JPH0465539A - たばこフィルター用合成繊維束 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたばこフィルター用合成繊維束に関するもので
あり、更に詳しくは、合成繊維束を構成している単繊維
が高いフィルター性能を示す断面形状を有するたばこフ
ィルター用合成轍維東に関するものである。

〔従来の技術〕

従来たばこフィルターの素材としては、セルロースアセ
テート繊維束が最も広く用いられ、また一部ではパルプ
、紙などのセルロース繊維を素材としたものやレーヨン
の様な再生セルロース繊維を素材としたものも用いられ
ている。

さらに、最近ではポリプロピレン系繊維も、大量生産性
に優れているので、実用性が検討されつつある。

たばこフィルターの性能として最も重要なものは、たば
こ煙中のニコチン及びタール分の濾過効率である。

近年、喫煙者の健康上の問題及び喫煙者の嗜好の変化に
より、低ニコチン及び低タール化が求められ、濾過効率
を高とることが不可欠となってきた。これまで高い濾過
効率を有するｗｉ維東として、繊維束を構成している単
繊維の断面形状をＹ字型にしたもの、及びかかるＹ断面
繊維を低デニール化した単繊維から成るものが提案され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしポリプロピレン繊維等のポリオレフィン系繊維な
どの合成ｍ維を用いる場合、たばこフィルターの濾過効
率を向上させるために、繊維束を構成している単繊維の
低デニール化を行うにしても、フィルターの硬度の点か
ら限界があるという問題点を有している。即ちポリオレ
フィン系繊維束から製造したたばこフィルターの場合、
セルロースアセテート繊維束から製造したものに比し、
全般的に硬度が低く、低デニール化の影響を大きく受け
るからである。

〔課題を解決するた約の手段〕

本発明者等はポリオレフィン系繊維などの合成繊維を用
いて従来のものより更に濾過効率の優れた高濾過性能を
有するたばこフィルター用繊維東を得るため種々研究の
結果、本発明に到ったのである。即ち本発明者等は従来
セルロースアセテート繊維束について検討された異型断
面系技術や低デニール糸技術とは異なる新しい観点から
合成繊維束の濾過効率について検討を加え、合成繊維束
を構成している単繊維の断面形状が下記に定義される断
面形状係数である占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）の値が０
．４７以下となる様にすればその目的を達成し得ること
を見出した。即ち本発明はたばこフィルター用合成繊維
束において、該合成繊維束を構成する単繊維が、本文中
に定義される断面形状係数である占有率（Ｆｅｒｅａｒ
ｅａ）の値が０．４７以下となる断面形状を有すること
を特徴とするたばこフィルター用合成繊維束に係るもの
である。

本発明に於て採用した断面形状係数である「占有率（Ｆ
ｅｒｅａｒｅａ）　Ｊとは物体の面積を物体をあるＹ軸
、Ｙ軸へ投影した時の長さＦｅｒｅｄｉａＨ。

Ｆｅｒｅｄ　ｉａＶで囲まれた長方形の面積で割った無
次元数である。

以上の結論を得るのに用いた検討内容は、以下の通りで
ある。

たばこフィルター用合成繊維束を構成している単繊維の
断面形状とタール及びニコチンの濾過効率との間に相互
の関係があることに着目し、この断面形状を数値化する
ために画像処理法を用いた。

まず、濾過効率に影響を与える因子である上記の単繊維
の断面において、図１８に示すように前記断面の周辺長
を基本とする「形状係数１（Ｓｈａｐｅ　Ｆａｃｔｌ）
　Ｊと第１図の１ｂ図に示すように前記断面のあるＸ、
Ｙの座標軸への投影長を基本とする「占有率（Ｆｅｒｅ
ａｒｅａ）　Ｊの２つの形状に関する係数を、従来から
提案されている形状係数の中から選定し、試料として作
製した各繊維束の前記の２つの係数を、第２図に示すよ
うに画像処理装置を用いて算出した。

ここで、上記の２つの形状に関する係数は、以下の式で
示される。

形状係数１　　（Ｓｈａｐｅ　Ｆａｃｔｌ　）物体の面
積 占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ） 次に、上記の２つの係数の算出方法を以下に示す。

たばこフィルター用繊維東を、パラフィンで包むように
埋め込み、鉛筆の芯に相当する品分に前記繊維束がくる
ように鉛筆状に成形した後、ミクロトームを用いて厚さ
が１−〜１０１ＩＴｎになるようにスライス状に切断す
る。このスライス状の切片を、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むことにより、上
記の２つの係数を算出する。

尚、画像処理装置のデイスプレー上に表示される１画面
で、１００本前後の単繊維での上記の係数を測定するこ
とができ、測定値として前記各々の係数を平均した値を
用いる。それ故、［占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）　、ｊ
の値を算出するに当って、単繊維のそれぞれが一定の方
向性を有していないので、画像処理をする際のＹ軸及び
Ｙ軸の設定方法は任意で良い。

