JP2021520456A - 改良された濾紙 - Google Patents

Abstract

本明細書には、針葉樹パルプを含む、水性抽出物を生成するための濾紙であって、濾紙は、以下の特性：９．０ｇ／ｍ２超かつ１３．５ｇ／ｍ２未満の坪量、２８０ｋｇ／ｍ３超かつ３５０ｋｇ／ｍ３未満の密度、７００ｍＬ／分超かつ１３００ｍＬ／分未満の粗さ、５０ｍＮ超かつ７５ｍＮ未満の機械方向の曲げ抵抗、及び、１７０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）超かつ２６０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）未満の通気性を有しており、濾紙は、アバカ繊維もサイザル繊維も含まないか、あるいは、アバカ繊維及び／又はサイザル繊維を有する場合、それらの合計は、前記濾紙の質量に対して２０％未満である、濾紙が記載されている。

Description

本発明は、水性抽出物を生成するための濾紙、特に茶（tea）、コーヒー又はその他の煎じて供する飲料を生成するための濾紙、及びこの濾紙から製造されたバッグ、特にティーバッグに関する。本発明に係る濾紙は、一般的に使用されるアバカ繊維又はサイザル繊維の割合が少ないか、あるいは全く含まないことと、従来技術から逸脱している特性プロフィールを有することとを特徴とする。これにもかかわらず、本発明に係る濾紙は、少なくとも従来技術で知られている濾紙と同一の性能を使用中に提供するものである。

水性抽出物、特に茶、コーヒー又はその他の煎じて供する飲料を生成するためには、抽出対象の材料、例えば、挽いた茶葉を特殊な濾紙のバッグ内の規定された部分に充填することが一般的である。このバッグは密封され、煎じて供する飲料を生成するために一定時間、水、通常は高温の水の中に沈め、その後、水から再び取り出される。また、バッグが密封されておらず、バッグを沈める代わりに単に高温の水の中に吊るすだけの方法も知られている。これらのバッグを使用する際の本質的な利点としては、取り扱いの容易さ、抽出対象の材料の事前計量、ならびに抽出対象の材料の水からの簡単な除去がある。

このように一見シンプルな用途にもかかわらず、濾紙には比較的高い要求が課せられている。濾紙は、抽出対象の材料がバッグ内に残るように水中で崩壊してはならない。また、濾紙は、自然対流又は強制対流によって抽出対象の材料の周囲に水が流れやすく、かつ、抽出物の生成にそれほど時間がかからないように高い気孔率を有するべきである。さらに、濾紙の細孔は、抽出対象の材料の小粒子が濾紙を通って落下して抽出物中に残留しないように大きすぎてはならない。この特性は、いわゆるサンドダスティングの測定によって決定される。

さらに、濾紙自体は、望ましくない物質、特に望ましくない風味物質又は香りを水中に放出してはならない。最後に、濾紙は、高速でバッグの工業的生産を可能にする機械的特性を有するべきである。これには、例えば、機械的強度、伸び、粗さ又はヒートシール性が挙げられる。

従来技術では、バナナ植物であるアバカ植物（マニラアサ(musa textilis)）を原料とした繊維からこれらの用途の濾紙を製造することが一般的である。このような繊維は、マニラ麻、バナナ麻、ムーサ麻とも呼ばれているが、麻の植物（アサ(cannabis)）とは植物学的な関係はない。従来技術によれば、これらの繊維のみが高く均一な気孔率、低い坪量及び高い強度を有する濾紙を製造することを可能にする。またこれらの代替品としては、同様に誤解を招くがサイザル麻とも呼ばれる、リュウゼツラン種であるサイザルアサ植物（アガベ・シサラナ(agave sisalana)）からなる繊維がある。

いずれの種類の繊維も、特にアバカ繊維の場合、需要が少なく特殊な用途のため、供給元が少なく、繊維の品質に大きなばらつきがあるという特徴がある。このため、濾紙の製造は比較的困難で、高価なものとなってしまう。しかしながら、従来、アバカ繊維もサイザル繊維も使用せずに濾紙を製造しようとする試みは、ほとんどの場合、これらの繊維を含む濾紙の技術的特性を達成することができなかったため、商業的に成功していなかった。

従来技術による濾紙中のアバカ繊維又はサイザル繊維の比率は、一般的に紙質量に対して２５％を超える。

アバカ繊維又はサイザル繊維に加えて、このような濾紙はまた、合成繊維、特に熱可塑性繊維を含むことが多く、これは濾紙に熱シール性を提供するものである。これにより、濾紙をそれ自体シールすることによって、比較的容易に濾紙から密封されたバッグを製造することができ、またバッグを密封するためにさらなる材料を必要とすることはない。

また、濾紙には、水性抽出物の生成中に十分な機械的強度を有するように湿潤強度を高める物質を含ませることも多い。

濾紙からバッグを製造するためには、２つの濾紙層を互いに接合するための技術が使用される。これらの技術は、熱可塑性繊維の使用によって可能となるような高温での密封を含んでなるか、あるいは、接合が高圧及び刻みつけパターン（knurling pattern）によって実現される刻みつけ加工（knurling）を含んでなる。また、これらの方法を組み合わせて使用することもできる。

このように、この濾紙の水性抽出物の生成適性を損なうことなく、濾紙中のアバカ繊維又はサイザル繊維の割合を可能な限り減らし、これらの繊維をより安価で、より入手しやすく、より安定した品質のその他の繊維と置き換える必要がある。

