JP2006081779A - 食品抽出用合繊エアレイドシート - Google Patents

Abstract

【課題】ケミカルバインダーや、抄紙助剤などの化学薬剤などを使用せず、接着性複合合成繊維のみを原料とする、地球環境への影響のない、人への安全性、衛生性に優れ、製袋加工性、熱安定性、地合いの均一性、抽出性などの性能を満たす、食品抽出用シートを提供する。
【解決手段】繊度が１．２〜４．５ｄｔであって、芯鞘型複合繊維の低融点成分である鞘成分あるいはサイドバイサイド型複合繊維の低融点成分の融点が１３５〜１７０℃である熱接着性複合繊維からなる目付１０〜５０g／ｍ^２の繊維ウエブをエアレイド法により作製し、加熱によって繊維間を結合させて一体化させてなる、食品抽出用合繊エアレイドシート。
【選択図】なし

Description

本発明は、緑茶・紅茶・麦茶・コーヒー・ジュースなどのような飲料、ダシ・煮汁などのような味付けスープなどにおいて、不織布のような多孔性シートを袋状に成形して用いる食品抽出用合繊エアレイドシートに関する。

従来から、茶葉を収容するバッグを、紙、不織布などで形成し、これをカップに入れてから熱湯を注入することにより、バッグ本体内の茶葉成分を抽出する、いわゆるお茶バッグ、ティーバッグ、コーヒーバッグなどが使用されている。
あるいは、いわし節、かつお節などの魚節や、昆布類などのダシを収納したバッグを、ダシの素として容器に入れ、熱湯中で煮出す味付けスープとしても活用されている。これらのバッグを用いると、使用者は、直接粉末を扱う必要がないので、調理作業性を向上できる。

これらのバッグのシート材料としては、既にいくつかの提案がある。例えば、メルトブロー不織布のような極細繊維からなる不織布を複合して微細な茶葉粒子の粉漏れを少なくした抽出フィルター材料（特許文献１：特開平６−６５８５１号公報）、特定の成分の芯鞘型複合繊維を含有する、抄紙時に浮き種が無く、ヒートシール性のある湿式不織布（特許文献２：特開平９−２６８４３４号公報）、ヒートシール層と非ヒートシール層を複合した、ヒートシール性に優れるカード不織布、またはスパンボンド不織布（特許文献３：特開２００１−３１５２３９号公報）、芯鞘の熱バインダー繊維を２０重量％以上含有し、特定のろ過速度、ろ過面積を有する不織布（特許文献４：特開平９−２７１６１７号公報）などが挙げられる。

しかしながら、特許文献１の方法では、極細繊維不織布によって粉漏れを防げるものの、目詰まりしやすく、抽出に時間がかかりやすくなってしまう。また、特許文献２の湿式不織布は、あくまでも湿式で抄紙する湿式不織布に関する提案であり、抄紙には繊維分散剤、粘剤、発泡抑制剤などの抄紙助剤が用いられることが多い。これらの剤は化学薬剤であって、抄紙工程からの排水および製造された紙に微量残存し、地球環境やヒトに対するなんらかの影響がある可能性を完全に否定することは困難である。より万全な安全性、安心感を考えれば必ずしも人の飲料用に供するには安全性が高いとは考えにくく、好ましい方法ではないと言う意見もある。特許文献３の不織布は、ヒートシール性に配慮した構造となっているものの、不織布の製法がカード法やスパンボンド法であって、地合いや均一性に優れる提案内容ではないため、不均一性に起因して、粉漏れのリスクや、ヒートシール部の強度安定性が少ないなどの課題が残されている。さらに、特許文献４の不織布もやはり不織布の製法がニードルパンチング、サーマルボンディングなどのいわゆる既存の製法なので、上記した課題を有している。
このように、本用途に求められる、製袋加工性、熱安定性、地合いの均一性、抽出性などの性能をすべて満足させるものでは無かった。
特開平０６−６５８５１号公報 特開平０９−２６８４３４号公報 特開２００１−３１５２３９号公報 特開平０９−２７１６１７号公報

