JPH07123967A - フィルタートウおよびその製造方法、ならびにタバコ喫煙フィルターエレメントおよびその製造方法 - Google Patents

フィルタートウおよびその製造方法、ならびにタバコ喫煙フィルターエレメントおよびその製造方法

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JPH07123967A JP6158833A JP15883394A JPH07123967A JP H07123967 A JPH07123967 A JP H07123967A JP 6158833 A JP6158833 A JP 6158833A JP 15883394 A JP15883394 A JP 15883394A JP H07123967 A JPH07123967 A JP H07123967A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】優れた生分解性を示す酢酸セルロースフィラメ
ントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維を含む
フィルタートウの製造方法を提供する。 【構成】酢酸セルロースフィラメントおよび／又は酢酸
セルロースステープル繊維からなるフィルタートウは、
前記フィラメントおよびステープル繊維の少なくとも表
面に５３％未満、好ましくは４９％未満のアセチル数を
有する酢酸セルロースを有する。本フィルタートウの製
造方法は、アセトン中少なくとも５３％のアセチル数を
有する酢酸セルロース溶液からの酢酸セルロースフィラ
メントの紡糸、必要ならば前記フィラメントのステープ
ル繊維への切断、前記フィラメントおよび／又はステー
プル繊維の混合からなり、前記フィラメントおよびステ
ープル繊維は少なくともその表面の酢酸セルロースが５
３％未満、好ましくは４９％未満のアセチル数となるよ
うに加水分解処理される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酢酸セルロースフィラ
メントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維を含
むフィルタートウに関する。
【０００２】さらに本発明は、多孔紡糸口金を介してア
セトン中少なくとも５３％のアセチル数を有する酢酸セ
ルロース溶液を押し出すことによって酢酸セルロースフ
ィラメントを紡糸し、かつ必要であれば酢酸セルロース
フィラメントを切断して酢酸セルロースステープル繊維
を得て、多数の酢酸セルロースフィラメントおよび／又
はステープル繊維を混合しフィルタートウを製造するフ
ィルタートウの製造方法に関する。
【０００３】また、本発明は、軸と交差する方向に密集
化され、酢酸セルロース用可塑剤又は接着剤で固めた酢
酸セルロースフィラメントおよび／又は酢酸セルロース
ステープルファイバーのフィルタートウの部分を含むタ
バコ喫煙フィルターエレメントに関する。
【０００４】最後に、本発明は、酢酸セルロースフィラ
メントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維を、
酢酸セルロース用可塑剤又は接着剤を用いて軸と交差す
る方向に密集化したフィルタートウを提供し、次いで必
要ならばこのフィルタートウを包装用ストリップで包
み、密集化されたフィルタートウを切断し、必要ならば
個々のタバコ喫煙フィルターロッドとして包み、および
最後にこれらのフィルターロッドを個々のタバコ喫煙フ
ィルターエレメントとして切断することから構成される
タバコ喫煙フィルターエレメントの製造方法に関する。
【０００５】
【従来の技術】紙巻きタバコフィルターは比較的分解が
遅く、またその為により多く喫煙が行われる場所の広い
人口集団にとって悩みの種となっている。
【０００６】殆どの紙巻きタバコ用フィルターには、今
日、米国特許第２，９５３，８３７号中に記載されてい
る例のように５３〜５７％のアセチル数を有する繊維状
の酢酸セルロースが使用されている。この特許中に引用
された数値、すなわちアセチル含量としての３８〜４１
