(57)【要約】【課題】  フィルタ付きシガレットのリサイクル方法を提供することにあり、具体的には、製品規格外のフィルタ付きシガレットから活性炭を製造するシステム及び方法、並びに、該活性炭を適用したフィルタ付きシガレットを提供することにある。【解決手段】  活性炭の製造システムは、シガレットの刻み、シガレットフィルタのアセテート繊維及びこれらの巻紙からなる原料３６を加熱しながら撹拌して粒状物に成形する造粒機４２と、前記粒状物を炭化処理して炭化物にする炭化炉４８と、前記炭化物を賦活処理して活性炭粒子７０及び活性炭粉末７２にする賦活炉５４とを備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シガレットの刻み及びシガレットフィルタのアセテート繊維を、これらの巻紙とともに加熱しながら撹拌して粒状物に成形する造粒機と、
前記粒状物を炭化処理して炭化物にする炭化炉と、
前記炭化物を賦活処理して活性炭にする賦活炉と
を備えることを特徴とする活性炭の製造システム。
【請求項２】
前記刻みの質量をＸとし、前記アセテート繊維及び巻紙の合計質量をＹとしたときに、前記刻みに対する前記繊維及び巻紙の質量比Ｙ／Ｘは、２．３以上の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の活性炭の製造システム。
【請求項３】
前記炭化処理の温度は、５００℃以上５５０℃以下の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載の活性炭の製造システム。
【請求項４】
前記賦活処理の温度は、７５０℃以上９５０℃以下の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の活性炭の製造システム。
【請求項５】
前記賦活処理には水蒸気が用いられ、
前記水蒸気として前記賦活炉に供給される水量をＶとし、前記炭化処理された粒状物における固定炭素量をＷとしたときに、前記固定炭素量に対する前記水量の質量比Ｖ／Ｗは、０．３以上４．０以下の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の活性炭の製造システム。
【請求項６】
シガレットの刻み及びシガレットフィルタのアセテート繊維を、これらの巻紙とともに加熱しながら撹拌して粒状物に成形し、
前記粒状物に炭化処理及び賦活処理を順次施す
ことを特徴とする活性炭の製造方法。
【請求項７】
フィルタに請求項６の活性炭の製造方法により得られた活性炭を含む
ことを特徴とするフィルタ付きシガレット。
【請求項８】
製品規格外のシガレットパックを回収し、
前記パックからフィルタ付きシガレットを取り出し、
前記フィルタ付きシガレットに請求項６の活性炭の製造方法を適用し、
得られた活性炭をシガレット製造の際に発生する排ガスの浄化処理に用いる
ことを特徴とするシガレットのリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ付きシガレットのリサイクルに関し、より詳しくは、製品規格外のフィルタ付きシガレットから活性炭を製造するシステム及び方法、並びに、該活性炭を適用したフィルタ付きシガレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタ付きシガレット用のフィルタは、一般にはアセテート繊維束を巻取紙により包み込んで形成されているが、シガレットの喫味改良のため、チャコール粒子を２つのアセテートフィルタ層の間に挟んだトリプルフィルタと称される三層構造のチャコールフィルタもある（例えば、特許文献１参照）。そして近年では、更なる喫味改良のため、デュアルフィルタと称される二層構造のチャコールフィルタが多く採用されている（例えば、特許文献２参照）。デュアルフィルタは２つのアセテートフィルタ層のうち一方が、繊維束中に分布されたチャコール粉末を含んでいる。これらチャコール粒子及び粉末は、椰子殻をバインダとともに撹拌混合してペレットに成形し、このペレットを炭化処理及び賦活処理してから所望の粒径にして得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−２４０３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、産業界全体が環境保護を目的とした廃棄物の減量化運動に取り組んでいるが、たばこ産業の場合、製品規格外のシガレットパックや吸殻の処理が課題になっている。具体的には、製品規格外のシガレットパックは、製造不良のシガレット、賞味期限切れのシガレット、又は天災や虫害等の罹災したシガレットを含み、従来、単純に焼却して焼却灰を最終処分場に埋め立てていたが、如何にしてこの焼却灰を減量するかが課題となっている。
