JP2016501782A - 透明なフィルター材料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、透明な繊維材料と高度に叩解されたセルロース繊維を含む機械的性質が改良された透明なフィルター材料に関し、また前記透明なフィルター材料の製造方法及び、前記透明なフィルター材料から製造されるティーバッグまたはコーヒーパッド又はポッドの製造方法に関する。【選択図】なし
Description
本発明は透明なフィルター材料、透明なフィルター材料と当該透明なフィルター材料から作られるティーバッグまたはコーヒーパッドまたはポッドを製造する方法に関する。
ティーバッグまたはコーヒーパッドまたはポッドのような現在の抽出用バッグの大部分は不透明か、またはほんの僅かに透明であり、そのため消費者は普通、抽出用バッグに含まれている抽出を受ける物質の品質を目で調べることができない。特に茶だけでなくコーヒーの場合でも、消費者が分包されていない茶、コーヒー豆またはコーヒー粉末に親しんでいて、抽出用バッグが透明性を欠いていると、消費者は、含まれている茶やコーヒーが分封されていない茶やコーヒー豆に劣る低い品質であると考えるかもしれない点で不利である。
結果として、ティーバッグ又はコーヒーパッドまたはポッドのような、抽出用バッグに適した、ヒートシール可能な材料とヒートシールができない材料の両方について、消費者が包装されている抽出性材料を見て検査できる透明なフィルター材料に強い需要がある。
他方、ティーバッグ又はコーヒーパッド又はポッドのような抽出用バッグは、フィルターの材料の製造と、茶又はコーヒーをバッグやポーチに包装（従来の包装機械により行われることが好ましい）する両方の点で、容易かつ費用効率の良い製造が求められる大量生産商品である。
ＷＯ０２/４８４４３は並行に又は無作為に配置された２成分でできた熱可塑性繊維の第１のウェブ層と、これと空気を挟んで結合している並行に又は無作為に配置された２成分でできた熱可塑性繊維の第２のウェブ層とを含む、透明性が改良された不織布の抽出包装材料を開示している。しかし、この不織布抽出包装材料は透明性と製造の容易性の点でいまだ十分ではないことが分かっている。
高度な透明性をもつ不織布材料（オオキ株式会社製、日本）と織布材料（ヤマナカ工業株式会社製、日本）が知られている。しかし、これらの材料はヒートシールできず、高速製造に適さない特別な装置を必要とする超音波によってのみシールできる。
ＥＰ１５５３２２４Ａ１はティーバッグに適した透明度をもつ不織布を開示している。この不織布は、平均繊維直径が7μmから15μmである熱可塑性合成繊維のスパンボンド法による不織布と平均繊維直径が15から40μmの熱可塑性合成繊維のスパンボンド法による不織布の積層体である。
ＥＰ２２６６７９１Ａ１は透明性をもつファイバーシートを開示し、これはガーゼに不織布を積層させることにより得られる。
しかし、これらの積層化された材料はティーバッグの大量生産には余りに高価である。
従って、テイーバッグやコーヒーパッドやポッドのような大量生産製品に適した透明なフィルター材料であって、茶やコーヒーを従来の包装機械によりポーチに詰めることができるフィルター材料の需要はまだ満たされていない。
最近、ビスコースから普通に作られたものよりも不透明度が低く、より透明であって、非常に平らな断面をもつ繊維がケルハイムファイバースゲーエムベーハー(Kelheim Fibres GmbH)により入手できるようになった。しかし、本発明者は、十分に高い透明性は、フィルター材料中に多量のこれらの平らなビスコース繊維を含ませることによってのみ得られることを見出した。一方、天然繊維と比較して水素結合が欠乏しているため、ビスコース繊維は互いに、あるいは他の天然繊維に殆ど結合できず、また、十分に高い透明性を達成するため、フィルター材料に多量のこれらの平らなビスコース繊維を含ませることが必要であるという点から、引っ張り強さと破壊長、特に、茶やコーヒーのような抽出飲料水のフィルター材料に特に重要である、濡れた状態および/または熱い状態での引っ張り強さのようなフィルター材料の重要な特性が損なわれる。
