JP2019031295A - ティーバッグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザーによる切断と溶着の両立を達成し、製造効率を高いティーバッグの製造方法、又は中身の流失が抑制されたティーバッグを提供することを課題とする。【解決手段】２枚のフィルターを重ね、所定の外形に画定するように仮止めをする仮止め工程と、レーザーを用いて、前記２枚のフィルターの前記仮止め位置から外側２ｍｍ以内を切断及び溶着する成型工程を備える、ティーバッグの製造方法。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー加工技術を用いたティーバッグの製造方法に関するものである。

ティーバッグは、包装体に予め所定量の茶葉や粉末が内包されており、湯や水に浸すだけで茶類を抽出することができ、その簡便さから、広く普及している。

従来のティーバッグの外形形状は、成型の簡便性及び抽出効率の観点から、その大半が矩形状、又は三角錐状である。

一方で、特許文献１には、特異な形状のティーバッグとして、ハート型、星形、フルーツを模した形状、動物を模した形状のティーバッグが開示されている。
特許文献１には、このような特異な形状のティーバッグを製造する方法として、基盤と金型にフィルターをはさみこみ、超音波を発する融着切断具を用いて所定の形状に切断及び溶着を行う方法が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の方法は、未だに自動化されておらず、手動で行う必要があり、製造効率が悪いという問題がある。
また、特許文献１に記載の融着切断具のような接触式のものは、フィルターの重なりのずれやほつれが発生し、また、思い通りの正確な形状に切断と溶着を同時に行うことは困難であるという問題がある。
さらに、金型は高価なものであり、それぞれの形状毎に金型を用意すると、多大なコストがかかってしまう。

また、超音波溶着は、従来のティーバッグの形状のように、直線的で簡素な形状であれば、フィルターを切断と同時に溶着することができるが、ハート型の曲線や、星形の先端部のような複雑な形状に対しては、十分な溶着や切断が行えず、中身の流出の原因となることが知られている。また、綺麗で正確な溶着が行えないことから、形状不良の原因となる。

特許文献２には、特異な形状のティーバッグの製造方法として、予め所定の外形形状にフィルターを裁断し、当該フィルターを二枚重ね合わせて、茶葉が流出しない程度の所定ピッチで縫い合わせる方法が記載されている。

しかし、特許文献２に記載の方法のように、フィルターを糸で縫い合わせるのみであると、大きな茶葉は流出しないものの、細かい粉末は流出してしまい、汚れや雑味の原因となる。
さらに、糸は経時的に緩んでしまうため、個人的に製造・使用するには問題がないものの、大量生産には向かない。

実用新案登録第３１１６５０３号公報 特開２０１３−１３３１０８号公報

本発明者らは、従来よりも製造効率が高く、かつ中身の流出が抑制されたティーバッグの製造方法を確立すべく、レーザー加工技術に着目した。

本発明者らは、レーザー加工技術を用いれば、フィルターの切断と溶着を同時に行うことができ、加工速度も速いため、製造効率が向上すると考え、鋭意研究を重ねた。

しかし、予想に反して、レーザー加工技術を用いるのみでは、フィルターの切断と溶着を両立することは困難であった。
フィルターを綺麗に切断するためには、レーザーの焦点を絞る必要があるが、焦点を絞ると、上手く溶着ができず、すき間が空いてしまうことがわかった。
衣服類等においては、未溶着部分が多少あったとしても、大きな問題にはならないが、ティーバッグにおいては、多少のすき間が中身の流出の原因となるため、未溶着部分を完全に無くす必要がある。
一方で、焦点を広くすれば、すき間なく溶着をすることができるが、綺麗に切断ができず、歪な形状となってしまうことがわかった。

このような新たな課題に鑑み、本発明は、レーザーによる切断と溶着の両立を達成し、製造効率が高いティーバッグの製造方法、又は切断面が綺麗で、かつ中身の流失が抑制されたティーバッグを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明のティーバッグの製造方法は、
２枚以上のフィルターを重ね、所定の外形に画定するように仮止めをする仮止め工程と、レーザーを用いて、前記２枚以上のフィルターの前記仮止め位置から外側２ｍｍ以内を切断及び溶着する成型工程を備える。
本発明は、２枚以上のフィルターを仮止めしておき、レーザーによって前記仮止め位置から外側２ｍｍ以内を切断することで、２枚以上のフィルターをほぼ完全に溶着することができる。
本発明によれば、レーザーによるフィルターの切断と溶着を両立することができるので、ティーバッグの製造効率が格段に高く、かつ、矩形状、三角錐状のティーバッグのみならず、ハート型及び星形等の複雑な形状のティーバッグも、容易に製造することが可能である。

