JPWO2015136573A1 - シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド、シガレットフィルター、トウバンドの製造装置、及びトウバンドの製造方法 - Google Patents

Abstract

シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドにおいて、フィラメントデニールが５．０デニール以上であり、且つ、フィラメントのフェレエリアが０．５以上及び／又はフィラメントの断面積Ｓの断面周長Ｌに対する比Ｓ／Ｌが５以上である。フィラメントデニールが１０デニール以下、フェレエリアが０．９以下、比Ｓ／Ｌが９以下でもよい。トウバンドの製造装置又は製造方法において、５０μｍ以上の直径を有する円形紡糸孔（１０）を用いる。円形紡糸孔（１０）の直径は１００μｍ以下でもよい。

Description

本発明は、セルロースアセテートのトウバンド、該トウバンドから製造されるシガレットフィルター、該トウバンドを製造するための装置及び方法に関する。

セルロースアセテートのトウバンドは、シガレットフィルターの素材としてよく知られている。トウバンドの製造では、セルロースアセテートを有機溶剤に溶解して紡糸原液が調整される。紡糸機は複数の紡糸筒を備え、各紡糸筒は多数の紡糸孔を有した紡糸口金を備える。各紡糸筒では、紡糸原液を多数の紡糸孔より吐出して多数本のフィラメントが形成され、多数本のフィラメントを集めてヤーンが形成される。トウバンドは、全紡糸筒からのヤーンを合一して捲縮処理することで製造される。シガレットフィルターの製造では、フィルターロッドがトウバンドから製造される。フィルターロッドは、トウバンドを開繊し、これにトリアセチンなどの可塑剤を添加し、これを円筒形状に成型し、これを巻紙で巻くことで製造される。シガレットフィルターはフィルターロッドを所定長さに切断することで製造される。

本書では、「フィラメント」は、ある１つの紡糸孔から押し出された１本の繊維（単繊維）である。「ヤーン」は、ある１つの紡糸筒で形成された多数本のフィラメントを合一した１つの繊維束（単繊維の集合体）である。「トウバンド」は、紡糸筒相当数の全ヤーン、すなわち紡糸機で形成される全フィラメントを合一した繊維束である。トウバンドは、狭義には捲縮処理された多数本のフィラメントの集合体を示す。先行技術に関連する記述では、このように定義される繊維束又は集合体を「トウバンド」ではなく「フィルタートウ」あるいは単に「トウ」と称することもある。

「フィラメントデニール」は、単位長さ（９０００ｍ）当たりの質量（ｇ）によって表されるフィラメントの繊度であり、以下「ＦＤ」と略称する場合もある。すなわち、トウバンドのＦＤは、当該トウバンドを構成するフィラメント１本分の繊度を意味する。「トータルデニール」は、単位長さ（９０００ｍ）当たりの質量（ｇ）によって表されるトウバンドの繊度であり、以下「ＴＤ」と略称する場合もある。「詰込み量」は、１本のフィルターロッドに充填されるトウバンドの正味重量である。

従前、フィラメントの断面形状にはＹ形その他異形が好まれてきた。例えば、特許文献１では、四角形オリフィスを有する紡糸口金を用いてＨ形フィラメントが作成され、その束がシガレットフィルター等に用いられている。

近年、「スリムタイプ」や「スーパースリムタイプ」と呼ばれる細いシガレットが市販されている。細いシガレットのフィルターを特許文献１に開示されているような従前の素材で製造すると、通気抵抗が高くなり過ぎる。近年、香味成分を封入したカプセルを埋め込んだフィルターを備えるシガレットも市販されている。カプセルは通気抵抗上昇の要因となる。通気抵抗が高いと、喫煙者がシガレットを吸いづらくなる。そこで、上記のようなシガレットのフィルターに実用されるときにも通気抵抗を低くすることが可能な素材が要望されている。

例えば、特許文献２は、細巻きサイズのシガレットを開示している。シガレットは、フィルター部材及び該フィルター部材の周囲に巻装される巻取紙を含むフィルターと、シガレットロッドとフィルターとを接続するようにシガレットロッド及びフィルター上に接着されるチップペーパーとを備える。チップペーパーおよび巻取紙を貫通するように貫通穴が形成され、吸煙時に空気を流入させる。フィルター部材はトウを含み、トウは、８．０デニールよりも大きいＦＤ及び１５０００デニールよりも小さいＴＤを有し、それにより貫通孔と相まって通気抵抗を低くすることが図られている。更には、詰込み量を下げて通気抵抗を低くしているものと推測される。

米国特許第２８２５１２０号明細書 国際公開第２０１３／０４２６０９号

詰込み量を下げれば、通気抵抗を低くすることができる。しかし、同時にシガレットフィルターの硬度も低くなる。すると、喫煙中にシガレットフィルターが変形しやすくなるので、喫煙者がシガレットを吸いづらくなる。また、貫通孔からの空気流入量が増える替わりにシガレット先端からの空気流入量が減るので、喫煙により生じるタールの量が減るという問題点があった。

