JP4486362B2

JP4486362B2 - ヒートシール性フィルタ材料

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Publication number: JP4486362B2
Application number: JP2003569306A
Authority: JP
Inventors: ハインリッヒギュンター; カウシェンマンフレッド; メゲルダニー
Original assignee: パピエルファブリクシェーラーアンドホエッシェゲーエムベーハーアンドコムパニイカーゲー
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-02-19
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Description

本発明は、熱水に対する優れた安定性及び生物分解性を有するヒートシール性フィルタ材料に関し、生物分解可能かつ堆肥化可能なシートシール性ポリマー製ファイバを一つの構成要素として持つフィルタ材料に関するものである。

使用にあたり熱水を注ぐバッグに茶葉又は他の物品を詰めることは既知である。これらバッグは、典型的には、天然ファイバからなる第１層と、例えば、ＰＰ、ＰＥ又は種々の重合体のような熱溶融ポリマー製ファイバからなる第２層で形成する。この第２層は高速パック製造機でヒートシールでバッグを閉じる作用をする。

このバッグ材料は既知の方法で抄紙機上の湿潤載置プロセス、ウェブ形成機上の乾燥載置プロセス、又は支持層上のポリマー製ファイバの載置による溶融プロセスにより製造することができる。

材料の第１層の単位重量は、８〜４０ｇ／ｍ² の範囲、好適には、１０〜２０ｇ／ｍ² の範囲であり、ポリマー製のファイバよりなる第２層の単位重量は、１〜１５ｇ／ｍ² 、好適には、１．５〜１０ｇ／ｍ² の範囲である。

使用済みフィルタバッグは堆肥の堆積上に、又は生物廃棄容器を介して捨てられる。温度、湿度、微生物等の他のパラメータに基づいて所定期間後に、フィルタバッグの天然ファイバ要素は崩壊し、生物分解され、一方ポリマー製の繊維の網はそのまま残り、堆肥の品質を損なう。

熱塑性ポリマー製の要素から天然ファイバ要素を分離するのは実用的ではない。即ち、使用済みのフィルタバッグはリサイクルできない廃棄物として（グレイ容器に）捨てられるからである。

ヨーロッパ特許公開第３８０１２７号には、ティーバッグのためのヒートシール性のペーパーが記載されており、このペーパーの単位重量は、１０〜１５ｇ／ｍ² であり、ヒートシールは、例えば、ＰＰ、ＰＥ又はインターポリマーのポリマーで行われたため、従って、生物分解可能ではない。

ヨーロッパ特許公開第６５６２２４号には、特に、ティーバッグ、コーヒーバッグ、又はフィルタを製造するための単位重量が８〜４０ｇ／ｍ² のフィルタ材料が記載されており、ヒートシール性の層を、好適には、ポリプロピレン又はポリエチレンのようなポリマー製ファイバにより構成し、この層を柔らかい状態で天然ファイバからなる第１層上に載置する。

特開２００１‐１３１８２６号には、Ｌラクチドからなる生物分解可能なモノフィラメントの製造及びこれに続いての乾燥載置プロセスによって全体的に合成材料で織成したティーバッグの製造が記載されている。

独国特許出願公開第２１４７３２１号には、ポリオレフィンのパウダーからなる熱塑性ヒートシール性化合物が記載されており、この化合物を塩化ビニルのビニルアセテート共重合体のキャリヤマトリックス内に埋設する。この材料は、やはり、抄紙機プロセスによって製造したファイバ材料上にヒートシール性を付与するのに使用する。

独国特許出願公開第１９７１９８０７号には、天然ファイバの少なくとも１層の第１層と、生物分解可能なヒートシール性合成材料の少なくとも１層の第２層よりなる生物分解可能なヒートシール性フィルタ材料が記載されている。このフィルタ材料は、先ず、天然ファイバの懸濁水を抄紙機のワイヤに塗布し、ポリマー製ファイバが部分的に天然ファイバ層に貫入することができるようにこの天然ファイバの層上にヒートシール性の生物分解可能なポリマー製ファイバを堆積させる。