本発明の好ましい形態では、前記仮止め工程における仮止めの手段が、縫合及び／又は超音波溶着であることを特徴とする。
縫合及び／又は超音波によって仮止めすることで、切断面がより綺麗で、よりすき間なくフィルターを溶着することができる。

本発明の好ましい形態では、製造するティーバッグの外形が、曲線部、鋭角部及び／又は鈍角部を有する。
本発明は、特に曲線部、鋭角部及び／又は鈍角部を有するティーバッグの製造に適している。

本発明の好ましい形態では、前記成型工程後に、前記フィルターに切れ目を入れ原料投入口を形成する、原料投入口形成工程を備える。
ティーバッグを成型した後に、原料投入口を形成することで、原料を後から投入することが可能となる。このような構成とすることで、原料が成型工程でズレて、目的の含有量と実際の含有量に差異が生じることや、原料が仮止めのすき間に入り込み、溶着を妨害することを抑制することができる。

本発明の好ましい形態では、前記原料投入口が、タブレット状の原料を投入することができる大きさであることを特徴とする。

本発明の好ましい形態では、原料を投入した後に、前記原料投入口に封をする工程を備える。

また、上記課題を解決する本発明は、上述した方法により製造されたティーバッグである。

本発明によれば、複雑な形状のティーバッグであっても容易に、かつ効率よく製造することができる。
さらに、本発明により製造されたティーバッグは、原料の流失がほとんどない。

本実施形態に係る仮止め工程後のフィルターを示す図である。 本実施形態に係るレーザーによる切断可能範囲を示す図である。 本実施形態に係るティーバッグを示す図である。 本実施形態に係る原料投入口を備えたティーバッグを示す図である。 レーザーによる切断位置の違いによる溶着度合いを示す図面代用写真である。 ティーバッグを密閉可能なポリ袋に入れ、１０回振った後の様子を示す図面代用写真である。 レーザーによる切断位置の違いによる原料の流失度合いを示す実験結果の図面代用写真である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るティーバッグの製造方法の関して詳細に説明するが、本発明はこれに限られない。

（１）仮止め工程
本実施形態に係る製造方法は、上フィルター１０ａと下フィルター１０ｂを重ね、ハート型の形状に仮止めする（図１）。

フィルター１０の素材としては、一般的にティーバッグに用いることができる素材であれば特に限定されず、紙、不織布、ナイロン紗、ポリエステル紗及び植物由来の生分解性繊維等を用いることができ、ナイロン紗を用いることが好ましい。

本実施形態では、ハート型に仮止めする工程を例示したが、本発明はこれに限定されず、一般的な矩形状及び三角錐状等に加え、曲線部、鋭角部及び／又は鈍角物を有するティーバッグを製造することができる。
ここで、本明細書において、鋭角部及び鈍角部とは、内角における鋭角部及び鈍角部のことをいう。
例えば、凸角部を有する星型、凹角部を有する六角形、曲線部を有する円形、又はこれらの複合的な形状のティーバッグを製造することができる。

また、本発明によれば、折り紙を折ったような、立体的でより複雑な形状のティーバッグを製造することができる。
この場合の複雑な形状としては、例えば、辺の数が９以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１２以上、さらに好ましくは１４以上の立体的な形状を例示することができる。例えば、文字、乗り物、動物、植物、建物、スポーツ用具、ハンドバッグ、ショルダーバッグ及び服等を模した立体的な形状のティーバッグを製造することができる。具体的には、折り紙を折って製作した立体的な鶴を模した形状のティーバッグ等を製造することができる。
通常、抽出用のフィルターを用いて、立体的で複雑な形状のティーバッグを製造しようとすると、上手くその形状を保つことができないか、未融着部分が多く、原料の流失を抑えられないが、本発明によれば、立体的で複雑な形状を保ちつつ、未溶着部分がほとんどないティーバッグを製造することができる。

本実施形態に係る製造方法においては、プログラミングが可能なミシンを用いて所定の外形に画定するように上フィルター１０ａと下フィルター１０ｂを縫合することで、仮止めする。
プログラミングが可能なミシンを用いることで、素早く所定の形状に画定するようにフィルターを仮止めすることができ、製造効率がより向上する。
本実施形態では、プログラミングが可能なミシンを用いて仮止めする工程について例示したが、手縫い及びプログミングが不可能なミシンを用いてフィルターを縫合してもよい。

また、本発明は、超音波溶着により、２枚のフィルターを仮止めしてもよい。
超音波溶着は、ハート型及び星形のような、曲線部、鋭角部及び鈍角部を有する形状の溶着においては、すき間が大きく空いてしまい、原料が流失してしまう。
しかし、超音波溶着を仮止めとして用いることで、レーザーによる切断と溶着の両立を助け、結果として、ティーバッグの製造効率を向上させることができる。

