(57)【要約】浸出用コンビニエンスパッケージとして用いるに適したこわさと浸出特性とを有する湿式に層形成された不織ウェブ材が開示される。ウェブ材は、慣用の高速自動パッケージング装置及び熱シーリング装置に用いるのに適している。ウェブ材は、疎水性であってよく、熱可塑性材料を含んでいてよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式に層形成された不織ウェブ材であって、平方メートル当り１０−１００グラムの範囲の坪量を有し、１０−１１０ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有し、浸出用パッケージとしての使用に適した性質を有するウェブ材。
【請求項２】
請求項１のウェブ材であって、平方メートル当たり２４−５０グラムの範囲の坪量を有するウェブ材。
【請求項３】
請求項１のウェブ材であって、５０−１００ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有するウェブ材。
【請求項４】
請求項１のウェブ材であって、１０秒より短い第一着色時間と７５パーセントよりも低いパーセント透過度とを有するウェブ材。
【請求項５】
請求項１のウェブ材であって、１−５０パーセントの疎水性ラテックスバインダを含み、前記バインダが１０−１２０℃の範囲のＴｇを有するウェブ材。
【請求項６】
請求項１のウェブ材であって、１０−３０パーセントの疎水性ラテックスバインダを含み、前記バインダが８０−１１０℃の範囲のＴｇを有するウェブ材。
【請求項７】
請求項１のウェブ材であって、１０ｍｍより小さいウィッキング値を有するウェブ材。
【請求項８】
請求項１のウェブ材であって、２５パーセント以上の熱可塑性材を含む第一の面と２５パーセント以下の熱可塑性材を含む反対の面とを有しているウェブ材。
【請求項９】
疎水性の、湿式に層形成された不織ウェブ材であって、乾燥重量にして２５パーセント以上の熱可塑性材を含む第一の相と、前記第一の相に接合された第二の相にして、セルロース材と１−５０パーセントのバインダとを実質的に含み、前記バインダが１０−１２０℃の範囲のＴｇを有する第二の相とを含み、坪量が平方メートル当り１０−１００グラムの範囲であり、ガーレースチフネスが１０−１１０ｍｇの範囲であり、第一着色時間が１０秒より短く、パーセント透過度が７５パーセントよりも低いウェブ材。
【請求項１０】
請求項９のウェブ材であって、ウィッキング値が１０ｍｍより小さいウェブ材。
【請求項１１】
請求項９のウェブ材であって、表面の一部が織物化処理され、その他の表面の部分よりも低い坪量を有しているウェブ材。
【請求項１２】
請求項９のウェブ材であって、表面の約半分が織物化処理され、その他の表面の部分よりも低い坪量を有しているウェブ材。
【請求項１３】
飲料前駆物質を包むポケットを有する浸出用パッケージであって、前記ポケットが疎水性の湿式に層形成された不織ウェブ材にして、乾燥重量にして２５パーセント以上の熱可塑性材を含む第一の相と、前記第一の相に接合された第二の相にして、セルロース材と１−５０パーセントのバインダとを実質的に含み、前記バインダが１０−１２０℃の範囲のＴｇを有する第二の相とを含み、坪量が平方メートル当り１０−１００グラムの範囲であり、ガーレースチフネスが１０−１１０ｍｇの範囲であり、第一着色時間が１０秒より短く、パーセント透過度が７５パーセントよりも低いウェブ材を含む浸出用パッケージ。
【請求項１４】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ポケットに取り付けられたハンドルを有する浸出用パッケージ。
【請求項１５】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ポケットに取り付けられたハンドルを有し、前記ハンドルが前記ポケットと同一の不織ウェブ材で構成されている浸出用パッケージ。
【請求項１６】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ポケットに取り付けられたハンドルを有し、前記ハンドルが多孔性で且疎水性の材料で構成されている浸出用パッケージ。
【請求項１７】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ポケットに取り付けられたハンドルを有し、前記ポケットが湯に浸漬された際に前記ハンドルが水を吸い上げないことを特徴とする浸出用パッケージ。
【請求項１８】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ポケットに取り付けられた前記不織ウェブ材からなるハンドルを有し、前記ハンドルの前記ウェブ材の第一の相が実質的に完全に溶融されている浸出用パッケージ。
【請求項１９】
請求項１３の浸出用パッケージであって、前記ウェブ材の第一のシートが該ウェブ材の第二のシートへ融合し、それらの間にて飲料前駆物質を包んでいる浸出用パッケージ。
【請求項２０】
