(57)【要約】  本発明は、ポリマー繊維、特にポリエチレンポリマーを溶融紡糸することにより得られるポリエチレンポリマー繊維、該繊維の使用、および該繊維の製造方法に関する。さらに、本発明は、該ポリマー繊維を含むヒートシール可能なフィルターペーパーに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＦＩが約１００〜４００ｇ／１０分であるポリマーを溶融紡糸することで得られるポリマー繊維であって、溶融紡糸工程後に電離放射線により処理されることで架橋ポリマー繊維となることを特徴とし、前記ポリマーが、好ましくはポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとしてポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物であり、前記架橋ポリマー繊維のＭＦＩが、約１〜８０ｇ／１０分となるポリマー繊維。
【請求項２】
架橋ポリマー繊維のＭＦＩが、約４０〜８０ｇ／１０分となる、請求項１に記載のポリマー繊維。
【請求項３】
電離放射線量が、約２０〜１００ｋＧｙである、請求項１または２に記載のポリマー繊維。
【請求項４】
前記ポリマーが、ポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとして実質的にポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物である、先行する請求項のいずれかに記載のポリマー繊維。
【請求項５】
ポリマーを溶融紡糸する工程と、溶融紡糸した繊維を電離放射線で処理する工程とを含むポリマー繊維の製造方法であって、溶融紡糸工程において、前記ポリマーが、好ましくは、ＭＦＩが約１００〜４００ｇ／１０分である、ポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとしてポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物であり、電離放射線処理工程により、ＭＦＩが約１〜８０ｇ／１０分である架橋ポリマー繊維を得ることを特徴とする、ポリマー繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載のポリマー繊維およびＭＦＩが５未満である第２のポリマー繊維を含むポリマー繊維混合物。
【請求項７】
第２のポリマー繊維のポリマーが、ポリプロピレン、ポリエステル、ＰＥＴもしくはポリエチレン、またはこれらの混合物を含む、請求項６に記載のポリマー繊維混合物。
【請求項８】
請求項５または６に記載のポリマー繊維混合物であって、
前記第２のポリマー繊維が、ＭＦＩが約５〜１００ｇ／１０分であるポリマーを溶融紡糸することで得られるポリマー繊維を含むこと、
該ポリマー繊維が、溶融紡糸工程後に電離放射線により処理されることで、ＭＦＩが、約５ｇ／１０分以下である架橋ポリマー繊維となること、および
該ポリマーが、好ましくはポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとしてポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物であること
を特徴とする、ポリマー繊維混合物。
【請求項９】
ヒートシール可能なフィルターペーパーにおける、請求項１〜３のいずれかに記載の架橋ポリエチレン繊維または請求項６〜８に記載のポリマー繊維混合物の使用。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれかに記載の架橋ポリエチレン繊維または請求項６〜８のいずれかに記載のポリマー繊維混合物を含むヒートシール可能なフィルターペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー繊維、特にポリエチレンポリマーを溶融紡糸することにより得られるポリエチレンポリマー繊維、該繊維の使用、および該繊維の製造方法に関する。さらに、本発明は、該ポリマー繊維を含むヒートシール可能なフィルターペーパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