また、特許文献２では、スーパースリムタイプに適した体積を提供するためにＴＤを小さくし、細くなることで上昇する通気抵抗を低めるためにＦＤを大きくしている。その結果必然として、トウを構成するフィラメント本数が少なくなる。しかし、ＴＤが小さくフィラメントが少なければ、トウをその長さ方向及び幅方向に均一に捲縮することが難しく、トウの品質を安定させにくい。捲縮が一定でなければ、シガレットフィルターの通気抵抗も変動し、シガレットフィルターの品質を安定させにくい。

そこで本発明は、硬度を維持しながらも通気抵抗及びその変動を抑制可能なシガレットフィルター、シガレットフィルターとして用いられたときにこのような作用を生むセルロースアセテートのトウバンド、並びにこのようなトウバンドを製造するための装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドは、複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなり、フィラメントデニールが５．０デニール以上であり、フィラメントのフェレエリアが０．５以上である。

「フェレエリア（Feret area）」は、フィラメント断面の異形性を評価するために利用可能な指標である。フェレエリアの導出に際し、フィラメントを任意の点にてフィラメント長軸方向に対して垂直に切断することによって断面がとられ、この断面に外接する平行四辺形が仮想される（図５参照）。この仮想平行四辺形では、２組の対辺のうち一方が、断面に外接する２平行線であって線間距離が最大値（いわゆる最大フェレ径（maximum Feret diameter））となる２線であり、他方が、断面に外接する２平行線であって線間距離が最小値（いわゆる最小フェレ径（minimum Feret diameter））となる２平行線である。フェレエリアは、フィラメントの断面積を仮想平行四辺形の面積で除算することで求まる面積比、換言すれば、仮想平行四辺形におけるフィラメント断面の占有率である。

シガレットフィルター分野におけるフィラメントのフェレエリアの技術的な意義を以下に説明する。一般に、シガレットフィルター内では、フィラメント長軸方向が、シガレットの主流煙の流れに対して概略垂直に向けられている（図６参照）。主流煙は、このように配置されたフィラメントで阻止され、主流煙に含まれる液滴がフィラメントに衝突して捕集される。このクロスフローに照らして、フィラメントの阻止能力は、フェレエリアの導出に際して仮想される平行四辺形を断面形状とする仮想フィラメントの阻止能力と概略同等であるといえる。よって、フェレエリアが小さいことは、フィラメントの断面積に対してフィラメントの阻止能力が高いことを示す。フィラメントの断面積はトウバンドの質量（トウ詰込重量）と正に相関するので、フェレエリアが小さいことは、小さなトウバンド質量で多くの主流煙を遮り得ることを示す。

例えば、真円断面を有するフィラメントの場合、仮想平行四辺形は一辺の長さが真円断面の直径に等しい正方形となるので、フェレエリアはπｒ²／４ｒ²、すなわち約０．７８５となる（ｒは、真円断面の半径）が、従来、このようなフィラメントは質量の割に捕集性能に優れない非効率な素材とされ、フェレエリアを如何に小さくするかが試みられてきた。その一環として断面の異形化が試みられ、前述のとおり異形紡糸孔及び異形断面が好まれてきた。例えば三角形紡糸孔又はＹ型紡糸孔を用いて形成されたＹ形断面を有するフィラメントでは、当該Ｙ形断面が三角形を部分的に収縮変形した形状に相当するので、フェレエリアは０．５未満になる。このように断面の異形性が著しくなると、フェレエリアが小さくなる。

本発明者は、上記課題目的を達成すべくシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドを開発する過程で、従前の開発思想とは逆に、比較的大きなフェレエリアのフィラメントでトウバンドを構成すれば、そのトウバンドは、異形断面を有するフィラメントで構成された従前のトウバンドと同一の質量条件であっても、阻止能力をより低下させることができ、その分通気抵抗もより低下させることができると着想した。

本発明の前記一形態に係るトウバンドによれば、フィラメントが５．０以上と比較的大きいので、通気抵抗を抑制することができる。更に、フィラメントのフェレエリアが０．５以上であり、従前一般的に用いられてきたＹ形又はＨ形断面を有するフィラメントのフェレエリアよりも大きく、異形性が抑えられている。したがって、このトウバンドのシガレットフィルター実用時には、質量に比して（トウ詰込重量を大きくしても）通気抵抗を抑制することができる。また、このトウバンドをシガレットフィルターとして用いたときには、エアがシガレットフィルター内でフィラメント外表面に沿って円滑に流れていき、通気抵抗が抑制される。そして、通気抵抗が抑制される分、フィラメント本数を多く保つことが可能となる。

このように、比較的大きなフェレエリアのフィラメントを用いることで、シガレットフィラターとして用いたときに、通気抵抗の抑制が図られる。このため、詰め込み量を少なくせずに済み、シガレットフィルターの硬度を高く維持できる。また、トータルデニールを殊更小さくせずに済み、そのためトウバンドを構成するフィラメント本数を少なくせずに済み、トウバンドに安定した捲縮処理を施すことができる。したがって、トウバンドの品質及び生産性を高くすることができる。そして、このトウバンドを素材としてシガレットフィルターを製造した場合には、硬度を高く維持しながらも通気抵抗及びその変動を抑えることができる。