飲料前駆物質を包むポーチ部と前記ポーチ部に取り付けられたハンドル部とを含む浸出用パッケージであって、前記ポーチ部と前記ハンドル部が、実質的に、疎水性の湿式に層形成された不織ウェブ材にして、乾燥重量にして２５パーセント以上の熱可塑性材を含む第一の相と、前記第一の相に接合された第二の相にして、セルロース材と１−５０パーセントのバインダとを実質的に含み、前記バインダが１０−１２０℃の範囲のＴｇを有する第二の相とを含み、坪量が平方メートル当り１０−１００グラムの範囲であり、ガーレースチフネスが１０−１１０ｍｇの範囲であり、第一着色時間が１０秒より短く、パーセント透過度が７５パーセントよりも低いウェブ材から構成されている浸出用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、湿式に層形成された（wet laid）不織ウェブ材に係る。より詳細には、慣用の熱式シーリング装置を用いて浸出用コンビニエンスパッケージを製造するのに用いるのに適合した性質を有する新規で且改良された湿式層形成されたウェブ材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ティーバッグ、コーヒーバッグなどの、飲料を煎ずるための浸出用パッケージは、一般的には、飲料の前駆物質を多孔性のウェブ材内に封入することにより製造される。浸出用パッケージは、湯の入ったカップ若しくはポットに置かれるか、又は、空のカップ若しくはポットに置かれ、続いて、湯が注がれる。いずれの場合にも、湯は、ウェブ材を透過してバッグ内へ入り、飲料前駆物質を抽出し、抽出物がバッグから外へ透過し、煎じられた飲料が調製される。
【０００３】
浸出用パッケージは、一般的に、穿孔や刺し穴はないが、高い孔隙率を有する繊維性不織ウェブ材から製造される。浸出用パッケージとして特に好ましいものは、長い天然繊維を用いた傾斜型ワイヤ製紙機上で製造される湿式に層状に形成された繊維性材料である。これらのウェブ材は、一般的には、柔軟な薄い組織からなる低坪量の繊維性材料であり、最良の迅速且流通性の良い浸出特性により特徴づけられる。予想される如く、そのような薄い組織のウェブ材は、本来的なこわさが非常に低い。
【０００４】
浸出用パッケージが飲料前駆物質の迅速且流通性の良い抽出を可能することは望ましいのであるが、固体の飲料前駆物質が、シールされた浸出用パッケージからカップ内へ物理的に放出されることは望ましくない。シールされた浸出用パッケージから煎ずるための容器内へ固体の飲料前駆物質が移動することを防ぐために、不織ウェブ材の孔隙率および「シフト」特性は、慎重に制御される。
【０００５】
浸出用パッケージは、典型的には、高度に自動化された、高速のパッケージング及びシーリング装置にて製造される。典型的には、製造プロセスは、ウェブ材を装置内へ引き込み、隔置されたレイヤ（層）を形成することを含む。望ましい量の飲料前駆物質がレイヤの間に置かれ、レイヤが前駆物質の周りにてシールされる。浸出用パッケージのシールは、「熱シール」又は「機械式クリンプ（折りたたみ）」のいずれであってもよい。熱シールの適用に適した不織ウェブ材は、一般的には、二つ以上のレイヤ又は相を含む。典型的には、トップ相又は熱シール相は、乾燥重量にて高いパーセンテイジの可融性ポリマー繊維を含む。ベース相は、典型的には、実質的に、非可融性のセルロース繊維から構成される。使用において、ウェブ材は、隔置されたレイヤとして配置され、これにより、可融性の繊維を含むトップ相が対面する。隔置されたウェブ材のレイヤは、加熱されたダイス、ジョー又はローラの如き、対向する可動表面の間を通過する。互いに向って加熱された表面を移動すると、必要な圧力又は熱が、そこで接触しているウェブ材に与えられ、その内部で接触している融合可能な繊維を流動し融合して、二つのレイヤのウェブ材を接合する熱シールシームを形成し、内部に前駆物質を封入する。重要なことは、浸出用パッケージ内に前駆物質を保持するシームが、浸出用パッケージを開いてしまい、煎じた飲料中へ飲料前駆物質を放出してしまうことを避けるべく、使用中において、完全性を維持していなければならない、ということである。
【０００６】
ベース相の非可融性表面は、シーリング装置の加熱された表面へ溶融されたポリマー繊維の蓄積を防ぐよう機能する。重要なことは、加熱された表面に接着性のポリマー繊維が残らず、パッケージング及びシーリング装置が適切に機能することを確保することである。
【０００７】
驚くべきことに、シール可能な不織ウェブ材に用いられている高速の自動化されたパッケージング及びシーリング装置は、限られた範囲の厚さ及びこわさを有するウェブ材について最も良く作動することが見出された。従って、浸出用のウェブ材が自動化された装置において用いられるには、ウェブ材が坪量とこわさとについての最低限の組み合わせを有し、且、一方の面では熱溶融可能であると共に、対向する面では熱溶融可能でないという性質を有していなければならない。浸出用ウェブ材は、更に、浸出用パッケージとして用いるのに許容可能であるために、最低限の水透過性、孔隙率、シフト特性及び浸出特性を有していなければならない。
【０００８】
ここに於いて、「浸出用コンビニエンスパッケージ」の語は、ポーチ部へ取り付けられたハンドル部を有する浸出用パッケージのことを言う。ハンドル部は、使用者が飲料を煎じる（抽出する）間に容器内にて浸出用パッケージを回転させる、又は「かき混ぜる」ことができるよう実質的に十分なものである。この形式の浸出用パッケージは、典型的な抽出時間を３−５分間から３０−２０秒以下に低減するのに有用である。更に、そのようなパッケージは、コーヒーや紅茶よりもゆっくりと浸出する乾燥スープミックスの如き前駆物質に用いるのに有利である。勿論、浸出用コンビニエンスパッケージの操作を可能とするウェブ材のこわさは、成功裡に浸出に使用するのに必要な性質の最低限の組み合わせの障害となってはならない。従来の技術は、慣用の高速自動パッケージ及びシーリング装置に於ける浸出用コンビニエンスパッケージの製造に適したウェブ材の要件を考慮していなかった。
【０００９】
