JP3299955B2 - トライローバル断面のセルロースアセテートフィラメント - Google Patents

トライローバル断面のセルロースアセテートフィラメント

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、トライローバル断面形状を有
し、およそ2.1から3.0の置換度を有するセルロー
スアセテートフィラメントに関する。
【0002】フィルタートウの製造に用いられるセルロ
ースアセテートフィラメントは、たばこの煙中の汚染物
質への作用表面積を大きくするために、できる限り高い
比表面積、すなわちフィルタートウの単位重量あたりで
きる限り高い比表面積を有するべきである。こうするこ
とによって、高濾過能力が得られるとともに、原材料の
経済的使用が可能となる。比表面積を決定する重要なパ
ラメーターは、単位長さあたりのフィラメントの質量を
表すフィラメントタイターと、フィラメント断面の周長
の二乗に対するフィラメントの断面積の比率尺度を表す
形状因子PEと、そして凸包の面積に対するフィラメント
の断面積の比率尺度を表す形状因子KHである。比表面積
を高くするには、これらのパラメーターをできる限り低
く維持しなければならない。
【0003】トライローバル断面は、低い形状因子を達
成するのに有利な、ひいては高い比表面積を達成するの
に有利な断面形状である。トライローバル断面形状のフ
ィラメントとしては、最新技術で、三角形の断面形状を
有するオリフィスから紡糸されるものが知られている。
このような製造プロセスが、例えばドイツ特許 43 02 0
55号に開示されている。この引例プロセスにおいて、ト
ライローバルの、つまり3本の腕を有する星形構造のセ
ルロースアセテートフィラメントが、押しだし後に、溶
剤、一般的にはアセトンを蒸発させることによって形成
される。最新技術におけるこれらオリフィスで達成可能
な形状因子の値としては、PE形状因子がおよそ0.36
0から0.400、KH形状因子がおよそ0.580から
0.620である。
【0004】あるいは、円形断面の極めて細いフィラメ
ントを束にすることによって所望の大きな表面積を達成
することも可能である。これらの細いフィラメントは、
小さな丸孔オリフィスから紡糸されるようになってい
る。このような方法が米国特許5,269,996号に開示され
ている。しかし、36μmより小さい直径というこれら
大変細い丸孔のオリフィスからの押しだしプロセスは、
極めて困難である。したがって、この引例方法を技術的
に実現する過程でいくつかの問題が生じると考えられ
る。
【0005】さらに、たばこ産業用セルロースアセテー
ト繊維を製造する方法が、米国特許5,512,230号に開示
されている。この引例特許に開示された方法は、紡糸液
に5%から40%の水を添加して、置換度1.0から
2.2のセルロースアセテート繊維を押しだせるように
したものである。
【0006】こうして、所望の特性という観点から、上
記のようにして得られたフィラメントタイターに対し
て、フィルターの、特にたばこフィルターのフィルター
材において、とりわけ煙組成物の濾過に関して、改良さ
れるべき点のあることがわかった。このような改良を化
学的手段で達成する提案がいくつか知られている。しか
し物性的修正を加えることによって上記したように最新
技術をさらに発展させるような明確なアドバイスは、文
献等にみあたらない。
【0007】さらに、欧州特許 0 711 512号では、平均
径が小さく比表面積の高いフィブリル化状セルロースエ
ステル繊維について開示している。しかしこの刊行物に
は、これらの繊維でトライローバル断面形状のものにつ
いては言及されていない。むしろ実際の繊維の形態とし
ては、不定形のもの、すなわちかなり枝分かれしたもの
となっている。このようなフィブリル化されたファイバ
ー、すなわちスプリットファイバーを製造するには、セ
ルロースエステル液をオリフィスから押しだして、この
押しだし物に剪断力を作用させながら、セルロースエス
テル用の沈殿剤に導入させる。このようにしてフィブリ
ル化された繊維だけが高い比表面積を有する。そして繊
維の断面形状は、この比表面積に対してほとんど重要で
はない。またこの刊行物では、セルロースエステルの繊
維長さは一般的におよそ0.1から10mmで、およそ
0.2から5mmが好ましいとされている。つまりエンド
