ヒートシール可能なフィルター材料
【課題】ティ−バッグ等に用いるフィルター材料において、ヒートシール能力が優れ且つヒートシールの縫い目強さを十分に有するフィルター材料を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのヒートシール不可能な第１層、及び合成材料の繊維からなり、かつ接着促進剤として無水マレイン酸官能基とグラフト重合したポリオレフィンを含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層を含むフィルター材料において、第１層と第２層とを互いに部分的に浸透することにより製造する。
【解決手段】少なくとも１つのヒートシール不可能な第１層、及び合成材料の繊維からなり、かつ接着促進剤として無水マレイン酸官能基とグラフト重合したポリオレフィンを含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層を含むフィルター材料において、第１層と第２層とを互いに部分的に浸透することにより製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥状態及び湿潤状態において、ヒートシール後のシールの縫い目強さが優れており、少なくとも１つのヒートシールが不可能な繊維材料の層、及び合成材料からなり、かつ接着促進剤を含むヒートシール可能な第２の層を含む、ヒートシール可能なフィルター材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱湯でお茶を入れるために、お茶又は他の物品を袋にパックして使用することが知られている。ヒートシール可能な合成材料又はヒートシール可能な合成繊維の第２層は、高速包装機でヒートシールすることによって袋を閉じるのに用いる。合成材料又は合成繊維として使用できるものには、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル及び酢酸ビニルの共重合体、また各種のポリエステルがある。
【０００３】
これらの袋の材料は、ペーパー・マシンにおける湿潤状態での工程、織機における乾燥状態での工程又は支持層上に重合繊維を敷くことによるメルト−ブローン工程を用いて既知の方法で製造することができる。
【０００４】
材料の第１層の坪量は、一般的には８から４０ｇ／ｍ２の範囲内であり、好ましくは１０から２０ｇ／ｍ２までの範囲内である。重合体繊維である第２層の坪量は、１から１５ｇ／ｍ２までの範囲内であり、好ましくは１．５から１０ｇ／ｍ２までの範囲内である。
【０００５】
紅茶バッグ用のヒートシール可能な紙がEP-A-0 380 127に記述されており、その紙は、坪量が１０から１５ｇ／ｍ２であり、ヒートシールのためにポリプロピレン及び／又はポリエチレン及び／又は塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体などの重合体が供給されている。
【０００６】
特に紅茶バッグ及びコーヒーバッグ又はフィルターを生産するための、坪量が８から４０ｇ／ｍ２までの間であるフィルター材料がEP-A-0 656 224に記述されており、ヒートシール可能な層は、重合体繊維、好ましくはポリプロピレン又はポリエチレンから成り、その層は、高温状態で天然繊維から成る第１層の上に敷かれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、ヒートシール可能なフィルター材料は、ヒートシールにより形成されたシールの縫い目が様々な用途に対して十分に強固ではないという不利益がある。
【０００８】
いくつかの事例では、それらは、まだ包装機上にある間に、あるいは沸騰水に触れた後に再び開く。
【０００９】
このことの１つの理由は、高速包装機上で充填しヒートシールしたティーバッグの生産を、１分間に約１０００バッグというサイクル時間で行うからである。
【００１０】
ヒートシールのロールは、通常１５０から２３０℃の温度で、０．１秒以下のサイクル時間でバッグをシールする。これらの短いサイクル時間の終わりには、作製されたシールの縫い目を、中身が漏れることがないように堅く閉じなければならない。しかしながら、この通りにならないことは頻繁にある。
【００１１】
シールの縫い目強さが不十分であるもう１つの理由は、ティーバッグの形状は、消費者の需要に合わせられているからであり、現在、ますます注目を引いている円形の例がある。この円形のティーバッグは、同じ水準で充填するのに従来の長方形のバッグの約半分であるシールの縫い目幅を有し、そのことは、開く危険性を高めている。
【００１２】
ヒートシールが使用可能な繊維の部分を、フィルター材料の総評量に基づいて、５０％以上となるように増加することによってシールの縫い目強さを高めようとすると、フィルター材料の強さや剛性などの機械的なプロパティが減少する。さらに、ヒートシール可能な重合体繊維の部分を増加することにより、フィルター材料の障壁のプロパティは増加し、このことにより紅茶の抽出がはっきりと抑えられる。しかしながら、これらのプロパティは滑らかなパッキング操作に必要であるので、このアプローチによって、フィルター材料は、優れたヒートシール能力並びに乾燥状態及び湿潤状態における十分なシールの縫い目強さを有することにならない。
【００１３】
本発明の目的は、ヒートシール能力が優れており、乾燥状態及び湿潤状態においてシールの縫い目強さが十分にあり、上述した従来の技術の不利益を克服するフィルター材料を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、そのようなフィルター材料を製造する工程について説明することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ここで、驚いたことに、接着促進剤を用いることにより、ヒートシール能力及びシールの縫い目強さに関して優れたプロパティを提供するヒートシール可能なフィルター材料が提供されるということを発見した。
【００１６】
従って、本発明は、少なくとも１つのヒートシールが不可能な第１層、並びに合成材料の繊維及び接着促進剤を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層を含むフィルター材料を提供する。
【００１７】
接着促進剤を、合成材料の繊維を含むヒートシール可能な層に用いることにより、本発明によるフィルター材料には、適した装置を用いるという手段により、本発明による前記フィルター材料（上記の）から形成されるヒートシールの縫い目は熱水に対する安定性が高いというプロパティが与えられる。
【００１８】
ここで用いられる、本発明の目的における熱水に対する安定性とは、本発明に従って前記フィルター材料から製造されるフィルターバッグのヒートシ−ルの縫い目が４分間煎じた後でもまだ無傷であるいうことを意味するとして解する。
【００１９】
好ましい実施態様では、本発明による前記フィルター材料を、超音波処理によりヒートシールすることが可能である。
【００２０】
いかなる理論に拘束されることなく、本発明の発明者らは、接着促進剤を用いることにより、少なくとも１つの第１層の上に敷かれる前記ヒートシール可能な繊維が入るのは接着ボンドだけでなく、少なくとも１つのヒートシール不可能な第１層の繊維材料との化学結合にもまた入ると考えている。このことにより強度が増大し、ヒートシール能力及びシールの縫い目強さに関して、得られたフィルター材料のプロパティが優れたものとなる。
【００２１】