さらに、多くのセルロースアセテート繊維束に就いて、
それぞれの繊維束を構成している単繊維の形状を示す係
数と、前記の繊維束から構成されるたばこフィルターの
通気抵抗との関係を検討した。

その結果を、第２図、第３図の３ａ、３ｂ図及び表１に
示す。

尚、上記の通気抵抗は、たばこのフィルター内に一定の
空気量を流した際に生じる空気の圧力損失のことで、た
ばこ業界では、ニコチン及びタール分の濾過効率と前記
の通気抵抗との間には、良好な相関があると言われてい
る。

表１　各種トウ（第２図参照）での単繊維の断面の形状
を示す係数と通気抵抗との関係表１に示す「形状係数１
」、「占有率」及び「通気抵抗Ｊの三者を比較検討した
結果、「占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）　」と通気抵抗と
の間に、「占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）　Ｊが小さいほ
ど通気抵抗の大きさが大きくなることがわかった。

従って、上記のＦｅｒｅａｒｅａ値が小さし）たばこフ
ィルター用繊維東を用いた方が、たばこフィルターの通
気抵抗が高くなり、ニコチン及びタール分がフィルター
で除去されることにより、低ニコチン化及び低タール化
が可能となる。

ニコチン及びタール分がフィルタ一部で除去される理由
は、Ｆ　ｅ　ｒ　ｅ　ａ　ｒ　ｅ’ａの定義〔上記（２
）弐参照二より、気流に対する繊維のさえぎりを生じる
結果、たばこの煙中のニコチン及びタール分が繊維に吸
着されるからであり、また通気抵抗の発生には、前記繊
維のさえぎりの程度が大きく寄与していると言える。

次に、現在試験的に使用されているポリエチレン繊維東
から構成されているたばこフィルターの３種類に就いて
、単ｍ維の断面の形状を示す上記Ｆｅｒｅａｒｅａの値
を、画像処理装置を用いて算出した。

その結果を、表２に示す。

表２に示すように、Ａ、Ｂ、Ｃサンプル共Ｆｅｒｅａｒ
ｅａの値が０，４７を超えていた。従って、Ｆｅｒｅａ
ｒｅａの値が０．４７を超えない断面を有する単繊維か
ら構成される繊維束を作製できれば、現在使用されてい
るたばこフィルター以上に低ニコチン化及び低タール化
が可能なフィルターを得ることができることがわかった
。

尚、上記のＰｅｒｅａｒｅａの条件は、単繊維の断面形
状がＹ字型以外の繊維束にも適用することが可能である
。

本発明の合成繊維束としては、ポリオレフィン系合成繊
維が好適であり、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊
維、エチレン−プロピレン共重合体繊維、ポリエチレン
−ポリプロピレン複合繊維等を用いることができる。

か＼る合成繊維束として、Ｆｅｒｅａｒｅａの値が０．
４７以下の繊維を得る製造方法としては、公知の溶融紡
糸法を用いる二七が出来る。

一つの方法としては、後記の実施例で詳細に述べるが、
紡糸口の合孔の形状を、開孔面積は一定に保ち、且つＦ
ｅｒｅａｒｅａの値をより小さくなるようにする方法で
ある。

又、他の方法としては、紡糸口金孔から溶融ポリマーを
吐出した後、冷却空気または冷却水等により急冷する方
法である。

尚、上記の２方法を組み合わせた方法を用いてもよい。

上記の方法により紡糸された糸を集合して繊維束にする
のも、公知の方法で対応できる。

本発明の実施に当っては、上記の如き方法で作製された
所定の占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）値を有する単糸から
なる繊維束に、更にたばこフィルタ−用素材としての硬
度等の基本特性を付与するたｔに、適当な捲縮を施すの
が好ましい。

以上の方法により、高い濾過効率と最適な硬度とを有す
るたばこフィルター用繊維東を得ることが可能となる。

〔作　用〕

たばこフィルター用合成繊維束において、この繊維束を
構成している単繊維を、断面形状係数である占有率（Ｆ
ｅｒｅａｒｅａ）の値が０．４７以下となる断面形状に
することにより、高い濾過効率と最適な硬度とを有する
たばこフィルター用合成繊維束を得ることができ、低ニ
コチン化と低タール化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明
はこれらに何ら限定されない。

尚、実施例中の通気抵抗は次の方法で測定し、圧力損失
で表示した。測定するフィルター用プラグを通過する空
気の流量が１７．５ｒｎｌ／秒のときの圧力損失を、水
柱の圧力ｍｍ　ＬＯ（１／１０．０００ｋｇ／ｃｎｆ）
で示した。

