JP3266272B2 - 生分解性フィルター材料およびその製法 - Google Patents

生分解性フィルター材料およびその製法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシガレット、シガーまたはパイプのたばこ煙
フィルター要素として使用するための再生性（renewabl
e）原料からの生分解性フィルター材料の製法に関す
る。
喫煙製品、例えばシガレットは、細断された形の喫煙
可能なたばこ材料が包装紙で巻かれた円筒状の形を有す
る。主に、このシガレットは一方の端部にフィルターを
有しており、このフィルターはシガレットに帯封で結合
している。フィルター要素およびシガレットフィルター
は文献中にはフィルタートウとして非常に多く記載され
ている。シガレットフィルターの製造のためには通常、
材料としてセルロース−2,5−アセテートまたはポリプ
ロピレンからなる繊維材料を使用する。更に、紙または
ワタを使用することも公知である。公知法によれば、セ
ルロースアセテート繊維材料を、主にノズル紡糸法によ
り製造する。巻縮し、または圧縮室中で圧縮された、セ
ルロースアセテートフィラメントおよび／またはセルロ
ースアセテート紡糸繊維から、フィルタートウをまずフ
ィルター棒として製造し、その際巻縮したリボンを伸ば
し、容積を拡大し、かつ形状付与装置中で所望の寸法と
し、かつ紙で巻く。セルロース−2,5−アセテート原料
を通常可塑剤としてのグリセリンアセテートとコンパウ
ンドとするが、このグリセリンアセテートはたばこの煙
中に含有されて、問題となる。フィルタートウおよびた
ばこ煙フィルター要素の定義付けおよび詳細な記載に関
してはDE−Ａ−4109603およびDE−Ａ−1079521を示す。
フィルタートウおよびフィルターシガレットの製法は、
特に出版物、US−Ａ−5402802、DE−Ａ−4109603、特開
平５−377812、EP−Ａ−0285811、WO93/02070、特開平
５−392586、WO92/15209、およびEP−Ａ−0641525に記
載されている。同様に、生分解性シガレットフィルター
の製造および使用に関する多くの提案が開示されてお
り、このフィルターはセルロースエステルおよび／また
はポリヒドロキシ酪酸（PHB）を、もしくはポリヒドロ
キシ酪酸／ポリヒドロキシ吉草酸からなるコポリマー
（PHB/PHV）をベースとして製造される、例えばDE−Ａ
−4322965、DE−Ａ−4322966、DE−Ａ−4322967。通常
の気候条件で１〜２年間で生分解可能であるセルロース
ジアセテートの生分解性の促進を達成するために（M.Ko
rn,Nachwachsende und bioabbaubare Materialien im V
erpackungsbereich,第１版,1993,Verlag Roman Kovar,M
uenchen,P122）、多くの問題解決法が公知である。EP−
Ａ−0632968中にはセルロース鎖切断酵素の使用が、お
よびDE−Ａ−4322966中では分解促進性添加物である尿
素および尿素誘導体の使用が提案されている。EP−Ａ−
0632970もセルロースアセテートフィルターの分解速度
の促進に関する問題を課題としており、これは窒素化合
物を添加することにより解決を試みている。DE−Ａ−43
25352中にはε−カプロラクトンで変性されたセルロー
スアセテートをフィラメントの製造のために使用するこ
とを提案している。EP−Ａ−0632969は置換度の低い分
解性セルロースアセテートを記載している（置換度が２
を上まわるセルロースアセテートを難分解性としてい
る）。EP−Ａ−0597478は2.15未満の置換度およびポリ
カプロラクトンのような分解促進性添加物を有するセル
ロースアセテートを開示している。EP−Ａ−0634113
は、フィルタートウの分解性を改良するために、30％ま
で水溶性のポリマー例えばデンプンの使用下にセルロー
スエステルモノフィラメントをベースとする、たばこフ
ィルターおよびその製法を記載している。EP−Ａ−0641
525はセルロースアセテート（−繊維）をベースとする
シガレットフィルターの分解性を改良するために、木材
パルプを共に使用することを提案している。US−Ａ−53
96909はセルロースアセテートからなるシガレットフィ
ルターを記載している。WO93/07771はセルロース−2,5
−アセテートからなるフィルタートウを有するシガレッ
トフィルターの製法を記載しており、このためにはデン
プンを一緒に用いることにより分解速度を促進すべきで
ある。EP−Ａ−0597478は特にシガレットフィルターを
製造するための原料として使用するための置換度1.0〜
2.15を有する生分解性セルロースアセテートに関する。
EP−Ａ−0539191は軽量シガレットフィルターを記載し
