KR100205265B1

KR100205265B1 - 담배 필터 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100205265B1
Application number: KR1019940016883A
Authority: KR
Inventors: 히또시 쓰가야; 히로끼 다니구찌; 노부유끼 오지; 가나에 니시무라
Original assignee: 고지마 아끼로; 다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤; 미즈노 마사루; 니뽄 다바코 산교가부시키가이샤
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1999-07-01
Also published as: DE69433539D1; EP0904705A1; EP0904705B1; EP0634113B1; US5947127A; CN1106811C; CA2127817A1; KR960013264A; CA2127817C; US5706833A; EP0634113A3; EP0634113A2; DE69417302T2; DE69433539T2; DE69417302D1; CN1104876A

Abstract

셀룰로스 에스테르 섬유로 구성된 토우 100 중량부에 대해 사용된 물의 양이 25중량부 이하가 되도록 조정하여 수용액 또는 수분산액의 형태, 또는 분립상의 수용성 고분자를 토우에 첨가하고, 처리한 토우를 권지에 감음으로써 필터 로드를 제조한다. 필터 로드에 함유된 물을 제거하거나, 분립상 수용성 고분자를 가열용융하여 섬유를 접합함으로써, 담배 필터를 수득한다. 수용성 고분자의 비율은 토우 100 중량부당 0.5∼30 중량부이다.

토우에 대한 물의 양을 감소시키기위해 가열-용융 접착성 수용성 고분자를 사용할 수 있다. 따라서 토우에 첨가되는 물의 양이 감소하므로, 고속으로도 토으를 매끄럽게 감을 수 있어서 필터 생산성이 개량된다. 상기 담배 필터는 습윤-분해성이 높고, 따라서 환경오염의 경감에 기여한다.

Description

담배 필터 및 그의 제조방법

본 발명은 흡연후 환경중에 페기할 경우 빗물 등에 의해 용이하게 분해 또는 분산되는 담배 필터에 관한 것이다.

셀룰로스 에스테르의 섬유의 토우로 구성된 담배 필터는, 담배 연기중의 타르를 제거하고 담배연기의 풍미 및 쾌적함을 유지하기 위한 목적으로 광범위하게 사용된다. 상기와 같은 담배 필터의 제조시, 필터 플러그의 형상을 유지하고, 필터 플러그로부터 필터 팁을 절단하기 위해 필요한 경도를 수득하기 위해 가소제 (예:트리아세틴, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 디프로피오네이트, 디부틸 프탈레이트, 디메록시에틸 프탈레이트, 트리에틸 시트레이드 등)를 통상적으로 첨가한다.

상기 가소제를 사용하여 성형된 필터 플러그에서는 가소제에 의해 필라멘트가 부분적으로 함께 융착되었다. 따라서, 가소제는 셀룰로스 에스테르 필라멘트를 임의의 위치에서 상호결합시키는 접착제로서의 기능을 갖는다. 결과적으로, 담배 꽁초를 페기할 경우, 필터 플러스 자체가 분해 되기까지는 장시간이 요구되며, 환경에 미관상 해를 끼치며 환경오명의 한 원인이 된다.

한편, 크레이프 가공한 목재 펄프로 제조된 종이 및 재생 셀룰로스 섬유의 토우(tow) 로 구성된 담배 필터도 공지되어 있다. 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우로 구성된 필터와 비교하여, 상기 필텨들은 습윤시의 분해성이 약간높고, 따라서, 환경오염을 어느정도 경감할 수 있다. 하지만 담배의 향 및 쾌적함이 저하되고 모든 담배 필터에 요구되는 페놀류의 선택제거성을 거의 기대할 수 없다. 또한, 상기 필터의 경도는 동일한 압력 손실에 있어서 셀룰로스 에스테르 필터의 경도보다 낮다.

일본국 특허 공개 제 24151/1981(JP-A-56-24151) 호에는 셀룰로스 아세테이트 섬유 및 상기 아세테이트 섬유를 교차점에서 접합시키는 가열-용융성 또는 온도 민감성 접착성 섬유로 구성된 필터가 개시되어 있다. 가열-용융성 접착성 섬유로서는 피브릴화된 폴리올레핀 또는 그와 동등한 섬유를 사용하며, 셀룰로스 아세테이트 섬유에 대한 그의 비율은 25∼50중량%이다. 셀룰로스 아세테이트 섬유는 비수용성 가열-용융 접착성 섬유에 의해 다수의 교차점에서 3차원적 접합 또는 절접합되어 있기 때문에, 상기 필터는 물에서 실질적으로 분해되지 않는다.

미합중극 특허 제 411,117 호에 대응하는 일본국 특허 공개 제 75223/1975(JP-A-50-75223) 호에는 고비점의 폴리올, 및 폴리에스테르 폴리아미드 및 폴리아세테르아미드로 구성된 군으로보터 선택된, 상기 폴리올에 가용성인 수용성 또는 수분산성 고분자로 구성된 접착성 조성물을 이용하여 셀룰로스 에스테르 섬유를 접착함을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법이 기재되어 있다.

WO 93/24685는 샐룰로스 에스테르 섬유 및 감광성 금속 산화물로 구성된 생분해성 담배 필터에 관한 것이며, 수용성 접착제로 결합된 섬유 토우, 및 그 토우를 감는 권지를 고정 또는 부착하기 위한 수용성 접착제로 구성된 필터 로드(담배 필터)가 기재되어 있다.

상기 문헌에 기재된 바와 같이, 물 또는 친수성 용매중 용액의 형태인 수용성 접착제는 산포 또는 침적에 의해 섬유에 적용되지만, 셀룰로스 에스테르 섬유의 대한 물의 첨가량의 중요성은 언급되어 있지 않다.

한편, 필터 로드는 통상적으로 셀룰로스 에스테르 또는 그외의 섬유를 예를 들어 약 400m/분의 고속으로 권지에 감음으로써 제조된다. 따라서, 필터 로드의 제조시, 상기 토우는 고속 공정, 특히 감는 공정의 고속 작업에 적합해야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 습윤시의 분해성이 우수하며 따라서 환경오염의 경감에 기여할 수 있는 담배 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 빗물과 같은 물에 의해 용이하게 분해 또는 분산되며, 흡연후 환경중에 페기되어도 환경에 미관상의 해를 끼치지않는 담배 필터, 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 적절하고 용이한 퍼프 부피 또는 내드로우성을 제공하며, 담배 연기의 향기, 풍미 및 괘적함을 저하시키지 않는 담배 필터, 및 그의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 추가의 목적은 수용성 고분자를 사용함에도 불구하고 셀룰로스 에스테르 섬유 토우를 고속으로 매끄럽게 감을 수 있는 담배 필터의 생산성을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발말의 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 상기 셀룰로스 에스테르 섬유용의 통상적이 가소제 대신에 수용성 고분자를 사용한 셀룰로스 에스테르 섬유 토우로부터 제조된 담배 필터는 물과의 접촉시 그 자체가 급속히 분해되며, 셀룰로스 에스테르 섬유 토우에 대한 사용된 물의 함량이 필터의 생산성에 중요한 영향을 끼침을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 담배 필터는 셀룰로스 에스테르 섬유 토우, 및 상기 토우에 포함된 수용성 고분자로 구성되었으며, 상기 토우 100중량부에 대해 25중량부 이하의 물을 사용하여 로드의 형태로 성형할 때 섬유를 접합하는 필터이다. 토우 100중량부에 대한 수용성 고분자의 비율은 예를 들어 약 0.5∼30 중량부일 수 있다. 수용성 고분자에는 융점이 약 50∼200℃인 고분자가 포함된다. 수용성 고분자는 용액 또는 분산액과 같은 액상, 또는 분립상으로 사용될 수 있다. 토우에 대한 물의 필요량을 감소시키기 위해서 수용성 고분자는 가열-용융 접착성 고분자일 수 있다. 가열-용융 접착성 고분자는 실온에서 고형이며 접착제에 가해진 용융 고분자를 냉각함으로써 접착력을 발현하는 온도-민감성 접착성 고분자를 의미한다.