本発明による使用に好ましい接着促進剤は、修飾されたポリオレフィン（特にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体又はエチレン−酢酸ビニル共重合体など）であり、特にマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα，βが個々に不飽和化されているジカルボン酸、又はそれらの無水物、エステル、アミド及びイミドの群から選ばれた少なくとも１つのモノマーとグラフト重合している。有用な接着促進剤には、さらにアクリル酸、メタクリル酸等のα，βが個々に不飽和化されたカルボン酸及び／又は亜鉛もしくはナトリウムとのそれらの金属塩及び／又はそれらのアルキル（Ｃ１−Ｃ４）エステルとエチレンの共重合体が挙げられ、それらは同様に、特にマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸、又はそれらの無水物、エステル、アミド及びイミドの群から選ばれた少なくとも１つのモノマーとグラフト重合している可能性がある。有用な接着促進剤には、さらにポリオレフィン（特にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−α−オレフィン共重合体など）が挙げられ、それらは、アクリル酸、メタクリル酸等のα，βが個々に不飽和化されたカルボン酸及び／又は亜鉛もしくはナトリウムとそれらの金属塩及び／又はそれらのアルキル（Ｃ１−Ｃ４）エステルとエチレンとの共重合体とグラフト重合している。本発明のために特に有用な接着促進剤は、α，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸無水物、特に無水マレイン酸とグラフト重合したポリオレフィン（特にエチレン−α−オレフィン共重合体）である。
【００２２】
本発明に従って用いられる前記接着促進剤は、好ましくは０．１から５重量％、特に０．２から２重量％のα，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸の遊離官能基、例えば無水マレイン酸基を含む。
【００２３】
本発明による前記フィルター材料中に含まれる前記接着促進剤の量は、合成材料の繊維を含む少なくとも第２のヒートシール可能な層の重量に基づいて、典型的には２から２５重量％までの範囲内、好ましくは、５から２０重量％までの範囲内、さらに好ましくは５から１５％までの範囲内である。
【００２４】
本発明の１つの実施態様では、合成材料の繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層のための開始材料は、例えばDE 197 19 807 A1又はDE 102 06 926 A1に記述されているように、天然もしくは合成繊維及び生分解性の熱分解性プラスチック重合体からの繊維でよい。
【００２５】
本発明のさらなる実施態様では、合成材料繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層のための開始材料は、天然もしくは合成繊維からの繊維、及び例えばポリプロピレンもしくはポリエチレンもしくはその混合物等のポリオレフィン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体又はポリエステル由来の無極性疎水性重合体でもよい。
【００２６】
合成材料の繊維を含む少なくとも１つの前記ヒートシール可能な第２層のみならず、本発明による前記フィルター材料は、好ましくは天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維である少なくとも１つの層も含む。
【００２７】
前記フィルター材料において、これらの天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維が占める割合は、既に製造されたフィルター材料の紙の重量に基づいて、典型的には前記フィルター材料のうち５０から９９．９５重量％までの範囲内、好ましくは６５から９９．９重量％までの範囲内、好ましくは８０から９９．５重量％までの範囲内である。
【００２８】
本発明のために有用な天然繊維には、麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻等の当業者に知られている天然繊維及び繊維が長い木材パルプも挙げられる。
【００２９】
本発明のために有用なセルロース誘導体繊維は、再生セルロースから成る繊維でもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明による前記フィルター材料及びそれらの製造の実施態様についてさらに詳しく説明する。
【００３１】
一般に、前記ヒートシール可能な材料から成る繊維及び前記接着促進剤のみならず、本発明による前記フィルター材料は、天然素材を含み、好ましくは天然素材から成る少なくとも１つのさらなる成分を含む。
【００３２】
従って、この本発明の好ましい実施態様では、本発明による前記フィルター材料は、２つ以上の異なる成分の層から製造され、少なくとも１つの層は天然繊維を含み、１つの層は、ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤の混合物を含み、それゆえに、少なくとも２つの層は、前記フィルター材料の製造後、互いに部分的に浸透することができる。前記層の相互浸透の程度は、前記フィルター材料の製造工程を通じて調整することができ、例えば、ペーパー・マシンを用いた場合、スクリーン上で脱水する程度を調整することにより可能である。
【００３３】
本発明による前記フィルター材料をペーパー・マシンで製造する場合、第２層は通常、天然繊維の混合物、合成材料の繊維及び接着促進剤を含む。この混合物を、ペーパー・マシンで、天然繊維の第１層の上に敷くことができ、それ故に紙の層だけでなく、互いに融合することができる。
【００３４】
本発明による前記フィルター材料をメルトブローン工程によって製造する場合、第２層は通常、合成材料の繊維及び接着促進剤を含む。この繊維の混合物を、天然繊維の第１層の上にメルトブローンすることが可能であり、それ故に紙の層だけでなく、互いに融合することができる。
【００３５】
前記フィルター材料の第１層の坪量は、通常８から４０ｇ／ｍ２までの間であり、好ましくは１０から２０ｇ／ｍ２までの範囲内である。DIN ISO 9237の通気度は、３００から４０００ｌ／ｍ２・ｓまでの範囲内であり、好ましくは５００から３０００ｌ／ｍ２・ｓまでの範囲内である。
【００３６】
前記フィルター材料の第２層の坪量は通常、１から１５ｇ／ｍ２までの間であり、好ましくは１．５から１０ｇ／ｍ２までの範囲内である。
【００３７】
前記フィルター材料の第１層（天然繊維及び／又は再生セルロース繊維を含み、好ましくはそれらから成る）は、湿潤強度を有するように構成されるのが好ましい。
【００３８】
本発明による第１層（天然繊維及び／又は再生セルロース繊維を含み、好ましくはそれらから成る）には、通常は麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻及び他の繊維が長い木材パルプ等の既知の天然繊維を用い、好ましくはその混合物及び／又は再生セルロース繊維も用いる。
【００３９】
少なくとも一つのヒートシール可能な第２層は、ヒートシール可能な材料及び接着促進剤から成る繊維を含み、又はその繊維から成る。第２層は、特に本発明による前記フィルター材料を、ペーパー・マシンで製造する場合、上記の構成成分だけでなく特に天然繊維といったさらなる構成成分を含むことが好ましく、３分の１が天然繊維、３分の２がヒートシール可能な重合体の繊維である比率で混合することが好ましい。
【００４０】
本発明によるフィルター材料は、例えばティーバッグ、コーヒーバッグ又は紅茶もしくはコーヒーのフィルターを製造するために用いることが可能である。
【００４１】
上述したように、本発明による前記フィルター材料を製造する工程は、第２層の前記ヒートシール可能な繊維は、前記第１層に部分的に浸透し、従って前記第１層の繊維、好ましくは前記第１層の天然繊維を、例えば前記ペーパー・マシンでの乾燥操作の最中に、溶融状態で包むことによって制御される。しかしながら、本発明によると、濾過のために必要な細孔は塞がないようにする。
【００４２】
本発明により用いることが可能な製造工程を、２層のフィルター材料を例として、図を参照してさらに詳しく説明する。
【００４３】
図１は、例としてペーパー・マシンを用いた天然繊維及び合成繊維から本発明のフィルター材料を製造する際の各種の段階を示す概括的な概念図である。
【００４４】