ており、ここではフィルター材料は部分的に独立孔フォ
ームからなる。このことによりフィルターの軽量化が達
せられる。DE−Ａ−4013293およびDE−Ａ−4013304は、
フィルタートウの製造のための繊維原料として生重合体
ポリヒドロキシ酪酸および／またはポリヒドロキシ酪酸
／ポリヒドロキシ吉草酸のコポリマー（PHB/PHV）を使
用することによる改良された生分解性を開示している。
EP−Ａ−0614620はデンプンをベースとするフォーム
またはフィルムの形の生分解性フィルター要素を記載し
ている。このフィルター材料は押出成形により製造され
る。押出成形装置は多くの温度帯域を有する。
GB−Ａ−2205102は、フィルム、フォームまたはスト
ランドの形の、押出成形された多糖類材料、例えばデン
プンからなるシガレットフィルターの製法を記載してい
る。生分解性デンプン繊維およびそのシガレットフィル
ター中への使用はEP−Ａ−0541050から公知である。
これら多くの解決可能性が示すように、環境に対する
意識の高まりのために、特に良好な生分解性を有する、
改良されたフィルター材料、例えばシガレットフィルタ
ーに対する、要求がある。
本発明の課題は、シガレットフィルターもしくは喫煙
製品を製造するための、再生性原料からなるフィルター
トウもしくはフィルター材料を提供することであり、こ
れは良好なフィルター特性を有し、喫煙もしくは芳香の
損失に影響を与えず、かつその生分解性を改良する。
この課題は請求項に記載の特徴部により解決する。
この課題の解決において本発明は、フィルタートウお
よびフィルター材料を、熱可塑性デンプンをベースとす
る生重合体およびそのポリマー混合物からなる繊維およ
びフィラメントから製造するという基本的な思考から出
発する。
再生性の農産物原料からの生重合体材料は、近年多く
の理由から社会的な興味の中心になっている。この理由
は例えば生重合体からなる材料の開発における革新、発
掘原料の保存、自然循環への迅速で完全な生分解性によ
るゴミ発生の減少、CO2−遊離の減少による気象保護、
ならびに農業への使用可能性である。生重合体からなる
本発明によるフィルタートウを有するシガレットフィル
ターは、使用後に天然の分解工程により迅速に生物学的
に分解され、かつ迅速に問題を解決する、例えば主に公
共の用水路上に浮く吸い終わったシガレットの残りに起
因する、浄化装置中での詰まりおよび機能妨害を回避す
る。主に熱可塑性を有しデンプン材料からなる、使用し
た生重合体は、これを微生物の更なる作用下に風雨にさ
らすか、または排水中に達する場合、出発物質である二
酸化炭素および水に短時間で分解する。特に有利である
のは、この種のタバコ煙フィルターがタバコの煙中のタ
ールおよび縮合物質の含量を減少させ、喫煙の味に影響
を与えないことである。
次に本発明を実施例および図面につきより詳細に記載
する。
第１図はデンプンポリマー繊維からフィルターを製造
する工程概要図、 第1a図は第１図により製造したフィルター要素の横断
面図、 第1b図は第１図により製造したフィルター要素の縦断
面図、 第1c図は第１図により製造したフィルターを有するシ
ガレットの縦断面図、 第２図は生重合体フィルムからフィルターを製造する
工程概略図、 第2a図は第２図により製造したフィルター要素の横断
面図、 第2b図は第２図により製造したフィルター要素の縦断
面図、 第2c図は第２図により製造したフィルタを有するシガ
レットの縦断面図、 第３図はデンプンフォームからなるフィルターを製造
する工程概略図、 第3a図は第３図により製造したフィルター要素の横断
面図、 第3b図は第３図により製造したフィルター要素の縦断
面図、 第3c図は第３図により製造したフィルターを有するシ
ガレットの縦断面図、 第４図は種々異なるフィルター材料の生分解性のグラ
フ図である。
本発明によるフィルタートウもしくはフィルター材料
からフィルター要素を製造するために使用したデンプン
材料は熱可塑性を有し、この特性は“メルト・ブラウン
（Melt Blown）”法またはスピンフリース法での合成ポ
リマーおよび／またはセルロースアセテートと類似の作
業条件を適用して作業することにより可能になる。溶融
スピンコンパウンドから生重合体繊維を製造するための
“メルト・ブラウン”法は、有利に溶融体ポンプおよび
特別な“メルト・ブラウン”−ノズルを備える押出成形
装置を利用し、このメルト・ブラウンノズルは、約1000
個のノズルがレール上に列に並んで設けられている。デ
ンプンポリマー材料、BIOPLAST(R)GF 102および／また
はGF 105をベースとする押出成形繊維を繊維直径１〜35
μのエンドレス繊維として空気により渦流運動させ、冷
却し、かつ必要である場合は平滑にする。最初40〜120
℃に加熱し、かつ冷たい空気で変化を付けることにより
繊維の形に影響を与える、軸方向で吹き込まれる空気流