合成木材パルプを、例えばティーバッグやコーヒーパッドなどの紙状の基材の製造において木材パルプの代わりに使用することは、例えば米国特許第４，０４９，４９３号明細書により、当技術分野において公知である。具体的には、ティーバッグ紙は、バッグをヒートシールできるよう、約７５％の天然繊維と約２５％の合成素材とから成る。
【０００３】
米国特許第５，１７３，１５４号明細書では、６０〜８５重量％を占める、天然繊維から成る第１相と、残り１５〜４０重量％を占める、ヒートシール可能な合成繊維から成る第２相とを含むティーバッグ紙が、開示されている。このティーバッグ紙は、バッグがヒートシール可能な面を有するため、特殊な高速自動ティーバッグ包装機で加工することができると記載されている。
【０００４】
合成木材パルプの製造のいくつかの方法は、例えば米国特許第４，０４９，４９２号明細書や第４，０４９，４９３号明細書などにより、当技術分野において公知であるが、合成木材パルプの一般的な製造方法は、複雑であり、有機分散剤中で固形ポリオレフィンフィブリッドを精製する工程およびポリオレフィンフィブリッドの実質的に水性のスラリーを形成するよう該分散剤を水で置き換える工程を含む。
【０００５】
したがって、容易で経済的な方法により製造することが可能であり、かつ、例えば紙状の基材、特にヒートシール可能なフィルターペーパーの製造において、木材パルプへの添加物または木材パルプの代替として有用な合成ポリマー材が、いまだ求められている。
【０００６】
欧州特許出願公開第０５６２２４号明細書では、重ね合わされた２つの層を含むティーバッグの製造に特に有用であるフィルター材が開示されている。第１層は天然繊維から、第２層は合成繊維から成り、それによってフィルター材がヒートシール可能となっている。合成繊維は、熱可塑性ポリマー、具体的にはポリエチレンまたはポリプロピレンから成ることが好ましい。
【０００７】
ポリエチレン繊維は、当技術分野において、ポリエチレン、そのコポリマーおよびポリマーブレンドの有利な特性のため多数の用途が知られている。ポリエチレンは、熱可塑性を有するポリマーであり、良好な化学的安定性を示し、比較的低価格である。ポリエチレンポリマーを溶融紡糸することにより、様々な特性のポリマー繊維を製造することができる。しかし、溶融紡糸工程においては、ポリマー材の特性を考慮しなければならない。溶融紡糸工程における重要なパラメータは、分子量、メルトフローインデックス、および原料の分子量分布であり、これらは製造される繊維の特性プロファイルにとっても重要なものである。
【０００８】
ＭＦＩが５ｇ／１０分未満であるポリマーを溶融紡糸することは概して可能である。しかしながら、このような高粘性ポリマーを溶融紡糸するには高圧を加える必要があり、コストがかかる。さらに、これらのポリマーを溶融紡糸する最大速度は、ＭＦＩが５ｇ／１０分を超える、一般に約５〜１００ｇ／１０分であるポリマーの場合に得られる速度に比べて、著しく低下する。
【０００９】
一方、ポリマーのＭＦＩ値が高すぎる（２００ｇ／１０分を超える）とポリマーの粘度が非常に低くなるため、長繊維を得る場合、繊維の機械的安定性は低く、例えば織りなどのさらなる処理に適さない。その結果、溶融紡糸による繊維の製造に適したポリマーのＭＦＩ値は、一般に約５〜２００ｇ／１０分の一定範囲内であり、従来技術の特定の条件下では、ポリマーを、具体的にはＭＦＩが約４００ｇ／１０分以下であるポリエチレンを溶融紡糸することで繊維を得ることができる。
【００１０】
ＭＦＩが約５〜１００ｇ／１０分であるポリマーから成るポリエチレン繊維を合成木材パルプの代わりにヒートシール可能なフィルターペーパーに使用すると、フィルターペーパーを製造している際に、特に乾燥ユニットにおいて、またティーバッグ包装機でフィルターペーパーをヒートシールする際に、機械部品上に付着物が堆積することは、例えば国際公開第２０１０／１０５９８１号明細書により知られている。これらの付着物は、機械の機能に悪影響を及ぼし、よって、既知のポリエチレンポリマー繊維は、ヒートシール可能なフィルターペーパーへの使用に適さない。
【００１１】
この問題を解決するため、国際公開第２０１０／１０５９８１号明細書では、既知のポリエチレン繊維を電離放射線により架橋すると、この架橋ポリマー繊維は、特にヒートシール可能なフィルターペーパーにおいて、合成木材パルプへの添加物または合成木材パルプの代替として良好に使用できることが示唆されている。具体的には、フィルターペーパーを製造している際に、特に乾燥ユニットにおいて、またティーバッグ包装機でフィルターペーパーをヒートシールする際に、機械部品上に付着物が堆積することはない。
