JP6029701B2 - 抽出用シート、抽出用フィルターおよび抽出用バッグ - Google Patents
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Description
また、紙製の抽出用シートを用いたピロー形の抽出用バッグについても、その製造の際に、適宜に折れ目線を形成することで、抽出用バッグの保形性を向上させて、複数個を積み重ねた場合でも滑落し難くすることができる。
第1の発明にかかる抽出用シートは、そのM層が、結晶化度が9.0%以下で繊維径が15.0μm以下のポリ乳酸系樹脂の繊維からなり目付が2.0〜30.0g/m2であるメルトブロー不織布により形成されており、かつ、抽出用シートの曲げヒステリシスが5.0gf・cm/cm以上であるため、折れ目線が付き易い性質を有する。
したがって、かかる抽出用シートを用いて抽出用フィルターなどを製造する際に、例えば、製造ライン上にガイド部材などを設けて、抽出用シートをその搬送方向に沿って二つ折りにし、あるいは屈曲させるなどして折れ目線を形成することで、ぴんと張った真っ直ぐな状態にすることができる。そのため、抽出用シートの搬送時における蛇行を防ぐことができるなど、機械適性を向上させて不良品の発生を防ぐことができる。
ここで、「曲げヒステリシス」とは、抽出用シートに力を加えて折り曲げた後、力を除いたときのシートの回復性を示す指標であり、数値が大きいほど回復し難く、折れ目線が付き易いといえる。
第2の発明では、上記(a)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。すなわち、この発明にかかる抽出用シートは、M層のメルトブロー不織布を構成する繊維、およびS層のスパンボンド不織布を構成する繊維の各繊維径を、0.5μm以上として細過ぎないようにしてあるため、各不織布の繊維間隙を適度な大きさに形成することができる。したがって、かかる抽出用シートを用いた抽出用フィルターなどは、目詰まりし難く、水や湯を透過させ易いため抽出性が良好である。
第3の発明では、上記(a)または(b)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。すなわち、この発明にかかる抽出用シートは、M層のメルトブロー不織布を形成する樹脂の軟化点が60〜120℃であるため、かかる抽出用シートにより製造した抽出用バッグを沸騰した湯中に浸漬して使用する場合でも、シール部が剥がれたり、抽出用バッグが大きく変形したりすることがない。
ここで、「軟化点」とは、固体状の樹脂が軟化して変形し始める温度である。
特に、上記メルトブロー不織布と上記スパンボンド不織布の軟化点の差を30℃以上と大きくしておけば、シール処理する際に、メルトブロー不織布を、その軟化点よりも相当の高温で加熱することができるため、極めて短時間で軟化させることができ、シール処理の時間を短縮して、ひいては抽出用フィルターなどの製造時間を短縮し製造効率を高めることができる。
第4の発明にかかる抽出用フィルターは、上記第1から第3のいずれかの発明にかかる抽出用シートを用いて、そのM層を内側に配し所定箇所を溶着によりシール処理して形成されているため、かかる抽出用フィルターの製造の際に、抽出用シートの軟化点が低いM層を加熱溶融させて接着材として機能させることで、シール部には大きなシール強度が付与されており破損し難いものである。
第5の発明にかかる抽出用バッグは、上記第1から第3のいずれかの発明にかかる抽出用シートを用いて、そのM層を内側に配し所定箇所を溶着によりシール処理して形成された袋体に、抽出材料が封入されているため、上記第4の発明にかかる抽出用フィルターと同様に、シール部には大きなシール強度が付与されており破損し難いものである。
さらに、折れ目線が付き易いM層を抽出用バッグの内側に配することで、折れ目線や皺などを外部から見え難くすることができ、美しく見栄えの良い製品とすることができる。