アンダーソンへの米国特許第１４８９８０６号は、穿孔された材料から形成された浸出用パッケージを教示している。サルフィスバーグへの米国特許第２１９２６０５号は、非多孔性のハンドルへ取り付けられた多孔性の浸出用パッケージを教示している。米国特許第２５６２４５６号及び同第４６０５１２３号は、それぞれ、パッケージから残りの液体を搾り出すべく、浸出用パッケージへ可撓性のストリップを付与することを教示している。米国特許第３７９７６４２号、同第４６９９７９４号及び同第４８０６３６９号の各々は、浸出用パッケージへ硬い、非繊維性のハンドルを付加することを教示している。上記の参考文献の各々は、ハンドルとして機能するための浸出用ではないウェブ材を提供することを必要とし、製造プロセスを複雑化している。バーネットへの米国特許第２４１３６８６号は、上記の文献に内在する問題を認識し、浸出用のウェブ材のシーム領域の一部が取り外し可能であり、ハンドルを形成するようになっている浸出用パッケージを教示している。しかしながら、バーネットの特許においては、ハンドル部が薄いシーム領域（継ぎ合わされた領域）に限られ、ウェブ材自体が有用なハンドル部を構成するのに真に十分な剛性を有しているとは言えず、むしろ、通常の浸出用パッケージの「紐とタブ」を代替する試みの一つであり、完全に満足のいくものではない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの局面は、多相の繊維性の不織ウェブ材にして、平方メートル当り１０−１００グラム（ｇｓｍ）の範囲の坪量を有するウェブ材を提供する。好ましくは、ウェブ材は、２４−５０ｇｓｍの範囲の坪量を有する。本発明のウェブ材は、湿式層形成されたものであってよい。本発明のウェブ材は、５０％より少ない割合にて、１０−１２０℃の範囲の高ガラス転移温度（Ｔｇ）を有するラテックスバインダを含む。好ましくは、本発明のウェブ材は、２０％より少ない割合にて、８０−１１０℃の範囲の高Ｔｇを有するラテックスバインダを含む。前記の坪量と高Ｔｇのラテックスバインダにより、浸出用コンビニエンスパッケージの攪拌を可能にするのに十分なこわさを有する不織ウェブ材が提供されることになるのである。有利には、本発明のウェブ材は、１０−１１０ｍｇの範囲のガーレー（Gurley）スチフネスを有し、好ましくは、本発明のウェブ材は、５０−７５ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有する。
【００１１】
本発明のもう一つの局面は、上記の如き、二相の繊維性不織ウェブ材であって、一方の相が２５％以上の熱可塑性材を含み、それに接合される第二の相が主として非熱可塑性材を含むウェブ材を提供することである。この実施形態の材料は、慣用の自動化された高速パッケージ及び熱シーリング装置に用いるのに適合したものである。
【００１２】
本発明の更なる局面は、上記の如き多相の繊維性不織ウェブ材にして、該ウェブ材の水のウィッキング（wicking）を低減する疎水的なラテックスバインダを含むウェブ材を提供することである。この局面のウェブ材は、有利には、湯についてのウィッキングが１０ｍｍより少なく、好ましくは、湯についてのウィッキングが約０ｍｍである。
【００１３】
更に、本発明のもう一つの局面は、上記の如き多相の繊維性不織ウェブ材を提供することである。この実施形態においては、ウェブ材は、織物化処理（textilized）され、局所的に坪量の低減された領域を提供し、これにより、低いシフト値が維持されつつ、浸出特性が増大される。好ましくは、この実施形態のウェブ材は、１０秒より短い第一着色時間（first  color  time）と、７５％より低いパーセント透過度とを有する。
【００１４】
本発明の不織ウェブ材は、従来の技術における上記の問題を解決し、こわさが増強され、湯についてのウィッキングが低減され且良好な浸出特性を達成する。かかる特性によって、本発明のウェブ材は、浸出用コンビニエンスパッケージの製造に利用するのに特に適したものとなる。本発明のウェブ材内に封入された飲料前駆物質から実質的に構成される浸出用コンビニエンスパッケージは、十分な剛性を有することにより、単独で、使用者により攪拌することが可能であり、湯についてのウィッキングが低いことにより、沸騰した湯が使用者の指へ到達してしまうことが回避され、浸漬後もこわさを維持し、更に、許容可能なレベルにて、飲料前駆物質の抽出物を熱い飲料へ浸出するのに適した孔隙特性を有する。更に、本発明の不織ウェブ材のこわさ、坪量及び組成により、慣用の高速パッケージング及びシーリング装置を用いた浸出用コンビニエンスパッケージの製造が可能となる。
【００１５】
本発明の一つの目的は、慣用の熱及び圧力式シーリング装置に用いるのに適した新規で且改良されたウェブ材を提供することである。
【００１６】
本発明のもう一つの目的は、慣用の熱及び圧力式シーリング装置に於いて処理され、こわさの増強された浸出用パッケージを形成することのできるウェブ材を提供することである。
【００１７】
本発明の更なる目的は、慣用の熱シールされる浸出用ウェブ材の望ましい孔隙率と浸出特性を保持しつつ、増強されたこわさと疎水性とを有するウェブ材を提供することである。
【００１８】
更に本発明のもう一つの目的は、慣用の熱及び圧力式シーリング装置に用いて浸出用コンビニエンスパッケージを製造するのに適した新規で且改良されたウェブ材を提供することである。
【００１９】
更に本発明のもう一つの目的は、慣用の熱及び圧力式シーリング装置に用いて浸出用コンビニエンスパッケージを製造するのに適した新規で且改良されたウェブ材を製造する方法を提供することである。
【００２０】
以下の本明細書の詳しい説明から本発明のよりよい理解が得られるであろう。以下の説明及び例示された実施例に於いて、本発明の望ましい特徴、性質、特性及び各要素の関係は、処理過程とかかる処理過程の各々の関係と伴に、開示され例示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