本発明は、水性抽出物、特に煎じて供する飲料、例えば、茶又はコーヒーを生成するために使用することができ、アバカ繊維又はサイザル繊維を著しく少なく含むか、あるいは、アバカ繊維もサイザル繊維も全く含まない濾紙を提供することを目的とする。この点に関して、本発明の濾紙は、従来の濾紙と同様の水性抽出物の生成性能を提供するものであるべきである。

この目的は、請求項１に係る濾紙、請求項２４に係るその製造方法及び請求項３０による本発明に係る濾紙から製造されたバッグによって達成される。

本発明者らは、意外にも、針葉樹パルプを含み、以下の特性を有する濾紙により、この目的が達成され得ることを見出した。かかる特性は、
坪量が９．０ｇ／ｍ^２超かつ１３．５ｇ／ｍ^２未満であり、
密度が２８０ｋｇ／ｍ^２超かつ３５０ｋｇ／ｍ^２未満であり、
粗さが７００ｍＬ／分超かつ１３００ｍＬ／分未満であり、
機械方向の曲げ抵抗が５０ｍＮ超かつ７５ｍＮ未満であり、
通気性が１７０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）超かつ２６０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）未満である。
ここで、この濾紙は、アバカ繊維もサイザル繊維も含まないか、あるいは、アバカ繊維及び／又はサイザル繊維を有する場合、それらの合計は、濾紙の質量に対して２０％未満である。

本発明に係る濾紙の特性プロフィールは、いくつかの点で、従来技術で知られている濾紙とは異なるため、本発明の目的の達成は意外なことである。一見したところ、以前に試みられたアプローチ、すなわちアバカ繊維もサイザル繊維も使用せずに、このような繊維を使用した濾紙と同様の紙特性を達成することは成功しなかった。水性抽出物を生成するための所望の性能は、これらの濾紙の特性によってのみ達成され得るという誤った仮定が明らかにあった。

一方、本発明者らは、従来技術で知られている濾紙とは性質が異なるが、いずれにしても水性抽出物を生成するための性能に関しては、従来技術で知られている濾紙よりも悪くない濾紙を開発した。特に、本発明者らは、粗さ、曲げ抵抗及び通気性の各々が従来技術で知られている濾紙よりも低い値であることを見出した。このような特性の組み合わせは、後述するように、特別な機械的処理によって達成することができる。

本発明に係る濾紙は、針葉樹パルプを含む。針葉樹パルプは、トウヒ、マツ又はモミのような球果植物（coniferous tree）を原料とし得る。それは、濾紙に高い強度及び通気性を提供するが、それによってアバカ繊維又はサイザル繊維と同一の値に完全に到達するわけではない。

濾紙中の針葉樹パルプの割合は、濾紙の質量に対して、好ましくは少なくとも７０％、特に好ましくは少なくとも８０％、より特に好ましくは少なくとも９０％である。特に好ましい実施形態において、本発明に係る濾紙中のパルプ全体は、針葉樹パルプによって形成される。

あるいは、針葉樹パルプは、部分的に又は全体を、アバカ繊維又はサイザル繊維を除いて、麻、亜麻、ケナフ、ジュートなどの一年草由来のパルプで代替することもできる。しかしながら、一年草由来のパルプは、比較的高価であり、濾紙製造時の脱水性が悪く、アバカ繊維及びサイザル繊維と同様に品質のブレに問題があるため、好ましくはない。

アバカ繊維及びサイザル繊維を合わせた割合は、濾紙の質量に対して２０％未満、好ましくは１０％未満、特に好ましくは５％未満である。特に好ましい実施形態において、本発明に係る濾紙は実質的に、すなわちプロセスに関連する不純物を除いてアバカ繊維もサイザル繊維も含まない。

本発明に係る濾紙は、広葉樹パルプを含み得る。広葉樹パルプは、カバノキ、ブナ又はユーカリなどの落葉樹（deciduous tree）を原料とし得る。広葉樹パルプは濾紙の体積を増加させサンドダスティングを減少させるが、強度も低下させる。そのため、本発明に係る濾紙中での割合は比較的低くするべきである。好ましくは、本発明に係る濾紙における広葉樹パルプの割合は、濾紙の質量に対して最大で２０％、特に好ましくは最大で１０％、かつ、好ましくは少なくとも２％、特に好ましくは少なくとも５％である。

本発明に係る濾紙は、熱可塑性繊維を含み得る。これらの繊維は、ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリメタクリレート；ポリアクリレート；ポリ酢酸ビニル；ポリビニルアルコール；及びポリ乳酸；又はそれらの混合物からなる群から選択された熱可塑性材料を含み得る。加えて、二成分繊維が好ましくは使用され得る。熱可塑性繊維は、濾紙にヒートシール性を付与し、多孔質構造又は吸収性などの他の特性に関して濾紙を改良する。好ましくは、本発明に係る濾紙中の熱可塑性繊維の割合は、濾紙の質量に対して好ましくは少なくとも５％、特に好ましくは少なくとも１０％、かつ、好ましくは最大で３０％、特に好ましくは最大で２０％である。

本発明に係る濾紙はまた、濾紙の多孔質構造及び他の特性に影響を与えるために、再生セルロースからの繊維、好ましくはビスコース繊維又はテンセル（登録商標）繊維を含むことができる。再生セルロースからの繊維の割合は、濾紙の質量に対して好ましくは最大で１５％、特に好ましくは最大で１０％である。

多くの紙では、紙の不透明度又は明度を高めるため、あるいは、パルプをより安価な材料に置き換えるために、充填材料が使用されている。本発明に係る濾紙における充填材料は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリン及びタルカム又はそれらの混合物からなる群から選択することができる。しかしながら、充填材料は、濾紙の強度を低減するため、本発明に係る濾紙には望ましくない。よって、好ましくは、本発明に係る濾紙中の充填材料の割合は、濾紙の質量に対して１０％未満、特に好ましくは濾紙の質量に対して５％未満であり、より特に好ましくは本発明に係る濾紙は充填材料を含まない。

