МУЛЬТИФИЛАМЕНТ ДЛЯ ФИЛЬТРА ИЗ ТКАНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ПРИЯТНЫХ НА ВКУС НАПИТКОВ Российский патент 2023 года по МПК B01D39/08 B01D39/16 D01F8/14 D03D15/37 D03D15/292 B65D65/38 B65D85/808 D01D5/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к мультифиламенту для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Уровень техники

Традиционно в качестве материала для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков использовалась бумага или нетканый материал, изготовленный из полипропилена или полиэтилена в качестве основного материала. Однако использование этих материалов связано с проблемами, состоящими в том, что фильтры из них имеют недостаточную прозрачность и не позволяют хорошо видеть чайный лист в упаковочном материале. Кроме того, проблема с бумагой заключается также в том, что ее нельзя обрабатывать термосвариванием. Поэтому в тенденциях последнего времени возрастает значение пакета для экстрагирования приятных на вкус напитков, изготовленного из тканого материала, создающего ощущение высокого качества и позволяющего видеть чайный лист в пакете для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Исходным волокном для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, используемого в пакете для экстрагирования приятных на вкус напитков, изготовленном из тканого материала, служит полиамидное волокно в качестве основного материала. Экстрагирующий фильтр, изготовленный из тканого материала, содержащего полиамидное волокно, имеет улучшенные характеристики сохранения трехмерной формы и отличного упругого восстановления против деформации, и поэтому тканый материал является мягким и создает улучшенное ощущение. Однако ранее указывалось, что использование экстрагирующего пакета, изготовленного из полиамидного волокна, связано с проблемами пожелтения, вызываемого воздействием кислорода воздуха; изменения размера экстрагирующего пакета вследствие набухания полиамидного волокна в горячей воде; слабого стекания жидкости при извлечении пакета после экстрагирования из контейнера для приготовления напитка; плохой осаждаемости экстрагирующего пакета в горячей воде из-за низкого удельного веса полиамида; и загрязнения окружающей среды вследствие образования оксидов азота при сжигании использованных пакетов.

Для решения проблем полиамидного волокна изучалась возможность использования полиэфирного волокна для изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков. Например, в патентном документе 1 предлагается способ изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков из тканого материала с использованием полиэфирного волокна, имеющего структуру «ядро-оболочка», в котором имеет место различие в температуре плавления между «ядром» и «оболочкой». В патентном документе 2 также предлагается мультифиламент для разделения нитей, который может использоваться как полиэфирный монофиламент для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, состоящий из сложного сополиэфира, содержащего изофталевую кислоту в качестве компонента сополимеризации, а также фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, изготовленный из него. В патентном документе 3 предлагается фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, изготовленный с использованием плоского монофиламента.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: патент JP 3 459 951

Патентный документ 2: JP-A-2008-45244

Патентный документ 3: WO2008 / 035443.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков согласно Патентным документам 1, 2, 3 имеет отличную формируемость, поскольку он изготовляется путем тканья монофиламента, его термофиксации и предотвращения раздвижки нитей. Однако стоимость производства монофиламента высокая, поскольку монофиламент в большинстве случаев либо изготовляется двухстадийным методом, согласно которому после формования осуществляется вытягивание филамента, либо изготовляется путем производства мультифиламента для разделения нитей и собственно разделения. В последнее время востребован фильтр, который стоит дешевле и демонстрирует отличную экстрагирующую способность.

Настоящее изобретение создано с учетом предшествующего уровня техники, и целью настоящего изобретения является обеспечение филамента для тканого материала для изготовления фильтра, экстрагирующего приятные на вкус напитки, который обладает отличной формируемостью, является менее дорогостоящим и имеет превосходную экстрагирующую способность.

Средства для решения проблем

Настоящее изобретение решает эти проблемы и включает следующие конфигурации.

(1) Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором компонент «ядро» представляет собой сложный гомополиэфир, имеющий температуру плавления 220°C или выше; компонент «оболочка» представляет собой сложный сополиэфир, содержащий терефталевую кислоту и диол в качестве основных компонентов и имеющий температуру плавления по меньшей мере на 40°C ниже температуры плавления компонента «ядро», и в котором количество филаментов составляет от 2 до 5.

(2) Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором компонент «ядро» представляет собой гомополиэтилентерефталат; компонент «оболочка» представляет собой полиэтилентерефталат, сополимеризованный с изофталевой кислотой, и в котором количество филаментов составляет от 2 до 5.

(3) Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором компонент «ядро» представляет собой гомополиэтилентерефталат; компонент «оболочка» представляет собой сополиэтилентерефталат, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, и в котором количество филаментов составляет от 2 до 5.

(4) Мультифиламент для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков по любому из (1)-(3), в котором изменение массы после погружения на 1 час в водный раствор этанола с концентрацией 10 мас.% составляет 4% или менее.

(5) Мультифиламент для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков по любому из (1)-(4), в котором элюированное количество тяжелых металлов составляет менее 0,1 частей на миллион (ppm).

(6) Мультифиламент для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков по любому из (1)-(5), в котором сложный сополиэфир в компоненте «оболочка» получен с использованием катализатора поликонденсации, который представляет собой титановый катализатор.