概して、本発明の一つの局面は、天然又は合成繊維からなる熱シール可能な不織ウェブ材を含む。本発明のウェブ材は、従来の熱シール可能なウェブ材と比較して、増大されたこわさを呈する。本発明のウェブ材は、十分なこわさを有し、これにより、使用者は、かかるウェブ材から全体的に、即ち、浸出用のポーチ部とそれに取り付けられたハンドル部の双方が形成された浸出用コンビニエンスパッケージを、ハンドル部のみを用いてかき混ぜることができるようになる。好ましくは、本発明のウェブ材は、少なくとも１０ｍｇのガーレースチフネスを有する。増大されたこわさを考えると、本発明のウェブ材が許容可能な浸出特性を有しているということは驚くべきことである。
【００２２】
この局面の本発明のウェブ材は、二つの相又はレイヤ、即ち、トップ相とベース相とを有する湿式に層形成された不織材を含む。トップ相は、熱可塑性材を含み、熱及び圧力が与えられると融合レイヤとして機能する。ベース相は、主としてセルロース材を含み、断熱又は非融合レイヤを提供するよう機能する。ここで、「トップ相」及び「ベース相」の語は、本明細書において、識別のためにのみ用いられているものであり、特に述べない限り、製造の工程や完成された材料の向き等を意味するものではないということは理解されるべきである。
【００２３】
ベース相は、主としてセルロース材を含んでいる。有利には、ベース相は、少なくとも７５％のセルロース材を含み、２５％までの合成材料を含んでいてよい。好ましくは、ベース相は、７５−１００％の天然セルロース材を含む。
【００２４】
本発明のウェブ材に於いて用いられる主要な天然繊維は、公知の天然の製紙用の繊維又はその混合物のいずれかであってよい。それらは、好ましくは、ジュート、籐綿、サイザル麻、麻、ケナフ及びそれらの混合物の如き、天然の長繊維を含む。これらの天然の長繊維は、実質的に、長さが均一であり、２−７ｍｍに亙るものであり、実質的に細かい繊維の無いものである。長繊維は、比較的円筒状であり、わずかにテーパーを有し、溶液に分散された際、曲がったり捩れたりする傾向をほとんど有していない。漂白された繊維又は漂白されていないクラフト繊維の如き短い木材繊維も単独で又は他の繊維と組み合わされて用いられてよい。
【００２５】
トップ相は、セルロース材及び合成材料を含む。有利には、トップ相は、９０−１０％のセルロース材と、１０−９０％の合成材料とを含んでいる。好ましくは、トップ相は、７０−８０％の天然セルロース材と３０−２０％の合成材料とを含む。トップ相の合成材料は、製紙の用途に通常に用いられる任意のタイプ、例えば、異相構成繊維又は二成分繊維を含むタイプの熱可塑性繊維である。別の態様として、トップ相の合成材料は、約７０−３０％の熱可塑性繊維と約３０−７０％の合成熱可塑性パルプを含んでいてよい。トップ相は、３−２０ｇｓｍの坪量を有する。トップ相は、有利には、４−１２ｇｓｍの範囲、好ましくは、６−８ｇｓｍの範囲の坪量を有する。
【００２６】
トップ相を含む合成材料は、例えば、ポリオレフィンなどの、熱可塑性ポリマーを含み、非熱可塑性ポリマーを含んでいてよい。熱可塑性ポリマーは、熱及び圧力の付与の下で、接触するトップ相が融合できるよう機能する。合成材料は、合成の短く切断された繊維、合成パルプ又はそれらの混合物の形態を有するものを含んでいてよい。合成繊維は、慣用の低い比表面積を有する平滑な円筒状又は棒状の形態を呈する。合成繊維の典型的な長さは、１−２５ｍｍであり、典型的なデニールは、０．５−１５であり、典型的には、表面積が小さい。合成繊維は、通常、メルトスピニングなどのプロセスによって形成される。
【００２７】
合成パルプは、ポリオレフィンの如き合成の熱可塑性材料であり、合成繊維よりも木材パルプにより近い構造を有している。それらは、慣用の合成繊維の平滑な棒状の形態と対比すると、表面積の大きいマイクロフィブリルからなるマイクロフィブリル構造を含む。合成の、パルプ状の熱可塑性材料は、製紙操作に於いて、分散されると、水性の分散媒体全体に亙って非常にランダムな分布を成し、その結果、形成されたウェブ材において、非常に良好なランダムな分布が得られる。浸出用ウェブ材の製造に特に有利であることが見出されたパルプは、高分子量で低メルトインデックスの高密度ポリオレフィンから形成されたものである。
【００２８】
フィブリルは、ディスクリファイナの如き装置に於ける高いせん断状態の下で形成されてもよく、又、それらのモノマー材料から直接に形成されてもよい。フィブリルの形成に関する特許は、以下の通りである：米国特許第３９９７６４８号、同第４００７２４７号及び同第４０１０２２９号。これらのプロセスの結果として得られたフィブリルの分散体は、天然のセルロース繊維の大きさ及び形状に似た典型的な大きさと形状を有する熱可塑性ポリマー粒子から構成される。かかる粒子は、通常、合成パルプと称される。パルプ粒子は、不規則な表面の形態、又は、フィブリルを含む構造を有し、かかるフィブリルは、マイクロフィブリルが全て機械的に相互に絡まされて１−２０ミクロン（μ）の範囲の幅を有するランダムな束に形成されることにより構成されている。パルプ粒子は、グラム当り１平方メートルを超える表面積を有し、グラム当り１００平方メートルの表面積を有していてよい。概して、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの混合物の如きポリオレフィンのパルプ状繊維は、製紙技術に良く適した繊維長、例えば、０．４−２．５ｍｍの範囲で、全体の平均が約１−１．５ｍｍの繊維長を有する。
【００２９】
