JP5503989B2 - 生分解性積層不織布からなる食品用フィルター - Google Patents
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Description
また、ティーバッグ用途等に使用されている包装材料として紙が用いられていることが多いが、紙は透明性が悪く、包装材料の中身が見えないこと、ヒートシール加工ができない等の問題もある。
以上のように、粉漏れ性やヒートシール性、透明性、成分抽出性に関して総合的に満足することができる生分解性積層不織布からなる食品用フィルターは未だ得られていない。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
ポリ乳酸系重合体の長繊維をスパンボンド法でコンベア上に紡糸して、長繊維層を形成する工程、
該長繊維層の上にポリ乳酸系重合体の極細繊維をメルトブロー法で吹き付けてインラインで積層して、極細繊維層を形成する工程、その後
前記長繊維層側の下ロールの熱圧着温度を前記長繊維の融点より20〜80℃低い温度に、かつ、前記極細繊維層側の上ロールの熱圧着温度を前記極細繊維のガラス転移温度以下に設定したエンボスロール又はフラットロールを用いた熱圧着により、前記長繊維層と前記極細繊維層を一体化する工程、
を含む、前記[1]〜[9]のいずれかに記載の食品用フィルターの製造方法。
本発明に用いるポリ乳酸系重合体としては、ポリL−乳酸、ポリD−乳酸、L−乳酸とD−乳酸との共重合体、L−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、D−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、L−乳酸とD−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体からなる群から選ばれるいずれかの重合体、又は該重合体の2種類以上のブレンド体が挙げられる。ポリ乳酸系重合体としては、融点が100℃以上である重合体を好適に使用できる。
生分解性を有する熱可塑性脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンテレフタレート・アジペート、ポリブチレンサクシネート・アジペート、ポリブチレンテレフタレート・アジペート、ポリカプロラクトン等を挙げることができる。これらの中でも特にポリブチレンサクシネートが好ましい。また、主体となるポリ乳酸系重合体よりも5〜20%光学純度が異なるポリ乳酸系重合体も挙げられる。ポリ乳酸系重合体は、光学純度が低くなると結晶性や融点が降下するため、生分解性を有する熱可塑性脂肪族ポリエステルの添加により、熱圧着性を改善する効果が得られる。
本発明に係る長繊維の結晶化度は、30〜60%が好ましく、より好ましくは40〜60%である。結晶化度がこの範囲内であると耐熱性や機械的強度に優れた繊維が得られる。
まず、測定方法、評価方法等を説明する。
(1)目付(g/m2):JIS L−1906に準拠し、縦20cm×横25cmの試験片を試料の幅1m当たり3箇所採取して質量を測定し、その平均値を単位面積当たりの質量に換算して求めた。
(2)厚み:JIS L−1906に規定の方法で荷重100g/cm2の厚みを測定した。
(3)平均見掛け密度(g/cm3):JIS L−1906に規定の方法で測定した目付と厚みから、以下の式により単位体積当たりの質量を求め、試料の幅1m当たり3箇所の平均で求めた。
平均見掛け密度(g/cm3)=(目付 g/m2)/((厚み mm)×1000)
(5)MFR(g/10min):メルトインデクサー(東洋精機社製:MELT INDEXER S−101)溶融流量装置を用い、JIS K−7210に準じてオリフィス径2.095mm、オリフィス長0.8mm、荷重2.16kg、測定温度230℃の条件で一定体積分を吐出するのに要する時間から10分間当たりの溶融ポリマーの吐出量(g)を算出して、求めた。
透明性(%)={(Lw−Lb)/(Lw0−Lb0)}×100
(9)通気度(cc/cm2/sec):JIS L−1906フラジュール法に準拠して測定した。
粉漏れ率(wt%)=(W2/W1)×100
(11)引張強度(N/50mm):島津製作所社製オートグラフAGS−5G型を用いて、50mm幅の試料を把握長100mm、引張速度300mm/minで伸長し、得られた破断時の荷重を強度とし、不織布のMD、CD方向についてそれぞれ5回ずつ測定を行い、その平均値を求めた。
(14)結晶化度(%):TAインスツルメント社製の示差走査熱量計DSC2920を用い、昇温速度を10℃/minで、30℃から200℃まで昇温して結晶化発熱量ΔHc、結晶融解熱量ΔHmを測定した。結晶化度(%)は、下記式により求めた。
結晶化度χc(%)=(△Hm−ΔHc)/93×100
ここで、93J/gはポリ乳酸の完全結晶の融解熱量である。
○:不織布の形態を保持していない、または、破断強度が初期値に対して50%以下に低下している。
×:破断強度が初期値に対して50%を超える。