【００１２】
国際公開第２０１０／１０５９８１号明細書で提案されているポリエチレン繊維は、ヒートシール可能なフィルターペーパーに使用できるが、そのようなフィルターペーパーのシールが最適ではないことが分かった。特定の条件下では、シールしてもヒートシールの最適な強度を得られなかった。理論に拘束されることを望むものではないが、架橋ポリマーが、ヒートシールするのに十分な強度および耐熱性をもたらす一方、特定の条件下では、材料の溶融が少なすぎるため、シール部を最適に封じるための十分な接触が得られず、ヒートシールの強度が最適にならないと考えられる。
【００１３】
ＭＦＩが高く、シールするために熱せられると融解して十分なシール接触をもたらすことが期待される物質を、ヒートシールに用いる繊維材料ポリマー、具体的には合成木材パルプの代替としてのポリマーに加えるだけでは、好結果は得られないことがわかっている。それどころか、ＭＦＩが４０ｇ／１０分を超えるポリエチレンのような、ＭＦＩの高い既知のポリマー材を加えることにより、ここでもまた、ヒートシールする際にティーバッグ包装機において許容し難い付着物が見られた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
しかしながら、驚くべきことに、例えば１００ｇ／１０分を超えるような十分に高いＭＦＩを有するポリマー材に電離放射線を照射し、ＭＦＩが約１〜８０ｇ／１０分のポリマーを得た場合、得られたポリマーを、特に、例えば国際公開第２０１０／１０５９８１号明細書により公知の、例えばポリエチレン繊維などのポリマー繊維に添加すると、ヒートシールの強度が良好になることがわかった。
【００１５】
したがって、本発明は、ＭＦＩが約１００〜４００ｇ／１０分、好ましくは約１２０〜２５０ｇ／１０分、特に約１５０〜２２０ｇ／１０分、例えば約１６０〜２００ｇ／１０分であるポリマーを溶融紡糸して得られるポリマー繊維であって、溶融紡糸工程の後、繊維を電離放射線で処理して得られることを特徴とするポリマー繊維に関する。架橋した繊維のＭＦＩ値は、約８０ｇ／１０分以下、好ましくは約４０ｇ／１０分以下、例えば約３０ｇ／１０分以下または約２０ｇ／１０分以下である。架橋した繊維のＭＦＩ値は、一般に約１ｇ／１０分以上、好ましくは１０ｇ／１０分以上、特に１５ｇ／１０分以上である。架橋した繊維のＭＦＩ値は、好ましくは約１〜８０ｇ／１０分、最も好ましくは約１０〜８０ｇ／１０分、例えば約４０〜８０ｇ／１０分である。
【００１６】
本発明の繊維の製造に適したポリマーは、特に限定されない。当業者に周知で、溶融紡糸によるポリマー繊維の製造に有用であれば、いかなるポリマーを使用してもよい。そのようなポリマーの例として、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、ポリアミド、ポリエステル、およびこれらのいずれかの混合物を含むポリマーが挙げられる。
【００１７】
本発明の繊維の製造に使用するポリマーは、好ましくはポリエチレンである。ポリエチレンは、ホモポリマーであっても、ポリエチレン／ポリプロピレンコポリマーなどのコポリマーであってもよく、ポリエチレン／ポリプロピレンブレンドなどの、ポリエチレンを１つのポリマーとして含むポリマーブレンドであってもよく、またこれらのいずれかの混合物、例えばポリエチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などであってもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
好ましい一実施形態において、ポリマー繊維に使用するポリマーは、実質的に、ポリエチレンまたはポリエチレンのコポリマーもしくは１つのポリマーとしてポリエチレンを含むポリマーブレンドを含む。ポリマーブレンドは、一般に、ポリエチレンを実質的に含む。使用するポリエチレンは、ホモポリマー、ポリエチレンのコポリマー、または１つのポリマーとしてポリエチレンホモポリマーもしくはポリエチレンコポリマーを含むポリマーブレンドであってよい。ポリエチレンのコポリマーまたはブレンドは、好ましくはポリエチレンとα−オレフィンとのコポリマーまたはポリマーブレンドであり、α−オレフィンは、例えばプロピレンや１−ブテンなど、好ましくはプロピレンである。