(57)【要約】【課題】優れたろ過性能を示し、環境中での分解速度をセルロース原料と同程度に保った喫煙用フィルターをより経済的に提供する。【解決手段】粘状叩解により微細化したセルロース繊維２５〜７５重量％と木材パルプ７５〜２５重量％とを含む紙状の素材で構成された喫煙用フィルター。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘状叩解により微細化したセルロース繊維２５〜７５重量％と木材パルプ７５〜２５重量％とを含む紙状の素材で構成されたことを特徴とする喫煙用フィルター。
【請求項２】
前記セルロース繊維は微小繊維状セルロースであることを特徴とする請求項１に記載の喫煙用フィルター。
【請求項３】
前記紙状の素材の通気度が１００〜１００００コレスタであることを特徴とする請求項１に記載の喫煙用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は喫煙用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シガレット煙の低タール・低ニコチン化が要望されている。従来のシガレットの設計におけるタール、ニコチンの低減技術は、フィルター部から導入される希釈空気量を増加させるものがほとんどである。しかしながら、違なる視点では、シガレットフィルターで除去する煙量を増加して（ろ過率を上げて）タール、ニコチンを低減することも可能である。木材パルプを抄紙してフィルターチップに成形した紙フィルターは、煙のろ過率が高い特徴を持つ素材として注目されてきた。さらに近年では、自然環境下での分解性も注目されている。すなわち紙フィルターは、ろ過性能と環境中での分解速度が重要な特性となる。
【０００３】
たとえば、特表平９−５０５４７３号公報には、再生セルロースからなる微細繊維（リオセル繊維）を含む紙フィルターが開示されている。この紙フィルターは優れたろ過性能を発揮することが認められている。
【０００４】
また、特開平８−４７３８５号公報には、粉粒状または微細繊維状のセルロースエステルと木材パルプとを混合して抄紙したシート状フィルター素材、およびそれを用いたたばこ煙用フィルターが開示されている。このフィルターは湿潤中での崩壊性が高いことが記載されている。
【０００５】
前者（特表平９−５０５４７３号公報）で用いられている再生セルロースからなる微細繊維（リオセル繊維）は、セルロース原料を第３級アミンＮ−オキシド中に溶解させて水性凝固浴へ押し出すことにより紡糸されたものである。このリオセル繊維は、セルロース原料から分子構造が変化しないため、環境中での分解速度がセルロース原料と同程度に保たれる。また、十分にフィブリル化したリオセル繊維を含む紙から作られるシガレットフィルターは、高いろ過性能を発揮する。
【０００６】
しかし、リオセル繊維を製造するには第３級アミンＮ−オキシドという特殊な溶剤を用いるため、得られた繊維に残留する溶剤を取り除く工程や、溶剤の再生工程を必要とし、経済的側面では問題が残る。
【０００７】
後者（特開平８−４７３８５号公報）で用いられるセルロースエステルは、セルロース原料を溶剤に溶解する工程を持つ点で前者と同じ問題がある。また、ろ過性能を高めるフィブリル化した繊維状セルロースエステルを含みながらも、その繊維はセルロースのＯＨ基をアセチル基で置換したセルロース誘導体であるため、セルロース本来が持つ水素結合力が低下して紙層構造が大きく変化し、フィルターのろ過性能がそれほど上がらないという問題がある。さらに、セルロース誘導体は、湿潤中で高い崩壊性を示すが、環境中での分解速度がセルロース原料よりも遅くなるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特表平９−５０５４７３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−４７３８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、セルロース原料を溶解する工程を含まない材料を添加することにより、優れたろ過性能を示し、環境中での分解速度をセルロース原料と同程度に保った喫煙用フィルターをより経済的に提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の喫煙用フィルターは、粘状叩解により微細化したセルロース繊維２５〜７５重量％と木材パルプ７５〜２５重量％とを含む紙状の素材で構成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の喫煙用フィルターにおいて、前記セルロース繊維は微小繊維状セルロースであることが好ましい。