ここで、ポリ乳酸系樹脂としては、L−乳酸またはD−乳酸の重合体、L−乳酸およびD−乳酸の共重合体を使用することができ、さらに、L−乳酸、D−乳酸およびヒドロキシカルボン酸の共重合体や、これらの重合体を任意の比率で混合したものを使用することができる。
また、理由は定かではないが、ポリ乳酸系樹脂によって形成された不織布は、他の材質の不織布に比べて折れ目線が付き易い性質を有する。
特に、本発明のM層のメルトブロー不織布は、原料樹脂を高温で十分に加熱溶融して、溶融した樹脂中に結晶部分がなるべく残存しないようにして紡糸ノズルから押出し、これに高温の空気流を当てて繊維状にしつつ飛散させ、繊維表面を軟化状態にしたまま集積して固化することによって、樹脂の結晶化度を9.0%以下にして繊維の弾性を抑えたものであり、さらに、繊維同士の接着部分が多くて強固に接着したものである。
なお、かかるメルトブロー不織布を形成する樹脂の結晶化度として、より好ましくは7.5%以下であり、一方9.0%を超える場合には、繊維の弾性が高くなって折れ目線が付き難くなるため好ましくない。
さらに、かかるメルトブロー不織布の繊維径は、0.5μm以上であることが好ましい。繊維径を0.5μm以上に太くすれば、メルトブロー不織布の繊維間隙を小さ過ぎず適度な大きさにすることができる。したがって、かかるメルトブロー不織布を用いる抽出用フィルターや抽出用バッグについて、目詰まりし難く、飲料などの抽出性が良好なものにすることができる。
他方、目付を30.0g/m2以下にすれば、不織布の厚さを薄くできるので、抽出用シートについて水や湯を透過し易くして飲料などの抽出性を向上させることができ、さらに抽出用シートの透明感を高めることができる。
スパンボンド不織布とは、いわゆる「スパンボンド法」により形成される比較的長い繊維からなる不織布である。また、一般にスパンボンド法は、原料の樹脂を加熱溶融して紡糸ノズルから押出し、これに高速の空気を吹き付けることで牽引し延伸させつつ冷却して繊維を形成した後、コンベアなどのコレクター上に集積してウェブを形成し、次いで得られたウェブに対し、必要に応じて加熱した、あるいは加熱していないフラットロールまたはエンボスロールなどを用いて、ウェブの厚さを調整したり部分熱圧着処理したりする製造方法である。
また、このように高速で繊維の延伸を行うなど諸条件を調整すれば、樹脂の結晶子サイズを大きめの8〜15nm程度にできるため、スパンボンド不織布が高温環境下で縮み難くなるなど、熱安定性を向上させることができるため好ましい。
なお、一般に上記製造方法では、結晶化度が60.0%を超えるスパンボンド不織布を製造することは困難である。
さらに、かかるスパンボンド不織布の繊維径は、0.5μm以上であることが好ましい。繊維径を0.5μm以上に太くすれば、スパンボンド不織布の繊維間隙を小さ過ぎず適度な大きさに形成することができる。したがって、かかるスパンボンド不織布を用いる抽出用フィルターや抽出用バッグについて、目詰まりし難く飲料などの抽出性が良好なものにすることができる。
さらに、目付を30.0g/m2以下にすれば、不織布の厚さを薄くできるので、抽出用シートについて水や湯を透過し易くして抽出性を向上させることができ、さらに抽出用シートの透明感を高めることができる。他方、目付が30.0g/m2を超えると、スパンボンド不織布が分厚くなって弾性が高くなり、M層のメルトブロー不織布に付けられた折れ目線により生ずる屈曲力に抗して、その折れ目線を消失させる作用が生ずるため好ましくない。
まず、スパンボンド法によってスパンボンド不織布からなるS層を形成する。このスパンボンド不織布は、紡糸した繊維を集積しただけのウェブ状であってもよく、また、加熱したエンボスロールなどを通過させて部分熱圧着処理したものであってもよい。
