(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系天然繊維と、再生繊維と、脂肪族ポリエステル繊維とからなる群より選ばれた生分解性を有する主体となる短繊維が、生分解性を有しかつ前記脂肪族ポリエステル繊維よりも低融点の脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着された不織布よりなり、この不織布同士が重ね合わされてヒートシールされることにより袋状に形成されていることを特徴とする飲料用フィルターバッグ。
【請求項２】
脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されており、主体となる短繊維が前記低融点成分の溶融により融着されてい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グ。
【請求項３】
生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、不織布が湿式抄紙による不織布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グ。
【請求項４】
飲料用フィルターバッグ用の不織布であって、セルロース系天然繊維と、再生繊維と、脂肪族ポリエステル繊維とからなる群より選ばれた生分解性を有する主体となる短繊維が、生分解性を有しかつ前記脂肪族ポリエステル繊維よりも低融点の脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着されて前記不織布が構成されており、前記不織布同士が重ね合わされてヒートシールされることにより袋状に形成可能とされていることを特徴とする飲料用フィルターバッグ用の不織布。
【請求項５】
脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されており、主体となる短繊維が前記低融点成分の溶融により融着されていることを特徴とする請求項４記載の飲料用フィルターバッグ用の不織布。
【請求項６】
生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、湿式抄紙により形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の飲料用フィルターバッグ用の不織布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飲料用フィルターバッグに関し、詳しくは生分解性を有する飲料用フィルターバッグに関し、さらに詳しくは、コーヒー、紅茶、緑茶、麦茶や出汁などを煮出したりお湯や水を注いで抽出したりするための、生分解性不織布よりなる飲料用フィルターバッグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コーヒー、紅茶、緑茶、麦茶や出汁などを煮出したりお湯や水を注いで抽出したりするためのフィルターバッグとして、ナイロン繊維、エステル繊維等のような合成繊維の織物や不織布からなるバッグや、パルプを主体とし、濡れても破れないようにポリエステル系やポリオレフィン系のバインダー繊維あるいは接着剤で接着した紙からなるバッグが用いられてきた。
【０００３】
このような合成繊維からなるバッグや、バインダー繊維あるいは接着剤で接着した紙からなるバッグは、抽出使用後家庭ゴミとして排出され、焼却処分されたり埋め立て処理されてきた。
【０００４】
ところが、焼却処分では濡れた状態であるため余分なエネルギーが必要であり、また埋め立て処理するにしても合成繊維、バインダー繊維や接着剤は分解せず地中に留まるため、ゴミ増加の一因となっているという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる現状を鑑みてなされたもので、生分解性を有する繊維からなることで使用後のコンポスト処理や埋め立てにより最終的には炭酸ガスと水に戻すことができ、袋体にする時にヒートシールが可能であり、濡れた時でも強度を維持するようなバインダー繊維を含有した、生分解性の飲料用フィルターバッグを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するもので、その要旨は次のとおりである。すなわち本発明の飲料用フィルターバッグは、セルロース系天然繊維と、再生繊維と、脂肪族ポリエステル繊維とからなる群より選ばれた生分解性を有する主体となる短繊維が、生分解性を有しかつ前記脂肪族ポリエステル繊維よりも低融点の脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着された不織布よりなり、この不織布同士が重ね合わされてヒートシールされることにより袋状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の飲料用フィルターバッグは、脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されており、主体となる短繊維が前記低融点成分の溶融により融着されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の飲料用フィルターバッグは、生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、不織布が湿式抄紙による不織布であることを特徴とする。
