JPH08187073A - たばこフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルロースエステル繊維のトウを高速で巻き
上げ、雨水などによる湿潤時の崩壊性に優れ、環境汚染
を軽減できるたばこフィルターを製造する。 【構成】 セルロースエステル繊維のトウ１００重量部
に対して、ホットメルト接着性を有する平均粒子径１０
〜５００μｍの粉粒状の熱可塑性高分子０．５〜５０重
量部を添加する工程、前記高分子を含むトウを巻紙によ
り巻いてフィルターロッドに成形する工程、この成形工
程又は成形工程の後、前記フィルターロッドをマイクロ
波により熱処理し、前記高分子を溶融する熱処理工程、
および前記フィルターロッドを冷却する工程とによりた
ばこフィルターを製造する。熱可塑性高分子の添加に際
して、トウを幅１００〜５００ｍｍ程度に開繊してもよ
い。熱可塑性高分子の融点は５０〜２００℃である。水
溶性高分子を用いると、湿潤時の崩壊性を高め、環境汚
染を軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たばこフィルターを効
率よく製造する上で有用な方法、特に、喫煙後に環境中
に廃棄されたとしても、雨水などにより容易に崩壊又は
分散するたばこフィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たばこ煙中のタール類を除去し、喫味を
損わないため、セルロースエステルの繊維束で構成され
たたばこフィルターが広く使用されている。このような
たばこフィルターでは、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）が使用されてい
る。

【０００３】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志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
触部位で、相互に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に長時間を要し、美観を損なう
だけでなく、環境汚染の一因となる。

【０００４】一方、クレープ状に加工した木材パルプを
原料とした紙製のたばこフィルターや再生セルロース繊
維束からなるたばこフィルターも知られている。これら
のフィルターは、セルロースエステルの繊維束からなる
フィルターと比較して、湿潤時の崩壊性が若干高く、環
境汚染を或る程度軽減できる。しかし、たばこの喫味が
劣ると共に、フィルターとして必要なフェノール類の選
択除去性がセルロースエステルに比べて極端に低く、し
かも、同じ圧力損失においてフィルター硬度がセルロー
スエステルに比して低い。

【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
ース繊維に対して２５〜５０重量％である。特開平５−
７１０５８号公報には、融点が異なる合成繊維を混合し
た繊維束をマイクロ波加熱処理することにより中心部か
ら加熱し、その後、熱風加熱により外周部を加熱するこ
とにより、繊維同士を部分的に熱融着し、繊維成形物を
製造する方法が開示されている。このような方法では、
繊維の加熱溶融効率が低いため、高い効率でたばこフィ
ルターを製造することが困難である。しかも、熱融着繊
維により、酢酸セルロース繊維などの繊維同士が多数の
交点で三次元的に接合するため、フィルターは、水中で
実質的に崩壊性を示さない。

【０００６】特公昭４４−２７７１９号公報には、ビス
コースレーヨン繊維と、これらの繊維を交点で熱融着さ
せるための熱可塑性高分子微粉末とを含むフィルターが
開示されている。熱可塑性高分子微粉末としては、ポリ
酢酸ビニルやポリエチレン粉末などが使用されている。
この方法でも熱可塑性高分子微粉末を通常の加熱により
溶融しているため、フィルターの生産効率を高めること
が困難である。また、このようなフィルターは、熱可塑
性高分子微粉末自体が水溶性を有していないため、水中
で実質的に崩壊性を示さない。

【０００７】一方、フィルターロッドは、セルロースエ
ステル繊維のトウを、巻紙を用いて、高速、例えば、４
００ｍ／分程度の高速で包み込んで巻上げることにより
製造される。そのため、フィルターロッドの製造には、
トウを高速で円滑に巻上げるための高速作業適性が求め
られる。

【０００８】また、フィルタープラグ内で前記熱溶融性
高分子の加熱処理方法については、フィルター内の硬度
などの物性を均一にするため、フィルタープラグ全体を
同時に加熱することが望ましく、さらにフィルター物性
に影響を与えないようにできるだけ短時間で行なうこと
が好ましい。

【０００９】特開昭５６−１１８９４０号公報には、水
を吸着又は付着したセルロース系繊維を棒状体に形成す
る過程又は成形後に、マイクロ波を照射して糸条間を接
着させることにより、繊維質棒状体を製造する方法が開
示されている。また、特開昭５６−１１８９４１号公報
には、熱水蒸気処理した繊維質棒状体をマイクロ波加熱
処理することにより、形態安定性の高い繊維質棒状体を
製造する方法が開示されている。しかし、これらの方法
では、セルロース繊維に水を付着させるので、セルロー
スエステル繊維束の機械的強度及び硬度が著しく低下
し、トウを巻紙で高速で巻き上げることが困難であると
共に、フィルターチップへの切断性が大きく損なわれ
る。また、得られた棒状体は、セルロース系繊維が互い
に熱融着するため、フィルターの水中での崩壊性又は分
散性が劣る。