このフィルタ材料で製造した例えば、ティー用のフィルタバッグは、高い粒子保持能力を有する。しかし、このことは、空気透過性が低下するという犠牲を伴う。しかし、良好な粒子保持に関連して高い空気透過性を有することは、良好なフィルタ材料の究極の目標である。

従来技術のフィルタ材料は、以下の欠点の少なくとも一つを有する。

1. 例えば、ティーバッグ、コーヒーバッグ又は他のフィルタのような使用済みフィルタ材料は、しばしば堆肥の堆積物又は生物廃棄容器に捨てられる。温度、湿度、微生物等の他のパラメータに基づいて所定期間後に、フィルタバッグの天然ファイバ要素は崩壊し、生物分解され、一方ポリマー製の繊維の網はそのまま残り、堆肥の品質を損なう。
及び／又は
2. ティーバッグ及び同様のフィルタペーパーのための従来技術で既知の完全に生物分解可能なポリマー製材料を使用すると、ティーバッグに形成したヒートシールの継ぎ目は、約９０〜１００゜Ｃの温度に耐えることができない。
このことは、高速パック製造機でヒートシールして充填するティーバッグ製造は毎分約１０００袋というサイクルで行うからである。

いわゆるヒートシールロールは、１秒以下のサイクルタイムで１５０〜２３０゜Ｃの温度でバッグをシールするのが一般的である。このような短いサイクルタイムの過程で、ヒートシール材料は溶融し、互いに付着し、即座に固化し結晶化し、輸送にあたりバッグは再シールされ内容物が漏れ出さないようにする。

しかし、上述したように、従来技術の材料は、この作業条件を満たさない。

本発明の目的は、優れたヒートシール安定性と、乾燥状態及び湿潤状態の双方でシール継ぎ目の強度が良好である生物分解可能かつ堆肥化可能なフィルタ材料を得るにある。

本発明の他の目的は、このようなフィルタ材料を製造する方法を得るにある。本発明者は、生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ポリマー製ファイバを組み込むと、驚異的に、従来技術のフィルタ材料の上述の欠点を克服し、生物分解可能かつ堆肥化可能なフィルタ材料となり、同時にヒートシール性及びシール継ぎ目強度に関して優れた特性を示すようになることを見いだした。

この目的を達成するため、本発明は、ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバを含むフィルタ材料において、前記ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバを、１．２〜８．０の範囲の延伸率で延伸することを特徴とする。

ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ファイバは本発明によるフィルタ材料内に、製造容易なフィルタ材料のペーパー重量に基づいて０．０５〜５０重量％の範囲の量だけ存在させ、０．１〜４５重量％の量を存在させると有利であり、好適には、１．０〜３５重量％存在させる。

本発明に使用される用語「生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバ」とは、ドイツ標準規格仕様ＤＩＮ５４９００に規定されるように、完全に生物分解できかつ堆肥化できるポリマー製ファイバであると理解されたい。

本発明に使用するヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ポリマー製ファイバは、繊度（ＤＩＮ１３０１，Ｔ１）が０．１〜１０ｄｔｅｘの範囲、好適には、１．０〜６ｄｔｅｘの範囲とする。

更に、本発明に使用する延伸したヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ポリマー製ファイバは、１．２〜８の範囲の延伸率、好適には、２〜６の範囲の延伸率で延伸したものとする。この延伸率で延伸したポリマー製ファイバの結晶化はヒートシール後のこれらファイバの沸騰水に対する耐久性が向上する。

本発明に関連する延伸率は、当業者に一般的に知られている方法で測定される。

本発明に必要とされる延伸率は、市販の紡糸装置における溶融紡糸（メルト‐スピニング）プロセスによってポリマー製ファイバ製造を行うのが有用なポリマー製ファイバ製造の過程で得ることができ、１．２〜８の範囲の延伸率、好適には、２〜６の範囲の延伸率で延伸してポリマー製ファイバを製造する。以下のパラメータは、本発明に有用な好ましい延伸ポリマー製ファイバ製造上、有益なプロセスパラメータであることが確定した。
即ち、
‐紡糸温度：１８０〜２５０゜Ｃ、好ましくは１９０〜２４０゜Ｃ
‐冷却空気温度：１０〜６０゜Ｃ、好ましくは２０〜５０゜Ｃ
‐８５〜１８０゜Ｃ、好ましくは１２０〜１６０゜Ｃの熱間延伸
である。