好ましくは、例えばプロピレンなどのα−オレフィンを約１〜１５重量％、より好ましくは約２〜９重量％含むコポリマーまたはポリマーブレンドとしてのポリエチレンを使用し、最も好ましくは、ＭＦＩが約１００〜２００ｇ／１０分であるポリエチレンを使用する。具体的には、エチレンとプロピレンとのランダムコポリマー、ブロックコポリマー、またはポリマーブレンドを使用する。ポリエチレンのホモポリマー、コポリマー、またはポリマーブレンドは、例えばＭＦＩが約１００〜２００ｇ／１０分であるポリプロピレンなどのプロピレンポリマーならびに／またはプロピレン、酢酸ビニル、アクリル酸、およびアクリル酸エチルなどのポリマーとエチレンとのコポリマーと混合してもよい。ポリマー中のポリエチレンホモポリマーまたはポリエチレンコポリマーの量は、約７０〜１００重量％、より好ましくは約８０〜９５重量％、例えば約８５〜９０重量％である。最も好ましくは、ポリマーは、ポリエチレンホモポリマーである。
【００１９】
好ましい一実施形態において、ポリマーは、当技術分野において「熱可塑性ゴム」とも呼ばれる、ポリエチレン系ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）である。ＴＰＥは、熱可塑特性と弾性とをいずれも有する原料から成るコポリマーまたはポリマーブレンドの一種である。一般にＴＰＥは、ポリエチレンまたはポリプロピレンとゴムとのブレンドであり、例えばポリエチレン／ＥＰＤＭブレンド、ポリプロピレン／ＥＰＤＭブレンド（ＥＰＤＭ：エチレンプロピレンジエンモノマーゴム）などが挙げられる。モノマーは、好ましくはＭクラス（ＡＳＤＮ基準Ｄ−１４１８の分類を参照）である。一般的なＥＰＤＭゴムは、ＤＣＰＤ（ジシクロペンタジエン）、ＥＮＢ（エチリデンノルボルネン）、およびＶＮＢ（ビニルノルボルネン）である。ポリエチレン／ＥＰＤＭブレンドにおける一般的なポリエチレン含有量は、約５０〜９５重量％、より好ましくは約７０〜９０重量％である。ＥＰＤＭゴムにおける一般的なエチレン含有量は、約４５〜７５重量％、好ましくは約５５〜７０重量％である。エチレン含有量が高いほど、ポリマーを高充填することが可能となり、よって混合や押出を良好に行うことができる。ジエンは、一般にポリマーブレンドの約２．５〜１２重量％、好ましくは約５〜１０重量％含まれており、架橋として働くことにより、最終用途における望ましくない粘着性、クリープ（変形）、浮き上がりが生じることを防止する。
【００２０】
さらに好ましい一実施形態において、ポリエチレンは、ＨＤＰＥ（一般的な密度は０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ３）、ＬＤＰＥ（一般的な密度は０．９１５〜０．９３５ｇ／ｃｍ３）、もしくはＬＬＤＰＥ（線状低密度ポリエチレン、一般的な密度は０．９５ｇ／ｃｍ３以下）、またはこれらの混合物である。ＬＤＰＥまたはＬＬＤＰＥを上記のポリマーブレンドに使用することが好ましい。また、ポリエチレンは、上記のポリマーブレンドに好ましく使用されるポリエチレン／ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）コポリマーであってもよい。一般に、ＥＶＡ中の酢酸ビニル含有量は、約５〜４５重量％、好ましくは約１０〜４０重量％であり、残りは、好ましくはエチレンである。ＥＶＡ系コポリマーは、有利な弾性を有する上に、他の熱可塑性物質と同様に加工することができる。
【００２１】
本明細書中、「実質的に含む」は、各成分量が、各組成物の総重量に対して、少なくとも８０重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％、特に少なくとも９５重量％、例えば少なくとも９９重量％であることを意味する。好ましい一実施形態において、ポリマー繊維に使用するポリマーは、ポリエチレンまたはそのコポリマーもしくはポリマーブレンドを唯一のポリマー成分として含む。
【００２２】
ポリエチレンを使用する利点、特に上記の本発明の繊維とともに使用する利点は、ポリエチレンが、一般に良好な耐化学性および耐熱性を有し、食品用途での使用に適していることである。上記のポリエチレンまたは各コポリマーもしくは各ポリマーブレンドを含み、かつ電離放射線処理を施された本発明に係る繊維を含む製品は、放射線によって付与された良好な耐温度性およびポリエチレン材によって付与された良好な耐化学性のいずれも示し、ヒートシール紙における使用に特に適している。