多相繊維性ウェブを形成するために多くの異なる技術が採用されてよい。多相ウェブ材の製造に有用であることが見出されている技術の典型的なものは、米国特許第２４１４８３３号に記載された二重ヘッドボックス(dual head box)技術である。そのプロセスによれば、各々の相についての繊維は液体中へ混合されて薄いスラリー又は完成紙料を形成する。第一の完成紙料は、第一のヘッドボックスを流通し、傾斜されたウェブ形成ワイヤスクリーン上に底レイヤ又はベース相として連続的に沈積する。トップレイヤ又は第二の相のための第二の完成紙料は、傾斜されたワイヤスクリーン上のベース相の沈積の直ぐ後の位置又はかかる沈積の位置にて、第一のヘッドボックスへ導入される。このことは、トップ相の繊維が、第一のヘッドボックスを流通するベース相の繊維とわずかに混ざる態様にて傾斜されたトラフによって又は第二のヘッドボックスによって実行されてよい。この態様において、ベース繊維は、第二の又はトップ相の沈積に先立って、ベースマット又は相を提供する。理解される如く、トップ相は、水性のサスペンジョン内にて繊維を混ぜ合わせることにより形成される界面によってベース相に固定される。典型的には、この態様により生成される不織ウェブ材は、傾斜されたワイヤスクリーンに接触するウェブの表面の全領域を覆いつつ、その反対の側にて、多くのトップ相の繊維との混合物を有する第一の相を有する。かかる態様において、多相シート状材料の相間において明瞭の境界線はなく、多相シートの一方の表面又はトップ相において、トップ相の繊維が多く存在するという状態になる。勿論、境界域の中心は、二つの異なるタイプの繊維の混合物から構成されることとなる。また、本発明が三つ以上のレイヤを含むウェブ材も含むことは理解されるべきである。
【００３０】
湿式層形成されたウェブ材は、慣用の乾燥工程へ送られ、形成されたウェブに於ける水分が低減される。乾燥工程は、真空乾燥、加熱された乾燥シリンダの周囲に通すことによる乾燥、加熱されたドライヤに通すことによる乾燥及びそれらの組み合わせを含んでいてよい。
【００３１】
特記されるべきことは、典型的には、熱シール可能なタイプのウェブ材は、乾燥工程に続いて更に加熱される融合工程を経て、合成繊維を完全に活性化するということである。ここに於いて、活性化とは、物質へエネルギーを与えることにより、物質が、それに続く化学的又は物理的な変化を、より迅速に又は完全に行えるようにすることを意味する。本発明のいかなる実施形態のウェブ材も、製紙技術に於いて慣用的に知られ用いられている如き追加的な材料又は工程を含んでいてよい。
【００３２】
説明が容易に理解され明瞭となるようにする目的で、以下において、本発明の不織ウェブ材は、浸出用コンビニエンスパッケージなどの製造に用いられる熱シール可能な多孔性の浸出用ウェブ材への適用に於いて説明される。好ましい実施形態に於いて、浸出用コンビニエンスパッケージは、飲料前駆物質の周囲にて互いに融合される本発明のウェブ材の二つのシート状の部分から形成される。本発明のウェブ材は、十分なこわさを有し、これにより、全体的に、即ち、浸出部とそれに取り付けられたハンドル部とが本発明のウェブ材から生成された浸出用コンビニエンスパッケージを、ハンドル部を操作する使用者が、煎じ用容器の周りにて押し付け又は回転することができるようになる。有利には、本発明のウェブ材は、少なくとも１０ｍｇのガーレースチフネスを有する。好ましくは、本発明のウェブ材は、約１０−１００ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有する。より好ましくは、本発明のウェブ材は、約５０−７５ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有する。ここに於いて、ガーレースチフネスについては、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５４３（ＯＭ−９４）に記載のガーレーの手順を参照している。テレダインガーレーからの入手可能なガーレースチフネステスター  モデル４１７１Ｄが、上記の試験に適当であることが見出されている。
【００３３】
本発明のウェブ材のこわさは、部分的に、その坪量によるものであり、部分的には、以下に説明される如く、高Ｔｇバインダによる処理によるものである。ウェブ材の坪量が増大されると、そのこわさは増大する。本発明のウェブ材は、約１０−７５ｇｓｍの範囲の坪量を有する。有利には、本発明のウェブ材は、約２０−５０ｇｓｍの範囲の坪量を有していてよい。典型的には、坪量は、約３０−４０ｇｓｍである。
【００３４】
本発明のウェブ材は、比較的高いＴｇバインダ材料により全体的に処理される。バインダ材料は、硬化されると、水溶液に不溶であり、沸騰した湯に影響されない。バインダは、強度又はこわさを増大するだけでなく、かかる性質を、処理されたウェブ材の望ましい浸出特性に悪影響を及ぼさずに提供する。更に、本発明により用いられるバインダ材料は、ウェブの孔隙性を実質的に保持しつつ、ウェブ材の繊維内へ容易に吸収されるための親和性を呈するべきである。従って、ここで用いられる材料は、処理された領域上に高度に硬いフィルムを形成する材料とは区別されるものである。有利には、バインダシステムは、約１０−１２０℃の範囲の高いガラス転移温度を有する。好ましくは、バインダシステムは、約９０−１００℃の範囲の高いガラス転移温度を有する。
【００３５】
特に、効果的であると見出されたバインダ材料は、例えば、カルボキシル化されたポリスチレンの分散ポリマーとして概ね分類される材料である。これらの材料は、それらが高いＴｇを有することと、繊維間の小孔を閉鎖せず又はそれらの小孔の障害とならずにウェブのフィラメント又は繊維に実質的に浸透していくことができるということとにより好ましい。ノースカロライナ州シャルロット  スティールクリークロード１１５０１のＢＡＳＦ社から入手可能なＳｔｙｒｏｆａｎ  ＮＸ  ９９５０Ｘが本発明に用いられるのに適していることが見出されている。勿論、例えば、アクリル、ＳＢＲ又はＰＶＡ材料の如き、ウェブ材へ望ましいこわさを提供するその他のバインダ材料も、本発明に於いて有用であり、本発明に含まれる。
