JP3675523B2 - タバコフィルター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、喫煙後に環境中に廃棄されたとしても、雨水などによって容易に崩壊または分散するタバコフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タバコ煙中のタール類を除去し、喫味を損なわないため、タバコ煙ろ過体の主たる構成要素として、セルロースエステルの繊維束で構成されたタバコフィルターが広く使用されている。
【０００３】
セルロースエステルの繊維束で構成されたタバコフィルターでは、フィルタープラグの形状を維持し、かつフィルタープラグからフィルターチップを切断するために必要な硬度を得るため、バインダーとして可塑剤（例えば、トリアセチン、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネート、ジブチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、クエン酸トリエチルエステルなど）が用いられる。
【０００４】
前記可塑剤を用いて成形したフィルタープラグは、可塑剤により繊維同士が部分的に融着している。すなわち、可塑剤は、セルロースエステル繊維の接着部位で、ランダムに結合するバインダーとしての機能を有する。そのため、使用後に廃棄すると、環境中で形状が崩壊するまで長時間を要し、美観を損なうだけでなく、環境汚染の一因となる。
【０００５】
特開昭５６−２４１５１号公報には、酢酸セルロース繊維と、これらの繊維を交差点で熱融着させるための熱融着性繊維とを含むフィルターが開示されている。熱融着性繊維としては、フィブリル化したポリオレフィン繊維などが使用され、その使用量は、酢酸セルロースに対し２５〜５０重量％である。このようなフィルターは、熱融着繊維により、酢酸セルロース繊維が多数の交点で三次元的に節接合しているため、水中で実質的に崩壊性を示さない。
【０００６】
米国特許番号４１１１１７号に対応する特開昭５０−７５２２３号公報には、高沸点のポリオールと、ポリエステル、ポリアミドおよびポリエステルアミドからなる群から選択され、前記ポリオールに可溶であるとともに水溶性または水分散性のポリマーとで構成された接着組成物を用い、セルロース繊維を接着させることにより、タバコフィルターを製造することが開示されている。また、ＷＯ ９３／２４６８５には、セルロースエステル繊維と光活性金属酸化物とで構成された生分解性のたばこフィルターに関し、繊維が水溶性結合剤により結合されたフィルター束と、このフィルター束部分を巻紙で覆い、かつ固定するための水溶性接着剤とで構成されたフィルターロッド（タバコフィルター）が開示されている。これらのタバコフィルターは、大量の水中に投入された場合や、降雨にさらされた場合に、速やかに綿状に形状が崩壊することが期待できるが、繊維同士のからみが強固なため、綿状から繊維状への分散が遅く、長期間綿状の塊まりのまま環境中をさまよい著しく美観を損ねることになりかねない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、雨水等の作用によって容易に形状が崩壊し、速やかに環境に分散するため、喫煙後に廃棄されても、環境の美観を損ねることのないタバコフィルターを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、セルロースエステル繊維の繊維束からタバコフィルターを巻き上げる際に、セルロースエステル繊維の繊維束をあらかじめ繊維束の長軸方向に沿って分割しておくことによってタバコフィルターの崩壊を促進できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、繊維束の長軸方向に沿って分割されたセルロースエステル繊維の繊維束を水溶性高分子をバインダーとして成型したタバコフィルターである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のタバコフィルターを得るには、繊維束の長軸方向に沿って分割されたセルロースエステル繊維の繊維束を水溶性高分子をバインダーとしてロッド状に成型すれば良い。
【００１１】
適切な分割の数は、繊維束の繊度や捲縮の数などによって異なり、厳密に限定できないが、おおむね３〜１０００の範囲が好ましい。この範囲より少ないと、十分な環境への分散性が期待できない。また、この範囲より多いと巻き上げの際に多くの繊維クズ（巻き上げフライ）を発生し作業環境の悪化や装置トラブルに繋がる危険が大きくなる。