本発明に用いる超音波溶着機としては、一般にティーバッグの溶着に用いることができるものであれば特に限定されず、シーラー型のものや、ペン型のものを用いることができる。
また、本実施形態においては、２枚のフィルターを仮止めする工程について例示したが、前記フィルターは、２枚以上であってもよい。
２枚以上とすることで、ティーバッグの強度をより高めることができる。

（２）成型工程
本実施形態に係る製造方法は、レーザーを用いて、前記フィルターの前記仮止め位置から、外側２ｍｍ以内を切断及び溶着する成型工程を備える。
図２に、本発明の一実施形態に係るフィルターの切断及び溶着が可能な範囲を可視化した図を示す。

このように、切断可能位置を仮止め位置から外側２ｍｍ以内とすることで、特定の範囲内とすることで、切断面が綺麗で、かつすき間がほとんどなく溶着することができ、ティーバッグの製造効率を向上させることができる。
切断位置は、好ましくは１．５ｍｍ以内、より好ましくは１ｍｍ以内、さらに好ましくは０．５ｍｍ以内であり、仮止め位置の上をなぞるように切断することが特に好ましい。

図３に、本実施形態に係るハート型のティーバッグ３０ａ及び３０ｂを示す。
ティーバッグ３０ａは、仮止め２０の上をなぞるように、切断及び溶着したものである。
このように、仮止め位置をなぞるように切断及び溶着をすることによって、より綺麗に切断することができ、かつすき間なく溶着することができる。
本発明の一実施形態においては、仮止め２０の上をなぞるように、レーザーを用いてフィルターを切断及び溶着する。
このような形態とすることで、より綺麗にフィルターを切断及び溶着することができる。

ティーバッグ３０ｂは、仮止め位置から外側２ｍｍ以内を切断及び溶着したものである。

本発明において用いるレーザーとしては、一般的に加工・溶着に使われる固体レーザー及び気体レーザーを用いることができ、ＣＯ_２レーザーを用いることが好ましい。
レーザーの出力の下限は、好ましくは１０Ｗ以上、より好ましくは１５Ｗ以上、特に好ましくは２０Ｗ以上である。また、レーザーの出力の上限は、好ましくは１５０Ｗ以下、より好ましくは１４０Ｗ以下、さらに好ましくは１３０Ｗ以下である。

（３）原料投入口形成工程
本実施形態に係る製造方法は、前記成型工程後に、上フィルター１０ａ及び下フィルター１０ｂのうち、１枚のフィルターに切れ目を入れ、タブレット状の原料６０を投入することができる大きさの原料投入口５０ａを形成する工程を備える（図４）。

近年、茶原料として、湯で抽出する茶葉及び湯で溶解する茶粉末の他に、タブレット状の茶原料が登場している。タブレット状の茶原料は、量を測り取る手間や、粉が散ってしまう恐れもなく、その利便性から重宝されている。しかし、タブレット状の茶原料には、茶葉と同様に、抽出が必要なものが多く、抽出用バッグが必要となる。

本実施形態に係る製造方法によれば、タブレット状の原料６０ａを投入可能なティーバッグを製造することができる。

本実施形態ではタブレット状の原料を投入することができる大きさの原料投入口を形成する工程について例示したが、本発明において、原料投入口５０の大きさは特に限定されない。また、原料の種類は茶原料６０ｂに限定されず、漢方、コーヒー、健康食品、インスタント類（お味噌汁、スポーツ飲料、スープ等）等、出汁用原料等の食品等を用いることができ、茶葉状、粉末状のものを用いることができる。また、アロマ及びポプリ等の雑貨や、石・鉱石等を投入し、風呂に入れることで、温泉効能的用途を有する雑貨、脱臭剤及び防臭剤等に用いることができる。

このように、ティーバッグを成型した後に、原料投入口を形成する形態とすることで、仮止め工程中に原料が仮止め位置に入りこみ、切断及び溶着を妨害することを抑制することができる。また、原料が所定の範囲からずれることで、目的の原料含有量から実際の含有量に差異が生じることを防止することができる。

本実施形態では、原料投入口形成工程を備えるティーバッグの製造方法について例示したが、本発明においては、原料投入口形成工程を備えていなくてもよく、あらかじめ上フィルター１０ａ及び下フィルター１０ｂに原料を挟んだ状態で、上述した仮止め工程及び成型工程を行い、ティーバッグ３０を製造してもよい。

（４）原料投入口に封をする工程
本実施形態は、ティーバッグ３０ａに原料６０ａを投入した後、原料投入口５０ａに封をする工程を備える。
封をする方法としては、ミシンによる縫合、及び超音波溶着機並びに小型シーラー機等による溶着等が例示できる。