(7) Мультифиламент для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков по любому из (1)-(6), в котором сложный гомополиэфир в компоненте «ядро» получен с использованием катализатора поликонденсации, который представляет собой титановый катализатор.

(8) Тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, который содержит мультифиламент по любому из (1)-(7).

(9) Тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором основа представляет собой бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором компонент «ядро» представляет собой сложный гомополиэфир, имеющий температуру плавления 220°C или выше, а компонент «оболочка» представляет собой сложный сополиэфир, содержащий терефталевую кислоту и диол в качестве основных компонентов и имеющий температуру плавления по меньшей мере на 40°C ниже температуры плавления компонента «ядро», а уток представляет собой мультифиламент по любому из (1)-(7).

(10) Тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором и основа, и уток представляют собой мультифиламент по любому из (1)-(7).

(11) Тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, в котором основа представляет собой бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором компонент «ядро» представляет собой гомополиэтилентерефталат, а компонент «оболочка» представляет собой сополиэтилентерефталат, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, а уток представляет собой мультифиламент по любому из (1)-(7).

(12) Способ изготовления бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, который включает формование невытянутой нити путем выведения компонента «ядро» из гомополиэтилентерефталата в качестве сложного гомополиэфира и компонента «оболочка» из сополиэтилентерефталата, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, в качестве сложного сополиэфира из фильеры при температуре формования от 290°C до 300°C, вытягивание невытянутой нити в 3-4 раза со скоростью формования непосредственно после формования без ее намотки и наматывание мультифиламента, в котором количество филаментов составляет от 2 до 5, со скоростью формования от 3200 до 4000 м/мин.

В дополнение к вышесказанному: мультифиламент, полученный в (1)-(7), предпочтительно изготовлен формовочно-вытяжным методом.

Эффект, обеспечиваемый изобретением

Настоящее изобретение заключается в том, чтобы обеспечить филамент для тканого материала, из которого может быть получен фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков и который обеспечивает отличную формируемость фильтра, является менее дорогостоящим и демонстрирует превосходную экстрагирующую способность при изготовлении фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков. Кроме того, за счет использования мультифиламента может легко регулироваться размер фильтрующих отверстий с помощью небольшого количества филаментной нити в процессе изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков. Более того, может быть получен фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, который имеет отличное натяжение и отличную прозрачность, создавая ощущение высокого качества.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к бикомпонентному мультифиламенту типа «ядро-оболочка» для фильтра, экстрагирующего приятные на вкус напитки.

Компонент «ядро» бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» для фильтра, экстрагирующего приятные на вкус напитки, по настоящему изобретению представляет собой сложный гомополиэфир, имеющий температуру плавления 220°C или выше, который не сополимеризован с третьим компонентом. В настоящем изобретении «сложный гомополиэфир» означает «сложный полиэфир, в котором два компонента - терефталевая кислота и алкиленгликоль - полимеризованы», а «сложный сополиэфир» означает сложный полиэфир, который содержит три или более компонентов и который включает другой компонент, отличающийся от вышеупомянутых (например, изофталевую кислоту). Подходящие примеры сложного гомополиэфира включают сложный полиэфир, содержащий, в качестве основного компонента, полиалкилентерефталат, такой как полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT) и политриметилентерефталат (PTT). Если температура плавления компонента «ядро» ниже 220°C, то тканый материал, полученное тканьем бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» демонстрирует тенденцию к снижению показателя сохранения прочности после сухого нагрева. С точки зрения поддержания показателя сохранения прочности тканого материала для фильтра компонент «ядро» предпочтительно представляет собой полиэтилентерефталат.Температура плавления полиэтилентерефталата предпочтительно составляет от 255 до 265°C.

Характеристическая вязкость PET компонента «ядро» предпочтительно составляет от 0,4 или более до 0,8 или менее. Более предпочтительно она составляет в диапазоне от 0,5 или более до 0,7 или менее, в частности, в диапазоне от 0,55 или более до 0,65 или менее. Если характеристическая вязкость слишком низкая, то прочность после вязания или тканья становится недостаточной. Если характеристическая вязкость слишком высокая, то характеристическую вязкость исходного полимера требуется избыточно увеличивать, что повлечет за собой увеличение стоимости затрат.Поэтому вышеуказанные диапазоны являются предпочтительными.

Катализатором полимеризации для сложного гомополиэфира компонента «ядро» предпочтительно служит титановый катализатор с точки зрения безопасности для окружающей среды.

Подходящие примеры титанового катализатора, используемого в качестве катализатора полимеризации, включают ацетат титана, тетраалкоксид титана, галогениды титана, соли титанаты и алкоксиды титана.

В качестве таких катализаторов можно использовать в соответствующих случаях композит с соединением, содержащим магний, с целью усиления активности катализатора. Особенно предпочтительный пример включает соединение магния, на котором сформирован слой покрытия из титановой кислоты. В настоящем изобретении соединение магния, на котором сформирован слой покрытия из титановой кислоты, представляет собой соединение, полученное путем гидролиза соединения титана при температуре от 5 до 100°C, предпочтительно - от 15 до 70°C, в присутствии соединения магния и осаждения титановой кислоты на его поверхности для формирования слоя покрытия из титановой кислоты на поверхности соединения магния.

