの段ボール媒体をライナーに取り付けるように配置された接着剤を含む段ボールであって、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含み、ミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有することを特徴とする、上記段ボールに関する。意外なことに、デンプンとミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）とを含有する接着剤を含み、このＭＦＣが９７を超えるＳＲ値を有する段ボールにより、段ボールの品質を向上させることができることが分かった。本発明による接着剤を使用すると、カール傾向とウォッシュボード傾向の両方が著しく減少することが見出された。接着剤へのこの特定の種類のミクロフィブリル化セルロースの添加は、段ボールの上および中への接着剤の広がりを低減することを可能にし、これは、必要とされる場所により正確に接着剤が配置され、段ボールの縦溝（ｆｌｕｔｉｎｇ）および／またはライナーの上ならびに中への接着剤の浸透（貫通）がより少ないことを意味する。

当該接着剤は、好ましくは接着剤の全固形分の５０重量％を超える量、より好ましくは７０重量％を超える量でデンプンを含む。接着剤は、好ましくは接着剤の全固形分の０．５〜５０重量％の間の量のミクロフィブリル化セルロースを含む。接着剤中のデンプンおよびＭＦＣの最適量は、例えば、使用されるＭＦＣの品質、使用されるデンプンの種類、および達成される最終的な接着剤の所望の特性に依存する。

当該接着剤中のデンプンは、好ましくは天然デンプンである。接着剤は生デンプン成分を含んでもよい。接着剤はデンプン担体（キャリア）媒体も含み得る。生デンプン成分とは、例えばアルカリ処理または温度処理によって少なくとも部分的に膨潤されていてよい、調理されていない（ｕｎｃｏｏｋｅｄ）デンプン顆粒を意味する。

当該ライナーは、好ましくは１６０ｇ／ｍ^２未満の坪量を有する。低い坪量のライナーが使用される場合であっても、ウォッシュボーディングの問題が少ない良質の段ボールを製造することが可能であることが示されている。

段ボール中の接着剤の量は、好ましくは３〜２０ｇ／ｍ^２（乾燥時）である。

本発明はまた、段ボールのための接着剤であって、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含み、このミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有することを特徴とする、上記接着剤に関する。非常に高いＳＲ値を有するミクロフィブリル化セルロースの添加により、接着剤の段ボールへの浸透が低減されることが分かった。

当該接着剤は、好ましくは１０〜４５重量％の間の固形分を有し、より好ましくは２０〜４０重量％の間の固形分を有する。ミクロフィブリル化セルロースの使用は、低せん断速度での粘度挙動が影響を受ける可能性があることを示しており、これは、段ボール媒体とライナーとの間の界面に広がる接着剤硬化挙動に大きなインパクトを与えると考えられる。例えば、より高いせん断速度で流動性を変えることなく、低いせん断速度で接着剤の流動挙動を制御する能力は、段ボール紙および／またはライナーなどの吸収性または多孔性基材上の接着剤の保持力（ｈｏｌｄ−ｏｕｔ）にとって重要である。

当該接着剤は、接着剤の全乾燥固形分を基準にして５０重量％を超えるデンプンを含むことが好ましい。接着剤は、生デンプン成分とデンプン担体媒体の両方、すなわち調理された（ｃｏｏｋｅｄ）デンプンと未だ調理されていないデンプンの両方を含むことが好ましい。

当該接着剤は、好ましくは、接着剤の全乾燥固形分を基準にして０．１〜５０重量％の間のミクロフィブリル化セルロースを含む。

当該接着剤は、この接着剤を含む段ボールに関する各実施形態に見られる構成によってさらに特徴付けられる。

本発明は、さらに、段ボールを製造する方法であって、段ボール媒体およびライナーを提供するステップ、デンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤であって、ミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有する接着剤を提供するステップ、ならびに前記段ボール媒体が前記ライナーに付着されるように、前記段ボール媒体と前記ライナーとの間に前記接着剤を付加するステップを含む方法に関する。

本方法によって提供される接着剤は、好ましくは、アルカリまたは温度処理によって澱粉を膨潤させ、澱粉の膨潤前、膨潤中または膨潤後のいずれかにミクロフィブリル化セルロースを添加することによって製造される。当該接着剤はまた、デンプンを調理してデンプン担体媒体を形成し、デンプンの調理前、調理中または調理後のいずれかに前記ミクロフィブリル化セルロースを添加することに関与し得る。添加されるミクロフィブリル化セルロースの温度は、好ましくは３０℃を超え、より好ましくは５０℃を超える。デンプンの調理中または調理後にＭＦＣを添加するとき、すなわちデンプンの温度も上昇させるときに、デンプンの温度を上昇させることは重要である。このようにして、製造された接着剤はより均質であり、これはより良好な品質の接着剤をもたらし、それにより、ウォッシュボーディングおよびカールの問題が軽減した段ボールを製造することが可能になる。

