JP4745310B2 - 飲料用フィルターバック - Google Patents

Description

本発明は、紅茶や緑茶等の茶葉や出汁のもととなるカツオ節や昆布等を充填する飲料用フィルターバックであって、生分解性の素材を用いた飲料用フィルターバックに関するものである。

近年、環境問題が大きく取り扱われる中、製品原料として植物由来のものを用いることや、製品の素材が生分解性を備えていることへの要望が高まっている。飲料用フィルターバックは、一度使用した後に再度使用せずに使い捨てるため、上記の要望がよりなされている。このような状況下、融点の異なる２種のポリ乳酸を用いた熱融着性ポリ乳酸繊維を素材として用いたティーバックが、特許文献１に開示されている。ポリ乳酸は、生分解性を備え、かつ植物由来のものであるため、環境問題を解決する素材として注目されている。

しかし、特許文献１のティーバックは、２種のポリ乳酸に融点差を１０℃以上設けてはいるものの、安定した熱処理を行うためには、融点差をさらに大きく設けることが必要であり、融点差を大きく設けようとすると、低融点のポリ乳酸として非晶性のものを用いることになる。非晶性のポリ乳酸は、ガラス転移点以上の温度で軟化が始まることから、繊維の製造時に熱固定することができず、得られる繊維は熱的に安定しにくく、加熱接着処理の際に繊維が熱収縮し、織物の風合いが硬化したり、アピアランス（表面外観）の乱れが生じるという問題が生じる。
特許第３４６２１５５号

本発明は、上記の問題を解決し、製品製造時において、熱接着処理等の加熱を伴う処理の際、熱収縮が発生せずに安定した加熱処理を行うことができ、得られる製品においては、風合い硬化や凹凸発生による表面外観の乱れが生じることのない、織物からなる飲料用フィルターバックを提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために検討を行った結果、芯部に特定の融点を有するポリ乳酸を配し、鞘部に芯部と特定の融点差を有しかつ結晶融点を有する特定の共重合体を配すれば、熱処理での軟化や熱収縮が小さくなり、熱的に安定して良好にヒートセットすることができることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、モノフィラメント糸が経糸および緯糸に配された織物によって袋状に構成される飲料用フィルターバックであって、モノフィラメント糸は、芯部に融点１５０℃以上のポリ乳酸、鞘部に結晶融点を有しかつ芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低い重合体が配された芯鞘複合形態であり、鞘部の重合体がポリアルキレンサクシネートあるいはポリアルキレンサクシネートに乳酸が１〜６モル％共重合した共重合体（ただし、共重合体において架橋しているものを除く。）のいずれかであり、織物は、経糸と緯糸の交点が溶融した鞘部の重合体により熱接着しており、飲料用フィルターバックは、その端辺縁が超音波シールあるいはヒートシールにより接着することにより袋状に構成されていることを特徴とする飲料用フィルターバックを要旨とするものである。

次に、本発明を詳細に説明する。

本発明の飲料用フィルターバックを構成するモノフィラメント糸は、芯部に融点１５０℃以上のポリ乳酸、鞘部に結晶融点を有しかつ芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低い重合体が配された芯鞘型複合形態である。

モノフィラメント糸において、芯部に融点１５０℃以上のポリ乳酸を配し、鞘部に結晶融点を有しかつ芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低い重合体が配する理由は、あらゆる熱加工工程で、芯部のポリ乳酸には熱の影響を与えにくく、鞘部の重合体のみ熱の影響を与えるためである。すなわち、上記重合体を配することにより、織物の経糸と緯糸との交点を溶融接着する際の熱接着加工、織物の精練加工、ヒートセット加工等の熱を付与する加工工程において、鞘部の重合体のみを溶融させ、芯部のポリ乳酸に軟化が生じることないため、モノフィラメント糸が加熱により収縮が生じにくく、よって、表面形態の良好な織物を得ることができる。また、織物の経糸と緯糸の交点での密着度が向上し接着力が良好なものを得ることができ、物理的、機械的性能が良好なフィルターバックを得ることができる。なお、鞘部の重合体が結晶融点を有さず、かつ芯部のポリ乳酸との融点差が５０℃未満であると、モノフィラメント糸を製造する工程において、十分にヒートセットを行うことができないため、得られるモノフィラメント糸自身が熱収縮しやすい糸となり、後の熱加工工程にて大きく熱収縮が生じてしまい、寸法安定性に劣ることとなる。なお、ここで結晶融点を有するとは、示差走査型熱量計にて融解吸熱曲線を描いた際に明瞭な吸熱ピークを描くものをいう。