前記フィラメントデニールが１０デニール以下であってもよい。前記フェレエリアが０．９以下であってもよい。

トータルデニールが１４，０００デニール以上でもよい。前記トータルデニールが２２，０００デニール以下でもよい。好ましくは、トータルデニールが１５０００〜２１０００デニール、より好ましくは１５０００〜２００００、デニールである。

本発明の他形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドは、複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなり、フィラメントデニールが５．０デニール以上であり、前記フィラメントの断面の面積をＳ、当該断面の周長をＬとした場合における前記面積及び前記周長の比Ｓ／Ｌが５以上である。

「比Ｓ／Ｌ」も、フェレエリアと同様、フィラメント断面の異形性を評価するために利用される指標である。主流煙に含まれる液滴をエアロゾルと捉えると、フィラメントの表面がこれを捕集すると考えることができる。その場合、比Ｓ／Ｌが小さいほど、フィラメントの断面積ひいてはトウ詰込重量に対して捕集性能が高くなる。フィラメント断面の異形性が著しいと、比Ｓ／Ｌが小さくなる。本発明者は、フィラメントデニールを特定範囲とすることにより比Ｓ／Ｌを適切な範囲に制御することができることを発見した。

本発明の前記他形態に係るトウバンドによれば、フィラメントデニールが５．０以上と比較的大きいので通気抵抗を抑制することができ、且つフィラメントデニールがそのような範囲にあるので比Ｓ／Ｌを５以上と適切な範囲に制御することができる。更に、比Ｓ／Ｌが５以上であるので、このトウバンドをシガレットフィルターとして用いたときには、トウ詰込重量に比して通気抵抗を抑制することができる。このため、詰込み量、トータルデニール及びフィラメント本数を下げずに済む。したがって、トウバンドの生産性を高くすることができるし、このトウバンドからシガレットフィルターを製造した場合には、硬度を高く維持しながらも通気抵抗及びその変動を抑えることができる。

前記フィラメントデニールが１０デニール以下であり、前記比Ｓ／Ｌが９以下であってもよい。

本発明の一形態に係るシガレットフィルターは、前記トウバンドから製造され、１４〜１８ｍｍの円周長、好ましくは１４〜１７ｍｍ、より好ましくは１４〜１５ｍｍの円周長を有する。これにより、細いシガレットでも、シガレットフィルターの硬度を高く維持しながら通気抵抗及びその変動を抑えることができる。

本発明の一形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド製造装置は、複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなる、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドを製造する装置であって、前記複数の紡糸孔を有した紡糸口金を備え、前記紡糸孔が円形であり、その直径が５０μｍ以上である。

本発明の一形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド製造方法は、複数の紡糸孔それぞれより紡糸原液を吐出して複数本のフィラメントを形成する工程と、前記複数本のフィラメントを合一して捲縮してトウバンドを形成する工程と、を備え、前記紡糸孔が円形であり、その直径が５０μｍ以上である。

紡糸孔がこのようなサイズであれば、フィラメントデニールが大きくなって断面形状の変化が大きくなるところ、紡糸孔を円形としている。このため、フィラメントデニールを５．０デニール以上とするフィラメントであって、フェレエリアを０．５以上及び／又は比Ｓ／Ｌを５以上とする比較的滑らかな断面形状を有するフィラメントを形成することができる。

前記紡糸孔が円形であり、その直径が１００μｍ以下であってもよい。これにより、フィラメントデニールを１０デニール以下とするフィラメントであって、フェレエリアを０．９以下及び／又は比Ｓ／Ｌを９以下とするフィラメントを形成することができる。

本発明によれば、硬度を維持しながらも通気抵抗及びその変動を抑制可能なシガレットフィルター、及びシガレットフィルターとして用いられたときにこのような作用を生むセルロースアセテートのトウバンドを提供することができる。また、このようなトウバンドを製造するための装置及び方法を提供することができる。

実施形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドを製造するための装置及び方法を示す概念図である。 実施形態に係る紡糸口金の底面図である。 実施形態に係るフィラメントの断面を示す図である。 フィラメント断面の異形性を評価するための指標の説明図である。（ａ）は実施形態に係るフィラメントの断面の一例を示し、（ｂ）は比較例を示す。 フェレエリアの導出法を説明する図である。 シガレットフィルター内でのシガレット主流煙の流れの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。同一の又は対応する要素には全ての図を通じて同一の符号を付し、その重複説明を省略する。

図１は、実施形態に係るシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドＴＢを製造するための装置及び方法を示す概念図である。図１に示すように、トウバンド製造装置１は、ミキサー２、濾過機３、紡糸機４、捲縮機５、乾燥機６及び梱包機７を含む。トウバンドの製造では、紡糸原液（以下、単に「ドープ」という場合もある）が調製される（原液調製工程）。原液調製工程では、ミキサー２にて、セルロースアセテートがアセトンなどの有機溶剤に溶解され、所要濃度（例えば、２０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の重量濃度、好ましくは２６ｗｔ％）の溶液が調整される。次いで、濾過機３にて、溶液が濾過される。この濾液が紡糸原液として用いられる。