この方法は、前記の接着剤を含む段ボールに関する各実施形態およびこの接着剤の各実施形態に見られる構成によってさらに特徴付けられる。

詳細な説明
本発明は、段ボール媒体（縦溝が形成されている）、ライナーおよび接着剤を含む段ボールに関する。この接着剤は、段ボール媒体がライナーに取り付けられるように、段ボール媒体とライナーとの間に配置される。段ボールは、少なくとも１つの段ボール媒体と少なくとも１つのライナーとを含む。段ボールは、少なくとも２つのライナーと少なくとも１つの段ボール媒体を含むことが好ましい。段ボールはまた、２つ以上の段ボール媒体および３つ以上のライナーを含み得る。ライナーは、接着剤によって段ボール媒体の少なくとも１つの表面に取り付けられる。接着剤は、好ましくは縦溝付き段ボール媒体の少なくとも１つの表面上に適用され、その後ライナーはその表面に取り付けられる。

本発明に従って接着剤中にＭＦＣを利用することにより、接着剤の硬化および浸透に悪影響を及ぼすことなく、接着剤適用装置においてより広い操作プレスウインドーを有することが可能である。いかなる理論にも縛られることなく、本発明者らは、新規な配合物によって、より少ない浸潤が防止され、そしてそれ故により良好な接着剤保持力（ｈｏｌｄｏｕｔ）が得られると考える。接着剤ニップを、より高い圧力範囲およびより高速で操作することができる。接着剤の適用と表面の接合との間のより長い開放時間を有する可能性も与えられる。また、濡れタック（ｗｅｔ ｔａｃｋ）は、接着剤により改善されると考えられる。

当該接着剤は、多種多様な植物から抽出することができるデンプンをベースにした接着剤である。最も一般的な植物のいくつかは、トウモロコシ、小麦、米、ジャガイモ、タピオカ、エンドウ豆である。デンプンは、好ましくは天然のものであり、すなわちデンプンの改質は行われていない。接着剤は、水、水酸化ナトリウムおよびホウ酸も含み得る。湿潤強度または接着剤の結合強度を改善するための添加剤のような他の添加剤も添加することができる。また、例えば、耐湿性またはゲル化挙動を改良するための他の機能化学物質を加えることができ、ホウ砂（ｂｏｒａｘ：ボラックス）、グリオキサールまたはそれらの混合物が挙げられる。

当該接着剤は、生デンプン成分を含むのが好ましい。接着剤はデンプン担体媒体も含み得る。生デンプン成分とは、例えばアルカリ処理、温度処理および／または先行技術で知られている他の処理によって部分的に膨潤する可能性がある、調理処理されていないデンプン顆粒を意味する。デンプン担体媒体とは、調理され溶解されたデンプンまたは冷水に溶解性のデンプンを意味する。

当該接着剤はまた、９７を超えるショッパー−リーグラー（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ−Ｒｉｅｇｌｅｒ：ＳＲ）値を有するミクロフィブリル化セルロースを含む。驚くべきことに、９７を超えるＳＲ値を有するミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤は、段ボールのウォッシュボーディングおよびカール傾向を減少させることが見出された。９７を超えるＳＲ値を有するＭＦＣは、非常に微細なＭＦＣ等級（グレード）であり、微細なＭＦＣ品質の存在がウォッシュボード効果およびカール傾向をかなり大幅に減少させ得ることは驚くべきことであった。このショッパー−リーグラー値は、ＥＮ ＩＳＯ ５２６７−１に定義されている標準的な方法により取得することができる。

段ボールは、好ましくは低坪量、好ましくは１６０ｇ／ｍ^２未満のライナーを含む。低坪量のライナーを使用しても、本発明による接着剤を使用することによってウォッシュボーディングの問題が大幅に軽減されることは驚くべきことである。

接着剤の粘度は、澱粉の種類、加工、添加剤、温度、ｐＨ、固形分、イオン強度など、さまざまなパラメータに依存する。接着剤中にＭＦＣを使用すると、澱粉の制御されない劣化が減少する。