本発明において用いるポリ乳酸としては、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体であるポリＤＬ−乳酸、あるいはポリＬ−乳酸とポリＤ−乳酸の混合物（ステレオコンプレックス）が挙げられる。こらのうち、融点１５０℃以上のものであればいずれでもよい。Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体であるポリＤＬ−乳酸を用いる場合のＤ−乳酸とＬ−乳酸の共重合比（Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸）は、１００／０〜９５／５、５／９５〜０／１００が好ましい。上記共重合比を外れる共重合体は、融点が１５０℃未満となり、また、非晶性が高くなるため、本発明の目的を達しにくい。本発明においては、融点が１５０℃以上で結晶性を有するポリ乳酸を芯部に配することにより、熱加工性が良好なモノフィラメント糸および織物が得られ、寸法安定性が良好で表面形態に優れたフィルターバックを得ることができる。

なお、ポリ乳酸は、耐久性を向上させる目的で、脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤が添加されたものであってもよい。

鞘部には、結晶融点を有し、芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低い重合体であり、ポリアルキレンサクシネートあるいはポリアルキレンサクシネートに乳酸が１〜６モル％共重合した共重合体を配する。

鞘部に配するポリアルキレンサクシネートとは、エチレンサクシネート、ブチレンサクシネート、プロピレンサクシネート等の繰り返し単位よりなるものであり、エチレングリコール、ブタンジオール等のアルキレンジオールとコハク酸を共重合したものである。なお、本発明の目的を損なわない範囲で、上の繰り返し単位に、ε−カプロラクトン等の環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸等のα−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等のグリコール類、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、リンゴ酸等のジカルボン酸類を共重合させてもよいが、これらの共重合量は３０モル％以下の範囲とする。

また、本発明においては、鞘部に、上記したポリアルキレンサクシネートに乳酸が１〜６モル％共重合した共重合体（ただし、共重合体において架橋しているものを除く。）を配する。乳酸が共重合してなる共重合体を鞘部に用いることにより、鞘部を構成する重合体と芯部を構成するポリ乳酸との相溶性が飛躍的に良化する。芯部と鞘部の重合体の相溶性が良好でないと、熱を付与することにより溶融した鞘部の重合体が、芯部との界面を小さくするために流動して島状に凝集するという現象が起こる。溶融流動した重合体のすべてが、経糸と緯糸の交点に凝集すれば交点での接着強力が良好となるとも考えられるが、これは確実に制御できるものでない。乳酸が共重合した共重合体を鞘部に用いることにより、すなわち、芯部を構成するポリ乳酸と共通の成分を鞘部に含有させることにより、鞘部の重合体と芯部のポリ乳酸との相溶性を良化させ、前述のような鞘部の溶融流動といった現象が起こりにくく、経糸と緯糸の交点にて確実に接着が行われ、織物全体において斑のない接着強力を有するものを得ることができ、織物全体において形態安定性が良好となる。

ポリアルキレンサクシネートに乳酸が共重合してなる共重合体において、共重合する乳酸が１モル％未満であると、鞘部の重合体と芯部のポリ乳酸の相溶性が十分に良化せず、上記の効果が得られにくい。一方、共重合する乳酸が６モル％を超えると、ポリ乳酸との相溶性はより良好ではあるが、ポリアルキレンサクシネートの本来有する柔軟性が損なわれ、得られる織物はソフト性に欠けたものとなり、ポリアルキレンサクシネートを使うことによる特徴がなくなってしまう。ポリアルキレンサクシネートに共重合する乳酸は、Ｌ−乳酸であっても、Ｄ−乳酸でもよい。また、乳酸は、モノマー単位で共重合してなるものを基本とするが、本発明の効果を損なわない範囲でオリゴマー単位（２個〜１０個程度）のものが一部含まれていてもよい。

鞘部の重合体は、上記したように芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低いものを用いるが、融点の下限は９０℃がよい。９０℃未満であると、飲料用フィルターバックとして、使用中に軟化しやすくなるという問題が発生する。