本発明は上記の問題と欠点を解決することを目的としている。従って、本発明の目的は、製紙工程により容易かつ高い費用効率で製造できる透明なフィルター材料であって、従来の包装機械により茶またはコーヒーを、その透明なフィルター材料で作られたバッグまたはポーチに包装することを可能にする、透明なフィルター材料を提供することである。ヒートシール可能なフィルター材料とヒートシールできないフィルター材料の両者が望まれる。
本発明者は精力的に研究を行い、透明な繊維に高度に叩解したセルロース繊維を加えることにより、本発明の目的が解決できることを見いだした。本発明者は、特に、高度に叩解されたセルロース繊維を加えることにより、フィルター材料の透明性を実質的に維持しながら、透明な繊維を含むフィルター材料に非常に強化された引っ張り強さと伸張が与えられ得ることを見いだした。本発明者はさらに高度に叩解されたセルロース繊維と1以上の結合材の組み合わせにより、透明な繊維を含むフィルター材料が、実質的にフィルター材料の透明性を維持しながら、さらに著しく増強された引っ張り強度と伸張が与えられ得ることを見いだした。
従って、本発明は透明な繊維と高度に叩解されたセルロース繊維を含む、フィルター材料に関する。好ましくは、フィルター材料は、さらに1以上の結合材を含む。
本発明はさらに、透明な繊維を含むフィルター材料に引っ張り強度を与えるための高度に叩解されたセルロース繊維の使用すること、好ましくは、透明な繊維を含むフィルター材料に引っ張り強さを与えるため、高度に叩解されたセルロース繊維と1以上の結合材を組み合わせて使用することに関する。
さらに、本発明は、高度に叩解にされたセルロース繊維と好ましくは1以上の結合材が使用される点で特徴付けられる、透明な繊維を含むフィルター材料を製造する方法に関する。
最後に、本発明は本発明のフィルター材料から作られたティーバッグまたはコーヒーパッドまたはポッドに関する。
以下、本発明の詳細とそれらの他の特徴と利点を述べる。しかし、本発明は以下の詳細な記載と実施態様に限定されるものではない。それらは説明のためにのみ述べられている。
本発明は、透明な繊維と高度に叩解されたセルロース繊維を含む、フィルター材料を提供する。特に、本発明のフィルター材料自体は透明である。
「含む」という表現は、本明細書で使用されるとき、「含む」という意味を含むだけでなく、「本質的に〜からなる」と「〜からなる」の意味も含む。
用語「透明」は、茶またはコーヒーのような個々の抽出性原料の形や色を確認できるほど肉眼に対し十分に透明であることをいう。用語「透明」は、特に不透明でないこと、または、少なくとも従来の繊維又はフィルター材料より不透明度が低いことをいう。それは分光光度計を用いて物質を通り抜ける光のパーセンテージにより測定できる。例えば、「透明」は、445nmの波長をもつ光について、２２％以上、特に２５％以上、特に３０％以上の透過度Ｔをもつことを意味しても良い。ここで、透過度Ｔは（透過した光の強度を入射光の強度により割った値）x100%と定義される。
用語「高度に叩解された（セルロース）繊維」は、本明細書で使用されるとき、30から80SR（ショッパーリーグラー）、好ましくは40から70SR、より好ましくは50から60SR、特に約55SRの範囲にあるような、高い叩解度（または濾水度）をもつ（セルロース）繊維をいう。ショッパーリーグラー法による叩解度は、例えばDINISO5267-1により決定できる。
本発明の透明な繊維は、好ましくはビスコース繊維である。好ましくは、透明な繊維、特に、透明なビスコース繊維は、幅と厚みの比率が10:1以上、より好ましくは20:1以上、最も好ましくは約40:1であるような平らな断面を有する。典型的には、幅と厚みの比率は100:1以下、特に80:1以下である。透明な繊維、特に透明なビスコース繊維は、平らな又は滑らかな表面をもつことがさらに好ましい。透明な繊維、特に透明なビスコース繊維はまた、均一な断面と均一な表面をもつことも好ましい。
本発明の透明な繊維は好ましくは全フィルター材料に基づいて20から95重量%の量でフィルター材料に含まれ、より好ましくは30から90重量%、最も好ましくは40から80重量%で含まれる。
本発明による高度に叩解されたセルロース繊維は好ましくは、高度に叩解された、麻(hemp)、マニラ(manila)、ジュート(jute)、サイザル麻(sisal)、マニラ麻繊維(abaca fiber)あるいはそれらの混合物である。
本発明の高度に叩解されたセルロース繊維は高度に叩解されたマニラ麻繊維（これは優れた結果を与えることが分かっている）を含むことが特に好ましい。