【００１２】
前記セルロースエステルとしては、例えば、セルロースアセテート、セルロースブチレート、セルロースプロピオネートなどの有機酸エステル； セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステル； およびポリカプロラクトングラフト化セルロースエステルなどのセルロースエステル誘導体などが例示される。これらのセルロースエステルは単独でまたは二種以上混合して使用できる。
【００１３】
セルロースエステルの平均重合度は、例えば５０〜９００、好ましくは２００〜８００程度である。セルロースエステルの平均置換度は例えば、１．５〜３．０程度である。
【００１４】
好ましいセルロースエステルには、有機酸エステル（例えば、炭素数２〜４程度の有機酸エステル）、特にセルロースアセテートが含まれる。セルロースアセテートの酢化度は、４３〜６２％程度である場合が多いが、酢化度３０〜５０％程度のセルロースエステルは生分解性にも優れている。そのため、セルロースアセテートの酢化度は３０〜６２％程度の範囲で適当に選択できる。
【００１５】
なお、前記セルロースエステルの繊維は、種々の添加剤、例えば、カオリン、タルク、ケイソウ土、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナなどの無機粉末； カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩等の熱安定化剤； 着色剤； 油剤； 歩留り向上剤などを含んでいてもよい。また、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などの環境分解促進剤（生分解促進剤）、アナターゼ型酸化チタンなどの光分解促進剤などを含有させることにより繊維の分解性を高めることが出来る。
【００１６】
また、セルロースエステル繊維は、白色度改良剤、例えば、酸化チタン、好ましくはアナターゼ型酸化チタンを含む場合が多い。酸化チタンの平均粒径は、例えば、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．２〜５μｍ程度である場合が多い。酸化チタンの含有量は、セルロースエステル全体に対し、０．０５ 〜２．０重量％、好ましくは０．１〜１重量％、さらに好ましくは０．２〜０．８重量％程度であり、０．４〜０．６重量％程度である場合が多い。
【００１７】
セルロースエステル繊維の繊度は、１〜１６デニール、好ましくは１〜１０デニール、さらに好ましくは２〜８デニール程度である。セルロースエステル繊維は、非捲縮繊維であってもよいが、捲縮繊維であるのが好ましい。捲縮繊維の捲縮度は、例えば、１インチ当たり５〜７５個、好ましくは１０〜５０個、さらに好ましくは１５〜５０個程度である。繊維の捲縮度は、１インチ当たり２０〜５０個程度である場合が多い。また、均一に捲縮した捲縮繊維を用いる場合が多い。たばこフィルターに用いる場合、捲縮繊維を用いると、適度な通気抵抗を有し、チャンネリングが抑制されたフィルターロッドを得ることができる。
【００１８】
セルロースエステル繊維の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、異形（例えば、Ｙ字状、Ｘ字状、Ｉ字状、Ｒ字状など）や中空状などのいずれであってもよい。
【００１９】
セルロースエステル繊維の繊維束は、例えば、３，０００〜１，０００，０００本、好ましくは５，０００〜１，０００，０００本程度のセルロースエステル繊維の単繊維を束ねることにより形成される場合が多い。
【００２０】
本明細書において、「水溶性高分子」とは、水分散性高分子も含む意味に用いる。水溶性高分子（水溶性接着剤）は、水溶液、水分散液などの液状で使用することもでき、粉粒状などの固形状や、溶融状態で使用することもできる。水溶性高分子の種類は特に限定されず、例えば、天然高分子、半合成高分子、合成高分子のいずれであってもよい。これらの水溶性高分子は単独で又は二種以上組み合せて使用できる。
【００２１】
天然高分子としては、多糖類例えば、小麦デンプン、コンスターチ、ばれいしょデンプン、タピオカデンプン、かんしょデンプン等のデンプン類、こんにゃくマンナン、イーストマンナンなどのマンナン類、ふのり、寒天、アルギン酸ナトリウム等のアルギン酸塩、カラギーナン等の海藻由来の水溶性高分子類、トラガントガム、アラビアガム、トロロアオイ、ローカストビーンガム、グアールガム、ペクチン等の植物由来の粘質物類、デキストラン等の微生物由来の粘質物類など、動物または植物タンパク質例えば、ニカワ、ゼラチン、カゼイン、コラーゲン、ヒアルロン酸など、が挙げられる。