原液調製工程の後、紡糸機４、捲縮機５及び乾燥機６を用いて、セルロースアセテートのトウバンドＴＢが紡糸原液から製造される（紡糸工程）。トウバンドＴＢは梱包機７で圧縮及び梱包される（梱包工程）。

詳細図示を省略するが、シガレットフィルターは、トウバンドＴＢを素材として製造される。シガレットフィルターの製造では、フィルターロッドが中間品として製造される。つまり、トウバンドＴＢが、開繊されてトリアセチンなどの可塑剤を添加される。そのトウバンドＴＢが、プラグ巻上げ機を用いて、対象シガレットのサイズ（径及び円周長）に適合した円筒形状に成型されて巻紙がフィルターロッドに巻かれる。このように製造されたフィルターロッドは、対象シガレットに応じた所定長さに切断される。これにより、複数のシガレットフィルターが１本のフィルターロッドから製造される。

本実施形態に係るトウバンドＴＢは、いわゆるスリムタイプ又はスーパースリムタイプのような細いシガレットに装着されるシガレットフィルターの素材に好適である。シガレットフィルターは、例えば１４ｍｍ以上１８ｍｍ以下の円周長（好ましくは１４〜１７ｍｍ、より好ましくはより好ましくは１４〜１５ｍｍ以下の円周長）を有する。

紡糸工程及びその実行に用いる機器４〜６について説明する。紡糸機４は、複数の紡糸筒１１と、紡糸筒１１それぞれに対応する複数の紡糸口金１２とを備えている。紡糸筒１１は、鉛直方向に長尺の筒体であり、紡糸口金１２は紡糸筒１１の上端部に設けられている。紡糸口金１２は、複数の紡糸孔１０（図２参照）を有している。

紡糸原液は、紡糸ポンプ１３で複数の紡糸口金１２に送り込まれる。各紡糸筒１１において、紡糸原液が、紡糸口金１２の複数の紡糸孔それぞれより紡糸筒１１内へと下向きに吐出され、複数本のフィラメントＦが乾式紡糸法によって形成される。複数本のフィラメントＦが下に向かうほど互いの間隔は縮まっていき、それにより１つのヤーンＹが形成される。ヤーンＹは、対応する紡糸筒１１の底より下向きに排出される。この紡糸機４では、複数のヤーンＹが複数の紡糸筒１１それぞれより排出される。

各ヤーンＹは、オイリング装置１４から繊維油剤及び水を含むオイルエマルジョンを付与され、ゴデットローラ１５の周りを通過し、捲縮機５へ送られる。複数のヤーンＹはゴデットローラ１５から捲縮機５へ向かう過程で互いに合一され、それによりトウバンドＴＢが形成される。捲縮機５は、例えば公知のスタフィングボックス型である。トウバンドＴＢは、押込みロールで圧迫されながらクリンパボックス（stuffer box）に送り込まれる。これにより、トウバンドＴＢに波形の捲縮が付与される。捲縮されたトウバンドＴＢ（狭義のトウバンド）は、捲縮機５から乾燥機６へ送られる。乾燥機６では、残留溶剤及び水分がトウバンドＴＢから除去される。

乾式紡糸法によるセルロースアセテートのフィラメントの形成過程について説明する。紡糸液は、ある紡糸孔より吐出されてから紡糸筒１１から排出されるまでの間、紡糸筒１１内で下向きに走行する。ドープの走行開始時点（すなわち、ドープが紡糸孔より吐出された時点）では、ドープは液相である。ドープの走行中、溶剤がドープから蒸発することでフィラメントが形成され、ドープは液相から固相になる。溶剤は走行開始直後よりドープ表面から蒸発する。

フィラメントの断面形状は、溶剤がドープ表面から蒸発する速度である蒸発速度と、溶剤がドープ中心から表面に拡散する速度である拡散速度との関係によって特徴づけられる。蒸発速度は、（１）セルロースアセテートの溶剤保持力、（２）雰囲気温度での溶剤の蒸気圧、（３）各走行点での雰囲気ガスの溶剤蒸気による飽和度、（４）紡糸液の吐出速度、及び（５）蒸発表面積などの因子に依存する。拡散速度はフィックの第２法則に従う。

ドープの走行開始直後、ドープ中心部からの拡散がドープ表面での蒸発に追い付かず、ドープ表層が固化してスキンが形成される。スキンが形成されると、フィラメントの断面周長がある程度決まる。ドープ中心部にあった溶剤は、スキン中を拡散して蒸発する。このため、スキン形成後にスキン内体積（すなわち、フィラメントの断面積）が減り、スキンは半径方向に変形する。よって、フィラメントの断面は、紡糸孔の形状から変形された形状を呈する。

本発明者が見出したことは以下のとおりである。すなわち、紡糸孔の口径が小さいと、スキンが形成される段階で、ドープ中心部にあった溶剤の多くがスキン中を拡散して蒸発している。そのため、フィラメント断面形状は紡糸孔の形状から大きく変わらない。例えば紡糸孔が円形であれば、フィラメント断面は略円形となってその異形性は小さい。断面の異形性が小さいと濾過性能を確保しにくい。従前は、紡糸孔に異形形状を採用してフィラメント断面にＹ型やＨ型などの異形を採用することで、濾過性能が確保されてきた。