本発明の高度に叩解されたセルロース繊維は高度に叩解されたマニラ麻繊維（これは優れた結果を与えることが分かっている）を含むことが特に好ましい。
これらの高度に叩解されたセルロース繊維は市販されているが、本技術分野の技術者に良く知られているので、各セルロース繊維を、例えばホランダーあるいはリファイナーにより叩解して容易に調製することもできる。
本発明の高度に叩解されたセルロース繊維は、好ましくは全フィルター材料に基づいて5から80重量%の量で、より好ましくは、10から70重量%の量で、最も好ましくは20から60重量%でフィルター材料に含まれる。
特に好ましい実施態様では、本発明のフィルター材料はさらに１以上の結合剤を含む。
本発明の結合剤は好ましくは水溶性結合剤である。
本発明の結合剤は好ましくは１以上の合成結合剤を含む。本発明の結合剤はスチレン/アクリレートコポリマーを含むことが特に好ましく、スチレン/アクリル酸n-ブチルコポリマー、例えばアクロナール S 728 (Acronal S 728)（BASF SEから入手可能）を含むことが最も好ましい。
資源保護の観点から、本発明の結合剤は１以上の生物由来(bio-based)の結合剤を含むことも好ましい。生物由来の結合剤は植物や微生物のような、天然資源から得られる結合剤であって、典型的には生分解性であり、フィルター材料が使用後に複合される(composting)とき有利である。
合成及び生物由来の結合剤の混合物もまた適している。
本発明の結合剤は、好ましくは全フィルター材料に基づいて0.5から15重量%の量で、より好ましくは1から10重量%、最も好ましくは4から9重量%の量でフィルター材料に含まれる。
結合剤が含まれる場合、高度に叩解されたセルロース繊維と結合剤の重量比は好ましくは、40:1から0.5:1、より好ましくは20:1から1:1、最も好ましくは6:1から2:1である。
フィルター材料に典型的に使用される他の材料または添加剤は、それらがフィルター材料の透明度や他の重要な特徴を大きく損なわない限り、本発明のフィルター材料に含まれ得る。適した例は、天然あるいは合成のヒートシール可能な繊維、例えば、ポリエチレンパルプまたは２成分繊維、と濡れ強化剤(wet-strength agents)を含む。濡れ強化剤とは濡れた条件でフィルター材料の引っ張り強度を改善する試剤である。濡れ強化剤の適した例はメラニン-ホルムアルデヒド樹脂またはポリアミン-ポリアミド-エピクロロヒドリン樹脂を含む。
好ましくは、本発明のフィルター材料はさらにポリエチレンパルプ(PE パルプ)を含む。本発明者はPEパルプの添加により、フィルター材料の透明度が、その力学的性質を与えずに、さらに増加され得ることを見出した。いずれかの理論に縛られることは望まないが、本発明者は、高温で塊を作らずに融解する、PEパルプを添加することにより、融解されたＰＥパルプが抄紙機で乾燥工程を受ける間にフィルター材料の表面上にフィルムを形成し、それによりフィルター材料の透明度をさらに増加させると想定している。
本発明のフィルター材料のグラメジ(grammage)または基礎重量は特に制限されていない。典型的には、フィルター材料は8から120 g/m2、好ましくは、10から40g/m2、最も好ましくは、12から30g/m2のグラメジを有する。
透明な繊維の長さと粗さは、繊維が透明である限り特に制限されていない。繊維の粗さは繊維の単位長当たりの重量として定義される。典型的には、透明な繊維は1から15mm、好ましくは2から12mmの長さをもつ。典型的には、透明な繊維は1.5から12dtex、好ましくは4から9dtexの粗さを有する。
本発明のフィルター材料は、好ましくは茶またはコーヒーのフィルター材料である。しかし、本発明のフィルター材料は、また他の抽出材料のためにも使用できる。
好ましい実施態様では、本発明のフィルター材料はヒートシールできる。本発明のフィルター材料のヒートシール性を達成するため、典型的には、ヒートシール可能な繊維が、全フィルター材料に基づいて15から35重量%で含まれると十分であり、好ましくは20から30重量%である。
使用目的によって、本発明のフィルター材料がヒートシール可能ではないこともまた、好ましいかもしれない。