また、従来から知られているエアレイド不織布は、パルプ繊維層をベースとしてポリアクリル酸エステル系やポリ酢酸ビニル系などのケミカルバインダー樹脂を表層にスプレーしたり塗布したり、全体に含浸したりして繊維間結合を形成しているが、この方法では微量の残存モノマーや架橋剤としてのホルマリン発生の懸念があり、好ましくない。

このように、食品抽出用シートには、抽出するべき成分の速やかな抽出性や微細な粉末の漏れ防止などの実用性能、ヒートシールや超音波シール、溶断などの製袋加工性、熱湯でも剥がれないシール性能、方向性が少ないバランスの取れた強度などが求められる。
特に、抽出性と粉漏れ防止性の両立や、安定した不織布強度、シール強度を図って行くには、従来使用され、提案されている湿式不織布、カード法不織布、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布などではそれぞれ不十分な点があり必ずしも万全とは言えない。

本発明は、このような、問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、抽出性、粉漏れ防止性、ヒートシール性に優れると共に、安全性にも優れた食品抽出用シートを提供することにある。

本発明は、繊度が１．２〜４．５ｄｔであって、芯鞘型複合繊維の低融点成分である鞘成分あるいはサイドバイサイド型複合繊維の低融点成分の融点が１３５〜１７０℃である熱接着性複合繊維からなる目付１０〜５０g／ｍ^２の繊維ウエブをエアレイド法により作製し、加熱によって繊維間を結合させて一体化させてなる、食品抽出用合繊エアレイドシート（以下「食品抽出用シート」ともいう）に関する。
ここで、熱接着性複合繊維としては、ポリエステル系であることが好ましい。

本発明においては、繊維分散の均一性、地合いの良さ、タテ／ヨコの強度バランスなどの点で優れるエアレイド法を基本として、熱接着性複合合成繊維を使用し、さらに繊維の種類、融点、繊度、不織布目付、熱処理条件などを適性化することによって、食品抽出用シートとして好適な不織布を提供するものである。
本発明においては、熱接着性複合繊維を使用するため、副原料、添加物、添加薬剤などは一切使用しないので、安全性が高い食品抽出用シートを得ることができる。

エアレイド不織布製造法による繊維層の形成：
本発明の食品抽出用シートは、エアレイド不織布製造法によって繊維層を形成する。すなわち、多孔質ネットコンベアー上に位置する単台または多数台の噴き出し部から、繊維長２〜１０ｍｍ、繊度１．５〜４．５ｄｔの熱接着性複合合成繊維を噴出し、ネットコンベアー下面に配置した空気サクション部で吸引しながらネットコンベアー上に繊維層を形成するものである。その後、熱風処理および／または熱圧カレンダー処理して繊維間結合を形成して不織布として一体化させる。
繊維量、噴き出し条件、空気サクション条件、熱処理条件などを調節することにより所定の厚さに仕上げて、本発明に用いられる繊維層を得ることができる。

熱接着性複合繊維としては、熱で溶融して相互に結合する繊維であれば、どのような繊維でもよいが、低融点成分である熱接着成分の融点は１３５〜１７０℃である必要がある。好ましくは１４０〜１６５℃である。１３５℃未満の場合、熱湯中でシール部が剥離するリスクを生じ易く、麦茶やダシ汁などの場合は特に沸騰水に数分〜数十分浸漬されていても剥がれないことが求められるので、融点は重要である。さらに、結晶性の高いポリマーの場合は、融点未満の温度では結合が緩みにくい特徴があるのでより好適である。一方、１７０℃を超えると、製袋加工のヒートシールもしくは超音波シール工程において高温、低速が必要となり、生産性が落ち実用的でない。

熱接着性複合繊維としては、低融点成分を鞘成分とし、高融点成分を芯成分とする芯鞘型、一方が低融点、他方が高融点成分であるサイドバイサイド型が好適である。これらの複合繊維の両方の成分の組み合わせとしては、ＰＰ／共重合ＰＰ、ＰＥＴ／ＰＥ、ＰＥＴ／共重合ＰＰ、ＰＥＴ／共重合ＰＥＴ（低融点共重合ポリエステル）などが挙げられる。
特に、ポリエステル系の場合はオレフィン系より水にやや馴染みやすいうえ、比重が１より大なので、水に沈降し易く、好適である。お茶バッグは、通常、水に沈み易い方が使い良い。ここで、上記低融点共重合ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどを基本骨格として、イソフタル酸、５−金属スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオールなどの脂肪族多価アルコールなどとの変性共重合が挙げられる。