図１は、本発明による前記フィルター材料の製造を示す概念図である。図１ａ）は、天然繊維１から成る第１の繊維層の形成体及びヒートシール可能な合成繊維２を含む第２の繊維層の形成体を表す。繊維２を含む第２層の形成は、天然繊維１より形成される第１層の上に敷くことにより生じる。図でそれらを識別するために、天然繊維１を水平な線の網掛けで示し、ヒートシール可能な繊維２をほぼ垂直な線の網掛けで示す。
【００４５】
図１ｂ）は、前記２層、特に繊維２を含む第２層を上述したように脱水することにより、２層の部分的な相互浸透がどのように成し遂げられて、その結果、合成繊維２は、最後には前記天然繊維１の間に入ることを示す。
【００４６】
さらなる製造段階において、相互に部分的に浸透している層１及び層２を乾燥し、かつその乾燥過程において合成繊維２が溶融して、少なくとも部分的に繊維１を包むようにそれを囲むに至るようにする。このようにして、前記フィルター材料がヒートシール可能となるようにする（図１ｃ）。
【００４７】
図２は、本発明によるフィルター材料を製造するのに用いることが可能であるペーパー・マシンの基本構造を示す。サスペンション“Ａ”は、細かくした天然繊維及び水から形成される。さらに、サスペンション“Ｂ”は、ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤の混合物、並びに例えば天然繊維である任意の他の繊維並びに水より製造される。
【００４８】
これらの２つのサスペンションＡ及びＢを、各々の容器（３及び４）からヘッドボックスを経てペーパー・マシンに送る。それは、いくつかの脱水室（６，７及び８）を通って循環しているスクリーン（５）を不可欠なものとして備えている。
【００４９】
適した配管及び揚水手段（図に表していない）は、サスペンションＡを、最初の２つの脱水室６の上にあるスクリーン５の上に通し、脱水室６及び脱水ラインを通して水を吸い取るように用いられる。前記工程において、天然繊維１の第１層は、動いているスクリーン５の上で製造される。スクリーン５が脱水室７を通って動き続ける時、第２のサスペンションＢが供給され、合成繊維の第２層を、脱水室７の上にある第１層の上に敷く。その過程で、前記脱水ラインを通じて脱水する。前記重ねられた２つの繊維層を有する前記スクリーン５がさらに移動するうちに、脱水室８の上で脱水操作が行われ、２つの層は、互いに部分的に浸透するようになる。浸透の程度は、脱水の程度を適切に調整することによって変えることが可能である。
【００５０】
製造した材料９は、天然繊維及び重合体繊維から成り、次に前記スクリーンから離れ、乾燥操作に送られる。この乾燥操作は、各種の方法、例えば接触乾燥又は貫流乾燥により達成することができる。
【００５１】
要素１０は、適当な乾燥要素を概略的に図示したものに過ぎない。
【００５２】
図２は、数字１０を参照することにより、３つの乾燥シリンダーを特定し、これらのシリンダーを経て、製造された紙のウェブを接触乾燥する。しかしながら、合成した紙のウェブを１つのシリンダーのみに通し、このシリンダーに前記ウェブをのせずに、熱い空気で乾燥することも実施可能である。
【００５３】
前記２層の繊維材料を熱することにより、混合した層９の中の合成繊維２は溶ける。それらは、乾燥装置からの出口で再凝固するので、前記合成繊維は、前記天然繊維を少なくとも部分的に包むに至り、ロール１１に巻き上げられる。
【００５４】
驚くべきことに、本発明による前記フィルター材料のシールの縫い目強さを、熱処理によりさらに改善することが可能であることが本発明によって確定された。
【００５５】
本発明による１つの実施態様では、前記フィルター材料をすでに製造した後に更に熱処理を行う最中に、前記熱処理を行うことが可能である。
【００５６】
前記のさらなる熱処理は、１５０から２００℃までの範囲内、好ましくは１５０から１７５℃までの範囲内の温度で有利に行われる。そのような熱処理は通常、１から１０分までの範囲の間、好ましくは２から５分までの範囲の間で行われる。
【００５７】
しかしながら、本発明によって、本発明による前記フィルター材料のシールの縫い目強さを、ペーパー・マシンによる製造中に、乾燥装置（例えば前記乾燥シリンダー又は貫流乾燥機）における温度を上昇することにより改善することが可能である。
【００５８】
本発明による前記フィルター材料は、さらにメルトブローン工程により製造することができる。前記メルトブローン工程を２層フィルター材料に関して説明する。
【００５９】
第２層を形成する重合体と接着促進剤の混合物の形状がチップの形態である場合、まだ熱くて粘着性のあるうちに、それを基材の上に、例えば天然繊維から成る紙のうえに敷かれる繊維になるようにメルトブローンすることができる。
【００６０】
この操作は、従来の技術（例えば、EP-A-0 656 224，DE-A-197 19 807）に記載されているが、それでもなお、前記工程の原理を図３に表し、それについて簡単に説明する。
【００６１】
乾燥チップ１２を押出機１３へ運搬し、そこで乾燥チップ１２を溶融し、繊維を形成するために必要とされる温度まで加熱する。次にこの溶融され、加熱された混合物はMBダイ１４に到達する。このダイには多数の小さい孔があり、それらの孔を通じて前記溶融した重合体混合物をプレスし、引き伸ばして繊維を形成する。これらの繊維１５は、直接このダイの下の高速空気流中に出てきて、この気流はそれらをさらに細くして異なる長さにせん断し、捕集表面、例えばアスピレータロール１７にのっている天然繊維の紙１６上に敷かれる。これらの繊維はまだ熱く、粘着性のある状態なので、それらは、前記紙の天然繊維に接着する。それから前記素材は、冷却した状態で巻取機１８により巻き上げられる。これらのメルトブローンされた繊維の直径は、２から７μｍまでの間である。図３は、メルトブローン工程の配置図である。
【００６２】
本発明を、実施例を参照することによりさらに詳しく説明する。これらの実施例は、本発明を決して限定するものではない。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
市販されているポリプロピレン（PP）チップ（Borealis 400, フランスのBolealisより）を、０．５％の無水マレイン酸官能基を含む市販のポリプロピレン（Polybond 3150，ドイツのVeloxより）が５％の比率となるように混合した。
【００６４】
前記開始材料を、上述した通りにメルトブローンして繊維を形成し、まだ熱くて粘着性のある状態のうちに天然繊維のウェブの上に敷いた。
【００６５】
得られた前記メルトブローンした繊維の典型的な直径は２から７μｍまでの間であった。
【００６６】
結果：
１．PP繊維９５％、０．５％無水マレイン酸基を含むポリプロピレン５％。
ウェブ １７．０ｇ／ｍ２（３．５ｇ／ｍ２の重合体及び１３．５ｇ／ｍ２の天然繊維を有する）
シールの縫い目強さ：
縦方向＝２．６０Ｎ／１５ｍｍ
横方向＝２．０８Ｎ／１５ｍｍ
２．PP繊維１００％
ウェブ １７．０ｇ／ｍ２（３．５ｇ／ｍ２の重合体及び１３．５ｇ／ｍ２の天然繊維を有する）
シールの縫い目強さ：
縦方向＝１．４８Ｎ／１５ｍｍ
横方向＝１．３２Ｎ／１５ｍｍ
【００６７】
シールの縫い目強さを測定する方法（Bruggerに従って）：
以下のパラメータを用いて、２つの幅１５ｍｍのストリップを、重合体のヒートシール層で向かい合わせにしてシールした：
温度：２１０℃；時間：０．５秒；圧力：３６．２ｐｓｉ。
次に市販のINSTRON機器を用いて、１分間あたり２０ｍｍの割合で伸張した時にシールの縫い目を破るのに必要とされる幅１５ｍｍのストリップあたりの力を決定した。
【００６８】
（実施例２）
フィルターペーパーを製造するために傾斜したワイヤーを備える実験工場を用いて、PP繊維と無水マレイン酸基（１％の無水マレイン酸）を有するポリプロピレン接着促進剤を含む１８ｇ／ｍ２のヒートシール可能なフィルター材料を上記のように製造した。
【００６９】
市販のPP繊維のみを含む１８ｇ／ｍ２のヒートシール可能なフィルター材料を同様に製造し、比較する。
【００７０】
実験工場の概要：
前記工場は２つのヘッドボックスを有し、その２つのヘッドボックスは、１つは天然繊維の層のためであり、もう１つはヒートシールする重合体の層のためのものである。前記２層フィルター材料を、傾斜したワイヤーにて形成して脱水し、次に乾燥シリンダーにて１５０℃から１７０℃の条件で乾燥し、それから巻き上げた。