【００２３】
本発明の繊維の製造に使用するポリマーは、着色料、流動促進剤、紡糸助剤、機能性コポリマー、低分子量ポリプロピレン、ポリプロピレンワックス、アタクチックポリプロピレン、反応成分、熱安定剤、紫外線安定剤などの添加物だけでなく、さらにポリマーを含んでもよい。これらの添加剤は、溶融紡糸工程の特有の要件や最終的に得られる繊維の使用目的（具体的にはヒートシール紙における使用）に応じて、当業者によって選択されてよい。
【００２４】
好ましい一実施形態において、ポリマーは、例えば、Ｆｅ２＋／Ｆｅ３＋、Ｃｏ２＋／Ｃｏ３＋、Ｃｕ＋／Ｃｕ２＋、Ｃｒ２＋／Ｃｒ３＋、またはＭｎ２＋／Ｍｎ３＋／Ｍｎ４＋などのレドックス活性遷移金属イオンを含む金属活性化剤、例えばＣｕＯなどの既知の金属活性化剤を含む。前記ポリマーは、ポリマーの総重量に対し、一般に約０．００１〜１重量％、好ましくは約０．０１〜０．５重量％の金属活性化剤を含む。金属活性化剤がポリマー中に存在すると、電離放射線の効果が増加することが分かっている。したがって、より少ない放射線量でポリエチレンポリマーを十分に架橋することができるため、金属活性化剤が存在すると有利である。
【００２５】
一実施形態において、本発明の繊維の製造に使用するポリマーは、架橋剤を含む。上記のポリマーとともに使用する架橋剤は、一般に、脂肪族多価アルコールであるトリアクリレートまたはトリメタクリレートである。架橋剤として好適な化合物の具体例として、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、およびテトラメチロールメタントリアクリレートが挙げられる。特に、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびトリメチロールプロパントリメタクリレートが好ましい。架橋剤の量は、ポリマーの重量に対し、一般に約０．５〜４重量％である。トリメチロールプロパントリアクリレートおよびトリメチロールプロパントリメタクリレートは、ポリマーとの相溶性が高く、高い架橋効果を示す。架橋剤の量は、ポリマーの重量に対し、約１．０〜２．５重量％の範囲にあることが最も好ましい。架橋効果を高めるために、米国特許第４，３６７，１８５号明細書に開示される化合物などのフェノール化合物誘導体をさらに使用してもよい。フェノール化合物誘導体の量は、ポリマーの重量に対し、一般に０．０１〜５．０重量％である。
【００２６】
一実施形態において、本発明の繊維の製造で使用するポリマーは、シラン（系）架橋剤を含む。一般的なシラン架橋剤は、当技術分野において周知である。好適なシラン架橋剤の例として、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基、またはγ−（メタ）アクリルオキシ基などのエチレン型不飽和ヒドロカルビル基ならびにヒドロカルビルオキシ基、ヒドロカルボニルオキシ基、およびヒドロカルビルアミノ基などの加水分解性基を含む不飽和シランが挙げられるが、これらに限定されない。他の一実施形態において、シランは、ポリマーにグラフトすることができる不飽和アルコキシシランである。シラン架橋剤の好適な例として、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、およびこれらの組合せが挙げられる。シラン架橋剤の量は、ポリマーの総重量に対し、一般に約０．１〜１重量％、好ましくは約０．５〜１重量％である。本明細書に記載の上記架橋剤およびシリコーン系架橋剤は、本明細書に記載の電離放射線による架橋と良好に組み合わせることができるが、当技術分野において周知の過酸化物による架橋は、架橋ポリマー繊維、特にポリエチレン繊維の製造には適さないことが分かっている。
【００２７】
溶融紡糸による繊維の製造は、当業者に周知である。その工程は、例えばB. von Falkai, Synthesefasern, Grundlagen, Technologie, Verarbeitung und Anwendung, Verlag Chemie, Weinheim 1981に記載されている。溶融紡糸工程において、一般に、ポリマーの性質に顕著な変化は見られない。したがって、例えば、本発明の溶融紡糸工程で得られる繊維のＭＦＩ値は、出発原料として使用するポリマー顆粒のＭＦＩ値とほぼ等しい。よって、溶融紡糸により得られるポリマー繊維のＭＦＩ値は、上記の溶融紡糸工程で使用するポリマーのＭＦＩ値と同じ範囲であり、例えばＭＦＩは、約１００〜４００ｇ／１０分、特に約１００〜２５０ｇ／１０分、例えば約１５０〜２２０ｇ／１０分である。