下に、この繊維を次の工程中で繊維束もしくは繊維スト
ランドにまとめ、循環するベルト上に取り、かつ一部加
熱可能であり、一部冷却可能なローラーを備えるカレン
ダー中で圧延し、かつ調節してエンドレス・フィルター
もしくはフィルタートウ棒にする。この繊維は特に延伸
することなく、従ってフィルタートウに必要な大きなフ
ィルター表面積を有する柔らかな毛足の長い布地構造を
有する。
スピンフリース法においては、MFI（DIN53735による
溶融インデックス）18〜200を有するデンプンポリマー
材料BIOPLAST(R) GF102および／またはGF105をベースと
するデンプン材料−熱可塑性物質をスピンポンプならび
にノズルプレートおよび1000を越すノズル開口部を有す
るスピンノズルを備える押出機中で、高微細繊維および
スピンフリースに加工する。その際単フィラメントから
繊維カーテンを製造し、その際ノズルに側方から供給す
る冷却空気を、フィラメントが延伸されるように促進す
る。押出成形された繊維は落下竪管中に３〜10mの深さ
に落下し、その際低溶融粘度の場合には落下深さによ
り、かつ軸方向空気流により繊維の延伸（1:5〜1:100）
が達せられ、この繊維は著しく高められた強度および繊
維直径１〜30μｍを獲得する。竪管の下端部では空気お
よび繊維が均一に渦動し、デンプン材料からなる生じた
フィラメントを固められていないバンドにまとめ、圧縮
室圧縮機中で圧縮し、かつフィルター棒製造装置中でフ
ィルター棒にする。
第１図中に示した、本発明によるフィルター要素１の
製造のための有利な方法によれば、出発物質として使用
されるデンプンポリマー顆粒２を、選択した添加物の添
加下に押出機３中で溶融物とし、単繊維４の形でフィル
ムとして相応する数のオリフィスを有するノズルプレー
トを介して押し出す。繊維４を回転する紡糸プレート５
を通過させ、繊維束にまとめ、引き続きガイド６、例え
ば圧縮ロールを通して延伸してエンドレスフィルター７
に成形する。形状付与装置８中で最終的な形状とし、そ
の際エンドレスフィルター７を場合によりもう一度圧縮
室圧縮機に導入し、フィルター棒製造装置中で個々のフ
ィルター要素１に加工する。
第1a図および1b図はそれぞれデンプンポリマーの繊維
４からなるフィルター要素１の横断面ならびに縦断面を
示す。
第1c図は本発明により製造したフィルター要素12を有
するシガレット10の縦断面を示し、その際たばこ11を含
有する部分およびフィルター要素１を有する部分はシガ
レット紙12で巻かれて結合し、更にフィルター要素１お
よびたばこ11への移行領域を強化するためにこの領域を
更なるバンド13で包む。
次に、本発明において使用すべき、再生性の原料をベ
ースとする生重合体を記載する。この生重合体は繊維、
フィラメント、繊維フィルターおよびワタの製造に好適
であり、主にデンプンをベースとしており、特に熱可塑
性デンプン、および熱可塑性デンプンおよび他の分解可
能なポリマー成分、例えばポリ乳酸、ポリビニルアルコ
ール、ポリカプロラクトン、脂肪族および芳香族ポリエ
ステルからなるポリマーおよびそれらのコポリマーの群
を包含する。その他の使用した添加物は可塑化剤、例え
ばグリセリンおよびその誘導体、六価の糖アルコール、
例えばソルビットおよびその誘導体である。熱可塑性デ
ンプンの製造は第１工程において、膨潤剤または可塑剤
を用いて、水の添加なしに、乾燥もしくは乾燥したデン
プンおよび／または作業の際に脱ガスにより乾燥される
デンプンの使用下に実施される。
天然デンプンとして市販のデンプンは水分を14％含有
し、ジャガイモデンプンは出発湿度として天然の水分18
％を含有する。水分を５％より多量に含有するデンプン
を加圧および／または加熱下に可塑化、もしくは糊化す
る場合、分解デンプンが生じ、この製造工程は吸熱的に
経過する。これに対して、熱可塑性デンプンの製法は発
熱工程である。更に、熱可塑性デンプンにおいては結晶
部分が５％未満であり、かつ変化しない。分解デンプン
においては、結晶部分は製造直後は同様に少ない、しか
しながらこの結晶部分は分解デンプンの貯蔵の際に再び
増加する。変化にさらされるのはガラス転移点でもあ
り、これは熱可塑性デンプンは−40℃にとどまり、一方
分解デンプンにおいてはガラス転移点は再び０℃を越え
る（EP−Ａ−0397819）。この理由から、分解デンプン
および分解デンプンをベースとする材料は貯蔵において
徐々に比較的壊れやすくなる。ポリマー混合物の製造の
際に、親水性でかつ極性のデンプンポリマー相および疎
水性でかつ非極性のポリマー相の均質化のために、相間
助剤を使用するが、この相間助剤を添加するか、または
これは有利にポリマー混合物の製造の際にその場で生じ
る。相間助剤としてはブロックコポリマーを使用し、こ
のブロックポリマーは特に、WO91/16375、EP−Ａ−0539