Содержание титанового катализатора предпочтительно составляет от 10 до 500 ppm (частей на миллион), более предпочтительно - от 50 до 200 ppm, в расчете на полиэфирную смолу.

Компонент «оболочка» бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению представляет собой сложный сополиэфир, содержащий терефталевую кислоту и диол в качестве основных компонентов, который имеет температуру плавления по меньшей мере на 40°C ниже, чем температура плавления компонента «ядро». Более конкретно, подходящий пример включает сложный сополиэфир, содержащий терефталевую кислоту и диол, такой как этиленгликоль, в качестве основных компонентов. «Основной компонент» означает «50 мольных процентов или более». Если говорить точнее, то «основной компонент» обозначает сложный сополиэфир, содержащий 50 мольных процентов или более компонента полиалкилентерефталат.Подходящие компоненты, которые сополимеризуются с полиалкилентерефталатом, включают изофталевую кислоту, адипиновую кислоту и себациновую кислоту. Из них, с точки зрения простоты образования бикомпонентной структуры «ядро-оболочка» и технологичности при производстве фильтра из тканого материала, предпочтительной является изофталевая кислота. Необходимо заметить, что в рамках настоящего изобретения в случае аморфного компонента, характеризующегося отсутствием пика температуры плавления, температура размягчения рассматривается в качестве температуры плавления.

Предпочтительным аспектом компонента «оболочка» бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» является сополиэтилентерефталат, в котором сополимеризованы терефталевая кислота и изофталевая кислота. С точки зрения облегчения термоскрепления и улучшения пригодности для обработки изофталевая кислота сополимеризована в количестве более чем 20 мольных процентов в молярном соотношении с терефталевой кислотой. Что касается молярного соотношения (терефталевая кислота/изофталевая кислота), то оно предпочтительно должно составлять от 80/20 до 70/30.

Характеристическая вязкость сополиэтилентерефталата компонента «оболочка», в котором сополимеризована изофталевая кислота, предпочтительно составляет в диапазоне от 0,6 или более до 0,66 или менее. Если характеристическая вязкость слишком низкая, то прочность после вязания или тканья становится недостаточной. Если характеристическая вязкость слишком высокая, то характеристическую вязкость исходного полимера требуется избыточно увеличивать, что повлечет за собой увеличение затрат.Поэтому вышеуказанные диапазоны являются предпочтительными.

Когда вышеописанный сополиэтилентерефталат используется в качестве компонента «оболочка», то температура плавления последнего будет соответственно ниже температуры плавления компонента «ядро»; в этом случае обработка термоскреплением упростится и формируемость улучшится, что является предпочтительным.

Катализатором полимеризации для сложного сополиэфира компонента «оболочка» предпочтительно служит титановый катализатор с точки зрения безопасности для окружающей среды.

Подходящие примеры титанового катализатора, используемого в качестве катализатора полимеризации, включают ацетат титана, тетраалкоксид титана, галогениды титана, соли титанаты и алкоксиды титана.

В качестве таких катализаторов можно использовать в соответствующих случаях композит с соединением, содержащим магний, с целью усиления активности катализатора. Особенно предпочтительный пример включает соединение магния, на котором сформирован слой покрытия из титановой кислоты. В настоящем изобретении соединение магния, на котором сформирован слой покрытия из титановой кислоты, представляет собой соединение, полученное путем гидролиза соединения титана при температуре от 5 до 100°C, предпочтительно - от 15 до 70°C, в присутствии соединения магния и осаждения титановой кислоты на его поверхности с формированием слоя покрытия из титановой кислоты на поверхности соединения магния.

Содержание титанового катализатора предпочтительно составляет от 10 до 500 ppm (частей на миллион), более предпочтительно - от 50 до 200 ppm, в расчете на полиэфирную смолу.

Соотношение «ядро/оболочка» бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 20/80 до 80/20 (по объему). Если это соотношение находится в пределах указанного диапазона, то компонент «ядро» в большей степени сохранит прочность, и процент термоусадки бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» для фильтра, экстрагирующего приятные на вкус напитки, может снизиться. К тому же, раздвижку нитей тканого материала можно легко предотвратить, а его формируемость позволит получить хороший фильтр.

Количество филаментов в мультифиламенте типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 2 до 5. Когда количество филаментов находится в пределах указанного диапазона, то мультифиламент, представляющий собой упомянутую выше комбинацию компонента «ядро» и компонента «оболочка», способен к стабильному волокнообразованию методом непрерывного формования-вытягивания (формовочно-вытяжной метод), вместо двухступенчатого метода формования и вытягивания, и также демонстрирует хорошую способность перерабатываться в ткань. Кроме того, мультифиламент может более эффективно регулировать размер отверстий тканого материала, чем монофиламент, с меньшими затратами нити. Поэтому можно легко получить менее дорогостоящий фильтр, обладающий отличной экстрагирующей способностью. То есть каждый филамент может закрепляться равномерно плоско в продольном направлении волокна путем сплавления компонента «оболочка» мультифиламента. За счет этого достигаются отличная формируемость, возможность сокращения расхода нитей, возможность регулирования размера отверстий, а также достигаются отличная экстрагируемость и надежное предотвращение раздвижки нитей. Если же количество филаментов превышает вышеуказанный диапазон, то нити не будут равномерно сходиться при формировании фильтра, и это затруднит обеспечение равномерного размера отверстий, вследствие чего качество фильтра может ухудшиться. Кроме того, из-за неодинакового размера отверстий эксплуатационные качества фильтра также могут ухудшиться. Более того, если количество филаментов будет в пределах указанного диапазона, то прозрачность улучшится и фильтр визуально будет выглядеть лучше.

Мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению является предпочтительным, потому что компонент «ядро» представляет собой полиэтилентерефталат, как упомянуто выше, компонент «оболочка» представляет собой сополиэтилентерефталат, сополимеризованный с изофталевой кислотой, как упомянуто выше, и количество филаментов является таким, как упомянуто выше, поэтому ранее упомянутый эффект может быть эффективно достигнут.

Мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно содержит небольшое количество филаментов и предпочтительно изготовляется непрерывным методом формования и вытягивания (формовочно-вытяжной метод), согласно которому вытягивание осуществляется непосредственно после формования без проведения намотки, как описано ниже. В результате филаменты прилегают умеренно, профиль поперечного сечения будет гибким (податливым), поэтому гибкость в процессе тканья будет подходящей и пригодность для переработки (технологичность) улучшится. Кроме того, изготовленный фильтр может иметь хорошее натяжение, сходное с натяжением монофиламента. Если же количество филаментов будет слишком большое, то тонина на один филамент будет малой и нить будет слишком мягкой для обеспечения требуемого натяжения фильтра. Предпочтительным количеством филаментов в мультифиламенте фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков по настоящему изобретению является количество от 2 до 4.

Если количество филаментов такое, как указано выше, то тонина бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению составляет предпочтительно от 15 до 40 дтекс, более предпочтительно - от 20 до 35 дтекс, с учетом формируемости при изготовлении тканого материала для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков и экстракционных свойств фильтра. Тонина одиночной нити предпочтительно составляет от 3 до 20 дтекс, более предпочтительно - от 4 до 18 дтекс.

Предпочтительно, чтобы изменение массы бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению после погружения на 1 час в водный раствор этанола с концентрацией 10 мас.% составляло 4% или менее. При достижении такого изменения массы филамент является безопасным для окружающей среды и безопасным в качестве фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков. Более предпочтительно изменение массы составляет 2% или менее. Еще более предпочтительно изменение массы составляет 1% или менее. Изменение массы - это показатель, рассчитываемый по следующему уравнению:

изменение массы (%)=[(масса до погружения - масса после погружения) /

(масса до погружения)] × 100.

Элюированное количество тяжелых металлов бикомпонентным мультифиламентом типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению составляет менее 0,1 ppm (частей на миллион). Элюированное количество, определяемое как количество металлических элементов, которые имеют истинное значение удельной массы 5,0 или более, определяется путем погружения и элюирования мультифиламента в растворе этанола с концентрацией 10 мас.% при 100°C в течение 1 часа. Если элюированное количество тяжелых металлов составляет менее 0,1 ppm, то мультифиламент пригоден для изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков и является безопасным для окружающей среды.

Процент усадки после обработки горячей водой бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно составляет 10% или менее, в частности, 8% или менее. За счет регулирования процента усадки в определенных пределах тканый материал не претерпевает изгиба в процессе термофиксации и его пригодность для обработки в процессе формирования улучшается. Процент усадки после обработки горячей водой предпочтительно составляет 3% или более с точки зрения хорошего скрепления, отсутствия раздвижки нитей и облегчения обрабатываемости. Процент усадки после обработки горячей водой бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» является величиной, измеряемой нижеследующим методом.

Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению может использоваться для производства методом тканья тканого материала, подходящего для изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Ткацкое переплетение тканого материала представляет собой, например, гладкое (полотняное) переплетение. В настоящем изобретении тканый материал для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков может быть на 100% сотканным из бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, или бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению может быть использован для тканья части тканого материала, предпочтительно в количестве 40% или более. Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению может использоваться либо и в качестве основы и в качестве утка, либо или только в качестве основы или только в качестве утка.

Что касается предпочтительного тканого материала, в котором частично используется бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, то в таком материале обычное полиэфирное волокно, такое как гомоPET, или монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором температура плавления компонента «оболочка» ниже, чем температура плавления компонента «ядро», используется в качестве основы, а бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению используется в качестве утка. В этом случае термоскрепление переплетений в тканом материале является приемлемым; отличные формируемость и экстрагирующая способность также приемлемы.

Если монофиламент типа «ядро-оболочка» предназначается для использования в качестве основы, то предпочтительнее было бы использовать бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором компонент «оболочка» имеет температуру плавления на 40°C (или более) ниже, чем температура плавления компонента «ядро». В частности, предпочтительнее было бы использовать бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором компонент «ядро» представляет собой сложный гомополиэфир, имеющий температуру плавления 220°C или выше, а компонент «оболочка» представляет собой сложный сополиэфир, содержащий терефталевую кислоту и диол в качестве основных компонентов и имеющий температуру плавления по меньшей мере на 40°C ниже, чем температура плавления компонента «ядро». Говоря более конкретно, предпочтительнее было бы использовать монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором полиэтилентерефталат используется в качестве сложного гомополиэфира компонента «ядро», а сополиэтилентерефталат, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, используется в качестве сложного сополиэфира компонента «оболочка». Кроме того, предпочтительным является монофиламент, который характеризуется по меньшей мере одним из соответствующих показателей (например, состав, тонина, процент усадки после обработки горячей водой) бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, но отличным от количества филаментов. Если бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», в котором температура плавления компонента «оболочка» ниже температуры плавления компонента «ядро», используется в качестве основы, то монофиламент предпочтительно должен иметь такие же состав, тонину и процент усадки после обработки горячей водой, что и бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению. Более предпочтительно использовать бикомпонентный монофиламент типа «ядро-оболочка», который имеет такие же характеристики, что и бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, за исключением того, что количество филаментов в монофиламенте равно одному.