【００３６】
バインダ材料は、ウェブ材を確実に完全に覆うようにかかる材料を添加するのに用いられる公知の技術により予め形成された浸出用ウェブ材へ与えられてよい。例えば、ウェブ材へ望ましいバインダ材料の適用を実現するために、ウェブ材は、ブラシ、ローラ、スプレー、若しくは浸漬バスにより処理されてよい。ウェブ材の完全な含浸が望まれるので、浸潤処理が望ましい。ラテックスバインダのエマルジョンは、概ね、やや薄い吸収性のあるウェブ材を通して素早く浸透し、繊維性ウェブ材の製造に於いて適当な段階中に適用されてよい。例えば、慣用の製紙機械に於いて、バインダ材料を含む浸潤サイズプレスがウェブ材の最終的な乾燥及び収集に先立って乾燥セクションに隣接して配置されてよい。バインダ材料のラテックス分散液を用いてウェブ材を処理すると、バインダ材料は、ウェブ材の厚さ方向全体に亙って非常に速やかに透過し、その後、処理されたウェブ材は、バインダを硬化してウェブ材からバインダ材料がしみ出ることを防ぐべく、熱的に硬化される。この操作は、不織ウェブ材を製造するのに採用される通常の乾燥工程と組み合わされてよい。ラテックスバインダは、自己硬化するので空気乾燥されてよいが、乾燥操作中の熱硬化が好ましい。
【００３７】
ラテックスバインダ材料は希釈されていない状態で与えられてもよく、また、望ましいバインダ濃度、粘性及び適用中に於けるウェブ材への取り込みを提供するべく水により希釈されてよい。ラテックスバインダ材料は、完成されたウェブ材がその坪量の約１−５０％の範囲内のバインダ装填量を有するように適用されるべきである。好ましくは、完成されたウェブ材は、最終ウェブ材の坪量の約１５−２０％の範囲のバインダ充填量を有する。
【００３８】
理解されるべきことは、全ての不織ウェブ材が、浸出用パッケージに用いることが適しているわけではないということである。許容可能な浸出用パッケージは、水透過性、孔隙率、浸出特性についての最低限の組み合わせを有していなければならない。典型的には、約１４ｇｓｍの坪量を有するウェブ材から調製される浸出用パッケージは、約１３秒より短い静止第一着色時間を有し、１０秒より短い静止第一着色時間が好ましい。静止第一着色時間が約５−７秒であることは、約１４ｇｓｍの坪量を有するウェブ材から調製された浸出用パッケージについての浸出特性としては、最良であると考えられる。勿論、典型的には、より厚く重い坪量の材料が、それより軽い坪量の材料から調製されたパッケージよりも高く、そして、より望ましくない静止第一着色値を有する。良好な浸出についてのもう一つの目標となる値は、６０％代の中間の範囲の％透過度であり、透過度は、浸出特性が改善されるとともに低減する。
【００３９】
有利には、本発明のウェブ材を用いて調製された浸出用コンビニエンスパッケージは、１３秒より短い静止第一着色時間を有する。好ましくは、浸出用パッケージは、１０秒より短い静止第一着色時間を有する。静止第一着色時間は、本発明のウェブ材から形成された浸出用パッケージを２５０ｍｌの静止した新しい沸騰した湯の表面の直下に置くことにより決定される。バッグの表面から水へ溶け出る最初の琥珀色の流れ（第一着色）が見えた時間が、静止第一着色時間であり、単位は、秒である。
【００４０】
本発明のウェブ材を用いて調製された浸出用パッケージは、約７５％より低い静止％透過度を有する。静止％透過度について検査するために、サンプルの浸出用パッケージが、静止第一着色時間の試験に用いられるのと同一の熱湯に全体で６０秒間置かれ、その後、サンプルの浸出用パッケージが除去される。浸出された水を室温まで冷却し、溶液が、波長を５３５ｎｍに設定した光路１ｃｍのセルを用いた比色計により測定される。
【００４１】
上記の静止第一着色時間と％透過度値は、慣用の浸出用ウェブ材について見出されている典型的なものと同等でなくてよい。しかしながら、本発明のウェブ材より調製された浸出用コンビニエンスパッケージは、使用者が煎じ飲料の容器内にてハンドル部を用いて浸出用ポーチ部を回転し又は押し付けることにより、容易にかき混ぜられる。かかる攪拌は、実質的に第一着色時間を低減する。そのような攪拌をシミュレートするべく、攪拌第一着色試験が採用される。この試験に於いては、２５０ｍｌの新しい沸騰水が４００ｍｌのビーカーへ注がれる。３．８ｃｍ×０．６４ｃｍ（１．５インチ×０．２５インチ）の攪拌棒がビーカー内に配置され、ビーカーが攪拌プレート上に置かれる。攪拌プレートは、攪拌棒の回転を水中に渦を形成することない状態での最大となるよう調節される。典型的には、毎分７０−７５回転に調節することで満足される。攪拌第一着色時間は、流動する水の表面の直下に本発明のウェブ材から形成された浸出用パッケージを配置することにより決定される。バッグの表面から流動する水へ溶け出る最初の琥珀色の流れ（第一着色）が見えた時間が、静止第一着色時間であり、単位は、秒である。静止％透過度について検査するために、サンプルの浸出用パッケージが、静止第一着色時間の試験に用いられるのと同一の流動する熱湯に全体で６０秒間置かれ、その後、サンプルの浸出用パッケージが除去される。浸出された水を室温まで冷却し、溶液が、波長を５３５ｎｍに設定した光路１ｃｍのセルを用いた比色計により測定される。本発明のウェブ材を用いて調製された浸出用パッケージは、約４秒より短い攪拌第一着色時間と、約７５％より低い攪拌％透過度とを有する。好ましくは、本発明のウェブ材を用いて調製された浸出用パッケージは、約２−４秒の範囲の攪拌第一着色時間と、約６５％より低い攪拌％透過度とを有する。
【００４２】