その際、上記メルトブロー不織布を形成する樹脂の軟化点を、上記スパンボンド不織布を形成する樹脂の軟化点よりも30℃以上低く、より好ましくは40℃以上低くしておけば、上記スパンボンド不織布の樹脂が軟化しない程度の高温で、上記メルトブロー不織布の樹脂を溶融させることができるため、上記スパンボンド不織布の表面に、メルトブロー法によって高温の繊維状の溶融樹脂を吹き付けた場合でも、上記スパンボンド不織布を変形させることなく、その表面に上記メルトブロー不織布を形成し、かつ接着することができる。
さらに、上記スパンボンド不織布を形成する工程と、上記メルトブロー不織布を形成する工程とを連続的に、いわゆるインラインで行うようにすれば、製造効率を向上できるので好ましい。
なお、本発明の抽出用シートは、本発明の効果を損なわない範囲であれば、さらに他の不織布や織布などを積層して3層以上からなる抽出用シートとすることができる。
曲げヒステリシスを5.0×10−3gf・cm/cm以上にすれば、折れ目線が付き易くなるため、例えば、抽出用フィルターなどを製造する際に、長尺状の抽出用シートを製造ライン上に高速で繰り出す場合には、製造ラインに設けられたガイド部材などによって、抽出用シートをその搬送方向に沿って二つ折りにし、あるいは屈曲させるなどして折れ目線を形成することで、真っ直ぐな状態にすることができる。したがって、抽出用シートの左右方向への蛇行を防ぐことができるため、抽出用フィルターなどの不良品の発生を防ぎ、製造効率を高めることができる。
また、曲げヒステリシスを14.5×10−3gf・cm/cm以下にすれば、抽出用シートは折れ目線が付き易いものの、不必要な折れ目線や皺が多く付いた「皺くちゃ」状態にはなり難いため、外観の美しい製品にすることができる。
また、上記メルトブロー不織布を形成する樹脂の軟化点を、上記スパンボンド不織布を形成する樹脂の軟化点よりも30℃以上低くしておけば、上述のとおり、抽出用シートを製造する際に、上記スパンボンド不織布の表面にメルトブロー法によって高温の繊維状の溶融樹脂を吹き付けても、スパンボンド不織布を変形させずにその形状を保持させることができる。
特に、上記メルトブロー不織布と上記スパンボンド不織布の軟化点の差を30℃以上、より好ましくは40℃以上と大きくしておくことで、シール処理の際に、メルトブロー不織布を、その軟化点よりも相当に高い温度で加熱することができるため、極めて短時間で溶融させることができる。したがって、シール処理の時間を短縮でき、ひいては抽出用フィルターなどの製造時間を短縮し製造効率を高めることができる。
なお、本発明の抽出用シートは、ヒートシールバーによる溶着または超音波加振による溶着などの公知のシール処理方法を広く適用できるものであり、また、短時間で強いシール強度が得られるため、特に抽出用フィルターなどの高速製造機に対する機械適性に優れたものである。
抽出用フィルター1は、漏斗状のドリッパー(図示せず)にセットして使用するドリップコーヒーフィルターであり、上記抽出用シートのM層を内側に配した略逆台形状のフィルター部2の底辺および側辺に面溶着部3が設けられている。使用時には、上縁部4を開口してすり鉢形に整形し、開口した上縁部4から粉末コーヒーを入れて、上方から湯をかけて濾過してコーヒー飲料を抽出するものである。
かかる抽出用フィルター1は、そのフィルター部2が折れ目線の付き易い上記抽出用フィルターによって形成されているため、その使用の際に適宜に折れ目線5を付けることで、図1に示すとおり上縁部4を大きく開口させた状態に整形して保持させることができる。
その際の面溶着は、ヒートシールバーによって抽出用シートの溶着予定箇所を挟圧して加熱し、軟化点が高いS層のスパンボンド不織布は軟化させることなく、軟化点が低いM層のメルトブロー不織布だけを溶融させ接着材として機能させることにより、面溶着することができる。なお、他の溶着方法としては、超音波加振による溶着や、抽出用シートの切断と溶着を同時に行う溶断シールなどを採用することができる。