544、US−Ａ−5280055およびEP−Ａ−0596437中に記載
されている。これらの異なるポリマーの分子間コンパウ
ンド化は格差をつけた温度条件および剪断条件下に実施
し、加工可能な顆粒にする。熱可塑性のブレンドは認容
性の低いポリマー間の相界面のカップリングにより、最
適な処理窓（温度条件および剪断条件）で加工すること
により分散相の分布構造が達せられるように、技術的に
製造される。セルロースアセテート繊維−フィルターお
よびその他の低分子量生重合体、例えばポリヒドロキシ
酪酸（PHB）およびポリ乳酸（PLA）からなるフィルタ
ー、ならびに本発明によるデンプンポリマー繊維から成
るフィルター材料を有するフィルターの材料特性はポリ
マー表面の異なる化学的構造のために相互に異なる。マ
クロ分子として使用したデンプンは、75％を越えるアミ
ロペクチンフラクションにより、100万を越える分子量
を有する。このことは親水性のポリマー表面と共にたば
この煙中の濾過すべき有害物質粒子の付着性の改良に導
く。特に、吸入するたばこの煙中の凝縮物の濃度が、セ
ルロースアセテート−フィルターに比較して減少する。
この効果はデンプンポリマー−微細繊維の割合および繊
維の親水性により影響を受ける。
熱可塑性デンプンをベースとする好適なポリマー混合
物およびその製法は例えば、DE−Ａ−4317696、WO90/15
161、DE−Ａ−4116404、EP−Ａ−0542155、DE−Ａ−423
7535、およびDE−Ａ−19513235から公知であり、更にPC
T/EP 94/01946、DE−Ａ−19624641、DE−Ａ−1951323
7、DE−Ａ−19515013、CH−1996−1965/96およびDE−Ａ
−4446054中で提案されている。
第２図が示すように、更なる方法により本発明による
シガレットおよび喫煙製品のためのフィルタートウもし
くはフィルター材料はデンプン材料から成るフィルム16
から製造され、この際フィルム16を巻縮し、かつ折り畳
み、かつ縦方向に配向させ、円形フィルター棒として製
造し、紙および／またはフィルム材料から成る外部包装
で巻く。本発明により使用すべき出発物質はすでに記載
された主にデンプンから成るポリマー材料である。セル
ロースアセテートからなる巻縮され、かつ穴をあけられ
たフィルムからなるフィルタートウはUS−Ａ−5396909
中に記載されている。第２図中に概略的に示された方法
によれば、デンプンポリマー−顆粒２（デンプン材料BI
OPLAST(R) GF 102）を押出機３およびこれに接続するイ
ンフレート装置15中で加工して、フィルム16（BIOFLEX
(R) BF 102）にする。このフィルム16は次の特性を有す
る： このフィルムは100％までコンポスト化可能な単フィ
ルムからなり、これは生分解性材料に関する標準試験DI
N54900の品質要求に相当し、かつ“okコンポスト”保証
を有する。フィルムの層厚は15〜40μｍ、密度1.2g/c
m3、長さ方向の引張強度20N/mm2、横方向の引張強度15N
/mm2および水蒸気透過性600g/24時間/m2（23℃、および
相対湿度85％）である。“堅い手触り”およびフィルム
の層厚30μｍを有するフィルムをストリップに切断し、
延伸し、巻縮装置中で巻縮し、折り畳み、場合により穴
をあけ、かつ最後に形状付与装置８中で個々のフィルタ
ー要素１に加工する。この際、有利にはデンプンフィル
ム16はポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム
およびセルロースフィルムのような合成ポリフィルムよ
り著しく多量に水分を取り込むという利点を有する。こ
れにより、凝縮物取り込みを調節することができ、かつ
このフィルターの可撓性は上昇する。本発明によるフィ
ルタートウもしくはフィルター材料は少なくとも部分的
に熱可塑性デンプンを含有する、生重合体フィルムから
も製造することができる。これに関しては、例えば、DE
−Ａ−4317696、DE−Ａ−4228016、WO90/05161、DE−Ａ
−4116404、EP−Ａ−0524155、DE−Ａ−4237535、PCT/E
P94/01946、DE−Ａ−4446054、DE−Ａ−19513235に、な
らびにDE−Ａ−19513237、DE−Ａ−19624641、CH1996−
1965/96およびDE−Ａ−19515013に記載されている。
第2a図は巻縮された生重合体フィルム16からなるフィ
ルター要素１の拡大した横断面を示し、かつ第2b図は拡
大した縦断面を示す。
第2c図は第２図において示された方法で製造されたフ
ィルター要素１を有するシガレット10の縦断面を示す。
シガレット10のたばこ11を含有する部分およびフィルタ
ー要素１を有する部分はシガレット紙12で巻かれてい
る。更にフィルター要素１からたばこ11を含有する部分