【０００４】
本発明は上述の事情に基づいてなされたものであって、その目的とするところは、フィルタ付きシガレットのリサイクル方法を提供することにあり、具体的には、製品規格外のフィルタ付きシガレットから活性炭を製造するシステム及び方法、並びに、該活性炭を適用したフィルタ付きシガレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明は、シガレットの刻み及びシガレットフィルタのアセテート繊維を、これらの巻紙とともに加熱しながら撹拌して粒状物に成形し、前記粒状物を炭化処理及び賦活処理して活性炭にすることを特徴としている（請求項１及び６）。この構成によれば、フィルタ付きシガレットを原料として活性炭を製造することができ、粒状物の成形の際、アセテート繊維がバインダになる。
【０００６】
上記した構成において、前記刻みの質量をＸとし、前記アセテート繊維及び巻紙の合計質量をＹとしたときに、前記刻みに対する前記繊維及び巻紙の質量比Ｙ／Ｘは、２．３以上の範囲にあるのが好ましく（請求項２）、前記炭化処理温度は、５００℃以上５５０℃以下の範囲にあるのが好ましく（請求項３）、また、前記賦活処理温度は、７５０℃以上９５０℃以下の範囲にあるのが好ましい（請求項４）。
【０００７】
そして、上記した構成において、前記賦活処理に水蒸気を用いるのが好ましく、前記水蒸気として前記賦活炉に供給される水量をＶとし、前記炭化処理された粒状物における固定炭素量をＷとしたときに、前記固定炭素量に対する前記水量の質量比Ｖ／Ｗは、０．３以上４．０以下の範囲にあるのが好ましい（請求項５）。
これらの構成によれば、原料がＣａ成分を多く含有する巻紙を含んでいても粒状物が好適に炭化され、そして、Ｃａからなる灰分を多く含有する炭化物に微細孔が好適に形成され、良質な活性炭を得ることができる。
【０００８】
上記した構成により得られた活性炭は、フィルタ付きのシガレットのフィルタの活性炭粉末に適用することができ（請求項７）、また、シガレット製造の際に発生する排ガスの浄化処理に適用することができる（請求項８）。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、請求項１〜８の本発明によれば、製品規格外のシガレットパック及び吸殻をリサイクルして廃棄物を減量し、環境保護を図ることができる。
とりわけ、請求項２〜６の本発明によれば、フィルタ付きシガレットを原料として良質な活性炭を製造することができるので、リサイクルにより得られた活性炭を、チャコールフィルタ付きのシガレットや排ガスの浄化処理に有効に活用することができる（請求項７及び８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る製品規格外のシガレットパックのリサイクル方法について説明する。
図１に示したように、このリサイクル方法では、製品規格外のシガレットパック１０を市場又はシガレット製造工場で回収し（Ｓ１０）、回収したパックを作業員又は機械によって開封し（Ｓ２０）、パック１０中のフィルタ付きシガレット１２が取り出される。なお、製品規格外のシガレットパック１０とは、製造不良、賞味期限切れ、又は天災や虫害等により罹災したシガレットパック等の総称である。
【００１１】
フィルタ付きシガレット１２は、例えば、図２にしたように、たばこの刻み１４を巻紙１６で包み込んで形成したシガレット１８と、シガレット１８の一端にチップペーパ２０を介して接続されたチャコールフィルタ２２とからなる。このチャコールフィルタ２２は、ダブルフィルタと称される二層構造を有し、２つのフィルタ部２４，２６が成形紙２８によって包み込まれている。これらフィルタ部２４，２６のそれぞれは、アセテート樹脂からなる繊維束３０を巻取紙３２で包み込んで形成されているが、シガレット１８側のフィルタ部２４では、シガレット１８の喫味を改善するべく、繊維束３０に活性炭の粉末３４が分布されている。なお、本明細書では、チップペーパ２０、成形紙２８及び巻取紙３２も巻紙と称する。
【００１２】