熱接着性複合繊維は、繊維長が２〜１０ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは３〜５ｍｍである。繊維長が２ｍｍ未満であると、粉末状に近づくため多孔質ネットコンベアーから抜け落ちる割合が高くなり歩留まりが悪くコストアップするばかりか、加工も難しい。一方、繊維長が１０ｍｍを超えると、繊維の紡出量が減るため生産性が悪化するばかりか、繊維の分散も悪化し、抽出性や粉漏れ防止の性能にも影響が出易い。

また、熱接着性複合繊維の繊度は、１．２〜４．５ｄｔであり、好ましくは１．５〜３．５ｄｔである。繊度が１．２ｄｔ未満であると、繊維間距離が接近して繊維どうしで形成される微少な穴からの抽出性がダウンしてくるばかりか、目詰りも起きやすくなる。さらに未解繊、未分散の繊維も多くなって不織布地合いが悪くなる傾向がある。一方、繊度が４．５ｄｔを超えると、抽出スピードはアップするものの、微少な茶葉粉末、食品粉末が漏れ易くなり、本用途に適さなくなる。

なお、熱接着性複合繊維は、捲縮していても、していなくてもよく、またストランドチョップであってもよい。捲縮している場合、ジグザグ型の二次元捲縮繊維およびスパイラル型やオーム型等の三次元（立体）捲縮繊維の何れも使用できる。

ここで、これらの熱接着性複合繊維以外の繊維、例えばＰＰ繊維、ＰＥＴ繊維、ＰＢＴ繊維、ナイロン６繊維、ナイロン６，６繊維、芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊維、合成パルプ（例えば、三井化学(株)製ＳＷＰのような、ＰＥやＰＰを素材とするフィブリル状繊維）、木材パルプ、麻、レーヨン、ビスコース繊維などを本発明の趣旨、効果を阻害しない範囲で混合しておいても良い。この場合、他の繊維の比率は１０重量％以下に留めるのが好ましい。１０重量％を超えると、不織布強力やヒートシール性に影響が出るばかりか、熱接着性のない繊維は実使用中に脱落し易くなる。

以上のような繊維を原料とするエアレイド不織布製造法は、カード法などの既存の乾式不織布製造法に較べて、長さの短い繊維が使用できるので、空気流によって容易に単繊維に解繊され易い。従って、極めて地合いの良好な、つまり均一性の良好な不織布が得られるという大きな特徴を有する。食品抽出の用途において、粉漏れが少なく、且つ抽出性が良いという性能には、均一性は重要な特性であり、既存のカード法不織布、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布では得られ難い。また、本製造法によれば、タテ／ヨコの強力比率がほぼ１／１に近いというメリットも有する。
さらに、抄紙薬剤やケミカルバインダーを使用していないので、食品用として安全性が高いばかりか、製造時や廃棄時における環境汚染の恐れも無い。

熱風処理：
繊維間結合を形成するための熱風処理としては、熱接着性複合繊維の低融点成分（芯鞘型複合繊維の鞘成分、あるいはサイドバイサイド型複合繊維の低融点側成分）の融点以上の温度が必要である。しかしながら、低融点成分の融点よりも３０℃以上高い場合、あるいは高融点成分（芯鞘型複合繊維の芯成分、あるいはサイドバイサイド型複合繊維の高融点成分）の融点以上の場合は、繊維の熱収縮が大きくなり易く、地合いの悪化を招くので好ましくない。従って、熱風処理温度は、通常、１３５〜２００℃、好ましくは１４０〜１８０℃である。

熱圧処理：
さらに、本発明では、熱圧処理することもできる。熱圧処理は、食品抽出シートとしての性能や、求められる厚さに応じて熱圧処理を行ない、通常、カレンダー処理が用いられる。熱風処理後にカレンダー処理しても良いし、熱風処理単独、あるいはカレンダー処理単独でも良い。両者の併用が最も強力アップが期待できるので好ましい。カレンダー処理に用いるローラーとしては、全体に均一な熱圧を加えるため、平滑表面の一対の金属ローラー、または金属ローラーと弾性ローラーの組合わせを用いることが好ましいが、多段ローラーであっても良い。また、本発明の趣旨を損なわない範囲であれば、凸凹表面のエンボスローラーであっても良い。

