KR20040073456A - 침출용 시트 - Google Patents

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오끼 쇼지 가부시키가이샤
긴세이 세이시 가부시키가이샤
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Abstract

침출용 시트 (1) 를, 적어도 일부가 고융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 5∼30g/m2인 장섬유 부직포 (2) 와, 적어도 일부가 저융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 3∼15g/m2인 단섬유 부직포 (3) 의 적층 시트로 구성한다. 단섬유 부직포 (3) 는, 섬유 길이가 3∼15㎜ 인 섬유가 건식으로 랜덤하게 분산 퇴적되어 서로 열접착된 것으로 형성된다. 침출용 시트의 공극의 구멍 직경과 그 분포율의 관계를 나타내는 구멍 직경 분포도에 있어서, 최대 피크의 분포율이, 다른 피크의 분포율의 10 배 이상이다.

Description

침출용 시트 {SHEET FOR LEACHING}
홍차, 커피, 녹차, 한방약 등의 침출성 원료의 추출에 사용되는 침출용 시트에는 추출액의 양호한 침출성이 요구되고, 또 티백 형태로 사용되는 침출용 시트에는 제대성(製袋性)을 가질 것, 즉 히트 시일(heat seal)기를 사용하여 용이하게 주머니형상으로 제작 가능할 것이 요구된다.
그래서, 종래 침출용 시트로는 섬유 자체의 흡수성이 낮고 침출성이 높은 합성 섬유제의 부직포가 사용되고 있다. 또한, 제대 가공에 적합한 침출용 시트로는, 고융점 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 스판 본드 부직포와 저융점 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 카드 부직포를 적층한 것이 알려져 있다 (오오키쇼지가부시키가이샤 제조, 풀베일). 이 고융점의 스판 본드 부직포와 저융점의 카드 부직포를 적층한 침출용 시트에 의하면, 저융점의 카드 부직포를 내측으로 하여 2 장의 침출용 시트를 겹치고, 히트 시일기를 사용하여 히트 시일기의 가열 헤드에 섬유가 융착되지 않고 용이하게 히트 시일할 수 있다.
그러나, 종래의 스판 본드 부직포와 카드 부직포를 적층한 침출용 시트에 의하면, 카드 부직포의 섬유가 카드기에 의해 정해진 특정 방향으로 배향되고, 랜덤 방향으로 균일하게 분산되지 않기 때문에 부직포의 공극의 구멍 직경 분포가 광범위해진다. 이 때문에, 바람직한 통액 속도가 얻어지도록 침출용 시트의 단위면적당 중량을 조정하면 침출성 원료의 미세분말이 침출용 시트를 통과하는 경우가 있고, 또한 침출성 원료의 미세분말의 통과를 완전히 방지하고자 하면 통액 속도가 극단적으로 저하된다는 문제가 있었다.
또, 티백의 둘레 가장자리부의 시일 폭을 종래의 5㎜ 정도에서 2㎜ 정도로 좁게 한다는 최근의 시장의 요구에 대하여, 종래의 스판 본드 부직포와 카드 부직포를 적층한 침출용 시트에서 시일 폭을 좁게 하면, 시일 기능을 담당하는 카드 부직포의 섬유가 특정 방향으로 배향되고, 랜덤 방향으로 균일하게 분산되지 않기 때문에 시일부에 시일 강도가 낮은 부분이 생긴다는 문제도 있었다.
이러한 문제에 대하여 본 발명은, 제대성을 갖는 침출용 시트에 있어서, 시일 폭을 좁게 한 경우라도 시일부에 시일 강도가 낮은 부분이 생기지 않도록 하고, 또한, 침출성 원료의 추출시에 바람직한 통액 속도를 유지하면서 침출성 원료의 미세분말의 통과를 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 홍차, 커피, 녹차, 한방약 등의 침출성 원료의 추출에 사용되는 침출(浸出)용 시트에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 침출용 시트의 단면도이다.