本発明のフィルター材料は抄紙機、好ましくは傾斜ワイヤー抄紙機を使う従来の製紙方法により製造できる。この場合、透明な繊維、高度に叩解されたセルロース繊維と、任意に１以上の結合剤が使用される。従来の製紙方法は例えばＵＳ2004/0129632 A1に記載されている。引用によりこの開示は本願に組み入れられる。
本発明の透明な繊維を含むフィルター材料を製造する方法は高度に叩解されたセルロース繊維が使用される点で特徴付けられる。好ましくは、1以上の結合材も使用される。
好ましくは、本発明のフィルター材料を製造する方法は、さらにフィルター材料をホットエンボッシング(hot embossing)する工程を含む。本発明者はそれにより、その力学的性質を与えずにフィルター材料の透明度がさらに増大し得ることを見出した。いづれかの理論によって束縛されることを望む訳ではないが、本発明者はホットエンボッシングの工程で熱と圧力を掛けることにより、細孔を完全に閉じ得ること、それによりさらにフィルター材料の透明度を増大させると考えている。
本発明のフィルター材料は、従来の透明なフィルター材料と比較して改善された引っ張り強度と伸長の点で、一定圧力でのろ過と同様、熱い又は冷たいろ過に特に良く適している。
さらに、このフィルター材料は、従来の製紙工程により容易に製造でき、高い材料を必要とせず、非常に良い費用効率で製造できる。さらに、このフィルター材料は加工されて、従来の包装機械により茶やコーヒーのような抽出材料が充填され、ティーバッグやコーヒーパッドやポッドのような、大量生産製品に非常に良く適合する。
さらに、このフィルター材料は、従来の製紙工程により容易に製造でき、高い材料を必要とせず、非常に良い費用効率で製造できる。さらに、このフィルター材料は加工されて、従来の包装機械により茶やコーヒーのような抽出材料が充填され、ティーバッグやコーヒーパッドやポッドのような、大量生産製品に非常に良く適合する。
本発明のティーバッグまたはコーヒーパッドまたはポッドは、本発明のフィルター材料から作られ、そのため透明であるばかりでなく、それにより消費者が、ポーチが乾燥した状態及び濡れた状態の両者でその中身を目で検査することができる。また、破れて抽出材料が抽出飲料等に流出する大きな危険もなく、従来の非透明なポーチのように、広い用途にも使用できる。
実施例
以下の実施例に示される組成をもち、さらに0.6重量%の量で濡れ強化剤を含むフィルター材料が実験用シート製造機(Rapid-Kothen)により製造された。
以下の実施例に示される組成をもち、さらに0.6重量%の量で濡れ強化剤を含むフィルター材料が実験用シート製造機(Rapid-Kothen)により製造された。
透明な繊維：ビスコース繊維
（Kelheim Fibres GmbH、ドイツからから入手可能なLeonardo）
高度に叩解されたセルロース繊維:ホランダーの中で約55ＳＲの叩解度に叩解されたマニラ麻繊維(Newtech Pulp株式会社、フィリピンからから入手可能なGa-Una Blue)
結合剤：スチレン/アクリル酸n-ブチルコポリマー(BASF SE ドイツから入手可能なAcronal S728 )
（Kelheim Fibres GmbH、ドイツからから入手可能なLeonardo）
高度に叩解されたセルロース繊維:ホランダーの中で約55ＳＲの叩解度に叩解されたマニラ麻繊維(Newtech Pulp株式会社、フィリピンからから入手可能なGa-Una Blue)
結合剤：スチレン/アクリル酸n-ブチルコポリマー(BASF SE ドイツから入手可能なAcronal S728 )
得られるフィルター材料の性質は以下のように決定された。
空気透過性(Akustron):”アクストロン 空気透過性試験機(Thwing-AlberyInstrument 会社製)
乾燥引っ張り強さ：ISO 1924-2による
伸長度:ISO 1924-2による
透明度: 波長445nmで分光光度計”CADAS 200”（Dr. Bruno Lange GmbH & Co., KG）を使用
空気透過性(Akustron):”アクストロン 空気透過性試験機(Thwing-AlberyInstrument 会社製)
乾燥引っ張り強さ：ISO 1924-2による
伸長度:ISO 1924-2による
透明度: 波長445nmで分光光度計”CADAS 200”（Dr. Bruno Lange GmbH & Co., KG）を使用
実験１