【００１０】特開昭５６−１１８９３９号公報には、セ
ルロース系繊維質の相互接着を行ない得る物質を付着さ
せたセルロース系繊維質をラッパーシート（巻紙）に包
み込んで棒状体に成形し、マイクロ波処理することによ
り、形態安定性良好なフィルターを製造する方法が開示
されている。前記物質として、グリセリントリアセテー
ト（トリアセチン）などの外、ポリビニルアルコール、
カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリエチレン
グリコールなどが例示されている。この方法は、繊維充
填量を増加させたフィルターにおいて、形態安定性の付
与に要する時間を短縮できる。しかし、ポリビニルアル
コールなどは水溶液として使用されるため、フィルター
ロッドを高速で製造することが困難であると共に、フィ
ルターロッドをフィルターチップへ効率よく切断性する
ことが困難となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、セルロースエステル繊維のトウを高速でかつ円滑に
巻上げることができ、たばこフィルターの生産性を高め
ることができる方法を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、湿潤時の崩壊性に優
れ、環境汚染を軽減できるたばこフィルターの製造方法
を提供することにある。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、雨水などの水
によって、容易に崩壊又は分散し、喫煙後に廃棄されて
も、環境の美観を損ねることのないたばこフィルターの
製造方法を提供することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、適度な通気性
及び硬度を有し、たばこの喫味を損うことのないたばこ
フィルターの製造方法を提供することにある。

【００１５】本発明の別の目的は、ホットメルト接着性
を有する水溶性高分子を用いても、セルロースエステル
繊維のトウを効率よく巻上げることができ、湿潤時の崩
壊性に優れるたばこフィルターの製造方法を提供するこ
とにある。

【００１６】本発明のさらに別の目的は、たばこフィル
ターの物性の均一性を高めることができる方法を提供す
ることにある。

【００１７】

【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、ホットメルト接着性を
有する粉粒状の熱可塑性高分子をバインダーとして添加
し、繊維を集束した後、マイクロ波により加熱処理する
と、セルロースエステル繊維のトウを高速で巻き上げる
ことができ、得られるたばこフィルターが、喫味を損な
うことなく、適度なフィルター硬度を発現すること、粉
粒状の熱可塑性高分子として水溶性高分子を用いると、
雨水などの水との接触により自然環境下で速やかに崩壊
することを見いだし、本発明を完成した。

【００１８】すなわち、本発明の方法では、セルロース
エステル繊維のトウに、ホットメルト接着性を有する粉
粒状の熱可塑性高分子を添加する添加工程、熱可塑性高
分子を含むトウを巻紙により巻いて（包み込んで）フィ
ルターロッドに成形する成形工程、この成形工程又は成
形工程の後、前記フィルターロッドをマイクロ波処理
し、熱可塑性高分子の少なくとも表面を溶融する熱処理
工程、および熱処理工程の後、前記フィルターロッドを
冷却する冷却工程とを含む工程により、たばこフィルタ
ーを製造する。このような方法では、熱可塑性高分子が
粉粒状であり、しかも加熱溶融工程においてマイクロ波
加熱方式を採用するので、高速であっても円滑にフィル
ターを製造でき生産性を高めることができるだけでな
く、均一な点接着により繊維を接合できる。また、粉粒
状の水溶性高分子を用いると、水による崩壊性又は分散
性を損うことがない。

【００１９】この方法において、粉粒状の熱可塑性高分
子の平均粒子径は、１０〜５００μｍ程度であってもよ
く、粉粒状の高分子の添加量は、セルロースエステル繊
維のトウ１００重量部に対して０．５〜５０重量部程度
であってもよい。粉粒状の熱可塑性高分子は、開繊した
トウに添加してもよい。熱可塑性高分子の融点は、例え
ば、５０〜２００℃程度である場合が多く。水溶性高分
子は、２０℃の水に対する溶解度が、少なくとも５重量
％以上である場合が多い。水溶性高分子も含めて熱可塑
性高分子としては種類の異なる複数種の高分子を使用し
てもよい。

【００２０】なお、高分子の中には、明瞭な融点を示さ
ず特定の温度で軟化する高分子がある。本明細書におい
て、「融点」とはそのような高分子の軟化点を含む意味
に用いる。また、熱可塑性高分子を単に「高分子」と称
し、熱可塑性水溶性高分子を単に「水溶性高分子」と称
する場合がある。

【００２１】以下に、本発明を詳細に説明する。

【００２２】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；硝酸セ
ルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロースなどの無
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ア
セテート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。

【００２３】セルロースエステルの平均重合度は、例え
ば１０〜１０００、好ましくは５０〜９００、さらに好
ましくは２００〜８００程度であり、セルロースエステ
ルの平均置換度は、例えば１〜３程度である。なお、平
均置換度１〜２．１５、好ましくは１．１〜２．０程度
のセルロースエステルは、生分解性を高める上で有用で
ある。

【００２４】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程度の有機酸とのエス
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。

【００２５】なお、繊維束は、喫煙性、フィルターへの
加工性などを損わない範囲であれば、前記セルロースエ
ステル繊維に加えて、例えば、レーヨン繊維、ポリプロ
ピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ナ
イロン繊維などの他の繊維を含んでいてもよい。好まし
い繊維束はセルロースエステル繊維だけで構成すること
ができる。

【００２６】なお、前記セルロースエステル繊維は、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
ルミナなどの無機微粉末；カルシウム、マグネシウムな
どのアルカリ土類金属の塩などの熱安定化剤；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
ことができる。

【００２７】また、セルロースエステル繊維は、白色度
改善剤、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子径
は、例えば、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．２〜５
μｍ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て、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。