当業者は、経験に応じて、本発明に係る濾紙のさらなる成分、例えば、デンプン、グアー又はカルボキシメチルセルロースなどの湿潤強度添加剤又は強度を高めるための添加剤を選択することができる。さらに、当業者は、経験に応じて、例えば、歩留まり向上剤などの本発明に係る濾紙の加工助剤を使用することができる。

本発明に係る濾紙は、少なくとも９．０ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも１０．０ｇ／ｍ^２、特に好ましくは少なくとも１１．０ｇ／ｍ^２、かつ、最大で１３．５ｇ／ｍ^２、好ましくは最大で１３．２ｇ／ｍ^２、特に好ましくは最大で１３．０ｇ／ｍ^２の坪量を有する。濾紙の坪量が大きいほどその強度が高くなるが、材料の使用量も多くなる。坪量は、例えば、ＩＳＯ ５３６：２０１２に準拠して測定することができる。

通気性とは別に、濾紙の密度は、この濾紙を使用して水性抽出物を生成することができる速度に影響を与える必須な要素である。一般に、従来技術の濾紙は、２８０ｋｇ／ｍ^３未満の可能な限り低い密度を有する。しかしながら、特別な機械的処理によって本発明に係る濾紙は、少なくとも２８０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは少なくとも２９０ｋｇ／ｍ^３、特に好ましくは少なくとも３００ｋｇ／ｍ^３、かつ、最大３５０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは最大３４０ｋｇ／ｍ^３、特に好ましくは最大３３０ｋｇ／ｍ^３のより高い密度を有する。本発明者らの実験によれば、これらのより高い密度は、水性抽出物を生成する上で不都合を生じないことが示されている。

坪量、密度及び厚さは、密接に関連するパラメータであり、本発明に係る濾紙は、好ましくは少なくとも３８μｍ、特に好ましくは少なくとも４０μｍ、より特に好ましくは少なくとも４１μｍの厚さ、かつ、好ましくは最大で４８μｍ、特に好ましくは最大で４６μｍ、より特に好ましくは最大で４５μｍの厚さを有する。この特別な機械的処理により本発明に係る濾紙の厚さは、従来の濾紙の厚さよりも低い。厚さが小さいため、濾紙を介した水のより速い輸送に寄与することができ、それにより水性抽出物が生成され得る速度を増加させることができる。さらに、厚さが小さいため、面積に対してより多くの濾紙を所定の外径に対して濾紙のリール上に存在させることを可能にする。製造機械の構造上の事情により、濾紙を処理する際には、濾紙のリールの最大外径が制限される。その結果、リール交換ごとに、例えば、本発明に係る濾紙からより多くのバッグを製造することができ、これは、製造することができるバッグの数が濾紙の面積にのみ依存し得るためである。したがって、リール交換の回数を減らすことができ、生産性を向上させることができる。

厚さ及び密度は、例えば、ＩＳＯ ５３４：２０１１に準拠して単一の濾紙層上で測定することができる。

さらに、本発明に係る濾紙の粗さは、濾紙を処理する上で技術的に重要であり、特に粗さが低いと、処理中の塵埃の放出が減少する。なお、粗さの低さは、消費者によって品質のサインとしても知覚される。本発明に係る濾紙は、少なくとも７００ｍＬ／分、好ましくは少なくとも８００ｍＬ／分、特に好ましくは少なくとも８５０ｍＬ／分、かつ、最大で１３００ｍＬ／分、好ましくは最大で１２００ｍＬ／分、特に好ましくは最大で１１００ｍＬ／分の粗さを有する。粗さは、例えば、ＩＳＯ ８７９１−２：２０１３に準拠して決定することができる。

本発明に係る濾紙を使用する場合、水性抽出物を生成するには、通気性は非常に重要である。通気性が高いと、抽出液の生成中に自然対流又は強制対流によって、水が比較的より容易に濾紙を通って流れて空気を置換させるため、短時間で抽出液を生成することができる。本発明に係る濾紙は、少なくとも１７０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、好ましくは少なくとも１８０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、特に好ましくは少なくとも１９０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、かつ、最大で２６０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、好ましくは最大で２５０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、特に好ましくは最大で２４０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）の通気性を有している。この点に関して、本発明に係る濾紙の通気性は、従来の濾紙よりも低い。なお、実験ではこれが不利な点ではないことが示されている。通気性の測定は、ＩＳＯ ２９６５：２００９に準拠して行うことができる。

本発明に係る濾紙は、曲げ抵抗、破断伸度、引張強度、引張エネルギー吸収量などのいくつかの機械的パラメータによって特徴付けることができる。これらの特性を測定するために濾紙から試験片を切り出すが、結果は試験片を取り出した方向に依存する。このため、これらのパラメータについては、機械方向すなわち濾紙の製造時に濾紙が抄紙機を通る方向と、幅方向、すなわち、機械方向と直交する濾紙面内の方向とを区別している。

