JPH11500629A

JPH11500629A - 生分解性フィルター材料およびその製法

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Publication number: JPH11500629A
Application number: JP9513956A
Authority: JP
Inventors: レルクスユルゲン; シュミットハラルト
Original assignee: ビオテックビオロギッシェナトゥーアフェアパックンゲンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1999-01-19
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: DE19536505A1; GR3032900T3; CN1198080A; ES2141539T3; CA2233368C; KR100261855B1; PL180599B1; ATE188599T1; AU696205B2; AU7215996A; PT861036E; CN1113618C; KR19990044684A; ID18221A; RU2153828C2; JP3266272B2; EP0861036A1; BR9611208A; AR003751A1; CA2233368A1

Abstract

(57)【要約】本発明はシガレット、シガーまたはパイプのためのたばこ用フィルター要素として使用するための再生性原料からなる生分解性フィルタートウまたはフィルター材料（１）、ならびにその製法に関する。押出成形で製造され、かつ熱可塑性デンプンおよびそのポリマー混合物を基礎とする生重合体からなる繊維、フィルムまたはフォームを本発明によるフィルタートウまたはフィルター材料に成形する。本発明の利点は生分解性の天然生重合体フィルター材料の使用、汚染物質減少芳香強化フィルター効果および経済的な製法にある。

Description

【発明の詳細な説明】生分解性フィルター材料およびその製法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(renewable)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.Korn,Nachwachsende und bioabbaubar e Materialien im Verpackungsbereich,第１版,1993,Verlag Roman Kovar,Muenc hen,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−４３２５３５２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−０６４１５２５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−５３９６９０９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、BI OPLAST^(R) ＧＦ１０２および／またはＧＦ１０５をベースとする押出成形繊維を繊維直径１〜３５μ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−０５３９５４４、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、ＷＯ９０／０５１６１、ＤＥ−Ａ−４１１６４０４、ＥＰ−Ａ−０５４２１５５、ＤＥ−Ａ−４２３７５３５、およびＤＥ−Ａ −１９５１３２３５から公知であり、更にＰＣＴ／ＥＰ９４／０１９４６、ＤＥ −Ａ−１９６２４６４１、ＤＥ−Ａ−１９５１３２３７、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BIOPLAST^(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) B F 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ＤＩＮ５４９００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／ｃｍ³、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３０μ ｍ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中で個々のフイルター要素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／ＥＰ９４／０１９４６、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ＩＡ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Ｉａ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Ｉａ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 17 -88）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ＶＰＢＡＫ１０９５でBa y er AG社から購入可)およびＤＥ−Ａ−１９６１５１５１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０〜５ｌ／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６ｋｇ／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ＩＩａ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ＩＩＩａ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BIOFLEX^(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ＡＳＴＭＤ５３３８−９２に相当するＣＥＮ草案“ Evaluation of the Ultimate Aerobic Biodegradability and Disintegration o f Packing Materials under Controlled Composting Conditions-Method by Ana lysis 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 102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（化学的酸素要求（ｍｇ／ｌ））およびＢＳＢ₅(生物学的酸素要求（ｍｇ／ｌ））により、調べることができ、この際１０５０ｍｇ／ｌのＣＳＢおよび７００ｍｇ／ｌ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Ｍ１０：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。

【手続補正書】【提出日】１９９８年５月８日【補正内容】請求の範囲１．デンプンおよび／またはデンプンをベースにしたポリマー混合物からなる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）再生性原料物質および／またはデンプンベースのポリマー混合物ならびに更なる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、その際更なる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．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．工程ａ）〜工程ｃ）を包含する第１工程において熱可塑性デンプン−ポリマー−顆粒を製造し、この顆粒を第２工程で一軸押出機中で、工程ａ）〜ｆ）により加工してフィルター要素にする請求項１記載の方法。４．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から３までのいずれか１項記載の方法。５．再生性原料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４までのいずれか１項記載の方法。６．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５までのいずれか１項記載の方法。７．紡糸繊維の押出のためにはノズルは１０００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６までのいずれか１項記載の方法。８．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７までのいずれか１項記載の方法。９．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８までのいずれか１項記載の方法。 10．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９までのいずれか１項記載の方法。 11．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：７０〜１１０℃ 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、２または４から１０までのいずれか１項記載の方法。 12．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：６０〜１００℃ 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３記載の、または請求項４から１０までのいずれか１項と組み合わせる請求項３記載の方法。 13．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：６０〜１２０℃ 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１２記載の方法。 14．溶融物を押出成形の前に可塑化する請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。 15．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１４までのいずれか１項記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 96:00 Ｃ０８Ｊ 9/00 ＡＢ２９Ｌ 31:14 Ｂ２９Ｃ 67/24 Ｃ０８Ｊ 9/00 Ｃ０８Ｌ 3:00 Ｂ２９Ｃ 67/24 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．デンプンおよび／またはデンプンをベースにしたポリマー混合物からなる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）再生性原料物質および／またはデンプンベースのポリマー混合物ならびに更なる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、その際更なる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．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．工程ａ）〜工程ｃ）を包含する第１工程において熱可塑性デンプン−ポリマー−顆粒を製造し、この顆粒を第２工程で一軸押出機中で、工程ａ）〜ｆ）により加工してフィルター要素にする請求項１記載の方法。４．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から３までのいずれか１項記載の方法。５．再生性原料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４までのいずれか１項記載の方法。６．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５までのいずれか１項記載の方法。７．紡糸繊維の押出のためにはノズルは１０００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６までのいずれか１項記載の方法。８．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８までのいずれか１項記載の方法。９．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８までのいずれか１項記載の方法。 10．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９までのいずれか１項記載の方法。 11．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：７０〜１１０℃ 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、２または４から１０までのいずれか１項記載の方法。 12．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：６０〜１００℃ 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３記載の、または請求項４から１０までのいずれか１項と組み合わせる請求項３記載の方法。 13．次の温度分布：帯域１：２５〜４５℃ 帯域２：６０〜１２０℃ 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１２記載の方法。 14．溶融物を押出成形の前に可塑化する請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。 15．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１４までのいずれか１項記載の方法。