(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンを１〜８重量％共重合した融点が１３５℃以上の変成ポリプロピレンを鞘成分、プロピレンを芯成分とした鞘芯型複合繊維にポリエーテルアミド系化合物を付着させてなる繊維５〜７０重量％と親水性繊維９５〜３０重量％とを混合し湿式抄紙してなり、その平均ポアサイズが１０〜５０μｍ、ヒートシール乾剥離強力が１００ｇ／ｃｍ以上、煮沸状態でのヒートシール剥離強力が５０ｇ／ｃｍ以上であることを特徴とする抽出用シート紙。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はティーバッグ、コーヒーフィルター等に利用される、ヒートシール剥離強力に優れた抽出用シート紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抄紙用繊維としては、従来から、ビニロン、レーヨン、天然セルロース、ポリエステル、ポリアクリロニトリル系繊維がかなり広く使用されてきているが、最近は要求性能の高度化、コストの低減化から各種繊維紙の中で独特の柔軟な風合を有し、熱接着性があり、コストも安いポリオレフィン系繊維紙の開発がかなり進んできている。
【０００３】
特開平０３−２８７８９６号公報の発明においては融点または軟化点が１６０〜２５０℃の重合体Ａを芯成分、融点または軟化点が８０〜１５０℃の重合体Ｂを鞘成分とし、その体積分率Ａ／Ｂが７０／３０〜３０／７０、比重が１．０以上の複合繊維を含んでなる湿式不織布が提案されている。しかしながら、この場合ヒートシール剥離強力に優れるポリオレフィン系繊維とすると比重が１．０未満となり、抄紙時の分散不良のため紙地合が悪く好ましくなかった。
【０００４】
また、特開平０６−１０８３１０号公報の発明においては８８〜９６％のプロピレン、２〜１０％のポリエチレン、２〜１０％の１−ブテンからなる３元共重合体を鞘成分、結晶性ポリプロピレンを芯成分とした複合繊維の製造方法が提案されている。しかしながら、鞘成分のプロピレン成分が少なくなると、紡出時の繊維間の膠着が多発し、紡糸調子が不良となり、例え繊維としたところで抄紙後の紙地合は著しく悪いものになってしまうという問題を有していた。
【０００５】
ティーバックとしては従来より木材パルプ、マニラ麻パルプ、ビニロン、レーヨン等親水性繊維が使用されてきた。これらの繊維を使用した紙は、繊維の叩解度を下げることでポアサイズを小さくすることが可能ではあるが、湿潤強力が低いという欠点を有していた。
【０００６】
また、特公平４−６１１１６号公報の発明では第１層にポリエステル繊維、第２層に低融点成分を少なくとも一部に有する繊維１０〜５０重量％とポリエステル繊維を使用し積層した合成紙が提案されており、この合成紙は上記のパルプ素材を用いる紙に比べれば一般的にヒートシール強力が高いものとなるが、しかし該ポリエステル紙はポリオレフィン系繊維を使用した紙に比べるとヒートシール剥離強力が不十分であり、ティーバック、コーヒーフィルター等熱湯中でヒートシール部の破損なく使用するためには、依然として不満足である。
【０００７】
また一方、ポリオレフィン系繊維紙は、その抄紙工程においてポリオレフィン系繊維の分散性が不満足である。したがって、その分散性を向上させ、生産速度の向上を図ることが要請されているが、その分散性を向上させるために分散剤を併用する場合、一般的に発泡を伴い、地合のよい紙を得ることができないのが現状である。
即ち、ポリオレフィン系繊維を用い湿式抄紙してその紙を得る場合、発泡性が少なく地合が良好で、且つ紙強力の高いポリオレフィン系繊維紙を得るための湿式用分散剤は未だ見出されていない。
【０００８】
以上のような問題により、ティーバッグ、コーヒーバッグ等に利用されるヒートシール剥離強力に優れた、実用化されているポリオレフィン系繊維を用いた抽出用シート紙は少なく、ポリオレフィン自身の持つ優れた性能が十分に生かされていないのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ティーバッグ、コーヒーフィルター等熱湯中での使用に際してもそのヒートシール剥離強力に優れ、かつまたその優れた抄紙製造上の点から紙地合が優れているポリオレフィン系繊維からなる抽出用シート紙を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述した目的を達成すべく鋭意検討した結果、エチレンを１〜８重量％共重合した融点が１３５℃以上の変成ポリプロピレンを鞘成分、プロピレンを芯成分とした鞘芯型複合繊維にポリエーテルアミド系化合物を付着させてなる繊維５〜７０重量％とと親水性繊維９５〜３０重量％とを混合し湿式抄紙してなり、平均ポアサイズが１０〜５０μｍ、ヒートシール乾剥離強力が１００ｇ／ｃｍ以上、煮沸状態でのヒートシール剥離強力が５０ｇ／ｃｍ以上であることを特徴とするポリオレフィン系繊維からなる抽出用シート紙である。
【００１１】
本発明抽出用シート紙においては、それを構成する繊維が、変性ポリプロピレンと非変性ポリプロピレンとの鞘芯型複合繊維を用いることにより、他のパルプ等親水性繊維との混合状態で両者の結合を高めると共に、その芯成分同士でのヒートシール接合強力が強力であるので、熱湯中での使用に際してその接合点での剥離の心配が全くなく、またその抽出用シートの地合が優れ均質地合による均質な抽出、濾過が達成できるものである。