濾紙の曲げ抵抗は、濾紙からバッグを製造し、一般に機械上で濾紙を処理することにおいて重要である。曲げ抵抗は、濾紙がバッグの製造中に高すぎる復元力（restoring force）を発生させないように高すぎてはならない。本発明に係る濾紙の機械方向の曲げ抵抗は、少なくとも５０ｍＮ、好ましくは少なくとも５５ｍＮ、特に好ましくは少なくとも５８ｍＮ、かつ、最大で７５ｍＮ、好ましくは最大で７３ｍＮ、特に好ましくは最大で７２ｍＮである。この点に関して、本発明に係る濾紙の機械方向の曲げ抵抗は、機械方向の曲げ抵抗が８０ｍＮを超えることが多い従来技術で知られている濾紙の機械方向の曲げ抵抗よりも低い。よって、濾紙の自動処理中には追加的な利点が生じる。この低い曲げ抵抗は、本発明に係る濾紙中のアバカ繊維及びサイザル繊維の含有量が低いことによって達成される。

幅方向において、本発明に係る濾紙の曲げ抵抗はむしろ低くあるべきである。好ましくは、幅方向の曲げ抵抗は、少なくとも１５ｍＮ、特に好ましくは少なくとも１８ｍＮ、より特に好ましくは少なくとも２０ｍＮ、かつ、最大で２８ｍＮ、特に好ましくは最大で２６ｍＮ、より特に好ましくは最大で２５ｍＮとするべきである。よって、本発明に係る濾紙の幅方向の曲げ抵抗もまた、典型的には少なくとも約３０ｍＮである従来の濾紙の幅方向の曲げ抵抗よりも低い。

機械方向及び幅方向における濾紙の曲げ抵抗は、ＩＳＯ ２４９３−１：２０１０に準拠して測定することができ、ここでは、所定の変形を達成するための力が測定され、曲げ抵抗として与えられる。

濾紙の破断伸度は、濾紙の自動的な処理に関係する。濾紙は製造機械において速度差が小さいことを補償することができるため、一般的に破断伸度が高いことは有利である。しかし、低負荷時でさえも濾紙を規定の大きさの断片に切断することが困難になるため、高すぎてはいけない。本発明に係る濾紙の機械方向の破断伸度は、好ましくは少なくとも１．０％、より好ましくは少なくとも１．２％、かつ、好ましくは最大で２．０％、特に好ましくは最大で１．８％である。本発明に係る濾紙の幅方向の破断伸度は、好ましくは少なくとも１．８％、特に好ましくは少なくとも２．４％、かつ、好ましくは最大で３．８％、特に好ましくは最大で３．４％である。機械方向及び幅方向の曲げ抵抗が比較的類似しているという事実は、濾紙構造が圧縮される特別な機械的処理の結果である。したがって、それは本発明に係る濾紙の追加的な利点を表している。

また、濾紙の引張強度は、濾紙の製造及び処理時に濾紙が破れないように主に機械方向に十分な強度を有するべきである。本発明に係る濾紙の機械方向の引張強度は、好ましくは少なくとも１１．５Ｎ／１５ｍｍ、特に好ましくは少なくとも１２．０Ｎ／１５ｍｍ、かつ、好ましくは最大で１５．０Ｎ／１５ｍｍ、特に好ましくは最大で１４．０Ｎ／１５ｍｍである。

幅方向において、本発明に係る濾紙の引張強度は、好ましくは少なくとも２．５Ｎ／１５ｍｍ、特に好ましくは少なくとも３．０Ｎ／１５ｍｍ、かつ、好ましくは最大で５．０Ｎ／１５ｍｍ、特に好ましくは最大で４．５Ｎ／１５ｍｍである。なお、機械方向及び幅方向の破断伸度及び引張強度はそれぞれ、ＩＳＯ １９２４−２：２００８に準拠して測定することができる。

加えて、引張エネルギー吸収量は、本発明に係る濾紙を処理する上で重要であり、これはまたＩＳＯ １９２４−２：２００８に準拠して決定することができる。引張エネルギー吸収量は、例えば、一定の伸び率での濾紙の応力−ひずみ曲線から得られる。引張エネルギー吸収量が高いと、濾紙が引き裂かれたり永久変形したりせずに処理中により容易に荷重を吸収することができるため、濾紙の自動処理が容易になる。本発明に係る濾紙は、好ましくは少なくとも６．０Ｊ／ｍ^２、特に好ましくは少なくとも７．０Ｊ／ｍ^２、かつ、好ましくは最大で１１．０Ｊ／ｍ^２、特に好ましくは最大で１０．０Ｊ／ｍ^２の引張エネルギー吸収量を有する。

本発明の濾紙の製造は、主に従来の製紙方法に従うことができる。第一工程では、針葉樹パルプを水に懸濁し、リファイナーで精製する。この精製工程において、パルプ繊維中のフィブリルが露出し、繊維表面が増加するため、そこから製造される濾紙の強度は増加するが、同時に通気性は低下する。さらに、パルプ繊維はより強い精製によって短くなり、これが濾紙の強度を低下させる。当業者は、強度と通気性との妥協点として、経験又はいくつかの実験により適切な精製の程度を決定することができる。

広葉樹パルプ、合成繊維又はその他の繊維材料もまた、仮に含む場合、水中に懸濁し、精製することができるが、広葉樹パルプ及び合成繊維は好ましくは精製されない。針葉樹パルプ、ならびに、場合によっては広葉樹パルプ、その他の繊維、任意の充填材料、添加剤及び加工助剤の懸濁液は、混合されて抄紙機のヘッドボックス（head box）に到達することができる。好ましくは、抄紙機は傾斜ワイヤ機であり、特に好ましくは、ワイヤが水平に対して１５°〜２５°で傾斜している。傾斜ワイヤ機は、約０．０２％の非常に低い固形分含有量を有する懸濁液を処理することができ、それによってフォードリニアマシンよりも多くの多孔質濾紙を製造することができるという利点をもたらす。