本実施形態では、原料投入口溶着工程を備えるティーバッグの製造方法を例示したが、本発明はこれに限定されず、原料投入口溶着工程を備えなくてもよい。
このような形態では、消費者が１種又は２種以上の原料を投入し、好みの茶及びブレンド等を楽しむことができるティーバッグを製造することができる。

試験例１（仮止め工程の有無におけるレーザーによる切断及び溶着度合いの評価）
二枚のナイロン紗フィルターを重ね、プログラミング可能なミシンを用いて、外形がハート形になるように仮止めを行った。その後、レーザー加工装置（条件：ＣＯ_２レーザー、レーザー出力２０Ｗ）を用いて、仮止め位置から外側１ｍｍ以内の位置を切断及び溶着し、実施例１のティーバッグを製造した。
次いで、仮止め位置から外３ｍｍの位置を切断及び溶着したことを除いて、実施例１と同様の方法により、比較例１のティーバッグを製造した。
次いで、仮止め工程を行わずに、実施例１と同様の条件に設定したレーザー加工装置を用いて、２枚のナイロン紗フィルターを切断し、比較例２のティーバッグを製造した。結果を図５に示す。

実施例１のティーバッグは、ハート型に綺麗に切断することができ、かつ切断部がほぼ完全に溶着されており、すき間がほとんどない状態であった。
比較例１のティーバッグは、ハート型に綺麗に切断することができたものの、切断部の溶着が不完全であり、所々に隙間が生じていた。
比較例２のティーバッグは、ハート型に綺麗に切断することができたものの溶着部分が全く存在しなかった。

この結果から、レーザー単独では、２枚のフィルターの切断及び溶着を両立することが困難であることがわかる。また、仮止め位置と切断位置との距離が離れすぎると、溶着が不完全となるが、仮止め位置と切断位置との距離が所定の範囲内であれば、切断及び溶着を両立することができ、製造効率が向上することがわかる。

試験例２
二枚のナイロン紗フィルターを、粉末状の茶原料を挟みながら重ね、プログラミング可能なミシンを用いて仮止めを行い、仮止め位置から外側０．５ｍｍの位置を切断及び溶着した実施例２のティーバッグ、及び、仮止め位置から外側に３ｍｍの位置を切断及び溶着した比較例３のティーバッグを製造した。
実施例２及び比較例３のティーバッグを、密封できるポリ袋内に収容し、ティーバッグが収容されたポリ袋を手動で１０回振ることで、原料をわざと流出させた（図６）。ティーバッグから流出した前記粉末原料を白い紙上に静置し、粉末状茶原料の流失量を目視で確認した。結果を図７に示す。

図７から明らかなように、実施例２のティーバッグから流出した粉末状茶原料は、比較例３のティーバッグから流出した粉末状原料と比して、極端に少ない。
この結果から、仮止め位置から切断位置の距離を特定の範囲内とすることで、切断部がほぼ完全に溶着され、原料の流出を抑制することができることがわかる。

なお、実施例２においても原料の流失が確認されるのは、原料が粉末状であるため、振った際にフィルターの網目を通って多少の原料が流失してしまったと考えられるが、試験例２のようにティーバッグを振るような動作をしない限り、実施例２のティーバッグにおける原料の流失はほとんどない。

本発明は、ティーバッグ乃至包装体の製造技術に利用することができる。

１０ フィルター
２０ 仮止め位置
２１ 切断可能範囲
３０ ティーバッグ
４０ 切断部
５０ 原料投入口
６０ 原料

Claims (7)

1. ティーバッグの製造方法であって、
   ２枚以上のフィルターを重ね、所定の外形に画定するように仮止めをする仮止め工程と、
   レーザーを用いて、前記２枚以上のフィルターの前記仮止め位置から外側２ｍｍ以内を切断及び溶着する成型工程を備える、ティーバッグの製造方法。
2. 前記仮止め工程における仮止めの手段が、縫合及び／又は超音波溶着であることを特徴とする、請求項１に記載のティーバッグの製造方法。
3. 製造するティーバッグの外形が、曲線部、鋭角部及び／又は鈍角部を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のティーバッグの製造方法。
4. 前記成型工程後に、前記フィルターに切れ目を入れ原料投入口を形成する、原料投入口形成工程を備える、請求項１〜３の何れか一項に記載のティーバッグの製造方法。
5. 前記原料投入口が、タブレット状の原料を投入することができる大きさであることを特徴とする、請求項４に記載のティーバッグの製造方法。
6. 原料を投入した後に、前記原料投入口に封をする工程を備える、請求項４又は５に記載のティーバッグの製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の方法により製造された、ティーバッグ。