(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）セルロースエステル短繊維と、（２）多糖類又はその誘導体及び生分解性高分子から選択され、かつ前記短繊維に対して結合能を有するバインダー繊維とで構成されている抄紙構造のたばこフィルター用シート状素材であって、（２）バインダー繊維が、表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成された繊維、および表面が少なくとも部分的に水溶化処理されたセルロース繊維から選択された少なくとも一種であるたばこフィルター用シート状素材。
【請求項２】
（１）セルロースエステル短繊維を主成分として含む請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項３】
（２）バインダー繊維がセルロース誘導体を含むセルロース系繊維である請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項４】
（２）バインダー繊維の表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成されている請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項５】
表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成された繊維が、（2a）エステル化処理されたセルロース繊維、（2b）セルロースエステルでコーティングされたセルロース繊維、および（2c）０．５〜４．５ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化されたセルロースエステル繊維から選択された少なくとも一種である請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項６】
さらに、叩解パルプを含む請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項７】
叩解パルプが木材パルプである請求項６記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項８】
（１）セルロースエステル短繊維と（２）バインダー繊維との割合が、前者／後者＝３０／７０〜９８／２（重量％）である請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項９】
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記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項１０】
セルロースエステルが、平均置換度１．５〜３のセルロースアセテートである請求項１記載のたばこフィルター用シート状素材。
【請求項１１】
請求項１又は６記載のシート状素材が棒状に成形されているたばこフィルター。
【請求項１２】
請求項１又は６記載のシート状素材を棒状に成形するたばこフィルターの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のたばこフィルターを備えているたばこ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿潤時の崩壊性、たばこ有害成分の濾過性能及び喫味に優れるたばこフィルター用シート状素材、この素材を用いたたばこフィルター、およびこのフィルターを備えたたばこに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たばこ煙中の有害成分（タール類など）を除去し、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、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するまでに長時間を要し、環境汚染の一因となる。
【０００３】
一方、クレープ状に加工した木材パルプシートを用いた紙製のたばこ煙フィルターや、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束からなるフィルタープラグと比較して、湿潤時の崩壊性が若干高く、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、フィルターに要求されるフェノール類の選択除去性が極端に低い。
【０００４】
湿潤時の崩壊性を高めるためには、セルロースエステル短繊維を主成分とし、必要に応じて叩解パルプなどの他の成分を含む抄紙構造のシート状素材が有用であると思われる。しかし、セルロースエステル短繊維を単独で用いると、繊維同士の絡み合いが少なく、シート形成能が乏しい。また、前記パルプやバインダーを用いてシート化しても、シート強度が劣る。そのため、巻上げに先だってクレープ化ロールなどで加工すると、シートが損傷するとともに、シートを棒状に成形する過程において、装置との接触や巻き上げによりセルロースエステル短繊維などが脱落しやすい。また、喫味を向上させるため、セルロースエステル短繊維の含有量を多くすると、シートの強度が低下するとともに、巻き上げなどによる成形速度を低下させる必要があり、フィルターの生産性が大きく制約される。
【０００５】