【００２８】セルロースエステル繊維の繊度は、１〜１
６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。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ととも
に、熱可塑性高分子の付着量が少なくても前記繊維を有
効に接合できる。

【００２９】セルロースエステル繊維の断面形状は、特
に制限されず、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。

【００３０】セルロースエステル繊維で構成されたトウ
（繊維束）は、例えば、３，０００〜１，０００，００
０本、好ましくは５，０００〜１００，０００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
成できる。繊維束は、３，０００〜１００，０００本程
度の連続繊維を集束して構成する場合が多い。

【００３１】ホットメルト接着性を有する熱可塑性高分
子は、喫味及び安全性を害さないため、毒性がなく、無
味無臭であるのが好ましい。また、熱可塑性高分子、特
に水溶性高分子は、フィルターへの巻上操作性の点から
吸湿性が小さいのが好ましく、さらに、フィルターの外
観上の観点から色相が無色透明もしくは白色であるのが
好ましい。

【００３２】ホットメルト接着性を有する熱可塑性高分
子には、水不溶性乃至水難溶性高分子、水溶性高分子が
含まれ、溶融・固化により接着力が発現する高分子であ
ればよい。水不溶性乃至水難溶性高分子としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピ
レン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのオ
レフィン系単独又は共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメ
タクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−アクリル酸エ
ステル共重合体、（メタ）アクリル系モノマーとスチレ
ン系モノマーとの共重合体などのアクリル樹脂、ポリ塩
化ビニル、酢酸ビニル−塩化ビニル業重合体、ポリスチ
レン、スチレン系モノマーと（メタ）アクリル系モノマ
ーとの共重合体などのスチレン系重合体、ポリエステ
ル、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナ
イロン６１２などのポリアミド、ロジン誘導体（例え
ば、ロジンエステルなど）、炭化水素樹脂（例えば、テ
ルペン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、石油樹脂な
ど）、水素添加炭化水素樹脂などが挙げられる。これら
の熱可塑性高分子は一種又は二種以上使用できる。好ま
しい水不溶性乃至水難溶性高分子は、マイクロ波による
加熱効率の高い極性基や官能基（エステル結合、アミド
結合、ヒドロキシル基、カルボキシル基など）を有する
場合が多い。

【００３３】水溶性高分子には、種々の水溶性高分子、
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、スルホン酸基又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。

【００３４】ポリビニルアルコールには、例えば、完全
鹸化ポリビニルアルコール、部分鹸化ポリビニルアルコ
ールなどのポリビニルアルコール、ポリビニルアルコー
ルの誘導体（例えば、部分アセタール化ポリビニルアル
コール、アクリル変性ポリビニルアルコールなど）が含
まれる。ポリビニルアルコールには、共重合によりエチ
レン単位が導入されていてもよい。

【００３５】ポリビニルエーテルには、例えば、ポリビ
ニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリ
ビニルプロピルエーテル、ポリビニルイソプロピルエー
テル、ポリビニルブチルエーテル、ポリビニルイソブチ
ルエーテルなどが含まれる。

【００３６】ビニル単量体と、カルボキシル基、スルホ
ン酸基又はそれらの塩を有する共重合性単量体との共重
合体には、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ビニルアル
キルエーテル、スチレンなどのビニル単量体と、（メ
タ）アクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、クロト
ン酸などのα，β−エチレン性不飽和カルボン酸又はそ
の酸無水物、エチレンスルホン酸などのα，β−エチレ
ン性不飽和スルホン酸との共重合体又はその誘導体が含
まれ、前記共重合体は、必要に応じてさらに（メタ）ア
クリル酸エステルなどの他の単量体との共重合体であっ
てもよい。α，β−エチレン性不飽和カルボン酸又はそ
の酸無水物が多価カルボン酸又はその酸無水物である場
合には、水溶性を損わない範囲で、アルコールとの半エ
ステル又はアルコールとのジエステルとして使用しても
よい。また、前記ビニル単量体および共重合性単量体
は、それぞれ、単独で又は二種以上使用して共重合体を
形成してもよい。このような共重合体としては、例え
ば、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−ク
ロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体、
ビニルアルコール−マレイン酸共重合物、ビニルアルコ
ール−エチレンスルホン酸共重合体、ビニルアルコール
−（メタ）アクリル酸共重合体、ビニルメチルエーテル
−マレイン酸共重合体、ビニルエチルエーテル−マレイ
ン酸共重合体、ビニルイソブチルエーテル−マレイン酸
共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、ス
チレン−マレイン酸共重合体、スチレン−クロトン酸共
重合体などが挙げられる。

【００３７】アクリル系水溶性高分子には、（メタ）ア
クリル酸又はその塩により水溶性が付与されたアクリル
樹脂、例えば、ポリアクリル酸とその塩（例えば、ポリ
アクリル酸ナトリウムやポリアクリル酸アンモニウムな
ど）、ポリメタクリル酸とその塩、メタクリル酸メチ
ル、アクリル酸ブチルなどの（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステルと（メタ）アクリル酸との共重合体、ポリア
クリル酸エステル部分鹸化物、ポリアクリル酸エステル
共重合体部分鹸化物、ポリアクリルアマイドなどが挙げ
られる。