実施例１ 分子量が３２０００で比重が０．８８〜０，９２である
ポリプロピレンのチップを、温度６０〜７０℃、湿度２
０〜３０％の加熱空気中で２時間乾燥した後、ホッパー
を通じエクストルーダーに仕込み、加熱した上融解した
後、各紡糸機へギヤポンプで定量輸送を行った。紡糸機
においては、口金の前部へ取付けた２６００メツシユの
金網により、繊維の異物の濾過を行った後、口金のホー
ル数が５００ホールで第４図の４ｂ図に示す孔形成を有
する口金を通すことにより、口金温度２５０℃で繊維の
溶融紡糸を行った。紡糸筒内での冷却空気温度は１５℃
である。その後繊維に捲縮を施した後、単糸繊度が２．
９デニールでトータル繊度が３’４８００デニールのた
ばこフィルター用繊維東の製造を行った。この２．９Ｙ
　−３４８００の繊維束において、断面形状係数である
占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）値を画像処理装置を用いて
測定した結果、Ｆｅｒｅａｒｅａ値は０．４５８２であ
った。また前記の繊維束を用いて、円周が２４．８市、
長さが１２０ｍｍ、繊維重量が０．５６ｇであるフィル
タープラグを、フィルター巻上機により巻上げた後、温
度が２０℃、湿度が６５％の条件で空調室にて２４時間
調湿した後、通気抵抗を測定した結果、通気抵抗は３４
５ｍｍＬＤであった。

実施例２ 実施例１と口金以外の条件を同一にし、口金に第４図の
４ａ図に示す口金を用いて、２．９Ｙ−３４８００の繊
維束を紡糸し、繊維の断面形状係数Ｆｅｒｅａｒｅａ値
と、上記実施例１と同じ条件で、前記繊維束を用いて巻
上げたフィルタープラグの通気抵抗とを測定した結果、
Ｆｅｒｅａｒｅａ値は０．４２６０で、また通気抵抗は
３８２ｍｍＨ，Ｏであった。

比較例 上記実施例１と口金以外の条件を同一にし、口金に第４
図の４ａ図に示すものを用いて、２．９Ｙ−３４８００
の繊維束を紡糸し、繊維の断面形状係数Ｆｅｒｅａｒｅ
ａ値と、前記繊維束を用いて巻上げたフィルタープラグ
の通気抵抗とを測定した結果、Ｆｅｒｅａｒｅａ値は０
．４７５１、通気抵抗は３２２ｍｍ８．０であった。

以上の実施例により、たばこフィルター用合成繊維束を
構成している単繊維を、断面形状係数の占有率（Ｆｅｒ
ｅａｒｅａ）値を０．４７以下となる断面形状にするこ
とにより通気抵抗を高くすることができ、その結果高い
濾過効率と最適な硬度とを有するたばこフィルター用繊
維東を得ることが可能となる。

尚、本発明の実施例では、ポリオレフィン系のポリプロ
ピレン繊維束を公知の溶融紡糸法により作製する場合を
示したが、他の溶融紡糸法により作製される他の合成繊
維束に就いても、上記と同様な効果を得ることが可能で
ある。

〔発明の効果〕

たばこフィルター用合成繊維束を構成する単繊維を、断
面形状係数の占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）値が０．４７
以下となる断面形状にすることにより、高い通気抵抗と
濾過効率と最適な硬度とを有するたばこフィルター用繊
維東が得られ、その結果低ニコチン化と低タール化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＹ字型の単繊維の断面を画像処理装置により表
示したもので、Ｉａ図は形状係数１を、ｌｂ図は占有率
（Ｆｅｒｅａｒｅａ）を示し、第２図は画像処理装置に
よる前記断面のデイスプレー上の表示画面を示す図で、
２ａ図は各種断面トウの断面形状を、２ｂ図はＹ断面ト
ウの断面形状を示し、第３図は断面形状係数と通気抵抗
との関係を示すグラフで、３ａ図は通気抵抗と占有率（
Ｆｅｒｅａｒｅａ）の関係を、３ｂ図は通気抵抗と形状
係数１との関係をそれぞれ示し、第４図はＹ字形の孔形
状を有する口金の概略図で、４ａ１４ｂ、４ｃ図はａ対
すの比が夫々１：１．７１：２．２．１：３．５である
ものを示す。 ａ・・・Ｙ字形の孔形状を有する口金の人口部の口径 ｂ・・・上記口金の入口部の中心と分岐部の中心との距
離 Ｉａご ａｒｌＡ １ｂ図 ２ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　たばこフィルター用合成繊維束において、該合成繊
   維束を構成する単繊維が、本文中に定義される断面形状
   係数である占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）の値が０．４７
   以下となる断面形状を有することを特徴とするたばこフ
   ィルター用合成繊維束。 ２　合成繊維束がポリオレフィン系繊維から成ることを
   特徴とする請求項１記載のたばこフィルター用合成繊維
   束。