％は、前記アセチル数としての５３〜５７％の数値に対
応するものである。
【０００７】他のポリマー、特に合成ポリマーと比較し
て、酢酸セルロースは実のところ生分解性であるが、こ
のような繊維物質の紙巻きタバコフィルターが環境要因
下で少なくとも光学的に消失した後のタイムスパンは今
日の推定では余りにも長過ぎる。
【０００８】ドイツ特許出願第４０１３２９３号および
ドイツ特許出願第４０１３３０４号は、環境要因の作用
で比較的早く分解する紙巻きタバコフィルターについて
記載しているが、これらの紙巻きタバコフィルターは、
スパンＰＨＢ（ポリヒドロキシ酪酸）又はＰＨＢとＰＨ
Ｖ（ポリヒドロキシ吉草酸）の共重合体の軸に横方向に
充填した繊維束の断片を含んでいる。現在これらのポリ
マーは、工業的規模での入手が未だ不十分であること、
酢酸セルロースと異なる喫味に対する影響、およびこれ
らポリマーをフィルタートウやタバコ喫煙フィルターエ
レメントへ加工する際に未だ不明瞭な技術的問題がある
こと（例えばタバコ喫煙フィルターエレメントの固化、
あるいはこれらポリマーの紡糸に際して使用する問題視
されている溶媒に関連するもの等）などにより、フィル
タートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントの製造
には使用されていないか、あるいは少なくとも注目に値
する程には使用されていない。
【０００９】ドイツ特許出願第３９１４０２２号から、
容易に生分解性であり、オイルランプ、永久光オイルキ
ャンドル、組成オイルランプ、グレーブランプモデル、
犠牲ランプおよびホイル用の被覆／容器の製造に使用さ
れている新規なプラスチック物質が知られている。プラ
スチック物質としては、ドイツ特許公開第３９１４０２
２号には酢酸セルロース等のセルロースエステル類、さ
らにポリエステル類、クエン酸エステル類、リン酸エス
テル類および有機鉄化合物等が挙げられている。しか
し、ドイツ特許出願第３９１４０２２号はフィルタート
ウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントの生分解性を
加速する可能性については何も表示していない。さら
に、ドイツ特許出願第３９１４０２２号に記載された調
合は、酢酸セルロース中の可塑剤の割合が高過ぎるため
にフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメン
トの製造に適さない。
【００１０】最近、種々の環境条件の下での酢酸セルロ
ースの微生物的分解が科学雑誌に記載されている。例え
ば、オランダ、ユトレヒトでの１９９１年９月１６日の
コレスタ（CORESTA)の喫煙技術部会会合で論文として読
まれたエバーハード・テューフェルおよびロルフ・ウィ
ルモンドによる報告「水系における酢酸セルロースフィ
ルターの分解」には、酢酸セルロースの生物的分解のメ
カニズムが記載されている。他の報告、ＵＳＡノースカ
ロライナ州アッシュビルにおいて１９９１年１０月２２
日に開催されたタバコ化学者研究会議で論文として読ま
れたチャールス・ブッチャナン、ロバート・Ｍ・ガード
ナー、ロナルド・Ｊ・コマレック、およびデビッド・ス
トリックラーらによる「環境中での酢酸セルロースの消
長：フィルタートウ繊維の好気的生分解」では、酢酸セ
ルロースの好気的生分解が記載されている。
【００１１】他の報告、Ｃ．Ｊ．リバードらによりアプ
ライド・バイオケミストリー・アンド・バイオテクノロ
ジー誌(Applied Biochemistry and Biotechnology)第３
４／３５巻、１９９２年、ページ７２５−７３６に発表
された「メタンおよび二酸化炭素への嫌気的生物変換の
天然ポリマーアセチル化の影響」は、酢酸セルロースの
嫌気的分解を記載する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】嫌気的分解同様、酢酸
セルロースの好気的分解がアセチル数の減少に伴ってよ
り速く起こることは、上記３報告から明らかである。し
かし、上記報告は酢酸セルロースを含むフィルタートウ
およびタバコ喫煙フィルターエレメントの生分解を促進
させる可能性に関してヒントを与えるものではなく、特
に後の二つの報告は酢酸セルロースの生分解がアセチル
数の減少によって促進されることを示しているが、これ
を如何に技術的に酢酸セルロース繊維物質を含むフィル
タートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメントへ実現
できるかについては何も述べていない。
【００１３】先行技術を全体的に見た場合、フィルター
トウからなるタバコ喫煙フィルターエレメントと同様
に、酢酸セルロース繊維物質を含むフィルタートウおよ
びタバコ喫煙フィルターエレメントに関しては、それら
の生分解を促進する解決策は未だ知られていないことが
分かる。
【００１４】従って本発明の目的は、環境影響力の作用
の下でより優れた生分解性を示す酢酸セルロースフィラ
メントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維を含
むフィルタートウの製造を可能とすることである。
【００１５】また本発明の他の目的は、前記フィルター
トウの製造方法を実施可能とすることである。
【００１６】また本発明のさらに他の目的は、軸と交差
する方向に密集化され、酢酸セルロース用可塑剤又は接
着剤により固化された酢酸セルロースフィラメントおよ
び／又は酢酸セルロースステープル繊維からなるフィル
タートウの部分からなるタバコ喫煙フィルターエレメン
トを提供することである。
【００１７】最後に本発明のさらに他の目的は、上記タ
バコ喫煙フィルターエレメントの製造方法を提供するこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】フィルタートウに関し、
前記問題点は、少なくとも酢酸セルロースフィラメント
および酢酸セルロースステープル繊維の表面が５３％未
満、好ましくは４９％未満のアセチル数を有する酢酸セ
ルロースからなることを特徴とする酢酸セルロースフィ
ラメントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維か
らなるフィルタートウによって解決される。
【００１９】フィルタートウの製造方法に関しては、前
記問題点は実質的に、多孔紡糸口金を介してアセトン中
少なくとも５３％のアセチル数を有する酢酸セルロース
溶液を押し出すことによって酢酸セルロースフィラメン
トを紡糸し、かつ必要ならば次いで酢酸セルロースフィ
ラメントを切断し、酢酸セルロースステープル繊維と
し、ならびに多数の酢酸セルロースフィラメントおよび
／又はステープル繊維を混合してフィルタートウを製造
するフィルタートウの製造方法によって解決され、本方
法は酢酸セルロースフィラメント又は酢酸セルロースス
テープル繊維を加水分解処理して、これらのフィラメン
トおよびステープル繊維の表面に存在する少なくとも酢
酸セルロースが、加水分解後に５３％未満、好ましくは
４９％未満のアセチル数を示すようにされているか、あ
るいは、フィルタートウとしては、酢酸セルロースフィ
ラメントおよび酢酸セルロースステープル繊維からなる
フィルタートウ中の酢酸セルロースがアセトンに可溶か
つ少なくとも５３％のアセチル数を有するものが用いら
れ、かつ前記酢酸セルロースフィラメント又はステープ
ル繊維を加水分解処理して、これらフィラメントおよび
ステープル繊維の表面に存在する少なくとも酢酸セルロ
ースが、加水分解後に５３％未満、好ましくは４９％未
満のアセチル数をもつものとされていることを特徴とし
ている。加水分解処理は好ましくは苛性ソーダ溶液又は
アンモニアガスを用いて実施することが好ましい。
【００２０】さらに、アンモニアガスによる加水分解処
理はタバコ喫煙フィルターロッド又はタバコ喫煙フィル
ターエレメントに対して実施することが好ましい。
【００２１】当然ながら、本発明に従った加水分解処理
は、苛性ソーダおよびアンモニア以外の加水分解剤、例
えば他の強塩基又は強酸、又はエステラーゼ等のエステ
ル分離酵素を用いて実施できる。
【００２２】本発明の範囲内においてファイバートウと
は、（例えばドイツ特許出願第４１０６６０３号中の用