본 발명의 담배 필터는 수용액 또는 수분산액 형태 또는 분립상의 수용성 고분자를 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우에 첨가하는 공정 및 토우를 필터 로드로 성형하는 공정으로 구성된 방법에 의해 제조할 수 있다. 수용성 고분자를 수용액 또는 분산액의 형태로 사용할 경우, 토우에 대한 물의 첨가량을 감소시킴으로써 필터 로드를 고속으로 제조할 수 있다. 물의 상대량은 미리 개방한 토우에 용액 또는 분산액 형태의 수용성 고분자를 가함으로써 감소시킬 수 있다. 저비점 용매 및 물은 이후에 필터 로드로부터 제거된다. 수용성 고분자가 분립상으로 사용될 경우, 셀룰로스 에스테르 섬유는 고분자를 용융 또는 냉각함으로써 접합될 수 있다. 상기 기술적 혁신에 의해 토우를 고속으로 권지에 성공적으로 감을 수 있다.

일부 경우에는, 고분자는 명료한 융점을 나타내지 않지만 특정 온도에서 연화된다. 본 명세서에서 사용된 "융점"은 고분자의 연화점을 포함하는 의미로 사용된다.

상술한 셀룰로스 에스테르에는, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트,셀룰로스 부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트 등과 같은 유기 산 에스테르류 ; 셀룰로스 니트레이트.셀룰로스 술페이트, 셀룰로스 포스페이트 등과 같은 무기 산 에스테르류 ; 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로스 니트레이트 아세테이트 등과 같은 혼합 산 에스테르류 ; 및 폴리카프로락톤-그래프트화 셀룰로스 아세테이트 등과 같은 셀룰로스 에스테르 유도체가 포함된다. 상기 셀룰로스 에스테르류는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

셀룰로스 에스테르의 평균 중합도는 예를 들어 약 10∼1,000, 바람직하게는 약 50∼900이고, 더욱 바람직하게는 약 200∼800일 수 있다. 셀룰로스 에스테르의 평균 치환도는 예를 들어 약 1∼3일 수 있다. 평균 치환도가 약 1∼2.15, 바람직하게는 약 1.1∼2.0인 셀룰로스 에스테르가 생분해성을 높이는데 유용하다.

바람직한 셀룰로스 에스테르에는 유기 산 에스테르류(예: 탄소수 약 2∼4의 유기산과의 에스테르)가 포함되며, 이중, 셀룰로스 아세테이트가 특히 바람직하다. 셀룰로스 아세테이트의 아세틸화도는 통상적으로 약 43%∼62%의 범위이내이며, 아세틸화도가 약 30%∼50%의 범위인 것이 생분해성이 우수하다. 따라서, 셀룰로스 아셀테이트의 아세틸화도는 약 30∼62%의 범위내에서 산텍될 수 있다.

상술한 셀룰로스 에스테르 섬유는 각종 첨가제, 예를 들어 카올린, 탈크. 규조토, 석영, 탄산 칼슘, 황산 바륨, 이산화티타늄, 알루미나 등과 같은 무기 물질의 미세 분할 분말 ; 칼슘, 마그네슘 등과 같은 알칼리 토금속의 염과 같은 열안정화제 ; 착색제 ; 유제 및 수율 개량제와 같은 각종 첨가제를 함유할 수 있다. 또한, 시트르산, 타르타르산, 말산 등과 같은 생분해 촉진제 및/또는 아나타세형 이산화티타늄과 같은 광분해 촉진제를 혼합함으로써 섬유의 환경적 분해성을 증가시킬 수 있다.

셀룰로스 에스테르 섬유는 실젝적으로 이산화티타늄, 바람직하게는 아나타세형 이산화티타늄과 같은 백화제를 함유할 수 있다. 이산화티타늄의 평균 입경은, 예를 들어, 약 0.1∼10㎛이고 바람직하게는 약 0.2∼5㎛ 이다. 셀룰로스 에스테르 총량에 대한 이산화티타늄의 비율은 통상적으로 약 0.05∼2.0중량%, 바람직하게는 약 0.1∼1중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.2∼0.8중량%이며 특히 약 0.4∼0.6중량%의 범위이다.

셀룰로스 에스테르 섬유의 섬도는 약 1∼16 데니에르이고, 바람직하게는 약 1~10데니에르이고, 더욱 바람직하게는 약 2∼8 데니에르이다.

셀룰로스 에스테르 섬유는 비권축 섬유일 수 있지만,. 바람직하게는 권축 섬유이다. 권축 섬유의 권축도는 예를 들어 1인치당 약 권축수 5∼75, 바람직하게는 권축수 10∼50이고, 더욱 바람직하게는 1인치당 권축수 약 15∼50일 수 있다. 섬유의 권축도는 1인치당 권축수 약 20∼50인 경우가 많다. 또한, 균일하게 권축된 권축섬유를 사용하는 경우가 많다.

권축 섬유를 사용하면, 적절한 통기저항도를 갖고 찬넬링이 억제된 필터 로드를 수득할 수 있다. 또한, 수용성 고분자의 부착량이 적을 경우에도 섬유가 효과적으로 접합할 수 있다.

셀룰로스 에스테르 섬유의 단면 형상은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 원형, 타원형 또는 그외의 형상일 수 있다. 따라서, 섬유는 변형 단면(예: Y-, X-, I- 또는 R-형)또는 중공상일 수 있다.

셀룰로스 에스테르 섬뮤의 토우(섬유속)는 약 3,000∼1,000,000 단섬유, 바람직하게는 약 5,000∼100,000 단섬유의 셀룰로스 에스테르 섬유를 묶으으로써 수득할 수 있다. 특히, 약 3,000∼100,000개의 연속 단섬유를 묶는다.

본 명세서에서, 용어 "수용성 고분자"는 수분산성 고분자도 광범의한 의미로 포함하여 사용한다. 수용성 고분자(수용성 접착제)는, 수용액 또는 수분산액 등의 액체 형태, 또는 분말등의 고체 형태, 또는 용융상태로도 사용될 수 있다. 수용성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 천연 고분자. 반합성 고분자 또는 합성 고분자일 수 있다. 상기 수용성 고분자는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

천연 고분자에는, 특히 각종다당류(예: 소맥전분, 옥수수전분, 감자전분, 타피오카전분, 고구마전분 등과 같은 전분류, 곤약 만난, 이스트만난과 같은 만난류, 푸노리, 한천, 알긴산염(예: 알긴산 나트륨), 카라게에닌 등과 같은 해초 유래 수용성 고분자류, 트라가칸트 고무, 아라비아 고무, 히비스쿠스, 로쿠스트 콩 고무, 구아르 고무, 펙틴 등과 같은 식물 유래 점질물류, 및 덱스트란과 같은 미생물 유래의 점질물류), 및 동물성 및 식물성 단백질(예: 아교, 젤라틴, 카제인, 콜라겐, 히알루론산 등)이 포함된다.

