JP2813859B2 - フィルタートウおよびその製造方法、ならびにタバコ喫煙フィルターエレメントおよびその製造方法 - Google Patents

フィルタートウおよびその製造方法、ならびにタバコ喫煙フィルターエレメントおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酢酸セルロースフィラ
メントおよび/又は酢酸セルロースステープル繊維を含
むフィルタートウに関する。
【0002】さらに本発明は、多孔紡糸口金を介してア
セトン溶剤中に少なくとも53%のアセチル数を有する
酢酸セルロース溶液を押し出すことによって酢酸セルロ
ースフィラメントを紡糸し、かつ必要であれば酢酸セル
ロースフィラメントを切断して酢酸セルロースステープ
ル繊維を得て、多数の酢酸セルロースフィラメントおよ
び/又はステープル繊維を結合しフィルタートウを製造
するフィルタートウの製造方法に関する。
【0003】また、本発明は、軸と交差する方向に密集
化され、酢酸セルロース用可塑剤又は接着剤で固めた酢
酸セルロースフィラメントおよび/又は酢酸セルロース
ステープルファイバーのフィルタートウの部分を含むタ
バコ喫煙フィルターエレメントに関する。
【0004】最後に、本発明は、酢酸セルロースフィラ
メントおよび/又は酢酸セルロースステープル繊維を、
酢酸セルロース用可塑剤又は接着剤を用いて軸と交差す
る方向に密集化したフィルタートウを提供し、次いで必
要ならばこのフィルタートウを包装用ストリップで包
み、密集化されたフィルタートウを切断し、必要ならば
個々のタバコ喫煙フィルターロッドとして包み、および
最後にこれらのフィルターロッドを個々のタバコ喫煙フ
ィルターエレメントとして切断することから構成される
タバコ喫煙フィルターエレメントの製造方法に関する。
【0005】
【従来の技術】紙巻きタバコフィルターは比較的分解が
遅く、またその為により多く喫煙が行われる場所の広い
人口集団にとって悩みの種となっている。
【0006】殆どの紙巻きタバコ用フィルターには、今
日、米国特許第2,953,837号中に記載されてい
る例のように53〜57%のアセチル数を有する繊維状
の酢酸セルロースが使用されている。この特許中に引用
された数値、すなわちアセチル含量としての38〜41
%は、前記アセチル数としての53〜57%の数値に対
応するものである。
【0007】他のポリマー、特に合成ポリマーと比較し
て、酢酸セルロースは実のところ生分解性であるが、こ
のような繊維物質の紙巻きタバコフィルターが環境要因
下で少なくとも光学的に消失した後のタイムスパンは今
日の推定では余りにも長過ぎる。
【0008】ドイツ特許出願第4013293号および
ドイツ特許出願第4013304号は、環境要因の作用
で比較的早く分解する紙巻きタバコフィルターについて
記載しているが、これらの紙巻きタバコフィルターは、
スパンPHB(ポリヒドロキシ酪酸)又はPHBとPH
V(ポリヒドロキシ吉草酸)の共重合体の軸に横方向に
充填した繊維束の断片を含んでいる。現在これらのポリ
マーは、工業的規模での入手が未だ不十分であること、
酢酸セルロースと異なる喫味に対する影響、およびこれ
らポリマーをフィルタートウやタバコ喫煙フィルターエ
レメントへ加工する際に未だ不明瞭な技術的問題がある
こと(例えばタバコ喫煙フィルターエレメントの固化、
あるいはこれらポリマーの紡糸に際して使用する問題視
されている溶媒に関連するもの等)などにより、フィル
タートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントの製造
には使用されていないか、あるいは少なくとも注目に値
する程には使用されていない。
【0009】ドイツ特許出願第3914022号から、
容易に生分解性であり、オイルランプ、永久光オイルキ
ャンドル、組成オイルランプ、グレーブランプモデル、
犠牲ランプおよびホイル用の被覆/容器の製造に使用さ
れている新規なプラスチック物質が知られている。プラ
スチック物質としては、ドイツ特許公開第391402
2号には酢酸セルロース等のセルロースエステル類、さ
らにポリエステル類、クエン酸エステル類、リン酸エス
テル類および有機鉄化合物等が挙げられている。しか
し、ドイツ特許出願第3914022号はフィルタート
ウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントの生分解性を