シートの強度を高めるとともに短繊維の脱落を抑制するためには、天然又は合成樹脂バインダーを用いることが考えられる。例えば、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、棒状に成形したたばこフィルターが開示されている。しかし、疎水性高分子の添加により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、湿潤時の崩壊性が大きく損なわれるとともに、バインダーによりセルロースエステルがコーティングされ、喫味も低下させる虞がある。また、疎水性高分子に変えて水溶性バインダーを用いても、湿式抄造によるシートへの歩留まりが低下し、展着させるためには特別な装置を必要とする。
【０００６】
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。前記セルロースエステル小繊維は、表面積５ｍ2／ｇ以上、長さ１０００μｍ以下、直径０．５〜５０μｍのセルロース繊維状物質である。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よ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が十分ではなく、環境汚染の虞れが高い。
【０００７】
このように、従来のフィルター素材では、たばこの喫味、有害成分の濾過性能、巻上げなどによる成形時の繊維の脱落、シート強度などのフィルター素材として特性と、湿潤時の崩壊性とを両立させることが困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、湿潤時の高い崩壊性と、たばこ有害成分に対する高い濾過性能および喫味とを両立できるシート状素材、これを用いたたばこフィルターおよびたばこを提供することにある。
本発明の他の目的は、湿潤時の崩壊性が高いだけでなく、成形時の繊維の脱落がなく、シート強度の高いシート状素材、これを用いたたばこフィルターおよびたばこを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、セルロースエステル短繊維を主成分とするにも拘らず、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シート状素材、たばこフィルターおよびたばこを提供することにある。
本発明の別の目的は、喫味、抄造における歩留まりが高く、水による崩壊性に優れるシート状素材、たばこフィルターおよびたばこを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、シート状素材の二次加工や棒状への成形加工において、シート状素材からセルロースエステル短繊維などが脱落するのを抑制しつつ、棒状へ円滑に成形できる方法を提供することにある。
【０００９】
【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、セルロースエステル短繊維に対して結合能を有する繊維（例えば、適度にフィブリル化しているセルロース系繊維、水により膨潤する繊維又は一部が水に溶解する繊維など）を用いて湿式抄造すると、これらの繊維をセルロースエステル短繊維のバインダーとして有効に機能させることができ、喫味、濾過性能を低下させることなく、シート強度を向上し、繊維の脱落を防止できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明のたばこフィルター用シート状素材は、（１）セルロースエステル短繊維と、（２）多糖類又はその誘導体及び生分解性高分子から選択され、かつ前記短繊維に対して結合能を有する繊維（以下、単にバインダー繊維という場合がある）とで構成されており、抄紙構造を有しているたばこフィルター用シート状素材であって、（２）バインダー繊維が、表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成された繊維、および表面が少なくとも部分的に水溶化処理されたセルロース繊維（カルボキシメチル化、メチル化、ヒドロキシエチル化などの処理が施されたセルロース繊維）から選択された少なくとも一種である。このシート状素材は、（１）セルロースエステル短繊維を主成分として含む場合が多く、（２）バインダー繊維としては、セルロース誘導体を含むセルロース系繊維を用いる場合が多い。前記表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成された繊維には、例えば、（2a）エステル化処理されたセルロース繊維、（2b）セルロースエステルでコーティングされたセルロース繊維、（2c）０．５〜４．５ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化されたセルロースエステル繊維などが含まれる。前記セルロースエステルには、炭素数２〜４の有機酸とのエステル、例えば、平均置換度１．５〜３程度のセルロースアセテートなどが含まれる。
前記シート状素材は、さらに、木材パルプなどの叩解パルプを含んでいてもよい。
このようなシート状素材は、慣用の抄紙法により抄紙でき、前記バインダー繊維を含むスラリーを用いて湿式抄紙することにより、特別な装置を用いることなく、高速でシート化することができる。
本発明のたばこフィルターは、巻き上げなどの方法で前記シート状素材を棒状に成形することにより形成されている。また、本発明のたばこは前記フィルターを備えている。
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。
【００１１】
【発明の実施の形態】
シート状素材は、（１）セルロースエステル短繊維と、（２）前記短繊維に対して結合能（バインダーとしての機能）を有する特定の繊維とで構成されている。バインダー繊維は、セルロースエステル短繊維に対して、絡み合いなどによる物理的結合能、接着、親和力などによる化学的結合能又は物理化学的結合能を有していればよい。
【００１２】
［セルロースエステル短繊維］
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。