반합성 고분자에는, 예를 들어 카르복시메칠셀룰로스 및 그의 염(예:카르복시메틸셀룰로스 소듐), 히드록시에틸셀룰로스, 히드록시프로필셀룰로스, 평균 아세틸화도가 약 0.3∼1의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 셀룰로스 술페이트 등과 같은 각종 셀룰로스 유도체류, 가공 전분(modified starches) 및 전분 유도체류(예: 가용성 전분, 알파하 전분(pregelationized starch)등, 덱스트린 및 로스트 덱스트린(roast dextrin), 디알데히드 전분등과 같은 산화 전분, 저점도변성 전분(thin boiling starch), 카르복시메틸에테르 전분과 같은 전부 에테르류, 전분 에스테르류, 가교 전분 등이 포함된다.

합성 고분자에는 예를 들어, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 비닐 단량체와, 카르복실기 또는 술포기 (슬폰산기)를 갖는 공중합성 단량체 또는 그의 염과의 공중합체, 수용성 아크릴계 고분자, 폴리알킬렌 옥시드, 수용성 폴리에스테르 및 수용성 폴리아미드가 포함된다.

상술한 폴리비닐 알콜에는 완전히 가수분해된(비누화) 폴리비닐 알콜, 부분 가수분해된(비누화) 폴리비닐 알콜 등 및 특히, 폴리비닐 알콜 유도체(예: 부분 아세틸화 리비닐 알콜, 아크릴-변성 폴리비닐 알콜 등)이 포함된다. 폴리비닐 알콜은, 공중합에 위해 도입된 에틸렌 단위를 함유할 수 있다. 폴리비닐 에테르에는 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리(비닐 에틸 에테르), 폴리(비닐 프로필 에테르), 폴리(비닐 이소프로필 에테르), 폴리(비닐 부틸 에테르), 부틸(비닐 이소부틸 에테르) 들이 포함된다.

비닐 단량체와, 카르복실 또는 술포기를 갖는 공중합성 단량체 또는 그의 염과의 공중합체에는, 예를 들어 비닐 아세테이트, 비닐피롤리돈, 비닐 알킬 에테르 또는 스니렌과 같은 비닐 단량체와, 예를 들어 (메트)아크릴산, 말레인산 무수물, 말레인산 또는 크로톤산과 같은 α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산 또는 그의 산무수물, 또는 에틸렌술폰산 또는 그의 유도체와 같은α,β-에틸렌성 불포화 술폰산과의 공중합체가 포함된다. 필요할 경우, 상기 공중합체는 (메트)아크릴산의 에스테르와 같은 그외의 공중합성 단량채 단위를 함유할 수 있다. α,β-에틸렌성 불포화 카르복실산 또는 그의 산무수물이 폴리카르복실산 또는 그의 산무수물일 경우, 수용해도에 영향을 끼치지않는 범위내에서 알콜과의 반- 에스테르 또는 알콜류와의 디에스테르의 형태일 수 있다. 또한, 공중합체의 제조에 사용되는 비닐 단량체 및 공중합성 단량체는 각각 1종이거나, 2종이상의 혼합물일수 있다.

상기 공중합체의 예로는, 비닐 아세테이트-말레인산 공중합체, 비닐 아세테이트-크로톤산 공중합체, 비닐 아세테이트-아크릴산 공중합체, 비닐 알콜-말레인산 공중합체, 비닐 알콜-에틸렌술폰산 공중합체, 비닐 알콜-(메트)아크릴산 공중합체, 비닐 이소부틸 에테르-말레인산 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴산 공중합체, 스티렌-말레인산 공중합체, 스티렌-크로톤산 공중합체 등을 들 수 있다.

수용성 아크릴계 고분자에는, 특히, (메트)아크릴산 또는 그의 염으로 가용성이 부여된 아크릴 수지가 포함되며, 예를 들면 폴리아크릴산 또는 그의 염(예: 폴리아크릴산 나트륨, 폴리아크릴산 암모늄 등), 폴리메타크릴산 또는 그의 염, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 등과 같은 (메트)아크릴산 알킬 에스테르와 (메트)아크릴산과의 공중합체, 부분 가수분해된 폴리아크릴산 에스테르류, 부분 가수분해된 폴리아크릴산 에스테르 공중합체, 폴리아크릴아미드 등이다.

폴리알킬렌 옥시드에는, 폴리에틸렌 옥시드(폴리에틸렌 글리콜), 폴리 프로필렌 옥시드(폴리프로필렌 글리콜), 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 공중합체 등이 포함된다. 수용성 폴리프로필렌 옥시드는 통상적으로 분자량이 1,000이하인 경우가 많다. 상기 폴리알킬렌 옥시드의 히드록실기는 유기 카르복실산과 같은 말단 블록화제로 블럭화 될 수 있다.

수용성 폴리에스테르에는, (1)글리콜 성분으로서 최소한 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 수득가능한 폴리에스테르, (2)카르복실산 성분의 일부 또는 전부로서, 3이상의 카르복실기를 함유하는 폴리카르복실산, 또는 술포이소프탈산과 같은 술포기를 갖는 디카르복실산을 사용하여 제조하고, 잔존하는 유리 카르복실기 또는 술포기를 예를 들어 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속, 암모니아 또는 아민으로 중화한 폴리에스테르, 및 (3)상기 (1) 및 (2)의 조합물, 즉 최소한 폴리에틸렌 글리콜, 및 3이상의 카르복실기를 갖는 폴리카르복실산 또는 술포-함유 디카르복실산을 사용하여 수득사능한 폴리에스테르가 포함된다. 폴리에틸렌 글리콜로는, 높은 수용해성을 부여하기 위하여 분자량이 예를 들어 약 200∼5,000인 폴린에틸렌 글리콜을 사용할 수 있다.

수용성 폴리아미드에는 특히 (4)디아민 성분으로서, 폴리에틸렌 글리콜 단위를 갖는 디아민을, 아디프산, 세바크산 등과 같은 디카르복실산과 반응시킴으로써 수득가능한 폴리아미드 [일본국 특허 공개 제 219281/1985(JP-A-60219281)호], (5)3차 아미노기를 갖는 디아민(예: 아미노에틸피페라진, 비스아미노프로필피페라진 등)을 디카르복실간과 반응시킴으로써 수득가능한 폴리아미드 [일본국 특허 공개 제 219281/1985 (JP-A-60-219281)호] 및 (6)디카르복실산 성분으로서 술포이소프탈산 또는 그의 염을 사용하고 술포네이트 염-형성기를 도입함으로써 수득된 폴리아미드 [일본국 특허 공고 제 8838/1982 (JP-B-57-8838)호]가 포함된다. 상기 폴리아미드의 제조시, ε-카프로락탐과 같은 락탐 화합물을 병용하여 사용할 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜 단위의 분자량은, 높은 수용해성을 부여할 수 있기위하여 약 200∼5,000일 수 있다.

습윤-분해성을 높이기 위해, 20℃에서 물에 대한 수용성 고분자의 용해도는 5중량%∼무한대, 바람직하게는 30중량%∼무한대, 더욱 바람직하게는 50중량%∼무한대이고, 실제적으로 80중량%∼무한대의 범위일 수 있다. 카르복실기 또는 술포기가 도입된 수용성 고분자에 있어서, 그의 산가는 예를 들어 약 30∼300일 수 있다.

상술한 수용성 고분자 가운데, 바람직한 고분자는 천연 다당류, 가공전분, 전분 유도체, 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 에테르 등과 같은 비닐계 고분자, 아크릴 고분자, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에스테르 및 폴리아미드이다. 특히 실용화의 관점에서 바람직한 수용성 고분자에는, 아라비아 고무, 알긴산의 염 등과 같은 천연 다당류, 가용성 전분과 같은 가공 전분 및 전분 유도체, 카프복시메틸셀룰로스 및 그의 염, 히드록시에틸세룰로스, 히드록시프로필셀룰로스, 평균 아세틸화도가 약 0.3∼1의 범위인 셀룰로스 아세테이트, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스 등과 같은 셀룰로스 유도체, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 비닐 알킬 에테르-말레인산 공중합체, 아크릴계 고분자, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에스테르 및 폴리아미드가 포함된다.