前記因子（１）から（４）は工程によりほぼ決定される。すなわち、（１）は使用溶剤に依存し、（２）雰囲気温度は工程での乾燥温度に依存し、（３）は乾燥風量、（４）は紡糸速度などの生産能力により決定される。一方、因子（５）に関し、紡糸孔の口径が大きいと、フィラメントの断面も大きくなって蒸発表面積が大きくなる。蒸発表面積が大きいと、蒸発速度が高くなってフィラメント断面の異形性が強くなる。また、紡糸孔の口径が大きいと、スキン内に閉じ込められる溶剤の体積も大きくなる。この点からも、フィラメント断面の異形性が強くなる。

そこで、紡糸孔の口径を特定範囲内に収めて紡糸孔の形状を円形とすれば、フィラメント断面の異形性を制御し、一定の濾過性能を確保することができる。すなわち、紡糸孔の口径が小さい場合には好ましかったＹ型やＨ型の異形断面を用いず、円形で特定範囲の口径を有する紡糸孔を用いれば、フィラメントの断面に適度な異形性が発現でき、このような異形性を有する特定のＦＤを有するフィラメントによって通気抵抗が適切に制御される。

図２は、実施形態に係る紡糸口金１２の底面図である。図２に示すように、複数の紡糸孔１０は、紡糸筒１１内に臨む紡糸口金１２の底面１２ａで開口する。一例として、底面１２ａは円形であり、複数の紡糸孔１０は底面１２ａ上で円環状に配列されてもよいが、底面１２ａの形状及び紡糸孔１０の配列は、適宜変更可能である。紡糸孔１０は円形であり、その直径は５０μｍ以上１００μｍ以下である。より好ましくは、５０μｍ以上９０μｍ以下である。

図３は、実施形態に係るフィラメントＦの断面を示す図である。当該断面は、フィラメントＦをフィラメント長軸方向に対して垂直に切断することによって得られる。このフィラメントＦのＦＤは５．０デニール以上１０デニール以下である。より好ましくは、５．５デニール以上９．０デニール以下である。上記した紡糸孔１０を用いることで、トウバンドＴＢのＦＤをこのような数値範囲内に収めることができる。

紡糸孔１０の口径が上記した特定範囲内に収まるので、それより吐出されたフィラメントＦの断面形状の異形性は、適度な範囲に制御される。フィラメントＦの断面形状は、真円でないもののＹ形やＨ形と比べれば異形性は抑えられており、円に近似した形状を呈する。

図４は、フィラメント断面の異形性を評価するための指標の説明図である。図４（ａ）は、実施形態に係るフィラメントＦの断面の一例、図４（ｂ）は、比較例であり、三角形又はＹ形の紡糸孔を有する紡糸口金を用いて形成されたＹ形フィラメントＦｙの断面の一例である。指標は、例えば「フェレエリア」又は「比Ｓ／Ｌ」である。

「フェレエリア」は、フィラメントＦの断面積をＳ、当該断面に外接する仮想平行四辺形ＶＰの面積をＳＶＰとした場合において、面積Ｓの面積ＳＶＰに対する比（Ｓ／ＳＶＰ）である。この仮想平行四辺形では、２組の対辺のうち一方が、断面に外接する２平行線であって線間距離が最大フェレ径となる。他方が、断面に外接する２本の平行線であって線間距離が最小フェレ径となる。そのため、任意の点でフィラメントＦの断面をとって当該断面のフェレエリアを求めると、フェレエリアは断面の法線周りの姿勢によらない値となる。断面が真円であればフェレエリアは０．７８５［−］であり、三角形であればフェレエリアは０．５［−］以下である。

フィラメントＦの断面は微小である。しかし、顕微鏡を通じて撮影された画像の電子データを公知の画像処理技術を用いて処理することによって又は当該撮影画像に基づいて手計算することによって、フィラメント断面に外接する仮想平行四辺形ＶＰの設定、断面積Ｓ、面積ＳＶＰ及び断面周長Ｌの測定を実施することができる。

図４（ｂ）に示すように、比較例に係るＹ形フィラメントＦｙでは、その断面のうちその内接円ＩＣｙを除いた領域が、当該内接円ＩＣｙの円周上複数個所（３個所）から外方に突出し、当該複数個所が周方向に離れていることが顕著である。他方、仮想平行四辺形ＶＰｙは、当該領域をも外囲するよう設定されなくてはならない。したがって、仮想平行四辺形ＶＰｙは、内接円ＩＣｙと半径方向に離れてしまい内接円ＩＣｙのサイズに比して非常に大きくなる。当該領域は、仮想平行四辺形ＶＰｙから内接円ＩＣｙを除いた空間のごく一部を占有するに過ぎない。よって、比較例に係るＹ形フィラメントでは、フェレエリアが小さい値となる。Ｙ形は紡糸孔の三角形を収縮したものであるので、フェレエリアは０．５未満である。また、断面外縁部の凹凸の程度が大きいので、その分、断面周長Ｌは断面積Ｓに比して大きくなり、比Ｓ／Ｌも小さい値となる。