本発明の飲料用フィルターバッグ用の不織布は、セルロース系天然繊維と、再生繊維と、脂肪族ポリエステル繊維とからなる群より選ばれた生分解性を有する主体となる短繊維が、生分解性を有しかつ前記脂肪族ポリエステル繊維よりも低融点の脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着されて前記不織布が構成されており、前記不織布同士が重ね合わされてヒートシールされることにより袋状に形成可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の飲料用フィルターバッグ用の不織布は、脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維が、高融点成分と、この高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分とを有する複合繊維であり、これら高融点成分と低融点成分とのいずれもがポリ乳酸にて形成されており、主体となる短繊維が前記低融点成分の溶融により融着されていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の飲料用フィルターバッグ用の不織布は、生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、湿式抄紙により形成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の飲料用フィルターバッグを製造するときに使用する、生分解性を有する主体となる短繊維としては、木材パルプ、麻パルプ、ケナフ繊維、綿、レーヨン、溶剤紡糸セルロース繊維のような、セルロース系天然繊維、再生繊維があげられる。あるいは、比較的融点の高い（概ね１２０℃以上の融点）脂肪族ポリエステル繊維、例えばポリＬ乳酸、ポリＤ乳酸、Ｌ乳酸とＤ乳酸とが共重合したポリＤ，Ｌ乳酸等のポリ乳酸からなる繊維や、ポリ３−ヒドロキシブチレートあるいはポリ３−ヒドロキシブチレートとポリ３−ヒドロキシバリレートの共重合体からなる繊維等があげられる。
【００１２】
生分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維は、主体となる短繊維がセルロース系天然繊維、再生繊維の場合には、脂肪族ポリエステルからなる単一成分繊維でも差し支えないし、融点の異なる２成分の脂肪族ポリエステルからなり、高融点成分よりも融点が２０℃以上低い低融点成分が少なくとも繊維表面の一部に露出した複合繊維でも差し支えない。
【００１３】
主体となる短繊維が高融点の脂肪族ポリエステルである場合は、脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維は、前記主体となる短繊維としての高融点の脂肪族ポリエステルよりも融点が２０℃以上低い、低融点の脂肪族ポリエステルの単一成分繊維を使用することができる。あるいは、融点の異なる２成分の脂肪族ポリエステルからなる複合繊維であって、その低融点成分が、前記主体となる短繊維としての高融点の脂肪族ポリエステルよりも融点が２０℃以上低く、かつ少なくとも繊維表面の一部に露出している複合繊維を使用することもできる。
【００１４】
熱融着短繊維を構成する脂肪族ポリエステルとしては、例えばポリグリコール酸やポリ乳酸のようなポリ（α−ヒドロキシ酸）またはこれらを主たる繰り返し単位とする共重合体があげられる。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）や、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−ヒドロキシカプロネート、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のようなポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）や、これらの繰り返し単位とポリ−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の繰り返し単位との共重合体などがあげられる。
【００１５】
さらに、グリコールとジカルボン酸の重縮合体からなるポリアルキレンアルカノエートがあげられる。その例としては、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を主たる繰り返し単位とするポリアルキレンアルカノエート共重合体があげられる。
【００１６】
ここで、ポリ乳酸の場合は化学構造的に種々の融点のポリマーを作ることができるので、生分解性を有する脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維として、ポリ乳酸成分のみからなる複合繊維を製造することもできる。以下、このように複合繊維が融点の異なるポリ乳酸の組み合わせである場合について説明する。
【００１７】