수용성 고분자의 분자량은, 감는공정에서의 감기 효율성 및 접착력을 손상시키지 않는 범위내에서 수용성 고분자의 종류에 따라 선택할 수 있다. 따라서, 천연 다당류는 수중 10%농도에서 측정했을 때, 약 2∼500cps 및 특히 약 5∼300cps 의 점도를 나타내는 것이 바람직하다. 가공 전분 및 전분 유도체의 경우에, 10%수용액의 점도는 약 2∼100cps, 바람직하게는 약 5∼50cps 이다. 셀룰로스 유도체 가운데, 바람직한 카르복시메틸셀룰로스 및 그의 염에는 수중4%농도에서 측정했을 때 점도가 10∼500cps, 바람직하게는 20∼250cps 인 화합물이 포함되며, 그외의 많은 셀룰로스 유도체의 점도는 수중 10%농도에서 측정했을 때 5∼500cps, 바람직하게는 10∼300cps 이다. 폴리비닐 알콜은 바람직하게는 비누화도가 85%이상이며, 점도가 수중 4%농도에서 측정했을 때 1∼100cps, 바람직하게는 3∼50cps 이다. 폴리비닐피롤리돈으로는, 10%수용액 또는 수분산액에 대해 측정했을 경우 점도가 1∼500cps, 바람직하게는 2∼200cps 및 보다 바람직하게는 5∼100cps인, 폴리비닐 에테르, 비닐 알킬 에테르-말레인산 공중합체, 아크릴계 고분자. 폴리에틸렌 옥시드,. 폴리에스테르 및 폴리아미드를 유리하게 사용할 수 있다. 용액 점도가 매우 낮을 경우, 필터의 경도가 저하하여 권지를 사용한 감기조작성 및 절단가공성이 저하된다. 용액 점도가 매우 높을 경우, 작업성이 저하되기 쉽다. 카르복시메틸셀룰로스의 카르복시메틸화도는 중요하지 않지만, 예를 들어 약 0.5∼2.0 일 수 있다.

끽미성 및 안전성이 저하되지 않도록 하기 위해서, 수용성 고분자는 비독성, 무미 및 무취이어야 한다. 또한 , 수용성 고분자는, 감기조작의 용이성을 고려하여 흡윤성이 낮은 것이 바람직하다. 필터의 외관을 고려하여 수용성 고분자의 색상은 무색, 투명 또는 배색인 것이 바람직하다.

수용성 고분자가 수용액 또는 수분산액의 형태로 사용될 경우, 수성 용매의 사용량에 따라 , 필터 로드의 강도 및 경도가 현저하게 저하될 수 있으며, 권지를 이용한 토우의 감기조각성 뿐만 아니라. 로드를 필터 팁으로 절단하는 절단성까지도 현저하게 저하될 수 있다. 특히, 수용성 고분자의 수용액을 침적에 의해 토우에 가할 경우, 토우의 강도 및 경도가 현저하게 감소한다. 따라서, 수용성 고분자가 수용액 또는 수분산액의 형태로 사용될 경우, 토우에 첨가되는 물의 양을 감소시키는 것이 유리하다.

한편, 용융-고화시 접착력이 발현되는 가열-용융 접착성 고분자(수용성 가열-용융 접착제)는 무용제형 접착제이며, 따라서, 상기 문제점들과 관련이 없다. 이러한 종류의 수용성 고분자(수용성 가열-용융 접착제)에는 상기 예시한 고분자가운데, 가열-용융 접착성을 나타내는 고분자가 포함되며, 예를 들어 폴리비닐 알콜, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아미드 폴리에스테르 및 아크릴계 고분자이다.

상기 수용성 고분자는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐 알콜형 가열-용융 접착제는 중합도가 1,000이하(예:100∼700)이고 비누화도가 80몰%이하(예:20∼60몰%)인 폴리비닐 알콜, 평균 중합도가 150이상인 고분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 평균 중합도가 10이하인 저분자량 폴리에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다 [일본국 특허 공개 제 65465/1993 (JP-A-5-65465)호].

가열-용융 접착성 폴리아킬렌 옥시드의 분자량은 3,000∼100,000의 범위, 바람직하게는 약 5,000∼50,000의 범위일 수 있다.

상술한 수용성 고분자는 실온에서 고체이며, 가열-용융 접착성을 갖는지의 여부에는 상관없이, 융점은 예를 들어 약 50∼200℃, 바람직하게는 약 70∼170℃, 더욱 바람직하게는 약 80∼150℃일 수 있다. 수용성 고분자의 권할만한 융점은 약 50∼150℃이다. 수용성 고분자의 융정이 50℃미만일 경우, 고분자는 흡연중에 연화 또는 용융되는 경향이 있다. 한편, 200℃이상일 결우, 셀룰로스 에스테르 섬유는 용융-접착 공정에서 손상될 수 있다. 가열용융시 접착성을 유효하게 발현하기 위해서는, 수용성 고분자의 분해점은 통상적으로 200℃이상이다.

수용성 가열-용융 접착성 고분자의 150℃에서의 용융 점도는 약 100∼100,000cps, 바람직하게는 약150∼75,000cps 이고 더욱 바람직하게는 약 200∼50,000cps 이다. 수용성 가령-용융 접착성 고분자의 연화점은 예를 들어 약 50∼200℃이고 바람직하게는 약 75∼150℃일 수 있다.

가열-용융 접착성 수용성 고분자는 통상적으로 분립상으로 사용된다. 상기 분립상 수용성 고분자의 입경은 셀룰로스 에스테르 섬유에 대하여 접착성을 유효하게 발현하며 감기조작을 방해하지 않는 범위이내에서 자유롭게 선택할 수 있다. 따라서, 평균 입경은, 예를 들어 약 10∼500㎛, 바람직하게는 약30∼300㎛이고 더욱 바람직하게는 약 50∼200㎛일 수 있다. 평균 입경이 10㎛미만일 경우, 감기조작 중에 비산된 수용성 고분자의 양이 증가하며, 회수의 곤란하므로 인패 수율이 감소할 것이다. 또한, 감기조작성이 저하될 수 있다. 한편, 평균 입경이 500㎛이상일 경우, 수용성 고분자는 셀룰로스 에스테르 섬유를 효과적으로 접합하는데 사용될 수 없다.

수용성 고분자의 양은 고분자의 종류 및 사용형태, 및 셀룰로스 에스테르 섬유의 특성에 따라 선택할 수 있으며, 예를 들어 셀룰로스 에스테르 토우 100중량부를 기준으로 약 0.5~30중량부, 바람직하게는 약 1~20중량부이고, 더욱 우수한 결과를 수득하기 위해서는 약 1∼17중량부일 수 있다. 수용성 고분자의 비율이 0.5중량부 미만일 경우, 고분자는 셀룰로스 아세테이트 섬유상에서 접합제로서 충분한 효과를 발휘할 수 없어서 필터에 요구되느느경도가 수득될 수 없다. 한편, 수용성 고분자의 양이 30중량부를 초과할 결우, 끽미성 및 감기조작성이 저하되는 경향이 있고, 수용성 수지와 관련하여 권지가 주름을 형성하기 쉽다.