ポリマー製ファイバの延伸は、湿潤特性によって吸水性が向上するよう親水性物質の存在の下に行うのが一般的である。

好適な実施例においては、紡糸装置によって延伸後に得られるポリマー製ファイバは、更に熱硬化させる。これによって、延伸ポリマー製ファイバの縮みは減少する。この熱硬化はポリマー製ファイバの溶融点以下の１０〜４０゜Ｃの温度で、延伸ポリマー製ファイバを熱処理することにより行うのが一般的である。

得られた延伸ポリマー製ファイバは、更に、延伸ポリマー製ファイバを組み込むまえのフィルタ材料製造の材料として、１〜２０ｍｍの範囲の長さ、有利には１〜１０ｍｍの範囲の長さ、好適には、２〜６ｍｍの範囲の長さにカットするのが一般的である。得られたポリマー製ファイバのカットは市販のフィラメント切断ツールを使用して行うのが一般的である。

本発明に使用する生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ポリマー製ファイバは、上述したように、ヒートシール性を有するのみならず、（上述したように）本発明のフィルタ材料に使用するヒートシールロールによって形成したヒートシールの継ぎ目が熱水に対して顕著な安定性を示すという特性をも有する。本発明の目的である本明細書中に使用する用語「熱水に対する安定性」は、本発明によるフィルタ材料から形成したフィルタバッグのヒートシール継ぎ目が、４分の熱水注ぎ後にも損なわれないでいることを意味すると理解されたい。

好適な実施例においては、本発明によるフィルタ材料は超音波処理によってヒートシールする。

本発明による延伸ポリマー製ファイバのための初期材料は、脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルアミド、及び脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルのグループから選択する。

