JPH04501289A - ポリオレフィンフィルタートウの捲縮方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリオレフィンフィルター トウの捲縮方法および装置 ｌ１立１１ 本発明はシガレットフィルターに使用されるポルオレフィントウの製造に関する 。特に、本発明はポリオレフィンフィルタートウの捲縮を改良する方法および方 法に関するポリオレフィンフィルムをスリットしてフィルムをフィブリル化し、 次にこのフィブリル化されたフィルムを捲縮作業にかけることによってポリオレ フィンフィルタートウを製造することは公知である。フィブリル化されたフィル ムはこれを捲縮することによって嵩さが増えて「ふわりとふくらむ（ｆｌｕｆｆ 　ｕｐ）　Ｊするのでセルローズアセテートなどの伝統的シガレットフィルタ材 料に一層よく似てくる。

このような一つのポリオレフィンフィルタートウとその製造法が米国特許番号第 ３８８０１７３号に記載されているフィブリル化されたフィルムに加えられる捲 縮は捲縮頻度と捲縮振幅とを特徴としている。捲縮された繊維を正弦波に例える なら、捲縮された繊はインチ当りのある捲縮数（ｃｐｉ）を有し、各捲縮はある 種の振幅を有する。捲縮振幅は捲縮頻度が増加するにつれ一般に減少する。

フィブリル化されたポリオレフィンフィルムをフィルタートウに造り、このトウ からシガレットフィルターを造ると、こ゛のトウはあるフィルタートウのある量 から得られる圧力低下と定義されるある「イールド」（ｙｉｏｌｄ）を持つ。

イールドは、例えば１ｎ＋ｇの氷河ａｍ（ｍＩＩｔ　ＷＧ　、／ｍｇ）といった 形で測定される一定量のフィルタートウからのイールドを最大にすることが望ま しい、イールドを増加する一つの公知の方法は捲縮頻度と均一性を増加すること である。

フィルタートウの変動性を密度という形で減少させることも望ましいので、製造 された各フィルターがどれも喫煙家にとっては殆ど同じ感じを出すようにするこ とも望ましい。可変性はまた捲縮頻度および均一性を増加することにより減らす こともできる。

１１！縮頻度を大きく改良することは今まで困難であった。

捲縮は歯車ｎ縮、偽トウイスト捲縮（ｆａｌｓｅ　ｔｗｉｓｔ　ｃｒｉｍｐ）ま たはスタッファ−捲縮でフィブリル化したフィルム繊維に付与することができる 。前者の二つの捲縮法は達成可能な捲縮頻度に公知固有の機械的制限がなやみで ある。フィブリル化されたフィルムは必然的に不動の壁に閉じ込められて不動の 壁になり、こわを崩されて捲縮を付与するスタッファ−ボックス捲縮においては 、機械的な制約はないが、繊維の弾力性およびフィブリル化工程によりおこるひ ずみのために捲縮頻度を増加することが困難になり、また繊維に沿って均一な捲 縮を達成するのが困酷になる。

フィブリル化されたポリオレフィンフィルタートウに捲縮頻度と均一性を増加し 、これによってフィルタートウの収量と変動性を改良することができることが望 まし５い。

兄、朋−１！−約 本発明の目的はフ・イブリル化されたポリオレフィンフィルタートウにおける捲 縮頻度と均一性を増加し、これによってフィルタートウの収量を改良し変動性を 減少させることにある。

本発明によれば、ポリオレフィンフィルタートウの製造方法が提供される。この 方法は次の順序の工程からなる。

１４合体構造を持つポリオレフィンフィルムを形成すること、 ２、このフィルムをその融点の丁度以下に加熱して加熱されたフィルムを延伸す ことによって重合体構造を配向すること、 ３、この配向されたフィルムをフィブリル化して相互に結合された繊維ウェブを 成形すること、 ４、このフィブリル化されたウェブな周囲温度以上の温度に加熱すること、そし て ５、加熱されたフィブリル化ウェブを捲縮すること。

この製造方法を実施する装置も提供される。

の　を 本発明の上記のまたその他の目的および利点は添付の図面を参考に次の詳細な説 明を考えると明白であろう、これらの図面において同様な参照符号は同様な部品 を示す。

第１図はポリオレフィンフィルタートウを製造するための装置のブロック図であ り、 第２図は第１図の加熱装置の好ましい実施例の側面図であり、 第３図は第２図の３−３線に沿った第２図の加熱装置の端面図であり、第４図は 第２図および３図の加熱装置を第２図の４−４線に沿って示す水平横断面図であ る。