なお、抽出用フィルター1の形状は、図1に示す略逆台形状に限らず、略逆三角形状または円盤型など任意の形状にすることができ、また、その大きさや使用方法についても特に制限はない。
抽出用バッグ6は、一般にティーバッグと呼ばれる製品であり、上記抽出用シートを用いて、テトラ形(四面体形)に形成された袋体7と、抽出用バッグ6を使用する際に、指先で摘まみ上げるためのタグ9と、一端が袋体7の上端部に接着され、他端がタグ9に接着された吊糸8とからなる。袋体7は、上記抽出用シートのM層を内側に配し、超音波加振により各辺の縁部に線溶着部10を形成することで袋状にされており、その内部には、抽出材料(図示せず)として紅茶用の乾燥茶葉が封入されている。
かかる抽出用バック6を使用する場合は、例えば、指先でタグ9を持ち、湯の入ったカップに袋体7を数秒から数分間浸漬し、袋体7内の乾燥茶葉を湯戻しして紅茶成分を溶出させればよい。
なお、他の溶着方法としては、ヒートシールバーで挟圧することによる面溶着や、抽出用シートの切断と溶着を同時に行う溶断シールなどを採用することができる。
なお、袋体7の形状は、図2に示すテトラ形に限らず、ピロー形、ピラミッド形、円盤型またはスティック形など任意の形状にすることができ、また、その大きさや容量、使用方法についても特に制限はない。さらに、袋体7の表面に吊糸8やタグ9を、使用時に容易に剥がせる程度の強さで仮接着しておくことも可能である。
抽出用バッグ12のピロー形の袋体13は、上記抽出用シートのM層を内側に配し、矩形の4辺のうち3辺の縁部にヒートシールにより面溶着部14を形成することで袋状にされており、その内部には、抽出材料(図示せず)として麦茶用の焙煎大麦が封入されている。
かかる抽出用バック12を使用する場合は、抽出用バッグ12を湯中に浸漬し、数分間煮沸して麦茶成分を煮出せばよい。
このように形成された袋体13は、折れ目線が付き易い上記抽出用シートのM層が内側に配されているので、折れ目線や皺などが外部から見え難く、美しく見栄えの良いものとなっている。
(1)結晶化度(%)
試験対象の不織布から試験片を採取し、その試験片を示差走査熱量計(TA INSTRUMENTS社製,品番2920MDSC V2.6A)にセットして、昇温速度を10℃/分として30℃〜240℃まで昇温し、結晶化発熱量ΔHcと結晶融解熱量ΔHmを測定して、次の式によって算出した。なお、式中の「93」は、ポリ乳酸の完全結晶の融解熱量(単位:J/g)である。
結晶化度(%)=(ΔHm−ΔHc)/93×100
試験対象の不織布から試験片を採取し、その試験片を融点測定器(アズワン株式会社製,品番ATM-02)の昇温部に載置して、常温から徐々に昇温しつつ試験片を金属製のヘラで押圧し、目視観察により軟化が認められた時点の温度を軟化点とした。
光学顕微鏡を用いて目視により、試験対象の不織布の繊維について10箇所の直径を測定し、その平均値を求めた。
(4)目付(g/m2)
JIS L−1906に準拠し、試験対象の不織布から10cm四方の試験片を採取して質量を測定して算出した。
日本繊維機械学会編集「風合い計量と規格化研究委員会」のKES法(KES−F2システム)に準拠し、試験対象の抽出用シートから20cm四方の試験片を作成し、その試験片を純曲げ試験機(KES−FB2型)にセットして測定した。
(6)引張強度(N/15mm)
連続的に製造した長尺状の抽出用シートの長手方向(製造の際の流れ方向)に沿って、長さ150mm、幅15mmの試験片を作成し、JTトーシ社製リトルセンスターを用い、100/分の速度で引張して測定した。
溶融した220℃のポリ乳酸樹脂(L体含有比率98%)を紡糸ノズルから押出して繊維状とし、その繊維状の樹脂を、エジェクターを用いて紡糸速度3000m/分で延伸しつつ冷却して長繊維を形成し、その長繊維を一定速度で移動するベルトコンベア上に集積していきスパンボンド不織布(S層)を形成した。