【００１２】
本発明における鞘成分の変成ポリプロピレンのエチレン共重合量としては１〜８重量％が好ましく、さらに好ましくは３〜５重量％である。エチレン共重合量が１重量％未満の場合はバインダー繊維としての効果が小さく、引張強力が弱くなるため、好ましくない。逆にエチレン共重合量が８重量％を越えると繊維の紡出時に繊維同志の膠着が発生し、著しく曳糸性が不良となり問題となる。
【００１３】
芯成分としては、ポリプロピレンが好適である。これは、ヒートシールした際にこの芯成分が主としてヒートシール剥離強力に効果を示すためである。
芯成分がポリエチレンテレフタレートを代表とするポリエステルでは融点が高いため、ヒートシール性が好ましくない。例え共重合により融点を低下させたとしても、その場合には該繊維製造での曳糸性が不良となるといった問題が生じてくるのであり、ホリプロピレンの場合、そのような問題が生じない。
また、ナイロンを代表とするポリアミドを芯成分に用いても前述のポリエステルと同様の理由により好ましくない。
【００１４】
本発明で使用するポリオレフィン系複合繊維の鞘成分、芯成分には酸化防止剤、艶消し剤、帯電防止剤、消臭剤、芳香剤、難燃剤等が添加されていても何等問題はない。但し、その添加量はあくまでヒートシール性に影響を及ぼさない量することが肝要である。
【００１５】
繊維の断面形状については丸型、偏平型、繭型、中空型、Ｔ型等特に限定されるものではない。繊度、繊維長については目的とする紙質によって適宜選択されるが、繊度としては０．０１デニール〜３デニール、繊維長としては１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましくは繊度が０．５デニール〜２デニール、繊維長が３ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である。
【００１６】
ポリエーテルアミド系化合物（以下、単に分散剤と略記する場合もある）としては、特に限定されるものではないが、下記に示した化学式を有するものが好適に使用できる。
【００１７】
【化１】
0003626586.tif 000002
【００１８】
ここでＲ１は、置換基を有していても良い炭素数１０〜２０の炭化水素基、Ｒ２及びＲ３は置換基を有していても良い炭素数２〜６の炭化水素基、Ｘはエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック体などのポリアルキレンオキシド単位であり、ｎは２〜７０、Ｙは水素原子またはトリメチルシリル基などのアルキルシリル基である。
その内、本発明で用いるのに特に好適なポリエーテルポリアミド系化合物としては、Ｒ１が炭素数１８の炭化水素基、Ｒ２、Ｒ３が炭素数２の炭化水素基、Ｘがエチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック体単位であり、ｎは４０〜６０、Ｙは水素原子である。
【００１９】
このポリエーテルアミド系化合物は、その重量平均分子量が５００〜８０００、好ましくは１０００〜６０００のものが好適である。この重量平均分子量の範囲を外れると良好な分散性を得ることは難しく、また、分散剤の溶解性及び溶解時の泡立ち、抄紙時の発泡性等にも問題が生じてくる。
【００２０】
また、このポリエーテルアミド系化合物は、そのＨＬＢ（グリフィンのＨＬＢ）が５〜１５のもの、好ましくは８〜１２の範囲のものとする。ＨＬＢが５未満の場合、繊維の分散性が不良となり好ましくない。逆にＨＬＢが１５より大きい場合は繊維分散時の発泡が激しく抄紙時の工程性不良及び紙欠点の発生を招く。
【００２１】
この分散剤の繊維への付着量は、０．０３重量％〜２重量％であり、特に好ましくは０．２重量％〜１重量％である。すなわち、０．０３重量％未満では良好な分散性を与えることができず、２重量％を越える付与は分散性良好であるが、コストが高くなるばかりでなく、無駄な量を付与することになるのでその必要はない。
【００２２】
本発明で使用される分散剤を繊維に付与する方法としては特に限定されるものではなく、従来の方法で紡糸延伸後、付与することができる。
【００２３】
本発明における抽出用シートは、前述の鞘芯型ポリオレフィン系繊維を５〜７０重量％、木材パルプ、マニラ麻パルプ、ビニロン、レーヨン等親水性繊維を９５〜３０重量％混抄するのが好ましい。ポリオレフィン系繊維の混抄率が５％未満の場合、ポリオレフィンの有する優れたヒートシール性が現れず、混抄率が７０％を越えると得られたシートが非常にフィルムライクとなること、また比重が軽いことに加え、ポリオレフィンの親水性に乏しい性能のためティーバックが浮き勝ちとなり、目的とする用途にそぐわないものとなってしまう。
【００２４】
また、本発明における抽出用シートの平均ポアサアイズは、１０〜５０μｍが好適である。ポアサイズはコールター・エレクトロニクス（Ｃｏｌｔｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）社製の“コールター・ポロメーターＩＩ”により測定したものであるが、平均ポアサイズが１０μｍ未満になると、ティーバックとした場合にはお茶の成分が出るのに時間がかかり、コーヒーフィルターとした場合にはコーヒーのドリップ等に時間がかかるといった問題が生じる。逆に平均ポアサイズが５０μｍを越えると、お茶、あるいはコーヒー粒子等がそれぞれ濾紙の孔から洩れ出すことがあるので良くない。