特に、以下のポリマーとする。
脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステル：
Ａ）脂肪族二官能性アルコール、好適には、鎖状のＣ₂ からＣ₁₀のジアルコール、例えば、エタンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、又はより好適には、ブタンジオール及び／又は随意に脂環リングに５又は６個の炭素原子を有するのが好ましい脂環式二官能性アルコール、及び／又は部分的又は全体的にジオールに代えてエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン又は分子量が４０００にも達する好適には、１０００分子量程度のコポリマーをベースとするモノマー又はオリゴマーのポリオール、及び／又は随意に少量の分岐二官能性アルコール、好適には、例えば、ネオペンチルグリコールのようなＣ₃‐Ｃ₁₂アルキルジオール及び随意に付加したより高次の官能性を有する少量のアルコール、例えば、１，２，３‐プロパントリオール又はトリメチロールプロパンから、また脂肪族二官能性酸、好適には、例えば、好適には、コハク酸、アジピン酸のようなＣ₂‐Ｃ₁₂アルキルカルボキシル酸及び／又は随意に芳香族二官能性酸、例えば、テレフタル酸、フタル酸、ナフタリンジカルボキシル酸、及び随意に付加する少量のより高次の官能性を有する酸例えば、三量体の酸から、又は
Ｂ）好適には、２〜１２の炭素原子をアルキル鎖に有する酸及びアルコール官能化した基礎単位、例えば、ヒドロキシブチル酸、ヒドロキシ吉草酸、乳酸、又は乳酸の誘導体、例えば、ε‐カプロラクタム又はジラクチド、又は
Ａ）とＢ）を含む混合物及び／又は共重合体
ただし、芳香族の酸はすべての酸で見て５０重量％部分以上は計上しない；
脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルアミド：
Ｃ）脂肪族二官能性アルコール、好適には、鎖状のＣ₂ からＣ₁₀のジアルコール、例えば、エタンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、又はより好適には、ブタンジオール及び／又は随意に脂環リングに５〜８個の炭素原子を有するのが好ましい脂環式二官能性アルコール、及び／又は部分的又は全体的にジオールに代えてエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン又は分子量が４０００にも達する好適には、１０００分子量程度のコポリマーをベースとするモノマー又はオリゴマーのポリオール、及び／又は随意に少量の分岐二官能性アルコール、好適には、例えば、ネオペンチルグリコールのようなＣ₂‐Ｃ₁₂アルキルジカルボキシル酸及び随意に付加したより高次の官能性を有する少量のアルコール、例えば、１，２，３‐プロパントリオール又はトリメチロールプロパンから、また脂肪族二官能性酸、好適には、例えば、好適には、コハク酸、アジピン酸及び／又は随意に芳香族二官能性酸、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリンジカルボキシル酸、及び随意に付加する少量のより高次の官能性を有する酸例えば、三量体の酸から、又は
Ｄ）好適には、２〜１２の炭素原子を炭素鎖に有する酸及びアルコールで官能化した基礎単位、例えば、ヒドロキシブチル酸、ヒドロキシ吉草酸、乳酸、又は乳酸の誘導体、例えば、ε‐カプロラクタム又はジラクチド、又は
Ｃ）とＤ）を含む混合物及び／又は共重合体
ただし、芳香族の酸はすべての酸で見て５０重量％部分以上は計上しない；
Ｅ）脂肪族及び／又は脂環式の二官能性及び／又は随意に少量の分岐二官能性アミンからなるアミド部分を有し、好適には、鎖状脂肪族Ｃ₂‐Ｃ₁₀ジアミン及び随意に付加的した少量のより高次の官能性を有するアミン、好適には、ヘキサメチレンジアミン、イソフォロンジアミン(isophoronediamine）及びより好適には、ヘキサメチレンジアミン、及び好適には、アルキル鎖に２から１２の炭素原子を有する、又は脂環式酸ではＣ₅ 又はＣ₆ のリングを有する鎖状及び／又は脂環式二官能性酸、好適には、アジピン酸、及び／又はずん位置に少量の分岐二官能性及び／又は随意に芳香族二官能性の酸、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボキシル酸、及び随意に付加した少量の、好適には、２〜１０の炭素原子を有するより高次の官能性を有する酸、又は
Ｆ）好適には、脂環式鎖に４〜２０個の炭素原子を有する酸及びアミンで官能化した基礎単位、好適には、ω‐ラウロラクタム(laurolactam）、ε‐カプロラクタム、より一層好適には、ε‐カプロラクタム、又は
Ｅ）とＦ）を含むアミド部分としての混合物、
ただし、エステル部分Ｃ）及び／又はＤ）は、Ｃ），Ｄ），Ｅ），Ｆ）の合計で見て少なくとも２０重量％、好適には、エステル構造の重量部分が２０〜８０重量％の範囲であり、アミド構造の部分が８０〜２０重量％の範囲となるようにする。

酸として述べたすべてのモノマーは、例えば、塩化アシル又はエステルのような誘導体の形式で使用することもでき、モノマーだけでなく、オリゴマーエステルとすることもできる。

本発明により使用する生物分解可能かつ堆肥化可能なポリエステルアミドの合成は、初期成分に随意に水を添加して化学量論的に混合し、次いで反応した混合物から水を除去することによりポリアミド方法に従って行うことができるだけでなく、初期成分に過剰なジオールを添加して化学量論的に混合し、酸るグループをエステル化し、次いでこれらエステルをエステル交換又はアミド交換することによりポリエステル方法に従って行うことができる。上述の第２の場合、水を再蒸留するだけでなく、過剰のジオールも蒸留する。上述のポリエステル方法による合成の方が好ましい。

更に、既知の触媒を使用して重縮合も一層促進される。ポリアミド合成を促進することがよく知られている燐化合物だけでなく、エステル化のため並びに２者の化合のための酸による又は有機金属的な触媒も重縮合促進することができる。

注意すべきことは、使用する任意の触媒が生物分解性、又は堆肥化性若しくはこれにより生ずる堆肥の品質のいずれかに悪影響を及ぼすことがないようにすることである。

更に、ポリエステルアミドを形成する重縮合は、リシン、リシン誘導体、又は他のアミド的に分鎖化生成物、例えば、アミノエチルアミノエタノールを使用することによって影響を受けることがあるが、縮合を促進するだけでなく、分鎖化生成物をも生成する（例えば、ヨーロッパ特許公開第６４１８１７号、独国特許公開第３８３１７０７号参照）。