肛哩−ｆｉ力」１悪 ポリオレフ、インフィルタート・つを形成する装置１０を第１図にブロック図の 形で示す１選ばれたポリマをポリマ・ミクサ１１で混合する。全体が本申請書に 参考として組み込まれた特許申請書（ＰＭ−１２９７）と同時に申請した米国特 許申請書一連番号第２３１１４７号にさらに詳細に記載のごとく、本発明の好ま しい実施例のポリオレフィンフィルタートウは主として小量のポリエチレンと漂 白剤を入れたポリプロピレンより造られる。

ポリ第１ノフインフイルムはエクストルージョン・システムズ株式会社製のモデ ルＮｌ０１００など在来のフィルム吹込成形機であるフィルム吹込成形機１２に おいて吹込成形また押出成形される。吹込成形機１２は約２０ミクロン乃至約５ ０ミクロン好ましくは約３５ミクロンの厚さを有するポリオレフィンフィルムの 円筒状「泡」を形成する。フィルム「泡」は崩れ落ちて平らな二層の形状になり 、次に好ましき実施例においてはフィルムスリッタおよび整列機１３に入り、こ こでフィルムは好ましくは三層バンドにスリットされ、これらのバンドが相互の 上面において整列化されて一本の六層バンドを形成する。この六層バンドはそれ 自体が好ましくは平行工程のため二本のバンドにスリットされ恐らくそれぞれ異 なる特性を持った二つのトウバッチが所望によっては同時に製造するすることが できる。以下の説明では、二本の平行するバンドの一本のコースだけを述べる。

これは他方のバンドはほぼ同じ処理を受けるからである。

六層バンドは次いで配向オーブン（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｖｅｎ）　１４ を通り、ここで丁度フィルムの融点以下に好ましくは約１６０℃に加熱し、この 間二対のローラ間で延伸される。

この延伸ローラの組は送りローラの速度の約５倍から約１３倍の速度で、好まし くは送りローラ速度の約７倍から約１０倍で回転する。この「オリエンテーショ ン」法はフィルムの分子体構造を整列させフィブリル化に必要な物理的特性を造 り出す、フィルムの厚さはローラの速度差動のよって生ずる延伸によってさらに 約８μから約１７μに減少される。

配向されたフィルムバンドは次にフィブリレータ１３に入り、フィブリレータは フィルムがフィブリル化ローラ上を通るので回転する一つ以上のフィブリル化ロ ーラに植設された比較的多数の比較的細いビンとフィルムを接触させることによ ってフィルムを繊維に変える。フィルムは上記ローラの各々の円弧の約２０−４ ５℃にだけ、好ましくは約３７°に接触し、フィルムの速度は約フィブリル化ロ ーラの表面の速度の約２倍である。プリル化ローラの速度に対するフィルム速度 の比は「フィブリル化比」として知られている。フィブリル化の結果として、も しバンドが横方向に・ふくれるなら、自由端のある比率で繊維の相互接続された ネットワークは明白であろう、事実、この自由端はフィブリル化フィルムから造 られた繊維のフィブリル化に重要な役割を果し自由端の比率が高ければ高いほど 、フィルタは良くなる。

本発明によれば、次にフィブリル化フィルムは、以下にもっと詳しく記述するご とく、蒸気箱１６に通される。蒸気室を通ってから、または公知のトウ製造装置 においてフィブリル化の直後に、フィブリル化トウが捲縮される。上記したごと く、数種の公知型式の捲縮装置があるが好ましき捲縮装置はフィブリル化フィル ムがローラによって高速で密封ボックスに送り込まれるスタッファ−ボックスに 送られるようにし、これによってフィルムは既にボックス内にある材料に当って そり返えり崩れるようにされている。

少なくともスタッファ−ボックスによる捲縮は部分的に一次および２次捲縮を与 える。−次捲縮は繊維そのものに対する捲縮で、約３００−約６００μの捲縮振 幅を有するインチ当り約２５−６０捲縮程度であるが、二次捲縮は全体にマクロ 組織検査的にアコーディオン状の折り曲げである、−次捲縮は望ましいが、二次 捲縮はトウからフィルタを造る前に取除く必要がある。

捲縮されたトウは層形成機１８に通し、ここで、送りヘッドが前後に動いて、捲 縮されたトウを容器内で層形成する。容器内に層形成されたトウは次に圧縮され 荷造機１９にかけて括られ、包装を解その２次捲縮は取除かれているとすぐにも 使用されシガレットフィルタをつくるのに使用される。

