JP2009133022A

JP2009133022A - 飲料用フィルターバック

Info

Publication number: JP2009133022A
Application number: JP2007308826A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Yamada; 太志山田
Original assignee: Unitika Fibers Ltd
Current assignee: Unitika Fibers Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18

Abstract

【課題】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が劣ることがない、モノフィラメント糸により構成される織物からなる飲料用フィルターバックを提供する。
【解決手段】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、芯部に結晶融解開始温度が１８０℃以上のステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸、鞘部に融点９０℃〜１７０℃の結晶性を有する脂肪族ポリエステルが配された芯鞘複合形態であり、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。
【選択図】図１

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、芯部に特定の結晶融解開始温度を有するステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸を配し、鞘部に結晶性の脂肪族ポリエステルを配すれば、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、芯部に結晶融解開始温度が１８０℃以上のステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸、鞘部に融点９０℃〜１７０℃の結晶性を有する脂肪族ポリエステルが配された芯鞘複合形態であり、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、芯部に結晶融解開始温度が１８０℃以上のステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸、鞘部に融点９０〜１７０℃の結晶性を有する脂肪族ポリエステル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、芯部に結晶融解開始温度が１８０℃以上のステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸を配し、鞘部に特定の融点を有する結晶性の脂肪族ポリエステルを配する理由は、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、鞘部の脂肪族ポリエステルのみ熱の影響を与えるためである。すなわち、芯部と鞘部に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、鞘部の脂肪族ポリエステルのみを溶融させ、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、鞘部の脂肪族ポリエステルが結晶性のものでなく、かつ芯部のポリ乳酸の結晶融解開始温度が上記載の温度よりも低いものであると、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、結晶融解開始温度が１８０℃以上とは、示差走査型熱量計にて融解吸熱曲線を描いた際（図１参照）、融解吸熱曲線において、結晶融解が開始するａ点の温度が１８０℃以上であることをいう。また、脂肪族ポリエステルが結晶性を有するとは、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のことをいう。

本発明において、芯部のポリ乳酸は、光学純度が７０％〜１００％であるポリＬ乳酸と光学純度が７０％〜１００％であるポリＤ乳酸とが３０／７０〜７０／３０の比率（質量比）でブレンドされてステレオコンプレックスを形成しているものであることが好ましい。ポリＬ乳酸の光学純度あるいはポリＤ乳酸の光学純度が７０％未満であると、立体特異的な結合であるステレオコンプレックスの形成を阻害し、ブレンドされたポリ乳酸の結晶融解開始温度を１８０℃以上とすることが困難となるため好ましくない。また、ポリＬ乳酸とポリＤ乳酸のブレンド比率が、３０／７０〜７０／３０（質量比）の範囲を外れると、前記と同様で、立体特異的な結合であるステレオコンプレックスの形成を阻害し、ポリ乳酸の結晶融解開始温度を１８０℃以上とすることが困難となる。より好ましいブレンド比率は、４０／６０〜６０／４０である。

ポリＬ乳酸とポリＤ乳酸をブレンドしてステレオコンプレックスを形成したポリ乳酸を得る方法としては、ポリＬ乳酸とポリＤ乳酸を個々に溶融した後、溶液混合する方法、ポリＬ乳酸ペレットとポリＤ乳酸ペレットを混合後、溶融する方法等が例示できるが、いずれの方法であっても構わない。