ポリエステルの生成は一般的な知識であるか、又は既存のプロセスと同様にして行うことができる。

本発明に従って使用するポリエステル又はポリエステルアミドは、ポリマーに基づいて（ポリマーの解説書も参照）添加剤を０．１〜５重量％、好適には、０．１〜３重量％、特に、０．１〜１重量％含有するものとすることができる。これら添加剤の例としては、例えば、条件剤（モディファイア）及び／又は充填補強材料及び／又はプロセス補助剤、例えば、結晶核促進剤、通常の可塑剤、脱型補助剤、難燃剤、衝撃条件剤（インパクトモディファイア）、着色料、安定剤、及び熱可塑樹脂の分野で普通の他の添加剤があるが、堆肥化性を完全にするための生物分解性の条件に関して、添加剤によって生物分解性が損なわれないようにし、また堆肥に残存する添加剤が無害であるように注意を払わねばならない。

生物分解可能かつ堆肥化可能なポリエステル及びポリアミドは、分子量がほぼ５０００〜５０００００ｇ／ｍｏｌ、有利には５０００〜３５００００ｇ／ｍｏｌ、より好適には、１００００〜２５００００ｇ／ｍｏｌの範囲とし、これら分子量は例えば、ポリスチレン標準に対するｍ‐クレゾールにおけるゲルクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定することができる。好適には、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリエステルは、共重合体である場合には任意の共重合体とすることができる。

好適な実施例においては、延伸ポリマー製ファイバのための初期材料は、４０〜６５重量％（全体的に見て）のエステル部分と、３５〜６０重量％（全体的に見て）のアミド部分を有するポリエステルアミドとし、例えば、６６塩、アジピン酸、アミド含有量が６０重量％、エステル含有量が４０重量％のブタンジオールとにより形成し、ポリスチレン標準に対してｍ‐クレゾールにおいてＧＰＣによって測定して）平均分子量が１９３００のポリエステルアミドとすることができる。

特に、好適には、本発明による延伸ポリマー製ファイバに使用する初期材料は、初期材料ポリマーで見て水分が０．１重量％以下、好適には、０．０１重量％以下にし、ポリマー製ファイバの紡糸及び延伸に対する破断が生じないようにする。

本発明の目的に有用な天然ファイバとしては、当業者に既知の天然ファイバがあり、例えば、麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻、及び長ファイバの木製パルプ等がある。

本発明の特に好適な実施例においては、フィルタ材料に潤滑剤を含める。本発明に有用な潤滑剤は、ポリマー製ファイバの潤滑性を向上し、従って、結晶質ゾーンの集合及び配向を増大及び改善する化合物とする。これにより、結晶質ゾーンのポリマー製ファイバ部分が増大する。

このような潤滑剤は当業者には既知である。例えば、炭化水素オイル、又はワックス、又はシリコーンオイルがある。好適な実施例においては、本発明の目的に有用な潤滑剤としては、１０〜４０炭素原子からなる連鎖長さを有する長連鎖脂肪酸の脂肪酸エステルにより構成し、例えば、「Ｌｏｘｉｏｌ」の商標名の下にヘンケル社から市販されている脂肪酸エステルがある。

本発明フィルタ材料に存在する潤滑剤は、すぐに製造に供することができるファイバ材料のペーパー重量で見て、０．５〜５．０重量％の量、好適には、１．０〜３．０重量％の量とする。

どんな理論に縛られることもなく、本発明の発明者は、潤滑剤を使用することはポリマー製ファイバの迅速な再結晶化に有利であり、この再結晶化はヒートシール強度に特に必要かつ有用であり、生地における隣接のファイバは極めて迅速に比較できる結晶化ゾーンに凝集し、次に凝集が急激に展開する。