1.0級:試験片が破損するほど繊維が剥ぎ取られる。
2.0級;試験片が薄くなるほど甚だしく繊維が剥ぎ取られる。
2.5級:毛玉が大きくはっきりと見られ、複数箇所で繊維が浮き上がり始める。
3.0級:はっきりとした毛玉ができ始め、または小さな毛玉が複数見られる。
3.5級:繊維が3〜5本程度、もしくは数ヶ所に小さな毛玉ができ始める程度に毛羽
立っている。
4.0級:繊維が1〜2本程度、もしくは一ヶ所に小さな毛玉が出来始める程度に毛羽
立っている。
5.0級:毛羽立ちがない。
[実施例1]
融点167℃、MFR44g/10minであるポリ乳酸系重合体をスパンボンド紡糸口金から紡糸温度230℃で溶融紡糸し、紡出糸条を冷却装置にて冷却した後、引き続きエアサッカーにて紡糸速度6000m/minで延伸細化し、繊径12μm、目付12g/m2のウェブを捕集ネット上に作製した。次いで、融点165℃、MFR118g/10minであるポリ乳酸系重合体をメルトブロー噴出口金から紡糸温度240℃、熱風温度250℃で細化し、繊径3μm、目付4g/m2の極細繊維ウェブをスパンボンドウェブ上に吐出して積層した。さらに一対の金属フラットロールを用い、スパンボンド不織布側の下ロール温度130℃、メルトブロー不織布側の上ロール温度55℃で熱圧着処理を行い、生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
実施例1においてスパンボンド長繊維繊径を15μmにしたこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
実施例1においてスパンボンド紡糸用のポリ乳酸系重合体にポリブチレンサクシネートを添加量が3.0wt%となるようにドライブレンドにて混合したこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
実施例1において極細繊維径を6μmにしたこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
実施例1において14.4%の熱圧着面積率のエンボスロールとフラットロールからなる一対の加熱ロールを用いて熱圧着処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
実施例1においてスパンボンド長繊維ウェブの目付を24g/m2に、極細繊維の繊維径を6μmにし、ウェブの目付を6g/m2にした以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。
融点167℃、MFR44g/10minであるポリ乳酸系重合体をスパンボンド紡糸口金から紡糸温度230℃で溶融紡糸し、紡出糸条を冷却装置にて冷却した後、引き続きエアサッカーにて紡糸速度6000m/minで延伸細化してネット上に捕集し、連続的に一対の金属フラットロールを用いて熱圧着温度130℃で熱圧着処理を行い、繊径12μm、目付16g/m2の生分解性スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。得られた不織布は、実施例1で得られた不織布に比べ、ヒートシール強度と粉漏れ性が大きく低下しており、フィルター性能に劣るものであった。
融点167℃、MFR44g/10minであるポリ乳酸系重合体をスパンボンド紡糸口金から紡糸温度230℃で溶融紡糸し、紡出糸条を冷却装置にて冷却した後、引き続きエアサッカーにて紡糸速度6000m/minで延伸細化し、ネット上に捕集、連続的に一対の金属フラットロールを用いて熱圧着温度130℃で熱圧着処理を行い、繊径12μm、目付12g/m2の生分解性スパンボンド不織布を得た。次に融点165℃、MFR118g/10minであるポリ乳酸系重合体をメルトブロー噴出口金から紡糸温度240℃、熱風温度250℃で細化し、繊径3μm、目付4g/m2の極細繊維ウェブをオフラインにてスパンボンドウェブ上に吐出して積層した。さらに一対の金属フラットロールを用い、ロール温度55℃で熱圧着処理を行い、生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。オフラインで極細繊維ウェブが積層されたため、極細繊維のアンカー効果が低く、熱圧着性の改善効果が得られなかった。そのため、引張強度が低く、層間剥離し易いものとなった。
実施例1において融点167℃、MFR44g/10minであるポリ乳酸系重合体を用いてメルトブロー紡糸で結晶化度が9.2%の極細繊維ウェブを得たこと以外は、実施例1と同様にして積層不織布を得ようとしたが、極細繊維ウェブの結晶性が低いために「ロール取られ」が発生し、熱圧着不可の状態であった。
実施例1においてポリブチレンサクシネートを添加率が15wt%となるようにスパンボンド紡糸用のポリ乳酸系重合体にブレンドしたこと以外は、実施例1と同様にしてスパンボンドウェブを得ようとしたが、糸切れの多発と紡口付近での糸曲がりが発生し、紡糸不可の状態であり、連続した糸を得ることができなかった。