加速する可能性については何も表示していない。さら
に、ドイツ特許出願第3914022号に記載された調
合は、酢酸セルロース中の可塑剤の割合が高過ぎるため
にフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメン
トの製造に適さない。
【0010】最近、種々の環境条件の下での酢酸セルロ
ースの微生物的分解が科学雑誌に記載されている。例え
ば、オランダ、ユトレヒトでの1991年9月16日の
コレスタ(CORESTA)の喫煙技術部会会合で論文として読
まれたエバーハード・テューフェルおよびロルフ・ウィ
ルモンドによる報告「水系における酢酸セルロースフィ
ルターの分解」には、酢酸セルロースの生物的分解のメ
カニズムが記載されている。他の報告、USAノースカ
ロライナ州アッシュビルにおいて1991年10月22
日に開催されたタバコ化学者研究会議で論文として読ま
れたチャールス・ブッチャナン、ロバート・M・ガード
ナー、ロナルド・J・コマレック、およびデビッド・ス
トリックラーらによる「環境中での酢酸セルロースの消
長:フィルタートウ繊維の好気的生分解」では、酢酸セ
ルロースの好気的生分解が記載されている。
【0011】他の報告、C.J.リバードらによりアプ
ライド・バイオケミストリー・アンド・バイオテクノロ
ジー誌(Applied Biochemistry and Biotechnology)第3
4/35巻、1992年、ページ725−736に発表
された「メタンおよび二酸化炭素への嫌気的生物変換の
天然ポリマーアセチル化の影響」は、酢酸セルロースの
嫌気的分解を記載する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】嫌気的分解同様、酢酸
セルロースの好気的分解がアセチル数の減少に伴ってよ
り速く起こることは、上記3報告から明らかである。し
かし、上記報告は酢酸セルロースを含むフィルタートウ
およびタバコ喫煙フィルターエレメントの生分解を促進
させる可能性に関してヒントを与えるものではなく、特
に後の二つの報告は酢酸セルロースの生分解がアセチル
数の減少によって促進されることを示しているが、これ
を如何に技術的に酢酸セルロース繊維物質を含むフィル
タートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントへ実現
できるかについては何も述べていない。
【0013】先行技術を全体的に見た場合、フィルター
トウからなるタバコ喫煙フィルターエレメントと同様
に、酢酸セルロース繊維物質を含むフィルタートウおよ
びタバコ喫煙フィルターエレメントに関しては、それら
の生分解を促進する解決策は未だ知られていないことが
分かる。
【0014】従って本発明の目的は、環境影響力の作用
の下でより優れた生分解性を示す酢酸セルロースフィラ
メントおよび/又は酢酸セルロースステープル繊維を含
むフィルタートウの製造を可能とすることである。
【0015】また本発明の他の目的は、前記フィルター
トウの製造方法を実施可能とすることである。
【0016】また本発明のさらに他の目的は、軸と交差
する方向に密集化され、酢酸セルロース用可塑剤又は接
着剤により固化された酢酸セルロースフィラメントおよ
び/又は酢酸セルロースステープル繊維からなるフィル
タートウの部分を構成するタバコ喫煙フィルターエレメ
ントを提供することである。
【0017】最後に本発明のさらに他の目的は、上記タ
バコ喫煙フィルターエレメントの製造方法を提供するこ
とである。
【0018】
【課題を解決するための手段】フィルタートウに関し、
前記問題点は、酢酸セルロースフィラメントおよび酢酸
セルロースステープル繊維の少なくとも一方の表面にお
いて、53%未満、好ましくは49%未満のアセチル数
を有する酢酸セルロースからなることを特徴とする酢酸
セルロースフィラメントおよび/又は酢酸セルロースス
テープル繊維からなるフィルタートウによって解決され
る。
【0019】フィルタートウの製造方法に関しては、前
記問題点は、多孔紡糸口金を介してアセトン溶剤中に少
なくとも53%のアセチル数を有する酢酸セルロース溶
液を押し出すことによって酢酸セルロースフィラメント
を紡糸し、かつ必要ならば次いで酢酸セルロースフィラ
メントを切断し、酢酸セルロースステープル繊維とし、
ならびに多数の酢酸セルロースフィラメントおよび/又
はステープル繊維を密集化してフィルタートウを製造す