本発明に用いるモノフィラメント糸の鞘部に配する結晶性を有する脂肪族ポリエステルとしては、ポリ（α−ヒドロキシ酸）のようなポリグリコール酸やポリ乳酸からなる重合体、またはこれらの共重合体、また、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（β−プロピオラクトン）のようなポリ（ω−ヒドロキシアルカノエート）、さらに、ポリ−３−ヒドロキシプロピオネート、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−３−ヒドロキシカプロレート、ポリ−３−ヒドロキシヘプタノエート、ポリ−３−ヒドロキシオクタノエート及びこれらとポリ−３−ヒドロキシバリレートやポリ−４−ヒドロキシブチレートとの共重合体のようなポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）が挙げられる。また、グリコールとジカルボン酸の縮重合体からなるものとして、例えば、ポリエチレンオキサレート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンアゼレート、ポリブチレンオキサレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリブチレンセバケート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリネオペンチルオキサレートまたはこれらの共重合体が挙げられる。さらに前記脂肪族ポリエステルと、ポリカプラミド（ナイロン６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリウンデカナミド（ナイロン１１）、ポリラウロラクタミド（ナイロン１２）のような脂肪族ポリアミドとの共縮重合体である脂肪族ポリエステルアミド系共重合体が挙げられる。

上記した脂肪族ポリエステルの中でも、芯部に配するステレオコンプレックスを形成したポリ乳酸との複合紡糸に耐えうる耐熱性や、フィルター製品製造時における熱接着処理等により熱収縮が発生せずに安定した加熱処理を施し得る熱的安定性を考慮すると、結晶性のポリ乳酸を用いることが好ましい。

鞘部に配する結晶性のポリ乳酸は、光学純度が８４％〜１００％であるポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸は光学純度が下がるにつれて融点もまた低くなる。光学純度が８４％を下回ると結晶性が失われるため、本発明の目的に適さないものとなる。

鞘部の脂肪族ポリエステルは、芯部のポリ乳酸よりも融点が低く、その融点は９０〜１７０℃としている。鞘部の脂肪族ポリエステルの融点の上限を１７０℃とした理由は、上記したように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、鞘部の脂肪族ポリエステルのみ熱の影響を与えるためであり、下限を９０℃とした理由は、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ためである。

本発明においては、芯部のポリ乳酸および鞘部の脂肪族ポリエステルには、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脂肪族ポリエステルの極限粘度は、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、芯部に特定の結晶融解開始温度を有するステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸を配し、鞘部に特定の融点を有する結晶性を有する脂肪族ポリエステルが配された芯鞘複合形態の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；ＪＩＳＬ１０６２Ａ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（結晶融解開始温度２０５℃、融点２２５℃のポリ乳酸ステレオコンプレックス）、鞘部には、光学純度９８％の結晶性のポリＬ乳酸（融点１６８℃）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、１８０℃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、鞘部に、光学純度９０％の結晶性のポリＬ乳酸（融点１４０℃）を用いたこと、得られた平織物を精錬した後のヒートロールの表面温度を１６０℃に設定したこと以外は、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。

実施例３
実施例１において、鞘部に、光学純度８４％の結晶性のポリＬ乳酸（融点１３０℃）を用いたこと、得られた平織物を精錬した後のヒートロールの表面温度を１５０℃に設定したこと以外は、実施例１と同様にして実施例３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、光学純度８０％の結晶性に乏しいポリＬ乳酸（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、得られた平織物を精錬した後のヒートロールの表面温度を１３０℃に設定したこと以外は、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、芯部に、光学純度９８％の結晶性のポリＬ乳酸（融点１６８℃）を用いたこと以外は、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１〜３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１〜３の織物は、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、織物に熱処理を施した際に芯部までが熱の影響を受け、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１〜３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。

融解吸熱曲線を示す図である。

Claims

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、芯部に結晶融解開始温度が１８０℃以上のステレオコンプレックスを構成しているポリ乳酸、鞘部に融点９０℃〜１７０℃の結晶性を有する脂肪族ポリエステルが配された芯鞘複合形態であり、
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。
芯部を構成するポリ乳酸が、光学純度が７０％〜１００％であるポリＬ乳酸と光学純度が７０％〜１００％であるポリＤ乳酸とが３０／７０〜７０／３０の比率でブレンドされることによりステレオコンプレックスを形成しているものであることを特徴とする請求項１記載の飲料用フィルターバック。
鞘部を構成する脂肪族ポリエステルが、光学純度８４％〜１００％であるポリ乳酸であることを特徴とする請求項１または２記載の飲料用フィルターバック。