JP2002177148A - 飲料用フィルターバッグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生分解性を有する繊維からなることで使用後
のコンポスト処理や埋め立てにより最終的には炭酸ガス
と水に戻ることができ、袋体にする時にヒートシールが
可能であり、濡れた時でも強度を維持するようなバイン
ダー繊維を含有した、生分解性の飲料用フィルターバッ
グを得る。 【解決手段】 生分解性を有する主体となる短繊維が生
分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶
融により融着された不織布よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は飲料用フィルターバ
ッグに関し、詳しくは生分解性を有する飲料用フィルタ
ーバッグに関し、さらに詳しくは、コーヒー、紅茶、緑
茶、麦茶や出汁などを煮出したりお湯や水を注いで抽出
したりするための、生分解性不織布よりなる飲料用フィ
ルターバッグに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コーヒー、紅茶、緑茶、麦茶や出
汁などを煮出したりお湯や水を注いで抽出したりするた
めのフィルターバッグとして、ナイロン繊維、エステル
繊維等のような合成繊維の織物や不織布からなるバッグ
や、パルプを主体とし、濡れても破れないようにポリエ
ステル系やポリオレフィン系のバインダー繊維あるいは
接着剤で接着した紙からなるバッグが用いられてきた。

【０００３】このような合成繊維からなるバッグや、バ
インダー繊維あるいは接着剤で接着した紙からなるバッ
グは、抽出使用後家庭ゴミとして排出され、焼却処分さ
れたり埋め立て処理されてきた。

【０００４】ところが、焼却処分では濡れた状態である
ため余分なエネルギーが必要であり、また埋め立て処理
するにしても合成繊維、バインダー繊維や接着剤は分解
せず地中に留まるため、ゴミ増加の一因となっていると
いう問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる現状
を鑑みてなされたもので、生分解性を有する繊維からな
ることで使用後のコンポスト処理や埋め立てにより最終
的には炭酸ガスと水に戻すことができ、袋体にする時に
ヒートシールが可能であり、濡れた時でも強度を維持す
るようなバインダー繊維を含有した、生分解性の飲料用
フィルターバッグを提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、その要旨は次のとおりである。すなわち本
発明の飲料用フィルターバッグは、生分解性を有する主
体となる短繊維が生分解性を有する脂肪族ポリエステル
系熱融着短繊維の溶融により融着された不織布よりなる
ことを特徴とする。

【０００７】また本発明の飲料用フィルターバッグは、
脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融点成分と、
この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分
とを有する複合繊維であり、これら高融点成分と低融点
成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されていることを
特徴とする。

【０００８】また本発明の飲料用フィルターバッグは、
生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、不
織布が湿式抄紙による不織布であることを特徴とする。
本発明の飲料用フィルターバッグ用の不織布は、生分解
性を有する主体となる短繊維が生分解性を有する脂肪族
ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着されてい
ることを特徴とする。

【０００９】また本発明の飲料用フィルターバッグ用の
不織布は、脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融
点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い
低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融点成
分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されて
いることを特徴とする。

【００１０】また本発明の飲料用フィルターバッグ用の
不織布は、生分解性を有する主体となる短繊維がパルプ
であり、湿式抄紙により形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の飲料用フィルターバッグを製造するとき
に使用する、生分解性を有する主体となる短繊維として
は、木材パルプ、麻パルプ、ケナフ繊維、綿、レーヨ
ン、溶剤紡糸セルロース繊維のような、セルロース系天
然繊維、再生繊維があげられる。あるいは、比較的融点
の高い（概ね１２０℃以上の融点）脂肪族ポリエステル
繊維、例えばポリＬ乳酸、ポリＤ乳酸、Ｌ乳酸とＤ乳酸
とが共重合したポリＤ，Ｌ乳酸等のポリ乳酸からなる繊
維や、ポリ３−ヒドロキシブチレートあるいはポリ３−
ヒドロキシブチレートとポリ３−ヒドロキシバリレート
の共重合体からなる繊維等があげられる。

