JPH08140654A

JPH08140654A - たばこ煙用フィルター素材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08140654A
Application number: JP26909495A
Authority: JP
Inventors: Tanemi Asai; 種美浅井; Shu Shimamoto; 周島本; Hiroyuki Matsumura; 裕之松村
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1996-06-04
Anticipated expiration: 2015-09-22
Also published as: JP3696951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】たばこ喫味を損なうことなく、崩壊性及び生
分解性に優れるたばこ煙用フィルター素材により、環境
汚染を軽減する。【解決手段】たばこ煙用フィルター素材は、表面がセ
ルロースアセテートなどのセルロースエステルで被覆さ
れたセルロース繊維又は粉末を含む。セルロース繊維又
は粉末としては、木材パルプなどが用いられる。前記被
覆セルロースにおけるセルロースエステルの被覆量は、
例えば、０．１重量％以上である。このようなフィルタ
ー素材は、繊維状、シート状でたばこ煙用フィルターと
して用いることができ、たばこの喫味が良好で、しかも
生分解性及び湿潤時の崩壊性に優れ、環境汚染を軽減で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性や湿潤時
の崩壊性に優れるたばこ煙用フィルター素材及びその製
造方法、並びに前記素材を用いた、たばこ煙の喫味が良
好なたばこ煙用フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】たばこの有害成分の除去効率や喫味に優
れるたばこ煙用フィルターとして、セルロースアセテー
トの繊維束をトリアセチンなどの可塑剤を用いて成型し
たフィルタープラグが広く使用されている。しかしこの
フィルタープラグは、生分解性に劣ると共に、可塑剤に
より繊維同士が部分的に融着しているため、使用後に廃
棄すると、環境中で形状が崩壊して分解するまでに長時
間を要し、環境汚染の一因となる。また、廃棄されたフ
ィルタープラグをすべて回収することは多大な費用を要
し、事実上不可能であると共に、フィルタープラグを焼
却処分すると、焼却時の発熱量が大きいため焼却炉の寿
命が短くなる。

【０００３】一方、木材パルプを原料とし、シート状、
クレープ状に加工した紙製のたばこフィルターや、再生
セルロース繊維束からなるたばこ煙用フィルターも知ら
れている。これらのフィルターは、セルロースアセテー
ト繊維からなるフィルタープラグと比較して、生分解性
に優れ、湿潤時の崩壊性も若干高いため、環境汚染をあ
る程度軽減できる。しかし、たばこの喫味が劣ると共
に、セルロースアセテートと比較して、フェノール類の
選択除去性が極端に低く、同一圧力損失時においてフィ
ルター硬度が低い。さらに、木材パルプからなるシート
状素材は、嵩高性が低く、通気抵抗を低下させるため、
嵩高性を付与しようとすると毛羽立ちやすくなり、成形
性に劣る。

【０００４】特開昭５３−４５４６８号公報には、表面
積の大きなセルロースエステル小繊維５〜３５重量％と
セルロースエステル短繊維６５〜９５重量％とを含む不
織繊維状シートを用いたシートが開示されている。ま
た、この先行文献には、セルロースエステル小繊維とセ
ルロースエステル短繊維との混合物に木材パルプを混合
しても良いことも記載されている。しかし、前記セルロ
ースエステルはフィブリル化しにくいため、表面積の大
きな前記小繊維を得るためには、特殊な方法を採用する
必要があるだけでなく、フィルター材料の崩壊性、生分
解性が十分ではなく、環境汚染の虞れが高い。

【０００５】特開昭５５−１４１１８５号公報には、木
材パルプ繊維を主とするシート状物とセルロースエステ
ル誘導体繊維トウよりなるシート状物を接合した複合シ
ート状物で構成されたフィルター素材が開示されてい
る。しかし、前記フィルター素材は、たばこの喫味はあ
る程度改善されるものの、トリアセチンなどの可塑剤を
用いてシート状物の成型及び両シートの接合を行ってい
るので、繊維同士、シート同士が融着し、湿潤時の崩壊
性が十分でない。

【０００６】また、シート状たばこフィルター素材を成
形する際に、クレープ加工などを施すことがあるが、こ
の加工や乾燥状態での使用には、乾燥状態の高い強度が
要求される。しかし、乾燥時の強度が十分なシート状素
材は湿潤時の崩壊性に乏しく、また湿潤時の崩壊性に優
れた素材は乾燥状態での強度が不十分である。

【０００７】特公昭４４−１９４４号公報には、紙に疎
水性高分子溶液を含浸またはスプレーによって添加した
ものを棒状に成形したたばこフィルターが開示されてい
る。このようなたばこフィルターは硬度と弾力性が改善
されており、たばこ喫味もある程度改善されているよう
である。しかし、疎水性高分子の添加により紙を構成す
るセルロース繊維などが接着またはコーティングされる
ので、紙製フィルターが従来有する湿潤時の崩壊性が大
きく損なわれる。

【０００８】このように、従来のフィルター素材では、
良好なたばこの喫味、高い有害成分の除去効率や乾燥状
態での強度などのフィルター素材としての優れた特性
と、高い生分解性や湿潤時の崩壊性とを両立させること
が困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、たばこの喫味を損なうことなく、湿潤時の崩壊性及
び生分解性に優れ、環境汚染を軽減できるたばこ煙用フ
ィルター素材及びその製造方法を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、乾燥状態においては
強度が大きく、湿潤時には容易かつ迅速に崩壊するたば
こ煙用フィルター素材及びその製造方法を提供すること
にある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、たばこ煙中の
有害成分を効率よく除去できると共に、適度な通気抵抗
（圧力降下）を有するフィルター素材を提供することに
ある。

【００１２】本発明の他の目的は、前記の如き優れた特
性を有するたばこ煙用フィルターを提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討した結果、繊維状又は粉末状セ
ルロース表面をセルロースエステルにより被覆した被覆
セルロースが、たばこの喫味を損なうことがなく、たば
こ煙中の有害成分の除去効率に優れ、しかも雨水などに
より自然環境下で容易に崩壊し、生分解されることを見
いだし、本発明を完成した。