先に示した透明な繊維及び/または高度に叩解されたセルロース繊維を、表１に示されたような比率で含み、さらに濡れ強化剤を0.6重量%の量で含む、フィルター材料が調製された。
結果は表１に示す。
先に示した透明な繊維及び/または高度に叩解されたセルロース繊維を、表１に示されたような比率で含み、さらに濡れ強化剤を0.6重量%の量で含む、フィルター材料が調製された。
結果は表１に示す。
表１に示された結果から明らかなように、本発明のフィルター材料（実施例1から4）は引っ張り強度と伸長の点で優れた性質を有し、一方、透明な繊維により提供されるフィルター材料の透明度は実質的に維持される。
実験２
先に示したような、透明な繊維と高度に叩解されたセルロース繊維を、表１に示された比率で含み、さらに上記のように7重量%の量で結合剤、0.6重量%の量で濡れ強化剤を含むフィルター材料が製造された。結果は表２に示されている。
Ex＝実施例
先に示したような、透明な繊維と高度に叩解されたセルロース繊維を、表１に示された比率で含み、さらに上記のように7重量%の量で結合剤、0.6重量%の量で濡れ強化剤を含むフィルター材料が製造された。結果は表２に示されている。
表２に示される結果から明らかなように、さらに結合剤を含むフィルター材料（実施例5から8）は引っ張り強度と伸長の点でさらに優れた性質をもつ。一方、透明繊維により与えられるフィルター材料の透明度は実質的に維持される。
本発明は具体的実施態様と実施例により詳細に述べられてきたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の範囲から離れることなく種々の変形または変更が可能である。
Claims (15)
- 透明な繊維と高度に叩解されたセルロース繊維を含むフィルター材料。
- さらに１以上の結合剤を含む請求項１のフィルター材料。
- 請求項１または２のフィルター材料であって、前記透明な繊維はビスコース繊維、特に平らな断面をもつビスコース繊維である、フィルター材料。
- 請求項１から３のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記高度に叩解されたセルロース繊維は高度に叩解されたマニラ麻繊維である、フィルター材料。
- 請求項２から４のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記１以上の結合剤は１以上の合成結合剤を含むものである、フィルター材料。
- 請求項５のフィルター材料であって、前記１以上の合成結合剤はスチレン/アクリレートコポリマー、特にスチレン/アクリル酸n-ブチルコポリマーを含むものである、フィルター材料。
- 請求項２から４のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記１以上の結合剤は１以上の生物由来の結合剤を含むものである、フィルター材料。
- 請求項１から７のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、さらにポリエチレンパルプを含むものである、フィルター材料。
- 請求項１から８のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記フィルター材料は茶又はコーヒーに適しているものである、フィルター材料。
- 請求項１から９のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記フィルター材料はヒートシールできるものである、フィルター材料。
- 請求項１から９のいずれか１の請求項のフィルター材料であって、前記フィルター材料はヒートシールできないものである、フィルター材料。
- 透明な繊維を含むフィルター材料に引っ張り強度を与えるための高度に叩解されたセルロース繊維の使用。
- 透明な繊維を含むフィルター材料を製造する方法であって、高度に叩解されたセルロース繊維が使用されることを特徴とする方法。
- 請求項１３の方法であって、さらに前記フィルター材料をホットエンボッシングする工程を含む、方法。
- 請求項１から１１のいずれか１の請求項のフィルター材料から作られたティーバッグまたはコーヒーパッドまたはポッド。
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