【００１３】
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５０〜１０００）、好ましくは５０〜９００（例えば１００〜８００）、より好ましくは２００〜８００程度である。
セルロースエステルの平均置換度は、例えば、１〜３（好ましくは１．５〜３）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優れた生分解性を有するという特色がある。
【００１４】
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、４３〜６２％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。
【００１５】
セルロースエステル短繊維は、例えば、慣用の紡糸法により製造された繊維を切断することにより得ることができる。セルロースエステル短繊維の平均繊維長は、湿式抄造などによるシート成形性を損なわない範囲で選択でき、例えば、１〜２０ｍｍ、好ましくは１〜１０ｍｍ（例えば、２〜８ｍｍ）程度であり、３〜７ｍｍ程度である場合が多い。短繊維の繊維長が短過ぎると、短繊維の製造コストが上昇するとともに、シート強度が低下し、巻上げ時にシートが破断するなどのトラブルが生じやすく、繊維長が長過ぎると、水への分散性、湿式抄紙法によるシート成形性が低下するとともに、自然界での崩壊性も低下しやすい。
セルロースエステル短繊維の繊度は、例えば、１〜１０デニール、好ましくは２〜８デニール、さらに好ましくは３〜６デニール程度である。繊度が小さ過ぎると、一般的な方法で効率よく製造するのが困難であるとともに、紡糸に特殊な方法を必要とし、繊度が大き過ぎると、フィルターの濾過効率やシートの強度が低下するだけでなく、シートが嵩高くなりやすく、巻き上げが困難となるとともに、フィルター断面の均一性が低下しやすい。
セルロースエステル短繊維は、捲縮繊維および無捲縮繊維のいずれであってもよいが、抄紙性、湿潤時の崩壊性又は分散性の点からは、非捲縮繊維であるのが好ましい。
さらに、セルロースエステル短繊維の断面形状は、特に制限されず、円形、楕円形、多角形、異形断面形状、中空状などであってもよい。多角形や異形断面のセルロースエステル短繊維において、フィルターの通気抵抗を低減するとともに、硬度および濾過性能を高めるためには、特願平６−２９２１４９号に記載されているように、繊維の断面外縁に対する外接円の直径Ｄ1 と内接円の直径Ｄ2 との比Ｒ（＝Ｄ1 ／Ｄ2 ）が２以上（例えば、２．２〜６）、好ましくは２．３〜５、さらに好ましくは３〜５程度のセルロース短繊維を用いるのが有利である。異形断面形状の繊維には、断面形状が三葉形、十字形、Ｒ字状、Ｈ字状、Ｉ字状、Ｔ字状、Ｕ字状、Ｖ字状、Ｙ字状、Ｘ字状、星形状などが含まれる。好ましい異形断面形状の繊維には、例えば、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｈ字形、Ｉ字形、Ｒ字状、特にＸ字形、Ｙ字形、Ｈ字形、Ｉ字形の断面形状を有する繊維が含まれる。中でも、Ｙ字形などの断面形状を有する繊維が好ましい。
【００１６】
［バインダー繊維］
（２）バインダー繊維には、水中において少なくとも部分的に繊維状の形態を保ち、前記短繊維に対して結合能を有する繊維が含まれる。なお、水中で「繊維状」であるか否かは、顕微鏡観察において、一定視野内に１０個以上の物質を収め、これらの物質のうち占有面積の大きな５個の物質について、それぞれ外接する円（外接円）を描き、この外接円の面積に対する物質の面積の割合が０．５以下であるか否かによって判断でき、「繊維状」とは、線状の繊維を含めて、前記面積の割合が０．５以下の物質を意味する。このようなバインダー繊維は、セルロースエステル短繊維と、必要に応じてパルプとの総量１００重量部に対してバインダー繊維１０重量部を添加して混合し、湿式抄造したとき、坪量が同じであっても、未添加のシートに比べて、シート強度を１０％以上増強でき、しかも、後述する水崩壊試験において、水の存在下又は生分解などによって結合力を低下させる繊維状物質であればよい。
【００１７】
前記バインダー繊維には、適度にフィブリル化した繊維、水で膨潤又は一部溶解する繊維が含まれる。さらに、バインダー繊維は、喫味を損なうことがなく、口に直接触れるたばこフィルターに要求される安全性の高い繊維であるのが好ましい。バインダー繊維には、揮発性で異臭又は悪臭のモノマー又はオリゴマー成分を含まず、経口的に安全な生分解性高分子、多糖類又はその誘導体であるのが好ましい。生分解性高分子には、脂肪族ポリエステル、例えば、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリグリコール酸などの脂肪族オキシカルボン酸の単独又は共重合体、ポリカプロラクトンなどのラクトンの開環重合体など、Ｃ2-10程度の脂肪族ジオールとＣ2-12程度の脂肪族ジカルボン酸とのポリエステルなどが例示できる。多糖類又はその誘導体の繊維には、例えば、天然セルロース繊維、繊維状でんぷん、再生セルロース繊維、キチン又はキトサンの繊維などが含まれる。これらの生分解性高分子は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００１８】
生分解性高分子、多糖類又はその誘導体のバインダー繊維を用いると、環境汚染の低減と言う観点から有効である。また、キトサンの繊維は、フェノール成分、酸性成分の選択的除去性を高めることができるとともに、弱酸性環境下での崩壊性を発現させる上で有用である。なお、生分解性高分子のバインダー繊維の含有量が多くなるにつれてシート強度を向上させ、短繊維の脱落を抑制できるが、必然的にセルロースエステルの含有量が低減し、たばこ煙に対する濾過性能や喫味に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１９】