Что касается бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, то с учетом отличной экстрагирующей способности, стоимости изготовления фильтра, технологичности и качества готового фильтра предпочтительнее оказалось использование PET в качестве сложного гомополиэфира компонента «ядро» и соPET, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, в качестве сложного сополиэфира компонента «оболочка». И предпочтительно также, чтобы количество филаментов составляло от 2 до 5 и они были получены нижеупомянутым формовочно-вытяжным методом (SPD-метод).

Прочность на раздир тканого материала с использованием бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно составляет 5 Н или более, в частности, предпочтительно 7 Н или более, в плане пригодности для обработки при формировании фильтра для экстрагирования напитков.

Соотношение отверстий в тканом материале с использованием бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 40% до 70% в плане увеличения стекания жидкости при использовании тканого материала в качестве фильтра для экстрагирования напитков и уменьшения раздвижки нитей фильтра.

Тканый материал, образованный из бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению может использоваться в качестве фильтра для экстрагирования приятного на вкус напитка после термообработки, запечатывания с помощью ультразвука и др. и придания формы.

Тканый материал, образованный из бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, может сохранять прочность ткани после запечатывания и обладает хорошей формируемостью. Поэтому можно легко получить фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, имеющий разную трехмерную форму, включая прямоугольную плоскую форму, сферическую форму, форму тетрапак, форму сачка с четырьмя держателями и другие формы многогранника.

Фильтр для экстрагирования напитков, полученный из тканого материала, образованного из бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по настоящему изобретению, может с успехом использоваться для экстрагирования различных приятных на вкус напитков, таких как напитки из листового или порошкового черного чая, ячменного чая, чая улун, жасминового чая, зеленого чая и др. и частиц или порошков кофе и др. В частности, может быть обеспечен фильтр, который превосходит другие по экстрагирующей способности в отношении чайного листа.

Пример подходящего способа изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков по настоящему изобретению описан ниже. Бикомпонентный мультифиламент типа «ядро-оболочка» получают с использованием полиэтилентерефталата, в котором катализатором полимеризации является титановый катализатор, в качестве компонента «ядро», а сополимеризованный с изофталевой кислотой сложный полиэфир, в котором титановый катализатор является катализатором полимеризации, в качестве компонента «оболочка». В этом случае для его получения рекомендуется использовать формовочно-вытяжной метод (SPD-метод), в соответствии с которым невытянутый филамент вытягивают непосредственно после формования без намотки, а затем наматывают после вытягивания. В этом случае подходящими условиями формования являются, например, скорость формования от 3200 до 4200 м/мин, температура формования от 290 до 300°C и кратность вытяжки от 3 до 4 раз.

Затем после тканья полученного бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» компонент «оболочка» подвергается тепловой обработке для предотвращения раздвижки нитей в переплетениях тканого материала с получением тканого материала для фильтра. После этого может быть изготовлен фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков путем запечатывания полученного тканого материала для фильтра методом запечатывания с помощью ультразвука и др., формирования с приданием подходящей формы, например, формы тетрапак.

Примеры

Измерения и оценка физических свойств проводились следующим образом.

1) Характеристическая вязкость

0,5 г полимера растворяли в 50 мл смеси фенола/тетрахлорэтана (взятых в массовом соотношении 6/4) и измеряли вязкость с помощью вискозиметра Оствальда при 20°C.

2) Температура плавления

Температуру плавления измеряли дифференциальным сканирующим калориметром модели DSC-7 (изготовитель - PerkinElmer Inc.) при следующих условиях: 10 мг крошки волокнообразующего полимера и скорость повышения температуры 10°C/мин.

3) Прочность, удлинение

Согласно стандарту JIS L 1013 с помощью прибора для проведения испытаний на прочность с самозаписывающим устройством серии AGS 1KNG (изготовитель - Shimadzu Corporation) измеряли прочность на растяжение (сН/дтекс) и относительное удлинение при растяжении (%), когда образец растягивается и разрушается, при условии, что длина нити образца составляет 200 мм, а скорость растяжения - 200 мм/мин.

4) Элюированное количество тяжелых металлов

Образец нити погружали в водный раствор этанола с концентрацией 10 мас.% на 1 час при 100°C и элюировали. Элюированный раствор этанола замеряли с помощью масс-спектрометра Agilent 7500cs с индуктивно связанной плазмой (ICP) (изготовитель - Agilent Technologies Japan, Ltd.) и ICP-оптическим спектрометром CIROS CCD (изготовитель - AMETEK, Inc.).