蒸気箱１６内でおこなわれた捲縮トウはフィブリル化されたトウから得られる一 次捲縮を改良する。第１に、フィブリル化されたトウを加熱するとフィブリレー タおよび配向オーブンに入れられたトウのストレスおよびストレインが徐冷され 、繊維収縮が制御される。第２に、制御された徐冷は繊維の一層均質な質量を捲 縮装置１７に提供することができ捲縮を与えるのに必要な力の範囲を減少する。

実際、本発明の加熱工程はトウが捲縮装置に移されその間その温度がなおも周囲 温度まで下らぬうちにおこなわれる時、最も効果的である。捲縮はウェブの温度 が９０℃以上の場合、なお好ましくは約１０５℃である間におこなわれることが 好ましい。

蒸気箱１６を第２図−４図にさらに詳しく説明する。トウは蒸気箱１６を矢印Ａ で示す方向に通り、入口みぞ孔３０から入って、他端にこれに対応する出口みぞ 孔（図示せず）を通で出て行く、蒸気箱１６は細長いみぞ孔４１を有する水平方 向の外らせ板４０によって上室２０および下室２１に分割されている。蒸気は圧 力調整装置４３および流量メータ４４に制御される蒸気取入管４２を介してはい る、蒸気取入管４２は下側室２１で終了し、この室で管４２は符号４５で示すご とくせん孔されて蒸気が室２１にはいれるようにしている。蒸気はみぞ孔４１を 通って上昇し室２０内のトウと接触する。凝結された蒸気は排水管２２を通って 出てゆく、凝結しなかった蒸気はトウ出口と出口みぞ孔３０とから出てゆく、き っちりはめ込まれた蓋２３は第３図に示すように、例えば液圧シリンダ（図示せ ず）に取付けできるレバーアーム３１で開けることができる。

蒸気は蒸気管１６内に約９５℃から約１２０℃の間の温度で好ましくは約２ｋｇ ／ｈｒから約１０　ｋｇ／　ｈｒ好ましくは３ｋｇ／ｈｒの流量で送り込まれる 。トウが蒸気室１６を通る時のトウの速度は蒸気室１６内の休止時間が約０．１ 秒から約６．０秒の間、好ましくは約０．２５秒であるような速度である蒸気箱 １６以外に本装置を用いて捲縮をおこなう前にフィブリル化されたトウな加熱す ることもできる０例えば、トウを熱風または赤外線オーブン中を通過させること もできる。トウはまたトウをぬらしてマイクロウェーブ空胴を通す、最後に、こ のトウをステンレス鋼板などの加熱板上を通過させる。この過熱板はこの中を流 れるホットオイルその他適当な加熱機構で加熱される。

本発明におけるごとく、捲縮する前にポリオレフィントウを加熱することのフィ ルター収量に及ぼす効果は次の実施例から明白である。

火ＪＪ凱−」。

１．８のメルトインデックス（２３０℃、２．１６ｋｇｆにおいてＩＳＯ標準１ １３３による測定）を有するポリプロピレンホモポリマー９２％と、メルトイン デックス１．０（１９０℃、２．１６ｋｇｆにおいてＩＳＯ標準１１３３による 測定）を有する低密度ポリエチレン７％と、二酸化チタン（ルチルグレード、細 結晶構造、マイクロ化グレード）２５ｗｔ％を含むポリプロピレンマスタバッチ １％とよりなる混合物を公知の吹込成形フィルム技術を用いて押し出して厚さ３ ５μのフィルムを得た。このフィルムを均一幅の６部分にスリットして、積重ね 、延伸比８：１で長手方向に延伸して厚さ１２．４μのフィルムを造った。この 延伸フィルムをビン植設のフィブリル化ローラの外周面を周り次の条件で通過さ せた。

フィブリレータローラの直径（ｍｍ）　１９０反対方向に傾斜する各対をなす列 のごく近くにローラ軸線に平行の線に傾く線上のローラを横切って延びる各対を なす平行列をなして間隔を食い違い関係したビン：ビンの列数　１８０ 各列におけるビン密度　２５ピン／１ｎ（ｐｐｉ）ビンの突出　１　ｍｍ ビンの直径　０．４９５３ｎｏ＋＋ ローラとのフィルムの接触弧　３７＠ このように造られたフィブリル化フィルムは３２０００デニールの全線密度を有 し、スタッファ−ボックスの捲縮操作を受けた。