【００１２】生分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱
融着短繊維は、主体となる短繊維がセルロース系天然繊
維、再生繊維の場合には、脂肪族ポリエステルからなる
単一成分繊維でも差し支えないし、融点の異なる２成分
の脂肪族ポリエステルからなり、高融点成分よりも融点
が２０℃以上低い低融点成分が少なくとも繊維表面の一
部に露出した複合繊維でも差し支えない。

【００１３】主体となる短繊維が高融点の脂肪族ポリエ
ステルである場合は、脂肪族ポリエステル系熱融着短繊
維は、前記主体となる短繊維としての高融点の脂肪族ポ
リエステルよりも融点が２０℃以上低い、低融点の脂肪
族ポリエステルの単一成分繊維を使用することができ
る。あるいは、融点の異なる２成分の脂肪族ポリエステ
ルからなる複合繊維であって、その低融点成分が、前記
主体となる短繊維としての高融点の脂肪族ポリエステル
よりも融点が２０℃以上低く、かつ少なくとも繊維表面
の一部に露出している複合繊維を使用することもでき
る。

【００１４】熱融着短繊維を構成する脂肪族ポリエステ
ルとしては、例えばポリグリコール酸やポリ乳酸のよう
なポリ（α−ヒドロキシ酸）またはこれらを主たる繰り
返し単位とする共重合体があげられる。また、ポリ（ε
−カプロラクトン）、ポリ（β−プロピオラクトン）の
ようなポリ（ω−ヒドロキシアルカノエート）や、ポリ
−３−ヒドロキシプロピオネート、ポリ−３−ヒドロキ
シブチレート、ポリ−３−ヒドロキシカプロネート、ポ
リ−３−ヒドロキシヘプタノエート、ポリ−３−ヒドロ
キシオクタノエートのようなポリ（β−ヒドロキシアル
カノエート）や、これらの繰り返し単位とポリ−３−ヒ
ドロキシバリレートやポリ−４−ヒドロキシブチレート
の繰り返し単位との共重合体などがあげられる。

【００１５】さらに、グリコールとジカルボン酸の重縮
合体からなるポリアルキレンアルカノエートがあげられ
る。その例としては、例えばポリエチレンオキサレー
ト、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペー
ト、ポリエチレンアゼレート、ポリブチレンオキサレー
ト、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペー
ト、ポリブチレンセバケート、ポリヘキサメチレンセバ
ケート、ポリネオペンチルオキサレートまたはこれらを
主たる繰り返し単位とするポリアルキレンアルカノエー
ト共重合体があげられる。

【００１６】ここで、ポリ乳酸の場合は化学構造的に種
々の融点のポリマーを作ることができるので、生分解性
を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維として、ポ
リ乳酸成分のみからなる複合繊維を製造することもでき
る。以下、このように複合繊維が融点の異なるポリ乳酸
の組み合わせである場合について説明する。

【００１７】まず、ポリ乳酸の融点の制御についてであ
るが、乳酸モノマーは光学活性の炭素を有しており、Ｄ
体とＬ体の光学異性体が存在する。Ｌ体にＤ体を１モル
％共重合させると融点が１７０℃、Ｄ体を３モル％共重
合させると融点が１５０℃、Ｄ体を７モル％共重合させ
ると融点が１３０℃、Ｄ体を１２モル％共重合させると
融点が１１０℃といった具合に、ポリ乳酸の融点のコン
トロールが可能である。Ｄ体が１８モル％以上となる
と、明確な結晶融点は観察されず、軟化温度９０℃未満
位の非晶性の強いポリマーとなる。相互に融点が２０℃
以上異なる２種のポリ乳酸が、芯鞘型、サイドバイサイ
ド型、海島型、割繊型に複合された繊維を、本発明の飲
料用フィルターバッグに好ましく使用することができ
る。また一方が融点１１０℃以上のポリ乳酸、他方が軟
化点９０℃未満の非晶性の強いポリ乳酸といった組み合
わせでも差し支えない。なお、このような非晶性の強い
ポリ乳酸の場合は、便宜上、目視での軟化温度を融点と
して扱うことができる。