への移行領域中まで、強化するバンド13で包まれてい
る。
第３図は、再生性原料、例えばデンプンからなる押出
成形されたフォームから成るシガレットフィルターおよ
び喫煙製品のためのフィルターとして使用するための本
発明によるフィルタートウもしくはフィルター材料を製
造するための方法工程を示す。
押出成形によるデンプンフォームの製造は、原則的に
例えば、DE−Ａ−3206751およびDE−Ａ−4317697に記載
されている。すでに1930年頃以降、いわゆるデンプンの
煮沸押出成形が公知である。この際有利に、二軸押出機
中でデンプンを加圧および加熱下にゼラチン化し、分解
し、かつフォームストランドとして押出成形する。この
方法技術は発泡スナック製品を製造する際に優先的に使
用されている。押出成形されたデンプンフォームは充填
チップとしても公知である。EP−Ａ−0447792は紙繊
維、デンプンおよび完全に鹸化したポリビニルアルコー
ルからなる、絶縁材として使用するための紙フォームを
押出成形により製造する方法を開示している。
本発明によれば（第３図）、押出機３中でデンプン、
有利に天然ジャガイモデンプンおよび可塑化性およびフ
ィルム形成性添加物の出発混合物21からデンプンフォー
ム20を熱的および機械的エネルギー供給下に圧縮し、場
合により変性し、可塑化し、かつ温度降下および圧力降
下により、発泡させ、直径10mmの発泡した円形異形材と
して製造し、かつ成形工程で直径7.8mmに円形に圧延
し、長さ12.6mmのフィルター棒に加工する。フォームフ
ィルター要素の比重は12kg/m3である。ここで特に有利
であるのは、押出成形されたデンプンフォーム29が主に
開放孔であり、こうして結晶の割合が５％を下回る分解
デンプンから成る発泡フィルター材料が、たばこの煙中
に含有される液体および液状有害物質、例えば凝縮物お
よびタール物質を吸着し、この際デンプンフォーム物質
自体は吸入可能であり揮発性の生成物をたばこの煙の中
に全く放出しないことを、可能にする。
第3a図はデンプンフォーム20からなるフィルター要素
１の拡大した横断面を示し、かつ第3b図は拡大した縦断
面を示す。
第3c図は第３図において示された方法で製造されたフ
ィルター要素１を有するシガレット10の縦断面を示す。
シガレット10のたばこ11を含有する部分およびフィルタ
ー要素１を有する部分はシガレット紙12で一緒に巻かれ
ている。更にフィルター要素１からたばこ11を含有する
部分への移行領域中まで、強化する外側バンド13で巻か
れている。
第３図中に示されたように、１工程法においてデンプ
ンフォーム20は二軸押出機Continua 37(R)を用いて押出
成形することにより製造し、圧縮行程で圧縮し、この際
このフォームをカレンダー装置22中で加工して、エンド
レスフィルター７にする。最終的な形状付与およびフィ
ルター要素１に切断することは形状付与装置８中で実施
する。デンプンフォームからフィルタートウもしくはフ
ィルター材料を製造するための１工程法の方法条件およ
び処方は第Ｉ表およびI A表中に、それぞれ４つの実施
例につき示す。その際、開放孔フォーム構造を有する弾
性で圧縮可能なフィルタートウが満足のゆく方法の結果
を形成する（実施例１〜３および５〜８）。実施例１〜
８による方法（第Ｉ表および第I a表）において、およ
び第３図においては、Werner＆Pfleiderer社のContinua
C37型の二軸押出機がデンプンフォーム−材料の押出に
用いられる。この押出機はそれぞれ直径1.5〜4mmのノズ
ルオリフィス１〜４個有していてよい、ノズルプレート
を有する。押出機の温度調節は、冷却加熱装置で実施す
る。この押出機は６つの温度帯域を有し、この際はじめ
の４つの帯域を25〜140℃の温度に保持する。温度帯域
５および６を140〜165℃の温度調節で実施することがで
きる。有利な温度調節は第Ｉ表および第I a表から明ら
かになる： 二軸押出機の回転数は有利に200〜300r.p.m.である。回
転数は主に出発物質の供給量と共に押出機のトルクを決
定する。実験においては回転数350r.p.m.を選択した。
デンプンフォーム20の最適発泡は溶融物の内部温度160
〜195℃で達せられる。この内部温度は実験においては
実現された。押出機中では作業圧25〜55バールが生じ、
この際最高の結果は高い内部圧により達せられる。ノズ
ル形状に関しては、直径、ノズルの数およびノズルプレ
ート中のオリフィスの配置のバリエーションを調べた。
オリフィスは直径1.5〜3mmでテストし、この際ノズルの
数はノズル１〜３個で変化させた。オリフィスの配置は
ノズルプレートの中央から、中間の直径および最も大き
な直径までテストした。一工程法の実施した実験に関し
ては、中央に配置された、オリフィス直径2.5mm（実施
例１）もしくは4mm（実施例２〜４）を有するノズルで
それぞれ実験した。