カレンダー処理により熱接着する際の温度は、用いる熱接着性複合繊維の種類や、全体の目付により適宜選択されるが、あらかじめ熱風処理してある場合には、熱圧処理は厚さ調整の役割となり、常温〜低融点成分の融点までの範囲で任意に設定できる。融点に近い高温の場合には不織布強力がさらにアップする傾向があり、常温に近い場合には単なる厚さ調整の役割のみとなる。あらかじめ熱風処理してない場合には、低融点成分の融点〜マイナス３０℃の範囲が適切である。強度アップには極力高温が好ましいが、融点を超えるとローラー表面への粘着が発生しやすくなるので好ましくない。融点マイナス３０℃未満の場合は、ローラー圧力をアップしても不織布強力が低く、実用に耐えられない。好ましくは、１００〜１７０℃である。

また、カレンダー処理の線圧は、幅方向で均一な線圧になるよう設定すれば、任意の圧力を選択することができる。高圧の場合は不織布強力がアップし、厚さがダウンする。低圧の場合は勿論これに反する影響が出る。熱風処理せずに熱圧処理のみの場合は、極力高圧のほうが不織布強力の点で好ましい。通常、１０〜１００ｋｇｆ/ｃｍが好ましい。

得られる本発明の食品抽出用シートの目付は、１０〜５０ｇ／ｍ^２であり、好ましくは１２〜４０ｇ／ｍ^２である。目付が１２ｇ／ｍ^２未満では、強度が弱すぎて実用上の問題を生じ、一方、５０ｇ／ｍ^２を超えると繊維間間隔が密に過ぎて抽出性が悪化する。

なお、得られる本発明の食品抽出用シートの厚さは、通常、カレンダー処理をしたシートでは０．０５〜０．５ｍｍ、カレンダー処理をしていないシート（熱風処理のみ）では０．３〜１ｍｍである。

以下、実施例を挙げ、本発明をさらに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＞
原料繊維として、芯がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で、鞘が融点１５０℃のイソフタル酸共重合ポリエステルからなる複合繊維（帝人ファイバー(株)製、繊度２．２ｄｔ、長さ５ｍｍ）を用い、送風ブロアで大量の空気流と混合しつつ送綿し、ネット下部からサクションで空気を排気しながらネット上に噴出しネット上にウエブ状に捕集した。次に、このエアレイド法によるウエブを１５２℃の熱オーブンで２分間加熱してから、温度１４７℃、線圧２０ｋｇｆ／ｃｍの一対の金属ローラーでカレンダー仕上げした。得られたエアレイド不織布は、均整度が高く、地合い良好なシートであり、熱湯中で抽出してもヒートシール部の剥離がない、食品抽出用シートとして良好な実用性を有していた。

＜実施例２＞
原料繊維として、芯がＰＥＴで、鞘が融点１３５℃の高密度ポリエチレンからなる複合繊維（帝人ファイバー(株)製、繊度２．２ｄｔ、長さ５ｍｍ）を用い、実施例１と同様に送風ブロアで大量の空気流と混合しつつ送綿し、ネット下部からサクションで空気を排気しながらネット上に噴出しネット上にウエブ状に捕集した。次に、このエアレイド法によるウエブを１４０℃の熱オーブンで２分間加熱してから、温度１２０℃、線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの一対の金属ローラーでカレンダー仕上げした。得られたエアレイド不織布は、均整度が高く、地合いも良く、食品抽出用として良好なシートであった。

＜比較例１＞
原料繊維として、芯がＰＥＴで、鞘が融点１１０℃のイソフタル酸共重合ポリエステルからなる複合繊維（帝人ファイバー(株)製、繊度１．７ｄｔ、長さ３ｍｍ）を用い、実施例１と同様に送風ブロアで大量の空気流と混合しつつ送綿し、ネット下部からサクションで空気を排気しながらネット上に噴出しネット上にウエブ状に捕集した。次にこのエアレイド法によるウエブを１４４℃の熱オーブンで２分間加熱してから、温度１０５℃、線圧２０ｋｇｆ／ｃｍの一対の金属ローラーでカレンダー仕上げした。得られたエアレイド不織布は、沸水中に3分浸漬することによってヒートシール部が剥離した。