【００１３】
本発明の喫煙用フィルターにおいては、前記紙状の素材の通気度が１００〜１００００コレスタであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明において用いられる、粘状叩解により微細化したセルロース繊維について説明する。
【００１５】
叩解とは、水中下でパルプに機械的摩擦を与えることにより行われる処理である。粘状叩解とは、その処理を激しくすすめたもので、叩解後のパルプは繊維内の内部結合が破壊され、フィブリル化が起こる。同時に繊維長も短くなり、強度の強い上質の紙状素材を実現できる。
【００１６】
セルロースを原料とするセルロース繊維は、天然繊維と化学繊維に大別される。天然繊維は、天然に分離した繊維状で存在するもの（第１種の天然繊維）と、人工的に個々の繊維の分離が必要なもの（第２種の天然繊維）とに分類される（桜田一郎、繊維の化学、ｐ．２４）。また、植物繊維を原料とするセルロース系の人造繊維は再生繊維、合成繊維、半合成繊維に分類される。詳細には、再生繊維は木材パルプやコットンに含まれているセルロースを一度薬品で溶かし、細長い繊維に再生したもので、例えば、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどがある。半合成繊維は、セルロースや蛋白質のような天然で得られる材料に、化学薬品を作用させたものを原料としており、分子の中に天然物と合成物とが存在している繊維である。例えば、ジアセテートは、セルロースを無水酢酸中で反応させ、トリアセテートにした後、加水分解によりアセチル基の置換率を調節し、アセトンに溶解して乾式紡糸法により繊維化したものである（セルロースエステルの１種）。
【００１７】
本発明において用いられる、粘状叩解により微細化したセルロース繊維は、精製したセルロース原料を水に懸濁させ、高温高圧下で機械的処理し、ミクロフィブリルに近い状態までセルロースを叩解させたものであり、天然繊維に属する。このようなセルロース繊維の例としては、微小繊維状セルロースであるダイセル化学工業（株）の「セリッシュ（登録商標）」が挙げられる。
【００１８】
一方、従来技術の欄で説明したリオセル繊維は、セルロース原料を第３級アミンＮ−オキシドで溶かし、水性凝固浴へ押出すことにより紡糸されるものであり、再生繊維に属する（野村春治「有機溶媒を用いたセルロースの紡糸と精製セルロース繊維の構造特性」、繊維と工業、Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．２（１９９７）；繊維学会編、繊維便覧、ｐ．４）。
【００１９】
上述したように、粘状叩解により微細化したセルロース繊維は、繊維をフィブリル化するためにセルロースを溶剤に溶解させる工程を持たない。このため、その一例である微小繊維状セルロースは日本においては食品添加物に指定されている。本発明のように、粘状叩解により微細化したセルロース繊維を喫煙用フィルターに適用する場合にも、繊維に残留する溶剤を取り除く工程や溶剤の再生工程は不要である。
【００２０】
また、粘状叩解により微細化したセルロース繊維とリオセル繊維とは、製造方法の違いに起因して、繊維径および繊維長も異なる。例えば、粘状叩解により微細化したセルロース繊維として用いた微小繊維状セルロースは繊維径０．０１〜１．５μｍ、繊維長０．１〜０．７ｍｍであるのに対し、リオセル繊維は繊維径０．４〜２μｍ、繊維長０．５〜１２ｍｍである。すなわち、粘状叩解により微細化した繊維状セルロースは、セルロース原料を機械的に処理したものであるため、セルロース原料以上の繊維長にはなり得ない。一方、リオセル繊維は紡糸後の繊維の切断技術に依存して繊維長が決まるので長い繊維を作れる。ここで、喫煙用フィルターとしての繊維の分散性や環境中での分解性の面では、細く短い繊維の方が有利である。このため、粘状叩解により微細化したセルロース繊維は、環境中での分解速度がセルロース本来の速度に保たれる。
【００２１】