一方、図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るフィラメントＦでは、円形の紡糸孔を用いて形成され、その断面外縁部での凹凸が小さい。フィラメントＦの断面のうち内接円ＩＣを除いた領域は略全周にわたって形成される。内接円ＩＣから外方への突出量は、内接円ＩＣの周方向に関して大きく変動しない。このため、仮想平行四辺形ＶＰは内接円ＩＣと半径方向に近くなる。このように、実施形態に係るフィラメントＦでは、その断面形状の異形性が抑えられていることで、フェレエリアが比較的大きい値となる。また、断面外縁部の凹凸が小さく、比Ｓ／Ｌが大きい値となる。

本実施形態では、直径が４０μｍ以上である紡糸孔１０を用い、トウバンドＴＢのＦＤが５．０デニール以上であり、従前一般的なものに比べて大きい。ＦＤが大きくなると、トウバンドＴＢをシガレットフィルターとして用いたときには通気抵抗を抑えることができる。

また、本実施形態では、円形の紡糸孔１０を用いており、フィラメントＦのフェレエリアが０．５以上０．９以下である。比Ｓ／Ｌは５以上９以下である。フィラメント断面の異形性を抑えているので、このトウバンドＴＢをシガレットフィルターとして用いたときには、ＴＤが大きくても通気抵抗を抑えることができる。

前述のとおり、紡糸孔１０の直径及びトウバンドＴＢのＦＤが大きくなり過ぎれば、異形性が顕著に現れる。トウバンドＴＢのＦＤが大きくなり過ぎれば、トウバンドＴＢのＴＤ調整のため、トウバンドＴＢを構成するフィラメント本数を少なくする必要が生じる。

そこで、紡糸孔１０の直径を１００μｍ以下とし、トウバンドＴＢのＦＤを１０デニール以下としている。紡糸孔１０の直径は５０μｍ以上９０μｍ以下であることがより好ましく、トウバンドＴＢのＦＤは、１５，０００デニール以上２２，０００デニール以下であることがより好ましい。それにより、フェレエリアを０．６以上０．８以下とすることができる。また、比Ｓ／Ｌを５．５以上８．０以下とすることができる。

このように本発明においてはＦＤを一定の大きさに留めて異形性を抑えることにより通気抵抗の上昇を抑制することができる。更に本発明においては、フィルターの詰込み量を高くしても、通気抵抗の上昇の程度が低い。このためシガレットフィルターの詰込み量の変動によるシガレットフィルターの通気抵抗の変動を抑制できる。よって、シガレットフィルターの詰込み量を大きくすることができ、フィルター硬度を維持することができる。このようにして、シガレットフィルターの製造者はシガレットのタイプによって製造条件を変えずにシガレットフィルターを製造することができ、シガレットフィルターの生産性が向上する。

更に、本発明においては、トウバンドＴＢのＴＤを高く維持することもできる。例えば、トウバンドＴＢのＴＤを１４，０００デニール以上２２，０００デニール以下、好ましくは１５，０００デニール以上２１，０００デニール以下とすることができる。このようにＴＤを高く維持しても、シガレットフィルターとして用いらときに通気抵抗を抑制することができる。更には、トウバンドＴＢのＴＤが高く維持されるので、単位時間当たりに捲縮機５に送り込まれるトウＴの体積も大きくなる。よって、トウＴをクリンパボックス内に安定的に供給してトウＴに捲縮を付与しやすくなる。このようにして、本発明においてはトウバンドＴＢの捲縮数の変動による通気抵抗の変動も抑制することができる。

本実施形態に係るトウバンドＴＢでは、ＦＤが上記数値範囲を満たすように、フェレエリア及び／又は比Ｓ／Ｌが上記数値範囲を満たすようにしてトウバンドＴＢを形成することによって、詰込み重量の変動に伴う、通気抵抗の変動を良好に抑制することができる。本実施形態に係るトウバンドＴＢを用いたシガレットフィルター（プラグ）の通気抵抗の変動は、４．０％、好ましくは３．８、より好ましくは３．５．更に好ましくは３．２％以下にすることができる。

このように、厳しい生産管理を伴わずとも、シガレットフィルターとして用いたときに硬度を維持しながらも通気抵抗を抑制可能であって、ＴＤ及び捲縮数の変動を抑制したトウバンドＴＢを製造することができる。このトウバンドＴＢを用いてシガレットフィルターを製造することで、シガレットフィルターの硬度を高く維持すると共に通気抵抗の変動を抑制することができる。特に、このシガレットフィルターは、近年の「スリムタイプ」及び「スーパースリムタイプ」のシガレットのフィルター、又はカプセルが埋め込まれるフィルターに好適に採用することができる。

以下、実施例について説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。実施例及び比較例において、フェレエリア、比Ｓ／Ｌ、通気抵抗、通気抵抗の変動値及びフィルター硬度は、下記の方法で測定した。