도 2 는 에어레이드 부직포 (a) 와 카드 부직포 (b) 의 섬유 배향상태를 나타내는 사진이다.
도 3 은 시일 강도 시험 방법의 설명도이다.
도 4 는 실시예 1 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 5 는 비교예 1 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 6 은 비교예 2 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 7 은 실시예 2 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 8 은 실시예 2 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 9 는 실시예 2 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
도 10 은 실시예 2 의 침출용 시트의 공극의 구멍 직경 분포도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 일 태양의 침출용 시트 (1) 로서, 장섬유 부직포 (2) 와 단섬유 부직포 (3) 의 적층 구조를 갖는다.
이 중 장섬유 부직포는, 적어도 일부가 고융점 수지의 합성 섬유, 바람직하게는 적어도 일부가 융점 170℃ 이상의 고융점 수지의 합성 섬유로 형성된다. 이것에 의해, 단섬유 부직포를 내측으로 하여 2 장의 침출용 시트를 겹쳐서 히트 시일기를 사용할 경우, 히트 시일기의 가열 헤드에 섬유가 융착되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 장섬유 부직포의 적어도 일부를 융점 170℃ 이상의 고융점 수지의 합성 섬유로 형성한다는 것은, 장섬유 부직포를 형성하는 합성 섬유가 융점 170℃ 이상의 합성 수지만으로 이루어지는 경우, 융점 170℃ 이상의 합성 수지로 이루어지는 섬유와 융점 170℃ 미만의 합성 수지로 이루어지는 섬유와의 혼합 섬유로 이루어지는 경우, 적어도 표층(초)이 융점 170℃ 이상인 합성 수지로 이루어지는 심초 (core-sheath) 구조의 섬유로 이루어지는 경우를 포함한다.
융점 170℃ 이상의 합성 수지로는, 예를 들어, 고융점 폴리에스테르 (고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트: 융점 245℃), 폴리아미드 (나일론 66: 융점 245℃), 폴리페닐술파이드 (융점 290℃), 폴리락트산 (융점 178℃) 등을 들 수 있다.
장섬유 부직포를 형성하는 합성 섬유의 섬유 직경은, 부직포의 단위면적당 중량의 안정성 면에서 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
이러한 합성 섬유를 부직포화하는 방법으로는 멜트 플로우 등도 사용할 수 있지만, 눈 막힘이 없고, 높은 강도를 얻을 수 있다는 점에서 스판 본드가 바람직하다.
또한, 장섬유 부직포의 단위면적당 중량은 5∼30g/m2로 한다. 단위면적당 중량이 5g/m2미만이면 강도가 부족하고, 반대로 30g/m2를 넘으면 침출성이나 기계 적정(適正)이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 본 발명의 침출용 시트에 있어서 단섬유 부직포는, 적어도 일부가 저융점 수지의 합성 섬유, 바람직하게는 적어도 융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 저융점 수지의 합성 섬유로 형성된다. 이것에 의해, 단섬유 부직포를 내측으로 하여 2 장의 침출용 시트를 겹치고 히트 시일기를 사용하여 용이하게 히트 시일할 수 있다.
여기서 적어도 일부가 융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 저융점 수지의 합성 섬유로 단섬유 부직포를 구성한다는 것은, 단섬유 부직포를 형성하는 합성 섬유가 융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 합성 수지만으로 이루어지는 경우, 융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 함성 섬유로 이루어지는 섬유와 그 이외의 섬유와의 합성 섬유로 이루어지는 경우, 적어도 표층이 융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 합성 섬유로 이루어지는 심초 구조의 섬유로 이루어지는 경우를 포함한다. 그 중에서도, 장섬유 부직포와 단섬유 부직포의 접합시에 부직포의 공극이 찌그러지지 않도록 한다는 점에서 심초 구조의 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 장섬유 부직포와 단섬유 부직포의 접합 강도를 높인다는 점에서 장섬유 부직포를 형성하는 섬유와 단섬유 부직포를 형성하는 섬유는 동종의 수지로 하는 것이 바람직하고, 특히 심초 구조의 섬유를 사용하는 경우, 표층(초)의 수지를 동종으로 하는 것이 바람직하다.