5) Изменение массы

Измеряли массу образца нити и полученную величину обозначали как масса до погружения. Затем образец нити погружали в водный раствор этанола с концентрацией 10 мас.% на 1 час при 100°C, после чего высушивали. Измеряли массу сухого образца нити и полученное значение обозначали как масса после погружения. Изменение массы рассчитывали по следующему уравнению:

изменение массы (%)=[(масса до погружения - масса после погружения)/

/(масса до погружения)] х 100.

6) Процент усадки

Образец нити, имеющей длину 500 мм и несущую подвесную нагрузку 2 мг/дтекс, погружали в кипящую воду на 15 мин. Затем после просушки рассчитывали процент усадки бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» по следующему уравнению:

процент усадки (%)=[(начальная длина образца - длина образца после усадки)/

/начальная длина образца] х 100.

7) Прочность на раздир

Согласно стандарту JIS L 1096, пункт 8.15.1 A-1 метод (метод одиночного разрыва), с помощью прибора для испытания прочности на разрыв Tensilon RTA-500 (изготовитель - ORIENTEC CORPORATION) измеряли максимальную нагрузку, вызывающую раздир образца, при условии, что ширина образца составляет 50 мм, длина образца - 250 мм, расстояние между зажимными приспособлениями - 100 мм и скорость растяжения составляет 100 мм/мин.

8) Экстракционные свойства

3 г листа зеленого чая засыпали в изготовленный фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, погружали в воду на 1 мин при 90°C, а затем визуально определяли изменение окраски воды.

Пример 1

Полиэтилентерефталат, используемый для компонента «ядро» (характеристическая вязкость 0,629), получали из терефталевой кислоты и этиленгликоля в качестве исходного сырья путем добавления к нему 180 ppm (частей на миллион) соединения магния, на котором cформирован слой покрытия, образованного из титановой кислоты, в качестве катализатора полимеризации для PET-олигомера, и последующей поликонденсации. Затем получали сополимеризованный с 25 мольными процентами изофталевой кислоты полиэтилентерефталат, используемый для компонента «оболочка» (характеристическая вязкость 0,643), из кислотного компонента, содержащего терефталевую кислоту и 25 мольных процентов добавленной изофталевой кислоты, и этиленгликоля в качестве исходного сырья путем добавления к нему 180 ppm соединения магния, на котором cформирован слой покрытия, образованного из титановой кислоты, в качестве катализатора полимеризации для полиэфира, и последующей поликонденсации.

Полученные две полиэфирные смолы подавали в устройство для формования волокон из расплава. Полимеры вводили в объемном соотношении «ядра» к «оболочке», равном 50:50, и формование из расплава проводили с использованием фильеры с 3 отверстиями размером по 0,45 мм при температуре формования 295°C. Затем неориентированные нити наматывали 7 раз на первый прядильный диск с температурой 95°C. Окружная скорость вращения первого прядильного диска составляла 950 м/мин. После этого нить наматывали 7 раз на второй прядильный диск с температурой 150°C и окружной скоростью вращения, превосходившей в 4 раза окружную скорость вращения первого прядильного диска. В результате этого нить была вытянута в 4 раза. В непрерывном режиме мультифиламент, имеющий 3 вытянутые филаменты, наматывали со скоростью формования 3800 м/мин (температура плавления компонента «ядро»: 255°C; температура плавления компонента «оболочка»: 185°C).

Для получения тканого материала полученные мульфиламенты ткали в виде гладкого (полотняного) переплетения при условии, что плотность по основе составляет 120/2,54 см, а плотность по утку - 120/2,54 см. Полученный материал промывали, подвергали термообработке при 200°C, а затем сплавляли компонент «оболочка» в точках переплетения нитей с получением тканого материала для фильтра. Полученный тканый материал для фильтра формировали в виде пакета тетрапак методом запечатывания с помощью ультразвука с получением фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Пример 2

Полиэфирные мультифиламентные нити получали формованием из расплава аналогично тому, как описано в Примере 1, за исключением того, что объемное соотношение «ядра» к «оболочке» изменили на 70:30. И фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков получали аналогично тому, как описано в Примере 1.

Пример 3

Полиэтилентерефталат (характеристическая вязкость: 0,63), используемый для компонента «ядро», получали из терефталевой кислоты и этиленгликоля в качестве исходного сырья путем добавления к нему 200 ppm (частей на миллион) соединения магния, на котором cформирован слой покрытия, образованного из титановой кислоты, в качестве катализатора полимеризации PET-олигомера, и последующей поликонденсации. Далее, сополимеризованный с изофталевой кислотой полиэтилентерефталат, используемый для компонента «оболочка», получали методом, описанным в Примере 1. Две полиэфирные смолы подвергали формованию из расплава и вытягиванию способом, описанным в Примере 1, с получением полиэфирной мультифиламентной нити (температура плавления компонента «ядро» составляла 255°C, температура плавления компонента «оболочка» - 185°C). Полученную полиэфирную мульфиламентную нить использовали для изготовления фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, как в Примере 1.

Пример 4

За исключением того, что в качестве катализатора полимеризации для полиэтилентерефталата компонента «ядро» и компонента «оболочка» использовали 400 ppm (частей на миллион) триоксида сурьмы, фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков изготовляли путем поликонденсации, формования, вытягивания аналогично тому, как описано в Примере 1.