まず、ポリ乳酸の融点の制御についてであるが、乳酸モノマーは光学活性の炭素を有しており、Ｄ体とＬ体の光学異性体が存在する。Ｌ体にＤ体を１モル％共重合させると融点が１７０℃、Ｄ体を３モル％共重合させると融点が１５０℃、Ｄ体を７モル％共重合させると融点が１３０℃、Ｄ体を１２モル％共重合させると融点が１１０℃といった具合に、ポリ乳酸の融点のコントロールが可能である。Ｄ体が１８モル％以上となると、明確な結晶融点は観察されず、軟化温度９０℃未満位の非晶性の強いポリマーとなる。相互に融点が２０℃以上異なる２種のポリ乳酸が、芯鞘型、サイドバイサイド型、海島型、割繊型に複合された繊維を、本発明の飲料用フィルターバッグに好ましく使用することができる。また一方が融点１１０℃以上のポリ乳酸、他方が軟化点９０℃未満の非晶性の強いポリ乳酸といった組み合わせでも差し支えない。なお、このような非晶性の強いポリ乳酸の場合は、便宜上、目視での軟化温度を融点として扱うことができる。
【００１８】
これらのうち、芯鞘型で、芯部が融点１７０℃以上のポリ乳酸、鞘部が融点１３０℃程度のポリ乳酸である組み合わせの複合繊維が、熱融着加工のし易さ、接着力の高さの点から、さらに好ましい。すなわち、熱融着加工によって不織布を形成する際に、その熱融着短繊維すなわちバインダー繊維が単一ポリマータイプであると、フラットロールで圧着する条件によってはそのバインダー繊維がフィルム状に潰れ、繊維間の空隙すなわち不織布の目開きのコントロールが困難な場合がある。また、不織布をたとえば四角い袋体に仕上げる際には２つないしは３つの辺をヒートシールするが、この場合も熱融着短繊維がフィルム状に潰れると裂けやすくなる場合がある。しかし、前記のごとく、ある程度融点差のあるポリ乳酸を組み合わせた芯鞘型の複合繊維を熱融着短繊維とすると、熱融着加工の際に芯部が溶融せず繊維形態を維持するため、熱融着短繊維がフィルム状に潰れるのを避けることができる。
【００１９】
この熱融着短繊維の断面形状は、通常の丸断面のほかに、三角断面、Ｙ型断面、十字断面、偏平断面等の異型断面であってもよい。
本発明における主体となる短繊維および熱融着短繊維の単糸繊度は、特に限定されるものではないが、０．５〜２０デシテックスの範囲が好ましい。なぜならば、０．５デシテックス未満のものになると、飲料用フィルターバッグとしたときに緻密になりすぎて水や湯が不織布を通り難くなり抽出効果が劣ることがあるためである。一方、単糸繊度が２０デシテックスを越えると、不織布を通して細かい充填物が流出する場合があるためである。
【００２０】
本発明における熱融着短繊維の製造方法について説明すると、この熱融着短繊維は、単一成分繊維の場合でも複合繊維の場合でも、概ね従来技術を踏襲した方法で製造することができる。
【００２１】
複合繊維の場合を説明すると、まず、汎用の複合溶融紡糸装置を用いて、融点の異なる２種類の脂肪族ポリエステル樹脂を溶融紡糸する。紡糸に際し、安定剤、顔料、強化材などを共存させてもよい。
【００２２】
紡出された繊維は、必要に応じて連続的または別工程で延伸、熱処理する。
繊維は、油剤を付与し、数万〜数百万デシテックスのトウに引き揃えてクリンパーボックスなどを用いて機械的に捲縮を付与し、２５〜７０ｍｍ位にカットして、主に乾式不織布用のクリンプ綿とする。あるいはトウに引き揃えたストレートの繊維のまま３〜２０ｍｍにカットして、主に湿式抄紙用の短繊維とする。
【００２３】
本発明に用いる不織布は、主体となる短繊維と熱融着短繊維とを用途あるいはその要求特性により決定した割合にて混合し、ウエブ形成あるいはシート化したあと、熱融着短繊維を加熱溶融させることにより、主体となる繊維と熱融着短繊維とを繊維どうしの接触点で点接合させ、これによって効率良く製造することができる。なお、乾式の場合には梳綿機やランダムウエバ等で繊維混合ウエブを形成することができ、また湿式抄紙の場合は短繊維を水中に均一分散させてから金網などで抄き上げてシートとすることができる。なかでも、生分解性を有する主体となる短繊維がパルプであり、不織布が湿式抄紙による不織布であると、パルプはフィブリル化した極めて細い繊維の集合体となっているので、低目付であってもフィルターバッグにしたときに中の充填物が流出することがなく、低コストで性能の良い製品ができるという点で好適である。
【００２４】
熱融着短繊維を加熱溶融させるための熱処理装置としては、加熱フラットローラー、加熱エンボスローラー、ヤンキードライヤーなどの熱圧着装置が適当である。
【００２５】
次に、得られた不織布を公知の製袋加工方法により袋状とし、本発明のフィルターバッグとする。例えば、得られた不織布を折り曲げて２辺をヒートシールすることにより袋体としても良く、また、得られた不織布を２枚重ねた３辺をヒートシールすることにより袋体とすることもできる。これらの袋体の形状は、適宜、自由なものを選択することができる。
【００２６】
この袋体に所定のお茶やコーヒー粉を充填し残りの１辺をヒートシールすれば、本発明の飲料用フィルターバッグとすることができる。
【００２７】
【実施例】
次に、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例において、各特性値の測定法は、次のとおりとした。
（１）ポリマーの相対粘度
フエノールと四塩化エタンの等重量混合物を溶媒とし、試料濃度０．５ｇ／デシリットル、温度２０℃で測定した。
（２）ポリマーの融点
パーキンエルマー社製の走査示差熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。なお、非晶性が強く、結晶融点が判別できないものについては、ホットステージ付き顕微鏡で肉眼観察しながら昇温し、軟化が始まった温度をもって融点とした。
実施例１