【００３８】ポリアルキレンオキサイドには、ポリエチ
レンオキサイド（ポリエチレングリコール）、ポリプロ
ピレンオキサイド（ポリプロピレングリコール）、エチ
レンオキサイド−ブロピレンオキサイド共重合体などが
含まれる。なお、水溶性ポリプロピレンオキサイドは分
子量１０００以下である場合が多い。ポリアルキレンオ
キサドのヒドロキシル基は、末端封鎖剤、例えば、有機
カルボン酸などで封鎖されていてもよい。なお、ホット
メルト接着性を有するポリアルキレンオキサイドは、分
子量３，０００〜１００，０００、好ましくは５，００
０〜５０，０００程度のポリエチレンオキサイドである
場合が多い。

【００３９】水溶性ポリエステルには、（１）グリコー
ル成分として少なくともポリエチレングリコールを用い
たポリエステル、（２）１分子中に３以上のカルボキシ
ル基を有する多価カルボン酸、又はスルホイソフタル酸
などのようにスルホン酸基を有するジカルボン酸をカル
ボン酸成分の一部又は全部として用い、残存するカルボ
キシル基又はスルホン酸基をナトリウム、カリウムなど
のアルカリ金属、アンモニアやアミン類で中和したポリ
エステル、（３）上記（１）と（２）との組合せ、すな
わち、ポリエチレングリコールと、１分子中に３以上の
カルボキシル基を有する多価カルボン酸又はスルホン酸
基を有するジカルボン酸とを少なくとも用いて得られる
ポリエステルなどが含まれる。ポリエチレングリコール
としては、高い水溶性を付与するため、例えば、分子量
２００〜５０００程度のポリエチレングリコールを用い
てもよい。

【００４０】水溶性ポリアミドには、（４）ジアミン成
分としてポリエチレングリコール単位を有するジアミン
と、アジピン酸、セバシン酸などのジカルボン酸との反
応により得られるポリアミド（特開昭６０−２１９２８
１号公報）、（５）第３級アミノ基を有するジアミン
（例えば、アミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピ
ルピペラジンなど）と、ジカルボン酸との反応により得
られるポリアミド（特開昭６０−２１９２８１号公
報）、（６）ジカルボン酸成分としてスルホイソフタル
酸又はその塩を用い、スルホネート塩の基を導入したポ
リアミド（特公昭５７−８８３８号公報）などが含まれ
る。ポリアミドの調製に際しては、ε−カプロラクタム
などのラクタム類を併用してもよい。ポリエチレングリ
コール単位の分子量は、高い水溶性を付与するため、２
００〜５０００程度であってもよい。

【００４１】水による速やかな崩壊性を発揮するため、
ホットメルト接着性の水溶性高分子の溶解度は、２０℃
の水に対して少なくとも５重量％以上、好ましくは１０
重量％以上（例えば、３０重量％〜無限大）、さらに好
ましくは５０重量％以上（例えば、５０〜無限大）程度
である。カルボキシル基、スルホン酸基が導入された水
溶性高分子において、酸価は、例えば、３０〜３００Ｋ
ＯＨｍｇ／ｇ程度である場合が多い。

【００４２】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合せて使用してもよい。ポリビニ
ルアルコール系ホットメルト接着剤は、例えば、重合度
１０００以下（例えば、１００〜７００）、ケン化度８
０モル％以下（例えば２０〜６０モル％）のポリビニル
アルコールと、平均重合度１５０以上の高分子量ポリエ
チレングリコールと、平均重合度１０以下の低分子量ポ
リエチレングリコールとで構成してもよい（例えば、特
開平５−６５４６５号公報）。

【００４３】なお、水溶性高分子を水性溶液または水性
分散液として使用すると、フィルターロッドの強度及び
硬度が著しく低下し、巻紙によるトウの巻上げ操作のみ
ならず、フィルターチップへの切断性が大きく損なわれ
易い。一方、溶融・固化により接着力が発現するホット
メルト接着性の高分子（水溶性ホットメルト接着剤）は
無溶剤型接着剤であるため、上記のような問題は解消さ
れる。また、水溶性高分子を用いると、崩壊性の高いフ
ィルターを得ることができる。好ましい水溶性高分子に
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などのビニル系高分子、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。特に、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好ましい。

【００４４】前記高分子は室温で固体であり、その融点
は、例えば、５０〜２００℃、好ましくは７０〜１７０
℃、さらに好ましくは８０〜１５０℃程度であり、５０
〜１５０℃程度である場合が多い。高分子の融点が５０
℃未満では、喫煙により高分子が軟化又は溶融する虞が
あり、２００℃を越えると、マイクロ波加熱による溶融
により、セルロースエステル繊維が損傷する場合があ
る。なお、加熱溶融により接着性を有効に発現させるた
め、前記高分子の分解温度は２００℃以上である場合が
多い。また、ホットメルト接着性高分子の軟化点は、例
えば、５０〜２００℃、好ましくは７５〜１５０℃程度
である場合が多い。

【００４５】ホットメルト接着性高分子の溶融粘度は、
１５０℃において１００〜１００，０００ｃｐｓ、好ま
しくは１５０〜７５，０００ｃｐｓ、さらに好ましくは
２００〜５０，０００ｃｐｓ程度である。