るフィルタートウの製造方法によって解決され、本方法
は酢酸セルロースフィラメント又は酢酸セルロースステ
ープル繊維を加水分解処理して、これらのフィラメント
およびステープル繊維の少なくとも表面において、酢酸
セルロースが、加水分解後に53%未満、好ましくは4
9%未満のアセチル数を示すようにされているか、ある
いは、フィルタートウとしては、酢酸セルロースフィラ
メントおよび酢酸セルロースステープル繊維からなるフ
ィルタートウ中の酢酸セルロースがアセトンに可溶かつ
少なくとも53%のアセチル数を有するものが用いら
れ、かつ前記酢酸セルロースフィラメント又はステープ
ル繊維を加水分解処理して、これらフィラメントおよび
ステープル繊維の少なくとも表面において、酢酸セルロ
ースが、加水分解後に53%未満、好ましくは49%未
満のアセチル数をもつものとされていることを特徴とし
ている。加水分解処理は好ましくは苛性ソーダ溶液又は
アンモニアガスを用いて実施することが好ましい。
【0020】さらに、アンモニアガスによる加水分解処
理はタバコ喫煙フィルターロッド又はタバコ喫煙フィル
ターエレメントに対して実施することが好ましい。
【0021】当然ながら、本発明に従った加水分解処理
は、苛性ソーダおよびアンモニア以外の加水分解剤、例
えば他の強塩基又は強酸、又はエステラーゼ等のエステ
ル分離酵素を用いて実施できる。
【0022】本発明の範囲内においてファイバートウと
は、(例えばドイツ特許出願第4106603号中の用
語「フィルタートウ」の定義された)多数の酢酸セルロ
ースフィラメントおよび/又は酢酸セルロースステープ
ル繊維の束と理解されなければならない。本発明のフィ
ルタートウは好ましくは多数の酢酸セルロースフィラメ
ントの束であるので、これらフィラメントは捲縮機中加
圧下で特別な捲縮を行うことができる。
【0023】フィラメントは事実上エンドレスな繊維と
理解されるべきであり、用語「ステープル繊維」は長さ
の限定された繊維(これら二つの定義に関してはロムプ
ス・レキシコン第8改定増補版、Franckh'sche Verlags
chandlung, W. Keller & Co., Stuttgart/19887,第2巻
ページ1283および1974年12月のDIN600
01T2を引用する第5巻ページ3925〜を参照)を
意味する。
【0024】本発明に記載のタバコ喫煙フィルターエレ
メントは好ましくは紙巻きたばこフィルターであるが、
シガー、シガリロー(細い小型の葉巻)又はパイプたば
このフィルターであってもよい。
【0025】用語「アセチル数」は、本発明の範囲内で
は酢酸セルロース中の結合酢酸の重量%で表した割合を
意味する(ウルマン工業化学大辞典、第5改定版A5巻
ページ444および445、VCH Verlagsgesellschaft
mbH, D-6940 Weinheim, ドイツ1986年を参照)。
【0026】
【実施例】以下本発明について、実施例によりさらに詳
細に説明する。 (比較例) 固形分28重量%の酢酸セルロースおよび0.5重量%
の酸化チタンをアセトン中に含む酢酸セルロース紡糸液
を調製した。この紡糸液の水分含量を3重量%へ調整し
た。用いた酢酸セルロースのアセチル数は55.4%で
あり、重合度(DOP)は200である。この紡糸液を
濾過し慣用のフィルタートウ紡糸装置を用いる乾式紡糸
によって紡糸した。生成された酢酸セルロースフィラメ
ントを束へ纏め、加圧下、捲縮機によって捲縮を行い、
ドラムドライヤー中で乾燥した。
【0027】捲縮機へ入れる際、前記束を550m/分
の投入速度で投入した。捲縮を行った酢酸セルロースフ
ィラメントの束をドラムドライヤー中に5分間置いた。
捲縮機から得た酢酸セルロースフィラメントからなるフ
ィルタートウを最初に充填機を用いて緩く積み重ね、次
いで圧縮梱包した。この梱包の残存水分は5.5重量%
であった。
【0028】このように製造したフィルタートウの規格
は3Y35HKであった。この名称は以下の特性を意味
する。 フィラメント力価 3.3dtex 全力価 38,500dtex 酢酸セルロースフィラメント断面形状 Y 本比較例に従って製造されたフィルタートウの生分解性
に関するデータを下記表(実施例の後)に示す。
【0029】(参考例) 前記比較例のものと同じ紡糸液を調製した。この紡糸液
を用いて比較例の場合と同様に加圧下捲縮機から酢酸セ
ルロースフィラメントからなるフィルタートウを製造し
た。但し、このフィルタートウの製造中、捲縮機の直後
