JP2004242944A

JP2004242944A - 液体フィルター材

Info

Publication number: JP2004242944A
Application number: JP2003037105A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Takahashi; 達高橋
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】食品衛生面で安全で、袋状物加工において安定したヒートシールが行える液体フィルター材を提供する。
【解決手段】ポリエチレン等のポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、ポリエチレンテレフタレート等の鞘成分より融点が５０℃以上高いポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘型複合繊維からなるスパンボンド法等により製造されたウェブが部分的に熱圧接されている長繊維不織布であって、目付が１０〜１００ｇ／ｍ^２、熱圧接比率が４〜３０％、ヒートシール強力が２０Ｎ／３ｃｍ幅以上である。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、お茶や紅茶、コーヒー、出汁等の出汁濾しに使用される液体フィルター材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、お茶や紅茶、コーヒー、出汁等の出汁濾しに使用されるいわゆる出汁袋と呼ばれる茶バッグや茶こし器、コーヒーメーカー、コーヒーバッグ、だしバッグ等の液体フィルター材は、内部の茶葉やコーヒー豆、鶏がらや鰹節等の被抽出物を抽出液に分散させることなく容易に分離し、お茶や紅茶、コーヒー等を抽出もしくは溶解して外部へ出す機能を有しているため、業務用、家庭用を問わず広く普及し利用されている。
【０００３】
この液体フィルター材としては古くは、金属製の多孔板からなるものやネットからなるものが利用され、その後簡易的な使い捨て用として紙製のものが用いられてきた。しかしながら、前者では内容物がフィルター材から漏れたりすることが多く、抽出液の品位を落としたりする欠点や、使用後に洗浄等の手間がかかる等の問題を有していた。また、紙製のものでは、抽出性能を高める必要性から、薄いものが使われる必要があり、例えば、水分を含んだ被抽出物の重量に負けて破れたりするような、強度的な問題を含んでいるものであった。
【０００４】
上記の強度的な欠点を解消する方策として、合成繊維製の不織布を用いることが考えられ、さらに例えば特許文献１には、合成繊維製不織布に、モノエステル含有量が少なくとも４０％のショ糖脂肪酸エステルを繊維重量に対し０．０１〜１０重量％付与した液体フィルターが提案されている。この方法は、ショ糖脂肪酸エステルを付与することにより合成繊維不織布の吸水性を向上させ、液体の通過性を向上させようとするものであるが、一方使用後のフィルター材が水分を含みやすく、脱水しにくい為、細菌などの発生や、悪臭の発生の要因になったり、灰汁が発生する料理等に一緒に使用した場合、灰汁を吸着しやすく、抽出液の品位を低下させることが生じたりする等の問題を有するものであった。
【０００５】
また、特許文献２には、ポリエチレン系重合体を鞘成分とし、ポリプロピレン系重合体を芯成分とする芯鞘複合繊維からなる長繊維不織布をコーヒーバッグ等の食品包材に用いることが提案されている。しかしポリエチレン系重合体とポリプロピレン系重合体の組合せの場合には、芯成分と鞘成分との融点差が小さくて袋状物に成形するヒートシール加工条件を厳密に管理する必要があるとの問題を有している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１３２８６９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−１０７１５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような現状を鑑み、食品衛生面で安全で、袋状物加工におけるヒートシール加工の容易な液体フィルター材を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するものであり、ポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、鞘成分より融点が５０℃以上高いポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘型複合繊維が堆積してなるウェブが部分的に熱圧接されている長繊維不織布からなり、目付が１０〜１００ｇ／ｍ^２、熱圧接比率が４〜３０％、ヒートシール強力が２０Ｎ／３ｃｍ幅以上であることを特徴とする液体フィルター材を要旨とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明の液体フィルター材は、ポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、鞘成分より５０℃以上高い融点を有するポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘型複合繊維からなるウェブが部分的に熱圧接されている長繊維不織布からなるものである。芯鞘型複合繊維の鞘成分に用いることのできるポリオレフィン系重合体としては、ポリエチレン系重合体とポリプロピレン系重合体を挙げることができる。ポリエチレン系重合体としては、ポリエチレンあるいはエチレンを主体とする共重合体が挙げられる。ポリエチレンとしては、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等が挙げられ、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８Ｅに記載の方法で測定したメルトインデックス値が１０〜８０ｇ／１０分であることが好ましい。メルトインデックス値が１０ｇ／１０分より小さいと溶融粘度が高過ぎて高速製糸性が得られず、また、メルトインデックス値が８０ｇ／１０分を超えると溶融粘度が低過ぎてヌメリ感が発生したり、繊維の冷却が十分行われず繊維同士が密着して芯鞘型の長繊維が得られなくなる。
【００１２】
またポリプロピレン系重合体としては、ポリプロピレンあるいはプロピレンを主体とする共重合体が挙げられる。ポリプロピレン系重合体の粘度としては、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８Ｌに記載の方法で測定したメルトフローレート値が２０〜７０ｇ／１０分であることが好ましい。メルトフローレート値が２０ｇ／１０分未満であると溶融粘度が高過ぎて高速製糸性が得られず、また、メルトフローレート値が７０ｇ／１０分を超えると溶融粘度が低過ぎて、ヌメリ感が発生したり、繊維の冷却が利かず密着を生じるためである。
【００１３】
なお、上記の鞘成分を構成するポリオレフィン系重合体中には、必要に応じて、艶消し剤、顔料、光り安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、結晶化促進剤等の各種添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加してもよい。
【００１４】
芯鞘型複合繊維の芯成分に用いるポリエステル系重合体は、鞘成分に用いるポリオレフィン系重合体より５０℃以上高い融点を有するポリエステル系重合体であり、このようなポリエステル系重合体としては、芳香族ポリエステル系重合体系重合体や脂肪族ポリエステル系重合体を用いることができる。芳香族ポリエステル系重合体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリン−２，６−ジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル類を酸成分とし、かつエチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール等のジオール化合物をグリコール成分とするホモポリエステル系重合体又はポリエステル系共重合体を用いることができる。なお、これらの芳香族ポリエステル系重合体には、パラオキシ安息香酸、ポリアルキレングリコール、ペンタエリスリトール、ビスフェノールＡ等が添加または共重合されていても良い。ポリエステル系重合体が共重合体である場合においても、その融点が２００℃以上のものであるのが好ましい。
【００１５】