【００２５】
本発明における抽出用シートのヒートシール乾剥離強力は１００ｇ／ｃｍ以上、煮沸状態でのヒートシール強力は５０ｇ／ｃｍ以上である必要がある。これは、目的とする用途にこのポリオレフィン系繊維からなる抽出用シートを使用した場合に、各々のヒートシール強力が弱いと、その内容物が、該抽出用シートの接合部での剥離によって洩れ出すからである。
【００２６】
本発明で、ポリオレフィン系繊維と混抄される繊維は、前記のごとく木材パルプ、マニラ麻、ビニロン、レーヨン等の親水性繊維であり、これらの１種もしくは２種以上を用いることができる。
【００２７】
抄紙は上記紙料を用いて、以後通常の湿式抄紙法によって抄紙される。この場合、１層のみの単紙であっても、２層以上の抄き合わせであっても何ら差し支えはない。そして、紙層形成後は通常の脱水工程、及び乾燥工程を経ることで強力のあるポリオレフィン系繊維紙が得られるものであり、特別の熱処理機を必要としないで抄造できる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明をさらに実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、実施例における試験方法は次の通りである。
【００２９】
〈ヒートシール性〉
抽出用シート紙から幅１５ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試験片を採取し、２つ折りにした状態で折り目から１０ｍｍの部分にヒートシーラーで１７０℃×３ｓｅｃの熱をかけることにより、ヒートシール剥離強力測定用サンプルを作成する。
引張り試験機を用いてチャック間１００ｍｍ、引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎで乾剥離強力を測定する。
煮沸状態のウォーターバス中にヒートシールした部分が浸漬するようにサンプルの一方の端を固定し、他方の端にバネばかりを取り付け、初加重として３０ｇの加重をかけた状態で１分間放置後、引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、煮沸状態でのヒートシール剥離強力を測定する。
【００３０】
＜実施例−１＞
エチレンを３重量％共重合させた融点が１４８℃の変成ポリプロピレンとポリプロピレンをそれぞれ鞘成分、芯成分とし、ポリエーテルアミド系化合物を繊維に対して０．２９重量％付着させて鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を得た。
ここでポリエーテルアミド系化合物は、ＨＬＢ＝１０、重量平均分子量＝６０００の下記式で示すものを使用した。
【００３１】
【化２】
0003626586.tif 000003
【００３２】
上記で得られたポリオレフィン系繊維を第１層に５０重量％、第２層に１０重量％、パルプをそれぞれ５０重量％、６０重量％、ビニロンバインダー繊維をそれぞれ０重量％、３０重量％の割合で混合し、坪量３０ｇ／ｍ２となるように２層抄き合わせで抄紙した。この後、抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１５０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、本発明の抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは１９μｍ、ヒートシール乾剥離強力は１３０ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は５５ｇ／ｃｍであり、ティーバックとして好適なシート紙であった。
【００３３】
＜実施例−２＞
実施例−１で得られた、分散剤付与の鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を用い、この繊維を６０重量％、マニラ麻を３０重量％、ビニロンバインダー繊維を１０重量％の割合で混合し、坪量４０ｇ／ｍ２となるように湿式抄紙し、その後該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１７０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、本発明の抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは１３μｍ、ヒートシール乾剥離強力は３２０ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は１７５ｇ／ｃｍであり、コーヒーフィルターとして好適なシート紙であった。
【００３４】
＜実施例−３＞