また、本発明で提示される粘状叩解により微細化したセルロース繊維を含む紙状素材で構成される喫煙用フィルターは、優れたろ過性能を持っているため、使用材料を少なくできるうえに、通気抵抗とろ過性能との設計の自由度が増すという利点がある。
【００２２】
本発明において、喫煙用フィルターを構成する紙状の素材について、粘状叩解により微細化したセルロース繊維２５〜７５重量％、木材パルプ７５〜２５重量％という配合割合にしたのは以下のような理由による。すなわち、電子顕微鏡観察によれば、粘状叩解により微細化したセルロース繊維が２５重量％未満（木材パルプが７５重量％超）の場合には、煙が集中して漏れると考えられる紙状素材のポーラスな部分に微細繊維による被膜が形成されないことがわかった。このように微細繊維による被膜が形成されていないと、ろ過性能を向上することができない。一方、粘状叩解により微細化したセルロース繊維が７５重量％超（木材パルプが２５重量％未満）では、繊維長の短い繊維が多くなるため、紙状の素材を製造することが困難になる。また、繊維長の短い繊維を多量に含む紙は、繊維の充填率が高くなるため、通気量が低下し、煙の透過性が悪くなる。
【００２３】
本発明の喫煙用フィルターについて、構成材料である紙状素材の通気度を１００コレスタ〜１００００コレスタと規定した理由は以下の通りである。すなわち、紙状素材の通気度と紙フィルターのろ過率との間には相関があり、ろ過率が最も高くなる通気度の範囲が１００〜１００００コレスタの範囲である。
【００２４】
以下、本発明の実施例を説明する。
粘状叩解により微細化したセルロース繊維として微小繊維状セルロースであるダイセル化学工業（株）の「セリッシュ（登録商標）」を用意した。
【００２５】
微小繊維状セルロース（セリッシュ）と木材パルプとの混合比を、重量％で０／１００（従来の紙フィルター）、１０／９０、２５／７５、５０／５０、７５／２５または１００／０に調整して、紙状素材を製造した。
【００２６】
製造した紙状素材を、溝付きローラーを通過させた後に２５ｍｍの長さの真鍮管に詰め込んで、喫煙用フィルターを作製した。このとき、詰め込み量によって圧力損失を調節するようにした。
【００２７】
作製した喫煙用フィルターを両切りシガレットに接続し、自動喫煙機を用いて標準喫煙条件で吸煙させ、タールとニコチンの流出量をガスクロマトグラフィーにより求めた。参照のために、喫煙用フィルターを接続していない両切りシガレットについて、同様にタールとニコチンの流出量を求めた。
【００２８】
紙フィルターを付けた両切りシガレットと紙フィルターを付けていない両切りシガレットとでタールとニコチンの流出量を比較してろ過率を求め、その性能を評価した。
【００２９】
図１に紙状素材中の微小繊維状セルロースの配合割合とニコチンろ過率との関係を示す。図１に示されるように、微小繊維状セルロースの配合割合が低い場合、微細繊維による被膜の形成が不十分なために、ろ過性能は高くならない。一方、微小繊維状セルロースの配合割合が高い場合（１００％配合）、紙フィルターの通気度が１００コレスタ以下であり、紙フィルターを通過する煙量が減少するためろ過性能が上がらない。図１から、微小繊維状セルロースを２５〜７５重量％含む紙フィルターは、ろ過性能が高いことがわかった。
【００３０】
図２に紙状素材の通気度とニコチンろ過率との関係を示す。図２から、ニコチンろ過率が最も高くなる通気度の範囲は、１００〜１００００コレスタであることがわかった。
【００３１】
また、添加するセルロース繊維が加工工程においてセルロース原料の溶解工程を含まないセルロース繊維であるため、環境中での分解速度がセルロース本来と同等の喫煙用フィルターをより経済的に製造することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、粘状叩解により微細化したセルロース繊維を添加することにより、優れたろ過性能を示し、環境中での分解速度をセルロース原料と同程度に保った喫煙用フィルターをより経済的に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】紙状素材中の微小繊維状セルロースの配合割合とニコチンろ過率との関係を示す図。
【図２】紙状素材の通気度とニコチンろ過率との関係を示す図。
【図１】
2004105146.tif 000002
【図２】
2004105146.tif 000003