【００１４】すなわち、本発明のたばこ煙用フィルター
素材は、繊維状又は粉末状セルロースがセルロースエス
テルで被覆された被覆セルロースを含む。前記被覆セル
ロースにおけるセルロースエステルの被覆量は、広い範
囲から選択でき、例えば、被覆セルロースの総量に対し
て、０．１重量％以上である。セルロースエステルに
は、例えば炭素数２〜４程度の有機酸エステルが含まれ
る。フィルター素材は、抄紙構造を有するシート状であ
る場合が多く、クレープ加工又はエンボス加工されてい
てもよい。たばこ煙用フィルターは、前記たばこ煙用フ
ィルター素材で構成される。

【００１５】前記たばこ煙用フィルター素材は、繊維状
又は粉末状セルロースの表面を、セルロースエステルで
被覆することにより得られる。前記被覆は、例えば、浸
漬、噴霧などによりセルロースエステルを繊維又は粉末
の表面に付着させ、乾燥したり、セルロースエステルと
繊維状又は粉末状セルロースとの混合物を、セルロース
エステルに対する貧溶媒に添加したり、噴霧乾燥するこ
とにより行える。

【００１６】なお、本明細書において、「シート」と
は、二次元的拡がりを有する紙状物を意味し、巻き取り
可能であればよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。前記セルロースとしては、天然又は再生セルロース
のいずれを用いてもよく、例えば、木材繊維（例えば、
針葉樹、広葉樹等の木材パルプなど）、種子毛繊維（例
えば、リンターなどの綿花、ボンバックス綿、カポック
など）、ジン皮繊維（例えば、麻、亜麻、黄麻、ラミ
ー、コウゾ、ミツマタなど）、葉繊維（例えば、マニラ
麻、ニュージーランド麻など）等から得られる天然セル
ロース；ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン、
硝酸人絹等の再生セルロースを用いることができる。こ
れらは、一種又は二種以上組み合わせて使用できる。

【００１８】セルロースの形状は、繊維状又は粉末状で
ある。繊維状セルロースは、通常、フィブリル化されて
いる場合が多い。セルロースのフィブリル化の方法は、
特に限定されず、慣用のフィブリル化方法、例えば、木
材パルプなどのセルロース原料を、叩解機などの叩解手
段を用いて叩解処理することにより行うことができる。
また、フィブリル化されたセルロースにさらに衝撃力を
作用させて、微細化してもよい。

【００１９】繊維状セルロースの繊維径及び繊維長は、
フィルターとしての特性を損なわない範囲で適宜選択で
きる。繊維状セルロースの繊維径は、特に制限されない
が、例えば、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．１
〜５０μｍ程度である場合が多い。繊維長も特に限定さ
れず、いずれの繊維長のものも用いることができるが、
例えば、５０〜３０００μｍ、好ましくは１００〜２０
００μｍ程度である場合が多い。

【００２０】本発明においては、繊維状セルロースを用
いることが好ましいが、粉末状セルロースを用いること
もできる。粉末状セルロースの粒度は、成形性や崩壊性
を損なわない限り広い範囲で選択でき、例えば、平均粒
度は０．１〜６００μｍ、好ましくは１０〜５００μ
ｍ、より好ましくは２０〜２５０μｍ程度である。平均
粒度が０．１μｍ未満では、素材からの粉末の脱離が生
じ易く、６００μｍと越えると、素材の表面平滑性が低
下するとともに、素材の比表面積が低下する。

【００２１】好ましい繊維状又は粉末状セルロースに
は、木材繊維、特に、木材パルプが含まれる。木材パル
プとしては、慣用のパルプが使用でき、その純度は特に
限定されず、α−セルロース含有量が９０％以上の高度
に精製された木材パルプの外、例えば、ヘミセルロース
含有量の高い、低純度のペーパーグレードパルプなども
用いることができる。木材パルプは、解砕されていても
よく、また、叩解処理によりフィブリル化され、あるい
はフィブリル化されたものを乾式又は湿式抄紙してシー
ト状にしたものであってもよい。木材パルプの叩解度
は、適宜選択できるが、カナディアンフリーネステスタ
（カナダ標準形試験器）によるろ水度、すなわちカナダ
標準ろ水度が１００〜８００ｍｌ、好ましくは１５０〜
７００ｍｌ程度のものを用いる場合が多い。このような
木材パルプは、フィブリル化により、繊維同士の絡み合
いが強化され、強度が高いとともに嵩高く、しかも湿潤
時の崩壊性が高い。

【００２２】前記繊維状又は粉末状セルロースは、その
表面がセルロースエステルで被覆され、被覆セルロース
を構成する。なお、セルロースエステルは、繊維又は粉
末の表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで被
覆されていればよいが、表面全体が均一に被覆されてい
ることが好ましい。

【００２３】本発明の特色は、前記繊維状又は粉末状セ
ルロースの表面を、セルロースエステルで被覆すること
により、良好なたばこ喫味などのフィルター素材として
の特性と、優れた生分解性及び湿潤時の崩壊性とを両立
させる点にある。すなわち、このような被覆セルロース
を含むフィルター素材は、たばこ煙の瀘過に関係する繊
維又は粉末の表面がセルロースエステルで被覆されてい
るので、たばこ煙の喫味やたばこ煙中の有害成分、例え
ばタール分の除去効率などの瀘過特性は、セルロースア
セテート繊維からなるフィルターと同程度に優れている
と共に、木材パルプや再生セルロース繊維からなるフィ
ルターに匹敵する優れた生分解性を示す。しかも、前記
被覆セルロースは、可塑剤などを用いなくても成形でき
るので、湿潤時の崩壊性に優れる。また、前記被覆繊維
又は粉末は、表面積が大きく、有害成分の除去効率に優
れると共に、良好な成形性を維持しつつ、適度な通気抵
抗が得られる。