【００２８】
本発明によれば、溶融紡糸工程で得られるポリマー繊維のレオロジー特性は、繊維の使用目的の要件に応じて、繊維を電離放射線により処理することによって調整される。電離放射線は、ガンマ線またはベータ線であることが好ましい。
【００２９】
ガンマ線およびベータ線による処理は、当技術分野において周知の照射手順によって行う。電子ビームとしても知られるベータ線は、当技術分野において一般に周知の電子加速器によって発生させる。産業用途に使用されるガンマ線は、概して、コバルト６０（６０Ｃｏ）が放射性崩壊してニッケル６０（６０Ｎｉ）へと変換される際に発生する。このように放射されたガンマ線は透過深度が大きい。ベータ線の照射時間は、一般的に数秒以内であるが、ガンマ線の照射時間は、数時間であってもよい。本発明に係るポリマー繊維に照射する放射線量は、特に限定されないが、通常約１０〜３００ｋＧｙ（キログレイ）、好ましくは約２０〜１００ｋＧｙである。
【００３０】
ポリマーの架橋、すなわち電離放射線処理によって、ポリマー繊維の性質は変化する。例えば、ポリマー繊維のＭＦＩ値は、製造に使用するポリマーに依存して上下する。例えば、ポリプロピレンの場合、架橋剤が存在していなければ、ポリマー鎖の結合開裂によりＭＦＩは上昇するのに対し、ポリエチレンの場合、ポリマーの架橋によりＭＦＩは低下する。その結果、ポリマーの平均分子量および／またはポリマーの分子量分布など、ポリマー繊維のその他の特性も変化する。さらに、電離放射線の照射により、ポリエチレンは熱可塑性から熱弾性へと変化する。このことは、例えば、照射後のポリエチレンの熱収縮性の喪失に見られる。さらに、照射されたポリエチレンを溶融させると、粘着性の増加が見られる。このように、ポリマー繊維、特にポリエチレン繊維の性質は、繊維の使用目的、特にヒートシールフィルターペーパー用の添加物としての使用の要件に応じて調整することができる。
【００３１】
本発明のポリマー繊維に特に関連が深いのは、メルトフローレート（ＭＦＲ）とも呼ばれる、ＭＦＩ（メルトフローインデックス）値である。ポリマー繊維のＭＦＩ値は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １１３３に準じて測定される。この規定によれば、ＭＦＩを測定するための標準測定条件について、ポリエチレンの場合は１９０℃／２．１６ｋｇ、ポリプロピレンの場合は２３０℃／２．１６ｋｇである。ＭＦＩの単位は、ｇ／１０分であり、ＭＦＩは、キャピラリーレオメーターにより測定される。キャピラリーレオメーターでは、原料、すなわちポリマーは、円筒形の容器内で融解され、規定のノズルを通って一定の圧力で押し出され、この押し出されたポリマーメルトの質量が、時間の関数として検出される。
【００３２】
本発明に係るポリマー繊維の製造に使用するポリマーは、上記に定義されるポリマー、好ましくはポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとしてポリエチレンを、好ましくは実質的にポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物である。架橋ポリマー繊維のＭＦＩ値は、約１〜８０ｇ／１０分、好ましくは約２０〜８０ｇ／１０分、例えば約４０〜８０ｇ／１０分である。
【００３３】
本発明のポリマー繊維は、上で定義されるポリマーを溶融紡糸する工程と、溶融紡糸した繊維を電離放射線で処理する工程とを含むポリマー繊維の製造方法により得られる。本発明は、この製造方法にも関する。本方法において、ポリマー繊維は長繊維として得るか、この長繊維を切断して繊維片とする。電離放射線による処理は、ポリマー繊維が形成された後、直ちに行ってもよい。例えば、ポリマー繊維を延伸する前、延伸中、または延伸した後に行ってもよいが、細断される前またはその後に行ってもよい。また、ポリマーの長繊維または切断されたポリマー繊維片を得た後、それらをしばらくの間保管し、その後に電離放射線による処理工程を行うことも可能である。
【００３４】