【００２２】
半合成高分子としては、例えば、カルボキシメチルセルロースとその塩例えばカルボキシメチルセルロースナトリウムなど、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、平均置換度０．３〜１．０程度の酢酸セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、硫酸セルロースなどのセルロース誘導体、変性デンプン（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ）やデンプン誘導体例えば、可溶性デンプン、アルファ化デンプン（ｐｒｅｇｅｌａｔｉｎｉｚｅｄ ｓｔａｒｃｈ）、デキストリンなどのばい焼デキストリン（ｒｏａｓｔ ｄｅｘｔｒｉｎ）、ジアルデヒドデンプンなどの酸化デンプン、低粘度変性デンプン（ｔｈｉｎ ｂｏｉｌｉｎｇ ｓｔａｒｃｈ）、カルボキシメチルエーテルデンプンなどのデプンエーテル、デンプンエステル、架橋デンプンなど、が挙げられる。
【００２３】
合成高分子には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ビニル単量体と、カルボキシル基、スルホン酸基またはそれらの塩を有する共重合性単量体との共重合体などのビニル系水溶性高分子、アクリル系水溶性高分子、ポリアルキレンオキサイド、水溶性ポリエステル、水溶性ポリアミドなどが含まれる。
【００２４】
本発明で使用する水溶性高分子には、溶融・固化により接着力が発現するホットメルト接着性高分子（水溶性ホットメルト接着剤）が含まれる。このような水溶性ホットメルト接着剤には、前記例示の水溶性高分子のうち、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアルキレンオキサイド、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系高分子などが含まれる。
【００２５】
これらの水溶性高分子は、単独で使用できるとともに二種以上組み合せて使用してもよい。
【００２６】
本発明のタバコフィルターを巻き上げる方法として、たとえば、以下の方法が例示できる。
【００２７】
セルロースエステル繊維の繊維束を開繊した後、くし型のスリットに通して、繊維束を繊維に沿った方向に、一旦所定の本数に分割し、水溶性高分子を水溶液、水分散液などの液状で所定量添加し、巻紙で巻き上げた後、過剰な水または溶媒を乾燥等により除去することにより、接着力を発現させロッド状（タバコフィルター）に成型する。
【００２８】
セルロースエステル繊維の繊維束を開繊した後、進行方向に沿って多数の溝が形成された一対のクレープ化ロールに通し、繊維束の進行方向（繊維に沿った方向）に沿って裂け目を形成し、水溶性高分子を水溶液、水分散液などの液状で所定量添加し、巻紙で巻き上げた後、過剰な水または溶媒を乾燥等により除去することにより、接着力を発現させロッド状（タバコフィルター）に成型する。
【００２９】
セルロースエステル繊維の繊維束を開繊した後、水溶性高分を粉体で繊維の繊維束に所定量添加した後、くし型のスリットに通して繊維束を繊維に沿った方向に、一旦所定の本数に分割するか、または、クレープ化ロールに通し、繊維束の進行方向（繊維に沿った方向）に沿って裂け目を形成した後、水または水と親水性有機溶剤の混合溶剤を所定量添加し、巻紙で巻き上げた後で過剰な水または溶媒を乾燥等により除去することにより、接着力を発現させロッド状（タバコフィルター）に成型する。
【００３０】
ホットメルト機能を有する水溶性高分子を使用する場合には、前記のごとき方法で繊維に沿った方向に分割された繊維束に、水溶性高分子を粉体状態で所定量添加し、巻紙で巻き上げた後で、水溶性高分子の粉体を加熱溶融後に冷却個化することによって、接着力を発現させロッド状（タバコフィルター）に成型することもできる。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３２】
実施例１