本発明の液体フィルター材は、上記のポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、上記のポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘複合繊維が堆積してなるウェブが熱圧着されている長繊維不織布からなるものである。ウェブを製造する方法としては、複合紡糸装置から紡出され繊維化可能温度に下がったポリマーを高速吸引ガスにより吸引延伸し、その後開繊装置を用いて開繊し、コンベア状ネットに衝突捕集してウェブとするスパンボンド法や複合紡糸装置から紡出され熔融ポリマーの細流に対して加熱高速ガスを噴き当て、そのガス流の作用によって熔融ポリマーを引伸ばして極細化し、捕集してウェブを得るメルトブロー法等がある。メルトブロー法によると１〜１０μｍ程度の繊径まで極細化が可能であり、ろ過精度が要求される場合、被抽出物の粒径が小さい場合に有利である。通常のお茶や紅茶、出汁等の場合には、繊径が１０〜３０μｍであるスパンボンド法によるウェブからなる長繊維不織布でも十分である。
【００１６】
ウェブを部分的に熱圧接する方法としては、熱エンボス加工装置や超音波溶着装置等を使用する方法を挙げることができる。熱エンボス加工装置を用いる場合の加工温度は、複合繊維の鞘成分の融点より低くても、軟化点より高い温度であればよい。融点以下であってもこのような温度であると彫刻ロールの圧接ポイントで圧力が付与されることにより、確実に融着した状態が得られる。また熱圧接部分の模様は、強力、柔軟性、風合い等の不織布の特性に及ぼす影響が大きいが、熱圧接部分の面積比率は、４〜３０％とする。圧接部分の面積比率が４％未満であると、強力が不充分なものとなり、使用によっては破壊されることにもなる。３０％を超えると強力は高くなるが、抽出効率の劣るものとなる。
【００１７】
超音波溶着装置を用いる場合には、彫刻ロールと超音波溶着機構を持った支持体との間に前記のウェブを通布し、２０ｋＨｚ程度の超音波を発振させて点圧接させる。この場合の線圧としては、５〜２００Ｎ／ｃｍ程度とするのが好ましい。この超音波溶着により点圧接した不織布は、点圧接部分以外の繊維がほとんど熱の影響を受けないので風合いが硬くならず、液体フィルター材として好ましい風合いを保たせることができる。超音波溶着装置を用いる場合においても熱圧接部分の面積比率は、４〜３０％とする。
【００１８】
本発明の液体フィルター材の目付は、１０〜１００ｇ／ｍ^２である。目付が１０ｇ／ｍ^２未満であると、液体フィルター材としての強力が不足し、使用によっては破壊されることにもなる。目付が１００ｇ／ｍ^２を超えるものとなると抽出に時間のかかる抽出効率の悪いものとなってしまう。
【００１９】
液体フィルター材のヒートシール性としては、２０Ｎ／３ｃｍ幅以上のヒートシール強力を有するのが好ましい。このヒートシール強力は、ＪＩＳＬ１０８６に準じ、以下の方法により測定する。すなわち、本発明においてヒートシール強力は、すなわち、長さ１０ｃｍ、幅３ｃｍの試料片を２枚重ね合わせ、端部より２ｃｍの部分を試料片の幅方向に平行にヒートシールしたもの５個を試料として用意する。ヒートシールは、熱圧接した鞘成分の融点（Ｔｍ℃）よりも１０℃高い温度に設定した上下１対の圧接バー（幅１ｃｍ長さ３０ｃｍ）を有する熱プレス機にて、面圧９８Ｎ／ｃｍ^２、１秒間でヒートシールする。次いで、定速伸長型引張試験機（東洋ボールトウィン社製テンシロンＵＴＭ−４−１００）を用い、つかみ間隔１０ｃｍで、チャック間に接着部が中央になるようにサンプルをセットし引張速度５ｃｍ／分として剥離させ、剥離するときに示す極大値の大きいものより３個、極小値の小さいものより３個をとり、合計６個の平均値を剥離強力とした。なお、接着部が剥離せず、接着部と非接着部との境界部より不織布の切断が始まる（材料破壊）程、ヒートシール強力が高く、このような現象を起こすものが好ましい。
【００２０】
本発明の液体フィルター材は、上記のようなポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、鞘成分より融点が５０℃以上高いポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘型複合繊維が堆積したウェブが部分的に熱圧接されている長繊維不織布からなり、目付が１０〜１００ｇ／ｍ^２、熱圧接比率が４〜３０％であるものであって、超音波溶着装置や高熱ダイロールを用いて容易に袋状にすることができる。また、ヒートシールと同時にヒートカットし、特定の形状に成形される方法を採用するのが効率的である。
【００２１】
【作用】