【００２４】前記セルロースエステルとしては、例えば
セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セ
ルロースブチレートなどの有機酸エステル；硝酸セルロ
ース、硫酸セルロース、燐酸セルロースなどの無機酸エ
ステル；セルロースアセテートプロピオネート、セルロ
ースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタ
レート、硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステル；およ
びポリカプロラクトングラフト化セルロースアセテート
などのセルロースエステル誘導体などが例示される。こ
れらのセルロースエステルは、単独でまたは二種以上混
合して使用できる。

【００２５】なお、セルロースエステルの原料として
は、前記例示の天然又は再生セルロースなどの種々のセ
ルロース、例えば木材パルプなどを用いることができ
る。木材パルプの純度は、高純度であっても、低純度で
あってもよい。

【００２６】セルロースエステルの平均重合度（粘度平
均重合度）は、通常１０〜１０００（例えば５０〜１０
００）、好ましくは５０〜９００（例えば１００〜８０
０）、より好ましくは２００〜８００程度である。平均
重合度が小さすぎると、フィルター素材の機械的強度が
低下し、平均重合度が大きすぎると、流動性、成形性の
みならず、生分解性が低下する。

【００２７】セルロースエステルの平均置換度は、例え
ば１〜３程度の範囲から選択でき、平均置換度１〜２．
１５、好ましくは１．１〜２．０程度のセルロースエス
テルは、生分解性を高める上で有用である。なお、本発
明のフィルター素材は、平均置換度が２．０〜２．６程
度のセルロースエステルを用いた場合であっても、高い
生分解性が得られるという特色がある。

【００２８】セルロースエステル中に残存する硫酸量と
アルカリ金属又はアルカリ土類金属との当量比が０．１
〜１．５、好ましくは０．３〜１．３（例えば、０．５
〜１．１）程度のセルロースエステルは、耐熱性が高い
と共に、生分解性に優れる。前記硫酸は、セルロースエ
ステルの製造に触媒として使用する硫酸に由来し、硫
酸、硫酸塩、スルホアセテートや硫酸エステルとして残
存し、遊離していてもよい。アルカリ金属（例えば、リ
チウム、ナトリウム、カリウムなど）やアルカリ土類金
属（例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムなど）は、触媒である硫酸の中和剤として
添加されると共に、セルロースエステルの耐熱性を高め
るために添加される。

【００２９】好ましいセルロースエステルには、有機酸
エステル（例えば炭素数２〜４程度の有機酸とのエステ
ル）、例えば、セルロースアセテート、セルロースプロ
ピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテ
ートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート
などが含まれるが、特にセルロースアセテートが好まし
い。セルロースアセテートの結合酢酸（酢化度）は、４
３〜６２％程度である場合が多いが、酢化度３０〜５０
％程度のセルロースアセテートは、生分解性にも優れて
いる。そのためセルロースアセテートの酢化度は、３０
〜６２％程度の範囲で適当に選択できる。

【００３０】前記被覆セルロースにおけるセルロースエ
ステルの被覆量は、例えば、被覆セルロースの総量に対
して、０．１重量％以上（例えば０．１〜５０重量％程
度）、好ましくは１重量％以上（例えば１〜３０重量％
程度）、より好ましくは５重量％以上（例えば、５〜１
５重量％程度）である。被覆セルロースは、その総量に
対して、例えば０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１
２％程度のセルロースエステルで被覆されている場合が
多い。被覆量が０．１重量％未満では、たばこの喫味に
劣ると共に、有害成分の除去効率が低下し、５０重量％
を越えると、生分解性や崩壊性が低下する場合がある。

【００３１】本発明の素材は、前記被覆セルロースで構
成される。素材の形状は、特に制限されず、繊維状、毛
状、織布状、不織布状、トウ状、シート状などいずれで
あってもよい。好ましい素材には、不織布状で抄紙構造
を有するシート状の素材が含まれる。なお、抄紙構造と
は、繊維が互いに絡み合った構造を意味する。このよう
な素材は、乾燥時の紙力が大きく、しかも雨水などによ
る湿潤に伴って迅速に崩壊する。このようなシート状素
材は、前記被覆セルロースを含むスラリーを、慣用の方
法に従って抄造機等を用いて湿式抄紙することにより得
られる。

【００３２】なお、前記セルロースエステル、フィルタ
ー素材は、その特性を損なわない範囲で、種々の添加
剤、例えば、カオリン、タルク、ケイソウ土、酸化チタ
ン、アルミナ、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウムな
どの無機微粉末等のサイズ剤；前記例示のアルカリ金属
やアルカリ土類金属の塩などの熱安定化剤；着色剤；歩
留まり向上剤などを含んでいてもよい。また、微小繊維
状セルロース（例えば、比表面積１００〜３００ｍ2 ／
ｇ、繊維径２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、繊維長
５０〜１０００μｍ程度）などの紙力強化剤等を含有さ
せることにより、乾燥時の強度を高めることができる。
さらに、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などの生分解促進
剤、アナターゼ型酸化チタンなどの光分解促進剤のいず
れか一方、又は双方を含有させることにより、前記高い
生分解性及び崩壊性と相俟って、素材の分解性をさらに
高めることができる。

【００３３】なお、フィルター素材は、崩壊性や生分解
性を損なわない範囲で、トリアセチン、トリエチレング
リコールジアセテートなどの可塑剤を含んでいてもよい
が、湿潤による崩壊性を高めるため、可塑剤は含まない
のが好ましい。また、必要により、接着剤を含んでいて
もよいが、湿潤時の崩壊性を高めるため、接着剤として
は、水溶性接着剤を用いるのが好ましい。前記水溶性接
着剤としては、例えば、天然物系接着剤（例えば、デン
プン、変性デンプン、可溶性デンプン、デキストラン、
アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、カゼイン、ゼラ
チンなど）；セルロース誘導体（例えば、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチル
セルロースなど）；合成樹脂系接着剤（例えば、ポリビ
ニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性アクリ
ル樹脂など）等が例示される。