実施例−１の分散剤を付与した鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を１０重量％、パルプを７０重量％、低融点ポリエステルバインダー繊維を２０重量％の割合で混合し、坪量２０ｇ／ｍ２となるように湿式抄紙した後、該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１７０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、本発明の抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは４０μｍ、ヒートシール乾剥離強力は１１０ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は５２ｇ／ｃｍであり、ティーバックとして好適なシート紙であった。
【００３５】
＜実施例−４＞
エチレンを８重量％共重合させた融点が１３５℃の変成ポリプロピレンとポリプロピレンをそれぞれ鞘成分、芯成分とし、実施例１で使用したポリエーテルアミド系化合物を繊維に対して０．４５重量％付着させて鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を得た。
得られたポリオレフィン系繊維を第１層に５０重量％、第２層に１０重量％、パルプをそれぞれ５０重量％、６０重量％、ビニロンバインダー繊維をそれぞれ０重量％、３０重量％の割合で混合し、坪量３０ｇ／ｍ２となるように２層抄き合わせで湿式抄紙した。この後、該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１５０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、本発明の抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは１４μｍ、ヒートシール乾剥離強力は１７３ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は９８ｇ／ｃｍであり、ティーバックとして好適なシート紙であった。
【００３６】
＜比較例−１＞
実施例−１の分散剤を付与した鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を８０重量％、マニラ麻を２０重量％の割合で混合し、坪量２０ｇ／ｍ２となるように湿式抄紙した後、該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１７０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは７．８μｍと非常に小さく、フィルムライクであり、ヒートシール乾剥離強力は３８０ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は２２３ｇ／ｃｍと高強力であったものの、ティーバックとしては不適なものであった。
【００３７】
＜比較例−２＞
実施例−１の分散剤を付与した鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を３重量％、パルプを７７重量％、ビニロンバインダー繊維２０重量％の割合で混合し、坪量３０ｇ／ｍ２となるように湿式抄紙した後、該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１７０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは３２μｍ、ヒートシール乾剥離強力は１０７ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は３８ｇ／ｃｍで、ティーバックとしては不適なものであった。
【００３８】
＜比較例−３＞
エチレンを０．５重量％共重合させた融点が１６５℃の変成ポリプロピレンとポリプロピレンをそれぞれ鞘成分、芯成分とし、ポリエーテルアミド系化合物を繊維に対して０．４５重量％付着させて鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を得た。
得られたポリオレフィン系繊維を第１層に５０重量％、第２層に１０重量％、パルプをそれぞれ５０重量％、６０重量％、ビニロンバインダー繊維をそれぞれ０重量％、３０重量％の割合で混合し、坪量３０ｇ／ｍ２となるように２層抄き合わせで湿式抄紙した。この後、該抄紙したシートをドライパートの温度１３０℃で乾燥した。次いで１５０℃×１ｍ／ｍｉｎ、２０ｋｇ／ｃｍの熱プレス機にて熱処理を行い、抽出用シート紙を得た。
この抽出用シート紙の平均ポアサイズは２８μｍ、ヒートシール乾剥離強力は８７ｇ／ｃｍ、煮沸状態でのヒートシール剥離強力は３５ｇ／ｃｍであり、剥離強力の弱いシートしか得られず、ティーバックとしては不適なものであった。
【００３９】
＜比較例−４＞
エチレンを１０重量％共重合させた融点が１３２℃の変成ポリプロピレンとポリプロピレンをそれぞれ鞘成分、芯成分とし、鞘芯型ポリオレフィン系複合繊維を得ようとしたが、紡出時に繊維間膠着により、曳糸性が極めて悪く、該繊維の安定生産は不可と見なした。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のポリオレフィン系繊維からなる抽出用シート紙は均質な地合いを有し、適度なポアサイズを有しており、しかもヒートシール性にも優れているので、ティーバック、コーヒーフィルター等の抽出、瀘過部材として利用する場合、極めて好適なシートである。