次いで、溶融した250℃のポリ乳酸樹脂(L体含有比率98%)を紡糸ノズルから押出して繊維状とし、その繊維状の樹脂に対して295℃に加熱した空気流を当てて飛散させ、一定速度で移動する上記スパンボンド不織布の表面に吹き付け集積固化させていくことで、メルトブロー不織布(M層)を形成するとともに、上記両不織布を接着し、その後フラットロール間を通して厚さを0.075mmに調整して長尺状の抽出用シートを製造した。
実施例1の長尺状の抽出用シートを成形充填機にセットし、所定箇所を超音波加振により線溶着してテトラ形の袋体7を形成しつつ紅茶の乾燥茶葉(CTC製法)を封入することで、抽出用バッグ6を製造した。その際、超音波加振による昇温作用により、上記メルトブロー不織布(M層)は極めて短時間で溶融したが、上記スパンボンド不織布(S層)は軟化せずにその形態を保持していた。
製造された抽出用バッグ6は、各辺の長さが55mmのテトラ形で各辺の縁部に線溶着部10が形成された袋体7に、2gの乾燥茶葉が封入されたものであり、外観上は折れ目線や皺が目立つものではなく、美しく見栄えの良い抽出用バッグであった。
実施例1の長尺状の抽出用シートを成形充填機にセットし、所定箇所をヒートシールバーで挟持して面溶着し、矩形の袋体13を形成しつつ麦茶用の焙煎大麦を封入することで、抽出用バッグ12を製造した。その際、ヒートシールバーの挟圧加熱によって上記メルトブロー不織布(M層)は極めて短時間で溶融したが、上記スパンボンド不織布(S層)は軟化せずにその形態を保持していた。
製造された抽出用バッグ12は、全4辺のうち3辺の縁部に幅10mmの面溶着部14が形成された80mm×100mmの矩形の袋体13に、20gの焙煎大麦が封入されたものであり、外観上は折れ目線や皺が目立つものではなく、美しく見栄えの良い抽出用バッグであった。
また、得られた抽出用バッグ12を、図4に示すように5個積み重ねた状態でベルトコンベアにより搬送したが、滑落することなく、安定した状態のまま搬送することができた。
表1に示すa〜sの19種類の抽出用シートのサンプルを、夫々下記の方法によって製造し、得られた各サンプルについて、「曲げヒステリシス」および「引張強度」を測定した。また、「折れ目線の付き易さ」を、抽出用シートの各サンプルを人の手で二つ折りにして軽く挟圧し、直ぐに挟圧を解除した後における折れ目線の残存状態を、目視観察する方法で評価した。結果を表1に示す。
サンプルb〜f: 実施例1の抽出用シートの製造方法において、M層のメルトブロー不織布を形成する際の、原料であるポリ乳酸樹脂を溶融させる加熱温度と、紡糸ノズルから押出された溶融樹脂に当てる空気流の温度を適宜に変更し、その他は実施例1と同じようにして、5種類のサンプルb〜fを製造した。
サンプルg〜i: 実施例1の抽出用シートの製造方法において、S層のスパンボンド不織布を形成する際の、エジェクターによる紡糸速度を適宜に変更し、その他は実施例1と同じようにして、3種類のサンプルg〜iを製造した。
サンプルj〜m: 実施例1の抽出用シートの製造方法において、M層のメルトブロー不織布を形成する際の、S層のスパンボンド不織布の移動速度を適宜に変更し、その他は実施例1と同じようにして、4種類のサンプルj〜mを製造した。
サンプルn〜s: 実施例1の抽出用シートの製造方法において、S層のスパンボンド不織布を形成する際のベルトコンベアの移動速度と、M層のメルトブロー不織布を形成する際のS層のスパンボンド不織布の移動速度とを適宜に変更し、その他は実施例1と同じようにして、6種類のサンプルn〜sを製造した。
<引張強度>
A: 抽出用シートの引張強度が十分に大きいため非常に丈夫であり、抽出用フィルターなどを製造する際に、破損や変形が極めて生じ難い。