【００４６】ホットメルト接着性の高分子は、粉粒状で
使用される。粉粒状高分子の粒子径は、セルロースエス
テル繊維に対して接着性を有効に発現し、かつ巻上げ操
作性を損わない範囲で選択でき、例えば、平均粒子径１
０〜５００μｍ、好ましくは３０〜３００μｍ、さらに
好ましくは５０〜２００μｍ程度である。平均粒子径が
１０μｍ未満では、巻上げ操作による高分子の飛散量が
多く、しかも回収が困難であるため歩留りが低下すると
ともに、巻上げ操作性を損う場合がある。一方、平均粒
子径が５００μｍを越えると、高分子をセルロースエス
テル繊維の接着に有効に利用できなくなる。

【００４７】粉粒状高分子の使用量は、高分子の種類と
使用形態およびセルロースエステル繊維の特性に応じて
選択でき、例えば、セルロースエステル繊維のトウ１０
０重量部に対して０．５〜５０重量部（例えば、１〜３
０重量部）、好ましくは１〜２５重量部（例えば、５〜
２５重量部）、さらに好ましくは１〜２０重量部程度で
あり、２〜２０重量部（例えば、５〜２０重量部、特に
５〜１７重量部）程度である場合が多い。粉粒状高分子
の使用量が０．５重量部未満であると、セルロースエス
テル繊維に対するバインダーとしての効果が少なく、フ
ィルターに要求される硬度が発現せず、５０重量部を越
えると喫味や巻き上げ作業が損われ易く、熱可塑性高分
子による皺などが巻紙に生じ易くなる。

【００４８】前記熱可塑性高分子には、酸化防止剤など
の安定化剤、充填剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤などの種
々の添加剤が添加されていてもよい。

【００４９】セルロースエステル繊維で構成されたトウ
は、気相成分の選択的除去により、たばこ喫味を向上さ
せるための添加剤、例えば、活性炭、ゼオライトなどの
吸着剤などを含んでいてもよい。

【００５０】本発明の方法は、前記セルロースエステル
繊維のトウに、ホットメルト接着性を有する粉粒状の熱
可塑性高分子を添加する添加工程、熱可塑性高分子を含
むトウを巻紙により巻いてフィルターロッドに成形する
成形工程、この成形工程又は成形工程の後、前記フィル
ターロッドをマイクロ波処理し、熱可塑性高分子の少な
くとも表面を溶融する熱処理工程、および熱処理工程の
後、前記フィルターロッドを冷却する冷却工程とで構成
される。

【００５１】このような方法において、添加工程におけ
る粉粒状の熱可塑性高分子の添加には、例えば、たばこ
チャコールフィルターの製造に用いられている活性炭粉
末添加装置などを利用できる。

【００５２】なお、セルロースエステル繊維のトウは、
粉粒状高分子の添加に先立って開繊し、粉粒状高分子の
付着性や保持能を高めるのが好ましい。トウの開繊幅
は、広い範囲で選択でき、例えば、幅１００〜５００ｍ
ｍ、好ましくは１５０〜４５０ｍｍ程度であり、１５０
〜４００ｍｍ程度である場合が多い。トウを開繊する
と、粉粒状の熱可塑性高分子を全体に亘り均一に添加で
き、硬度を含めてフィルター特性の均一性を高めること
ができる。なお、開繊工程では、セルロースエステル繊
維のトウを開繊できる種々の方法、例えば、トウを複数
の開繊ローラに掛渡し、トウの進行に伴なって次第に幅
を拡大して開繊する方法、トウの緊張（伸長）と弛緩
（収縮）とを繰返して開繊する方法などが採用できる。

【００５３】また、成形工程では、トウを巻紙により巻
上げて（包み込んで）フィルターロッドに成形する慣用
のたばこフィルター製造装置が利用できる。さらに、熱
処理工程及び冷却工程では、工業的に使用されているた
ばこフィルターの製造装置に、例えば、熱可塑性高分子
をマイクロ波加熱するための装置や冷却装置を付加する
だけでたばこフィルターを容易に製造できる。

【００５４】本発明の特色は、ホットメルト接着性を有
する熱可塑性高分子が粉粒状である点、およびフィルタ
ーロッドに含まれる粉粒状の熱可塑性高分子をマイクロ
波処理する点にある。すなわち、たばこフィルターの製
造に際して、通常、２００〜８００ｍ／分、好ましくは
３００〜６００ｍ／分程度の高速で、巻紙によりトウが
巻き上げられる。そのため、水溶性高分子などの熱可塑
性高分子の加熱溶融においては、生産性を低下させない
だけでなく、フィルター硬度などの物性を均一にするた
めフィルタープラグ全体を同時にかつ均一に加熱するの
が望ましい。さらに、フィルター物性や喫味に悪影響を
与えないため、可能な限り短時間内に迅速に加熱するの
が好ましい。しかし、通常の加熱方式では、高速でセル
ロースエステル繊維を接着させることが困難である。

【００５５】これに対して、粉粒状の熱可塑性高分子を
マイクロ波で加熱すると、熱可塑性高分子、特に水溶性
高分子などはマイクロ波による加熱効率の高い極性基や
官能基を有するだけでなく、粉粒状であるため、熱可塑
性高分子を有効かつ高い効率で加熱できる。しかも、次
のような特徴を有するマイクロ波加熱を利用するため、
均一性などの前記の要求を満足させることができる。