수용성 고분자가 수용액 또는 수분산액의 형태로 상용될 경우, 고형분환산 고분자의 사용량은, 통상적으로 셀룰로스 에스테르 토우 100중량부 당 약 0.5∼20중량부,바람직하게는 약 1∼10중량부이고 더욱 바람직하게는 약 1∼5중량부이다.

수용성 고분자가 분립상 또는 용융되어 사용될 경우, 고분자의 사용량은 통상적으로 셀룰로스 에스테르 섬유 토우 100중량부 당 약 3∼25중량부, 바람직하게는 약 5∼17중량부이다.

수용성 고분자는 필터의 분해성을 저하시키지 않는 범위내에서 수불용서(비수용성) 고분자와 병용하여 사용할 수 있다. 따라서, 수용성 고분자만으로 구성된 접합제를 사용할 경우, 물과 접촉함으로써 매우 급속한 분해가 일어나지만. 필터가 예를 들어 빗물에 의해 젖게 되면, 필터의 형상이 용이하게 변형될 수 있다. 수용성 고분자 및 비수용성 고분자를 병용하여 사용할 경우, 수-분해성을 저하시키지 않고 필터의 형상이 양호하게 유지된다.

비수용성 고분자는 용액 또는 분산액의 형태로 사용할 수 있지만, 상기 형태로 사용할 경우, 소량의 사용량으로도 수-분해성이 감소하는 경향이 있다. 또한, 섬유상의 비수용성 고분자를 사용할 경우, 셀룰로스 에스테르 섬유와 3차원적으로 교차하여 접합 부위(단면 부위)가 증가하며, 따라서, 수-분해성이 감소하는 경향이 있다. 한편, 분립상 비수용성 고분자를 사용할 경우, 인접하는 필라멘트를 점접융에 의해 1차원적으로 접착하여 수-분해성이 그다지 저하되지 않을 수 있다.

따라서, 비수용성 고분자로는, 분립상 접착성 고분자. 특히 분립사 가열-용융 접착성 고분자를 보다 유리하게 사용할 수 있다. 상기 비수용성 고분자의 예는 담배 연기의 풍미, 향 및 쾌적함을 저하시키지 않는 각종 고분자이며, 대표적으로 폴리올레핀(예:폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등), 폴리비닐 아세테이트에틸렌과 비닐 단량체의 공중합체(예:에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체 등), 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드 등이다.

셀룰로스 에스테르 섬유 토우 100중량부 당 비수용성 고분자의 비율은 통상적으로 약 0∼10중량부이고, 바람직하게는 약 0.5∼8중량부이고, 더욱 바람직하게는 약1∼6중량부이다. 비수용성 고분자의 비율이 10중량부 이상일 겨우, 필터의 수-분해성은 감소하는 경향이 있다. 비수용성 고분자에 대한 수용성 고분자의 비율은 필터의 수-분해성을 저하시키지 않는 범위내에서 선택할 수 있으며, 예를 들어 통상적으로 약 60∼99/40∼1(w/w) 및 바람직하게는 약70∼95/30∼5(w/w)일 수 있다.

상술한 수용성 고분자 및 비수용성 고분자에, 산화방지제 등의 안정화제, 충진제, 가소제, 방부제, 방균제 등과 같은 각종 첨가제를 첨가할 수 있다.

본 발명의 담배 필터에는 담배 연기로부터 성분을 선택적으로 제거함으로써 담배 연기의 향,풍미 및 쾌적함을 향상시키기 위한 첨가제를 혼합할 수 있다. 상기 첨가제의 대표적인 예에는 활성탄 또는 챠콜, 제올라이트와 같은 흡착제가 포함된다.

본 발명의 담배 필터는 셀룰로스 에스테르 섬유(섬유성 여과재) 및 수용성 고분자를 함유하는 토우를 권지에 감아서 필터 요소로서 원통형 로드를 제조함으로써 제조할 수 있다. 필터 로드느, 수용성 고분자를 미리 부착한 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우를 감음으로써 제조할 수 있지만, 통상적으로는 수용성 고분자를 섬유 토우상에 첨가하고 처리한 토우를 권지에 감는 단계로 구성될 수 있다. 수용성 고분자는 바람직하게는 폭이 약 25∼100㎜(바람직하게는 50∼100㎜)일수 있는 토우의 리본 또는시트, 특히 리본 또는 시트를 약 100∼500㎜(바람직하게는 150∼400㎜)의 폭으로 개방 또는 스프레딩함으로써 제조한 평평한 토우에 첨가한다. 리본 또는 평평한 리본의 형태인 토우를 사용할 경우, 수용성 고분자를 균일하게 전착 또는 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 섬유를 접착하기 위해 필요한 수용성 고분자의 양을 감소시킬수 있으며, 수용성 고분자가 용액의 형태로 사용될 경우레도 용매의 필요량을 감소시킬 수 있게된다.

수용성 고분자는 물 또는 유기 용매 중의 용액 또는 분산액의 형태 뿐만 아니라 분립상의 형태로도 사용할 수 있다. 용액 또는 분산액의 형태로 사용될 경우, 수용성 고분자는 통상적으로 물 또는 수성 용매에 용해 또는 분산된 채로 사용된다. 상기 용액중 수용성 고분자의 농도 및 용액의 점도는 감기조작성 및 필터 생산성을 저하시키지 않는 범위내에서 수용성 고분자의 종류에 따라 선택할 수 있다. 예를들면, 농도는 통상적으로 약 5∼70중량%이고 바람직하게는 약10∼50중량%일수 있으며, 25℃에서의 용액 점도는 통상적으로 액 5∼1,000cps,바람직하게는 약 10∼750cps이고 더욱 바람직하게는 약 25∼500cps일수 있다.

수용성 고분자의 용액 또는 분산액의 제조시, 물 및 또는 수혼화성 유기 용매를 사용할 수 있다. 수혼화성 유기 용매에는, 특히 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 부탄올, t-부탄올 등과 같은 각종 알콜류 ; 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 글리세롤, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올 등과 같은 다가알콜류 ; 셀로솔브, 디옥산, 테트라히드로푸란 등과 같은 에테르류 ; 및 상기 용매의 혼합물이 포함된다.

수용성 고분자가 셀로솔브 에스테르 섬유의 토우상에 부착될 수 있기만 하면, 수용성 고분자를 토우에 첨가하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 수용성 고분자의 형태에 따라 적절한 방법을 선택할 수 있다. 따라서, 수용성 고분자가 용액, 분산액 또는 에멀젼의 형태로 사용될 경우, 고분자는 예를 들어 스프레이 건을 이용한 분무 또는 피복에 의해 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우, 바람직하게는 개방되거나 스프레딩된 토우 또는 리본상에 가하거나 부착할 수 있다. 액체 형태의 수용성 고분자는 통상적으로 상기 토우의 리본의 양면에 적용된다.

수용성 고분자의 용액 또는 분산액을 사용할 경우, 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우에 대한 용매, 특히 물의 양은 토우 감기조작 효율성을 포함하여 필터 생산성에 중대한 영향을 끼친다. 따라서 토우에 적용된 용매(특히 물)의 양이 많을 경우, 필터의 강도 및 경도가 상당히 감소하여 감기 및 절단이 곤란해진다. 또한, 필터에 필요한 강도를 발현시키는 데는 시간이 걸리며 건조시키지 위해서는 많은 양의 에너지가 필요하다. 한편, 용매(특히 물)의 양이 현저하게 적을 경우, 셀룰로스 에스테르 섬유를 일체화하는 것이 곤란하다. 따라서, 토우 100중량부에 대한 물의비율은 25중량부이하, 바람직하게는 약 0.5∼20중량부, 더욱 바람직하게는 약 1∼15중량부이고, 특히 약 1∼10중량부이어야 한다. 상기 범위내에서 토우에 대한 물의 양을 조절함으로써 약 200∼800 m/분, 바람직하게는 약 300∼800m/분의 높은 토우 감기 속도에서도 필터 로드(담배필터)를 매끄럽게 제조할 수 있다.