B: 抽出用シートの引張強度が大きいため丈夫であり、抽出用フィルターなどを製造する際に、破損や変形が生じ難い。
C: 抽出用シートの引張強度が不十分であり、抽出用フィルターなどを製造する際に、破損や変形が生ずる場合がある。
A: 折れ目線が明瞭に残存しており、折れ目線が非常に付き易い状態である。
B: 折れ目線が残存しており、折れ目線が付き易い状態である。
C: 折れ目線が残存せず、あるいは残存しても数分後にはほとんど消失しており、折れ目線が付き難い状態である。
すなわち、サンプルa〜dから、M層のメルトブロー不織布を形成するポリ乳酸樹脂の結晶化度が9.0%以下の場合には、サンプルの曲げヒステリシスが5.0×10−3gf・cm/cm以上であり、折れ目線が付き易い状態であることが分かる。特に、サンプルa〜cからは、同ポリ乳酸樹脂の結晶化度が7.5%以下の場合には、サンプルの曲げヒステリシスが5.9×10−3gf・cm/cm以上であり、折れ目線が非常に付き易い状態であることが分かる。
他方、サンプルeおよびfから、同ポリ乳酸樹脂の結晶化度が10.0%以上の場合には、サンプルの曲げヒステリシスが4.7×10−3gf・cm/cm以下であり、折れ目線が付き難い状態であることが分かる。
他方、サンプルjから、同不織布の目付が1.5g/m2の場合には、サンプルの曲げヒステリシスが4.3×10−3gf・cm/cmであり、折れ目線が付き難い状態であることが分かる。
他方、サンプルgから、同繊維の繊維径が41.0μmの場合には、サンプルの曲げヒステリシスが4.8×10−3gf・cm/cmであり、折れ目線が付き難い状態であることが分かる。
他方、サンプルsから、同不織布の目付が35.0g/m2の場合には、サンプルの曲げヒステリシスが4.8×10−3gf・cm/cmであり、折れ目線が付き難い状態であることが分かる。
他方、サンプルnから、同不織布の目付が4.0g/m2の場合には、サンプルの引張強度が5.8N/15mmと小さく不十分であることが分かる。
したがって、これらのサンプルa〜d、hおよびiから、メルトブロー不織布を形成するポリ乳酸樹脂の軟化点は、スパンボンド不織布を形成するポリ乳酸樹脂の軟化点よりも30℃以上低いことが分かる。
2 フィルター部
3 面溶着部
4 上縁部
5 折れ目線
6 抽出用バッグ
7 袋体
8 吊糸
9 タグ
10 線溶着部
11 折れ目線
12 抽出用バッグ
13 袋体
14 面溶着部
15 折れ目線
Claims (5)
- 結晶化度が9.0%以下で繊維径が15.0μm以下のポリ乳酸系樹脂の繊維からなり目付が2.0〜30.0g/m2であるメルトブロー不織布により形成された層(M層)と、
結晶化度が30.0〜60.0%で繊維径が35.0μm以下のポリ乳酸系樹脂の繊維からなり目付が5.0〜30.0g/m2であるスパンボンド不織布により形成された層(S層)とを有する多層状の抽出用シートであって、
該抽出用シートの曲げヒステリシスが5.0×10−3〜14.5×10−3gf・cm/cmである抽出用シート。 - 請求項1において、上記メルトブロー不織布を構成する繊維、および上記スパンボンド不織布を構成する繊維の各繊維径が0.5μm以上である抽出用シート。
- 請求項1または2において、上記メルトブロー不織布を形成する樹脂の軟化点が60〜120℃であり、かつ該軟化点は、上記スパンボンド不織布を形成する樹脂の軟化点よりも30℃以上低くしてある抽出用シート。
- 請求項1から3のいずれかの抽出用シートを用いて、該抽出用シートのM層を内側に配し所定箇所を溶着によりシール処理して形成されている抽出用フィルター。
- 請求項1から3のいずれかの抽出用シートを用いて、該抽出用シートのM層を内側に配し所定箇所を溶着によりシール処理して形成された袋体に、抽出材料が封入されている抽出用バッグ。
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