【００５６】高速加熱（短時間加熱） 被加熱体そのものが発熱するため、熱伝導に要する時間
が極めて短く、短時間で内部まで加熱できる 均一加熱 被加熱体の中心部より発熱するため、その内部まで均一
に加熱できるこのような方法を採用するため、本発明の
方法では、例えば、トウの巻上げ速度が２００〜１００
０ｍ／分、好ましくは３００〜８００ｍ／分程度の高速
であっても、フィルターロッドを円滑に製造できる。ト
ウの巻上げ速度は２５０〜７００ｍ／分程度である場合
が多い。

【００５７】前記マイクロ波を利用した熱処理工程は、
フィルターロッドに成形する成形工程又は成形工程の後
で行なうことができる。また、熱処理工程では、前記フ
ィルターロッドに含まれる熱可塑性高分子の少なくとも
表面を溶融すればよいが、粉粒状の熱可塑性高分子は溶
融する場合が多い。

【００５８】マイクロ波加熱に利用できる周波数には、
通常、３００ＭＨｚ以上の周波数が含まれ、例えば、９
１５±２５ＭＨｚ、２４５０±５０ＭＨｚ、５８００±
７５ＭＨｚ、２２１２５±１２５ＭＨｚ程度の周波数が
利用でき、２４５０±５０ＭＨｚのマイクロ波を利用す
る場合が多い。

【００５９】なお、被加熱体をさらに均一に加熱するた
め、マイクロ波加熱装置内に熱風を循環させるなどの方
法を併用してもよい。

【００６０】さらに、マイクロ波加熱において被加熱物
質によりマイクロ波エネルギーの吸収率（損失係数）が
異なることを利用して、選択的に加熱することもでき
る。例えば、フィルターの巻紙を、ホットメルト接着性
高分子で接着する場合、巻紙接着用の高分子に比べて、
損失係数の高い水溶性高分子などの熱可塑性高分子（発
熱量の多い熱可塑性高分子）をセルロースエステル繊維
を接着させるためのバインダーとして用いると、加熱処
理条件を適当に設定することにより、巻紙の接着力を損
なうことなく、フィルター内の熱可塑性高分子を選択的
に加熱溶融させ、フィルターを構成するセル・ロースエ
ステル繊維束を接着固化させることもできる。また、巻
紙接着用の高分子として、セルロースエステル繊維束の
粉粒状熱可塑性高分子よりも高い融点または軟化点を有
する高分子を用いても、上記と同様に、巻紙用の高分子
を溶融させることなく、フィルター内の熱可塑性高分子
を選択的に加熱溶融させることができる。

【００６１】なお、巻紙を接着させるための接着剤に
は、水不溶性高分子を用いてもよいが、水に対するフィ
ルターの崩壊性又は分散性を高めるため、水溶性高分
子、特にホットメルト接着性高分子を用いるのが好まし
い。なお、ホットメルト接着性高分子としては、前記と
同様の水溶性高分子が使用できる。

【００６２】マイクロ波加熱処理は、種々の方法、例え
ば、成形されフィルターロッドを箱などの収納容器中に
所定量充填し、ベルトコンベアーなどの搬送手段により
マイクロ波加熱装置へ導き、所定時間処理する方法；収
納容器に充填することなく、ベルトコンベアーなどの搬
送手段によりフィルターロッドを連続的にマイクロ波加
熱装置へ導き、所定時間処理する方法；巻き上げたフィ
ルターロッドを所定量詰めた収納容器を他のキャビティ
ーに移し、キャビティー全体にマイクロ波を照射し、複
数の収納容器を一度に処理するなどの方法などにより行
なうことができる。

【００６３】マイクロ波加熱のための出力は、フィルタ
ーロッド内の熱可塑性高分子の融点などの物性に応じ
て、粉粒状熱可塑性高分子の少なくとも表面が溶融する
限り、適当に調整できる。

【００６４】熱処理工程の後、冷却工程で前記フィルタ
ーロッドを冷却することにより、たばこフィルターロッ
ドを得ることができる。フィルターロッドは、通常、所
定の長さに切断され、たばこフィルタープラグやフィル
ターチップを得ることができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明の方法では、たばこフィルターの
バインダーとして粉粒状の熱可塑性高分子を用い、マイ
クロ波処理するので、セルロースエステル繊維のトウを
高速でかつ円滑に巻上げることができ、たばこフィルタ
ーの生産性を高めることができる。また、熱可塑性高分
子として水溶性高分子を使用すると、喫煙後誤って環境
中に捨てられても、湿潤時の崩壊性に優れ、雨水などの
水により、速やかに繊維状に崩壊し、環境汚染を軽減で
きるとともに、環境の美観の保全に有効である。

【００６６】また、本発明の方法では、ホットメルト接
着性を有する水溶性高分子を用いても、水溶性高分子を
粉粒状で添加するので、セルロースエステル繊維のトウ
を高速でかつ円滑に巻上げることができる。また、マイ
クロ波加熱方式の採用により、フィルター物性のバラツ
キが少なく均一なたばこフィルターを高い生産性で製造
できる。また、たばこフィルターは、適度な硬度と通気
性を有し、たばこの喫味を損うこともない。

【００６７】

【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。なお、実施例及び比較例において、フ
ィルター硬度、水中崩壊性は以下のような方法で評価し
た。