【００７１】
機械のスピードは、約４０ｃｍの紙の幅に対して５ｍ／ｍｉｎである。
【００７２】
サンプル１の結果：
１．ヒートシール層：PP繊維９３％、１％無水マレイン酸基を有する上記接着促進剤７％
４．４ｇ／ｍ２
針葉樹パルプ：１．６ｇ／ｍ２ 合計６ｇ／ｍ２
２．基層：８．３ｇ／ｍ２の針葉樹パルプと３．７ｇ／ｍ２の再生セルロース繊維
合計１２ｇ／ｍ２
フィルター材料の総重量：１８ｇ／ｍ２
シールの縫い目強さ：
縦方向：２．５１Ｎ／１５ｍｍ
【００７３】
サンプル２の結果：
１．ヒートシール層：市販のPP繊維１００％
４．４ｇ／ｍ２（繊維の線密度：２．２ｄｔｅｘ，繊維の長さ２．２ｍｍ）
針葉樹パルプ：１．６ｇ／ｍ２ 合計：６ｇ／ｍ２
２．基層：上記の繊維
シールの縫い目強さ：
縦方向：１．９７Ｎ／１５ｍｍ
【００７４】
前記フィルター材料のサンプルの両方とも、湿潤強度を有する。
【００７５】
これらのサンプルのシールの縫い目強さを、RDM機器を用いて決定した。
【００７６】
シールの縫い目強さを測定する方法（RDMに従って）：
以下のパラメータを用いて、２つの幅１５ｍｍのストリップを、重合体のヒートシール層で向かい合わせにしてシールした：
温度：２１０℃；時間：０．５秒；圧力：４３．５ｐｓｉ。
次に市販のINSTRON機器を用いて、１分間あたり２０ｍｍの割合で伸張した時にシールの縫い目を破るのに必要とされる幅１５ｍｍのストリップあたりの力を決定した。
【００７７】
（実施例３）
９３％のPP繊維及び７％の１％無水マレイン酸基を有する上記接着促進剤を含むフィルター材料（サンプル１）及び１００％の市販のPP繊維を含むフィルター材料（サンプル２）を、それらの製造後に乾燥室で１５０℃及び１７５℃の温度で５分間、さらに熱処理した。その後、シールの縫い目強さを上記の方法により測定した。
【００７８】
結果：
サンプル１：１５０℃／５ｍｉｎ：３．４６Ｎ／１５ｍｍ
１７５℃／５ｍｉｎ：３．９５Ｎ／１５ｍｍ
サンプル２：１５０℃／５ｍｉｎ：２．２３Ｎ／１５ｍｍ
１７５℃／５ｍｉｎ：２．３２Ｎ／１５ｍｍ
【００７９】
驚くべきことに、接着促進剤を添加したサンプル１は、接着促進剤を添加しなかったサンプル２の縫い目強さより高い増加率となり、サンプル２の縫い目強さは、ほぼ誤差範囲内で変わりはなかった。
【００８０】
このことにより、従来の紙の製造工程中にさらに熱処理をすることは、本発明による前記ウェブのシールの縫い目強さを改善する方法となることが示される。
【００８１】
（実施例４）
フィルター材料を、適したペーパー・マシンで上記のように製造した。
【００８２】
結果：
サンプル１
−ヒートシール層：１％の無水マレイン酸基を含む上記接着促進剤７％を有するPP
繊維３３．３％
PPから成る合成パルプ３３．６％
針葉樹の繊維３３．１％
７．４ｇ／ｍ２
−基層：針葉樹の繊維６３．３％
再生セルロース繊維３６．４％
９．０ｇ／ｍ２
サンプル１の総重量：１６．４ｇ／ｍ２
縦方向のシールの縫い目強さ：２．２Ｎ／１５ｍｍ
横方向のシールの縫い目強さ：１．８Ｎ／１５ｍｍ
【００８３】
サンプル２
−ヒートシール層：市販の２．２ｄｔｅｘ／４．６ｍｍであるPP繊維３３．３％
PPから成る合成パルプ３３．６％
針葉樹の繊維３３．１％
７．４ｇ／ｍ２
−基層：針葉樹の繊維６３．６％
再生セルロース繊維３６．４％
９．０ｇ／ｍ２
サンプル２の総重量：１６．４ｇ／ｍ２
縦方向のシールの縫い目強さ：２．０Ｎ／１５ｍｍ
横方向のシールの縫い目強さ：１．５Ｎ／１５ｍｍ
【００８４】
前記ペーパー・マシンのスピードは、サンプル１及びサンプル２に対して２９０ｍ／ｍｉｎであった。
【００８５】
この試験では、接着促進剤を加えることにより、シールの縫い目強さ（サンプル１）が改善されることをもう一度確認した。
【００８６】
前記サンプル１の１５ｍｍ幅のストリップをシールした後に破って（Bruggerの測定方法参照）顕微鏡検査を行ったところ、驚くべきことに、接着促進剤がないサンプル２の場合ではシールした重合体層が裂けたが、サンプル１はそうではなく、紙が裂けていたことが示された。
【００８７】
このことは、接着促進剤を使用することにより、本発明によるフィルター材料のシールの縫い目強さが明らかに改善されることを再び確証している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、本発明による前記フィルター材料の製造を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明によるフィルター材料を製造するのに用いることが可能であるペーパー・マシンの基本構造を示す。
【図３】図３は、メルトブローン工程の配置図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥状態及び湿潤状態において、ヒートシール後のシールの縫い目強さが優れており、少なくとも１つのヒートシールが不可能な繊維材料の層、及び合成材料からなり、かつ接着促進剤を含むヒートシール可能な第２の層を含む、ヒートシール可能なフィルター材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱湯でお茶を入れるために、お茶又は他の物品を袋にパックして使用することが知られている。ヒートシール可能な合成材料又はヒートシール可能な合成繊維の第２層は、高速包装機でヒートシールすることによって袋を閉じるのに用いる。合成材料又は合成繊維として使用できるものには、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル及び酢酸ビニルの共重合体、また各種のポリエステルがある。
【０００３】
これらの袋の材料は、ペーパー・マシンにおける湿潤状態での工程、織機における乾燥状態での工程又は支持層上に重合繊維を敷くことによるメルト−ブローン工程を用いて既知の方法で製造することができる。
【０００４】
材料の第１層の坪量は、一般的には８から４０ｇ／ｍ２の範囲内であり、好ましくは１０から２０ｇ／ｍ２までの範囲内である。重合体繊維である第２層の坪量は、１から１５ｇ／ｍ２までの範囲内であり、好ましくは１．５から１０ｇ／ｍ２までの範囲内である。
【０００５】
紅茶バッグ用のヒートシール可能な紙がEP-A-0 380 127に記述されており、その紙は、坪量が１０から１５ｇ／ｍ２であり、ヒートシールのためにポリプロピレン及び／又はポリエチレン及び／又は塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体などの重合体が供給されている。
【０００６】
特に紅茶バッグ及びコーヒーバッグ又はフィルターを生産するための、坪量が８から４０ｇ／ｍ２までの間であるフィルター材料がEP-A-0 656 224に記述されており、ヒートシール可能な層は、重合体繊維、好ましくはポリプロピレン又はポリエチレンから成り、その層は、高温状態で天然繊維から成る第１層の上に敷かれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、ヒートシール可能なフィルター材料は、ヒートシールにより形成されたシールの縫い目が様々な用途に対して十分に強固ではないという不利益がある。
【０００８】
いくつかの事例では、それらは、まだ包装機上にある間に、あるいは沸騰水に触れた後に再び開く。
【０００９】
このことの１つの理由は、高速包装機上で充填しヒートシールしたティーバッグの生産を、１分間に約１０００バッグというサイクル時間で行うからである。
【００１０】
ヒートシールのロールは、通常１５０から２３０℃の温度で、０．１秒以下のサイクル時間でバッグをシールする。これらの短いサイクル時間の終わりには、作製されたシールの縫い目を、中身が漏れることがないように堅く閉じなければならない。しかしながら、この通りにならないことは頻繁にある。
【００１１】