本発明においては、芯部のポリ乳酸および鞘部の重合体には、本発明の効果を損なわない範囲内において、各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。例えば、艶消し剤、顔料、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤等の添加剤が挙げられる。

芯部のポリ乳酸および鞘部の重合体の極限粘度は、紡糸設備、繊維物性等により適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。

芯部と鞘部との複合比率は、熱接着性等を考慮して適宜決定すればよく、通常、７０／３０〜３０／７０、好ましくは６０／４０〜４０／６０（質量比）の範囲がよい。芯部の複合比率が３０部未満であると、糸強度が低下し、また、このモノフィラメント糸によって構成される織物、フィルターバックの風合いが硬化する傾向となる。一方、芯部の複合比率が７０部を超えると、接着成分となる鞘部の比率が減少するために、織物の交点での接着強力が得られにくい傾向となる。

本発明のモノフィラメント糸は、常法に従い、複合紡糸装置を用いて製造できる。すなわち、引取速度が４５００ｍ／分以下の範囲で紡糸した後、延伸を施すことにより得ることができる。引取速度が４５００ｍ／分を超えると紡糸時に糸切れが発生しやすく、また、延伸倍率が低くなるため延伸後の強度が低く、実用的な物性の糸が得にくい。また、生産性よく製造するには引取速度を１０００ｍ／分以上とすることが好ましい。延伸は紡糸した糸条を一旦捲き取った後に延伸機に供給するか、あるいは、紡糸に引き続き、延伸ローラを介して直接延伸を施してから捲き取ることもできる。

本発明に用いるモノフィラメント糸の単糸繊度は、１０デシテックス〜６０デシテックスの範囲にあることがよい。また、モノフィラメント糸の断面形状は特に限定されるものではなく、通常の円形断面のほか、三角形等の多角形断面形状や断面の最外周の一部が突起を形成しているような異形断面形状のものでもよい。

本発明のフィルターバックは、上記したモノフィラメント糸が経糸および緯糸に配された織物によって構成される。織物においては、経糸と緯糸の交点が溶融した鞘部の重合体により熱接着している。経糸と緯糸の交点が熱接着していることにより織物を構成する糸が拘束されて自由度を失うため、形態安定性の良好な織物となり、織物の目開きが制御され、フィルターバック中の充填物が脱落することを良好に防ぐことができる。織物の目開きは、フィルターバックに充填する充填物に応じて適宜選択すればよいが、０．２０〜０．２９ｍｍが適当である。

本発明のフィルターバックは、上記した織物によって構成され、例えば適宜の大きさの織物をふたつ折りし、端部の二辺を超音波シールあるいはヒートシールにより接着シールした後、茶葉等の充填物を充填した後、開口された一辺をシールして袋状とすることが挙げられる。また、平坦な袋状でなく、三角錘や四角錘といった立体的な袋状であってもよい。この場合も、織物の端部を接着シールすることにより袋形態とする。

本発明の飲料用フィルターバックは、紅茶や緑茶等の茶葉をバック中に充填してティーバックとして好適に用いることができる。また、鰹節や昆布等を充填して出汁バックとして好適に用いることができる。

本発明によれば、芯部に特定の融点を有するポリ乳酸を配し、鞘部に芯部よりも融点が５０℃以上低くかつ結晶融点を有する特定の重合体を配したモノフィラメント糸を、織物の経糸および緯糸に配したものであり、加熱接着処理時の寸法安定性が良好なため、加工性が良好であり、また、加熱処理による熱収縮や風合いの低下が生じにくいため、得られる製品の表面外観は良好であり、かつ経糸と緯糸の交点で良好に接着していることから、目ずれが生じ難く、充填物が脱落することはないという効果を奏する。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお特性値の測定法は次の通りである。
（１）融点；パーキンエルマー社製ＤＳＣ−２型（示差走査熱量計）を用いて、昇温速度２０℃／分で測定した。

（２）接着性；ＪＩＳ Ｌ １０６２ Ａ法（糸ゆがみ法）に準じて、荷重８．８Ｎで測定し、下記の２段階の評価を行った。
○：開口距離が経緯共に１．０ｍｍ未満
×：開口距離が経緯共に１．０ｍｍを超える