このように造られたテクスチュアード繊維のトウを公知の方法で脱捲１１操作に 処せられて、ブルームされた柔毛で覆われた質Ｉが造られた。この質量の捲縮特 性は振幅３６０μ、頻度２９．８０　ｃｐｔであった。

この材料を在来のフィルタロット製造装置を用いてフィルタロッドに造り上げる と、次の特性を有するフィルタロッドが造り出された。

１血Ａ　１血Ａ フィルタロッド長さ：６６ｍｍ フィルタロッド円周：　２４．５５ｍｍ１本当りのフィブリル化 繊維トウの正味重量（ｍｇ）　２４６　２８８収量（％）　７１　８３ フイルタ一ロツド重量の変動性 変動性係数（％）＋１．９ 支ｎ叢−ユ 実施例１に記載のごとく製造されて、３２０００デニールの全線密度を有するフ ィブリル化フィルムを湿潤蒸気にさらすことによって熱衝撃処理を受けさせた。

この処理は繊維をスタッファーボッスの捲縮操作に処する前に各組みをなすはさ み摘んだローラ間に繊維を保持しながら蒸気箱に維持することによって達成され た。蒸気箱の長さは６００ｎ＋ｍであった蒸気箱における繊維休止時間は０．２ ５秒であった。蒸気温度は１００℃で、蒸気の吐出し量は３　ｋｇ／ｈｒであっ た。ニップロール組間に観察された速度差は２．０％、ドローロール組は上記の ごとく熱で生じた収縮のためにさらに回転速度がおそくなる。このようにして製 造されたテクスチュアード繊維トウは公知の方法で脱捲縮作業に処せられ、ブル ームされた羽毛のような柔い質量を造り出し、この質量の捲縮特性は振幅３２４ μで、頻度４２．１ｃｐｉであった。

在来のフィルターロッド製造装置を用いてこの材料をフィルターロッドに造ると 、次の特性を持つフィルターロッドが製造された。

１土羞　１太Ａ フィルターロッド長さ：８６ｍｍ フィルターロッド円周：　２４．５５ｍｍ１本当りのフィブリル化 繊維トウの正味重量（ｍｇ）　２７６　３２３収量（％）　７０　８８ フイルタ一ロツド重量の変動性 変動性係数（％）：１．Ｉ４ 以上の二側から理解できるとおり、捲縮前の加熱工程を用いて得られる収量範囲 は加熱工程を用いずに得られる収量の範囲に比べて著しく高いが、製造されたフ ィルターの変動性は非常に低い。

従って、フィブリル化されたポリオレフィンフィルタートウの捲縮頻度および均 一性を増加しフィルタートウの収量を改良しフィルタの変動性を減らすために方 法および装置を提供することが理解される。当業技術に通暁する者には以上に記 載の実施例以外の方法や装置によって本発明は実施可能であって、上記実施例は 例示のためであって制限するためのものでないこと、本発明は以下の請求の範囲 によってのみ制限されることを理解するであろう。