本発明のもう一つの局面において、形成されたウェブ材は、「織物化」される。不織ウェブ材を織物化処理（Textilization）することにより、ウェブ材の坪量が増大し、これにより、より軽い、こわさの高くないウェブ材の望ましい浸出特性を保持しながら、こわさが増大される。織物化処理は、ウェブ材において局所的に低減された坪量を有する単位領域を連続的に設けるために用いられる。織物化された領域は、ウェブ材の浸出特性を増大する。米国特許第４６６６３９０号は、織物化プロセスの一つの実施形態を記載しており、そこに於いて、乾燥操作に先立って、制御された流体の流れ又はジェット流が或る圧力にて湿式層形成されたウェブ材の選択された領域に噴射される。開口を有する回転部材が流体ジェット流とウェブ材との間に配置される。回転部材は、回転部材の開口が流体ジェットノズルに整合したときのみ、ウェブ材に対して選択的に流体ジェット流の衝撃が与えられるよう、織物化プロセスを制御する。回転部材の開口の形状及び寸法、回転部材の回転速度は、ウェブ材上の流体ジェット流の衝撃の形状、大きさ、時間の長さを制御するよう機能する。湿ったウェブに対する流体ジェット流の衝撃により、衝撃領域内の或るパーセンテイジの繊維が周囲領域に移動し、湿ったウェブの表面が変形される。予想される如く、流体ジェットの圧力及び流体を除去するスロットに於ける真空レベルの変動により、衝撃領域に於ける繊維の変位量は左右される。かかる操作により、ウェブ材において、周囲の領域よりも坪量の低い局所的な領域が与えられる。一つの例として、ウェブは、「ライトダイアモンド」（ＬＤ）パターンに織物化されてよい。ダイアモンドは、ウェブ材の平方インチ（２．５４ｃｍ）当り６３の凹部として形成され、各々０．１６ｃｍ×０．３２ｃｍ（１／１６インチ×１／８インチ）の寸法を有する。ライトダイアモンドパターンにおいては、ウェブ材の５０％が、坪量の低減された領域となるようにできる。もう一つの例は、「デイジー」パターン（ＤＰ）であり、この場合、約４８％の開領域を有するようにできる。勿論、低減された坪量の領域をその他の割合にて提供するその他のパターンが、望ましい浸出結果を得るべく用いられてよい。
【００４３】
本発明のもう一つの局面において、ウェブ材は、全体的に疎水性剤にて含浸される。ここに於いて、「疎水性」の語は、水によるぬれに対する抵抗性又は水によるぬれを避ける能力を、処理されたウェブ材に付与する処理剤の特性を指している。疎水性剤は、水に対する忌避性を付与し又は水に対する親和性を欠如させ、毛細管現象によるウェブ材の構成要素への水の通過に抵抗する。疎水性は、浸出用コンビニエンスパッケージにおいて、飲料の熱い湯がハンドル部まで浸透して使用者の指に接触することのないようするので、特に重要である。更に、ウェブ材の疎水性は、浸出用コンビニエンスパッケージを熱い湯に浸漬している間、ハンドル部のこわさを維持するのに役立つ。勿論、浸出用ウェブ材のために、疎水性剤は、望ましい浸出特性の障害となることなく、ウェブ材へ疎水的な性質を付与しなければならない。
【００４４】
不織ウェブ材の疎水的な特性は、ウェブ材の「ウィッキング（wicking）」により最もよく測定され、かかるウィッキングが生じないことが、疎水的性質の主な指標となる。ウィッキング試験では、毛細管現象によりウェブ材が水を吸収する速度を測定する。ウィッキング試験によれば、ウェブ材のサンプルは、２．５４ｃｍ×１２．７ｃｍ（１インチ×５インチ）のストリップに切られる。ストリップは、支持バーへ取り付けられ、新しく注がれた湯を含むビーカー上に置かれる。ウェブ材サンプルは、サンプルストリップの１．２７−１．９１ｃｍ（０．５−０．７５インチ）が湯に浸漬されるよう調節される。サンプル上の水の表面の位置が開始点とされる。サンプルは、１分間、湯中に置かれ、その時間の後、サンプルは、除去される。ウィッキングの結果は、１分間の試験時間中における開始点の上方へ上った又は浸透したｍｍ単位の長さを測定することにより決定される。ウィッキングは、湯又は冷水のいずれで検査されてもよいが、煎じ飲料には、典型的には、湯が用いられるので、特に湯での値が本用途に関連したものである。有利には、本発明のウェブ材の湯に於けるウィッキング値は、約１５ｍｍより小さい。好ましくは、本発明のウェブ材の湯に於けるウィッキング値は、ほとんどゼロである。疎水性剤が、上記の如く用いられてよい。驚くべきことに、ＢＡＳＦから入手可能なＳｔｙｒｏｆａｎ  ＮＸ  ９９５０Ｘは、バインダ材料として強度及びこわさを付与するよう機能するだけでなく、同時に疎水性剤としても機能する。
【００４５】
本発明の特に好ましい局面は、湿式層形成された、二相の、熱シール可能な不織ウェブ材であって、疎水的なラテックスバインダを含むものである。この実施形態の不織材は、有利には、約２４−５０ｇｓｍの範囲の坪量を有し、約５０−７５ｍｇの範囲のガーレースチフネスを有する。この実施形態に於いて、不織ウェブ材は、１０秒より短い静止第一着色時間と７５％より低い静止％透過度の望ましい浸出特性を維持するよう十分に織物化される。本発明のウェブ材は、浸出用ウェブ材として伝統的に使用されていたものよりも大きな坪量とこわさとを有し、慣用の自動化された高速パッケージング及びシーリング機械に於いて浸出用パッケージを製造するのに適している。更に、好ましいウェブ材は、ハンドル部と浸出部とを含む完全な浸出用コンビニエンスパッケージを製造するのに十分なこわさと浸出特性を有する。かかる製造には、浸出用コンビニエンスパッケージの形状に適合すべく若干の調節をするだけで、慣用の自動化された高速パッケージング及びシーリング装置を用いることができる。
【００４６】