相対粘度１．８５のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が１．５／９８．５）と、相対粘度１．８８のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が８．２／９１．８）との２種のチップを減圧乾燥した後、通常の複合溶融紡糸装置を使用して溶融し、相対粘度１．８５のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が１．５／９８．５）が芯部に配されるとともに、相対粘度１．８８のポリＤ，Ｌ乳酸（Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比が８．２／９１．８）が鞘部に配されるように、これら２種の成分が芯鞘に複合（質量比１：１）するようにして、紡糸温度２２５℃で複合溶融紡糸した。
【００２８】
紡出糸条を冷却した後、引取速度１０００ｍ／分で引き取って、未延伸糸条を得た。得られた糸条を収束し、延伸倍率３．４倍、延伸温度７５℃で延伸し、その後切断して、繊度２ｄｔｅｘ、カット長５ｍｍ、単糸強度５．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、単糸伸度３８％、芯成分融点１６８℃、鞘成分融点１３２℃の複合短繊維を得た。
【００２９】
得られた複合短繊維を５０％および針葉樹パルプを５０％の割合（質量比）で混合し、湿式抄紙法にてシート化し、さらに加熱フラットロール（１３０℃、走行速度５ｍ／ｍｉｎ．）にて圧着処理を行い、目付１７ｇ／ｍ2 の不織布を得た。
【００３０】
次に、この不織布を折り曲げて３辺をヒートシールしたところ、十分な強度で接着し飲料用フィルターバッグとして使用可能であった。
また、このフィルターバッグを家庭用コンポスト機に入れて、３週間後に見たところ、分解して原形を留めていなかった。
実施例２〜４、参考例１
実施例１に比べ、Ｄ体／Ｌ体の共重合モル比の異なるポリＤ，Ｌ乳酸を使用した。そして、それ以外は実施例１と同様にした。その結果を表１に示す。実施例２〜４では、加熱フラットロールで良好に熱融着加工が可能であり、ヒートシール性も良好であった。また実施例１と同様、家庭用コンポスト機での処理試験でも同様の良好な結果となった。
【００３１】
なお、高融点の芯成分の融点（１６０℃）と低融点の鞘成分の融点（１５０℃）との融点差が１０℃しかなかった参考例１においては、加熱フラットロールの温度を鞘成分の融点以下の１４５℃として熱融着加工を行ったが殆ど融着せず、反対にその融点以上の１５３℃まで温度を上げると、低融点の鞘成分は融着したが同時に高融点の芯成分の軟化、溶融も認められ、加熱フラットロールに巻き上がる傾向が見られた。
【００３２】
【表１】
0003960749.tif 000002
実施例５
実施例１のものにおいて、トウに機械クリンプを付与し５１ｍｍにカットしてポリ乳酸複合短繊維を得た。この複合短繊維を５０％と、レーヨン短繊維５．６ｄｔｅｘ×５１ｍｍを５０％との割合で混綿し、梳綿機を通してウエブを作成した。引き続いて実施例１と同様に熱圧着処理を行い、目付２３ｇ／ｍ2 の不織布を得た。この不織布に実施例１と同様のヒートシール試験およびコンポスト処理試験を行ったところ、同様に良好な結果となった。
実施例６
主体となる短繊維としてポリ−β−ヒドロキシブチレート（融点１７５℃）からなる２．５ｄｔｅｘ×５ｍｍの繊維を用い、熱融着繊維としては実施例１で得られた芯鞘型複合繊維を用いて、実施例１と同様に不織布を製造した。
【００３３】
その結果、目付１８ｇ／ｍ2 の不織布が得られた。この不織布を用いてヒートシール試験およびコンポスト処理試験を行ったところ、良好な結果となった。
比較例１
実施例１に比べ、熱融着繊維としてユニチカファイバー社製の芳香族ポリエステル系熱融着繊維「メルティ」＜４０８０＞２．２ｄｔｅｘ×５ｍｍを用いた。そして、それ以外は実施例１と同様として、試験を行った。
【００３４】
その結果、ヒートシール試験は良好な結果が得られたが、コンポスト処理試験では３週間後も「メルティ」の部分が完全に残り、不織布形態を保っていた。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の飲料用フィルターバッグは、セルロース系天然繊維と、再生繊維と、脂肪族ポリエステル繊維とからなる群より選ばれた生分解性を有する主体となる短繊維が、生分解性を有しかつ前記脂肪族ポリエステル繊維よりも低融点の脂肪族ポリエステル系熱融着短繊維の溶融により融着された不織布よりなり、この不織布同士が重ね合わされてヒートシールされることにより袋状に形成されているものであるため、濡れても不織布強力が低下することがない。すなわち、従来よりフィルターバッグに使用されてきたところの、パルプにて形成されたいわゆる「紙」は、その強度がパルプを構成するセルロースの水酸基同志の分子間力（水素結合）によるものであり、水で濡れた場合には水素結合が弱くなって非常に破れやすくなるが、本発明のごとく、主体となる短繊維が脂肪族ポリエステル系熱融着繊維の溶融により接着された不織布およびこの不織布よりなる飲料用フィルターバッグは、水で濡れた場合でも不織布強力が低下することが殆どなく、飲料用フィルターバッグとしてきわめて適したものとなる。また本発明の飲料用フィルターバッグは、使用後はコンポスト機などで処理することにより完全な生分解が可能である。