융점 80℃ 이상 170℃ 미만의 합성 수지로는, 예를 들어, 저융점 폴리에스테르 (저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트, 융점 100∼160℃), 폴리에틸렌 (융점 90∼140℃), 폴리프로필렌 (융점 160∼168℃) 등을 들 수 있다.
또한 심초 구조의 섬유로는, 예를 들어 심/초가 고융점 폴리에스테르/저융점 폴리에스테르, 고융점 폴리에스테르/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/폴리에틸렌 등인 것을 들 수 있다.
단섬유 부직포를 형성하는 합성 섬유의 섬유 길이는 3∼15㎜, 바람직하게는 5∼7㎜ 로 한다. 섬유 길이가 지나치게 짧으면 부직포의 강도가 저하되고 또 섬유 밀도가 높아져 통액 속도가 느려진다. 반대로 섬유 길이가 지나치게 길면, 섬유가 균일하게 분산되기 어려워진다.
단섬유 부직포를 형성하는 합성 섬유의 섬유 직경은, 침출성 원료에 따라서침출용 시트에 부여하고자 하는 구멍 직경 분포에 따라서도 달라지지만, 예를 들어, 침출용 시트를 일반적인 홍차 티백으로 사용하는 경우, 0.1∼3.0 d (데니어) 로 하는 것이 바람직하고, 0.5∼2.0 d 로 하는 것이 보다 바람직하다. 섬유 직경이 지나치게 가늘면 부직포의 구멍 직경이 작아지고, 통액 속도가 느려진다. 반대로 섬유 직경이 지나치게 굵으면 차잎 등의 침출성 원료의 미세분말이 부직포를 통과하여, 추출액의 맛이나 외양이 떨어진다.
이러한 합성 섬유를 부직포화하는 방법으로는, 우선, 섬유를 건식으로 랜덤하게 분산하여 퇴적시킴으로써 웨브(web)를 형성하고, 이어서 섬유의 교점을 서로 열접착하는 것에 의해 형성한다. 보다 구체적으로는, 에어레이드법으로 웨브를 형성하고, 그것을 엠보싱 롤, 플랫 롤 등으로 열처리한다.
에어레이드법으로 형성한 웨브는, 섬유가 랜덤 방향으로 균일한 두께로 분산된 것이 된다. 또한, 이 웨브를 엠보싱 롤 등으로 열처리하여도 섬유의 분산 균일성이 손상되지 않는다. 따라서, 이러한 방법으로 형성되는 단섬유 부직포는 구멍 직경 분포가 좁은 범위에 집중되고, 구멍 직경과 그 분포율(%)의 관계를 나타내는 구멍 직경 분포도를 구하면 최대 피크의 분포율이 다른 피크의 분포율의 10 배 이상이 되고, 바람직하게는 구멍 직경 분포가 편차 폭이 100㎛ 이하, 특히 바람직하게는 50㎛ 이하이고, 단일 피크를 갖는 것으로 된다. 또, 본 발명에 있어서, 구멍 직경 분포는 버블 포인트법 (bubble point 법, JIS K 3832) 에 의해 측정되는 것을 말한다.
또한, 이렇게 형성되는 단섬유 부직포의 구멍 직경 분포는, 섬유 직경과 단위면적당 중량의 조정에 의해 세밀하게 제어할 수 있다.
그리고, 섬유가 랜덤 방향으로 분산된 부직포는, 습식법인 초지법에 의해서도 얻을 수 있지만, 생산성의 면에서 에어레이드법이 바람직하다.