語「フィルタートウ」の定義された）多数の酢酸セルロ
ースフィラメントおよび／又は酢酸セルロースステープ
ル繊維の束と理解されなければならない。本発明のフィ
ルタートウは好ましくは多数の酢酸セルロースフィラメ
ントの束であるので、これらフィラメントは捲縮機中加
圧下で特別な捲縮を行うことができる。
【００２３】フィラメントは事実上エンドレスな繊維と
理解されるべきであり、用語「ステープル繊維」は長さ
の限定された繊維（これら二つの定義に関してはロムプ
ス・レキシコン第８改定増補版、Franckh'sche Verlags
chandlung, W. Keller & Co., Stuttgart/19887,第２巻
ページ１２８３および１９７４年１２月のＤＩＮ６００
０１Ｔ２を引用する第５巻ページ３９２５〜を参照）を
意味する。
【００２４】本発明に記載のタバコ喫煙フィルターエレ
メントは好ましくは紙巻きたばこフィルターであるが、
シガー、シガリロー（細い小型の葉巻）又はパイプたば
このフィルターであってもよい。
【００２５】用語「アセチル数」は、本発明の範囲内で
は酢酸セルロース中の結合酢酸の重量％で表した割合を
意味する（ウルマン工業化学大辞典、第５改定版Ａ５巻
ページ４４４および４４５、VCH Verlagsgesellschaft
mbH, D-6940 Weinheim, ドイツ１９８６年を参照）。
【００２６】
【実施例】以下本発明について、実施例によりさらに詳
細に説明する。 （比較例）アセトン中、固形分２８重量％の酢酸セルロ
ースおよび０．５重量％の酸化チタンを含む酢酸セルロ
ース紡糸液を調製した。この紡糸液の水分含量を３重量
％へ調整した。用いた酢酸セルロースのアセチル数は５
５．４％であり、重合度（ＤＯＰ）は２００である。こ
の紡糸液を濾過し慣用のフィルタートウ紡糸装置を用い
る乾式紡糸によって紡糸した。生成された酢酸セルロー
スフィラメントを束へ纏め、加圧下、捲縮機によって捲
縮を行い、ドラムドライヤー中で乾燥した。
【００２７】捲縮機へ入れる際、前記束を５５０ｍ／分
の投入速度で投入した。捲縮を行った酢酸セルロースフ
ィラメントの束をドラムドライヤー中に５分間置いた。
捲縮機から得た酢酸セルロースフィラメントからなるフ
ィルタートウを最初に充填機を用いて緩く積み重ね、次
いで圧縮梱包した。この梱包の残存水分は５．５重量％
であった。
【００２８】このように製造したフィルタートウの規格
は３Ｙ３５ＨＫであった。この名称は以下の特性を意味
する。 フィラメント力価 ３．３ｄｔｅｘ 全力価 ３８，５００ｄｔｅｘ 酢酸セルロースフィラメント断面形状 Ｙ 本比較例に従って製造されたフィルタートウの生分解性
に関するデータを下記表（実施例の後）に示す。
【００２９】（実施例１）前記比較例のものと同じ紡糸
液を調製した。この紡糸液を用いて比較例の場合と同様
に加圧下捲縮機から酢酸セルロースフィラメントからな
るフィルタートウを製造した。但し、このフィルタート
ウの製造中、捲縮機の直後に捲縮を行った酢酸セルロー
スフィラメントからなるフィルタートウへ１モル苛性ソ
ーダ溶液をスプレーした。用いた苛性ソーダ溶液量は１
時間当たり６リットルであった。ドラムドライヤー中で
の乾燥前に、中の空気温度が８０℃に設定され水蒸気で
飽和された乾燥用コンベアー中へフィルタートウを通過
させた。フィルタートウの乾燥コンベアー中の滞留時間
は７分間とした。
【００３０】次に前記比較例の場合と同様に、フィルタ
ートウをドラムドライヤー中残水分量５．５重量％まで
乾燥し、積み重ね、圧縮梱包した。
【００３１】このようにして、前記比較例に従って製造
されたフィルタートウの規格に相当する規格のフィルタ
ートウを製造した。
【００３２】貯蔵３週間後、充填した梱包を開き、サン
プルを取り、これについてアセチル数および残アルカリ
含量を測定した。さらにアセトン中のフィルタートウの
溶解性を前記サンプルを用いて測定した。
【００３３】その結果は以下のとおりである。 アセチル数 ５３．２％ 残アルカリ含量 ０．００６％ 溶解性 フィルタートウのアセトン３％
溶液は肉眼で明瞭に見える量の不溶物を含んでいた。