本発明はまた、段ボール媒体およびライナーを提供するステップ、デンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤であって、ミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有する接着剤を提供するステップ、ならびに前記段ボール媒体が前記ライナーに付着させるように、前記段ボール媒体と前記ライナーとの間に前記接着剤を付加するステップを含む、段ボールを製造する方法に関する。段ボール媒体および／またはライナーの表面に接着剤を添加し、次いで段ボール媒体とライナーとを互いに付着させることができる。

当該接着剤は、デンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤の諸成分を、先行技術に記載されているような任意の従来の方法で混合することによって形成されるが、これは当業者に周知である。アルカリまたは温度処理によってデンプンを膨潤させて生デンプン成分を形成するステップ、およびデンプンの膨潤の前、間または後のいずれかにミクロフィブリル化セルロースを添加するステップを含む方法によって接着剤を形成することが好ましい。接着剤は、デンプンを調理してデンプン担体媒体を形成し、そしてデンプンの調理の前、間または後のいずれかにミクロフィブリル化セルロースを添加することによっても形成することができる。ミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは、水性懸濁液の形態で、脱水形態、濃縮形態および／または乾燥形態でデンプンに添加される。デンプンに添加する前に、添加したミクロフィブリル化セルロース、好ましくはＭＦＣを含む懸濁液の温度を上昇させることが好ましい場合がある。デンプンの温度を上昇させる場合、これは特に重要である。また、添加前にＭＦＣを加熱することによって、デンプンとＭＦＣとの間の温度差が減少し、それがよって一層均一な接着剤が形成されることにつながる。添加されたミクロフィブリル化セルロースの温度は、好ましくは３０℃超、より好ましくは５０℃超、さらにより好ましくは７０℃超である。ＭＦＣの温度は５０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃であり得る。さらに、添加されるミクロフィブリル化セルロース、好ましくはミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液のｐＨは、ＭＦＣが添加されるデンプンまたはデンプンを含む混合物のｐＨと同様になるように調整される。

ＭＦＣとデンプンとの混合物はまた、接着剤の形成中に、機械的に処理されてよく、または温度処理されていてよい。例えば、高せん断混合および／またはジェット調理を使用することができる。

段ボールのライナー（単数／複数）および／または段ボール媒体は、例えば、化学処理パルプ、機械処理パルプ、熱化学処理パルプ、および化学・熱機械処理パルプ（ＣＴＭＰ）、ならびに中性サルファイト・セミケミカル（ＮＳＳＣ）パルプのような任意の種類のパルプによって製造することができる。パルプは、さらにバージンパルプおよびリサイクルパルプのいずれでもよい。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本特許出願の文脈においては、１００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するナノスケールのセルロース粒子繊維またはフィブリル（原繊維）を意味するものとする。ＭＦＣは、部分的または全体的にフィブリル化されたセルロースまたはリグノセルロース繊維を含む。遊離したフィブリルは、１００ｎｍ未満の直径を有するが、実際のフィブリル直径または粒度分布および／もしくはアスペクト比（長さ／幅）は、供給源および測定方法に依存する。最小のフィブリルは、基本フィブリル（エレメンタリーフィブリル）と呼ばれ、約２〜４ｎｍの直径を有するけれども（例えば、Ｃｈｉｎｇａ−Ｃａｒｒａｓｃｏ，Ｇ．による「セルロース繊維、ナノフィブリルおよびミクロフィブリル：植物生理学および繊維技術の観点からのＭＦＣ成分の形態学的順序」（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｆｉｂｒｅｓ， ｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓ，： Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭＦＣ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａ ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｆｉｂｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ），Ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌｅｔｔｅｒｓ ２０１１，６：４１７参照）、ミクロフィブリルとしても定義される基本フィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ，Ｄ．による「細胞壁多糖類の超構造的挙動」（Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ），Ｔａｐｐｉ Ｊ．、１９７０年３月、Ｖｏｌ ５３、Ｎｏ．３）は、たとえば、拡張精製プロセスまたは圧力降下崩壊プロセスを使用してＭＦＣを製造するときに得られる主な製品であることが一般的に知られている。供給源および製造プロセス次第で、フィブリルの長さは、約１μｍから１０μｍ超まで変化し得る。粗いＭＦＣ等級は、かなりの割合のフィブリル化繊維、すなわち仮導管（ｔｒａｃｈｅｉｄ）から突出したフィブリル（セルロース繊維）を含有することがあり、また仮導管から遊離した一定量のフィブリル（セルロース繊維）を伴うことがある。

セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースミクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル凝集体およびセルロースミクロフィブリル凝集体などのＭＦＣについての様々な頭字語がある。ＭＦＣはまた、水中に分散したときに低固形分（１〜５重量％）でゲル様物質を形成するその能力または大きな表面積などの種々の物理的または物理化学的特性によって特徴付けることができる。セルロース繊維は、形成されたＭＦＣの最終比表面積が約１０〜約３００ｍ^２／ｇ、より好ましくは３０〜２００ｍ^２／ｇ（凍結乾燥した材料についてＢＥＴ法で測定）になる程度にフィブリル化されるのが好ましい。

ＭＦＣを製造するための様々な方法があり、例えば、シングルパスまたはマルチパス精製、予備加水分解とそれに続くフィブリルの精製または高せん断崩壊または遊離などが挙げられる。ＭＦＣ製造をエネルギー効率的かつ持続可能なものにするために、通常、１回または数回の前処理工程が必要とされる。すなわち、供給されるパルプのセルロース繊維は、例えばヘミセルロースまたはリグニンの量を減少させるために、酵素的または化学的に前処理されていてもよい。セルロース繊維は、フィブリル化の前に化学的に変性されていてもよく、セルロース分子は、元のセルロースに見られる以外の（またはそれより多くの）官能基を含む。そのような基には、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭＣ）、アルデヒドおよび／またはカルボキシル基（Ｎ−オキシル媒介酸化によって得られるセルロース、例えば「ＴＥＭＰＯ」）、または四級アンモニウム（カチオン性セルロース）が含まれる。上述の方法のうちの１つにおいて変性または酸化された後、繊維をＭＦＣまたはナノフィブリルサイズまたはＮＦＣにまで崩壊させることはより容易である。

ナノフィブリルセルロースは一部のヘミセルロースを含んでもよいが、その量は植物源によって異なる。前処理された繊維、例えば、加水分解、予備膨潤、または酸化されたセルロース原料の機械的崩壊は、精製機、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波処理機、または、ミクロ流動化機、マクロ流動化機もしくは流動化機型ホモジナイザー等の流動化装置などの適切な装置を用いて行われる。ＭＦＣ製造方法に応じて、当該製品はまた、微粉、またはナノ結晶セルロース、または例えば木質繊維や製紙プロセスに存在するその他の化学物質を含有している可能性がある。当該製品はまた、効率的にフィブリル化されていない様々な量のミクロンサイズの繊維粒子を含有している可能性がある。ＭＦＣは、硬材（広葉樹）繊維または軟材（針葉樹）繊維の両方からの、木材セルロース繊維から製造される。それは、微生物源、麦藁パルプ、竹、バガスのような農業用繊維、または他の非木材繊維源からも製造することができる。それは、バージン繊維からのパルプを含めたパルプ、例えば、機械的パルプ、化学的パルプおよび／または熱機械的パルプから作られるのが好ましい。それはまた、廃材（ｂｒｏｋｅ）や再生紙から作ることもできる。

ＭＦＣの上述の定義は、以下に限定されないが、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）について新たに提案されたＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１を包含し、これは、結晶性領域と非晶質領域の両方を有する複数の基本フィブリルを含み、５〜３０ｎｍの幅を有する高いアスペクト比（通常は５０超のアスペクト比）を有するセルロースナノファイバー材料を定義する。

５重量％の異なる品質のＭＦＣを、小麦デンプン（９．６ｇ）、水およびＮａＯＨと混合し、続いて４５℃で撹拌および加熱して混合物を形成することによって接着剤を調製した。その後、さらなる小麦デンプン（７５．６ｇ）および水を、第二段階で混合物に添加し、３５℃で３０分間撹拌した。接着剤が１０重量％のＭＦＣを含む場合、追加の５重量％のＭＦＣも追加のデンプンおよび水と共に第２の工程で加えた。各接着剤中のデンプンの量は表１から把握され、接着剤の固形分は接着剤中のデンプンとＭＦＣの量を表すものとして示される。参照用の接着剤については、デンプンの総量に対して１．１重量％のＢｏｒａｘ（ボラックス／ホウ砂）を添加した。

追加された粗いＭＦＣ等級は、９７未満のＳＲ値を有する。追加された微細なＭＦＣ等級は、９７超のＳＲ値を有する。

接着剤の特性評価および段ボールへの接着剤の適用は、室温（２３℃）およびｐＨ約１２で行われた。接着剤の粘度は、０．０１〜１０００ １／ｓの剪断速度で操作されるレオメーター（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｋｉｎｅｘｕｓ ｐｒｏ）を使用して測定された。