【００３４】なお、水溶性接着剤の水溶液または分散液
を用いる場合、水性溶媒の使用量によっては、フィルタ
ーロッドの強度及び硬度が低下する場合がある。そのた
め、フィルター素材の巻き上げ性が低下するだけでな
く、ロッドをフィルターチップに切断するのが困難にな
りやすい。特に、水溶性接着剤の水溶液を、浸漬により
前記繊維または粒子に添加すると、素材の強度及び硬度
が著しく損なわれることが多い。従って、水溶性接着剤
の水溶液または分散液を用いる場合、前記繊維または粒
子に添加する水の量はできるだけ少ないことが望まし
い。一方、溶融によって接着性を発現するホットメルト
接着剤（水溶性ホットメルト接着剤）は溶媒が不要であ
り、溶媒による上記のような問題が生じない。このよう
な水溶性接着剤（水溶性ホットメルト接着剤）には、例
えば、ポリビニルアルコール、ポリアルキレンオキサイ
ド、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系ポリマーな
どのホットメルト接着性を有するポリマーなどが含まれ
る。

【００３５】本発明のフィルター素材は、生分解性に優
れ、例えば、ＡＳＴＭ（American Society for Testing
and Materials）Ｄ５２０９に準ずる試験方法におい
て、発生する炭酸ガス量を基準として、４週間後に２０
重量％以上（例えば３０〜１００重量％）、好ましくは
４０重量％以上（例えば５０〜１００重量％程度）分解
する。生分解性の測定に際して、活性汚泥として、都市
下水処理場の活性汚泥が使用できる。なお、被覆セルロ
ースの分解％は、二酸化炭素の発生量を分解された炭素
数に換算し、分解前の総炭素数に対する割合から算出す
ることができる。また、前記素材は、例えばセルラーゼ
などの酵素による分解性も高い。

【００３６】本発明のフィルター素材を構成する被覆セ
ルロースは、前記繊維状又は粉末状セルロースをセルロ
ースエステルで被覆することにより得られる。被覆は、
（１）浸漬、又は（２）噴霧により、セルロースエステ
ル溶液を前記繊維又は粉末の表面に付着させ、乾燥する
方法（以下、各々溶液浸漬法及び溶液噴霧乾燥法とい
う）、（３）繊維状又は粉末状セルロースと、セルロー
スエステル溶液との混合物を、セルロースエステルに対
する貧溶媒に添加する方法（以下、混合物添加法とい
う）、（４）前記混合物を、噴霧乾燥する方法（以下、
混合物噴霧乾燥法という）などにより行うことができ
る。

【００３７】なお、セルロースエステル溶液の溶媒は、
セルロースエステルに対する良溶媒の中から適宜選択で
き、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサ
ン、酢酸などの有機溶媒；アセトン−水混合溶媒、ジク
ロロメタン−アルコール混合溶媒、酢酸−水混合溶媒、
塩化メチレン−メタノール混合溶媒などの混合溶媒等を
用いることができる。好ましい溶媒には、アセトンが含
まれる。

【００３８】以下、各方法について説明する。（１）溶液浸漬法繊維状又は粉末状セルロースを、セルロースエステル溶
液に浸漬し、乾燥して、被覆を形成する方法である。

【００３９】セルロースエステル溶液中のセルロースエ
ステルの濃度は、通常、０．０１〜３０重量％、好まし
くは０．１〜２０重量％、より好ましくは０．１〜１０
重量％程度である。濃度が３０重量％を越えると、溶液
の粘度が上昇し、操作性が低下する。繊維状又は粉末状
セルロースとセルロース溶液との割合は、通常、前者：
後者＝１：１００００〜１：１（重量比）、好ましくは
１：２００〜１：２０（重量比）程度の広い範囲から選
択できる。浸漬時間は、セルロースエステル溶液の濃度
などに応じて、数秒以上（例えば３秒〜１０分間、好ま
しくは５秒〜３分間程度）の範囲から適当に選択でき
る。

【００４０】セルロースエステル溶液を含浸したセルロ
ース繊維又は粉末を、例えば風乾又は加熱下乾燥するこ
とにより、セルロース繊維又は粉末の表面にセルロース
エステルの被覆を形成できる。

【００４１】（２）溶液噴霧乾燥法セルロース繊維又は粉末にセルロースエステル溶液を噴
霧し、乾燥することにより被覆を形成する方法である。

【００４２】セルロースエステル溶液中のセルロースエ
ステル濃度は、通常、０．０１〜２５重量％（例えば
０．１〜１５重量％）、好ましくは、０．５〜１０重量
％（例えば０．１〜７重量％）程度である。また、繊維
状又は粉末状セルロースとセルロース溶液との割合は、
通常、前者：後者＝１：１００〜１：０．５（重量
比）、好ましくは１：２０〜１：１（重量比）、より好
ましくは１：１０〜１：２（重量比）程度の広い範囲か
ら選択できる。なお、パルプなどの繊維状セルロースを
用いる場合、予め解砕しておくと、セルロースエステル
溶液を均一に噴霧できる。このようにしてセルロースエ
ステル溶液を噴霧したセルロース繊維又は粉末を、風乾
又は加熱下乾燥することにより、表面がセルロースエス
テルで被覆された被覆セルロースを得ることができる。

【００４３】（３）混合物添加法セルロース繊維又は粉末とセルロースエステル溶液との
混合物を、セルロースエステル溶液に対する貧溶媒に撹
拌下添加することにより、被覆を形成する方法である。

【００４４】この方法では、繊維又は粉末の表面にセル
ロースエステルを凝固、沈澱化させることにより被覆を
形成できる。その際、前記混合物を添加した貧溶媒に、
撹拌などにより剪断力を加えると、過剰のセルロースエ
ステルが付着するのを抑制でき、セルロース繊維又は粉
末の表面の被覆がより効率よく、かつ均一に行える。前
記剪断力は、通常、ミキサー、ホモジナイザー、渦巻き
ポンプ、スターラーなどを用いて作用させることができ
る。