수용성 고분자의 용액 또는 분산액을 사용할 경우, 권지로 감는 단계 도중 또는 후에 담배 필터의 제조장치에 물을 제거하기 위한 건조 장치를 장착하기만 함으러써 담배 필터를 용이하게 제조할 있다.

분립상의 수용성 고분자를 사용할 경우, 용매와 관련된 상술한 문제점들이 발생하지 않는다. 무용매형의 고체상 수용성 고분자, 바람직하게는 가열-용융 접착성 수용성 고분자를, 예를 들어 (1)스프레이건으로 분무하거나 코팅함으로써 토우에 용융 고분자를 부착하는 방법, 또는 (2)수용성 고분자의 분말을 토우상에 산포하는 방법에 의해 토우에 첨가할 수 있다. 분립상 수용성 고분자를 첨가하기 위해서, 습식법을 상기 과 병용하여 사용할수 있다. 예를 들어, 고형 수용성 고분자는, (3)수용성 고분자 분말을 토우에 첨가하고, 예를 들어 물 또는 유기 용매와 같은 용매 소정량을 첨가하여 고분자가 토우에 부착되도록 하는 단계로 구성되는 방법 또는 (4)예를들어 물 또는 유기 용매와 같은 용매 소정량을 토우에 첨사하여 습윤시키고, 수용성 고분자 분말을 첨가하여 섬유에 부착하는 단계로 구성된 방법에 의해 토우에 첨가할 수 있다.

특히 바람직한 방법은, 분립상 수용성 고분자를 토우(특히 개방된 토우)에 균일하게 첨가하는 방법이다. 상기 방법으로 토우에 첨가된 수용성 고분자는 감기 단계 전부터 감기 단계 후의 관저에서 가열 장치에 의해 용융될 때 셀룰로스 에스테르 섬유의 접합에 이용된다. 분립상 수용성 고분자의 첨가를 위해서는, 예를 들어, 담배 활성탄 첨가 필터의 제조장치에 장착되어 있는 활성탄 분말 첨가 장치 등을 이용할 수 있다.

고형 수용성 고분자를 사용할 경우, 담배 필터의 생산장치에, 수용성 고분자를 가열용융하는 장치 및 용융한 수용성 고분자를 냉가고화하는 장치를 부가함으로써 담배 필터를 용이하게 제조할 수 있다.

통상적인 담배 필터 제조시, 통상적으로200∼800m/분, 바람직하게는 300∼600m/분의 고속으로 토우가 감겨진다. 따라서, 생산성을 저하시키지 않고 필터의 강도 또는 경도 및 그외의 물성을 균일하게 조절할수 있도록 하기 위해, 용매 제거를 위한 건조 및 수용성 고분자의 가열-용융은 바람직하게는 가능한 최단 시간으로 필터 로드 전체를 균일하게 가열할수 있는 방법에 의해 수행되어야 한다. 상기 가열 방법의 예로서 유도가열법을 들 수 있다.

또한, 담배 필터(필터 로드)를 구성하며 원통형 토우를 덮는 권지의 원주방향 모서리부를 접착시키고, 필터를 소정 길이로 절단하여 제조한 필터 플러그 및 팁, 및 원통형 담배 부분을 덮는 권지의 모서리부를 접착시키기 위해서는, 습윤시의 분해성을 저하시키지 않도록 하기 위해 상기와 유사한 수용성 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더 상세히 설명하기 위한 것이며, 본명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.

[실시예1]

Y-단면의 4-데니에르 단섬유를 묶음으로써 구성된 43,000-데니에르의 셀룰로스 에세테이트 권축 섬유 토우(군축수 26/25㎜)를 폭 25㎝로 개방한다. 이 43,000-데니에르 토우는10,750개의 단섬유(4 데니에르 당)로 구성되었다. 이어서, 수용성 고분자로서, 폴리비닐 알콜 수용액(비누화도=88몰%, 4%수용액의 점도=5cps)을 상기 개방한 토우에 소정량을 균일하게 첨가한다. 이어서,토우를 권상기에 공급하여 권지에 감는다. 가열에 의해 과량의 수분을 제거한 수, 토우를 길이 25㎜로 절단하여 담배 필터 팁을 수득한다.

[실시예 2∼5]

수용성 수분선성 고분자로서, 폴리비닐 알콜 대신셍 카르복시메틸셀루로스 소듐(카리복시메틸화도=0.85, 4%수용액의 점도 30 cps, 실시예2), 가용성 전분(10%수용액의 점도=10cps, 실시예3),메틸 비닐 에테르-말레인산 공중합체(10% 수용액의 점도=8cps, 실시예3) 및 히드록시프로필셀룰로스(10%수용액의 점도=40cps, 실시예5)각각 수용액의 형태로 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다.

[실시예6]

챠콜 필터용 권상기를 이용하여, 4-데니에르 Y-단면 단섬유로 구성된 43,000-데니에르(총 데니에르)의 셀룰로스 아세테이트 권축섬유 토우(권축수 26/25㎜)에, 1,2-프로판디올 및 물의 혼합용매(1:1, w/w) 20중량%를 첨가한 다음, 토우 기준으로 5중량%의 분말상 폴리비닐 알콜(비누화도=88몰%, 4%수용액의 점도=5cps, 60 메쉬 패스, 입경분포=10∼200㎛, 평균입경=70㎛)를 첨가한다. 이어서, 토우를 챠콜 필터용 권상기에 공급하여 권지에 감고 길이 25㎜로 절단하여 담배 필터 팁을 수득한다.

[실시예7]

수용성 고분자로서, 분말상 카르복시메틸셀룰로스 소듐(카르복시메틸화도=0.85, 4%수용액의 점도=30cps, 입경분포=10∼200㎛, 평균 입경=75㎛)를 사용하는 것을 제외하고 실시예 6에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다.

[실시예8]

4-데니에르 Y-단면 단섬유로 구성된 43,000-데니에르(총 데니에르)의 셀룰로스 아세테이트 권축섬유 토우(권축수26/25㎜)를 폭 25㎜로 스프레딩하고, 1,2-프로판디올 및 물의 혼합 용매중 가용성 전분(10%수용액의 점도=10cps)의 용액 소정량을 개방된 토우에 균일하게 첨가한다. 이어서, 토우를 권상기에 공급하여 권지로 감고, 길이 25㎜로 절단하여 담배 필터 팁을 수득한다.

[실시예9 및 10]

수용성 고분자로서, 가용성 전분 대신에 메틸 비닐 에테르-말레인산 공중합체(10%수용액의 점도=8cps, 실시예9) 및 히드록시프로필셀룰로스(10%수용액의 점도=40cps, 실시예10)를 각각 사용하는 것을 제외하고 실시예8에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다.

[비교예 1∼3]

접합제로서, 모두 셀룰로스 아세테이트용 가소제인, 트리아세틴(비교예1), 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트(비교예2) 및 트리에틸렌 글리콜 프로피오네이트(비교예3)을 각각 사용하는 것을 제외하고 실시예1에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다.

상기 실시예 및 비교예에서 수득한 담배 필터 팁의 필터 경도 및 수중 분해성을 평가하였다. 경과를 표1에 나타낸다. 온도 20℃ 및 상대습도 65%으로 조정된 환경하에서 약 24시간 방치한 후 시험 샘플에 시험을 수행했다.