（フェレエリア）
実施例又は比較例に係るトウバンドから鉛筆状のフィラメントサンプルを作製した。すなわち、トウバンドから繊維束を一部抜き取り、繊維束が鉛筆芯に相当する部位に位置するようにしてパラフィンで繊維束を包んだ。このように作製されたフィラメントサンプルをミクロトームで厚さ１μｍ〜１０μｍにスライスしてサンプル切片を得た。サンプル切片を光学顕微鏡（オリンパス株式会社（Olympus Corporation）製『ＢＸ−５１』）で観察し、観察で得た画像を画像処理装置に取り込んだ。画像処理装置に、当該画像に含まれる１つのフィラメント断面に外接する仮想平行四辺形ＶＰの設定、並びにフィラメントの断面積及び仮想平行四辺形ＶＰの面積の測定を行わせた。フェレエリアを、フィラメントの断面積を仮想平行四辺形の面積で除算することによって算出した。

（比Ｓ／Ｌ）
上記サンプル切片を上記光学顕微鏡で観察し、観察で得た画像を画像処理装置に取り込み、画像処理装置に、当該画像に含まれる１つのフィラメント断面について、断面積及び周囲長の測定を行わせた。比Ｓ／Ｌを、断面積を周囲長で除算することによって算出した。

（通気抵抗）
実施例又は比較例に係るトウバンドからフィルターロッドサンプルを作製した。すなわち、既存の製造装置を用いてトウバンドを所定の直径に集束し、フィルター巻上げ機を用いてトウバンドを巻紙で固定することで、所定長さ及び所定詰込み量（正味トウ重量）を有するフィルターロッドサンプルを作製した。温度２２±１℃、湿度６０±１０％の空気を毎秒１７．５ｃｃの流量でフィルターロッドサンプルを通過させ、そのときのフィルター両端の圧力差［ｍｍＷＧ］（ミリメートルウォーターゲージ）を測定した。なお、実施例及び比較例の全てにおいて、フィルターロッドサンプルは巻紙を貫通する貫通孔を有していない。

（通気抵抗の変動値）
フィルターロッドサンプルを１５本に１本の間隔で計３００本サンプリングする。３００本それぞれの通気抵抗の測定値から変動値をパーセント表示した。

（フィルター硬度）
プラグ長さ：１２０ｍｍ、円周：１６．７０ｍｍ、通気抵抗：３５０ｍｍＷＧとなるように成型されたフィルターロッドサンプルについて、硬度計（フィルトローナ社（Filtrona）製『ＱＴＭ７』）を用いてフィルター硬度を測定した。フィルターの硬度の測定に際し、フィルターロッドサンプルの側面に垂直に３００ｇの荷重を掛けた。フィルター硬度は、次式より算出された。

フィルター硬度［％］＝ｄ／ｄ０×１００
ｄは、荷重による変形後におけるフィルターロッドサンプルの荷重方向の直径、ｄ０は、変形前におけるフィルターロッドサンプルの直径である。全く変形がなければ硬度は１００％であり、硬度が１００％に近いほど硬いことを意味する。
（実施例１〜２）
実施例１に係るトウバンドは次のように製造された。すなわち、平均酢化度５５．２％のセルロースジアセテートをアセトンに溶解し、濃度約２５質量％の紡糸原液を調製した。温度５０〜６０℃の紡糸原液を紡糸口金に供給した。各紡糸孔は直径７１μｍの円形である。紡糸原液を各紡糸口金より紡糸筒内に吐出し、ＦＤ：８．６デニールのフィラメントを形成した。紡糸筒内では、アセトンを蒸発させるため、フィラメントに１２０〜１５０℃の加熱空気をあてた。紡糸筒より排出された束状の集合体（ヤーン）にオイルエマルジョンを付与し、これをゴデットローラで巻き取った。ヤーンを合一してＴＤ：２１，０００デニールのトウバンドを形成した。このトウバンドに捲縮を付与し、乾燥機でトウバンドを乾燥させた。実施例２に係るトウバンドは、直径５９μｍの円形紡糸孔を用いてＦＤ：６．０デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。
（比較例１〜７）
比較例１に係るトウバンドは、１辺４５μｍ程度の三角形紡糸孔を用いてＦＤ：２．０デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。比較例２に係るトウバンドは、１辺５５μｍ程度の三角形紡糸孔を用いてＦＤ：３．０デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。比較例３に係るトウバンドは、１辺８０μｍ程度の三角形紡糸孔を用いてＦＤ：６．０デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。比較例４に係るトウバンドは、１辺８５μｍの三角形紡糸孔を用いてＦＤ：７．０デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。比較例５に係るトウバンドは、１辺９５μｍ程度の三角形紡糸孔を用いてＦＤ：８．６デニールのフィラメントを形成した以外は、実施例１と同様に製造された。比較例６に係るトウバンドは、ＴＤが１７，０００である以外は、比較例３と同様に製造された。比較例７に係るトウバンドは、１辺９５μｍ程度の三角形紡糸孔を用いてＦＤ：８．０デニールのフィラメントを形成し、ＴＤが１５０００である以外は、実施例１と同様に製造された。