본 발명에 있어서 장섬유 부직포와 단섬유 부직포의 적층 방법으로는, 장섬유 부직포와 단섬유 부직포를 별개로 형성한 후, 양쪽을 겹쳐서 엠보싱 롤, 플랫 롤 등으로 열처리하는 것에 의해 적층할 수도 있고, 또 단섬유 부직포를 형성하는 웨브를 장섬유 부직포 상에 형성하고 거기에 엠보싱 롤, 플랫 롤 등으로 열처리하여, 단섬유 부직포를 형성하는 웨브의 부직포화, 및 단섬유 부직포와 장섬유 부직포의 적층 접착을 동시에 행할 수도 있다.
본 발명의 침출용 시트에 의하면, 저융점의 단섬유 부직포와 고융점의 장섬유 부직포가 적층되어 있고, 단섬유 부직포의 구멍 직경 분포는 상기 서술한 바와 같이 좁은 범위에 집중되고, 한편 장섬유 부직포의 구멍 직경은 성기기 때문에, 침출용 시트의 전체적인 구멍 직경 분포도, 구멍 직경과 그 분포율 (%) 의 관계를 나타내는 구멍 직경 분포도를 구하면 최대 피크의 분포율이, 다른 피크의 분포율의 10 배 이상이 되고, 바람직하게는 구멍 직경 분포가 편차 폭이 10O㎛ 이하, 특히 바람직하게는 50㎛ 이하에서 단일 피크를 갖게 된다. 따라서, 바람직한 통액 속도를 확보하고 또 침출성 원료의 추출시에 침출성 원료의 미세분말이 침출용 시트를 통과하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 침출용 시트를 히트 시일할 때의 접착성을 담당하는 단섬유 부직포의 저융점 섬유가 랜덤 방향으로 균일한 두께로 분산되어 있기 때문에, 부직포의 어느 부분에 있어서도 동일한 강도로 히트 시일할수 있다. 따라서, 시일 폭을 좁게 하여도 시일부에 시일 강도가 부족한 부분이 생기지 않는다. 따라서, 본 발명의 침출용 시트는, 홍차, 커피, 녹차, 한방약 등의 침출성 원료의 티백을 형성하는 시트 재료로서 매우 유용하다.
본 발명의 침출용 시트로는, 도 1 에 나타낸 바와 같이 장섬유 부직포 (2) 와 단섬유 부직포 (3) 의 적층 구조를 갖는 것 외에, 필요에 따라 기타 직포, 부직포 등을 적층할 수도 있다. 예를 들어, 장섬유 부직포와 단섬유 부직포의 접착 강도를 높이기 위해 이들 사이에 접착용 부직포를 형성할 수 있다.
발명의 개시
본 발명자는, 고융점 부직포와 저융점 부직포를 적층한 침출용 시트에 있어서, 단섬유를 건식으로 랜덤하게 분산하여 퇴적시키고, 이들의 교점을 서로 열접착한 것으로 저융점 부직포를 구성하면, 단섬유가 랜덤 방향으로 균일하게 분산되기때문에 부직포의 어느 부분에 있어서도 똑같은 강도로 히트 시일이 가능하다는 것, 또한, 부직포의 공극의 구멍 직경 분포가 매우 좁은 범위에 집중되기 때문에 소기의 구멍 직경에 대하여 과도하게 큰 구멍 직경의 공극이 존재하지 않아, 침출성 원료의 추출시에 침출성 원료의 미세분말의 통과를 방지할 수 있음을 발견하였다.
즉, 본 발명은, 적어도 일부가 고융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 5∼30g/m2인 장섬유 부직포와,
적어도 일부가 저융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 3∼15g/m2인 단섬유 부직포가 적층된 침출용 시트로서,
단섬유 부직포가, 섬유 길이가 3∼15㎜ 인 섬유가 건식으로 랜덤하게 분산 퇴적되어 서로 열접착된 것으로 이루어지고,
침출용 시트의 공극의 구멍 직경과 그 분포율의 관계를 나타내는 구멍 직경 분포도에 있어서, 최대 피크의 분포율이 다른 피크의 분포율의 10 배 이상인 것을 특징으로 하는 침출용 시트를 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.