実施例1においてスパンボンド長繊維繊径を24μmにしたこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。長繊維の紡糸速度が低いために沸水収縮率が高く、また、繊径が大きいために粉漏れ性が高くなり、フィルター性能に劣るものであった。
実施例1において極細繊維径を0.5μmにしたこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。極細繊維の繊維径が小さすぎるため通気度が低くなり、フィルターとして抽出性の悪いものとなった。
実施例1において3%の熱圧着面積率のエンボスロールとフラットロールからなる一対の加熱ロールを用いて熱圧着処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。熱圧着面積率が低く、ウェブの熱圧着が不完全であるためにヒートシール強度と引張強度が不良であり、粉漏れ性が高くなり、フィルター性能に劣るものであった。
実施例1においてスパンボンド長繊維ウェブの目付を50g/m2に、極細繊維の繊維径を6μmにし、ウェブの目付を10g/m2にした以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得た。得られた不織布の物性を以下の表1に示す。高目付であるために透明性が低く、通気度が低いためにフィルターとして抽出性の悪いものとなった。
実施例1において極細繊維径を12μmにしたこと以外は実施例1と同様にして生分解性積層不織布を得ようとしたが、極細繊維ウェブの結晶化度が8.8%と低かったために「ロール取られ」が発生し、熱圧着不可の状態であった。
Claims (9)
- ポリ乳酸系重合体の長繊維及び極細繊維から構成された生分解性の積層不織布からなる食品用フィルターであって、該積層不織布は、繊径10〜20μm、目付10〜40g/m2の長繊維不織布と、繊径1〜10μm、目付1〜10g/m2の極細繊維不織布の少なくとも2種類の不織布が熱圧着により一体化されており、該積層不織布の、厚みは0.02〜0.50mm、通気度は100〜300cc/cm2/sec、ヒートシール強度は4N/25mm以上、そしてMD方向とCD方向の100g/m 2 目付に換算した時の引張強度の和は250N/50mm以上であることを特徴とする前記食品用フィルター。
- 前記ポリ乳酸系重合体は、ポリL−乳酸、ポリD−乳酸、D−乳酸とL−乳酸との共重合体、L−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、D−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、及びL−乳酸とD−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体からなる群から選ばれる重合体、又は該記重合体の2種類以上のブレンド体である、請求項1に記載の食品用フィルター。
- 前記積層不織布は、フラットロールにより略全面に熱圧着が施され、かつ、毛羽等級が2.5級以上である、請求項1又は2に記載の食品用フィルター。
- 前記積層不織布の粉漏れ率は10wt%以下、沸水収縮率は5%以下、そして透明性は50%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の食品用フィルター。
- 前記積層不織布を構成する極細繊維の含有量は5〜30wt%であり、かつ、該極細繊維の結晶化度は10〜30%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の食品用フィルター。
- 前記積層不織布の長繊維は、紡糸速度3000〜8000m/minで牽引された繊維から構成され、かつ、結晶化度は30〜60%である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の食品用フィルター。
- 前記積層不織布の長繊維は、生分解性を有する熱可塑性脂肪族ポリエステルを0.5〜10wt%の添加率でブレンドされているポリ乳酸系重合体からなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の食品用フィルター。
- 前記熱可塑性脂肪族ポリエステルは、ポリブチレンサクシネートである、請求項7に記載の食品用フィルター。
- 以下の工程:
ポリ乳酸系重合体の長繊維をスパンボンド法でコンベア上に紡糸して、長繊維層を形成する工程、
該長繊維層の上にポリ乳酸系重合体の極細繊維をメルトブロー法で吹き付けてインラインで積層して、極細繊維層を形成する工程、その後
前記長繊維層側の下ロールの熱圧着温度を前記長繊維の融点より20〜80℃低い温度に、かつ、前記極細繊維層側の上ロールの熱圧着温度を前記極細繊維のガラス転移温度以下に設定したエンボスロール又はフラットロールを用いた熱圧着により、前記長繊維層と前記極細繊維層を一体化する工程、
を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の食品用フィルターの製造方法。
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