【００１８】これらのうち、芯鞘型で、芯部が融点１７
０℃以上のポリ乳酸、鞘部が融点１３０℃程度のポリ乳
酸である組み合わせの複合繊維が、熱融着加工のし易
さ、接着力の高さの点から、さらに好ましい。すなわ
ち、熱融着加工によって不織布を形成する際に、その熱
融着短繊維すなわちバインダー繊維が単一ポリマータイ
プであると、フラットロールで圧着する条件によっては
そのバインダー繊維がフィルム状に潰れ、繊維間の空隙
すなわち不織布の目開きのコントロールが困難な場合が
ある。また、不織布をたとえば四角い袋体に仕上げる際
には２つないしは３つの辺をヒートシールするが、この
場合も熱融着短繊維がフィルム状に潰れると裂けやすく
なる場合がある。しかし、前記のごとく、ある程度融点
差のあるポリ乳酸を組み合わせた芯鞘型の複合繊維を熱
融着短繊維とすると、熱融着加工の際に芯部が溶融せず
繊維形態を維持するため、熱融着短繊維がフィルム状に
潰れるのを避けることができる。

【００１９】この熱融着短繊維の断面形状は、通常の丸
断面のほかに、三角断面、Ｙ型断面、十字断面、偏平断
面等の異型断面であってもよい。本発明における主体と
なる短繊維および熱融着短繊維の単糸繊度は、特に限定
されるものではないが、０．５〜２０デシテックスの範
囲が好ましい。なぜならば、０．５デシテックス未満の
ものになると、飲料用フィルターバッグとしたときに緻
密になりすぎて水や湯が不織布を通り難くなり抽出効果
が劣ることがあるためである。一方、単糸繊度が２０デ
シテックスを越えると、不織布を通して細かい充填物が
流出する場合があるためである。

【００２０】本発明における熱融着短繊維の製造方法に
ついて説明すると、この熱融着短繊維は、単一成分繊維
の場合でも複合繊維の場合でも、概ね従来技術を踏襲し
た方法で製造することができる。

【００２１】複合繊維の場合を説明すると、まず、汎用
の複合溶融紡糸装置を用いて、融点の異なる２種類の脂
肪族ポリエステル樹脂を溶融紡糸する。紡糸に際し、安
定剤、顔料、強化材などを共存させてもよい。

【００２２】紡出された繊維は、必要に応じて連続的ま
たは別工程で延伸、熱処理する。繊維は、油剤を付与
し、数万〜数百万デシテックスのトウに引き揃えてクリ
ンパーボックスなどを用いて機械的に捲縮を付与し、２
５〜７０ｍｍ位にカットして、主に乾式不織布用のクリ
ンプ綿とする。あるいはトウに引き揃えたストレートの
繊維のまま３〜２０ｍｍにカットして、主に湿式抄紙用
の短繊維とする。

【００２３】本発明に用いる不織布は、主体となる短繊
維と熱融着短繊維とを用途あるいはその要求特性により
決定した割合にて混合し、ウエブ形成あるいはシート化
したあと、熱融着短繊維を加熱溶融させることにより、
主体となる繊維と熱融着短繊維とを繊維どうしの接触点
で点接合させ、これによって効率良く製造することがで
きる。なお、乾式の場合には梳綿機やランダムウエバ等
で繊維混合ウエブを形成することができ、また湿式抄紙
の場合は短繊維を水中に均一分散させてから金網などで
抄き上げてシートとすることができる。なかでも、生分
解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、不織布
が湿式抄紙による不織布であると、パルプはフィブリル
化した極めて細い繊維の集合体となっているので、低目
付であってもフィルターバッグにしたときに中の充填物
が流出することがなく、低コストで性能の良い製品がで
きるという点で好適である。

【００２４】熱融着短繊維を加熱溶融させるための熱処
理装置としては、加熱フラットローラー、加熱エンボス
ローラー、ヤンキードライヤーなどの熱圧着装置が適当
である。