시험예 1
심/초가 고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트/저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트인 심초 구조의 섬유 (섬유 직경 1.0 d, 섬유 길이 5㎜) 를 사용하여 에어레이드법에 의해 웨브를 형성한 후, 히트 롤을 사용하여 에어레이드 부직포를 제작하고, 한편으로 동일한 섬유를 사용하여 카드 부직포를 제작하였다. 그리고, 각각의 부직포로부터 9.0cm×6.0cm 의 샘플과 100cm×100cm 의 샘플을 10 개씩 잘라내어 그 중량을 측정하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 또한, 도 2(a) 에 에어레이드 부직포의 사진을 나타내고, 도 2(b) 에 카드 부직포의 사진을 나타낸다.
샘플 에어레이드 부직포 카드 부직포
12345678910 0.0440.0450.0440.0430.0440.0440.0450.0440.0440.044 0.0560.0540.0590.0570.0550.0560.0590.0570.0550.058
평균 0.044 0.057
표준편차 0.00054 0.00162
g/9.0cm×6.0cm
샘플 에어레이드 부직포 카드 부직포
12345678910 8.148.028.298.238.158.318.228.168.077.99 10.4210.5810.3210.1210.7110.4410.2810.4110.3510.40
평균 8.16 10.40
표준편차 0.10245 0.15238
g/100cm×100cm
각각의 표 1 및 표 2 에 있어서, 에어레이드 부직포와 카드 부직포의 중량에 대한 표준편차를 비교함으로써, 에어레이드 부직포는 카드 부직포에 대하여 부직포 내의 단위면적당 중량의 편차가 매우 적음을 알 수 있다.
또한 도 2 로부터, 에어레이드 부직포에서는 섬유가 랜덤 방향으로 균일하게 분산되어 있지만, 카드 부직포에서는 섬유가 일정 방향으로 배향되어 있고, 단위면적당 중량에 불균일함이 있음을 알 수 있다.
실시예 1, 비교예 1, 비교예 2
섬유 직경 2.0 d 의 고융점 폴리에스테르를 사용하여 스판 본드 부직포를 제작하고, 이 위에, 심/초가 고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트/저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트인 심초 구조의 섬유 (섬유 직경 2.0d, 섬유 길이 5㎜) 를 사용하여 에어레이드법으로 웨브를 형성한 후 엠보싱 롤에 걸어, 스판 본드 부직포 (단위면적당 중량 12g/m2) 상에 에어레이드 부직포 (단위면적당 중량 6g/m2) 가 적층되어 있는 침출용 시트를 제작하였다 (실시예 1).
한편, 에어레이드 부직포의 형성에 사용한 것과 동일한 섬유 (단, 섬유 길이는 51㎜) 를 사용하여, 상기 서술한 것과 동일한 스판 본드 부직포 (단위면적당 중량 12g/m2) 상에 카드 부직포 (단위면적당 중량 8g/m2) 를 적층시킨 침출용 시트를 제작하였다 (비교예 1).
또한, 엠보싱 롤의 엠보싱 형상을 변경하는 것 외에는 비교예 1 과 동일한 방법으로 침출용 시트를 제작하였다 (비교예 2).
실시예 2
에어레이드 부직포의 단위면적당 중량을 8g/m2로 하는 것 외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 스판 본드 부직포 상에 에어레이드 부직포가 적층되어 있는 침출용 시트를 제작하였다.
평가
(1) 시일 강도 시험
실시예 1 의 침출용 시트 2 장을 에어레이드 부직포를 내측으로 하여 겹치고, 폭 15㎜ 로 히트 시일 (가열 온도 150℃) 하여 도 3 와 같이 가늘고 긴 형상 (15㎜×50㎜) 으로 잘라낸 후, 시일되지 않은 측으로부터 잡아 떼어낸 경우에 시일부 (4) 가 박리되는 하중을 구하였다. 도 3 중, 부호 2' 는 스판 본드 부직포, 부호 3' 는 에어레이드 부직포를 나타내고 있다.