手続補正−（方式） 平成３年／／月ノ′シ日［

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分子構造を有するポリオレフィンフイルムを形成する工程と、 前記フイルムを前記フイルムの融点の直ぐ下まで加熱したフイルムを延伸して前 記構造を配向する工程と、前記配向フイルムをフイブリル化して相互連結ウエブ を形成す工程と： 前記フイブリル化ウエブを捲縮する工程とを含むポリオレフィンフィルタートウ を製造する方法において、前記フイブリル化工程で且つ前記捲縮工程前に周囲温 度より上の温度に前記フイブリル化ウエブを加熱することを特徴とする方法。 ２．前記加熱工程がフイブリル化ウエブを約９５℃から約１２０℃の範囲の温度 に加熱することよりなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記加熱工程は前記加熱フイブリル化されたウエブを約１００℃の温度にま で加熱することよりなることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．前記捲縮工程は前記加熱フイブリル化されたウエブが周囲温度にまで冷却す る前におこなわれることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．前記捲縮工程は前記加熱されフイブリル化されたウエブの温度が約９５℃以 上である間におこなわれるこヒを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。 ６．前記捲縮工程は前記加熱されフイブリル化されたウエブの温度は約１０５℃ である間におこなわれることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記加熱工程は前記フイブリル化ウエブを蒸発箱中を通すことよりなること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ８．前記加熱工程がさらに約９５℃から約１２０℃の範囲の温度で約２ｋｇ／ｈ ｒから約１０ｋｇ／ｈｒ．の範囲の吐出し量で蒸気を前記蒸気箱内に通すことよ りなり、前記フイブリル化されたウエブが約０．１秒から約６．０秒の休止時間 を前記蒸気箱内において有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法 。 ９．前記蒸気温度が約１００℃であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載 の方法。 １０．前記蒸気吐出し量は約３ｋｇ／ｈｒ．であることを特徴とする請求の範囲 第８項に記載の方法。 １１．前記中止時間は約０．２５秒であることを特徴とする請求の範囲第８項に 記載の方法。 １２．前記加熱工程は前記フイブリル化されたウエブを加熱された金属板上を通 過させることよりなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １３．前記加熱工程は前記フイブリル化されたウエブを油加熱の金属板上を通過 させることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。 １４．前記加熱工程は前記フイブリル化されたウエブを熱風オーブン内を通過さ せることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １５．前記加熱工程は前記フイブリル化されたウエブを赤外線によって加熱のオ ーブン内を通過させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １６．前記加熱工程は前記フイブリル化されたウエブを加湿してこれをマイクロ ウエーブ空洞内を通過させることよりなることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の方法。 １７．前記捲縮工程は前記加熱されフイブリル化されたトウをスタツフアーボツ クス捲縮装置に送ることよりなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方 法。 １８．分子構造を有するポリオレフィンフイルムを形成する装置と、 前記フイルムをその融点よりすぐ下にまで加熱し該加熱フイルムを延伸すること によって前記分子構造を配向する装置と、 前記相互連結繊維ウエブを形成するため前記延伸されたフイルムをフイブリル化 する装置と、 前記フイブリル化されたウエブを捲縮する装置とよりなるポリオレフィンフィル タトウを製造する装置で、前記フイブリル化されたウエブを周囲温度以上の温度 に加熱する装置で前記加熱されフイブリル化されたウエブを捲縮することを特徴 とする装置。 １９．前記加熱装置が約９５℃より約１２０℃の範囲の温度にまで前記フイブリ ル化されたウエブを加熱する装置よりなることを特徴とする請求の範囲第１８項 に記載の装置２０．前記加熱装置が前記フイブリル化されたフイルムを約１００ ℃の温度に加熱する装置よりなることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の 装置。 ２１．前記捲縮装置は前記加熱され捲縮されウエブを該加熱フイブリル化ウエヴ が周囲温度に冷却する前に冷却するためであることを特徴とする請求の範囲第１ ８項に記載の装置。 ２２．前記捲縮装置は前記加熱フイブリル化ウエブが約９５℃以上ある間に該加 熱フイブリル化ウエブを捲縮するためであることを特徴とする請求の範囲第２１ 項に記載の装置。 ２３．前記捲縮装置は前記加熱フイブリル化ウエブの温度が約１０５℃以上ある 間に該加熱フイブリル化ウエブを捲縮するためであることを特徴とする請求の範 囲第２２項に記載の装置。 ２４．前記加熱装置が蒸気箱よりなることを特徴とする請求の範囲第１８項に記 載の装置。 ２５．蒸気は約９５℃より約１２０℃の間の温度で約２ｋｇ／ｈｒ．より約１０ ｋ８／ｈｒ．の間の吐出し量において前記蒸気箱内を通過し、前記フイブリル化 ウエブが約０．１秒から約６．０秒の前記蒸気箱内での休止時間を有することを 特徴とする請求の範囲第２４項に記載の装置。 ２６．前記蒸気温度は約１００℃であることを特徴とする請求の範囲第２５項に 記載の装置。 ２７．前記蒸気吐出し量が約３ｋｇ／ｈｒであることを特徴とする請求の範囲第 ２５項に記載の装置。 ２８．前記休止時間は約０．２５秒であることを特徴とする請求の範囲第２５項 に記載の装置。 ２９．前記加熱装置が加熱された金属板よりなることを特徴とする請求の範囲第 １８項に記載の装置。 ３０．前記加熱装置は油加熱の金属板よりなることを特徴とする請求の範囲第２ ９項に記載の装置。 ３１．前記加熱装置は熱風オーブンよりなることを特徴とする請求の範囲第１８ 項に記載の装置。 ３２．前記加熱装置は赤外線加熱オーブンよりなることを特徴とする請求の範囲 第１８項に記載の装置。 ３３．前記加熱装置は前記フイブリル化ウエブを加湿させる装置と、マイクロウ エーブ空洞と、前記加湿フイブリル化ウエブを前記マイクロウエーブ空洞内を通 過させる装置とよりなることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の装置。 ３４．前記捲縮装置はスタツフアーボツクス捲縮装置よりなることを特徴とする 請求の範囲第１８項に記載の装置。