【００３４】前記比較例において述べたように、実施例
１に従って製造したフィルタートウの生分解性に関する
データは（実施例の後の）表中に列記してある。
【００３５】（実施例２）前記比較例に従って製造した
フィルタートウ１Ｋｇを下記の実験室条件において加水
分解処理した。
【００３６】フィルタートウを容器中に入れ、この容器
を閉じた。閉じた容器中のフィルタートウを１時間連続
して以下のいずれかの作用下に暴露した。 ・水蒸気 ・アンモニア蒸気 ・二酸化炭素ガス 上記の各段階の間に容器は空になった。上記の３段階処
理は３回反復された。
【００３７】次いでフィルタートウを容器から取り出
し、アセチル数および溶解性について試験した。結果は
以下のとおりである。 アセチル数 ４５％ 溶解性 フィルタートウのアセトン３％
溶液は肉眼で明瞭に見える量の不溶物を含んでいた。 前記比較例および実施例１において述べたように、実施
例２に従って製造したフィルタートウの生分解性に関す
るデータを下記表中に示す。
【００３８】〔制御された微生物条件下での生分解性試
験〕限定された微生物的条件下での生分解に関する本発
明方法から得られる促進効果を立証するため、ＤＩＮ３
８４０９Ｈ５２に記載された水溶性物質用の減成試験法
に類似した水不溶性サンプル用の変形の試験方法を開発
した。
【００３９】この修正試験方法によれば、微生物的減成
は分解過程における微生物による酸素消費の測定によっ
て測定される。
【００４０】この酸素消費は圧力ゲージを用いて測定さ
れる。微生物の代謝によって生成する二酸化炭素は苛性
ソーダによって結合されので、これは圧力測定に影響を
与えない。
【００４１】各試験においては、比較例、実施例１およ
び実施例２用の２００ｍｇのフィルタートウを微量要素
溶液中へ入れた。微生物的分解に必要な土壌細菌は土壌
濾過液から得た。前記各要素溶液を２ｍｌの前記土壌濾
過液といっしょに植え付けた。
【００４２】酸素消費量から計算したサンプルの重量ロ
ス％は下記表に示したとおりである。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によるフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレ
メントは、酢酸セルロース繊維物質からなる既知のフィ
ルタートウおよび既知のタバコ喫煙フィルターエレメン
トと比較して、環境影響力下で腐敗速度を促進すること
を示しており、さらに現在の常用による条件下で本発明
のフィルタートウおよびタバコ喫煙フィルターエレメン
トの貯蔵が微生物の減成の危険性なしに容易に可能であ
る。
【００４５】特に利点として挙げられるのは、本発明の
フィルタートウの製造は、酢酸セルロース繊維物質から
なるフィルタートウの製造のための従来方法によって開
始できるが、追加の新たな加水分解方法を用いて、少な
くともその表面に５３％未満、好ましくは４９％未満の
アセチル数をもつ酢酸セルロースを有する酢酸セルロー
スフィラメント又はステープル繊維からなる本発明のフ
ァイバートウを得ることによって、このフィルタートウ
が微生物の加速的分解を示していることである。微生物
の加速的減成をもたらす４９％未満の所望のアセチル数
をもつ酢酸セルロースはアセトン中に溶解せず、そのた
め従来の（アセトンを溶媒として用いる）紡糸方法では
フィラメントを紡糸できない。
【００４６】また、酢酸セルロース繊維物質からなるフ
ィルタートウの製造の従来方法原理を採用することによ
り、（既存の装置に加水分解処理用の装置を追加するだ
けで本発明方法を実施することができるので）本発明に
記載のフィルタートウの新たな製造方法の実施装置に投
資するコストの低減を図ることができる。
【００４７】本発明のタバコ喫煙フィルターエレメント
の製造に関しても同様のことが言える。ここでも、酢酸
セルロース繊維物質からなるタバコ喫煙フィルターエレ
メントの製造の従来方法原理を採用すれば、追加の新装