その後、上で調製した接着剤を、段ボール媒体の各面に取り付けられた１つのライナーを含む段ボールの製造に使用した。接着剤の適用はＳＵＷ Ｇｌｕａｂｉｌｉｔｙ試験機で行い、ライナーの接着強度はＰＩＮ接着試験（ＰＡＴ）によって行った。段ボールを２つの温度、すなわち１１０℃および１８０℃でそれぞれ乾燥した。ウォッシュボード効果、すなわち段ボールの外側ライナーの凹凸は、Ｏｐｔｉｔｏｐｏによって光学的に測定された。Ｏｐｔｉｔｏｐｏは、反対方向から低角度で照射することによって、サンプルの正確に同じ領域の２つの画像を生成する。その後、「フォトメトリックステレオ」技術を用いて高さマップを計算する。異なる波長クラスでのトポグラフィーの変動が生じ、平均的なウォッシュボードがμｍレベルで与えられる。

より高い剪断速度では、デンプン−ＭＦＣ接着剤の粘度は、デンプン・ホウ砂（ｂｏｒａｘ：ボラックス）参照サンプルの場合と同様であることを見出すことができた。９７を超えるＳＲ値を有するＭＦＣを有するＭＦＣ−デンプンを含む本発明による接着剤は、より強い剪断減粘挙動（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ）、すなわち低剪断速度でより高い粘度を示し、これは接着剤硬化において有利である。

ウォッシュボード効果はまた、９７を超えるＳＲ値を有するＭＦＣの添加によって改善される。また、ＰＡＴ値が増加し、これは接着が非常に良好であることを意味する。

結果として、より微細なＭＦＣ等級を含む接着剤により、良好な強度および減少したウォッシュボーディングを備えて高められた品質を有する段ボールを製造することが可能になることが、表１に明確に示されている。

本発明の上記の詳細な説明に鑑みて、他の修正および変形形態が当業者には明らかになるであろう。しかしながら、そのような他の修正および変形形態が本発明の本質および範囲から逸脱することなく実行され得ることは明らかであるはずである。

Claims (17)

1. 段ボール媒体、ライナー、および縦溝付きの段ボール媒体をライナーに取り付けるように配置された接着剤を含む段ボールであって、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含み、ミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有することを特徴とする、上記段ボール。
2. 前記接着剤が、接着剤の全固形分の５０重量％を超える量のデンプンを含む、請求項１に記載の段ボール。
3. 前記接着剤が、接着剤の全固形分の０．５〜５０重量％の間の量のミクロフィブリル化セルロースを含む、請求項１または２に記載の段ボール。
4. 前記接着剤中のデンプンが天然デンプンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の段ボール。
5. 前記接着剤が生デンプン成分を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の段ボール。
6. 前記接着剤がデンプン担体媒体を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の段ボール。
7. 前記ライナーが１６０ｇ／ｍ^２未満の坪量を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の段ボール。
8. ３〜２０ｇ／ｍ^２（乾燥）の量の接着剤を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の段ボール。
9. 段ボールのための接着剤であって、この接着剤はデンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含み、このミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有することを特徴とする、上記接着剤。
10. 前記接着剤が１０〜４５重量％の間の固形分を有する、請求項９に記載の接着剤。
11. 前記接着剤が、接着剤の全乾燥固形分の５０重量％を超える量のデンプンを含む、請求項９または１０に記載の接着剤。
12. 前記接着剤が生デンプン成分とデンプン担体媒体の両方を含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の接着剤。
13. 前記接着剤が、前記接着剤の全乾燥固形分を基準として、０．１〜５０重量％の間のミクロフィブリル化セルロースを含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接着剤。
14. 段ボール媒体およびライナーを提供するステップ、
    デンプンおよびミクロフィブリル化セルロースを含む接着剤であって、このミクロフィブリル化セルロースは９７を超えるショッパー−リーグラー（ＳＲ）値を有する接着剤を提供するステップ、ならびに
    前記段ボール媒体を前記ライナーに付着させるように、前記段ボール媒体と前記ライナーとの間に前記接着剤を付加するステップを含む、
    段ボールを製造する方法。
15. 前記接着剤が、アルカリまたは温度処理によって澱粉を膨潤させ、澱粉の膨潤前、膨潤中または膨潤後のいずれかにミクロフィブリル化セルロースを添加することによって製造される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記接着剤が、前記デンプンを調理してデンプン担体媒体を形成し、前記デンプンの調理前、調理中または調理後のいずれかに前記ミクロフィブリル化セルロースを添加することによって製造される、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 添加される前記ミクロフィブリル化セルロースの温度が３０℃を超える、請求項１５または１６に記載の方法。