レスフィラメントは製造されていない。なおこれらのフ
ィブリル化された繊維の比表面積を測定する方法とし
て、固体表面はある量の気体分子を吸収するという原理
に基づいたBET法が用いられている。フィブリル化の枝
分かれをもっとも細かくして形成された表面積の増加分
はこの方法で正確に測定できる。
【0008】したがって本発明の目的は、たばこフィル
ターにおける煙の組成物を吸収する際の効率に関して、
上記した最新技術を改良した、トライローバル断面を有
するセルロースアセテートフィラメントを提案すること
である。このような繊維は従来の技法で簡単に製造でき
る。
【0009】本発明によれば、上記の目的は、およそ
2.1から3.0の置換度でトライローバル断面形状
で、さらに3.3dtexより低いフィラメントタイター
と、0.320より低いPE形状因子と、そして0.56
0より低いKH形状因子とを有するセルロースアセテート
フィラメントによって達成できる。
【0010】これらの繊維がたばこフィルターに使用さ
れるときに、タイターが3.3dtexより低い値であるこ
とと共に形状因子が有利なものであることによって、特
別な利点、つまり吸収および吸着挙動の改良がもたらさ
れる。言い換えるとこれは、フィラメントの質量は一定
に保たれていながら表面積をより大きくできるというこ
とである。欧州特許 0 711 512号に開示されたセルロー
スエステル繊維とは異なり、比表面積の増加は、セルロ
ースアセテートフィラメントの断面形状を適正化するこ
とによって可能となった。本発明のフィラメントは、フ
ィブリル化されていない、すなわち糸状に引き裂かれて
いない。なおタイターに対する下方境界値を正確に述べ
ることはできない。しかし製造業者の実務上の観点から
は、タイターが0.7dtexより低くなると製造が困難に
なってくると推定できる。これに関して、この最小のタ
イターは丸孔オリフィスでも得られるということとの違
いに留意すべきである。つまり、本発明の範囲内で、ト
ライローバル断面形状のフィラメントに対しても同じよ
うにタイターを最小にすることが要求されているわけで
はない。タイターはおよそ0.7から2.7dtex、特に
1.0から2.5dtexの範囲が、とりわけ有利と考えら
れる。
【0011】本発明の範囲内で、PE形状因子は0.32
0より低い。製造の際の実務的な考慮を行えば、およそ
0.18という最小値が下方値と仮定でき、さらに0.
2から0.3の範囲が好適である。
【0012】好適な境界条件についてKH形状因子にも、
PE形状因子に対するのと同様の考慮を行う。およそ0.
35が好適な下方値で、0.4から0.52の範囲が特
に好適であると言える。
【0013】上述のフィラメントは、トライローバル断
面形状のオリフィスから押しだしによって得られる。本
発明におけるオリフィスの断面積はおよそ0.002mm
2であり、オリフィス細管断面のPE形状因子はおよそ
0.37である。かくして、セルロースアセテートフィ
ラメントのトライローバル断面形状は、このオリフィス
の断面によってすでに特定化されている。結局、最新技
術における形状因子よりも大幅に有利な形状因子を有す
るフィラメントを得ることができた。
【0014】フィラメントの質量に対する表面積の率
は、本発明での形状因子における減少によって大幅に改
良できた。たとえばタイターが3dtexでPE形状因子が
0.380のフィラメントの比表面積は、0.290m2
/gである。PE形状因子を0.300まで下げることに
よって、同じ細さでありながら比表面積が0.327m2
/gのフィラメントが得られる。これは、同じ質量のフ
ィラメントで表面積が13%増加したことに相当する。
比表面積について上記した値は幾何計算のみによって算
定したものであるため、BET法での測定によって得られ
た値より低くなっていることに留意すべきである。した
がって、本発明のフィラメントにより、原材料の経済的
な使用を実現化し、コストの低減化をはかることができ
たということになる。
【0015】この押しだしプロセスは、乾式紡糸による
従来の方法で可能である。したがって、本発明のセルロ
ースアセテートフィラメントは、煙の吸収能力において
も製造方法の簡易さにおいても、目立ってすぐれている
ということである。セルロースアセテートの置換度DSが
およそ2.1から3.0、特にはおよそ2.3から2.