実施例１〜２及び比較例１〜７に係るトウバンドから、プラグ長さ：１２０ｍｍ、円周：１６．７０ｍｍ、トウ詰込重量：０．３５ｇ／ｒｏｄのフィルターロッドサンプルを作製し、作製されたフィルターロッドサンプルを温度：２０℃、湿度：６５％の空調室内で２４時間保管して調湿した。

得られたサンプルについて、通気抵抗及びその変動値を上記測定方法で測定した。また、実施例１及び比較例７に係るサンプルについて、フィルター硬度を上記測定方法で測定した。表１はその測定結果を示す。

実施例１〜２及び比較例１〜５に係るトウバンドから、トウ詰込重量を０．３３ｇ／ｒｏｄとするフィルターロッドサンプルも作製した。比較例６に係るトウバンドから、トウ詰込重量を０．３３、０．２８ｇ／ｒｏｄとするフィルターロッドサンプルも作製した。比較例７に係るトウバンドから、トウ詰込重量を０．３３、０．２８、０．２４ｇ／ｒｏｄとするフィルターロッドサンプルも作製した。得られたサンプルについて通気抵抗を上記測定方法で測定した。表２はその測定結果を示す。

実施例１（8.6Ｒ21000）と比較例５（8.6Ｙ21000）の対比から明らかな通り、三角型紡糸孔では、ＴＤを２１，０００デニールとすると、ＦＤを８．６デニールまで太くしても、プラグ長さ１２０ｍｍ、円周１６．７０ｍｍで達成できる通気抵抗が４３０ｍｍＷＧ程度である。

３００ｍｍＷＧ程度の通気抵抗を達成したい場合、三角型紡糸孔ではＴＤを小さくする必要がある。比較例７（8.0Ｙ15000）のとおり、ＴＤ１５，０００デニール、ＦＤ８．０デニールでは、通気抵抗が５３０ｍｍＷＧとなる。そこで、詰込み重量を減少させることで、通気抵抗を低くする必要がある。詰込み重量が０．２５ｇから０．２８ｇの間であれば、３００ｍｍＷＧ程度の通気抵抗を達成できる。しかしながら、表２に記載したとおり、詰込み重量の減少に従って硬度は低くなる（比較例７）。

これに対し、紡糸孔形状を円形にしてフィラメントデニールを大きくすることでフェレエリアが大きなフィラメントを得ることができる。そのようなトウバンドでトータルデニールを高く保っても、通気抵抗は大きくはならない。

そして、実施例１と比較例７の対比から明らかな通り、トータルデニールを高く保った場合には、プラグの通気抵抗の変動幅を小さくすることができる。

更には、重量変動による通気抵抗の変動が、比較例７と比べて小さく、詰込み重量が変化した場合でも、実施例１から明らかな通り、通気抵抗の変化の割合は小さい。

このため、例えば、円形紡糸孔を用いＦＤが大きく、フェレエリアが大きなフィラメントを用いたＴＤが大きなトウバンドでは詰込み重量を保ったまま約３０％通気抵抗を下げることが可能である。これにより、硬度問題の可能性を低減でき、プラグ巻上げ時の詰込重量の変動による通気抵抗の変動も小さくすることができる。

本発明は、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドに用いると有益である。

Ｆ フィラメント
ＴＢ トウバンド
１ トウバンド製造装置
４ 紡糸機
５ 捲縮機
１０ 紡糸孔
１１ 紡糸筒
１２ 紡糸口金

Claims (11)

1. 複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなる、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドであって、
   フィラメントデニールが５．０デニール以上であり、
   前記フィラメントのフェレエリアが０．５以上である、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
2. 前記フィラメントデニールが１０デニール以下である、請求項１に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
3. 前記フェレエリアが０．９以下である、請求項１又は２に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
4. トータルデニールが１４，０００デニール以上である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
5. 前記トータルデニールが２２，０００デニール以下である、請求項４に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
6. 複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなる、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドであって、
   フィラメントデニールが、５．０デニール以上であり、
   前記フィラメントの断面の面積をＳ、当該断面の周長をＬとした場合における前記面積及び前記周長の比Ｓ／Ｌが５以上である、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
7. 前記フィラメントデニールが１０デニール以下であり、前記比Ｓ／Ｌが９以下である、請求項６に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のトウバンドから製造され、１４〜１８ｍｍの円周長を有する、シガレットフィルター。
9. 複数の紡糸孔それぞれより吐出される複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してなる、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンドを製造する装置であって、
   前記複数の紡糸孔を有する紡糸口金を備え、前記紡糸孔が円形であり、その直径が５０μｍ以上である、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド製造装置。
10. 前記紡糸孔が円形であり、その直径が１００μｍ以下である、請求項９に記載のシガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド製造装置。
11. 複数の紡糸孔それぞれより紡糸原液を吐出して複数本のフィラメントを形成する工程と、
    前記複数本のフィラメントを束状に合一して捲縮してトウバンドを形成する工程と、を備え、
    前記紡糸孔が円形であり、その直径が５０μｍ以上である、シガレットフィルター用のセルロースアセテートのトウバンド製造方法。

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