フィルタ付きシガレット１２は、シガレット１８の一部を除くよう取り分けられ（Ｓ３０）、後述する活性炭製造システム（活性炭製造工程Ｓ４０）の原料３６になる。より詳しくは、この原料３６において、たばこの刻み１４の質量をＸとし、アセテート樹脂繊維束３０及び巻紙（巻紙１６、チップペーパ２０、成形紙２８及び巻取紙３２）の合計質量をＹとしたときに、刻み１４の質量に対するアセテート樹脂繊維束３０及び巻紙の質量比Ｙ／Ｘが２．３以上の範囲になるように、シガレット１８の一部がこの一部を包む巻紙１６とともに除去される。従って、原料３６には、シガレット１８の残部及びアセテート繊維束３０を包む巻紙（巻紙１６、チップペーパ２０、成形紙２８及び巻取紙３２）も含まれる。なお、除去された余剰の刻み１４及びその巻紙１６は、従来と同様、開封したパッケージと一緒に焼却処理される。
【００１３】
活性炭製造システムは、図３に示したように、ホッパ（原料ホッパ３８）を有し、原料ホッパ３８からは、例えばコンベヤからなる搬送経路４０が延びている。搬送経路４０には、上流の原料ホッパ３８側から順に、造粒機４２、振動篩（粒子振動篩４４）、ホッパ（粒子ホッパ４６）、炭化炉４８、冷却コンベヤ（炭化物冷却コンベヤ５０）、ホッパ（炭化物ホッパ５２）、賦活炉５４、冷却コンベヤ（活性炭冷却コンベヤ５６）及び振動篩（活性炭振動篩５８）が配置されている。
【００１４】
このシステムでは、図４に示したように、原料ホッパ３８を経て造粒機４２に投入された原料３６、即ち、たばこの刻み１４、アセテート樹脂繊維束３０及びこれらを包む巻紙１６，２０，２８，３２が造粒機４２にて剪断されるとともに撹拌され、この際、剪断された原料粉は加熱されて例えば円柱形状の無数の粒子（ペレット６０）に成形される（Ｓ５０）。造粒機４２からは、これらペレット６０のほかに、未成形の原料粉も搬送経路４０に送り出されるが、これら原料粉は粒子振動篩４４によって篩い分けられ、原料ホッパ３８からの原料３６とともに再び造粒機４２に投入される。
【００１５】
ペレット６０は、粒子ホッパ４６を経て炭化炉４８で炭化処理（Ｓ４６）されて炭化し、炭化物粒子６２になる。より詳しくは、炭化炉４８は、ロータリキルン６２と、このロータリキルン６２にペレット６０を供給するための投入ホッパ６４及び供給コンベヤ６６とを有し、ペレット６０はロータリキルン６２内を通過する間に連続的に炭化処理される。即ち、ペレット６０は、ロータリキルン６２を通過する際に５００℃以上５５０℃以下の温度範囲で３０〜６０分間加熱され、これにより熱分解して炭化物粒子７０になる。この加熱のために、炭化炉４８はロータリキルン６２を囲むようにして一体に設けられた加熱室７０を有し、この加熱室７０には高温ガスの入口及び出口が設けられている。この加熱室７０には、燃焼炉７２で生成した高温の燃焼ガスの一部が高温ガス入口を通じて送り込まれ、この燃焼ガスは、ロータリキルン６２を加熱してから高温ガス出口を通じて排出され、そして、燃焼炉７２から排出された余剰の燃焼ガスとともに、排気ガス処理手段７４によって処理される。
【００１６】
炭化炉４８のロータリキルン６２の出口からは、炭化物粒子６８が搬送経路４０に送り出されるとともに、この炭化物粒子６８とは別に、ペレットの揮発性成分が少量の炭化物粒子６８を含んで排気される。この揮発性成分は、サイクロン７６及び熱分解ファン７８を経て焼却炉７２に供給されて燃焼する。つまり、このシステムでは、起動時に、焼却炉７２に起動用燃料を供給するとともにファン８０によって空気を送り込み、起動用燃料を空気と燃焼させてその燃焼ガスを炭化炉４８に送るけれども、システム起動後に炭化炉４８からの揮発性成分が焼却炉７０に供給されるようになると、起動用燃料に代えてこの揮発性成分を空気と燃焼させ、生成した燃焼ガスを炭化炉４８に供給する。
【００１７】
炭化物粒子６８は、サイクロン７６で揮発性成分から回収された炭化物粒子６８と合流した後、炭化物冷却コンベヤ５０にて搬送される間に冷却され、そして、炭化物ホッパ５２を経て賦活炉５４に搬送されるが、炭化物冷却コンベヤ５０と炭化物ホッパ５２との間を延びる搬送経路４０の部分には、窒素製造装置８２から窒素が供給される。炭化物粒子６８は、賦活炉５４で賦活処理（Ｓ４８）されるが、より詳しくは、賦活炉５４も、ロータリキルン８４と、このロータリキルン８４に炭化物粒子６８を供給するための投入ホッパ８６及び供給コンベヤ８８とを有し、炭化物粒子６８はロータリキルン８４内を通過する間に賦活処理Ｓ４８される。即ち、炭化物粒子６８は、賦活炉５４のロータリキルン８４内を通過する際に７５０℃以上９５０℃以下の温度範囲で４５〜６０分の間加熱されるとともに水蒸気に晒される。この賦活処理Ｓ４８の際、各炭化物粒子６８は、その一部がガス化し、ガス化した部分が微細孔になることで、微細な多孔質構造を有する活性炭粒子７０になる。この加熱のために、賦活炉５４は、ロータリキルン８４を囲むようにして一体に設けられた燃焼室９０を有し、この燃焼室９０には助燃用燃料が供給される一方、ファン９２によって空気が供給され、助燃用燃料が空気と燃焼して賦活炉５４のロータリキルン８４が加熱される。そして、助燃用燃料に加えて、炭化物粒子６８のガス化した成分もこの燃焼室９０に供給され、助燃用燃料とともに燃焼する。なお、燃焼室９０で生成した燃焼ガスも、排気ガス処理手段７４によって処理される。