より好適な実施例においては、本発明のフィルタ材料は、ヒートシールにおける延伸ポリマー製ファイバの結晶化を増大させる結晶化種材料を含有するようにする。

本発明の目的とする有用な結晶化種材料としては、無機材料例えば、タルク、カオリン又は同様の材料があり、通常これら材料は極めて微細に破砕された形態である。

結晶化種材料の粒子寸法としては、通常０．１〜５μｍの範囲である。

添加する結晶化種材料の量は、通常０．０１〜１．０重量％の範囲である。

本発明によるフィルタ材料及び製造方法の実施例を以下に詳細に説明する。

一般的に、本発明によるフィルタ材料並びに上述のポリマー製ファイバ成分とともに、天然ファイバよりなるのが好ましい他の少なくとも１個の成分を有する。

本発明の好適な実施例においては、本発明によるフィルタ材料は異なる成分の２個又はそれ以上の層から形成し、天然ファイバを含む少なくとも１層と、ポリマー製ファイバを含む１層とにより形成し、フィルタ材料を形成した後に少なくとも２層が互いに部分的に絡み合うことができるようにする。層間の浸透度は、フィルタ材料の製造プロセスで制御することができ、例えば、抄紙機を使用する場合にはスクリーン上での脱水度を制御することによって行う。

ポリマー製ファイバによって構成する層は、抄紙機上の天然ファイバ層上に載置することができ、これにより、紙の層のように互いに融合する。

フィルタ材料の第１層の単位重量は、約８〜４０ｇ／ｍ² の範囲、好適には１０〜２０ｇ／ｍ² の範囲の重量とし、ＤＩＮＩＳＯ９２３７で空気の透過性が３００〜４０００ｌ／ｍ² ・ｓ、好適には、５００〜３０００ｌ／ｍ² ・ｓとする。

フィルタ材料の第２層の単位重量は、１〜１５ｇ／ｍ² の範囲の重量とし、好適には、１．５〜１０ｇ／ｍ² の範囲の重量とする。

フィルタ材料の第１層（天然ファイバにより構成するのが好ましい）は、湿潤強度の高いものとして構成する。

フィルタ材料の第１層（天然ファイバにより構成するのが好ましい）は、本発明によれば、既知の典型的な天然材料、例えば、麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻、及び他の長ファイバの木製パルプ、更に、好適には、これらの混合物とする。

第２層はポリマー製ファイバにより構成する。第２層は、ポリマー製ファイバとともに他の成分特に、天然ファイバを含有させ、混合率を１／３を天然ファイバ、２／３をポリマー製ファイバとすると特に好適である。

本発明によるフィルタ材料は、例えば、ティーバッグ、又はコーヒーバッグ、又はティー用若しくはコーヒー用のフィルタを製造するのに使用することができる。

上述したように、本発明によるフィルタ材料の製造方法は、第２層のヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なファイバが第１層に部分的に浸透し、例えば、抄紙機における乾燥工程のプロセスで第１層のファイバ、好適には、天然ファイバを溶融状態で取り囲むように制御することができる。しかし、本発明によれば、フィルタ作用の必要な多孔質性は塞がれずに残る。

本発明に使用される製造方法を、特に、２層フィルタ材料の実施例に関して図面につき説明する。

図１は、抄紙機を使用して、例えば、天然ファイバ及び合成ファイバから本発明によるフィルタ材料の形成する種々の段階における線図的説明図を示す。

図１は、本発明によるフィルタ材料を形成する上での各段階のファイバの線図である。図１ａは、天然ファイバ１からなる第１繊維質層の形成、及び生物分解可能かつ堆肥化可能なシートシール性合成ファイバ２からなる第２繊維質層の形成を示す。合成ファイバ２からなる第２繊維質層の形成は、天然ファイバ１によって形成した第１繊維質層上に載置して行う。図面で両者の違いを分かりやすくするため、天然ファイバ１を水平ハッチングにより示し、ヒートシール性の合成ファイバ２はほぼ垂直方向のハッチングで示す。

図１ｂは、２層、特に、ファイバ２からなる第２層が、上述の脱水により２層の部分的な相互浸透を生じて合成ファイバ２の端部が天然ファイバ１間に入り込む様子を示す。他の製造段階では、部分的に相互に絡み合う第１及び第２の層を乾燥し、乾燥加熱によって合成ファイバ２は溶融し、また再固化する際にファイバ２がファイバ１の周りを包囲し、これらファイバ１を部分的に閉じ込める。フィルタ材料は、このようにして、シートシール性を有するようになる（図１ｃ参照）。