シールの縫い目強さが不十分であるもう１つの理由は、ティーバッグの形状は、消費者の需要に合わせられているからであり、現在、ますます注目を引いている円形の例がある。この円形のティーバッグは、同じ水準で充填するのに従来の長方形のバッグの約半分であるシールの縫い目幅を有し、そのことは、開く危険性を高めている。
【００１２】
ヒートシールが使用可能な繊維の部分を、フィルター材料の総評量に基づいて、５０％以上となるように増加することによってシールの縫い目強さを高めようとすると、フィルター材料の強さや剛性などの機械的なプロパティが減少する。さらに、ヒートシール可能な重合体繊維の部分を増加することにより、フィルター材料の障壁のプロパティは増加し、このことにより紅茶の抽出がはっきりと抑えられる。しかしながら、これらのプロパティは滑らかなパッキング操作に必要であるので、このアプローチによって、フィルター材料は、優れたヒートシール能力並びに乾燥状態及び湿潤状態における十分なシールの縫い目強さを有することにならない。
【００１３】
本発明の目的は、ヒートシール能力が優れており、乾燥状態及び湿潤状態においてシールの縫い目強さが十分にあり、上述した従来の技術の不利益を克服するフィルター材料を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、そのようなフィルター材料を製造する工程について説明することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ここで、驚いたことに、接着促進剤を用いることにより、ヒートシール能力及びシールの縫い目強さに関して優れたプロパティを提供するヒートシール可能なフィルター材料が提供されるということを発見した。
【００１６】
従って、本発明は、少なくとも１つのヒートシールが不可能な第１層、並びに合成材料の繊維及び接着促進剤を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層を含むフィルター材料を提供する。
【００１７】
接着促進剤を、合成材料の繊維を含むヒートシール可能な層に用いることにより、本発明によるフィルター材料には、適した装置を用いるという手段により、本発明による前記フィルター材料（上記の）から形成されるヒートシールの縫い目は熱水に対する安定性が高いというプロパティが与えられる。
【００１８】
ここで用いられる、本発明の目的における熱水に対する安定性とは、本発明に従って前記フィルター材料から製造されるフィルターバッグのヒートシ−ルの縫い目が４分間煎じた後でもまだ無傷であるいうことを意味するとして解する。
【００１９】
好ましい実施態様では、本発明による前記フィルター材料を、超音波処理によりヒートシールすることが可能である。
【００２０】
いかなる理論に拘束されることなく、本発明の発明者らは、接着促進剤を用いることにより、少なくとも１つの第１層の上に敷かれる前記ヒートシール可能な繊維が入るのは接着ボンドだけでなく、少なくとも１つのヒートシール不可能な第１層の繊維材料との化学結合にもまた入ると考えている。このことにより強度が増大し、ヒートシール能力及びシールの縫い目強さに関して、得られたフィルター材料のプロパティが優れたものとなる。
【００２１】
本発明による使用に好ましい接着促進剤は、修飾されたポリオレフィン（特にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体又はエチレン−酢酸ビニル共重合体など）であり、特にマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα，βが個々に不飽和化されているジカルボン酸、又はそれらの無水物、エステル、アミド及びイミドの群から選ばれた少なくとも１つのモノマーとグラフト重合している。有用な接着促進剤には、さらにアクリル酸、メタクリル酸等のα，βが個々に不飽和化されたカルボン酸及び／又は亜鉛もしくはナトリウムとのそれらの金属塩及び／又はそれらのアルキル（Ｃ１−Ｃ４）エステルとエチレンの共重合体が挙げられ、それらは同様に、特にマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のα，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸、又はそれらの無水物、エステル、アミド及びイミドの群から選ばれた少なくとも１つのモノマーとグラフト重合している可能性がある。有用な接着促進剤には、さらにポリオレフィン（特にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体又はエチレン−α−オレフィン共重合体など）が挙げられ、それらは、アクリル酸、メタクリル酸等のα，βが個々に不飽和化されたカルボン酸及び／又は亜鉛もしくはナトリウムとそれらの金属塩及び／又はそれらのアルキル（Ｃ１−Ｃ４）エステルとエチレンとの共重合体とグラフト重合している。本発明のために特に有用な接着促進剤は、α，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸無水物、特に無水マレイン酸とグラフト重合したポリオレフィン（特にエチレン−α−オレフィン共重合体）である。
【００２２】
本発明に従って用いられる前記接着促進剤は、好ましくは０．１から５重量％、特に０．２から２重量％のα，βが個々に不飽和化されたジカルボン酸の遊離官能基、例えば無水マレイン酸基を含む。
【００２３】
本発明による前記フィルター材料中に含まれる前記接着促進剤の量は、合成材料の繊維を含む少なくとも第２のヒートシール可能な層の重量に基づいて、典型的には２から２５重量％までの範囲内、好ましくは、５から２０重量％までの範囲内、さらに好ましくは５から１５％までの範囲内である。
【００２４】
本発明の１つの実施態様では、合成材料の繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層のための開始材料は、例えばDE 197 19 807 A1又はDE 102 06 926 A1に記述されているように、天然もしくは合成繊維及び生分解性の熱分解性プラスチック重合体からの繊維でよい。
【００２５】
本発明のさらなる実施態様では、合成材料繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層のための開始材料は、天然もしくは合成繊維からの繊維、及び例えばポリプロピレンもしくはポリエチレンもしくはその混合物等のポリオレフィン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体又はポリエステル由来の無極性疎水性重合体でもよい。
【００２６】
合成材料の繊維を含む少なくとも１つの前記ヒートシール可能な第２層のみならず、本発明による前記フィルター材料は、好ましくは天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維である少なくとも１つの層も含む。
【００２７】
前記フィルター材料において、これらの天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維が占める割合は、既に製造されたフィルター材料の紙の重量に基づいて、典型的には前記フィルター材料のうち５０から９９．９５重量％までの範囲内、好ましくは６５から９９．９重量％までの範囲内、好ましくは８０から９９．５重量％までの範囲内である。
【００２８】
本発明のために有用な天然繊維には、麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻等の当業者に知られている天然繊維及び繊維が長い木材パルプも挙げられる。
【００２９】
本発明のために有用なセルロース誘導体繊維は、再生セルロースから成る繊維でもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明による前記フィルター材料及びそれらの製造の実施態様についてさらに詳しく説明する。
【００３１】
一般に、前記ヒートシール可能な材料から成る繊維及び前記接着促進剤のみならず、本発明による前記フィルター材料は、天然素材を含み、好ましくは天然素材から成る少なくとも１つのさらなる成分を含む。
【００３２】