【００４５】セルロースエステル溶液は、例えば、０．
１〜３０重量％、好ましくは１〜２５重量％（例えば１
〜１０重量％）程度のセルロースエステルを含む場合が
多い。セルロースエステルの濃度が３０重量％を越える
と、溶液の粘度が高くなり、特にセルロース繊維又は粉
末の割合が多い場合に、前記繊維又は粉末を均一に分
散、混合できず、繊維又は粉末の表面の被覆効率が低下
し易い。前記混合物におけるセルロース繊維又は粉末の
含有量は、固形物換算で、混合物の全量に対して、０．
０１〜８０重量％、好ましくは０．１〜４０重量％、よ
り好ましくは１〜２０重量％程度である。前記混合物
は、固形物換算で、例えば０．１〜１０重量％、好まし
くは１〜５重量％程度のセルロース繊維又は粉末を含む
場合が多い。

【００４６】セルロースエステルに対する貧溶媒として
は、例えば、水、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの
芳香族炭化水素、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、シク
ロヘキサンなどの脂環式炭化水素、灯油などが挙げられ
る。好ましい貧溶媒には水が含まれる。前記貧溶媒の使
用量は、例えば、前記混合物の全量に対して、１〜１０
００倍（重量比）、好ましくは１０〜１００倍（重量
比）程度の広い範囲から選択できる。

【００４７】（４）混合物噴霧乾燥法この方法では、繊維状又は粉末状セルロースとセルロー
スエステル溶液とを混合し、得られた混合物を、噴霧乾
燥することにより被覆を形成できる。

【００４８】この方法では、例えば、スプレードライヤ
ーなどを用いて、前記混合物を、気流中（例えば、高温
気流中）に噴霧することにより、繊維又は粉末表面をセ
ルロースエステルで被覆できる。

【００４９】セルロースエステル溶液中のセルロースエ
ステル濃度は、通常、０．１〜３０重量％、好ましくは
１〜２５重量％（例えば１〜１０重量％）程度である。
セルロースエステルの濃度が３０重量％を越えると、溶
液の粘度が高くなり、特にセルロース繊維又は粉末の割
合が多い場合に、前記繊維又は粉末を均一に分散、混合
できず、繊維又は粉末の表面を効率的に被覆できない。
前記混合物におけるセルロース繊維又は粉末の含有量
は、固形物換算の割合で、混合物の全量に対して、０．
０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、よ
り好ましくは０．５〜５重量％程度である。

【００５０】なお、被覆セルロースの製造において、乾
燥時に被覆セルロースの塊状物が生成する場合には、乾
燥時又は乾燥後に、例えばリファイナー等の解砕手段を
用いて解砕するとよい。また、少量のセルロースエステ
ルの溶媒を塊状物の表面と接触させることにより、セル
ロースエステルを部分的に除去し、セルロースエステル
の被覆量を調整し、塊状物を小さくすることができる。

【００５１】なお、前記特公昭４４−１９４４号公報に
は、疎水性高分子溶液を紙に含浸または噴霧したものを
棒状に成形して得られるたばこフィルターが開示されて
いるが、このようなフィルターは疎水性高分子の添加に
よりフィルターを構成するセルロース繊維などが接着ま
たは被覆されているため、フィルターの湿潤時の崩壊性
が著しく損なわれる。

【００５２】これに対して本願発明の方法によれば、繊
維を予めセルロースエステルで被覆し、得られた被覆繊
維を所望の形状に成形する。従って、本願発明のフィル
ター素材は湿潤時の崩壊性が高く、しかも良好なたばこ
喫味が得られる。

【００５３】このように、繊維状又は粉末状のセルロー
スの表面をセルロースエステルで被覆する本発明の方法
によれば、繊度の細い被覆繊維や粒度の小さい被覆粉末
を容易に得ることができ、表面積の大きな被覆セルロー
スを得ることができるという特色がある。

【００５４】本発明のたばこ煙用フィルター素材は、た
ばこ煙用フィルター（たばこ用フィルターロッド）を製
造する上で有用である。前記たばこ煙用フィルターは、
慣用の方法、例えば（ａ）繊維状、粉末状などのフィル
ター素材を、そのままフィルターロッド成型用金型に充
填してフィルタープラグとする方法、（ｂ）シート状フ
ィルター素材を、プラグ巻上げ機を用いて渦巻き状に巻
き上げ又は折りたたんで、フィルタープラグとする方法
などにより得られる。前記（ｂ）の方法では、シート状
素材を渦巻き状に巻き上げ又は折りたたんで成型した後
乾燥してもよいし、乾燥した後に渦巻き状折りたたんで
成型してもよい。

【００５５】また、シート状素材は、フィルタープラグ
を通じて、チャンネリングを抑制しつつ、煙を円滑かつ
均一に通過させるため、クレープ加工又はエンボス加工
されているのが好ましい。クレープ加工又はエンボス加
工によって、断面が均一で外観の良好なフィルタープラ
グが得られる。クレープ加工によりシートの進行方向に
沿って皺及び若干の裂け目が形成される。またエンボス
加工により格子状、ランダム状などの凹凸部が分散して
形成される。クレープ加工又はエンボス加工の深さは
０．３〜５ｍｍ（例えば、０．５〜５ｍｍ）、ピッチは
０．１〜２ｍｍ（例えば、０．１〜１ｍｍ）程度である
場合が多い。このようなシート状フィルター素材は、成
形性、通気性（通気抵抗）、吸着除去率などの特性を調
整できる利点がある。さらに、クレープ加工やエンボス
加工により、たばこ煙用に適した通気性（例えば、２０
０〜６００ｍｍＷＧ（ウォーターゲージ）、好ましくは
３００〜５００ｍｍＷＧ程度）を有するフィルターを得
ることができる。

【００５６】前記プラグ巻上げ機では、クレープ加工又
はエンボス加工したシート状素材をロート中に巻き込ん
だ後、巻紙により円筒状に巻き上げ、糊付けし、適当な
長さに切断することにより、フィルタープラグを作製で
きる。巻き上げに際して、クレープ加工したシート状素
材は、皺が延びる方向に横断又はほぼ直交する方向に巻
き上げる場合が多い。