図２は、本発明によるフィルタ材料を製造するのに使用することができる抄紙機の基本構造を示す。先ず、打砕した天然ファイバと水とから懸濁液「Ａ」を形成する。更に、ポリマー製ファイバ並びに随意に他の少量のファイバ、例えば、天然ファイバと、やはり水とから懸濁液「Ｂ」を用意する。

これら２種類の懸濁液Ａ，Ｂは、それぞれ対応の容器３，４からヘッドボックスを経て抄紙機に供給する。抄紙機は循環スクリーン５を有し、この循環スクリーン５は多数の脱水チャンバ６，７，８を通過する。

適当な配管手段及びポンプ手段を使用して懸濁液Ａを２個の第１脱水チャンバ６の上方におけるスクリーン５上に供給し、水をチャンバ６及び脱水ラインを経て吸引する。このプロセスにおいて、天然ファイバの第１層が移動するスクリーン５上に形成される。スクリーン５が脱水チャンバ７を通過するとき第２懸濁液Ｂを供給し、合成ファイバの第２層が脱水チャンバの上方で第１層の表面上に載置される。このプロセスにおいて、脱水ラインから脱水を生ずる。互いに重なり合った２つの繊維質層を支持するスクリーン５が更に移動するとき、脱水チャンバ８の上方で脱水操作を行い、この結果、２個の層は互いに部分的に絡み合う。浸透度は、脱水の度合いを適正に調整することにより変化させることができる。

この結果生じた天然ファイバとポリマー製ファイバとよりなる材料９は、スクリーンから剥がれ出て、乾燥オペレーションに送られる。この乾燥オペレーションは種々の方法で行うことができ、例えば、接触乾燥及びフロースルー乾燥によって行う。

素子１０は単に適当な乾燥素子を大まかな略図的に示唆するだけである。

図２において、参照符号１０は３個の乾燥シリンダを示し、これら乾燥シリンダによって形成した紙ウェブを接触乾燥する。しかし、生じた紙ウェブを単に１個のシリンダに通過させ、紙ウェブをこのシリンダに載置させることなく熱空気により乾燥するようにすることもできる。

２層の繊維質材料の加熱により混合層９における合成ファイバ２は溶融する。乾燥ステーションから抜け出てこれら合成ファイバ２が再固化するとき、合成ファイバは少なくとも部分的に天然ファイバを包囲し、このヒートシール性フィルタ材料をロール１１に巻き取る。

次に、実験例につき本発明をより詳細に説明する。しかし、これら実験例は本発明を限定するものではない。

実験例１
２層フィルタ材料を、通常の方法で抄紙機上の第１走行でウェット載置プロセスにより製造した。
このことにより、天然ファイバ（３７重量％のマニラファイバと６３重量％の軟木パルプの混合物）からなり平均単位重量が約１２ｇ／ｍ² となる第１層が傾斜したワイヤマシン上に製造され、次いで８０重量％の生物分解可能なヒートシール性を有するポリマー製ファイバ（ポリエステルアミドファイバ＜４０％エステル部分、６０％アミド部分＞から延伸率２．８、ファイバ長さ４．６ｍｍ、ファイバの繊度２．２ｄｔｅｘ、平均単位重量約４．５ｇ／ｍ² で延伸した）と、２０重量％の軟木パルプとから形成した第２層を第１層表面上に載置した。

この後、マシン上でより高い温度での短時間乾燥することにより、天然ファイバの第１層に対してポリマー製ファイバを溶融させ、本発明によるフィルタ材料を形成した。

市販のパック装置（イタリア、ボログナのイマ［Ｉｍａ］社製造の型番Ｃ５１）を使用してこのフィルタ材料を１８５゜Ｃの温度でヒートシールしたティーバッグに仕上げ、このティーバッグには９００バッグ／分の速度で１．９ｇの茶葉をそれぞれ充填した。