[필터경도]

길이가 90㎜인 필터 표본상에, 직경이 12㎜이고 중량이 300ｇ인 사중(dead weight)을 가하고 10초 후에 필터의 강하량을 측정하여 0.1㎜를 1로서 평가한다. 상기 측정법에 따른 실용적으로 허용가능한 필터 경도 한계치는 10.0이하이다.

[수중 분해성 시험]

25㎜길이 필터 팁 표본을, 물 500㎖를 함유하는 비이커에 투입하고, 소용돌이 중심부에서의 높이가 액면 최대 높이의 3/4가 되도록 하는 방법으로 교반한다. 10분후, 필터의 형상을 육안관찰하여 하기 기준에 따라 분해성을 판단하다.

우수 : 선상으로 급속히 분해됨.

양호 : 선상으로 부분적으로 분해됨.

불가 : 분해되지 않음; 당초의 형상을 유지함.

[실시예11]

5-데이에르 단섬유로 구성된 35,000-데이에르 셀룰로스 아세테이트 토우를 약 25㎝의 폭으로 개방하고 폴리알킬렌 옥시드 계 수용성 가열=용융 접착성 수지분말(Paogen PP-15, 다이이찌고오교가부시끼가이샤 제 ; 융점=55℃, 입경분포=8∼200㎛,평균 입경=75㎛)을 감기공정중에 7중량%(토우 기준)의 첨가수준으로 토우상에 균일하게 산포한다. 이어서, 내부직경이 8㎜인 테프론 튜브를 통해 토우를 늘리고, 필터내의 수용성 가열-용융 접착성 수지를 120℃ 의 오븐에서 120분간 가열함으로써 용융시킨다. 냉각고화후, 토우를 90㎜의 길이로 절단하여 담배 필터 팁을 수득한다.

수득한 담배 필터 팁의 경도는 9.8이며, 수중에 놓아두었을 경우 팁 전체의 형상이 선상으로 급속히 분해된다. 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예12]

수용성 가열-용융 접착성 수지 대신에 폴리비닐 알콜계 수용성 가열-용융 접착성 수지분말(HM-501, 일본 합성화학주식회사제 ; 융점=77℃, 입경범위=8∼200㎛, 평균입경=80㎛)을 사용하는 것을 제외하고, 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 수득된 담배 필터팁의 경도는 8.8이며, 수중에 놓아두었을 경우 팁 전체의 형상이 선상으로 급속히 분해된다. 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예13]

수용성 가열-용융 접착성 수지 대신에 폴리비닐 알콜계 수용성 가열-용융 접착성 수지분발(HM-602, 일본 합성화학주식회사제 ; 융점=77℃, 입경범위=8∼200㎛, 평균입경=80㎛)을 사용하는 것을 제외하고, 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 수득된 담배 필터 팁의 경도는 7.8이며, 수장에 놓아두었을 경우 팁 전체의 형상이 선상으로 급속히 분해된다. 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예 14∼16]

오븐내에서의 가열 시간을 각각 2분(실시예14), 10분(실시예15) 또는 30분(실시예16)으로 바꾸는 것을 제외하고 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 실시예들의 수득된 필터 팁의 경도는 10이하이다. 즉, 실시예 14의 팁의 경도는 6.6이고, 실시예의 15의 팁의 경도는 6.0이고, 실시예 16의 팁의 경도는9.8이다. 실시예14∼16의 필터 팁을 각각 수중에 놓아두었을 경우, 팁 전체의 형상들이 선상으로 급속히 분해한다. 실시예14∼16에서 수득한 각각의 팁의 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예17]

챠콜 함유 필터 권상기(KDF2/AC1/AF1, Hauni-Werke Krber Co.,Germany)의 분말상 챠콜-산포 장치를 사용하여, 3-데니에르 단섬유의 셀룰로스 아세테이트 토우 36,000-데니에르(총 데니에르)를 약 25㎝의 폭으로 개방하고 실시예11에서 사용한 분말상 수용성 가열-용융 접착성 수지를 감기공정중에 14중량%(토우기준)의 첨가수준으로 토우상에 균일하게 산포한다. 이어서, 필터 권상기에 400m/분의 속도로 토우를 공급하여 권지에 감고 길이 102㎜로 절단한다. 수득한 필터를 120℃의 오븐에서 20분간 가열하고 냉각하여, 담배 필터 팁을 수득한다.

수득된 담배 필터 팁의 경도는 3.5이며, 수중에 놓아두었을 경우 팁 전체의 형상이 선상으로 급속히 분해된다. 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예18∼20]

가열 시간을 각각2분(실시예18), 10분(실시예19) 또는 30분(실시예20)으로 바꾸는 것을 제외하고, 실시예17에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 수득된 필터 팁들의 경도는 10이하이다. 즉, 실시예18의 팁의 경도는 5.5이고, 실시예19의 팁의 경도는 4.4이고, 실시예20의 팁의 경도는 5.2이다. 실시예18∼20의 필터 팁을 각각 수중에 놓아두었을 경우, 팁 전체의 형상들이 선상으로 급속히 분해된다. 실시예18∼20에서 수득한 각각의 팁의 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예21∼23]

가열 온도를 각각 60℃(실시예21), 80℃(실시예22) 또는 100℃(실시예23)로 바꾸는 것을 제외하고, 실시예17에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 실시예들애서 수득된 각각의 필터 팁의 경도는 10이하이다. 즉, 실시예21 및 실시예22의 팁의 경도는 5.1이고, 실시예23의 팁의 경도는 5.5이다. 실시예21∼23의 필터 팁을 각각 수중에 놓아두었을 경우, 팁 전체의 형상들이 선상으로 급속히 분해한다. 실시예 21∼23에서 수득한 각각의 팁의 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[실시예24]

비수용성 가열-용융 접착성 수지로서, 토우 기준으로 10중량%의 실시예11에서 사용한 분말상 수용성 가열-용융 접착성 수지, 토우 기준으로 5중량%의 분말상 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(Daikalac S-1101S, 다이도가세이고오교 가부시끼가이샤 제 ; 융점=105℃, 평균 입경=80㎛)를 토우상에균일하게 산포하는 것을 제외하고, 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 수득된 필터 팁의 경도는 5.9이고, 수중에 놓아두었을 경우, 팁 전체가 선상으로 급속히 분해한다. 끽미성에는 변화가 발견되지 않았다.

[비교예4]

실시예11에서 사용한 수용성 가열-용융 접착성 수지 대신에 비수용성 가열-용융 접착성 수지로서 분말상 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(Daikalac S-1101S, 다이도가세이고오교 가부시끼가이샤 제 ; 융점=105℃, 평균 입경=80㎛)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다. 수득된 필터 팁의 경도는 5.9이고, 수중에 놓아두었을 경우, 팁은 전혀 분해되지 않으며 원형을 유지한다.

[비교예5]

실시예11의 수용성 가열=용융 접착성 수지를 사용하지 않고 실시예11에서와 동일한 방법으로 담배 필터 팁을 제조한다.

수득된 필터 팁은 경도가 발현되지 않으며 25.0이상의 경도를 나타낸다.한편, 수중에 놓아둘 경우, 팁 전체가 선상으로 급속히 분해한다.