本発明によるフィルタートウもしくはフィルター材料
の製法のための出発物質は： 天然デンプン（Emsland社から）、スーパー発泡剤タ
イプ（NaHCO3−CaCO3−クエン酸混合物）、ポリビニル
アルコール（ヘキスト社、Typ Mowiol 1788）および流
動助剤（リン酸三カルシウム）、ならびに場合によりEP
−Ａ−0641817から公知のポリエステルアミド（商品名V
P BAK1095でBayer AG社から購入可）およびDE−Ａ−196
15151号公報に記載されているポリエステルウレタン
（商品名、Degranil DLNでBayerAG社から購入可）が提
案される。
デンプン−添加物−混合物（固体供給物）の供給のた
めに一軸容量測定供給装置を使用し、その際供給量は押
出機の運転パラメーターに直接依存している。この装置
は中空軸を用いて、かつ1.5kg/h〜35kg/hの処理量を有
する。有利な供給量は第４図から明らかである。
液体供給には、ガンマ/5型の膜供給装置（ProMint社
製）を用いる。実施例１〜８においては液体量を０〜５
/hで変化させた。第Ｉ表中では、液体の供給容量を、
供給ポンプの調節ストローク数（一分あたりのストロー
ク）あたり調節ストローク量（0.1ml/ストローク）とし
て示した。供給装置を5:55に調節する際は、１分あたり
55ストロークで、１ストロークあたり0.5mlを供給す
る。これは１分あたりの供給量27.5mlを生じる。
カレンダー装置22はタンデム式に配置された４つのミ
ーリングプーリーからなる。ミーリングプーリーの直径
および溝深さ／溝幅は実施実験において変化させた。更
に、プーリーに対する加圧作用が５〜100Nを生じる、種
々異なる引張強度の引張バネを使用してテストした。有
利なカレンダー装置の圧力は第Ｉ表からわかる。デンプ
ンフォーム20のエンドレスフィルター７はこの際種々異
なる寸法に小さくされ、かつ最終的に標準最終直径にな
る。
これに続く調節はデンプンフォーム20を場合により一
定の水分含量にする。
形状付与装置８としては引き込みローラを備えるペレ
タイザーを使用する。一定の引き込み速度において、カ
ッター回転数およびカッターの数を調節することによ
り、フィルター要素１もしくはシガレットフィルターの
長さを調節することができる。
実施した例については次の認識が得られた： 押出機のスクリュー回転数を上昇させる際に、内部圧
力および溶融物温度は上昇し、かつデンプンフォームの
発泡は改良される。この効果を保持するためには、供給
量を同時に上昇させなければならない。多量に供給され
た液体量は、デンプンフォームがノズルの直後に発泡す
るが、次いで崩壊する結果を生む。従って、固体物質お
よび液体物質の供給量の割合は正確に調節しなければな
らない。調節可能な運転パラメーターは、押出機３の最
大トルクにより限定され、そうして押出機中での出発物
質の加工の際の供給量および温度供給は中間範囲にあ
る。それぞれ押出機および供給装置の調節した運転パラ
メーターにより、カレンダー装置22の通過前に、デンプ
ンフォーム20からなるエンドレスフィルター７は密度6k
g/m3〜10kg/m3を有する。カレンダー装置22中での圧縮
により、エンドレスフィルター７の密度は、一定の質量
において容積が減少することにより上昇する。この密度
上昇は主に、カレンダー装置22の前のエンドレスフィル
ター７の密度、プーリーの数および圧力に依存する。
二工程法においては、最初に公知法によりデンプン顆
粒が製造される（例えば、DE−Ａ−4317696またはWO90/
05161）。引き続き、デンプン顆粒の一軸押出機中での
新たな押出によるデンプンフォームストランドへの加
工、および一工程法での条件と同様な条件下でのフィル
タートウもしくはフィルター要素１への二次加工を実施
する。従って、詳細な製法の記載は割愛する。第II表お
よび第II a表は熱可塑性デンプン−ポリマー−顆粒の製
造のための方法条件および処方の４つの例につき示す
（第１工程）： 第III表および第III a表は、デンプンフォームに加工す
べき熱可塑性デンプン−ポリマー顆粒からフィルタート
ウもしくはフィルター材料を製造するための方法条件を
示す（第２工程）： 第４図は本発明によるフィルター材料に関する生分解性
テストの結果を示す。この際線ａ）はデンプンフォー
ム、線ｂ）は繊維およびフィルム（デンプン材料BIOFLE
X(R) BF 102）、線ｃ）はセルロース粉末および線ｄ）
はセルロース−2,5−アセテートを示す。本発明による
フィルター材料の著しい特性は迅速な生分解である。こ
の特性は、次の方法（Institut O.W.S.in Gent Belgien
による）によりデンプンポリマー材料BIOLFELEX(R) BF
102に関してテストした：改変ASTM Ｄ 5338−92に相
当するCEN草案“Evaluation of the Ultimate Aerobic