これらティーバッグで行った試験結果は以下の通りである。

浸出試験（任意に選択したティーバッグ２０個にそれぞれ１００゜Ｃの熱水を注ぎ、４分間浸出させる）：シールがほどけたバッグはなかった。

生物分解性のヒートシール性ポリマー製ファイバの代わりに、非生物分解性の塩化ビニルのビニルアセテート共重合体を使用する以外は上述のようにしてフィルタ材料を形成したものと比較した場合
浸出試験で５個のティーバッグがシールがほどけなかった。

実験例２
実験例１を繰り返して以下の初期材料からティーバッグを製造した。
第１層の原材料：３２重量％のマニラファイバ、５３重量％の軟木、１５重量％の硬木
第２層の原材料：延伸率４．５、ファイバ長さ６．０ｍｍ、ファイバの繊度２．２ｄｔｅｘで延伸した５９重量％のポリエステルアミドファイバ（４０％エステル部分、６０％アミド部分）、及び４１％重量％軟木パルプ

本発明によるフィルタ材料を形成する上での各段階のファイバの線図である。本発明によるフィルタ材料を製造するのに使用することができる抄紙機の基本構造の説明図である。

Claims

ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバを含むフィルタ材料において、ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバを、１．２〜８．０の範囲の延伸率で延伸し、かつ繊度（ＤＩＮ１３０１，Ｔ１）が１．０〜６ｄｔｅｘの範囲である脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルから選択した、ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバとしたことを特徴とするフィルタ材料。
請求項１記載のフィルタ材料において、
前記ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能な延伸ポリマー製ファイバは、以下の脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルから選択した、即ち、
Ａ）脂肪族二官能性アルコール、脂環式二官能性アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラヒドロフラン又は分子量が４０００にも達するコポリマーをベースとするモノマー又はオリゴマーのポリオール、分岐二官能性アルコール、より高次の官能性を有するアルコールよりなるグループから選択した少なくとも一つの化合物、ならびに、脂肪族二官能性酸、芳香族二官能性酸、およびより高次の官能性を有する酸よりなるグループから選択した少なくとも一つの化合物を使用して調合した脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステル、又は
Ｂ）酸、アルコール官能化した基礎単位、およびその誘導体よりなるグループから選択した少なくとも一つの化合物を使用して調合した、脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステル、又はＡ）とＢ）を含む混合物及び／又は共重合体
ただし、芳香族の酸はすべての酸で見て５０重量％部分以上は計上しないものとした、
フィルタ材料。
フィルタ材料は、更に、天然ファイバよりなる他の構成要素を含むものとした請求項１又は２記載のフィルタ材料。
フィルタ材料を異なる構成要素の２個又はそれ以上の個数の層から製造し、少なくとも１個の層は天然ファイバを含み、１個の層はポリマー製ファイバを含み、ただし、少なくとも２層はフィルタ材料製造後には部分的に互いに絡み合うことができるものとした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のフィルタ材料。
第１層は、８〜４０ｇ／ｍ^２の間の単位重量を有し、ＤＩＮＩＳＯ９２３７で空気の透過性が３００〜４０００ｌ／ｍ^２・ｓとした請求項４に記載のフィルタ材料。
生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバよりなる第２層は、単位重量が１〜１５ｇ／ｍ^２とした請求項４記載のフィルタ材料。
第１層を天然ファイバにより構成し、湿潤強度の高いものとして構成した請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のフィルタ材料。
フィルタ材料を製造する方法において、１．２〜８の範囲の延伸率で延伸し、かつ繊度（ＤＩＮ１３０１，Ｔ１）が１．０〜６ｄｔｅｘの範囲である脂肪族又は部分的に芳香族のポリエステルから選択した、ヒートシール性を有し、生物分解可能かつ堆肥化可能なポリマー製ファイバを組み込むことによって、フィルタ材料を湿潤載置プロセスで製造することを特徴とするフィルタ材料製造方法。
ティーバッグ、コーヒーバッグ、又はティー若しくはコーヒー用のフィルタを製造するのに請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のフィルタ材料を使用することを特徴とするフィルタ材料の使用方法。