【００６８】フィルター硬度：長さ９０ｍｍのフィルタ
ー上に、直径１２ｍｍ、重さ３００ｇの円柱状の重りに
より荷重をかけ、１０秒後のフィルターのへこみ量を測
定し、へこみ量０．１ｍｍを「１」として評価した。フ
ィルター内の硬度の均一性を調べるため、硬度をプラグ
長さ方向の数箇所で測定した。この測定方法におけるフ
ィルター硬度の実用的な値は１０．０以下であり、フィ
ルター硬度は１０未満であるのが望ましい。

【００６９】なお、自然環境中での雨水などによる崩壊
性の評価が困難であるため、下記の方法により「水中崩
壊性」を評価した。

【００７０】水中崩壊性：２５ｍｍに切断したフィルタ
ーチップを、ビーカー内の水５００ｍｌに投入し、渦中
心部の高さが最も高い液面の３／４の高さとなるよう
に、マグネチックスターラーで攪拌し、１０分後のフィ
ルターチップの形状を肉眼観察により評価した。なお、
フィルターチップの水中崩壊性が高い場合は、速やかに
チップ全体の形状が崩れ、綿状になった。水中崩壊性の
劣るフィルターチップは、元の形状を保持したままで全
く崩壊しない。

【００７１】上記フィルター硬度及び水中崩壊性の評価
は、温度２０℃、相対温度６５％の雰囲気中で略２４時
間放置し調湿した後のサンプルについて行った。

【００７２】実施例１ 断面Ｙ字状の３デニールのフィラメントで構成されたセ
ルロースアセテート繊維のトウ（トータルデニール３６
０００）を幅約２０ｃｍに開繊し、開繊したトウに対し
て、たばこ煙用活性炭添加フィルター製造用巻上機（Ｋ
ＤＦ２／ＡＣ１／ＡＦ１；ドイツ ハウニ社製）の活性
炭粉末添加装置を用いて、熱溶融接着性を有するポリア
ルキレンオキサイド系水溶性樹脂（第一工業製薬（株）
製，パオゲンＰＰ−１５；融点５５℃）の粉末（平均粒
径７４μｍ）１４重量％をフィルター巻上げ時に、トウ
上に均一に散布し、次いでトウを紙巻装置に供給し、巻
取紙を用いてトウを巻上速度４００ｍ／分で巻上げ、得
られたフィルターロッドを長さ１０２ｍｍに切断した。

【００７３】フィルターをマイクロ波加熱処理装置（入
力電圧２００Ｖ、発振出力１．１ＫＷ、周波数２４５０
ＭＨｚ）中に導き、フィルター内の水溶性樹脂を１２０
℃ので２分間加熱溶融し、冷却固化することによりたば
こフィルターチップを得た。

【００７４】上記操作は連続的に行ない、たばこフィル
ターの加熱処理後に巻紙の剥離は観察されなかった。得
られたたばこフィルターチップの硬度は、フィルター長
さ方向において殆ど変化がなく４．７程度であり、水中
崩壊性については、速やかにチップ全体の形状が崩れ、
綿状になった。また、喫味については、変化は確認され
なかった。

【００７５】実施例２ 水溶性樹脂の熱処理温度を９０℃とする以外、実施例１
と同様にしてたばこフィルターチップを得た。このたば
こフィルターの加熱処理後に巻紙の剥離は観察されなか
った。

【００７６】得られたたばこフィルターチップの硬度
は、フィルター長さ方向において殆ど変化がなく４．５
程度であり、水中崩壊性については、速やかにチップ全
体の形状が崩れ、綿状になった。また、喫味について
は、変化は確認されなかった。

【００７７】実施例３ 熱溶融接着性を有する水溶性樹脂として、ポリビニルア
ルコール系樹脂（日本合成化学（株）製，ＯＫＳ−９０
６６Ｋ；融点＝７７℃）の粉末（平均粒径６６μｍ）を
用いる以外、実施例１と同様にしてたばこフィルターチ
ップを得た。このたばこフィルターの加熱処理後に巻紙
の剥離は観察されなかった。

【００７８】得られたたばこフィルターチップの硬度
は、フィルター長さ方向において殆ど変化がなく５．０
程度であり、水中崩壊性については、速やかにチップ全
体に形状が崩れ、綿状になった。また、喫味について
は、変化は確認されなかった。

【００７９】実施例４ 水溶性樹脂の熱処理温度を９０℃とする以外、実施例３
と同様にしてたばこフィルターチップを得た。加熱処理
後にたばこフィルターの巻紙の剥離は観察されなかっ
た。

【００８０】得られたたばこフィルターチップの硬度
は、フィルター長さ方向において殆ど変化がなく５．１
程度であり、水中崩壊性については、速やかにチップ全
体に形状が崩れ、綿状になった。また、喫味について
は、変化は確認されなかった。

【００８１】実施例５〜６ 水溶性樹脂の熱処理時間を５分（実施例５）、１０分
（実施例６）とする以外、実施例２と同様にしてたばこ
フィルターチップを得た。加熱処理後にたばこフィルタ
ーの巻紙の剥離は観察されなかった。