Катализатор полимеризации, соотношение «ядро/оболочка» в мультифиламенте, количество филаментов в мультифиламенте, элюированное количество тяжелых металлов, изменение массы, тонина нити, прочность на растяжение, удлинение, процент усадки, прочность на раздир фильтра из тканого материала и экстрагирующая способность в Примерах с 1 по 4 указаны в таблице 1.

Таблица 1 Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Катализатор полимеризации Ti Ti Ti Sb Соотношение «ядро/оболочка» 50:50 70:30 50:50 70:30 Количество филаментов 3 3 3 3 Элюированное количество
тяжелых металлов (ppm) 0,02 0,02 0,02 1,25 Изменение массы (%) 0,9 0,9 0,9 0,9 Тонина (дтекс) 28,0 28,0 28,0 28,0 Прочность на растяжение (сН/дтекс) 3,94 4,26 3,78 3,80 Удлинение (%) 47,7 51,1 54,0 51,0 Процент усадки (%) 7,5 6,6 7,0 7,0 Прочность на раздир (Н):
по направлению основы
по направлению утка 8,7
7,0 9,3
7,4 8,6
6,8 8,7
6,9 Экстрагирующая способность отличная отличная отличная отличная

Сравнительный Пример 1

За исключением того, что сополиэтилентерефталат использовали в качестве компонента «оболочка», фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков изготовляли путем поликонденсации, формования, вытяжки аналогично тому, как описано в Примере 1. Прочность на раздир тканого материала для фильтра составила 5 Н или менее, то есть была низкой.

Пример 5

Для получения тканого материала бикомпонентные мультифиламенты типа «ядро-оболочка», полученные в Примере 1, ткали в виде гладкого (полотняного) переплетения при условии, что плотность по основе составляла 140/2,54 см, а плотность по утку - 140/2,54 см. Полученный материал промывали, подвергали термообработке при 200°C, а затем сплавляли компонент «оболочка» в точках переплетения нитей с получением тканого материала для фильтра. Прочность на раздир тканого материала составляла 5 Н или более в обоих направлениях - по основе и по утку. Элюированное количество тяжелых металлов составляло 0,02 ppm (частей на миллион). Изменение массы - 0,9%. Полученный тканый материал для фильтра формировали в виде пакета тетрапак методом запечатывания с помощью ультразвука с получением фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Пример 6

Полученные две полиэфирные смолы Примера 1 подавали в устройство для формования из расплава. Полимеры вводили в объемном соотношении «ядра» к «оболочке», равном 1:1, и формование из расплава проводили с использованием фильеры с размером отверстий по 0,45 мм при температуре формования 290°C и скорости формования 1500 м/мин с получением невытянутого полиэфирного монофиламента. Затем невытянутую нить вытягивали в 3,4 раза на нагревательном ролике с температурой 90°C и подвергали термообработке в условиях релаксации на нагревательной пластине с температурой 160°C с получением полиэфирного монофиламента. (Температура плавления компонента «ядро» составляла 255°C; температура плавления компонента «оболочка» - 185°C).

Полученный полиэфирный монофиламент в качестве основы и полученный мультифиламент Примера 1 в качестве утка ткали в виде гладкого (полотняного) переплетения с получением тканого материала при условии, что плотность по основе была 120/2,54 см, а плотность по утку была 120/2,54 см. Прочность на раздир тканого материала составила 5 Н или более в обоих направлениях - по основе и по утку. Элюированное количество тяжелых металлов составило 0,02 ppm (частей на миллион). Изменение массы - 0,9%. Полученный материал промывали, подвергали термообработке при 20°C, а затем сплавляли компонент «оболочка» в точках переплетения нитей для получения тканого материала для фильтра. Полученный тканый материал для фильтра формировали в виде пакета тетрапак методом запечатывания с помощью ультразвука с получением фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Сравнительный Пример 2

Полиэфирный монофиламент, схожий с монофиламентом Примера 6, получали из двух полиэфирных смол с использованием катализатора полимеризации из Примера 4. Полученные полиэфирные монофиламенты использовали в качестве основы и утка и изготовляли фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков, как описано в Примере 1.

Экстрагирующая способность в Примерах 1, 5 и 6 и в Сравнительном Примере 2 показана в таблице 2.

Таблица 2 Основа (дтекс/
филамент) Плотность по основе (число нитей/см) Уток (дтекс/
филамент) Плотность по утку (число нитей/см) Экстраги-рующая способность Пример 1 28/3 120 28/3 120 Отличная Пример 5 28/3 140 28/3 140 Хорошая Пример 6 28/1 120 28/3 120 Хорошая Сравнительный Пример 2 28/1 210 28/1 210 Недостаточная

Тканый материал для фильтра, образованный из мультифиламента, полученного в Примерах 1-3, позволяет решить проблемы, связанные с использованием полиамида, обладает отличной формируемостью и достаточной прочностью, поэтому может надлежащим образом использоваться для изготовления пакета для экстрагирования напитков. Кроме того, тканый материал для фильтра, экстрагирующего напитки, является отличным материалом в плане безопасности для окружающей среды. Хотя в Примере 4, использующем триоксид сурьмы, элюированное количество тяжелых металлов было выше, чем в Примерах 1-3. Поэтому экологическая безопасность Примера 4 была худшей по сравнению с Примерами 1-3.