ヘッドボックスから、繊維、水及びその他の成分の懸濁液が、抄紙機の走行ワイヤ上を流れ、ワイヤを通して脱水、一部は真空で脱水され得る。このようにして、濾紙がワイヤ上に形成される。次いで、濾紙は、機械的圧力によって脱水されるプレス部を好ましくは通り、さらに乾燥部、好ましくは加湿を伴う乾燥部を好ましくは通り、そこで、例えば、熱風、赤外線放射、又は加熱されたシリンダーとの接触によって高温で乾燥される。サイズプレス又はフィルムプレスは乾燥部に組み込むことができる。抄紙機の最後尾では、濾紙を巻き取り、次いで、規定の幅及び長さのリールに切断し、その後包装することができる。

本発明に係る濾紙の製造工程において従来技術とは異なる特定の特徴は、上述の特性が提供されるように濾紙を十分な圧力で圧縮することにある。これは、例えば、プレス部の抄紙機での製造中に、濾紙を２つのロール、好ましくは２つのスチールロールに通し、濾紙に機械的圧力を与えることによって達成することができる。特に好ましくは、スチールロールはプラスチックコーティングでコーティングされている。好ましくは、そこでのライン荷重は、少なくとも３０ｋＮ／ｍ、かつ、最大で１００ｋＮ／ｍである。濾紙のこの機械的な圧縮により、厚さ、粗さ及び通気性は低減され、密度は増加し、これにより本発明に係る濾紙における非常に特異な特性プロフィールが形成される。この処理は、さらに曲げ抵抗、強度、破断伸度及び引張エネルギー吸収量などの機械的パラメータに影響を与える。従来技術によれば、水性抽出物の生成のための濾紙を機械的に圧縮することは望ましくないと考えられているが、それはこれによって通気性が過度に低下し、密度が過度に高くなり、水性抽出物を短時間で生成することができなくなることが想定されていたからである。密度の増加及び通気性の低下による損失は確かに存在するが、本発明に係る濾紙を使用した場合に、水性抽出物の生成にかなりの影響を与えるほど大きなものではないことを、本発明者らは意外にも、今回見出すに至った。しかし、濾紙の構造が実にわずか圧縮されるだけでなく強度が実質的に増加するため、アバカ繊維やサイザル繊維の使用を部分的にあるいは完全に省くことができるのは、まさにこの濾紙の機械的圧縮によるものである。したがって、針葉樹パルプを単独で使用する場合でも、高い通気性を十分な強度と組み合わせることができる。

平衡状態において、従来の濾紙は、ＩＳＯ １８７：１９９０に特定された相対湿度５０％及び温度２３℃の条件下で、濾紙の質量に対して約７％の含水率を有する。濾紙の含水率は、ＩＳＯ ２８７：２００９に準拠して所定の量の濾紙を乾燥させる前及び後で濾紙の質量を決定することによって測定することができる。濾紙からバッグを製造する従来の方法では、濾紙の含水率を７〜８％の値に調整することが有益であることが証明されている。この含水率では、繊維が十分に柔軟であるため、濾紙を十分に処理することができる。特に濾紙の２層を接合するための刻みつけ加工が容易となる。従来技術によれば、含水率は実質的に８％を超えてはならず、そうすると繊維が柔軟すぎてしまい刻みつけ加工中に接合部に所望の強度が得られなくなるためである。

一般的に、ティーバッグの製造時に加湿することで含水率を調整することができるが、これは機械に関する追加の出費を意味する。

しかしながら、本発明者らは、好ましくは少なくとも９％、特に好ましくは少なくとも１０％、より特に好ましくは少なくとも１１％、かつ、好ましくは最大で２０％、特に好ましくは最大で１８％、より特に好ましくは最大で１５％というさらに高い含水率がさらなる利点を濾紙にもたらすことを見出した。予想に反してこの高い含水率が、刻みつけ加工によって製造された濾紙層間の接合部（the joint between the paper layers）の強度を増加させる。

この含水率は、一般的な環境条件下の保管中に到達する平衡状態に対応しておらず、バッグの製造中の加湿は追加の出費を意味する。このため、本発明のさらなる実施形態は、平衡状態よりも高い含水率を有する濾紙を、実質的に水蒸気を通さない状態で包装すること、例えば、水蒸気を実質的に通さない状態で包装されたリールの形態で提供することから構成する。

このため、本発明はまた、実質的に水蒸気を通さない状態で包装された濾紙を含み、この濾紙が少なくとも９％、好ましくは少なくとも１０％、特に好ましくは少なくとも１１％、かつ、最大で２０％、好ましくは最大で１８％、特に好ましくは最大で１５％の含水率を有する。含水率はＩＳＯ ２８７：２００９に準拠して測定することができる。

好ましくは、包装されたリール内の濾紙は針葉樹パルプを含み、この濾紙がアバカ繊維もサイザル繊維も含まないか、あるいは、アバカ繊維及び／又はサイザル繊維を有する場合、それらの合計が、濾紙の質量に対して２０％未満、特に好ましくは１０％未満、より特に好ましくは５％未満である。

特に好ましくは、実質的に水蒸気を通さない状態で包装されたリール内の濾紙は、上述の実施形態の１つに係る濾紙である。

このようなリールは、抄紙機の最後尾で濾紙を所望の含水率まで乾燥させ、濾紙をリール上に巻き取り、実質的に水蒸気を通さない材料でリールを包装することによって製造することができる。