液体フィルター材は、水分を含んだ被抽出物と抽出液を分離させるために用いるが、一般に被抽出物は水分を含んで重くなり、また、体積が増加していることに加えて、使用中にスプーンやかき混ぜのための棒等により、突付かれる、押される等の負荷がかかるおそれがあるため、それらにより破壊されないような強力を保持していることを要する。本発明の液体フィルター材は、芯鞘複合繊維の芯成分としてポリエステル系重合体を採用しているため、十分なフィラメント強力を保持することが可能であり、また、芯成分を鞘成分より５０℃以上融点が高いポリエステル系重合体を採用しているため、芯成分に熱的な影響を及ぼすことなく熱圧接を十分に行うことができるので、液体フィルター材として十分な強力を有することが可能となる。
【００２２】
一方、液体フィルター材は、使用後には水分を含みやすく、特に親水処理を施したものは脱水しにくいものであるが、本発明においては、芯鞘複合繊維の鞘成分として水分を含みにくいポリオレフィン系重合体を採用しているため、水切れのよい液体フィルター材となり、細菌などの発生や、悪臭の発生の要因になったり可能性が少なく、食品衛生面でより安定したものとすることができるようになる。
【００２３】
液体フィルター材は、周囲にヒートシール加工を行い、被抽出物を内包した袋状物として使用されることも多いが、芯鞘複合繊維の芯成分であるポリエステル系重合体と鞘成分であるオレフィン系重合体との融点差が大きければ、それだけヒートシール加工による製袋加工性をより安定して行うことが可能となり、また、加工スピードを向上することもできる。さらには、ヒートシール加工部分の接着強力も十分なものとすることができて、破袋の起きにくい袋状物を得ることが可能となる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本実施例中の各特性値は、以下のような方法にて求めた。なお、ヒートシール強力は、上記した方法により求めた。
（１）単糸の繊径
吸引装置により牽引細化した繊維について電子顕微鏡を用いて、求めた。
（２）引張強力
ＪＩＳＬ１９０６に準じて、試料のたて方向の引張強力を５ｃｍ幅で測定した。
【００２５】
実施例１
融点が２５５℃のポリエチレンテレフタレートを芯成分、融点が１３５℃でＡＳＴＭのＤ−１２３８Ｅで測定されるメルトインデックス値が２０ｇ／１０分の高密度ポリエチレンを鞘成分として溶融紡糸し、吐出する芯鞘複合繊維を速度５０００ｍ／分でエアーサッカーで繊維経が２０μｍになるように延伸しながら引き取り、延伸後の芯鞘複合繊維をネット上に、目付が３５ｇ／ｍ^２のウエブになるように捕集し、得られたウエブを、圧接面積比率が１４％となる表面温度が１３０℃のエンボッシングロールとフラットロールからなる一対の熱エンボス加工装置にて部分熱圧接を行い、本発明の液体フィルター材を得た。
【００２６】
得られた液体フィルター材のたて方向の引張強力は、１３３Ｎ／５ｃｍ幅で、ヒートシール強力は、２１Ｎ／３ｃｍ幅であった。
【００２７】
得られた液体フィルター材を用いて、高熱ダイロールにより温度１４０℃でヒートシール加工して、コーヒーや紅茶やお茶等の食品包材として使用できるティーバッグを作成した。
【００２８】
比較例１
実施例１において、鞘成分としてポリエチレンに代えて、イソフタル酸を共重合してなる共重合ポリエステル（融点２３０℃）としたこと、熱エンボス装置に通す際のロール表面温度を２１０℃に設定したこと以外は、実施例１と同様にして液体フィルター材を得た。
【００２９】
得られた液体フィルター材の引張強力は、１３５Ｎ／５ｃｍ幅であった。ヒートシール強力は、１４Ｎ／３ｃｍ幅と小さかった。
【００３０】
比較例２
実施例１において、芯成分としてポリエチレンテレフタレートに代えて、融点が１６２℃で、ＡＳＴＭのＤ−１２３８Ｌで測定されるメルトフローレート値が３０ｇ／１０分のポリプロピレンとしたこと意外は、実施例１と同様にして液体フィルター材を得た。
【００３１】
得られた液体フィルター材のたて方向の引張強力は、９０Ｎ／５ｃｍ幅で、ヒートシール強力は、１２Ｎ／３ｃｍ幅と小さかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、食品衛生面で安全で、製袋加工におけるヒートシール加工の容易な液体フィルター材を得ることができる。

Claims

ポリオレフィン系重合体を鞘成分とし、鞘成分より融点が５０℃以上高いポリエステル系重合体を芯成分とする芯鞘型複合繊維が堆積してなるウエブが部分的に熱圧接されている長繊維不織布からなり、目付が１０〜１００ｇ／ｍ^２、熱圧接比率が４〜３０％、ヒートシール強力が２０Ｎ／３ｃｍ幅以上であることを特徴とする液体フィルター材。
芯鞘型複合繊維が堆積してなるウェブが、スパンボンド法により製造されたものであり、単繊維の繊径が１０〜３０μｍである請求項１記載の液体フィルター材。