濾過性能や喫味を重視する場合、バインダー繊維として、セルロース誘導体（セルロースエステル、セルロースエーテルなど）を含むセルロース系繊維、特に表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成された繊維を用いるのが有効である。このような繊維には、（2a）エステル化処理されたセルロース繊維、（2b）セルロースエステルでコーティングされたセルロース繊維、（2c）特定のＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化されたセルロースエステル繊維などが含まれる。また、好ましいセルロース系繊維には、（2d）少なくとも部分的に水溶化されたセルロース繊維なども含まれる。これらの繊維も単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００２０】
（2a）エステル化処理されたセルロース繊維は、例えば、セルロースエステルの非溶媒中でセルロース繊維をエステル化（例えば、酢酸や無水酢酸によるアセチル化）した繊維、特願平６−２８００５３号に詳細に記載されているように、表面が有機酸又はその酸無水物などによりエステル化されているセルロース繊維などが含まれる。これらのエステル化繊維は、前記繊維状セルロース誘導体は、繊維表面（表層部）がエステル化され、しかも繊維内部（芯部）は、非エステル化部分を含む。
このようなエステル化繊維の平均置換度は、１．５以下（例えば、０．０１〜１．５）、好ましくは０．０２〜１．２、より好ましくは０．０５〜０．５程度である。上記「平均置換度」とは、不均一にエステル化されたセルロース繊維の置換度の平均を表すものであり、いわゆる溶解法エステル化により製造される均一に反応されたセルロースエステル繊維の置換度とは異なる。
なお、エステル化された部分が分散染料で染色でき、直接染料では染色できなず、未置換のセルロース部分が直接染料で染色でき、分散染料では染色できないことを利用して、例えば、エステルかセルロース繊維を、直接染料又は分散染料で染色し、繊維断面を観察することによりエステル化セルロース繊維のエステル化の分布を確認できる。
【００２１】
エステル化セルロース繊維は、例えば、▲１▼セルロース繊維を、ヘキサン、トルエンなどのセルロースエステルに対する貧溶媒中で、触媒（ピリジンなどの塩基、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどの有機カルボン酸のアルカリ金属塩など）の存在下、有機酸無水物又は有機酸ハロゲン化物などで処理する方法（以下、触媒法という）、▲２▼セルロース繊維を、有機酸及び有機酸無水物又は有機酸ハロゲン化物で処理する方法などにより製造できる。後者の方法▲２▼では、触媒の存在下又は非存在下で処理できる。前記有機酸としては、前記セルロースエステルに対応する有機酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの炭素数２〜４程度の脂肪族飽和カルボン酸などが例示される。前記有機酸無水物又は有機酸ハロゲン化物としては、前記有機酸の酸無水物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物が使用できる。有機酸、有機酸無水物又は有機酸ハロゲン化物の使用量は、セルロース繊維原料に対して、重量比で５〜５００倍、好ましくは２０〜２００倍程度の広い範囲から選択できる。
【００２２】
エステル化処理において、反応温度は、通常、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃程度、反応時間は、通常１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜３時間程度である。
【００２３】
（2b）セルロースエステルでコーティングされたセルロース繊維は、例えば、特願平６−２５４５５７号に詳細に記載されており、木材パルプなどの繊維状セルロースをセルロースエステルで被覆した繊維である。
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は、セルロース繊維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、表面全体がほぼ均一に被覆されていることが好ましい。
【００２４】
前記被覆セルロース繊維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１〜３０重量％、より好ましくは５〜１５重量％程度であり、０．５〜１５重量％、特に１〜１２重量％程度である場合が多い。
【００２５】
前記エステル化セルロース繊維（2a）被覆セルロース繊維（2b）において、好ましい繊維には、フィブリル化した繊維が含まれる。このようなフィブリル化繊維は、後述する叩解パルプなどのように、叩解などによりフィブリル化したセルロース繊維をエステル化又はコーティングする方法、エステル化セルロース繊維又は被覆セルロース繊維を叩解などによりフィブリル化する方法により得ることができる。
【００２６】
前記エステル化セルロース繊維（2a）被覆セルロース繊維（2b）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の表面にセルロースエステルが存在するので、セルロースエステル短繊維と同様にたばこ煙の喫味やたばこ煙中の有害成分の瀘過効率が高いとともに、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、これらの繊維は、可塑剤などを用いることなく湿式抄紙などにより成形できるので、湿潤時の崩壊性に優れる。