【００２５】次に、得られた不織布を公知の製袋加工方
法により袋状とし、本発明のフィルターバッグとする。
例えば、得られた不織布を折り曲げて２辺をヒートシー
ルすることにより袋体としても良く、また、得られた不
織布を２枚重ねた３辺をヒートシールすることにより袋
体とすることもできる。これらの袋体の形状は、適宜、
自由なものを選択することができる。

【００２６】この袋体に所定のお茶やコーヒー粉を充填
し残りの１辺をヒートシールすれば、本発明の飲料用フ
ィルターバッグとすることができる。

【００２７】

【実施例】次に、実施例をあげて本発明を具体的に説明
する。なお、下記の実施例において、各特性値の測定法
は、次のとおりとした。 （１）ポリマーの相対粘度 フエノールと四塩化エタンの等重量混合物を溶媒とし、
試料濃度０．５ｇ／デシリットル、温度２０℃で測定し
た。 （２）ポリマーの融点 パーキンエルマー社製の走査示差熱量計ＤＳＣ−２型を
使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。なお、
非晶性が強く、結晶融点が判別できないものについて
は、ホットステージ付き顕微鏡で肉眼観察しながら昇温
し、軟化が始まった温度をもって融点とした。 実施例１ 相対粘度１．８５のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重
合モル比が１．５／９８．５）と、相対粘度１．８８の
ポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が８．２／
９１．８）との２種のチップを減圧乾燥した後、通常の
複合溶融紡糸装置を使用して溶融し、相対粘度１．８５
のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が１．５
／９８．５）が芯部に配されるとともに、相対粘度１．
８８のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が
８．２／９１．８）が鞘部に配されるように、これら２
種の成分が芯鞘に複合（質量比１：１）するようにし
て、紡糸温度２２５℃で複合溶融紡糸した。

【００２８】紡出糸条を冷却した後、引取速度１０００
ｍ／分で引き取って、未延伸糸条を得た。得られた糸条
を収束し、延伸倍率３．４倍、延伸温度７５℃で延伸
し、その後切断して、繊度２ｄｔｅｘ、カット長５ｍ
ｍ、単糸強度５．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、単糸伸度３８％、
芯成分融点１６８℃、鞘成分融点１３２℃の複合短繊維
を得た。

【００２９】得られた複合短繊維を５０％および針葉樹
パルプを５０％の割合（質量比）で混合し、湿式抄紙法
にてシート化し、さらに加熱フラットロール（１３０
℃、走行速度５ｍ／ｍｉｎ．）にて圧着処理を行い、目
付１７ｇ／ｍ² の不織布を得た。

【００３０】次に、この不織布を折り曲げて３辺をヒー
トシールしたところ、十分な強度で接着し飲料用フィル
ターバッグとして使用可能であった。また、このフィル
ターバッグを家庭用コンポスト機に入れて、３週間後に
見たところ、分解して原形を留めていなかった。 実施例２〜４、参考例１ 実施例１に比べ、Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比の異なるポ
リＤ，Ｌ乳酸を使用した。そして、それ以外は実施例１
と同様にした。その結果を表１に示す。実施例２〜４で
は、加熱フラットロールで良好に熱融着加工が可能であ
り、ヒートシール性も良好であった。また実施例１と同
様、家庭用コンポスト機での処理試験でも同様の良好な
結果となった。

【００３１】なお、高融点の芯成分の融点（１６０℃）
と低融点の鞘成分の融点（１５０℃）との融点差が１０
℃しかなかった参考例１においては、加熱フラットロー
ルの温度を鞘成分の融点以下の１４５℃として熱融着加
工を行ったが殆ど融着せず、反対にその融点以上の１５
３℃まで温度を上げると、低融点の鞘成分は融着したが
同時に高融点の芯成分の軟化、溶融も認められ、加熱フ
ラットロールに巻き上がる傾向が見られた。