Тканые материалы для фильтра, полученные в Примерах 5 и 6, оба обладали отличной формируемостью. Прочность на раздир обоих тканых материалов составила 5 Н или более. Элюированное количество тяжелых металлов составило 0,02 ppm (частей на миллион). Изменение массы - 0,9%. Таким образом, оба тканых материала имели достаточную прочность и были экологически безопасными.

Прочность тканого материала, полученного в Сравнительном Примере 1, была недостаточной для изготовления фильтра. Формируемость в Сравнительном Примере 1 была худшей среди примеров. Материал, полученный в Сравнительном Примере 1, не годится для фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков.

Оценка фильтра для экстрагирования приятных на вкус напитков, используемого в Примерах и Сравнительных Примерах, показала, что наилучшую экстрагирующую способность показал фильтр, который использовался в Примерах. Экстрагирующая способность фильтра в Сравнительном Примере 2 была худшей по сравнению с экстрагирующей способностью фильтра в Примерах 1, 5 и 6.

Сравнение мультифиламента Примеров 1-6 и филамента Сравнительного Примера 2 показало, что регулирование размера отверстий, раздвижка нитей ткани, формируемость и экстрагирующая способность тканого материала для фильтра с использованием мультифиламента Примеров превосходили такие же показатели тканого материала для фильтра с использованием филамента Сравнительного Примера 2, несмотря на то, что в тканом материале для фильтра, полученном из мультифиламента Примеров, использовалось меньше нитей, чем в тканом материале для фильтра, полученном из филамента Сравнительного Примера 2. Поэтому тканый материал для фильтра, полученный из мультифиламента Примеров, показал свое превосходство в плане экстрагирующей способности и стоимости.

Примеры 7-9, Сравнительный Пример 4

За исключением того, что количество филаментов было установлено как составляющее 2, 4, 5, 6, фильтр для экстрагирования приятных на вкус напитков получали способом, как описано в Примере 1. Натяжение тканого материала, прозрачность тканого материала, прочность на раздир тканого материала оценивали, как показано ниже.

A) Натяжение тканого материала

Эксперт сенсуально (по собственным ощущениям) оценивал натяжение тканого материала для фильтра по трем категориям:

(○) хорошее натяжение

(Δ) нормальное натяжение

(×) натяжение отсутствует.

B) Прозрачность тканого материала

Прозрачность тканого материала для фильтра оценивалась по трем категориям:

(○) хорошая прозрачность

(Δ) нормальная прозрачность

(×) плохая прозрачность.

C) Прочность на раздир

Прочность на раздир тканого материала для фильтра оценивалась по двум категориям:

(○) прочность на раздир тканого материала составляет 5 Н или более в обоих направлениях - по основе и по утку

(×) прочность на раздир тканого материала по меньшей мере в одном направлении - по основе или по утку - составляет менее 5 Н.

Результаты Примеров 7-9 и Сравнительного Примера 4 показаны в таблице 3.

Таблица 3 Пример 7 Пример 1 Пример 8 Пример 9 Сравнительный
Пример 4 Количество филаментов 2 3 4 5 6 Оценка Натяжение ○ ○ ○ ○ × Прозрачность ○ ○ ○ Δ × Прочность на раздир ○ ○ ○ ○ ×

В Примерах 1, 7-9 прочность на раздир составила 5 Н или более в обоих направлениях - по основе и по утку, отмечалась превосходная гибкость в процессе тканья, отличная обрабатываемость в процессе тепловой обработки, подходящее натяжение для фильтра. Мультифиламенты Примера 7, Примера 1 и Примера 8 показали отличную прозрачность в виде тканого материала. С другой стороны, филамент Сравнительного Примера 4 показал недостаточную прочность на раздир, не имел натяжения и был худшим по прозрачности при формировании в виде фильтра.

Изобретение относится к фильтровальным материалам, конкретно к способу изготовления бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, который включает формование невытянутой нити путём выведения компонента «ядро» из гомополиэтилентерефталата в качестве сложного гомополиэфира и компонента «оболочка» из сополиэтилентерефталата, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, в качестве сложного сополиэфира из фильеры при температуре формования от 290 до 300°C, вытягивание невытянутой нити в 3-4 раза со скоростью формования непосредственно после формования без её намотки и наматывание мультифиламента, в котором количество филаментов составляет от 2 до 5, со скоростью формования от 3200 до 4000 м/мин. Техническим результатом изобретения является обеспечение способа изготовления филамента для тканого материала для производства фильтра с превосходной экстрагирующей способностью. 3 табл., 9 пр.

Способ изготовления бикомпонентного мультифиламента типа «ядро-оболочка» для фильтра из тканого материала для экстрагирования приятных на вкус напитков, который включает

формование невытянутой нити путём выведения компонента «ядро» из гомополиэтилентерефталата в качестве сложного гомополиэфира и компонента «оболочка» из сополиэтилентерефталата, в котором сополимеризовано более 20 мольных процентов изофталевой кислоты, в качестве сложного сополиэфира из фильеры при температуре формования от 290 до 300°C,

вытягивание невытянутой нити в 3-4 раза со скоростью формования непосредственно после формования без её намотки и

наматывание мультифиламента, в котором количество филаментов составляет от 2 до 5, со скоростью формования от 3200 до 4000 м/мин.