【００１８】
また、賦活処理Ｓ４８の水蒸気は、賦活炉５４に接続された蒸気発生器９４から供給される。蒸気発生器５４から賦活炉５４に供給される水蒸気量は、水蒸気として賦活炉５４に供給される水量をＶとし、賦活処理Ｓ４８される炭化物粒子６８に含まれる固定炭素の質量をＷとしたときに、固定炭素の質量に対する水量の質量比Ｖ／Ｗが、０．３以上４．０以下の範囲に入るように制御される。なお、固定炭素とは、炭化物粒子６８の成分のうち、揮発性成分及び灰分を除いた不揮発性の炭素成分のことである。
【００１９】
この賦活処理Ｓ４８により、炭化物粒子６８のうち一部は形状が崩れて粉状の活性炭（活性炭粉末）になり、賦活炉５４からは、活性炭粒子７０とともに、活性炭粉末７２も搬送経路４０に送り出されるが、これら活性炭粒子７０と活性炭粉末７２は、活性炭振動篩５８によって篩い分けられる。
こうして得られた活性炭粒子７０及び活性炭粉末７２は、フィルタ付きシガレットのフィルタ、上記システムの排ガス処理手段７４、葉たばこの乾燥工程で発生した臭気の脱臭処理、又は余剰のたばこ刻み等を焼却するときに発生した煙の浄化処理等に適用することができる。
【００２０】
上述した製品規格外のシガレットパック１０のリサイクル方法によれば、シガレットパック１０の一部を原料として活性炭粒子７０及び活性炭粉末７２を製造するので、製品規格外のシガレットパック１０を全て焼却処理していた従来の場合に比べて、廃棄物として処分場に埋め立てるべき焼却灰を減量することができる。この結果、このリサイクル方法によれば、自然環境の保護を図ることができる。
【００２１】
そして、このリサイクル方法によれば活性炭粒子７０及び活性炭粉末７２を得られるが、フィルタ付きシガレットのうちでもチャコールフィルタを有するフィルタ付きシガレットは需要が大きいので、これら活性炭粒子７０及び活性炭粉末７２を無駄にすることなく有効に利用することができる。
また、上述の活性炭製造システムによれば、造粒機４２で原料３６を成形する際、熱可塑性を有するアセテート繊維自体がバインダになるので、別にバインダを用意する必要がなく、容易に造粒することができる。
【００２２】
更に、上述の活性炭製造システムによれば、原料３６は巻紙１６，２０，２８，３２も含むことから、巻紙１６，２０，２８，３２の漂白剤成分としてＣａ（カルシウム）を多く含有するが、刻みの質量に対するアセテート繊維及び巻紙の質量比Ｙ／Ｘ、炭化処理温度、賦活処理温度、及び、賦活処理における固定炭素量に対する水量の質量比Ｖ／Ｗをそれぞれ上記した範囲に設定したことにより、ペレット６０が好適に炭化されるとともに、Ｃａからなる灰分を多く含有する炭化物粒子６８に微細孔が好適に形成される。
【００２３】
本発明は上記した一実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能である。
例えば、上記した一実施形態において、原料３６になるフィルタ付きのシガレットは、２層構造のチャコールフィルタを有するフィルタ付きシガレットに限定されず、３層構造のチャコールフィルタを有するフィルタ付きシガレットでもよく、また、チャコール粒子やチャコール粉末を含まないプレーンなフィルタを有するフィルタ付きシガレットでもよい。そして、原料３６の一部又は全部として、会社や家庭、商店（ガソリンスタンド、パチンコ店など）、公共の場、交通機関、自動車等の灰皿から回収された吸殻を用いても良い。
【００２４】
そして、上記した一実施形態において、得られた活性炭粉末７２をフィルタ付きシガレットのチャコールフィルタに適用した場合、この活性炭粉末７２は、活性炭としては上質ながらも、椰子殻を原料とする従来のチャコール粉末ほどには喫味を改善する能力が優れていないので、従来のチャコール粉末と混合して用いるのが好ましい。
【実施例】
【００２５】
１．活性炭粉末の作製
１）実施例１