【００５７】フィルタープラグの作製に際して、円筒状
の巻紙同士での端部での糊付け、巻き上げられた円筒状
の素材と巻紙との糊付けが必要な場合は、崩壊性を損な
わないため、接着剤として、例えば、前記水溶性接着剤
を用いるのが好ましい。

【００５８】このようなたばこ煙用フィルターを用いる
と、たばこ煙の喫味が良好である。すなわち、本発明の
たばこ煙用フィルターを構成する被覆セルロースは、前
記のように、たばこ喫味が良好であり、高い生分解性、
湿潤時の崩壊性を有する。そのため、フィルターを屋外
などに廃棄したとしても、速やかに雨水などにより崩壊
し、分解されるので、環境汚染の虞れが少ない。

【００５９】なお、フィルターの生分解は、生物が作用
しうる種々の外部環境、例えば、温度０〜５０℃、好ま
しくは１０〜４０℃、相対湿度３０〜９０％程度で行う
ことができる。また、フィルターの生分解を促進するた
めに、セルロースや有機酸などのセルロースエステルの
構成成分に対して馴化した微生物を含む土壌や水中など
の環境下にフィルターを晒すのが有用である。上記微生
物を含む活性汚泥を用いると、フィルターの生分解性を
高めることができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明のたばこ煙用フィルター素材及び
たばこ煙用フィルターは、セルロースエステルで表面を
被覆した繊維状又は粉末状セルロースを用いるので、た
ばこの喫味を損なうことなく、湿潤時の崩壊性及び生分
解性に優れ、環境汚染を軽減できる。また、乾燥状態に
おいては紙力が大きいにも拘わらず、湿潤時に容易かつ
迅速に崩壊する。さらに、有害物質の除去効率に優れ、
適度な通気性を有するにも拘わらず、成形性及び生分解
性に優れる。

【００６１】本発明の方法によれば、前記の如き優れた
特性を有するたばこ煙用フィルター素材を製造できる。

【００６２】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。なお、実施例および比較例において、崩壊
性、ろ水度、秤量、被覆量及び粘度平均重合度は、以下
の方法により測定した。

【００６３】水崩壊度（％）：試料約０．２ｇを精秤
し、１リットルビーカー（外径１１０ｍｍ×高さ１５０
ｍｍ）内の水５００ｍｌ中に投入し、渦中心部の高さが
最も高い液面の高さの１／２の高さとなるように、マグ
ネチックスターラーで撹拌し、３０分後に５メッシュの
金網で瀘過し、１０５℃、２時間乾燥後の瀘残重量を測
定し、下記式により水崩壊度を算出し、湿潤時の崩壊性
を評価した。

【００６４】水崩壊度（％）＝１００［１−（Ｂ／Ａ）］式中、Ａは試料の重量（ｇ）、Ｂは乾燥後の瀘残の重量
（ｇ）を示す。

【００６５】カナダ標準ろ水度（ｍｌ）：ＪＩＳ−Ｐ−
８１２１秤量（ｇ／ｍ²）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１被覆量（重量％）：原料繊維又は粉末を精秤し、セルロ
ースアセテートで被覆し、得られた被覆セルロースを１
０５℃、２時間乾燥後秤量し、下記式に従って、重量増
加分を算出することよりセルロースアセテートの被覆量
を求めた。

【００６６】被覆量（重量％）＝１００［（Ｄ−Ｃ）／Ｄ］式中、Ｃは木材パルプの重量（ｇ）、Ｄは被覆セルロー
スの重量（ｇ）を示す。

【００６７】粘度平均重合度：１００ｍｌ容メスフラス
コに乾燥した試料０．５０００ｇを精秤し、これをＣと
する。約７０ｍｌのアセトンを加え試料を溶解させた
後、２５℃に温調し、アセトンで全溶を１００ｍｌに合
わせる。その１０ｍｌをオストワルド粘度管にとり、２
５℃で標線間を流下する時間を０．０１秒の精度で測定
しこれをｔとした。同様にブランクテストを行いこのと
きの流下時間をｔ₀として下記の式から平均重合度を求
めた。平均重合度＝１６９．９３×［η］^1.623 ［η］＝（ηｓｐ／Ｃ）／（１＋ｋ×ηｓｐ） ηｓｐ＝ｔ／ｔ₀−１ｋ＝０．３６６

【００６８】また、生分解性は、下記の２つの方法によ
り評価した。（１）活性汚泥法：ＡＳＴＭＤ５２０９に準拠し、活
性汚泥として都市下水処理場活性汚泥を用いた。また供
試試料は、試料２ｇを液体窒素中で３分間初期凍結し、
コーヒーミルで３分間粉砕した後、液体窒素で１分間凍
結し、振動粉砕機で３分間粉砕することにより調製した
（１００メッシュパス）。供試試料１００ｐｐｍ（仕込
量３０ｍｇ）と前記汚泥３０ｐｐｍ（仕込量９ｍｇ）の
濃度で、２５±１℃で４週間に亘って試験し、発生した
二酸化炭素を分解された炭素数に換算し、供試試料の総
炭素数との比率から４週間後の分解率（％）を求めた。

【００６９】（２）酸素分解法：酵素による分解性を測
定する方法であり、試料０．１ｇをセルラーゼ（セルク
ラスト１．５Ｌ、ノボルボデイスクバイオインダストリ
ー製）２８８ＣＵＮを含む緩衝液（ＰＨ４．８）２０ｍ
ｌに添加し、１００ｒｐｍで撹拌しながら４５℃で７時
間反応させた。反応終了後洗浄し、Ｇ４のグラスフィル
ターで瀘過、乾燥して反応後の試料重量を測定し、下記
式により試料の残存率（％）を求めた。