비교예 1 의 침출용 시트도, 마찬가지로 카드 부직포를 내측으로 하여 겹친 후 히트 시일하고, 그 시일부가 박리되는 하중을 구하였다.
결과를 표 3 에 나타낸다.
샘플 실시예 1 비교예 1
12345678910 0.220.220.230.210.210.220.240.230.200.23 0.460.680.370.390.410.700.620.330.410.54
평균 0.22 0.49
표준편차 0.01136 0.12778
kg/15㎜
표 3 으로부터, 비교예 1 의 침출용 시트에 비하여 실시예 1 의 침출용 시트는 시일 강도의 편차가 매우 작음을 알 수 있다.
(2) 구멍 직경 분포
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 비교예 2 의 각 침출용 시트의 공극의 구멍직경 분포를 미국 PMI 사 제조 팜 포로미터(Porometer: 공극률 측정 장치)를 사용하여 버블 포인트법 (JIS K 3832) 에 의해 측정하였다. 결과를 도 4∼도 10 에 나타낸다. 또, 실시예 2 의 침출용 시트에 대해서는, 폭 방향의 위치가 서로 다른 4 군데를 측정하였다 (도 7∼도 10).
이들 도면으로부터, 비교예 1, 비교예 2 의 침출용 시트는, 구멍 직경 분포에 140㎛ 이상의 편차가 있고 그 사이에 복수의 피크가 존재하는 것에 반하여, 실시예 1 의 침출용 시트의 구멍 직경 분포는, 10㎛ 이하의 편차 사이에 단일 피크가 있고, 거기에 구멍 직경 분포가 집중되어 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 2 의 침출용 시트는, 어느 측정 부분에서도 최대 피크의 분포율이 다른 피크의 분포율의 10 배 이상이고, 구멍 직경 분포가 최대 피크에 집중되어 있음을 알 수 있다.
본 발명의 침출용 시트에 의하면, 시일 폭을 좁게 한 경우라도 시일부에서의 시일 강도의 편차를 현저하게 저감시킬 수 있다. 또한, 부직포의 공극의 구멍 직경 분포를 세밀하게 제어할 수 있고, 바람직하게는 단일 피크로 할 수 있기 때문에, 침출성 원료의 추출시에 바람직한 통액 속도를 유지하면서 침출성 원료의 미세분말 통과를 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 적어도 일부가 고융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 5∼30g/m2인 장섬유 부직포와,
    적어도 일부가 저융점 수지의 합성 섬유로 이루어지고, 단위면적당 중량이 3∼15g/m2인 단섬유 부직포가 적층된 침출용 시트로서,
    단섬유 부직포가, 섬유 길이가 3∼15㎜ 인 섬유가 건식으로 랜덤하게 분산 퇴적되어 서로 열접착된 것으로 이루어지고,
    침출용 시트의 공극의 구멍 직경과 그 분포율의 관계를 나타내는 구멍 직경 분포도에 있어서, 최대 피크의 분포율이 다른 피크의 분포율의 10 배 이상인 것을 특징으로 하는 침출용 시트.
  2. 제 1 항에 있어서, 구멍 직경 분포가, 편차의 폭이 100㎛ 이하에서, 단일 피크를 갖는 침출용 시트.
  3. 제 1 항에 있어서, 고융점 수지의 융점이 170℃ 이상이고, 저융점 수지의 융점이 80℃ 이상 170℃ 미만인 침출용 시트.
  4. 제 1 항에 있어서, 단섬유 부직포를 구성하는 섬유가, 표층이 저융점 폴리에스테르로 이루어지고, 심재가 고융점 폴리에스테르로 이루어지는 심초 (core-sheath) 구조를 갖는 침출용 시트.
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