ＭＦＩが高い市販のポリマー、具体的にはＭＦＩが約１００〜４００ｇ／１０分であるポリエチレンを溶融紡糸し、電離放射線を照射し、本願のポリマー繊維を得られる。
【００３５】
本発明に係るポリマー繊維の適切な直径は、一般に約１７０μｍ未満、好ましくは約１００μｍ未満、特に約４０μｍ未満であり、好ましくは約５〜１７０μｍ、より好ましくは約１２〜５０μｍ、最も好ましくは約２０〜２５μｍ、例えば約２３μｍである。
【００３６】
電離放射線により架橋する前のポリマー繊維の長さは、一般に約２０ｍｍ未満、好ましくは約１０ｍｍ未満、特に約６ｍｍ未満であり、好ましくは約０．１〜４０ｍｍ、例えば約２〜２０ｍｍ、特に約２〜５ｍｍ、例えば約２〜３ｍｍである。電離放射線により繊維を架橋することで、照射する総線量に依存して繊維長は短くなり、一般に、放射線を照射する前の長さの約３分の１の範囲内で減少する。したがって、切断前に繊維に放射線を照射してもよく、すなわち、照射後に繊維を切断する。
【００３７】
一態様において、本発明は、ヒートシール可能なフィルターペーパーにおける、上記のように電離放射線により架橋したポリエチレン繊維の使用に関する。
【００３８】
好ましい一態様において、本発明は、ヒートシール可能なフィルターペーパーにおける上記のポリマー繊維の使用および上記のポリマー繊維を含むヒートシール可能なフィルターペーパーを提供する。ヒートシール可能なフィルターペーパーにおいて、ポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、１つのポリマーとしてポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物を含むポリエチレン繊維が好ましく使用される。ポリマーは、電離放射線処理によって架橋され、このポリマー架橋は、ＭＦＩの低下により検出できる。ポリマーの架橋により、電離放射線による処理を施さない溶融紡糸後のポリエチレン繊維から得る製品に比べて溶融粘度の高い製品が得られる。また、繊維の架橋により、上記のフィルターペーパーに、有利な特性が付与される。理論に拘束されることを望むものではないが、ポリマーは、放射線照射により、レオロジー挙動において有利に変化すると考えられる。ＭＦＩが低いポリマーは、溶解すると十分な量の液体となって十分なシール接触をもたらし、一方ではフィルターペーパーから滴り落ちないようなまたはフィルターペーパーに過度にしみ込まないような十分な粘着性および好適な溶融流動性を有する。
【００３９】
前記フィルターペーパーは、一般に、当技術分野において公知のように、例えば本明細書において参照される欧州特許出願公開第６５６  ２２４号明細書に記載のように構成され、記載のように製造することができる。一般に、フィルターペーパーは少なくとも二つの層を含み、第１層は、セルロース系繊維などの天然繊維を含むことが好ましく、第２層は、本明細書に記載のポリマー繊維を含む繊維を含むことが好ましい。
【００４０】
本願に係るヒートシール可能なフィルターペーパーは、一般に、フィルターペーパーで周知の成分、例えば天然繊維、好ましくはセルロース系の天然繊維を約６０〜８５重量％含み、残りの約１５〜４０重量％は、合成木材パルプなどの合成繊維である。この合成繊維は、少なくとも一部、好ましくは全部が、特に約２０〜１００重量％、好ましくは約５０〜１００重量％が、ポリマー繊維で置き換えられている。このポリマー繊維は、本願に係る架橋ポリマー繊維を一般に１〜１００重量％、好ましくは約２〜８０重量％、より好ましくは約１０〜４０重量％、特に約５〜２５重量％含む。
【００４１】
さらなる好ましい一態様において、本発明は、本発明に係るポリマー繊維を含むポリマー繊維混合物に関する。本発明の繊維と混合する繊維は、ポリプロピレン系、ポリエステル系、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系、具体的には約０．５〜０．９の固有粘度を有するＰＥＴ系、もしくはポリエチレン系の繊維またはこれらの混合物であってよく、好ましくは、ＭＦＩが５０ｇ／１０分未満、特に２０ｇ／１０分未満であるポリエチレン系ポリマーまたはこのようなポリマーの任意の混合物である。好ましくは、本発明の繊維と混合される繊維はＭＦＩが約５〜１００ｇ／１０分であるポリマー、好ましくはポリエチレンホモポリマー、ポリエチレンコポリマー、成分であるポリマーの１つとしてポリエチレンを、好ましくは実質的にポリエチレンを含むポリマーブレンド、またはこれらの混合物であるポリマーを溶融紡糸することで得られるポリマー繊維であって、溶融紡糸後に電離放射線により処理されて、架橋後ＭＦＩが約５ｇ／１０分以下となったポリマー繊維である。このような繊維は、例えば国際特許出願公開第２０１０／１０５９８１号明細書により、当技術分野において公知であり、本発明の混合物を得るために、本発明の繊維と混合して好適に使用される。