従って、この本発明の好ましい実施態様では、本発明による前記フィルター材料は、２つ以上の異なる成分の層から製造され、少なくとも１つの層は天然繊維を含み、１つの層は、ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤の混合物を含み、それゆえに、少なくとも２つの層は、前記フィルター材料の製造後、互いに部分的に浸透することができる。前記層の相互浸透の程度は、前記フィルター材料の製造工程を通じて調整することができ、例えば、ペーパー・マシンを用いた場合、スクリーン上で脱水する程度を調整することにより可能である。
【００３３】
本発明による前記フィルター材料をペーパー・マシンで製造する場合、第２層は通常、天然繊維の混合物、合成材料の繊維及び接着促進剤を含む。この混合物を、ペーパー・マシンで、天然繊維の第１層の上に敷くことができ、それ故に紙の層だけでなく、互いに融合することができる。
【００３４】
本発明による前記フィルター材料をメルトブローン工程によって製造する場合、第２層は通常、合成材料の繊維及び接着促進剤を含む。この繊維の混合物を、天然繊維の第１層の上にメルトブローンすることが可能であり、それ故に紙の層だけでなく、互いに融合することができる。
【００３５】
前記フィルター材料の第１層の坪量は、通常８から４０ｇ／ｍ２までの間であり、好ましくは１０から２０ｇ／ｍ２までの範囲内である。DIN ISO 9237の通気度は、３００から４０００ｌ／ｍ２・ｓまでの範囲内であり、好ましくは５００から３０００ｌ／ｍ２・ｓまでの範囲内である。
【００３６】
前記フィルター材料の第２層の坪量は通常、１から１５ｇ／ｍ２までの間であり、好ましくは１．５から１０ｇ／ｍ２までの範囲内である。
【００３７】
前記フィルター材料の第１層（天然繊維及び／又は再生セルロース繊維を含み、好ましくはそれらから成る）は、湿潤強度を有するように構成されるのが好ましい。
【００３８】
本発明による第１層（天然繊維及び／又は再生セルロース繊維を含み、好ましくはそれらから成る）には、通常は麻、マニラ麻、ジュート、サイザル麻及び他の繊維が長い木材パルプ等の既知の天然繊維を用い、好ましくはその混合物及び／又は再生セルロース繊維も用いる。
【００３９】
少なくとも一つのヒートシール可能な第２層は、ヒートシール可能な材料及び接着促進剤から成る繊維を含み、又はその繊維から成る。第２層は、特に本発明による前記フィルター材料を、ペーパー・マシンで製造する場合、上記の構成成分だけでなく特に天然繊維といったさらなる構成成分を含むことが好ましく、３分の１が天然繊維、３分の２がヒートシール可能な重合体の繊維である比率で混合することが好ましい。
【００４０】
本発明によるフィルター材料は、例えばティーバッグ、コーヒーバッグ又は紅茶もしくはコーヒーのフィルターを製造するために用いることが可能である。
【００４１】
上述したように、本発明による前記フィルター材料を製造する工程は、第２層の前記ヒートシール可能な繊維は、前記第１層に部分的に浸透し、従って前記第１層の繊維、好ましくは前記第１層の天然繊維を、例えば前記ペーパー・マシンでの乾燥操作の最中に、溶融状態で包むことによって制御される。しかしながら、本発明によると、濾過のために必要な細孔は塞がないようにする。
【００４２】
本発明により用いることが可能な製造工程を、２層のフィルター材料を例として、図を参照してさらに詳しく説明する。
【００４３】
図１は、例としてペーパー・マシンを用いた天然繊維及び合成繊維から本発明のフィルター材料を製造する際の各種の段階を示す概括的な概念図である。
【００４４】
図１は、本発明による前記フィルター材料の製造を示す概念図である。図１ａ）は、天然繊維１から成る第１の繊維層の形成体及びヒートシール可能な合成繊維２を含む第２の繊維層の形成体を表す。繊維２を含む第２層の形成は、天然繊維１より形成される第１層の上に敷くことにより生じる。図でそれらを識別するために、天然繊維１を水平な線の網掛けで示し、ヒートシール可能な繊維２をほぼ垂直な線の網掛けで示す。
【００４５】
図１ｂ）は、前記２層、特に繊維２を含む第２層を上述したように脱水することにより、２層の部分的な相互浸透がどのように成し遂げられて、その結果、合成繊維２は、最後には前記天然繊維１の間に入ることを示す。
【００４６】
さらなる製造段階において、相互に部分的に浸透している層１及び層２を乾燥し、かつその乾燥過程において合成繊維２が溶融して、少なくとも部分的に繊維１を包むようにそれを囲むに至るようにする。このようにして、前記フィルター材料がヒートシール可能となるようにする（図１ｃ）。
【００４７】
図２は、本発明によるフィルター材料を製造するのに用いることが可能であるペーパー・マシンの基本構造を示す。サスペンション“Ａ”は、細かくした天然繊維及び水から形成される。さらに、サスペンション“Ｂ”は、ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤の混合物、並びに例えば天然繊維である任意の他の繊維並びに水より製造される。
【００４８】
これらの２つのサスペンションＡ及びＢを、各々の容器（３及び４）からヘッドボックスを経てペーパー・マシンに送る。それは、いくつかの脱水室（６，７及び８）を通って循環しているスクリーン（５）を不可欠なものとして備えている。
【００４９】
適した配管及び揚水手段（図に表していない）は、サスペンションＡを、最初の２つの脱水室６の上にあるスクリーン５の上に通し、脱水室６及び脱水ラインを通して水を吸い取るように用いられる。前記工程において、天然繊維１の第１層は、動いているスクリーン５の上で製造される。スクリーン５が脱水室７を通って動き続ける時、第２のサスペンションＢが供給され、合成繊維の第２層を、脱水室７の上にある第１層の上に敷く。その過程で、前記脱水ラインを通じて脱水する。前記重ねられた２つの繊維層を有する前記スクリーン５がさらに移動するうちに、脱水室８の上で脱水操作が行われ、２つの層は、互いに部分的に浸透するようになる。浸透の程度は、脱水の程度を適切に調整することによって変えることが可能である。
【００５０】
製造した材料９は、天然繊維及び重合体繊維から成り、次に前記スクリーンから離れ、乾燥操作に送られる。この乾燥操作は、各種の方法、例えば接触乾燥又は貫流乾燥により達成することができる。
【００５１】
要素１０は、適当な乾燥要素を概略的に図示したものに過ぎない。
【００５２】
図２は、数字１０を参照することにより、３つの乾燥シリンダーを特定し、これらのシリンダーを経て、製造された紙のウェブを接触乾燥する。しかしながら、合成した紙のウェブを１つのシリンダーのみに通し、このシリンダーに前記ウェブをのせずに、熱い空気で乾燥することも実施可能である。
【００５３】
前記２層の繊維材料を熱することにより、混合した層９の中の合成繊維２は溶ける。それらは、乾燥装置からの出口で再凝固するので、前記合成繊維は、前記天然繊維を少なくとも部分的に包むに至り、ロール１１に巻き上げられる。
【００５４】
驚くべきことに、本発明による前記フィルター材料のシールの縫い目強さを、熱処理によりさらに改善することが可能であることが本発明によって確定された。
【００５５】
本発明による１つの実施態様では、前記フィルター材料をすでに製造した後に更に熱処理を行う最中に、前記熱処理を行うことが可能である。
【００５６】
前記のさらなる熱処理は、１５０から２００℃までの範囲内、好ましくは１５０から１７５℃までの範囲内の温度で有利に行われる。そのような熱処理は通常、１から１０分までの範囲の間、好ましくは２から５分までの範囲の間で行われる。
【００５７】
しかしながら、本発明によって、本発明による前記フィルター材料のシールの縫い目強さを、ペーパー・マシンによる製造中に、乾燥装置（例えば前記乾燥シリンダー又は貫流乾燥機）における温度を上昇することにより改善することが可能である。
【００５８】
本発明による前記フィルター材料は、さらにメルトブローン工程により製造することができる。前記メルトブローン工程を２層フィルター材料に関して説明する。
【００５９】