【００２７】
（2c）特定のＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化されたセルロースエステル繊維は、特願平６−２８２５８４号に記載されており、ＢＥＴ比表面積０．５〜４．５ｍ2 ／ｇ、好ましくは０．５〜４ｍ2 ／ｇ（例えば、１〜３ｍ2 ／ｇ）程度であり、０．７〜３．５ｍ2 ／ｇ程度である場合が多い。フィブリル化セルロースエステル繊維は、通常、不規則に分岐した無定形の繊維状の形態を有している。このようなフィブリル化されたセルロースエステル繊維は、フィブリル化されていない短繊維や、高度にフィブリル化された微小繊維と異なり、強度が高いにも拘わらず、湿潤時の崩壊性に優れており、高い強度と優れた崩壊性とを両立できる。また、セルロースエステルで構成されているため、喫味に優れ、有害物質を効率よく除去できる。
【００２８】
フィブリル化されたセルロースエステル繊維には、▲１▼セルロースエステル溶液をノズルから沈殿剤（非溶媒又は貧溶媒）中に押出し、凝固するまでの間に剪断力を作用させることにより得られる不定形の繊維、▲２▼慣用の紡糸法により得られた繊維状セルロースエステルを、このセルロースエステルの良溶媒と貧溶媒との混合溶媒に浸漬し、繊維の表面を膨潤させた状態で剪断力を作用させることによりフィブリル化した繊維、▲３▼セルロースエステル繊維を叩解することによりフィブリル化した繊維などが含まれる。前者の方法▲１▼においては、ノズルから吐出した繊維状セルロースエステル溶液（繊維状紡糸液）に剪断力を作用させることにより、沈殿剤（凝固剤）との接触により、セルロースエステルが固化する前に部分的にフィブリル化すると共に切断し、前記特定の平均直径及びＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化されたセルロースエステル繊維を得ることができる。
【００２９】
セルロースエステル溶液を調製するための良溶媒には、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；ジオキサンなどのエーテル類；酢酸などのカルボン酸；酢酸メチルなどのエステル類；ジクロロメタンなどのハロゲン化アルキル類；これらの有機溶媒の混合溶媒；及びこられの有機溶媒と水及び／又はアルコール類との混合溶媒などを用いることができる。セルロースエステル溶液におけるセルロースエステルの濃度は、通常２〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜２５重量％程度である。
前記凝固剤としては、例えば、水；メタノールなどのアルコール類；水と前記良溶媒との混合溶媒などが挙げられる。
【００３０】
なお、前記（2a）〜（2c）の繊維（２）のセルロースエステルは、前記（１）セルロースエステル短繊維と同様なセルロースエステル（特にセルロースアセテートなど）で構成できる。
【００３１】
（2d）表面が少なくとも部分的に水溶化処理されたセルロース繊維には、繊維状セルロースをモノクロロ酢酸又はその塩などで処理した繊維（繊維状カルボキシメチル化処理セルロース繊維）、塩化メチル、ジメチル硫酸でメチル化処理した繊維（メチルエーテル化処理セルロース繊維）、塩化エチル、ジエチル硫酸でエチル化処理した繊維（エチルエーテル化処理セルロース繊維）、エチレンオキサイドでヒドロキシエチル化処理した繊維（ヒドロキシエチル化処理セルロース繊維）、プロピレンオキサイドでヒドロキシプロピル化処理した繊維（ヒドロキシプロピル化処理セルロース繊維）が含まれ、この繊維は部分的にセルロースで構成されている。これらのセルロース繊維は、繊維の表面などのように部分的に水に対して膨潤又は可溶であるため、水による崩壊性を向上させるのに有用であり、環境汚染を低減する点で有効である。なお、遊離のカルボキシル基を有する酸型のカルボキシメチルセルロース繊維は、大半が非水溶性である。しかし、繊維状の形態を維持する範囲で、カルボキシル基を部分的に水溶性塩（例えば、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩など）とし、部分的に塩型のカルボキシメチルセルロース繊維とすると、上記と同様に表面が少なくとも部分的に水溶化処理されたセルロース繊維として使用できる。
【００３２】
前記バインダー繊維の繊維径及び繊維長は、湿式抄造において繊維間に有効に保持され、紙力発現に寄与する範囲で選択でき、アスペクト比５以上であるのが好ましい。バインダー繊維の繊維径は０．０１〜１００μｍ（例えば、１〜５０μｍ）程度であり、繊維長は０．１ｍｍ〜５ｃｍ程度の範囲から選択でき、０．１〜１０ｍｍ（例えば、０．５〜４ｍｍ）程度である場合が多い。
なお、前記エステル化セルロース繊維（2a）および被覆セルロース繊維（2b）においては、セルロース繊維の繊維長は、５０〜３０００μｍ、好ましくは１００〜２０００μｍ程度であってもよい。また、フィブリル化セルロースエステル繊維（2c）の繊度は、平均直径１５〜２５０μｍ（例えば２０〜２００μｍ程度）、好ましくは２０〜２００μｍ、より好ましくは３０〜１５０μｍ程度であってもよい。
【００３３】
［他の繊維状物質］