Claims

셀룰로스 에스테르 섬유의 토우, 및 상기 섬유를 접착하기 위해 상기 토우내에 포함된 수용성 고분자로 구성되었으며, 상기 토우를 토우100중량부에 대해 25중량부 이하의 물을 사용하여 로드상으로 성형함을 특징으로하는 담배 필터.
제1항에 있어서, 토우 100중량부에 대해 상기 수용성 고분자의 양이 0.5∼30중량부 임을 특징으로하는 담배 필터.
제1항에 있어서, 상기 수용성 고분자의 융점이 50∼200℃의 범위임을 특징으로하는 담배 필터.
제1항에 있어서. 상기 수용성 고분자가, 천연 다당류, 동물성 및 식물성 단백질, 가공 전분, 전분 유도체, 셀룰로스 유도체, 비닐계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리 에스테르 및 폴리아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로하는 담배 필터.
제1항에 있어서, 섬유는 접착하는 상기 수용성 고분자가, (1)천연 다당류, (2)가용성 전분 및 전분 유도체, (3)카르복시메틸셀룰로스 및 그의 염, 히드록시에틸셀룰로스, 히드록시프로필셀룰로스. 및 평균 아세틸화도가 약 0.3∼1의 범위이내인 셀룰로스 아세테이트, (4)폴리비닐알콜, 및 (5)폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 아크릴계 고분자 및 비닐 알킬 에테르-말레인산 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 1종이상인 고분자 수용액 또는 수분산액에 의해 형성됨을 특징으로하는 담배 필터.
제1항에 있어서, 상기 수용성 고분자가, (1)수중10%농도에서 측정한 점도가 2∼500cps범위인 천연 다당류, (2)수중 10%농도에서 측정한 점도가 2∼100cps범위인 가용성 전분 및 전분 유도체, (3)수중 4%농도에서 측정한 점도가 10∼500cps범위인 카르복시메틸셀룰로스 및 그의 염 및 수중 10%농도에서 측정한 점도가 5∼500cps범위인, 히드록시에틸셀룰로스, 히드록시프로필셀룰로스, 및 평균 아세틸화도가 약0.3∼1인 셀룰로스 아세테이트, (4)비누화도가 85%이상이며 수중 4%농도에서 측정한 점도가 1∼100cps범위인 폴리비닐 알콜, 및 (5)수중10%농도에서 측정한 점도가 1∼500cps범위인, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 아크릴계 고분자 및 비닐 알킬 에테르-말레인산 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 담배 필터.
제1항에 있어서, 1인치당 권축도가 권축수 5∼75의 범위인 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우, 및 상기 토우 100중량부에 대해 고형분환산으로 1∼10중량부의 비율인 수용성 고분자로 구성되며, 상기 수용성 고분자가 수용성 고분자의 수용액에 의해 형성됨을 특징으로하는 담배 필터.
셀룰로스 에스테르 섬유의 토우, 및 상기 토우에 함유된 상기 셀룰로스 에스테르 섬유를 접합하는 분립상 수용성 고분자로 구성됨을 특징으로 하는 담배 필터.
제8항에 있어서, 상기 수용성 고분자가 가열-용융 접착성 수용성 고분자임을 특징으로하는 담배 필터.
제9항에 있어서, 상기 가열-용융 접착성 수용성 고분자가. 폴리비닐 알콜, 폴리아킬렌 옥시드, 아크릴계 고분자. 폴리에스테르 및 폴리아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종이상임을 특징으로 하는 담배 필터.
제9항에 있어서, 수용성 고분자의 평균 입경이 10∼500㎛임을 특징으로하는 담배 필터.
제9항에 있어서, 토우 100중량부에 대해 분립상 수용성 고분자 3∼25중량부를 함유함을 특징으로하는 담배 필터.
제9항에 있어서, 토우 100중량부에 대해 융점이 50∼150℃이고, 용융 점도가 150℃에서 150∼75,000cps이며 평균 입경이 30∼300㎛인 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자 5∼20중량부를 함유함을 특징으로하는 담배 필터.
제8항에 있어서, 셀룰로스 에스테르 섬유가, 토우100중량부에 대해 0∼10중량부의 분립상 가열-용융 접착성 비수용성 고분자에 의해 추가로 접합됨을 특징으로하는 담배 필터.
제14항에 있어서, 상기 비수용성 고분자의 비율이 토우 100중량부에 대해 0.5∼8중량부이고, 비수용성 고분자에 대한 수용성 고분자의 비가 60∼99/40∼1(중량비)임을 특징으로하는 담배 필터.
권축도가 1인치당 권축수 10∼50범위인 권축 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우, 및 용융 점도가 150℃에서 200∼50,000cps이며 평균 입경이 50∼200㎛인 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자로 구성되었으며, 상기 분립상 수용성 고분자가 토우 100중량부에 대해 5∼17중량부의 비율로 함유되고 상기 셀룰로스 에스테르 섬유를 접합함을 특징으로하는 담배 필터.
수용성 고분자의 수용액 또는 수분산액을 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우에 첨가하는 단계, 토우를 필터 로드로 성형하는 단계, 및 필터 로드로부터 용매를 제거하기 위한 건조단계로 구성되며, 첨가 단계에서 물의 첨가량이 토우 100중량부에 대해 0.5∼20중량부의 범위 이내로 조정됨을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
제17항에 있어서, 첨가단계에서 상기 수용성 고분자 및 물이, 토우100중량부에 대해 각각 1∼10 중량부 및 1∼15중량부의 양으로 사용되며, 성형단계에서 토우를 200∼800m/분의 속도로 필터 로드에 감음을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
각각의 단섬유의 중량이 1∼16데니에르인 3,000∼1,000,000단섬유로 구성된 권축 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우를 폭 100∼500㎜로 개방하는 1단계,토우 각 100중량부에 대해 수용성 고분자 1∼5중량부 및 물 1∼15중량부가 첨가되도록 개방된 토우에 수용액 또는 수분산액 형태의 수용성 고분자를 첨가하는 2단계, 상기와 같이 처리된 토우를 권지에 300∼88m/분의 속도로 감아서 필터 로드를 수득하는 단계, 및 필터 로드를 건조하는 단계로 구성됨을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
셀룰로스 에스테르 섬유의 토우에 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자를 첨가 또는 부착하는 단계 및 수용성 고분자-함유 토우를 필터 로드로 성형하는 단계로 구성됨을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
제20항에 있어서, 개방된 셀룰로스 에스테르 섬유 토우에 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자를 첨가하는 단계, 수용성 고분자-함유 토우를 권지에 감아서 필터 로드를 수득하는 단계, 및 감기공정 도중 또는 후에 토우 또는 로드를 가열하여 수용성 고분자를 용융시키고 냉각고화하여 상기 섬유를 접합하는 단계로 구성됨을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
제20항에 있어서, 용융된 가열-용융 접착성 수용성 고분자를 개방된 셀룰로스 에스테르 섬유 토우상에 분무하는 단계 및 용융 고분자-함유 토우를 권지에 감아서 필터 로드를 수득하는 단계로 구성됨을 특징으로하는 제조방법.
제20항에 있어서, 평균 입경이 10∼500㎛인 분립상 수용성 고분자가 셀룰로스 에스테르 섬유상에 부착된을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
제20항에 있어서, 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자 및 분립상 가열-용융 접착성 비수용성 고분자를 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우에 첨가함을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.
각각의 단섬유의 중량이 1∼10데니에르이며 권축도가 1인치당 권축수15∼50의 범위인 5,000∼500,000 단섬유로 구성된 셀룰로스 에스테르 섬유의 토우를 폭 100∼500㎜로 개방하는 단계, 개방된 토우에 토우100중량부당 5∼17중량부의 비율로 분립상 가열-용융 접착성 수용성 고분자를 첨가하는 단계, 및 수용성 고분자-부착 토우를 300∼800m/분의 속도로 권지에 감는 단계로 구성됨을 특징으로하는 담배 필터의 제조방법.