【００７０】残存率（％）＝［ｘ／０．１］×１００式中、ｘは反応後の試料重量（ｇ）を示す。

【００７１】喫味試験は、紙巻きたばこ［市販のたばこ
（日本たばこ産業（株）、商品名わかば）のフィルター
プラグを除去したもの］にフィルタープラグ化した試料
を取り付け、喫煙愛好者５人によって喫味試験を行い、
下記の基準で香喫味を評価し、５人の評価の平均値で表
した。評価基準香喫味３：辛味がなく、たばこの旨味がある香喫味２：辛味はないが、旨味が落ちる香喫味１：辛味がある

【００７２】実施例１セルロースアセテート（酢化度５５．５％、平均置換度
２．４５、残存カルシウム／残存硫酸＝１．２（モル
比）、平均重合度３７０）を０．１５重量％含むアセト
ン溶液５００ｍｌ中に、水解砕後アセトン置換した針葉
樹漂白クラフトパルプ（カナダ標準ろ水度２７０ｍｌ）
１０ｇを、撹拌下、１５秒間浸漬し、浸漬後のパルプを
引き上げて風乾し、表面をセルロースアセテートで被覆
した被覆繊維を得た。被覆繊維におけるセルロースアセ
テートの被覆量は、５．０重量％であった。得られた被
覆繊維を、水５０リットルに均一に分散し、常法に従っ
て湿式抄造し、脱水乾燥して坪量３０ｇ／ｍ²のシート
を得た。そして、水崩壊性を調べたところ、６５．９％
であった。生分解性は、活性汚泥法では４週間後に６３
％の分解率を示し、酵素分解法では７２．２％の残存率
を示した。

【００７３】実施例２水解砕後アセトン置換した針葉樹漂白クラフトパルプ
（カナダ標準ろ水度２７０ｍｌ）１０ｇと、セルロース
アセテート（酢化度５５．５％、平均置換度２．４５、
残存カルシウム／残存硫酸＝１．２（モル比）、平均重
合度３７０）を３．０重量％含むアセトン溶液４００ｍ
ｌとを撹拌下混合した後、瀘過により脱液した。得られ
た混合物をミキサーで十分な撹拌力を与えた水浴中に投
入し、セルロースアセテートを凝固させた後、風乾し
て、表面をセルロースアセテートで被覆した被覆繊維を
得た。前記被覆繊維におけるセルロースアセテートの被
覆量は２．１重量％であった。そして、実施例１と同様
にして、常法により湿式抄造し、脱水、乾燥して秤量３
４．１ｇ／ｍ²のシートを得た。そして崩壊性、生分解
性を調べたところ、水崩壊性は６３．２％、活性汚泥法
による分解率は６３％、酵素分解法による残存率は７
１．５％であった。

【００７４】実施例３セルロースアセテート濃度５．０重量％のアセトン溶液
を用いる以外は実施例２と同様にして、セルロースアセ
テートによる被覆量が９．７重量％の被覆繊維を調製し
た。そして、得られた被覆繊維から、実施例１と同様に
して秤量３４．６ｇ／ｍ²のシートを作製した。前記シ
ートの崩壊性、生分解性を調べたところ、水崩壊性は６
０．２％、活性汚泥法による分解率は５９％、酵素分解
法による残存率は７２．１％であった。

【００７５】実施例４セルロースアセテート（酢化度５５．５％、平均置換度
２．４５、残存カルシウム／残存硫酸＝１．２（モル
比）、平均重合度３７０）を５．０重量％含むアセトン
溶液１リットル中に、粉末状に解砕した針葉樹漂白クラ
フトパルプ（６０メッシュパス）３０．０ｇを加え、ミ
キサーで撹拌し均一に分散させた。この混合物を直径１
ｍｍのノズルから１ｍｍ／秒の速度で、回転数１０００
０回転／分の羽根で撹拌された水浴中に押し出し、表面
を被覆量９．７６重量％のセルロースアセテートで被覆
した被覆繊維を得た。前記被覆繊維から、実施例１と同
様にして秤量２５．０ｇ／ｍ²のシートを作製した。得
られたシートの水崩壊性は５８．６％であり、生分解性
は、活性汚泥法では４週間で６０％の分解率、酵素分解
法では７６．４％の残存率を示した。

【００７６】実施例５セルロースアセテート（酢化度５５．５％、平均置換度
２．４５、残存カルシウム／残存硫酸＝１．２（モル
比）、平均重合度３７０）を１．０重量％含むアセトン
溶液１リットル中に、粉末状セルロース（針葉樹漂白サ
ルファイトパルプ、３３０メッシュパス）１０ｇを加
え、ミキサーで撹拌し均一に分散させて混合物を調製し
た。この混合物をスプレードライヤーを用いて１００℃
の気流中に噴霧し、乾燥して、表面をセルロースアセテ
ートで被覆したセルロース粉末を得た。被覆粉末におけ
るセルロースアセテートの被覆量は、１０．２重量％で
あった。得られた被覆粉末を、実施例１と同様に湿式抄
造し、脱水乾燥して秤量２５．０ｇ／ｍ²のシートを作
製した。そして崩壊性及び生分解性を調べたところ、水
崩壊性は６１．２％であり、生分解性は、活性汚泥法に
では６０％の分解率、酵素分解法では、７３．０％の残
存率を示した。

【００７７】実施例６水解砕後アセトン置換した針葉樹漂白クラフトパルプ１
０ｇを十分に揉みほぐした後、セルロースアセテート
（酢化度５５．５％、平均置換度２．４５、残存カルシ
ウム／残存硫酸＝１．２（モル比）、平均重合度３７
０）を１．０重量％含むアセトン溶液３０ｇを噴霧器を
用いて、出来るだけ均一になるようにパルプの表面に吹
き付けた後風乾し、表面をセルロースアセテートで被覆
した被覆繊維を得た。前記被覆繊維におけるセルロース
アセテートの被覆量は１．８重量％であった。そして、
得られた被覆繊維を実施例１と同様にして湿式抄造し、
脱水乾燥して、秤量２８．４ｇ／ｍ²のシートを作製し
た。得られたシートの崩壊性、生分解性を調べたとこ
ろ、水崩壊性は６４．８％、活性汚泥法による分解率は
６６％、酵素分解法による残存率は７０．１％であっ
た。