この点に関して、実質的に水蒸気を通さない材料は、好ましくはプラスチックフィルム、特に好ましくはポリエチレン又はポリプロピレンから製造されたフィルムである。また、好ましくは実質的に水蒸気を通さない材料として適当な包装紙を使用することができる。この点に関して、「実質的に水蒸気を通さない」とは、ＩＳＯ １８７：１９９０により特定された相対湿度５０％及び２３℃の条件下で、包装されたリールを少なくとも３日間保管した後に包装されたリール内の濾紙の含水率が、ＩＳＯ ２８７：２００９に準拠して測定され、濾紙の質量に対して８％を下回らないことを意味する。

あるいは、３７℃及び相対湿度９０％下でＩＳＯ ２５２８：２０１７に準拠して測定された水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が、６００ｇ／（ｍ^２・ｄ）未満、好ましくは４００ｇ／（ｍ^２・ｄ）未満、特に好ましくは３５０ｇ／（ｍ^２・ｄ）未満である場合、包装材料は本発明の目的のために「実質的に水蒸気を通さない」とみなされる。

本発明に係る包装されたリール及び本発明に係る濾紙は、従来技術で知られている機械を使用して処理することができ、好ましくは濾紙の処理中にさらなる加湿を必要としない。特に、抽出対象の材料が充填された濾紙から、密封されたバッグを形成することができる。好ましくはこれらのバッグはティーバッグである。

したがって、本発明はまた、本発明に係る濾紙から製造されたバッグであって、抽出可能な材料が充填され、抽出可能な材料は好ましくは茶である、バッグを含む。

以下、本発明について本発明に係るいくつかの実施形態を用いてより詳細に説明し、本発明に係らない濾紙と比較する。

Ａ、Ｂ及びＣと示した３種の本発明に係る濾紙を、１００％針葉樹パルプから傾斜ワイヤ機上で製造した。この針葉樹パルプを、ＩＳＯ ５２６７−１：１９９９に準拠して測定した精製度２０°ＳＲまで精製し、水平に対して２０°傾斜させた傾斜ワイヤ機のランニングウェブ上に固形分０．０１６％の懸濁液として塗布した。次いで、濾紙をプレス部に通し、プラスチックでコーティングされた２つのスチールロールの間に６５ｋＮ／ｍのライン荷重で圧縮し、紙構造体を圧縮成形した。これにより厚さ及び通気性ともに低下した。次いで、濾紙を乾燥部に通し、そこで含水率９．７％まで乾燥させた。最後に、濾紙を抄紙機の最後尾で巻き取り、実質的に水蒸気を通さない状態でポリエチレンフィルムに包装した。この点に関して、結果的に濾紙Ａ、Ｂ及びＣの特性が微妙に異なるように抄紙機の設定を若干変化させた。

Ｄとラベルされた第４の本発明に係る濾紙を、８２％の針葉樹パルプ及び１８％のアバカ繊維から製造した。針葉樹パルプ及びアバカ繊維を、ＩＳＯ ５２６７−１：１９９９に準拠して測定した精製度２３°ＳＲまで精製し、水平に対して２０°傾斜させた傾斜ワイヤ機のランニングウェブ上に固形分０．０１６％の懸濁液として塗布した。次いで、濾紙をプレス部に通し、プラスチックでコーティングされた２つのスチールロールの間に６０ｋＮ／ｍのライン荷重で圧縮し、紙構造体を圧縮成形した。これにより厚さ及び通気性ともに低下した。次いで、濾紙を乾燥部に通し、そこで含水率１０．３％まで乾燥させた。最後に、濾紙を抄紙機の最後尾で巻き取り、実質的に水蒸気を通さない状態でポリエチレンフィルムに包装した。

本発明に係る濾紙の全てについて、坪量、密度、厚さ、粗さ、機械方向の曲げ抵抗及び通気性を決定した。

さらに、Ｘ、Ｙ、Ｚとラベルされた本発明に係らない代表的な市販の３種の濾紙を、アバカ繊維及びサイザル繊維の含有量に関して極めて詳細に（microscopically）分析し、さらに坪量、密度、厚さ、粗さ、機械方向の曲げ抵抗及び通気性を決定した。

結果を表１にまとめ、アバカ繊維及びサイザル繊維の含有量（ＡＳ）、坪量（ＢＷ）、密度（ρ）、厚さ（ｄ）、粗さ（Ｒ）、機械方向の曲げ抵抗（ＢＲ−ＭＤ）及び通気性（ＡＰ）を示した。

その結果、本発明に係る濾紙は、本発明に係らない濾紙と比較して、厚さ及び粗さに関してより低い値を示し、かつ、密度に関してより高い値を示した。この差は濾紙の圧縮によるもので、粗さ及び厚さが減少し、同一の坪量でも密度が増加する。望ましくない副次的作用としては、通気性もそれによって低下し、本発明に係る全ての濾紙について本発明に係らない濾紙よりも低くなることである。ただし、さらなる実験が示すように、このわずかに低くなった通気性は、本発明に係る濾紙を使用した水性抽出物の精製に実質的に影響を及ぼしていない。

一つの例外として、濾紙Ａは濾紙Ｙに比較して、本発明に係る濾紙の曲げ抵抗は、本発明に係らない濾紙に比べて低い。この違いは、一方ではアバカ繊維及びサイザル繊維の含有量が少ないこと、他方では機械的圧縮による厚さの減少に起因する。

本発明に係る濾紙の本質的な機械的特性を決定し、それらを表２にまとめた。表２は、幅方向の曲げ抵抗（ＢＲ−ＣＤ）、機械方向の引張強度（Ｆ−ＭＤ）及び幅方向の引張強度（Ｆ−ＣＤ）、機械方向の破断伸度（Ｅ−ＭＤ）及び幅方向の破断伸度（Ｅ−ＣＤ）、ならびに機械方向の引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ−ＭＤ）を含む。