Biodegradability and Disintegration of Packing Mat
erials under Controlled Composting Conditions−Met
hod by Analysis of Released Carbon Dioxide"。本発
明によるフィルタートウもしくはフィルター材料を製造
するための繊維およびフィルムをこれから製造するため
のデンプン材料BIOFLEX(R) BF 102は、このテスト条件
下に45日後に96.6％までミネラル化した。対照物質であ
る、完全に生分解性であるとされている純粋なセルロー
ス粉末（線ｃ）は同じ条件下で同じ時間経過において、
僅かに79.6％が分解された。従って、BIOFLEX(R) BF 10
2はO.W.S.研究所の見解によれば、完全に生分解性であ
ると見なされる。デンプンフォームから成るフィルター
材料（線ｄ）はその多孔性表面およびポリマー組成によ
り更に迅速に完全に分解性である。非常に良好な生分解
性はCSB（化学的酵素要求（mg/））およびBSB5（生物
学的酸素要求（mg/））により、調べることができ、
この際1050mg/のCSBおよび700mg/のBSB5が測定され
た。BSB5/CSB×100からなる商は、66％の非常に高い生
化学的分解性を示し、この際50％より高い数値が非常に
良好な分解性であるとみなされる。すでに10日後にデン
プンフォームから成るフィルター材料は好気コンポスト
条件下に、90％より多くが生分解された。
全ての本発明によるフィルター材料はLAGA−情報紙M1
0:コンポストに関する品質基準および適用推奨基準、な
らびにDIN54900:“ポリマー材料のコンポスト化性の試
験”の品質要求に相当し、かつ“okコンポスト”保証に
相当する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 96:00 Ｂ２９Ｋ 96:00 Ｂ２９Ｌ 31:14 Ｂ２９Ｌ 31:14 (72)発明者 ハラルト シュミット ドイツ連邦共和国 エメリッヒ シュピ リングシャー ヴェーク 51 (56)参考文献 特開 平７−75542（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74299（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−19640（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A24D 3/02

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デンプンをベースにしたポリマー混合物か
    らなる、セルロース不含のフィルター材料を用いて、た
    ばこの煙用フィルターのための生分解性フィルター要素
    （１）もしくはフィルタートウを製造する方法におい
    て、次の工程： ａ）デンプンならびに添加物からなる配量混合物を押出
    機中に連続的に供給し、その際添加物がポリビニルアル
    コール、ポリエステルアミド、および／またはポリエス
    テルウレタン、流動助剤ならびに場合により発泡剤であ
    る、 ｂ）溶融物を形成するために格差を付けた温度−圧力分
    布下に混合物を加熱混練し、 ｃ）溶融物をノズルを介して押し出し、 ｄ）空気透過性形状を有する押出成形体を形成し、 ｅ）この押出成形体を圧縮し、エンドレス円形フィルタ
    ー棒を製造し、かつ ｆ）この円形フィルター棒を包装し、かつ個々のフィル
    ター要素を製造する、 により生分解性フィルター要素を製造する方法。
  2. 【請求項２】工程ｃ）およびｄ）を連続的に順次実施す
    る請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】工程ａ）〜ｃ）中で使用する押出機が二軸
    押出機である請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】押出機が多くの温度帯域、有利に温度帯域
    ６個を有する請求項１から３までのいずれか１項記載の
    方法。
  5. 【請求項５】工程ａ）は第１および第２温度帯域で行わ
    れ、工程ｂ）は第３〜第６温度帯域で行われる請求項１
    から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】工程ａ）を次の温度帯域： 帯域1:25〜 45℃ 帯域2:70〜110℃ 工程ｂ）を次の温度帯域： 帯域3:110〜160℃ 帯域4:150〜220℃ 帯域5:180〜220℃ 帯域6:180〜220℃ で実施し、かつこの溶融物を180〜220℃でフォームとし