【００７８】実施例７セルロースアセテート濃度が３．０重量％のアセトン溶
液を用いる以外は実施例６と同様にして、セルロースア
セテートによる被覆量が５．７重量％の被覆繊維を得
た。前記被覆繊維を用いて、実施例１と同様にして、秤
量２９．０ｇ／ｍ²のシートを得た。前記シートの崩壊
性及び生分解性を調べたところ、水崩壊性は、６２．２
％、活性汚泥法による分解率は６５％、酵素分解法によ
る残存率は７１．６％であった。

【００７９】実施例８セルロースアセテート濃度が５．０重量％のアセトン溶
液を用いる以外は実施例６と同様にして、被覆繊維（セ
ルロースアセテートによる被覆量：９．４重量％）を得
た。得られた被覆繊維を用いて、実施例１と同様にし
て、秤量２８．６ｇ／ｍ² のシートを作製した。得られ
たシートの水崩壊性は５６．１％、生分解性は、活性汚
泥法による分解率が６１％、酵素分解法による残存率が
７３．５％であった。

【００８０】比較例１実施例１で用いたものと同様の針葉樹漂白クラフトパル
プを用いて、常法に従って湿式抄造し、脱水乾燥して坪
量２９．５ｇ／ｍ²のシートを得た。前記シートの崩壊
性及び生分解性を評価したところ、水崩壊性は６９．７
％であり、生分解性は、活性汚泥法では７３％の分解率
を、酵素分解法では５４．３％の残存率を示した。

【００８１】比較例２断面Ｙ形の捲縮セルロースアセテート短繊維（繊度３デ
ニール、繊維長５ｍｍ、酢化度５５．５％、平均置換度
２．４５、残存カルシウム／残存硫酸＝１．２（モル
比）、平均重合度３７０）の生分解性を調べたところ、
活性汚泥法では分解率６％、酵素分解法では残存率９
６．８％であった。

【００８２】実施例９実施例１で得た幅２８ｃｍのシート状フィルター素材
を、クレープ化ロール（表面温度１５０℃、溝ピッチ幅
２．０ｍｍ、溝深さ０．７ｍｍ）により１００ｍ／分の
速度でクレープ化加工したところ、良好な加工性を示し
た。クレープ化したシート状フィルター素材を、可塑剤
を添加せずに、２５０ｍ／分の速度で巻き上げ、長さ１
０８ｍｍ、円周２３．５ｍｍ、重量１．０５ｇ／本のフ
ィルタープラグを作製した。

【００８３】実施例１０〜１６実施例２〜８で得たシート状フィルター素材をそれぞれ
用いる以外は、実施例９と同様にして、フィルタープラ
グを作製した。

【００８４】比較例３比較例２で得たシート状フィルター素材を用いる以外
は、実施例９と同様にして、フィルタープラグを作製し
た。

【００８５】比較例４比較例２と同様のセルロースアセテート短繊維束と、可
塑剤としてトリアセチンを用いて、フィルタープラグ
（長さ１０８ｍｍ、円周２３．５ｍｍ、重量１．１０ｇ
／本）を作製した。

【００８６】実施例９〜１６、比較例３、４で得たフィ
ルタープラグの崩壊性を調べたところ、表に示す結果を
得た。

【００８７】

【表１】表から明らかなように、実施例９〜１６のフィルター
は、比較例４のフィルターより水崩壊性に優れ、たばこ
喫味は、比較例３のフィルターよりも良好で、比較例４
のフィルターに匹敵する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状又は粉末状セルロースがセルロー
スエステルで被覆された被覆セルロースを含むたばこ煙
用フィルター素材。
【請求項２】被覆セルロースにおけるセルロースエス
テルの被覆量が、被覆セルロースの総量に対して、０．
１重量％以上である請求項１記載のたばこ煙用フィルタ
ー素材。
【請求項３】セルロースエステルが、炭素数２〜４の
有機酸とのエステルである請求項１記載のたばこ煙用フ
ィルター素材。
【請求項４】セルロースエステルが、セルロースアセ
テートである請求項１記載のたばこ煙用フィルター素
材。
【請求項５】繊維状又は粉末状セルロースが、木材パ
ルプである請求項１記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項６】木材パルプが、平均置換度１〜３のセル
ロースアセテートで被覆され、前記セルロースエステル
の被覆量が、被覆セルロースの総量に対して、０．１〜
５０重量％である請求項１記載のたばこ煙用フィルター
素材。
【請求項７】木材パルプ又はその粉末の表面が、酢化
度３０〜６２％のセルロースアセテートで被覆された被
覆セルロースを含む抄紙構造のシート状たばこフィルタ
ー素材であり、セルロースアセテートの被覆量が、被覆
セルロースの総量に対して、１．０〜３０重量％であ
り、ＡＳＴＭＤ５２０９に準ずる試験方法において、
発生する炭酸ガス量を基準として、４週間後に４０重量
％以上分解するたばこ煙用フィルター素材。
【請求項８】請求項１記載のたばこ煙用フィルター素
材からなるたばこ煙用フィルター。
【請求項９】繊維状又は粉末状セルロースの表面を、
セルロースエステルで被覆するたばこ煙用フィルター素
材の製造方法。
【請求項１０】繊維状又は粉末状セルロースの表面
に、セルロースエステルを付着させ、乾燥する請求項９
記載のたばこ煙用フィルター素材の製造方法。
【請求項１１】浸漬又は噴霧によりセルロースエステ
ルを付着させる請求項１０記載のたばこ煙用フィルター
素材の製造方法。
【請求項１２】繊維状又は粉末状セルロースとセルロ
ースエステル溶液との混合物を、撹拌下、前記セルロー
スエステルに対する貧溶媒に添加する請求項９記載のた
ばこ煙用フィルター素材の製造方法。
【請求項１３】繊維状又は粉末状セルロースとセルロ
ースエステル溶液との混合物を、噴霧乾燥する請求項９
記載のたばこ煙用フィルター素材の製造方法。