置は高いものではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０１Ｆ 2/28 Ｚ 7199−3Ｂ Ｄ０６Ｍ 11/38 // Ｄ０６Ｍ 101:08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酢酸セルロースフィラメントおよび酢酸セ
    ルロースステープル繊維の少なくとも表面が５３％未
    満、好ましくは４９％未満のアセチル数を有する酢酸セ
    ルロースからなることを特徴とする酢酸セルロースフィ
    ラメントおよび／又は酢酸セルロースステープル繊維か
    らなるフィルタートウ。
  2. 【請求項２】実質的に、多孔紡糸口金を介してアセトン
    中少なくとも５３％のアセチル数を有する酢酸セルロー
    ス溶液を押し出すことによって酢酸セルロースフィラメ
    ントを紡糸し、かつ必要ならば次いでその酢酸セルロー
    スフィラメントを切断し酢酸セルロースステープル繊維
    とし、 ならびに多数の酢酸セルロースフィラメントおよび／又
    は酢酸セルロースステープル繊維を混合してフィルター
    トウを製造する請求項１項に記載のフィルタートウの製
    造方法であって、 前記酢酸セルロースのフィラメント又はステープル繊維
    を加水分解処理して、これらのフィラメントおよびステ
    ープル繊維の表面に存在する少なくとも酢酸セルロース
    が、前記加水分解後に５３％未満、好ましくは４９％未
    満のアセチル数をもつものとされていることを特徴とす
    る前記方法。
  3. 【請求項３】前記加水分解処理が苛性ソーダ溶液又はア
    ンモニアガスを用いて行われることを特徴とする請求項
    ２記載の方法。
  4. 【請求項４】酢酸セルロースフィラメントおよび／又は
    酢酸セルロースステープル繊維が軸と交差する方向に密
    集化され、酢酸セルロース用可塑剤又は接着剤により固
    化されたフィルタートウの部分を有し、 酢酸セルロースフィラメントおよび酢酸セルロースステ
    ープル繊維の少なくとも表面が５３％未満、好ましくは
    ４９％未満のアセチル数を有する酢酸セルロースからな
    ることを特徴とするタバコ喫煙フィルターエレメント。
  5. 【請求項５】酢酸セルロースフィラメントおよび／又は
    酢酸セルロースステープル繊維が、酢酸セルロース可塑
    剤又は接着剤で軸と交差する方向に密集化されてフィル
    タートウを得て、次いで必要ならばフィルタートウを包
    装用ストリップで包み、フィルタートウを個々のタバコ
    喫煙フィルターロッドとして切断し、さらにこれらのタ
    バコ喫煙フィルターロッドを切断して個々のタバコ喫煙
    フィルターエレメントとするに際して、 前記フィルタートウにおいて、酢酸セルロースフィラメ
    ントおよび酢酸セルロースステープル繊維の少なくとも
    表面に存在する酢酸セルロースが５３％未満、好ましく
    は４９％未満のアセチル数を有し、 あるいは、フィルタートウとして酢酸セルロースフィラ
    メントおよび酢酸セルロースステープル繊維を構成する
    酢酸セルロースが、アセトンに可溶であり、かつ少なく
    とも５３％のアセチル数を有し、酢酸セルロースフィラ
    メントまたは酢酸セルロースステープル繊維を加水分解
    処理して、これらのフィラメントおよびステープル繊維
    の少なくとも表面に存在する酢酸セルロースが加水分解
    処理後に５３％未満、好ましくは４９％未満のアセチル
    数をもつものとされていることを特徴とする請求項４項
    の記載のタバコ喫煙フィルターエレメントの製造方法。
  6. 【請求項６】前記加水分解処理が苛性ソーダ溶液又はア
    ンモニアガスを用いて実施されることを特徴とする請求
    項５記載の方法。
  7. 【請求項７】前記アンモニアガスを用いる加水分解処理
    をタバコ喫煙フィルターロッド又はタバコ喫煙フィルタ
    ーエレメントに対して実施することを特徴とする請求項
    ６記載の方法。
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