表１に示した質量比にて、たばこの刻み、アセテート繊維及び巻紙を含む原料を用意した。各原料を造粒機で造粒してペレットにし、ペレットを、表２に示した条件で炭化処理及び賦活処理を順次施して活性炭粒子にした。そして、活性炭粒子を粉砕してから篩により分級し、３５５〜５７７μｍの粒径を有する活性炭粉末を作製した。
２）比較例２，３
原料におけるたばこの刻み、アセテート繊維及び巻紙の質量比を、表１に示したように変化させたこと以外は実施例１の場合と同様にして、活性炭粉末を作製した。
３）実施例２〜５，比較例４〜７
炭化処理温度、賦活処理温度及び固定炭素量に対する水量の質量比を表２に示したように変化させたこと以外は実施例１の場合と同様にして、活性炭粉末を作製した。
【００２６】
【表１】
2005298305.tif 000003
【００２７】
【表２】
2005298305.tif 000004
【００２８】
２．活性炭粒子の評価
１）窒素吸着法
各実施例及び比較例の活性炭粉末について、窒素吸着法により比表面積を測定し、この結果を表１及び表２に示した。また、実施例１，４及び比較例１については、窒素吸着法により細孔容積及び平均細孔径も測定し、この結果を表１及び表２に示した。更に、実施例１及び比較例１については、細孔径分布を図５に示した。
なお、比較例１は、椰子殻を原料とす従来の活性炭粉末（粒径：２１８〜５７６μｍ）である。
【００２９】
２）ＳＥＭ観察
実施例１及び比較例１の活性炭粉末について、表面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を図６に示した。なお、図中、実施例１の結果を右側に、比較例１の結果を左側に示し、観察は、５０倍、７５０倍、１０００倍及び１５００倍の倍率で行った。
３）灰分測定
実施例１及び比較例１の活性炭粉末について、活性炭粉末に含まれる灰分量（強熱残分）を、ＪＩＳ  Ｋ−１４７４に規定された方法により測定した。この結果を表３に示す。また、得られた灰分の元素組成を、Ｘ線マイクロ分析法（ＳＥＭ−ＥＤＸ）により測定した。この結果を表４に示す。なお、測定したＥＤＸスペクトルを図７に示した。
【００３０】
【表３】
2005298305.tif 000005
【００３１】
【表４】
2005298305.tif 000006
【００３２】
表１及び２から、原料中のたばこ刻みの質量に対するアセテート樹脂及び巻紙の質量比が２．３以上の範囲にあり、炭化処理温度が５００〜５５０℃の範囲にあり、賦活処理温度が７５０〜９５０℃の範囲にあり、更に、表２からは、固定炭素量に対する水量の質量比が０．３〜４．０の範囲にあれば、活性炭としての用途に好適な比表面積、細孔容積及び平均細孔径を確保可能なことがわかる。
【００３３】
表３及び表４からは、実施例１の活性炭粉末は、比較例１に比べて多くの灰分を含有し、灰分の主成分はＣａであることがわかる。
図５からは、実施例１の活性炭粉末は比較例１に比べて、０．７ｎｍ以下の径を有する細孔が少ないことがわかる。
図６からは、実施例１の活性炭粉末でも、比較例１に比べて微粒子の混在が目立つものの、確かに表面に細孔が生成しているのがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る製品規格外のシガレットパックのリサイクル方法のフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートの原料にされるフィルタ付きシガレットの縦断面図である。
【図３】図１のフローチャート中、活性炭製造工程で用いられる活性炭製造システムの概略構成図である。
【図４】図１のフローチャート中、活性炭製造工程のフローチャートである。
【図５】活性炭粉末における細孔径分布を示したグラフである。
【図６】活性炭粉末のＳＥＭ観察結果であり、左側は比較例１、右側は実施例１の結果である。
【図７】活性炭粉末のＥＤＸ分析スペクトルであり、左側は比較例１、右側は実施例１の結果である。
【符号の説明】
【００３５】
３０    原料
４２    造粒機
４８    炭化炉
５４    賦活炉
７０    炭化物粒子
７２    炭化物粉末
【図１】
2005298305.tif 000007
【図２】
2005298305.tif 000008
【図３】
2005298305.tif 000009
【図４】
2005298305.tif 000010
【図５】
2005298305.tif 000011
【図７】
2005298305.tif 000012
【図６】
2005298305.tif 000013