本発明のたばこフィルター用シート状素材は、（１）セルロースエステル短繊維および（２）バインダー繊維だけで構成してもよいが、喫味、濾過性能などを低下させない範囲で、（３）他の繊維状物質、例えば、天然セルロース繊維［木材繊維（針葉樹、広葉樹などの木材パルプなど）、種子毛繊維（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、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）、合成繊維などを含んでいてもよい。これらの繊維はパルプ化されていてもよく、このパルプは叩解又は未叩解パルプであってもよい。好ましい繊維には、叩解パルプ、特に木材パルプ（サルファイト法、クラフト法などの慣用の方法で針葉樹、広葉樹などから得られる木材パルプ）が含まれる。木材パルプを、喫味を損なわない程度に適量用いると、コストを低減できるとともに、たばこ有害成分の濾過効率（除去効率）を高めることが可能である。
【００３４】
叩解パルプの叩解度は、例えば、ショッパーリーグラー式ろ水度１０〜９０°ＳＲ（例えば、２０〜９０°ＳＲ）、好ましくは２０〜８０°ＳＲ、更に好ましくは２５〜７５°ＳＲ程度であり、３０〜７０°ＳＲ程度である場合が多い。  上記繊維状物質（特に木材パルプ）の繊維径及び繊維長は、例えば、繊維径０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍ程度、繊維長５０〜５０００μｍ、好ましくは１００〜４０００μｍ程度である場合が多い。
【００３５】
［各成分の割合］
（１）セルロースエステル短繊維と（２）バインダー繊維とを含むシート状素材において、各成分の割合は湿潤による崩壊性、喫味などを損なわない範囲で選択でき、通常、（１）セルロースエステル短繊維を主成分として含んでいる。（１）セルロースエステル短繊維と（２）繊維との割合は、例えば、前者／後者＝３０／７０〜９８／２（重量％）、好ましくは４０／６０〜９５／５（重量％）、さらに好ましくは５０／５０〜９０／１０（重量％）程度である。なお、表面が少なくとも部分的にセルロースエステルで構成されている前記繊維では、表面のセルロースエステルが喫味および濾過性能に寄与する。そのため、表面にセルロースエステルが存在する繊維の使用量は広い範囲から選択できる。また、フィブリル化セルロースエステル繊維を用いる場合には、実質的にセルロースエステル１００％でシート状素材を構成できる。
【００３６】
前記（３）他の繊維状物質、特に叩解パルプの使用量は、例えば、前記（１）セルロースエステル短繊維および（２）バインダー繊維の総量１００重量部に対して、５〜１００重量部、好ましくは１０〜８０重量部、さらに好ましくは２０〜７０重量部程度である。
【００３７】
［シート状素材の構造および製造方法］
本発明のシート状素材は繊維が互いに絡み合った不織布状の抄紙構造を有している。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、慣用の乾式抄紙法、例えば、前記セルロースエステル短繊維、バインダー繊維などを、気流によりネットなどの通気性支持体に吹き付けることにより調製することもできる。バインダー繊維を有効に利用するためには、セルロースエステル短繊維とバインダー繊維と他の成分とを水に分散したスラリーを用いて湿式抄紙する方法によりシート化するのが好ましい。
前記スラリーの固形分濃度は、抄紙可能な範囲で適当に選択でき、例えば、０．００５〜０．５重量％、好ましくは０．０１〜０．３重量％程度である。湿式抄紙は慣用の方法、例えば、多孔板などを備えた湿式抄紙機を用いて抄紙し、脱水、乾燥することにより行なうことができる。
【００３８】
シート状素材の特性は、フィルター特性（通気性、硬度、断面の均一性など）や巻上げ時の操作性などを損なわない限り特に制限されず、例えば、坪量１５〜４５ｇ／ｍ2 、好ましくは２０〜４０ｇ／ｍ2 （例えば、２５〜３５ｇ／ｍ2 ）程度、密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ2 、好ましくは０．２５〜０．５０ｇ／ｃｍ2 （例えば、０．３０〜０．４５ｇ／ｃｍ2 ）程度である。坪量が小さ過ぎるとシートの調製が困難となるとともにシート強度が低下しやすく、坪量が大き過ぎると、クレープ加工やエンボス加工工程でクレープやエンボスを形成することか困難となり、フィルターの断面に不均一な隙間が生成しやすくなり、断面の状態が悪化しやすい。また、密度が小さ過ぎると、シート強度が低下し、大き過ぎるとクレープ加工やエンボス加工工程でクレープやエンボスを形成することか困難となりやすい。
【００３９】
前記シート状素材はそのまま棒状（ロッド状）に成形することによりたばこフィルターを得てもよいが、フィルタープラグ（フィルターロッド）を通じて、チャンネリングを抑制しつつたばこ煙を円滑かつ均一に通過させるためには、前記巻上げに先だって、シート状素材には、クレープ加工及び／又はエンボス加工を施すのが有利である。特に、本発明のシート状素材はシート強度が大きく短繊維などの脱落を防止できるので、クレープ加工及び／又はエンボス加工を効率よく行なうことができる。シート状素材のクレープ加工は、進行方向に沿って多数の溝が形成された一対のクレープ化ロールにシート状素材を通し、シートの進行方向に沿って皺及び若干の裂け目を形成することにより行なうことができる。エンボス加工は、格子状、ランダム状などに凹凸部が形成されたロール間にシート状素材を通したり、凹凸部が形成されたロールでシート状素材を押圧することにより行なうことができる。
クレープ加工における溝の間隔と溝の深さ、エンボス加工による凹凸部の間隔と凹部の深さは、例えば、間隔（ピッチ）０．５〜５ｍｍ、深さ０．１〜２ｍｍ程度の範囲から選択できる。また、ロールに形成された溝や凹凸部深さが一定であっても、ロール間のクリアランスを調整することにより、シートに対するクレープ加工又はエンボス加工の深さを自由に変えることができる。
クレープ加工又はエンボス加工において、ロールは加温（加熱）してもよく、加温しなくてもよい。適度な通気抵抗、硬度および断面形状を有するたばこフィルターを得るためには、加温したクレープ化ロール及び／又はエンボス加工ロールを用いるのが好ましい。ロールの温度は、シート状素材の種類、所望するフィルター特性などに応じて選択でき、例えば、７０℃以上（例えば、８０〜１８０℃）、好ましくは１００℃以上（例えば、１１０〜１６０℃）程度である。