本発明のもう一つの局面は、飲料前駆物質を包む二つのレイヤからなる不織ウェブ材を含み、ハンドルとして機能する同一のウェブ材からなる取り付け部分を有する浸出用コンビニエンスパッケージに関連したものである。不織ウェブ材は、二つの相を含み、１０−１００ｍｇの範囲の坪量と、１０−１１０ｍｇの範囲のガーレースチフネスと、１０秒より短い静止第一着色時間と、７５％より低い静止％透過度とを有する。有利には、この局面の不織ウェブ材は、５０％より少ない疎水性で高いＴｇバインダ材を含み、約１０ｍｍより小さいウィッキング値を有する。
【００４７】
本発明を概して説明してきたが、以下の実施例は、本発明がよりよく理解されるよう例示の目的で含まれているものであり、特に示されていない限り本発明の範囲を限定することを意図していない。
【実施例１】
【００４８】
種々の坪量と織物化パターンにて、一連の織物化された不織ウェブ材を調製した。不織ウェブ材の調製の概ねの手順は、以下の通りである。
【００４９】
ベース相のスラリー又は完成紙料は、２４ｋｇ（５２lbs.）の木材パルプ（乾燥した固体として）と１１３７ｌ（３００gal.）の水をビーダー／リファイナーへ加えることにより調製した。溶液は１０分間擦り合わされ（brush）、その後、５．９ｋｇ（１３lbs.）の麻（乾燥した固体として）を溶液へ加え、擦り合わせを更に１５分間行った。第二の擦り合わせ操作の完了の後、溶液に、１５００ｍｌの陽イオン性アミンポリマーのエピクロロヒドリンアダクトの水溶液を含む湿潤強度樹脂と、５３０６ｌ（１４００gal.）の水とを加え、ベース相完成紙料を形成した。
【００５０】
トップ相のスラリー又は完成紙料は、４．０５ｋｇ（９lbs.）の木材パルプ（乾燥した固体として）と、４．３１ｋｇ（９．５lbs.）のポリエチレンパルプ（乾燥した固体として）と、１１３７ｌ（３００gal.）の水とをビーダー／リファイナーへ加えることにより調製した。混合物は、約１５分間擦り合わされ、その後、溶液に、１５００ｍｌの陽イオン性アミンポリマーのエピクロロヒドリンアダクトの水溶液を含む湿潤強度樹脂と、１０．２ｋｇ（２２．５lbs.）の５ｍｍ長のポリプロピレン繊維と、８００ｍｌの水ベースの粘着性除去剤と、５３０６ｌ（１４００gal.）の水とを加え、トップ相完成紙料を形成した。
【００５１】
二相不織ウェブ材は、傾斜ワイヤ製紙機械の形成ワイヤ上の二相ヘッドボックスを用いて、湿式に層状に形成された。熱シール繊維を含むトップ相の完成紙料の流速は、７．０−７．５ｇｓｍの範囲の坪量を有するレイヤを形成するよう調節し、ベース相の完成紙料の流速は、結果として得られるウェブ材の望ましい坪量が与えられるよう調節した。織物化処理は、製紙機械の形成ワイヤの終わりに於いて、形成されたウェブのトップ相に対して水の噴射を機械的に作用させることにより行った。ラテックスバインダは、慣用のサイズプレス操作を含む第一の乾燥セクションの後、既に形成された不織ウェブ材へ適用した。ラテックスバインダの濃度は、不織ウェブ材中への取り込みレベルが望ましいものとなるように、水により希釈することにより調節した。使用したラテックスバインダは、全ての場合において、ＢＡＳＦからのＳｔｙｒｏｆａｎ  ＮＸ  ９９５０Ｘである。
【００５２】
本発明のサンプル１−５は、上記の手順を用いて生成され、特性について検査され、その特性が表１に列記されている。サンプル１、２、４及び５は、約４．１４×１０５Ｐａ（６０psi）の流体ジェット圧にて、水除去スロットに於ける真空を２８ｃｍ（１１インチ）にして織物化処理した。本発明のサンプル３は、約２．７６Ｐａ（４０psi）の流体ジェット圧にて、水除去スロットに於ける真空を１３ｃｍ（５インチ）にして織物化処理した。本発明のサンプル３は、用いられた流体ジェット圧と真空とが非常に低く、ウェブの繊維を変位させるには十分ではなかったので、有効に織物化処理されなかった。従って、本発明のサンプル３の浸出特性は、浸出用コンビニエンスパッケージの製造には適当でない。
【００５３】
比較用サンプルＡ−Ｇは、比較の目的のための種々の異なる不織ウェブ材を示している。比較用サンプルＡ−Ｇの特性も表１に列記されている。比較用サンプルＡのウェブ材は、実質的に水のウィッキングを防ぐ疎水性の、低Ｔｇのアルキルアクリレートバインダで処理した。比較用サンプルＡは、望ましい最小のウィッキング特性を有するが、ウェブ材の坪量が低く、疎水性バインダのＴｇが低いことから、許容可能な浸出用コンビニエンスパッケージを形成するのに必要なこわさを提供しなかった。比較用サンプルＢ及びＣは、浸出用パッケージに用いられる典型的なウェブ材である。比較用サンプルのＢもＣも、疎水性材料で処理しなかった。比較用サンプルＢ及びＣは、ウィッキングが過剰であり、こわさ特性が乏しく、許容可能な浸出用コンビニエンスパッケージを形成するには適さない。比較用サンプルＤ−Ｇは、ワイプの用途に典型的に用いられる慣用の不織ウェブ材である。比較用サンプルＤ−Ｇのウェブ材は、疎水性バインダで処理しなかった。比較用サンプルＤ−Ｇは、許容可能な浸出用コンビニエンスパッケージを形成するのに適当なこわさを有していたが、ウィッキング特性と静止時の浸出特性が悪く、浸出用パッケージに用いる上では許容可能でない。予想されるように、比較用サンプルＤ−Ｇの攪拌時の浸出特性は、それらの静止時の浸出特性よりも優れていた。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
上記の本発明の好ましい実施形態は、例示の目的で記載されたものであり、本発明を限定すると解釈されてはならない。当業者にとって明らかなように前記の開示の種々の変形、適用、変更は本発明の教示から逸脱することなくなされる。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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