＜比較例２＞
原料繊維として、芯がポリプロピレン（ＰＰ）で、鞘が融点１３５℃の高密度ポリエチレンからなる複合繊維（チッソ(株)製、繊度３．３ｄｔ、長さ５１ｍｍ）をカーディング機にて解繊、ウエブ化した。得られたカードウエブを搬送コンベアにて温度１３３℃、線圧４０ｋｇｆ／ｃｍの一対の金属ローラーに送り込み、カレンダー仕上げした。得られた乾式不織布は、実施例と比較して地合いが悪く、粉末煎茶のお茶バッグとして使用した場合、粉漏れが多くて抽出液は濁り大で実用上問題のあるものであった。
これらの結果を表１に示す。

なお、各測定方法は次の方法で行った。
乾燥時引張強度：
測定方法は試料サイズが巾２５ｍｍチャック間１００ｍｍで引張速度３００ｍｍ／分で測定した。なお、ＭＤは長さ方向、ＣＤは幅方向を示す。以下、同じ。
湿潤時引張強度：
２５℃の水に３分間浸漬したあと、金網上で５分間放置した後に、乾燥時引張強力と同様にした。
ヒートシール強度：
ＭＤ方向に幅２５ｍｍの試料を切り出し、２枚を重ねてからＣＤ方向にシール巾１．５ｍｍでヒートシールした。ヒートシールは、石崎電機製作所製ＮＬ−３０１Ｊインパルスシーラーを使用し、目盛り４でシールした。その後、このシールされた試料の両端部をチャック間１００ｍｍとなるようチャックで把持し、引張速度１００ｍｍ／分でヒートシール強度を測定した。なお、湿潤時は上記の湿潤時引張強度と同様にしてから測定した。

地合：
肉眼判定によった。斑の少ない状態を◎、斑が大きい状態を×とした。
通気度：
ＪＩＳ Ｌ１０９６Ａ法（フラジール法）によった。
濾水度：
ＪＩＳ Ｐ３８０１（ヘルツベルヒ濾過速度試験法）によった。ただし、水量は５００ｃｃとした。

お茶の抽出性：
粉末煎茶１０ｇを収納したタテ／ヨコ各５ｃｍのバッグをヒートシール法で作製し、これを９０℃の熱水２５０ｃｃと共に容器中で、攪拌棒でゆるやかに攪拌し続けながら２分間抽出させた。その後、バッグを取り出した後の抽出液の濃度、粉漏れの有無を観察した。濃度は、粉末煎茶１０ｇを直接熱水中に入れて抽出させた場合と比較し、ほぼ同等な濃さが得られた場合を◎、やや薄い場合を○、明らかに薄い場合を×とした。
熱湯によるシール部の安定性：
沸水中に3分浸漬してから、シール部が剥離しないか観察した。
◎；湯中で攪拌しても剥離せず、取出してから指でシール部を引張っても剥離しない。
○；取出してから指で引張ると一部剥離するが、湯中攪拌では剥離せず、実用上問題はない。
△；取出してから引張ると容易に剥離し、湯中で攪拌した場合に一部剥離が観察される。
×；湯中攪拌でシール部が剥離して粉末煎茶が湯中に流出し、抽出シートとして不適である。

本発明の食品抽出用合繊エアレイドシートは、食品抽出性、ヒートシール性、安全性に優れ、お茶バック、ティーバック、コーヒーバッグ、だしパック、などの用途に好ましく用いることができる。

Claims (2)

1. 繊度が１．２〜４．５ｄｔであって、芯鞘型複合繊維の低融点成分である鞘成分あるいはサイドバイサイド型複合繊維の低融点成分の融点が１３５〜１７０℃である熱接着性複合繊維からなる目付１０〜５０g／ｍ^２の繊維ウエブをエアレイド法により作製し、加熱によって繊維間を結合させて一体化させてなる、食品抽出用合繊エアレイドシート。
2. 熱接着性複合合成繊維がポリエステル系である請求項１記載の食品抽出用合繊エアレイドシート。