    て押出成形する請求項１から５までのいずれか１項記載
    の方法。
  7. 【請求項７】デンプンをベースにしたポリマー混合物か
    らなる、セルロース不含のフィルター材料を用いて、た
    ばこの煙用フィルターのための生分解性フィルター要素
    （１）もしくはフィルタートウを製造する方法におい
    て、第１工程として次の工程で： ａ）デンプンならびに添加物からなる配量混合物を押出
    機中に連続的に供給し、その際添加物がポリビニルアル
    コール、ポリエステルアミド、および／またはポリエス
    テルウレタン、流動助剤ならびに場合により発泡剤であ
    る、 ｂ）溶融物を形成するために格差を付けた温度−圧力分
    布下に混合物を加熱混練し、 ｃ）溶融物をノズルを介して押し出し、熱可塑性デンプ
    ン−ポリマー−顆粒を製造し、 第２工程として次の工程で： ａ）得られた熱可塑性デンプンポリマー−顆粒を押出機
    中に連続的に供給し、 ｂ）溶融物を形成するために格差を付けた温度−圧力分
    布下に混合物を加熱混練し、 ｃ）溶融物をノズルを介して押し出し、 ｄ）空気透過性形状を有する押出成形体を形成し、 ｅ）この押出成形体を圧縮し、エンドレス円形フィルタ
    ー棒を製造し、かつ ｆ）この円形フィルター棒を包装し、かつ個々のフィル
    ター要素を製造する、 ことにより生分解性フィルター要素を製造する方法。
  8. 【請求項８】第２工程の工程ａ）〜ｃ）中で使用する押
    出機が一軸押出機である請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】第２工程の工程ａ）〜ｃ）中で使用する押
    出機が二軸押出機である請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】押出機が多くの温度帯域、有利に温度帯
    域６個を有する請求項７から９までのいずれか１項記載
    の方法。
  11. 【請求項１１】工程ａ）は第１および第２温度帯域で行
    われ、工程ｂ）は第３〜第６温度帯域で行われる請求項
    ７から10までのいずれか１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】第１工程の工程ａ）を次の温度帯域： 帯域1:25〜545℃ 帯域2:60〜100℃ 第１工程の工程ｂ）を次の温度帯域： 帯域3:90〜120℃ 帯域4:90〜120℃ 帯域5:90〜120℃ 帯域6:90〜125℃ で実施し、かつこの溶融物を80〜180℃で顆粒として押
    出成形する請求項７から11までのいずれか１項記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】第２工程の工程ａ）を次の温度帯域： 帯域1:25〜 45℃ 帯域2:60〜120℃ 第２工程の工程ｂ）を次の温度帯域： 帯域3:100〜190℃ 帯域4:140〜190℃ 帯域5:140〜190℃ 帯域6:140〜200℃ で実施し、かつこの溶融物を150〜200℃でフォームとし
    て押出成形する請求項７から12までのいずれか１項記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】デンプンが天然または変性デンプンであ
    り、有利に天然ジャガイモデンプンである請求項１から
    13までのいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】この押出成形体が紡糸繊維、フィルムま
    たはフォームである請求項１から14までのいずれか１項
    記載の方法。
  16. 【請求項１６】ノズルは、紡糸繊維の押出のためには10
    00個を越えるオリフィスを有し、フィルムの押出のため
    には１〜２個のオリフィスを有し、もしくはフォームの
    押出のためには１〜40個のオリフィスを有する、請求項
    １から15までのいずれか１項記載の方法。
  17. 【請求項１７】フィルムの押出のためのノズルは広幅ス
    リットノズルまたは環状ノズルもしくは二重環状ノズル
    であり、フラットフィルムまたはインフレートフィルム
    を成形する、請求項１から16までのいずれか１項記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】溶融物を押出成形の前に可塑化する請求
    項１から17までのいずれか１項記載の方法。
  19. 【請求項１９】フィルター材料がストランド状であり、
    横軸方向に圧縮され、かつ包装されている、請求項１か
    ら18までのいずれか１項記載の方法。
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