（３）風合い；カトーテック社製 曲げ試験機ＫＥＳ−ＦＢ２を用い、ＫＥＳ風合い測定の曲げ特性試験を行い布１ｃｍ幅あたりの曲げ硬さ（Ｂ値）を求め、下記の２段階の評価を行った。
○：０．０１ｇｆ・ｃｍ^２／ｃｍ未満
×：０．０１ｇｆ・ｃｍ^２／ｃｍを超える

（４）表面外観；交点が熱接着された織物について、表面形態を観察し下記の２段階評価を行った。
○：織物表面が平坦であり凹凸がなく、良好な外観をしている。
×：凹凸があり、収縮等により乱れた印象を受ける。

実施例１
芯部には、光学純度９９％のポリＬ乳酸と光学純度９９％のポリＤ乳酸とが質量比５０／５０で混合されてなる混合物（結晶融点２１８℃のポリ乳酸ステレオコンプレックス）、鞘部には、ポリブチレンサクシネートにＬ乳酸が３．０モル％共重合した共重合体（結晶融点１０９℃）を使用し、常法により複合紡糸、延伸、巻き取りにより、芯部／鞘部の比率が５０／５０、円形断面形態で単糸繊度が２６デシテックスのモノフィラメント糸を得た。得られたモノフィラメント糸を経糸および緯糸に配して、ウォータージェットルームの織機を用いて、９７本／吋×９５本／吋の平織物を得た。得られた平織物を精錬した後、１３０℃のヒートロールに織物の片面を接触させて、経糸と緯糸の交点を熱接着し、交点が熱接着してなる織物を得た。

実施例２
実施例１において、芯部に、ポリＤＬ−乳酸（Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸の共重合比が１／９９で光学純度９８％、結晶融点１６８℃）を用いたこと以外、実施例１と同様にして実施例２の交点が熱接着してなる織物を得た。

比較例１
実施例１において、鞘部に、ポリＤＬ−乳酸（Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸の共重合比が１０／９０で光学純度８０％、非晶性のため明確な融点を示さず、軟化点は１２０℃）を用いたこと以外、実施例１と同様にして比較例１の交点が熱接着してなる織物を得た。

比較例２
実施例２において、鞘部に、ポリＤＬ−乳酸（Ｄ−乳酸／Ｌ−乳酸の共重合比が８／９２で光学純度８４％、結晶融点１３０℃）を用いたこと、織物をヒートロールにて熱処理する際のロール設定温度を１５０℃としたこと以外は、実施例２と同様にして比較例２の交点が熱接着してなる織物を得た。

実施例１、２および比較例１、２の評価結果を表１に記載する。

表１から明らかなように、実施例１、２では、接着性、風合い、表面外観共に良好であり、安定した熱処理加工を行うことができた。

一方、比較例１は、鞘部の重合体が非晶性であるため、熱処理により得られた織物は、風合いおよび表面外観に劣るものであった。また、比較例２は、芯部と鞘部との融点差が十分に設けられたものではなく、風合いおよび表面外観に劣り、また、接着性にも劣ることから目ズレしやすいものであった。

実施例１および２にて得られた織物を用い、それぞれ４ｃｍ×４ｃｍの試料片２枚を用意し、重ねて三方をヒートシールし、開口部より緑茶の茶葉を充填し開口部をヒートシールし、緑茶のフィルターバックを得た。熱湯を注いだところ、良好に緑茶が抽出された。

Claims (1)

1. モノフィラメント糸が経糸および緯糸に配された織物によって袋状に構成される飲料用フィルターバックであって、
   モノフィラメント糸は、芯部に融点１５０℃以上のポリ乳酸、鞘部に結晶融点を有しかつ芯部のポリ乳酸よりも融点が５０℃以上低い重合体が配された芯鞘複合形態であり、鞘部の重合体がポリアルキレンサクシネートあるいはポリアルキレンサクシネートに乳酸が１〜６モル％共重合した共重合体（ただし、共重合体において架橋しているものを除く。）のいずれかであり、
   織物は、経糸と緯糸の交点が溶融した鞘部の重合体により熱接着しており、
   飲料用フィルターバックは、その端辺縁が超音波シールあるいはヒートシールにより接着することにより袋状に構成されていることを特徴とする飲料用フィルターバック。