【００４０】
このような方法により、シート状素材にクレープや皺又は凹凸部が生成し、フィルターの通気抵抗が低いわりには高い硬度を示し、断面状態（断面均一性）が良好なフィルターを得ることができる。また、クレープ加工又はエンボス加工の際に加湿すると、シート状素材にクレープや皺又は凹凸部が生成しやすくなり、フィルターの通気抵抗を低減できるとともに硬度を高めることができ、フィルターの断面状態を均一化できる。例えば、前記のようなクレープ加工又はエンボス加工を施すことにより、適度な通気性、例えば、長さ１０ｃｍ、直径７．８ｍｍのフィルターでの通気抵抗２００〜６００ｍｍＷＧ（ウォーターゲージ）、好ましくは３００〜５００ｍｍＷＧ程度のフィルターを容易に得ることができる。
【００４１】
［たばこフィルターおよびたばこ］
そして、シート状素材を棒状に成形することによりたばこフィルターを得ることができる。シート状素材の棒状への成形は、シート状素材を折畳むことにより行ってもよいが、シート状素材を巻上げることにより行なうのが好ましい。巻上げは、慣用の方法、例えば、一般的な紙フィルター用巻上げ装置を用いて、例えば、シート状素材をロート中に巻き込み、巻紙により棒状（特に円柱状に巻き上げる場合が多い）に巻上げることにより行なうことができる。巻上げなどによる成形工程においては、所望のフィルター特性に応じて、充填密度を調整することができる。棒状の成形体を巻紙で巻上げた後、糊付けし、適当な長さに切断することにより、たばこフィルター（フィルタープラグ又はフィルターチップ）が得られる。
【００４２】
本発明のたばこは、前記たばこフィルターを備えている。たばこフィルターの配設部位は特に制限されないが、巻紙により棒状に形成されたたばこでは、口元の部位、又は口元と紙巻きたばことの間に配設する場合が多い。
なお、フィルタープラグの作製において、円筒状の巻紙同士の端部での糊付け、成形された円柱状のシート状素材と巻紙との糊付けが必要である場合には、湿潤時の崩壊性を低下させないため、水溶性接着剤、水溶性ホットメルト接着剤を用いるのが好ましい。
【００４３】
なお、前記セルロースエステル、シート状素材、たばこフィルター、たばこは、所望の特性に応じて種々の添加剤、例えば、カオリン、タルク、ケイソウ土、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナなどの無機微粉末；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；油剤；歩留まり向上剤；サイズ剤；活性炭などの吸着剤などを含んでいてもよい特に、セルロースエステル短繊維が、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などを含む場合には、自然環境での分解を促進する上で有用である。なお、アナターゼ型酸化チタンは、前記のように、白色度改善剤としても機能する。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のシート状素材、たばこフィルターおよびたばこは、セルロースエステル短繊維と特定のバインダー繊維とを用いるので、湿潤時の高い崩壊性と、たばこ有害成分に対する高い濾過性能および喫味とを両立できる。また、湿潤時の崩壊性が高いだけでなく、成形時の繊維の脱落がなく、シート状素材の強度を高めることができる。さらに、セルロースエステル短繊維を主成分とするにも拘らず、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させることができる。さらには、喫味、抄造における歩留まりが高く、水による崩壊性が高い。そのため、環境汚染を低減できる。
本発明の方法では、前記シート状素材を用いるため、クレープ加工、エンボス加工などの二次加工や棒状への成形加工で、シート状素材からセルロースエステル短繊維などが脱落するのを抑制でき、成形作業性が高い。
【００４５】
【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、坪量、ショッパーリーグラーろ水度、シート密度、通気抵抗、硬度、断面空隙率、水崩壊度、喫味および巻上げに伴う繊維の脱落の程度は下記の方法で評価した。
【００４６】
坪量（ｇ／ｍ2 ）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１
ショッパーリーグラーろ水度（°ＳＲ）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１
シート密度（ｇ／ｃｍ3 ）：下記の計算式により算出した。
坪量（ｇ／ｍ2 ）÷シート厚さ（ｃｍ）÷１００００
ただし、シート厚さはＪＩＳ−Ｐ−８１１８に準じて測定した。
水崩壊度：試料約０．２ｇを、３００ｍｌビーカー（直径７５ｍｍ）内の水２００ｍｌに投入し、渦中心部の高さが最も高い液面の３／４の高さとなるように、マグネチックスターラーで攪拌し、１０分後および２０分後に試料の崩壊状態を観察し、以下の５段階評価基準で評価した。
Ａ：１０分後に完全に崩壊する
Ｂ：１０分後では一部崩壊しない部分（塊）があるが、２０分後には完全に崩壊する
Ｃ：２０分後にも崩壊しない部分が残るか、又は形状は崩壊しているが再凝集などにより一部に塊が残る
Ｄ：２０分後にも半量以上の崩壊しない部分が残るか、又は形状は崩壊しているが、再凝集などによって、半量以上の塊が残る
Ｅ：２０分後にも殆ど崩壊しない
喫味試験：紙巻たばこ［市販のたばこ（日本たばこ産業（株）、商品名「ハイライト」）のフィルターを除去したもの］にフィルター化した試料を取付け、喫煙愛好者５人によって下記の基準で香喫味を評価し、平均値で表した。