【００４２】
本発明のポリマー繊維混合物において、本発明に係る繊維の量は、一般に約１〜９９．９重量％、好ましくは約２〜８０重量％、特に約１０〜５０重量％である。
【００４３】
好ましい一態様において、本発明は、上記架橋ポリエチレン繊維または上記ポリマー繊維混合物を含む、ヒートシール可能なフィルターペーパーまたはティーバッグもしくはコーヒーパッドに関する。本発明に係るヒートシール可能なフィルターペーパーは、ティーバッグまたはコーヒーパッドに有利に使用することができる。したがって、本発明は、好ましくは、本発明に係るヒートシール可能なフィルターペーパーを含むティーバッグまたはコーヒーパッド、およびティーバッグまたはコーヒーパッドにおける、本発明の繊維の使用にも関する。
【００４４】
本発明は、さらに、ティーバッグまたはコーヒーパッドのヒートシール可能なフィルターペーパーにおける、本発明に係るポリマー繊維混合物の使用に関する。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を、実施例によりさらに説明するが、実施例は本発明を限定するものと解されることを意図するものではない。
実施例１
ＭＦＩが通常値であるポリエチレン（ＰＥ）繊維のベータ線処理（比較）
【００４６】
長さ６ｍｍ、４ｄｔｅｘ（直径約２３μｍに相当）のｂａｕｍｈｕｅｔｅｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ＧｍｂＨ社製ＰＢ  Ｅｕｒｏｆｉｂｅｒ  ｃｕｔ  Ｆ−２４２７のＰＥ繊維試料に対し、線量３５〜１６０ｋＧｙとなるようベータ線による処理を行った。照射後の繊維長は、約４．５ｍｍである。また、長さ２ｍｍ、４ｄｔｅｘ（直径約２３μｍに相当）のｂａｕｍｈｕｅｔｅｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ＧｍｂＨ社製ＰＢ  Ｅｕｒｏｆｉｂｅｒ  ｃｕｔ  Ｆ−２３８２のＰＥ繊維試料に対し、線量５０ｋＧｙとなるようベータ線による処理を行った。照射後の繊維長は、約１．５ｍｍである。
【００４７】
さらに、長さ２ｍｍ、４ｄｔｅｘ（直径約２３μｍに相当）のｂａｕｍｈｕｅｔｅｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ＧｍｂＨ社製ＰＢ  Ｅｕｒｏｆｉｂｅｒ  ｃｕｔ  Ｆ−２３２１／Ｍ１およびＦ−２４２２／Ｍ５０のＰＥ（ポリエチレンホモポリマー）繊維試料に対し、それぞれ線量１００ｋＧｙおよび７０ｋＧｙとなるようベータ線による処理を行った。
【００４８】
電離放射線による処理前および処理後に、ＭＦＩ値を測定した。ＭＦＩ測定は、ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １１３３に準じて、標準条件下で、すなわち１９０℃／２．１６ｋｇで行った。
【００４９】
放射線照射による架橋前および架橋後の、繊維Ｆ−２３８２を含むフィルターペーパーのヒートシール性について試験を行った。さらに、繊維Ｆ−２４２１／Ｍ１およびＦ−２４２２／Ｍ５０を含むフィルターペーパーのヒートシール性について試験を行った。結果を以下の表にまとめる。
【表１】
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【００５０】
上記の結果から、ヒートシール可能な紙において、本発明に係る、放射線照射した高ＭＦＩのＰＥ繊維は良好に適用できること、放射線照射した低ＭＦＩのＰＥ繊維は適用できるがシール強度が許容可能な程度にすぎないこと、また、未処理の繊維は適用不可能であることがわかる。さらに、放射線照射したＰＥ繊維を含むフィルターペーパーをヒートシールする場合、ティーバッグ包装機でフィルターペーパーを製造する際、機械部品上のポリマー付着物は全く検出されない。
【国際調査報告】
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