JPH0465540A - たばこフィルター用繊維束及びその製造方法 - 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繊維束として、たばこフ
ィルターの性能を向上させるたばこフィルター用酢酸セ
ルロースｍ維東及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、たばこフィルター用繊維束として、酢酸セルロ
ース、ポリプロピレン及びポリエチレン等の高分子素材
から構成される繊維が用いられているが、特に酢酸セル
ロースが喫味性またはフィルターへの加工性に優れてい
るので、はとんどのフィルターに用いられている。

また、これらｗｌ維東としては、単糸繊度が２〜９デニ
ール、トータル繊度が２０．０００〜６０．０００デニ
ールで、繊維の断面形状がＹ、Ｉ、Ｘ、Ｒ字型等の特性
を有するものが用いられている。

さらに、これらの繊維束を用いて加工されたたばこフィ
ルターの性能は、従来から主としてニコチン及びタール
分の濾過率が指標とされてきた。

近年、健康上の問題及び喫煙者の嗜好の変化等から低ニ
コチン化及び低タール化の要望が高まり、ニコチン及び
タール分の濾過率の向上が不可欠となってきた。

上記の単繊維の断面形状のうち、Ｙ字型の断面を有する
繊維から構成される繊維束が、ニコチン及びタール分の
濾過率を高められるので、たばこフィルター用ｍ維東と
して用いられ、また同じＹ字型断面の繊維でも単糸繊度
の小さい低デニールの繊維が、濾過率を高ｔられるので
繊維の低デニール化が進んできた。

〔発明が解決しようとする課題〕

こういった状況の中で、現在、低タール化、低ニコチン
化の要望はますます強くなっており、そのた狛にベンチ
レーション技術の研究、ニューフィルターの研究、繊維
の断面形状の検討、低デニール化等の検討が行われてい
る。併しながら低デニール化の検討においては、低デニ
ル化を進めていくと、たばこフィルター特性上の硬度の
面から問題点が発生し、限界が生じてくる。また断面形
状の検討においては、紡糸用ノズルの花形状からの検討
が行われているが、繊維を紡糸する上で、糸切れ等紡糸
安定性上の問題点が生じ、これらの解決が要望されてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、断面形状の検討を進めていく上で、まず
タール、ニコチンの濾過率と断面形状との関係を定量化
するた狛の適当な断面形状係数を選択し、その断面形状
係数の値に基づいて、タール、ニコチンの濾過率を従来
以上に高くする（低タール化、低ニコチン化する）こと
の出来る繊維束及びその製造方法を検討し本発明に到っ
たのである。

即ち本発明では、たばこフィルター用繊維束において、
繊維の素材として酢酸セルロースを用い、この酢酸セル
ロース繊維束を構成している繊維として断面形状係数で
ある占有率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）が０．４２以下となる
断面形状のものを使用すればその目的を達成し得ること
を見出した。

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Ｘ
軸、Ｙ軸へ投影した時の長さＦｅｒｅｄｉａＨｌＦｅｒ
ｅｄｉａＶ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ｗ２維東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ｔ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１ａ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　Ｆａｃｔ　１
　）　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（Ｆｅ
ｒｅａｒｅａ）　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束を、パラフィンで包むように
埋め込み、鉛筆の芯に相当する８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−〜１０−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
値を算比するに当って、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Ｘ軸及びＹ
軸の設定方法は任意で良い。

さらに、上記の方法で測定した繊維の断面係数のそれぞ
れの値と、前記繊維から構成される繊維束のたばこフィ
ルターの通気抵抗との関係を検討した。

その検討結果を、第３図の第３ａ図と第３ｂ図に示す。

ここで、通気抵抗とは、たばこフィルター内に一定の空
気量を流した際に生じるフィルターの圧力損失のことで
、水柱の圧力（ｍｍ水柱、１７１０、０００ｋｇ／ｃｎ
ｆ）で示され、またたばこ業界ではニコチン及びタール
分の濾過率と通気抵抗との間に良好な相関関係があると
言われている。

第３ｂ図の検討結果より、占有率と通気抵抗との間に良
好な相関関係があり、また占有率が小さいほど通気抵抗
が高いことが判る。さらに、上記（２）式の占有率の定
義より、通気抵抗の大きさには、空気の流れに対する繊
維のさえぎりの程度が大きな影響を与えていることが判
る。

以上の検討結果より、断面形状の変化とニコチン及びタ
ール分の濾過率との関係が判り、且つ占有率が前記両者
の関係を示す断面形状の指標として、有効であることが
わかる。

次に、現在たばこフィルターに用いられている繊維束の
断面における占有率を、画像処理装置を用いて測定した
結果を、度数分布図にまとめ、第４図に示す。第４図に
示すように、占有率が０．４２を超えるものがほとんど
であり、特にＹ断面繊維束においては、０．４２を超え
て０．４８以下の範囲に入っている。

従って、単繊維の断面の形状を示す指標である占有率が
０．４２以下である繊維から構成される繊維束を開発す
ることによって、現在以上に低ニコチン化及び低タール
化を達成することが可能であることが見出された。

尚、上記の繊維束に関する条件は、単繊維の断面がＹ字
型以外のものにも、適用することが可能である。

さらに、上記占有率が０．４２以下となるためには、合
成繊維の素材として、酢酸セルロースが最適であり、ま
た酢酸セルロースから構成される繊維束を製造する方法
として、下記の方法が最適であることが判った。

従来、アセトンを主溶媒とする溶液中に酢酸セルロース
を溶解することにより得られるドープを紡糸する際の温
度は、アセトンの沸点である５６．３℃（大気圧下）以
下であったが、前記の沸点以上で前記ドープを紡糸する
ことにより、単繊維の断面の形状を示す指標である占有
率が０．４２以下となることが判った。