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。
【００４７】
繊維の脱落度：クレープ化加工および抄紙構造のシートを円柱状に巻き上げてたばこフィルターを調製する際、繊維の脱落の程度を観察し、下記の基準で脱落度を評価した。
Ａ：繊維の脱落の程度が少ない
Ｂ：繊維の脱落の程度が多い
Ｃ：繊維の脱落の程度が非常に多い。
【００４８】
バインダー繊維は、下記の調製例に従って調製した。なお、バインダー繊維Ｄとしては、市販のカルボキシメチルセルロース繊維（ニチリン化学工業（株）製，キッコーレートＬＤ−Ｓ１）を用いた。このカルボキシメチルセルロース繊維は水で膨潤し、一部を溶解させるため、スラリー中には濃度が０．０３重量％程度となるように重曹を添加した。
調製例１（バインダー繊維Ａの調製）
針葉樹サルファイトパルプ（α−セルロ−ス含量９２％）をセルロース原料として用い、アセチル化剤として無水酢酸、触媒として硫酸、反応溶媒として酢酸を用いて、常法によりアセチル化した後、熟成（加水分解）することにより、セルロースジアセテート／酢酸／水＝２０／６０／２０（重量比）の組成のドープを得た。このドープを６０℃に調温した。一方、凝固剤として、２０℃の１０重量％酢酸水溶液を調製した。
パイプ内に凝固剤を流しつつ、ノズルの細孔からドープを押し出し、ドープが固化する前にカッターの旋回流で切断することにより、一部がフィブリル化されたセルロースアセテート繊維を得た。
【００４９】
得られた繊維を遠心脱水した後、５０℃の温水中に投入し、洗浄・脱溶媒した。湿潤状態で顕微鏡下で観察した繊維の見掛けの直径は５０〜１５０μｍの範囲であった。この繊維を、１００℃の沸騰水中に投入して３０分間処理した後、脱水した。得られた繊維を９０℃の熱風で乾燥したところ、フワフワの羽毛状繊維塊が得られた。繊維の繊維長は０．３〜２ｍｍ、ＢＥＴ比表面積は３．８ｍ2 ／ｇであった。
【００５０】
調製例２（バインダー繊維Ｂの調製）
ショッパーリーグラーろ水度（叩解度）３０°ＳＲの針葉樹サルファイドパルプ（α−セルロース含有量９４％）１０ｇを、水１０００ｍｌに１時間浸漬した後、５倍まで脱液して酢酸１００ｍｌで置換した。これに酢酸６００ｍｌ及び無水酢酸６００ｍｌを加え、窒素気流下、油浴中、１４０℃で１時間反応させた。反応生成物を、水３０００ｍｌ中に投入し、過剰の無水酢酸を分解した後、ろ別、水洗、乾燥し、平均置換度０．３５の繊維状セルロース誘導体（平均繊維長：４ｍｍ、平均繊維径：２０μｍ）を得た。また、前記繊維状セルロース誘導体を分散染料（ディスパーズイエロー３）で染色し、繊維断面を顕微鏡で観察したところ、外部のみが染料に染まり、表面のみアセチル化されていることが確認された。
【００５１】
調製例３（バインダー繊維Ｃの調製）
水解砕後アセトン置換した針葉樹漂白クラフトパルプ（ショッパーリーグラーろ水度（叩解度）３０°ＳＲ）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４００ｍｌとを撹拌下で混合した後、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。
【００５２】
実施例１〜４および比較例１、２
酢酸セルロース短繊維（置換度２．４５、断面Ｙ形、繊度３デニール、繊維長４ｍｍ）、バインダー繊維および木材パルプを表１に示す割合で水に分散させ（スラリー濃度０．０３重量％）、円網式抄紙機を用いて湿式抄造して脱水乾燥することにより、表１に示すシート状素材を調製した。
【００５３】
なお、木材パルプとして、針葉樹漂白クラフトパルプを叩解したショッパーリーグラーろ水度４０°ＳＲのパルプを用いた。
そして、得られたシート状素材の縦方向（抄紙方向）の引張強度、水崩壊度を調べた。また、得られたシート状素材に対して表面温度１３０℃のクレープ化ロール（溝ピッチ１ｍｍ，溝深さ０．８ｍｍ）を用いて、クレープ加工を施した後、円柱状に巻き上げ、円周２４．５ｍｍ程度のたばこフィルターを調製し、喫味を評価した。結果を表に示す。
【００５４】
【表１】
0003677332.tif 000002
表において、比較例１と実施例１及び実施例４とを対比すると、実施例１及び４のシートでは、比較例１のシートよりもシート強度が向上し、高速での巻上げが可能であるとともに、水崩壊度、喫味が良好であり、クレープ化ロールによる加工工程および巻上げ工程での繊維の脱落が大きく低減した。なお、比較例１のシートは、比較的高速の巻き上げ速度（例えば、２００ｍ／分程度の速度）で巻上げ可能なシート強度を有しているものの、特にクレープ化ロール加工での繊維の脱落が多く作業性が大きく低下する。
【００５５】
また、実施例２〜４と比較例２との対比から明らかなように、比較例２に比べて実施例のシートはシート強度が大きく、比較的高速の巻き上げも可能であり、繊維の脱落も大幅に低減した。また、水崩壊度、喫味は良好であった。なお、セルロースアセテート短繊維の割合を多くした比較例２のシートは、シート強度が低下し、繊維の脱落が極めて多いだけでなく、特に巻き上げによりシートが破断した。
【００５６】
比較例３
セルロースアセテート短繊維（置換度２．４５、短繊維繊度３デニール）をトリアセリンを用いて成型したフィルターについて、水崩壊度および喫味を調べたところ、喫味は２．８で良好であったが、水崩壊度のレベルは「Ｅ」であった。
【００５７】
比較例４
実施例１で用いた叩解度４５°ＳＲの針葉樹漂白クラフトパルプだけを用いて、実施例１と同様の方法でシートを調製し、得られたシートの水崩壊度を調べたところ、水崩壊度のレベルは「Ｂ」であった。また、このシートを用い、実施例１と同様の方法でたばこフィルターを調製し、喫味試験を行ったところ、喫味は１．０と劣っていた。