【００３２】

【表１】 実施例５ 実施例１のものにおいて、トウに機械クリンプを付与し
５１ｍｍにカットしてポリ乳酸複合短繊維を得た。この
複合短繊維を５０％と、レーヨン短繊維５．６ｄｔｅｘ
×５１ｍｍを５０％との割合で混綿し、梳綿機を通して
ウエブを作成した。引き続いて実施例１と同様に熱圧着
処理を行い、目付２３ｇ／ｍ² の不織布を得た。この不
織布に実施例１と同様のヒートシール試験およびコンポ
スト処理試験を行ったところ、同様に良好な結果となっ
た。 実施例６ 主体となる短繊維としてポリ−β−ヒドロキシブチレー
ト（融点１７５℃）からなる２．５ｄｔｅｘ×５ｍｍの
繊維を用い、熱融着繊維としては実施例１で得られた芯
鞘型複合繊維を用いて、実施例１と同様に不織布を製造
した。

【００３３】その結果、目付１８ｇ／ｍ² の不織布が得
られた。この不織布を用いてヒートシール試験およびコ
ンポスト処理試験を行ったところ、良好な結果となっ
た。 比較例１ 実施例１に比べ、熱融着繊維としてユニチカファイバー
社製の芳香族ポリエステル系熱融着繊維「メルティ」＜
４０８０＞２．２ｄｔｅｘ×５ｍｍを用いた。そして、
それ以外は実施例１と同様として、試験を行った。

【００３４】その結果、ヒートシール試験は良好な結果
が得られたが、コンポスト処理試験では３週間後も「メ
ルティ」の部分が完全に残り、不織布形態を保ってい
た。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の飲料用フィルター
バッグは、生分解性を有する主体となる短繊維が生分解
性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融に
より融着された不織布よりなるため、ヒートシールが可
能であるとともに、濡れても不織布強力が低下すること
がない。すなわち、従来よりフィルターバッグに使用さ
れてきたところの、パルプにて形成されたいわゆる
「紙」は、その強度がパルプを構成するセルロースの水
酸基同志の分子間力（水素結合）によるものであり、水
で濡れた場合には水素結合が弱くなって非常に破れやす
くなるが、本発明のごとく、主体となる短繊維が脂肪族
ポリエステル系熱融着繊維の溶融により接着された不織
布およびこの不織布よりなる飲料用フィルターバッグ
は、水で濡れた場合でも不織布強力が低下することが殆
どなく、飲料用フィルターバッグとしてきわめて適した
ものとなる。また本発明の飲料用フィルターバッグは、
使用後はコンポスト機などで処理することにより完全な
生分解が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻村 英之 大阪府大阪市中央区備後町四丁目１番３号 ユニチカファイバー株式会社内 (72)発明者 大桑 弘道 大阪府大阪市中央区備後町四丁目１番３号 ユニチカファイバー株式会社内 (72)発明者 鈴木 嘉一 京都府京都市右京区花園扇野町17番地 山 中産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4B004 AA03 BA22 CA14 4L047 AA08 AB02 BA09 BA21 BB06 BB09 CB01 CB09 CC12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生分解性を有する主体となる短繊維が生
   分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶
   融により融着された不織布よりなることを特徴とする飲
   料用フィルターバッグ。
2. 【請求項２】 脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、
   高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上
   低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融
   点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の飲料用フィル
   ターバッグ。
3. 【請求項３】 生分解性を有する主体となる短繊維がパ
   ルプであり、不織布が湿式抄紙による不織布であること
   を特徴とする請求項１または２記載の飲料用フィルター
   バッグ。
4. 【請求項４】 生分解性を有する主体となる短繊維が生
   分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶
   融により融着されていることを特徴とする飲料用フィル
   ターバッグ用の不織布。
5. 【請求項５】 脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、
   高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上
   低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融
   点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の飲料用フィル
   ターバッグ用の不織布。
6. 【請求項６】 生分解性を有する主体となる短繊維がパ
   ルプであり、湿式抄紙により形成されていることを特徴
   とする請求項４または５記載の飲料用フィルターバッグ
   用の不織布。