上記の方法で製造した繊維束を、たばこ用フィルター巻
上機によりフィルターに加工した上、通気抵抗の測定を
行なった結果を、表１に示す。

尚、測定に用いたたばこフィルター用繊維束の繊維とし
て、単糸繊度が３デニールで、トータル繊度が３６．０
００デニールのものを用いた。

表１の結果より、紡糸原液温度が５４℃である従来の繊
維束と比べて、前記温度がアセトンの沸点である５６．
３℃（大気圧下）以上の場合が、通気抵抗が高く、ニコ
チン及びタールの除去率が高いことが判った。

〔作　用〕

たばこフィルター用合成繊維束において、繊維の素材と
して酢酸セルロースを用い、また前証合成繊維束を構成
している単繊維の断面を、断面形状の指標である占有率
が０．４２以下となる形状にし、さらに、乾式紡糸法に
より前言己酢酸セルロースを紡糸する際のドープ温度（
紡糸原液温度）を、アセトンの沸点である５６．３℃（
大気圧下）を超えるようにしたことにより、上記フィル
タ一部の通気抵抗が高くなるので、ニコチン及びタール
分の除去率が向上し、低ニコチン化及び低タール化が可
能となる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は実施
例により限定されるものではない。

実施例１ 酢化度が５５．２％であるダイセル化学工業■製セルロ
ース・ジアセテートを準備し、アセトンを主溶媒とする
溶液中に、アセテート濃度が２５％となるように前記セ
ルロース・ジアセテートを溶解させて得られるドープ液
（紡糸原液）を作製した。

さらにそのドープ液を濾紙Ｎａ　６　Ｂ　１枚と不織布
とを組ろ合わせた濾材にて２段階の濾過を行い、ドープ
液中の異物の除去を行った。次に、上記ドープ液をホー
ル数が５００ホールである口金から吐出し、単糸繊度が
３．０デニールでトータル繊度が３６．．０（ｉｆ）デ
ニールの繊維束（３Ｙ　−３６，０００＞を紡糸筒内の
乾燥用空気温度を８０℃にした状態で、ドープ温度を６
０℃で紡糸を行った。さらに上記３　Ｙ　−３６，００
０の繊維束に就いて、繊維の断面形状を示す指標である
係数占有率の値を画像処理装置にて測定した結果、占有
率が０．４０３２であった。また上記の繊維を用いて、
円周が２４．８酎、長さが１２０ｍｍ、繊維重量が０．
６２６ｇの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℃で、湿度が６５％である空調
室で２４時間の間調湿した上、通気抵抗を測定した結果
、通気抵抗は３４６ｍｍ水柱であった。

実施例２ 実施例１とドープ温度以外の条件を同一にし、ドープ温
度を７０℃にして、３　Ｙ　−３６，０００の繊維束を
紡糸した上、繊維の断面形状を示す指標である係数占有
率と、前記繊維束を上記実施例１と同条件で、フィルタ
ー巻上機により巻上げたフィルタープラグの通気抵抗を
測定した結果、占有率が０．３７５２で、通気抵抗が３
６２　ｍｍ水柱であった。

比較例１ 実施例１とドープ温度以外の条件を同一にし、ドープ温
度をアセトンの沸点（大気圧下）である５６．３℃以下
の５４℃にして、３　Ｙ　−３６，０００の繊維束を紡
糸し、繊維の断面形状を示す指標である係数占有率と上
記実施例１と同条件で、フィルター巻上機により巻上げ
たフィルタープラグの通気抵抗とを測定した結果、占有
率が０．４２３５で、通気抵抗が３２９　ｍｍ水柱であ
った。

上記の測定結果を、前記の表１にまとめ、また第５図に
ドープ温度と占有率との関係を示しているが、これらの
結果より実施例の条件で繊維束を作製したほうが、たば
こ用フィルターの通気抵抗が高く、ニコチン及びタール
分の除去率が高いたばこフィルター用繊維束を得ること
が可能である。

〔発明の効果〕

本発明により作製される繊維束から構成されているたば
こ用フィルターは、従来のたばこ用フィルターと比べて
低ニコチン化及び低タール化が可能である高性能なたば
こ用フィルターを作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単繊維のＹ字型断面を示す概略図で、第１ａ
図は形状係数１を、第１ｂ図は占有率を示し、第２図は
前記Ｙ字型断面を画像処理装置の画面に表示した図で、
第２ａ図は各種断面トウを、第２ｂ図はＹ断面トウを示
し、第３図は前記断面形状係数と通気抵抗との関係を示
すグラフで、第３ａ図は通気抵抗と形状係数１との関係
を示し、第３ｂ図は通気抵抗と占有率との関係をそれぞ
れ示し、第４図は現在のたばこフィルターに就いての占
有率の度数分布図を示し、第５図はドープ温度と占有率
との関係を示す図である。 第 図 ａ ｂ 第 図 ａ ｂ 第 図 形状係数１　（無次元） ａ 占ｖ＊　ｔｍ次元） ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　たばこフィルター用酢酸セルロース繊維束において
   、該繊維束を構成する繊維が、断面形状係数である占有
   率（Ｆｅｒｅａｒｅａ）の値が０．４２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繊維
   束。 ２　たばこフィルター用酢酸セルロース繊維束を乾式紡
   糸法により、紡糸用ドープ温度をアセトンの沸点である
   ５６．３℃（大気圧下）を超える温度で紡糸することを
   特徴とする請求項１記載のたばこフィルター用繊維束の
   製造方法。