に捲縮を行った酢酸セルロースフィラメントからなるフ
ィルタートウへ1モル苛性ソーダ溶液をスプレーした。
用いた苛性ソーダ溶液量は1時間当たり6リットルであ
った。ドラムドライヤー中での乾燥前に、中の空気温度
が80℃に設定され水蒸気で飽和された乾燥用コンベア
ー中へフィルタートウを通過させた。フィルタートウの
乾燥コンベアー中の滞留時間は7分間とした。
【0030】次に前記比較例の場合と同様に、フィルタ
ートウをドラムドライヤー中残水分量5.5重量%まで
乾燥し、積み重ね、圧縮梱包した。
【0031】このようにして、前記比較例に従って製造
されたフィルタートウの規格に相当する規格のフィルタ
ートウを製造した。
【0032】貯蔵3週間後、充填した梱包を開き、サン
プルを取り、これについてアセチル数および残アルカリ
含量を測定した。さらにアセトン中のフィルタートウの
溶解性を前記サンプルを用いて測定した。
【0033】その結果は以下のとおりである。 アセチル数 53.2% 残アルカリ含量 0.006% 溶解性 フィルタートウのアセトン3%
溶液は肉眼で明瞭に見える量の不溶物を含んでいた。
【0034】前記比較例において述べたように、実施例
1に従って製造したフィルタートウの生分解性に関する
データは(実施例の後の)表中に列記してある。
【0035】(実施例) 前記比較例に従って製造したフィルタートウ1Kgを下
記の実験室条件において加水分解処理した。
【0036】フィルタートウを容器中に入れ、この容器
を閉じた。閉じた容器中のフィルタートウを1時間連続
して以下のいずれかの作用下に暴露した。 ・水蒸気 ・アンモニア蒸気 ・二酸化炭素ガス 上記の各段階の間に容器は空になった。上記の3段階処
理は3回反復された。
【0037】次いでフィルタートウを容器から取り出
し、アセチル数および溶解性について試験した。結果は
以下のとおりである。 アセチル数 45% 溶解性 フィルタートウのアセトン3%
溶液は肉眼で明瞭に見える量の不溶物を含んでいた。 前記比較例および実施例1において述べたように、実施
例2に従って製造したフィルタートウの生分解性に関す
るデータを下記表中に示す。
【0038】 〔制御された微生物条件下での生分解性試験〕 限定された微生物的条件下での生分解に関する本発明方
法から得られる促進効果を立証するため、DIN384
09H52に記載された水溶性物質用の減成試験法に類
似した水不溶性サンプル用の変形の試験方法を開発し
た。
【0039】この修正試験方法によれば、微生物的減成
は分解過程における微生物による酸素消費の測定によっ
て測定される。
【0040】この酸素消費は圧力ゲージを用いて測定さ
れる。微生物の代謝によって生成する二酸化炭素は苛性
ソーダによって結合されので、これは圧力測定に影響を
与えない。
【0041】各試験においては、比較例、比較例および
実施例用の200mgのフィルタートウを微量要素溶液
中へ入れた。微生物的分解に必要な土壌細菌は土壌濾過
液から得た。前記各要素溶液を2mlの前記土壌濾過液
といっしょに植え付けた。
【0042】酸素消費量から計算したサンプルの重量ロ
ス%は下記表に示したとおりである。
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によるフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレ
メントは、酢酸セルロース繊維物質からなる既知のフィ
ルタートウおよび既知のタバコ喫煙フィルターエレメン
トと比較して、環境影響力下で腐敗速度を促進すること
を示しており、さらに現在の常用による条件下で本発明
のフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメン
トの貯蔵が微生物の減成の危険性なしに容易に可能であ
る。
【0045】特に利点として挙げられるのは、本発明の
フィルタートウの製造は、酢酸セルロース繊維物質から
なるフィルタートウの製造のための従来方法によって開
始できるが、追加の新たな加水分解方法を用いて、少な
くともその表面に53%未満、好ましくは49%未満の
アセチル数をもつ酢酸セルロースを有する、酢酸セルロ
ースフィラメント又はステープル繊維からなる本発明の
ファイバートウを得ることによって、このフィルタート
ウが微生物の加速的分解を示していることである。微生
物の加速的減成をもたらす49%未満の所望のアセチル