第２層を形成する重合体と接着促進剤の混合物の形状がチップの形態である場合、まだ熱くて粘着性のあるうちに、それを基材の上に、例えば天然繊維から成る紙のうえに敷かれる繊維になるようにメルトブローンすることができる。
【００６０】
この操作は、従来の技術（例えば、EP-A-0 656 224，DE-A-197 19 807）に記載されているが、それでもなお、前記工程の原理を図３に表し、それについて簡単に説明する。
【００６１】
乾燥チップ１２を押出機１３へ運搬し、そこで乾燥チップ１２を溶融し、繊維を形成するために必要とされる温度まで加熱する。次にこの溶融され、加熱された混合物はMBダイ１４に到達する。このダイには多数の小さい孔があり、それらの孔を通じて前記溶融した重合体混合物をプレスし、引き伸ばして繊維を形成する。これらの繊維１５は、直接このダイの下の高速空気流中に出てきて、この気流はそれらをさらに細くして異なる長さにせん断し、捕集表面、例えばアスピレータロール１７にのっている天然繊維の紙１６上に敷かれる。これらの繊維はまだ熱く、粘着性のある状態なので、それらは、前記紙の天然繊維に接着する。それから前記素材は、冷却した状態で巻取機１８により巻き上げられる。これらのメルトブローンされた繊維の直径は、２から７μｍまでの間である。図３は、メルトブローン工程の配置図である。
【００６２】
本発明を、実施例を参照することによりさらに詳しく説明する。これらの実施例は、本発明を決して限定するものではない。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
市販されているポリプロピレン（PP）チップ（Borealis 400, フランスのBolealisより）を、０．５％の無水マレイン酸官能基を含む市販のポリプロピレン（Polybond 3150，ドイツのVeloxより）が５％の比率となるように混合した。
【００６４】
前記開始材料を、上述した通りにメルトブローンして繊維を形成し、まだ熱くて粘着性のある状態のうちに天然繊維のウェブの上に敷いた。
【００６５】
得られた前記メルトブローンした繊維の典型的な直径は２から７μｍまでの間であった。
【００６６】
結果：
１．PP繊維９５％、０．５％無水マレイン酸基を含むポリプロピレン５％。
ウェブ １７．０ｇ／ｍ２（３．５ｇ／ｍ２の重合体及び１３．５ｇ／ｍ２の天然繊維を有する）
シールの縫い目強さ：
縦方向＝２．６０Ｎ／１５ｍｍ
横方向＝２．０８Ｎ／１５ｍｍ
２．PP繊維１００％
ウェブ １７．０ｇ／ｍ２（３．５ｇ／ｍ２の重合体及び１３．５ｇ／ｍ２の天然繊維を有する）
シールの縫い目強さ：
縦方向＝１．４８Ｎ／１５ｍｍ
横方向＝１．３２Ｎ／１５ｍｍ
【００６７】
シールの縫い目強さを測定する方法（Bruggerに従って）：
以下のパラメータを用いて、２つの幅１５ｍｍのストリップを、重合体のヒートシール層で向かい合わせにしてシールした：
温度：２１０℃；時間：０．５秒；圧力：３６．２ｐｓｉ。
次に市販のINSTRON機器を用いて、１分間あたり２０ｍｍの割合で伸張した時にシールの縫い目を破るのに必要とされる幅１５ｍｍのストリップあたりの力を決定した。
【００６８】
（実施例２）
フィルターペーパーを製造するために傾斜したワイヤーを備える実験工場を用いて、PP繊維と無水マレイン酸基（１％の無水マレイン酸）を有するポリプロピレン接着促進剤を含む１８ｇ／ｍ２のヒートシール可能なフィルター材料を上記のように製造した。
【００６９】
市販のPP繊維のみを含む１８ｇ／ｍ２のヒートシール可能なフィルター材料を同様に製造し、比較する。
【００７０】
実験工場の概要：
前記工場は２つのヘッドボックスを有し、その２つのヘッドボックスは、１つは天然繊維の層のためであり、もう１つはヒートシールする重合体の層のためのものである。前記２層フィルター材料を、傾斜したワイヤーにて形成して脱水し、次に乾燥シリンダーにて１５０℃から１７０℃の条件で乾燥し、それから巻き上げた。
【００７１】
機械のスピードは、約４０ｃｍの紙の幅に対して５ｍ／ｍｉｎである。
【００７２】
サンプル１の結果：
１．ヒートシール層：PP繊維９３％、１％無水マレイン酸基を有する上記接着促進剤７％
４．４ｇ／ｍ２
針葉樹パルプ：１．６ｇ／ｍ２ 合計６ｇ／ｍ２
２．基層：８．３ｇ／ｍ２の針葉樹パルプと３．７ｇ／ｍ２の再生セルロース繊維
合計１２ｇ／ｍ２
フィルター材料の総重量：１８ｇ／ｍ２
シールの縫い目強さ：
縦方向：２．５１Ｎ／１５ｍｍ
【００７３】
サンプル２の結果：
１．ヒートシール層：市販のPP繊維１００％
４．４ｇ／ｍ２（繊維の線密度：２．２ｄｔｅｘ，繊維の長さ２．２ｍｍ）
針葉樹パルプ：１．６ｇ／ｍ２ 合計：６ｇ／ｍ２
２．基層：上記の繊維
シールの縫い目強さ：
縦方向：１．９７Ｎ／１５ｍｍ
【００７４】
前記フィルター材料のサンプルの両方とも、湿潤強度を有する。
【００７５】
これらのサンプルのシールの縫い目強さを、RDM機器を用いて決定した。
【００７６】
シールの縫い目強さを測定する方法（RDMに従って）：
以下のパラメータを用いて、２つの幅１５ｍｍのストリップを、重合体のヒートシール層で向かい合わせにしてシールした：
温度：２１０℃；時間：０．５秒；圧力：４３．５ｐｓｉ。
次に市販のINSTRON機器を用いて、１分間あたり２０ｍｍの割合で伸張した時にシールの縫い目を破るのに必要とされる幅１５ｍｍのストリップあたりの力を決定した。
【００７７】
（実施例３）
９３％のPP繊維及び７％の１％無水マレイン酸基を有する上記接着促進剤を含むフィルター材料（サンプル１）及び１００％の市販のPP繊維を含むフィルター材料（サンプル２）を、それらの製造後に乾燥室で１５０℃及び１７５℃の温度で５分間、さらに熱処理した。その後、シールの縫い目強さを上記の方法により測定した。
【００７８】
結果：
サンプル１：１５０℃／５ｍｉｎ：３．４６Ｎ／１５ｍｍ
１７５℃／５ｍｉｎ：３．９５Ｎ／１５ｍｍ
サンプル２：１５０℃／５ｍｉｎ：２．２３Ｎ／１５ｍｍ
１７５℃／５ｍｉｎ：２．３２Ｎ／１５ｍｍ
【００７９】
驚くべきことに、接着促進剤を添加したサンプル１は、接着促進剤を添加しなかったサンプル２の縫い目強さより高い増加率となり、サンプル２の縫い目強さは、ほぼ誤差範囲内で変わりはなかった。
【００８０】
このことにより、従来の紙の製造工程中にさらに熱処理をすることは、本発明による前記ウェブのシールの縫い目強さを改善する方法となることが示される。
【００８１】
（実施例４）
フィルター材料を、適したペーパー・マシンで上記のように製造した。
【００８２】
結果：
サンプル１
−ヒートシール層：１％の無水マレイン酸基を含む上記接着促進剤７％を有するPP
繊維３３．３％
PPから成る合成パルプ３３．６％
針葉樹の繊維３３．１％
７．４ｇ／ｍ２
−基層：針葉樹の繊維６３．３％
再生セルロース繊維３６．４％
９．０ｇ／ｍ２
サンプル１の総重量：１６．４ｇ／ｍ２
縦方向のシールの縫い目強さ：２．２Ｎ／１５ｍｍ
横方向のシールの縫い目強さ：１．８Ｎ／１５ｍｍ
【００８３】
サンプル２
−ヒートシール層：市販の２．２ｄｔｅｘ／４．６ｍｍであるPP繊維３３．３％
PPから成る合成パルプ３３．６％
針葉樹の繊維３３．１％
７．４ｇ／ｍ２
−基層：針葉樹の繊維６３．６％
再生セルロース繊維３６．４％
９．０ｇ／ｍ２
サンプル２の総重量：１６．４ｇ／ｍ２
縦方向のシールの縫い目強さ：２．０Ｎ／１５ｍｍ
横方向のシールの縫い目強さ：１．５Ｎ／１５ｍｍ
【００８４】
前記ペーパー・マシンのスピードは、サンプル１及びサンプル２に対して２９０ｍ／ｍｉｎであった。
【００８５】
この試験では、接着促進剤を加えることにより、シールの縫い目強さ（サンプル１）が改善されることをもう一度確認した。
【００８６】
前記サンプル１の１５ｍｍ幅のストリップをシールした後に破って（Bruggerの測定方法参照）顕微鏡検査を行ったところ、驚くべきことに、接着促進剤がないサンプル２の場合ではシールした重合体層が裂けたが、サンプル１はそうではなく、紙が裂けていたことが示された。
【００８７】