【００８２】このたばこフィルターチップの硬度は、実
施例５の場合、フィルター長さ方向において殆ど変化せ
ず４．８程度であり、実施例６の場合、フィルター長さ
方向において殆ど変化せず４．５程度であった。また、
水中崩壊性については、いずれのチップも速やかにチッ
プ全体に形状が崩れ、綿状になった。また、喫味につい
ては、変化は確認されなかった。

【００８３】比較例１ バインダーとして、セルロースアセテートの可塑剤であ
るトリアセチンを用いて得られる従来のたばこフィルタ
ーを９０ｍｍ又は２５ｍｍの長さに切断して、たばこフ
ィルターチップを得た。このたばこフィルターチップの
硬度は４．５程度であった。しかし、水中崩壊性につい
ては、チップは元の形状を保持したままで全く崩壊しな
かった。

【００８４】比較例２ 水溶性樹脂を添加することなく、実施例１と同様にして
たばこフィルターチップを得た。このたばこフィルター
チップの硬度は、フィルター硬度測定装置の限界値であ
る２５．０を越える値となり、硬度が発現しなかった。
一方、水中崩壊性については、速やかにチップ全体に形
状が崩れ、綿状になった。

【００８５】比較例３ 水溶性樹脂の加熱処理方法をオーブンによる外部加熱方
式にする以外、実施例１と同様にしてたばこフィルター
チップを得た。この方法では、加熱処理後にたばこフィ
ルターの巻紙の剥離が観察された。たばこフィルターチ
ップの硬度は、フィルター長さ方向において余り変化せ
ず５．５程度であったが、長さ方向における硬度の均一
性（バラツキ）はマイクロ波加熱方式と比較して若干劣
っていた。水中崩壊性については、チップも速やかにチ
ップ全体に形状が崩れ、綿状になった。また、喫味につ
いては、変化は確認されなかった。

【００８６】比較例４ 断面形状Ｙ型、４デニールのフィラメントを束ねたトー
タルデニール４３０００デニールの酢酸セルロース捲縮
繊維トウ（捲縮数２６／２５ｍｍ）を幅２５ｃｍに開繊
した。なお、トータルデニール４３０００デニールのト
ウは、フィラメント（４デニール）×１０７５０本で構
成されている。前記開繊したトウ１００重量部に対し
て、ポリビニルアルコール２重量部、水４８重量部とな
るように、トウに対し、ポリビニルアルコール（鹸化度
＝８８モル％、４％水溶液粘度＝５ｃｐｓ）の水溶液を
添加し、トウを紙巻装置に送ったところ、４００ｍ／分
の速度でフィルターを巻取紙で円滑に巻き上げることが
できなかった。また、得られたフィルターの硬度が発現
せず、硬度が２５．０を越える値となった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルロースエステル繊維のトウに、ホッ
   トメルト接着性を有する粉粒状の熱可塑性高分子を添加
   する添加工程、熱可塑性高分子を含むトウを巻紙により
   巻いてフィルターロッドに成形する成形工程、この成形
   工程又は成形工程の後、前記フィルターロッドをマイク
   ロ波処理し、熱可塑性高分子の少なくとも表面を溶融す
   る熱処理工程、および熱処理工程の後、前記フィルター
   ロッドを冷却する冷却工程を含むたばこフィルターの製
   造方法。
2. 【請求項２】 セルロースエステル繊維のトウに、平均
   粒子径１０〜５００μｍの粉粒状の熱可塑性水溶性高分
   子を添加する請求項１記載のたばこフィルターの製造方
   法。
3. 【請求項３】 セルロースエステル繊維のトウ１００重
   量部に対して、粉粒状の熱可塑性高分子０．５〜５０重
   量部を添加する請求項１又は２記載のたばこフィルター
   の製造方法。
4. 【請求項４】 ２０℃の水に対する熱可塑性水溶性高分
   子の溶解度が、少なくとも５重量％以上である請求項１
   〜３のいずれかの項に記載のたばこフィルターの製造方
   法。
5. 【請求項５】 熱可塑性高分子の融点が５０〜２００℃
   である請求項１〜４のいずれかの項に記載のたばこフィ
   ルターの製造方法。
6. 【請求項６】 １インチ当りの捲縮度が１０〜５０個の
   捲縮したセルロースエステル繊維で構成されたトウを幅
   １５０〜４５０ｍｍに開繊し、開繊したトウ１００重量
   部に対して、ホットメルト接着性を有する粉粒状の水溶
   性高分子１〜２０重量部を添加する請求項１記載のたば
   こフィルターの製造方法。
7. 【請求項７】 繊度１〜１０デニール及び１インチ当り
   の捲縮度５〜７５個のセルロースエステル繊維３，００
   ０〜１，０００，０００本で構成されたトウを幅１００
   〜５００ｍｍに開繊する開繊工程、開繊したトウ１００
   重量部に対して、ホットメルト接着性を有する粉粒状の
   水溶性高分子５〜１７重量部を添加する添加工程、水溶
   性高分子を含むトウを巻紙により速度３００〜８００ｍ
   ／分で巻上げてフィルターロッドに成形する成形工程、
   この成形工程又は成形工程の後、前記フィルターロッド
   をマイクロ波処理し、水溶性高分子の少なくとも表面を
   溶融する熱処理工程、および熱処理工程の後、前記フィ
   ルターロッドを冷却する冷却工程とを含むたばこフィル
   ターの製造方法。