数をもつ酢酸セルロースはアセトン中に溶解せず、その
ため従来の(アセトンを溶媒として用いる)紡糸方法で
はフィラメントを紡糸できない。
【0046】また、酢酸セルロース繊維物質からなるフ
ィルタートウの製造の従来方法原理を採用することによ
り、(既存の装置に加水分解処理用の装置を追加するだ
けで本発明方法を実施することができるので)本発明に
記載のフィルタートウの新たな製造方法の実施装置に投
資するコストの低減を図ることができる。
【0047】本発明のタバコ喫煙フィルターエレメント
の製造に関しても同様のことが言える。ここでも、酢酸
セルロース繊維物質からなるタバコ喫煙フィルターエレ
メントの製造の従来方法原理を採用すれば、追加の新装
置は高いものではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // D06M 101:08 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A24D 3/10,3/02 B01D 39/04 C08B 3/06 D01F 2/28 D06M 11/38,101:08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酢酸セルロースフィラメントおよび酢酸セ
    ルロースステープル繊維の少なくとも一方からなるフィ
    ルタートウであって、 53%以上のアセチル数を有する酢酸セルロース溶液を
    多孔紡糸口金を介してアセトン溶剤中に押し出すことに
    よって紡糸した酢酸セルロースフィラメント、およびこ
    の酢酸セルロースフィラメントを切断した酢酸セルロー
    スステープル繊維の少なくとも一方を多数を密集化して
    得たものであり、 前記酢酸セルロースフィラメントまたはステープル繊維
    が加水分解処理され、この加水分解処理後において酢酸
    セルロースフィラメントおよび酢酸セルロースステープ
    ル繊維の少なくとも一方の表面において、酢酸セルロー
    スが53%未満のアセチル数を有することを特徴とする
    フィルタートウ。
  2. 【請求項2】前記加水分解処理によって前記フィラメン
    トおよびステープル繊維の少なくとも一方の表面におい
    て、酢酸セルロースが49%未満のアセチル数を有する
    請求項1記載のフィルタートウ。
  3. 【請求項3】酢酸セルロースフィラメントおよび酢酸セ
    ルロースステープル繊維の少なくとも一方からなるフィ
    ルタートウの製造方法であって、 (1)53%以上のアセチル数を有する酢酸セルロース
    溶液を多孔紡糸口金を介してアセトン溶剤中に押し出す
    ことによって紡糸した酢酸セルロースフィラメント、な
    らびにこの酢酸セルロースフィラメントを切断した酢酸
    セルロースステープル繊維の少なくとも一方を得る工程 (2)前記酢酸セルロースフィラメント、ならびにこの
    酢酸セルロースフィラメントを切断した酢酸セルロース
    ステープル繊維の少なくとも一方を密集化させて前記フ
    ィルタートウを得る工程、を含み前記酢酸セルロースフ
    ィラメントまたはステープル繊維を加水分解処理して、
    この加水分解処理によって酢酸セルロースフィラメント
    および酢酸セルロースステープル繊維の少なくとも一方
    の表面において、酢酸セルロースのアセチル数を53%
    未満とすることを特徴とするフィルタートウの製造方
    法。
  4. 【請求項4】前記加水分解処理によって酢酸セルロース
    フィラメントおよびステープル繊維の少なくとも一方の
    表面において、酢酸セルロースのアセチル数を49%未
    満とする請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】前記加水分解処理が荷性ソーダ溶液または
    アンモニアガスを用いて実施されることを特徴とする請
    求項3または4記載の方法。
  6. 【請求項6】軸と交差する方向に密集化され、かつ酢酸
    セルロース用可塑剤または接着剤により固められた、請
    求項1または2記載の酢酸セルロースフィラメントから
    なるフィルタートウのタバコ喫煙フィルター要素として
    の使用。
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