9、さらに特には2.3から2.7であるために、およ
そ3%の水を含有する従来の紡糸液での反応が可能であ
る。なおおよそ2.5の置換度が特に好ましいものとみ
なされている。
【0016】以下、本発明を実施例によって説明する。
それぞれの場合で、アセトン溶剤にとかしたセルロース
アセテート紡糸液が、これらの実施例に用いられた。
【0017】実施例1: 紡糸液: セルロースアセテートの置換度(DS): 2.48 セルロースアセテートの濃度: 27.8% 水の濃度: 3.5% 紡糸液の粘度: 68Paxs 紡糸条件: 紡糸ヘッドの温度: 56℃ 紡糸セルの温度: 65℃ 125孔のトライローバル押出しダイ 紡糸速度: 300m/mm 延伸係数(Drawing factor): 1.6
【0018】これらパラメーターのもとで行われたこの
紡糸方法により、フィラメントあたり3.0dtexのタイ
ターと、0.290のPE形状因子と、そして0.505
のKH形状因子のフィラメントが得られ、これによって表
面積が有利に大きくなった。そしてさらに、このフィラ
メントは、たばこの煙組成物に対するより優れた濾過特
性を示した。
【0019】実施例2: 紡糸液: セルロースアセテートの置換度: 2.45 セルロースアセテートの濃度: 28.5% 水の濃度: 2.7% 紡糸液の粘度: 71Paxs 紡糸条件: 紡糸ヘッドの温度: 56℃ 紡糸セルの温度: 65℃ トライローバル押出しダイ オリフィスの断面積: 0.00118mm2 紡糸速度: 400m/mm 延伸係数(Drawing factor): 2.1
【0020】これらパラメーターのもとで、2.1dtex
の細さ程度と、0.303のPE形状因子と、そして0.
517のKH形状因子のセルロースアセテートフィラメン
トが得られた。この利点は、実施例1の利点と同様であ
った。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 2/30 D01D 5/253

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トライローバル断面を有し、実質的に2.
    1から3.0の置換度を有するセルロースアセテートフ
    ィラメントであって、 前記フィラメントは、3.3dtexより低いタイターと、
    0.320より低いPE形状因子と、0.560より低い
    KH形状因子とを有し、これら形状因子は以下の比率によ
    って決定されることを特徴とするセルロールアセテート
    フィラメント。 PE=4πA/P2 および KH=A/Ak ここに、Aはフィラメントの断面積、Pはフィラメント断
    面の周長、そしてAkはフィラメント断面の凸包の面積で
    ある。
  2. 【請求項2】前記フィラメントが実質的に2.2から
    2.7の置換度を有する請求項1記載のセルロースアセ
    テートフィラメント。
  3. 【請求項3】前記フィラメントが実質的に0.7から
    2.7dtexのフィラメントタイターを有する前記請求項
    の少なくとも一つに記載のセルロースアセテートフィラ
    メント。
  4. 【請求項4】前記フィラメントが実質的に0.2から
    0.3のPE形状因子を有する前記請求項の少なくとも一
    つに記載のセルロースアセテートフィラメント。
  5. 【請求項5】前記フィラメントが実質的に0.4から
    0.52のKH形状因子を有する前記請求項の少なくとも
    一つに記載のセルロースアセテートフィラメント。
JP2000503272A 1997-07-16 1998-07-15 トライローバル断面のセルロースアセテートフィラメント Expired - Fee Related JP3299955B2 (ja)

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