刻みつけ加工により製造された濾紙の２層間の接合強度を試験したところ、その結果１．５Ｎ〜２．０Ｎの値が得られたが、一方で、従来の濾紙では同一試験条件で１．０Ｎ〜１．７Ｎの値が得られた。この点に関して、濾紙の含水率が高いと刻みつけ加工された接合部の強度に正の影響を与え得ることが示された。

茶葉を充填した本発明に係るティーバッグは、ＩＭＡ Ｃ２４、ＩＭＡ Ｃ２７及びＴｅｅｐａｃｋ Ｐｅｒｆｅｃｔａなどの従来の各種ティーバッグマシン上で、４種の本発明に係る濾紙Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤから問題をさらに生じることなく製造された。４種の本発明に係る濾紙から製造されたティーバッグを、同一の機械で製造された同一の形状及び充填物を有する市販の３種のティーバッグと比較した。したがって、９０℃の温度で水道水を０．５リットル入れた複数の容器を用意し、それぞれのティーバッグを別個の容器内に浸漬させた。この変色の速度は消費者が茶を作っている際中に観察する基準でもあるため、数秒後に容器内の水道水が変色する速度について、この茶を光学的に判定した。本発明に係るティーバッグ及び本発明に係らないティーバッグに関して、ＵＶ−ＶＩＳ測定により確認されたように知覚可能な違いは見られなかった。ティーバッグのサンドダスティングを評価した。そのために、粒径１０６μｍ〜１５０μｍの砂をティーバッグに充填し、装置内でティーバッグを振動させ、濾紙の孔から落下した砂の量を秤量した。また、この点に関しても、本発明に係る濾紙と本発明に係らない濾紙との間に有意な差は認められなかった。

このように、アバカ繊維及びサイザル繊維を部分的又は完全に欠いた本発明に係る濾紙から、ティーバッグを製造することができる。これは濾紙の技術的特性から予想されていたことであっても、従来のティーバッグと比較して性能に差がないことが示されている。さらに、１０％密度が低い故に従来の濾紙と比較して、同じ外径のリールから約１０％多くのティーバッグを製造することができ、生産性をより向上させることができる。

Claims (30)