５デニールのフィラメントを束ねたトータルデニール３５，０００のセルロースアセテート繊維の繊維束を２５ｃｍに開繊し、櫛形のスリットを用いて繊維軸方向に沿って１００に分割した後、ポリアルキレンオキサイド系の粉末状水溶性ホットメルト接着性樹脂（第一工業製薬（株）製、パオゲンＰＰ−１５）をトウ１００重量部に対し７重量部を粉末状態でトウ上に均一に散布し、次いで内径８ｍｍのテフロンチューブに挿入し、その後、テフロンチューブごと１２０°Ｃのオーブンで１２０分間加熱して、ホットメルト接着性樹脂を溶融、次いで冷却固化し、トウに定着させた後、９０ｍｍの長さに切断し、テフロンチューブから引き抜いて、巻紙のないタバコフィルターチップのモデルサンプルを得た。
【００３３】
実施例２
実施例１のポリアルキレンオキサイド系の粉末状水溶性ホットメルト接着性樹脂に代えて、ポリビニルアルコール系の粉末状水溶性ホットメルト接着性樹脂（日本合成化学工業（株）製、ＨＭ−６０２）を用いたことと、スリットを通す代わりにクレープ化ロールで処理した以外は実施例１と同様にしてタバコフィルターチップのモデルサンプルを得た。
【００３４】
実施例３
５デニールのフィラメントを束ねたトータルデニール３５，０００のセルロースアセテート繊維の繊維束を２５ｃｍに開繊し、櫛形のスリットを用いて繊維軸方向に沿って１００に分割した後、水溶性高分子としてポリビニルアルコール（鹸化度＝８８％、４％水溶液粘度＝５ｃｐｓ）の水溶液を所定量（繊維束１００重量部に対しポリビニルアルコール３重量部）均一に添加し、繊維束を巻紙装置に送りフィルターを巻取り紙で巻き上げ、過剰の水を加熱乾燥により除去した後、長さ９０ｍｍに切断し、タバコフィルターチップを得た。
【００３５】
実施例４〜７
水溶性高分子としてポリビニルアルコールの代わりに、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（カルボキシメチル基の置換度＝０．８５、４％水溶液粘度＝３０ｃｐｓ、繊維束１００重量部に対し６重量部添加、実施例４）、可溶性澱粉（１０％水溶液粘度＝１０ｃｐｓ、繊維束１００重量部に対し４重量部添加、実施例５）、メチルビニルエーテルとマレイン酸の共重合体（１０％水溶液粘度＝８ｃｐｓ、繊維束１００重量部に対し３重量部添加、実施例６）、ヒドロキシプロピルセルロース（１０％水溶液粘度＝４０ｃｐｓ、トウ１００重量部に対し５重量部添加、実施例７）をそれぞれ用いる以外は、実施例３と同様にして、タバコフィルターチップを得た。
【００３６】
比較例１〜３
５デニールのフィラメントを束ねたトータルデニール３５，０００のセルロースアセテート繊維の繊維束を２５ｃｍに開繊し、バインダーとして、セルロースアセテートの可塑剤であるトリアセチン（比較例１）、トリエチレングリコールジアセテート（比較例２）、トリエチレングリコールプロピオネート（比較例３）をそれぞれ繊維束１００重量部に対し８重量部を均一に散布し、次いで内径８ｍｍのテフロンチューブに挿入し、２４時間以上放置した後、９０ｍｍの長さに切断し、テフロンチューブから引き抜いて、巻紙のないタバコフィルターチップのモデルサンプルを得た。
【００３７】
比較例４
スリットを通さない以外は実施例１と同様にして、巻紙のないタバコフィルターチップのモデルサンプルを得た。
【００３８】
比較例５
クレープ化ロールで処理しない以外は実施例２と同様にして、巻紙のないタバコフィルターチップのモデルサンプルを得た。
【００３９】
比較例６〜１０
スリットを通さない以外は実施例３〜７と同様にして、タバコフィルターチップを得た。
【００４０】
実施例１〜７および比較例１〜１０で得られたタバコフィルターチップを２５ｍｍに切断し、巻紙のあるものは巻紙を外して、実環境下に放置し、崩壊状況を観察した。観測された崩壊状況を表１に示した。なお、試験開始後２日目に小雨、４日目に強い雨があり、その他の日はおおむね晴天であった。供試サンプルは、温度２０°Ｃ、相対湿度６５％の雰囲気中で２４時間放置することにより、調湿し、試験に供した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【発明の効果】
本発明によるタバコフィルターは、水溶性高分子をバインダーとしかつ繊維間のからみが部分的に解かれているため、水と接触したとき速やかに形状が綿状にまで崩壊し、その後、速やかに環境中に分散する。喫煙後あやまって環境中に捨てられても、環境の美観の保全に有効である。

Claims (3)

1. 繊維束の長軸方向に沿って分割されたセルロースエステル繊維の繊維束を水溶性高分子をバインダーとして成型したタバコフィルター。
2. セルロースエステル繊維の繊維束が繊維束の長軸方向に沿って３〜１０００に分割されていることを特徴とする特許請求項１記載のタバコフィルター。
3. セルロースエステルがセルロースアセテートであることを特徴とする特許請求項１〜２記載のタバコフィルター。