このことは、接着促進剤を使用することにより、本発明によるフィルター材料のシールの縫い目強さが明らかに改善されることを再び確証している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、本発明による前記フィルター材料の製造を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明によるフィルター材料を製造するのに用いることが可能であるペーパー・マシンの基本構造を示す。
【図３】図３は、メルトブローン工程の配置図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティーバッグ、コーヒーバッグ又は紅茶もしくはコーヒーフィルターを製造するためのフィルター材料であって、天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維からなる少なくとも１つのヒートシールが不可能な第１層、及び合成材料の繊維からなり、かつ接着促進剤として無水マレイン酸官能基とグラフト重合したポリオレフィンを含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層からなり、フィルター材料の製造後に前記少なくとも１つの第１層と前記少なくとも１つの第２層が互いに部分的に浸透することを特徴とする、フィルター材料。
【請求項２】
前記接着促進剤は、合成材料の繊維からなる少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、前記フィルター材料中に２から２５重量％含まれることを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料。
【請求項３】
少なくとも１つの合成材料の繊維からなるヒートシール可能な前記第２層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体又はポリエステルから成ることを特徴とする、請求項１又は２記載のフィルター材料。
【請求項４】
ヒートシール不可能な前記第１層は、天然繊維から成り、湿潤強度を有するように構成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項５】
ヒートシール不可能な前記第１層は、８から４０ｇ／ｍ２までの間の坪量を有し、３００から４０００ｌ／ｍ２・ｓまでのDIN ISO 9237の通気度を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項６】
少なくとも１つのヒートシール可能な前記第２層は、１から１５ｇ／ｍ２までの坪量を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項７】
合成材料の繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、２から２５重量％の接着促進剤を用いる湿潤状態での工程中においてフィルター材料を製造することを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料の製造方法。
【請求項８】
その後の乾燥操作を、１５０から２００℃までの温度で行うことを特徴とする、請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤を、合成材料の繊維からなる少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、前記接着促進剤の量が２から２５重量％となるように混合したものを、メルトブローン工程中に天然繊維の第１層上に敷くことを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料の製造方法。
【請求項１】
ティーバッグ、コーヒーバッグ又は紅茶もしくはコーヒーフィルターを製造するためのフィルター材料であって、天然繊維及び／又はセルロース誘導体繊維からなる少なくとも１つのヒートシールが不可能な第１層、及び合成材料の繊維からなり、かつ接着促進剤として無水マレイン酸官能基とグラフト重合したポリオレフィンを含む少なくとも１つのヒートシール可能な第２層からなり、フィルター材料の製造後に前記少なくとも１つの第１層と前記少なくとも１つの第２層が互いに部分的に浸透することを特徴とする、フィルター材料。
【請求項２】
前記接着促進剤は、合成材料の繊維からなる少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、前記フィルター材料中に２から２５重量％含まれることを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料。
【請求項３】
少なくとも１つの合成材料の繊維からなるヒートシール可能な前記第２層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体又はポリエステルから成ることを特徴とする、請求項１又は２記載のフィルター材料。
【請求項４】
ヒートシール不可能な前記第１層は、天然繊維から成り、湿潤強度を有するように構成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項５】
ヒートシール不可能な前記第１層は、８から４０ｇ／ｍ２までの間の坪量を有し、３００から４０００ｌ／ｍ２・ｓまでのDIN ISO 9237の通気度を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項６】
少なくとも１つのヒートシール可能な前記第２層は、１から１５ｇ／ｍ２までの坪量を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１つの請求項に記載のフィルター材料。
【請求項７】
合成材料の繊維を含む少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、２から２５重量％の接着促進剤を用いる湿潤状態での工程中においてフィルター材料を製造することを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料の製造方法。
【請求項８】
その後の乾燥操作を、１５０から２００℃までの温度で行うことを特徴とする、請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
ヒートシール可能な材料の繊維と接着促進剤を、合成材料の繊維からなる少なくとも１つのヒートシール可能な層の重量に基づいて、前記接着促進剤の量が２から２５重量％となるように混合したものを、メルトブローン工程中に天然繊維の第１層上に敷くことを特徴とする、請求項１記載のフィルター材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−４６１９９（Ｐ２００９−４６１９９Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２１２９７４（Ｐ２００８−２１２９７４）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【分割の表示】特願２００３−２７３６２６（Ｐ２００３−２７３６２６）の分割
【原出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（５０２３３４６４１）パピエルファブリク シェーラー アンド ホエッシェ ゲーエムベーハー アンド コムパニイ カーゲー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１２９７４（Ｐ２００８−２１２９７４）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【分割の表示】特願２００３−２７３６２６（Ｐ２００３−２７３６２６）の分割
【原出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（５０２３３４６４１）パピエルファブリク シェーラー アンド ホエッシェ ゲーエムベーハー アンド コムパニイ カーゲー (1)
【Ｆターム（参考）】
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