1. 針葉樹パルプを含む、水性抽出物を生成するための濾紙であって、
   前記濾紙は、以下の特性：
   ９．０ｇ／ｍ^２超かつ１３．５ｇ／ｍ^２未満の坪量、
   ２８０ｋｇ／ｍ^３超かつ３５０ｋｇ／ｍ^３未満の密度、
   ７００ｍＬ／分超かつ１３００ｍＬ／分未満の粗さ、
   ５０ｍＮ超かつ７５ｍＮ未満の機械方向の曲げ抵抗、及び、
   １７０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）超かつ２６０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）未満の通気性
   を有しており、
   前記濾紙は、アバカ繊維もサイザル繊維も含まないか、あるいは、アバカ繊維及び／又はサイザル繊維を有する場合、それらの合計は、前記濾紙の質量に対して２０％未満である、前記濾紙。
2. 前記針葉樹パルプが、球果植物、特にトウヒ、マツ又はモミを原料とする、請求項１に記載の濾紙。
3. 前記濾紙中の針葉樹パルプの含有量が、前記濾紙の質量に対して少なくとも７０％、好ましくは少なくとも８０％、特に好ましくは少なくとも９０％であり、特に前記濾紙中のパルプの全てが針葉樹パルプによって形成されている、請求項１又は２に記載の濾紙。
4. アバカ繊維及びサイザル繊維の合計含有量が、前記濾紙の質量に対して１０％未満、好ましくは５％未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾紙。
5. 前記濾紙が、広葉樹パルプをさらに含み、前記広葉樹パルプが、好ましくは落葉樹、特にカバノキ、ブナ又はユーカリを原料とし、前記広葉樹パルプの含有量が、前記濾紙の質量に対して最大で２０％、好ましくは最大で１０％、かつ、好ましくは少なくとも２％、特に好ましくは少なくとも５％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濾紙。
6. 広葉樹パルプを含まない、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濾紙。
7. 熱可塑性繊維をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の濾紙。
8. 熱可塑性材料が、ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート；ポリアミド；ポリメタクリレート；ポリアクリレート；ポリ酢酸ビニル；ポリビニルアルコール；及びポリ乳酸；又はそれらの混合物からなる群から選択され、前記熱可塑性繊維が、好ましくは少なくとも部分的に二成分繊維によって形成されている、請求項７に記載の濾紙。
9. 前記熱可塑性繊維の含有量が、前記濾紙の質量に対して少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、及び／又は、最大で３０％、好ましくは最大で２０％である、請求項７又は８に記載の濾紙。
10. １種以上の充填材料、特に、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリン及びタルカム又はそれらの混合物からなる群から選択される充填材料を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の濾紙。
11. 前記充填材料の含有量が、前記濾紙の質量に対して１０％未満、好ましくは前記濾紙の質量に対して５％未満である、請求項１０に記載の濾紙。
12. 充填材料を含まない、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の濾紙。
13. 少なくとも１０．０ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも１１．０ｇ／ｍ^２の坪量、及び／又は、最大で１３．２ｇ／ｍ^２、好ましくは最大で１３．０ｇ／ｍ^２の坪量を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の濾紙。
14. 少なくとも２９０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは少なくとも３００ｋｇ／ｍ^３の密度、及び／又は、最大で３４０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは最大で３３０ｋｇ／ｍ^３の密度を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の濾紙。
15. 少なくとも３８μｍ、特に好ましくは少なくとも４０μｍ、より特に好ましくは少なくとも４１μｍの厚さ、及び／又は、最大で４８μｍ、好ましくは最大で４６μｍ、特に好ましくは最大で４５μｍの厚さを有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の濾紙。
16. 少なくとも８００ｍＬ／分、好ましくは少なくとも８５０ｍＬ／分、及び／又は、最大で１２００ｍＬ／分、好ましくは最大で１１００ｍＬ／分の、ＩＳＯ ８７９１−２：２０１３に準拠した粗さを有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の濾紙。
17. 少なくとも１８０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、好ましくは少なくとも１９０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、及び／又は、最大で２５０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）、好ましくは最大で２４０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）の、ＩＳＯ ２９６５：２００９に準拠した通気性を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の濾紙。
18. 少なくとも５５ｍＮ、好ましくは少なくとも５８ｍＮ、及び／又は、最大で７３ｍＮ、好ましくは最大で７２ｍＮの、ＩＳＯ ２４９３−１：２０１０に準拠した機械方向の曲げ抵抗を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の濾紙。
19. 少なくとも１５ｍＮ、好ましくは少なくとも１８ｍＮ、特に好ましくは少なくとも２０ｍＮ、及び／又は、最大で２８ｍＮ、好ましくは最大で２６ｍＮ、特に好ましくは最大で２５ｍＮの、ＩＳＯ ２４９３−１：２０１０に準拠した幅方向の曲げ抵抗を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の濾紙。
20. 少なくとも１．０％、好ましくは少なくとも１．２％、及び／又は、最大で２．０％、好ましくは最大で１．８％の機械方向の破断伸度を有し、かつ／あるいは、少なくとも１．８％、好ましくは少なくとも２．４％、及び／又は、最大で３．８％、好ましくは最大で３．４％の幅方向の破断伸度を有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の濾紙。
21. 少なくとも１１．５Ｎ／１５ｍｍ、好ましくは少なくとも１２．０Ｎ／１５ｍｍ、及び／又は、最大で１５．０Ｎ／１５ｍｍ、好ましくは最大で１４．０Ｎ／１５ｍｍの機械方向の引張強度を有し、かつ／あるいは、少なくとも２．５Ｎ／１５ｍｍ、好ましくは少なくとも３．０Ｎ／１５ｍｍ、及び／又は、最大で５．０Ｎ／１５ｍｍ、好ましくは最大で４．５Ｎ／１５ｍｍの幅方向の引張強度を有する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の濾紙。
22. 少なくとも６．０Ｊ／ｍ^２、好ましくは少なくとも７．０Ｊ／ｍ^２、及び／又は、最大で１１．０Ｊ／ｍ^２、好ましくは最大で１０．０Ｊ／ｍ^２の、ＩＳＯ １９２４−２：２００８に準拠した機械方向の引張エネルギー吸収量を有する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の濾紙。
23. 実質的に水蒸気を通さない状態で包装され、かつ、少なくとも９％、好ましくは少なくとも１０％、特に好ましくは少なくとも１１％、及び、最大で２０％、好ましくは最大で１８％、特に好ましくは最大で１５％の含水率を有する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の濾紙。
24. アバカ繊維もサイザル繊維も含まないか、あるいは、アバカ繊維及び／又はサイザル繊維を有する場合、それらの合計が濾紙の質量に対して２０％未満である、濾紙を製造する方法であって、
    以下の工程：
    −水中に針葉樹パルプを懸濁し、少なくとも前記針葉樹パルプをリファイナーで精製する工程、
    −少なくとも精製された前記針葉樹パルプを含む懸濁液を、抄紙機のワイヤ上に送達する工程、
    −前記抄紙機のワイヤを介して前記懸濁液を脱水して紙を形成する工程、及び
    −前記紙を十分な圧力でプレスし、以下の特性：
    ９．０ｇ／ｍ^２超かつ１３．５ｇ／ｍ^２未満の坪量、
    ２８０ｋｇ／ｍ^３超かつ３５０ｋｇ／ｍ^３未満の密度、
    ７００ｍＬ／分超かつ１３００ｍＬ／分未満の粗さ、
    ５０ｍＮ超かつ７５ｍＮ未満の機械方向の曲げ抵抗、及び、
    １７０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）超かつ２６０００ｃｍ／（分・ｋＰａ）未満の通気性
    を有する濾紙を得る工程
    を含んでなる、前記方法。
25. 前記濾紙が、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の濾紙である、請求項２４に記載の方法。
26. 前記抄紙機が、傾斜ワイヤ機であり、ワイヤが、好ましくは水平に対して１５°〜２５°で傾斜している、請求項２４又は２５に記載の方法。
27. ワイヤ部の後、前記濾紙が、プレス部を通ってさらに脱水され、前記プレス部が、好ましくは、ニップを形成する２つのロールを備え、前記濾紙が、前記ニップを通って３０ｋＮ／ｍ及び最大で１００ｋＮ／ｍのライン荷重にさらされ、前記ロールが、好ましくは、スチールロール、特にプラスチックコーティングでコーティングされたスチールロールである、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. プレスの後、前記濾紙が、高温、特に熱風、赤外線放射、又は加熱されたシリンダーとの接触によって乾燥され、前記乾燥工程が、好ましくは加湿を含む、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 少なくとも９％、好ましくは少なくとも１０％、特に好ましくは少なくとも１１％、かつ、最大で２０％、好ましくは最大で１８％、特に好ましくは最大で１５％の含水率を有する状態の前記濾紙が、実質的に水蒸気を通さない状態で、特にポリエチレン又はポリプロピレンのフィルムで包装されている、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の濾紙から形成されたバッグであって、抽出対象の材料を含み、前記抽出対象の材料が、好ましくは茶である、前記バッグ。