(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースエステル溶液を、ノズルから前記セルロースエステルに対する沈殿剤又は凝固剤中に押出し、非固化状態の繊維状紡糸液を、回転駆動されたカッティング手段の回転力及び攪拌力により、剪断力を作用させて部分的にフィブリル化しながら切断する繊維状セルロースエステル短繊維の製造方法。
【請求項２】
非固化状態の紡糸液を部分的にフィブリル化しながら切断するとともに凝固液と接触させ、短繊維として凝固させる請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法により得られるセルロースエステル短繊維であって、湿潤時に測定した最も太い部分の繊維直径の平均値を示す平均直径が３０〜１５０μｍであり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ２／ｇであり、繊維長が０．１〜１０ｍｍである部分的にフィブリル化されたセルロースエステル短繊維（ただし、湿潤状態で顕微鏡下で観察した見掛けの直径が５０〜１５０μｍ又は１００〜２００μｍであり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ２／ｇであるフィブリル化された繊維状セルロースエステルを除く）。
【請求項４】
請求項３記載のセルロースエステル短繊維を含むたばこ煙用フィルター素材。
【請求項５】
セルロースエステル短繊維の含有量が、素材の全量に対して２０重量％以上である請求項４記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項６】
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４記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項７】
さらに天然又は再生セルロースを含有し、かつセルロースエステル短繊維と、前記天然又は再生セルロース繊維との割合が、前者／後者＝９８／２〜２０／８０（重量比）である請求項４記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項８】
抄紙構造を有するシート状であり、クレープ加工又はエンボス加工されている請求項４記載のたばこ煙用フィルター素材
【請求項９】
平均酢化度２９〜６２％のセルロースエステル短繊維を、素材の全量に対して４０重量％以上含むたばこ煙用フィルター素材であって、前記セルロースエステル短繊維が部分的にフィブリル化され、その湿潤時に測定した最も太い部分の繊維直径の平均値を示す平均直径が３０〜１５０μｍであり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４ｍ２／ｇであり、繊維長が０．１〜１０ｍｍである請求項４記載のたばこ煙用フィルター素材。
【請求項１０】
請求項４記載のたばこ煙用フィルター素材で構成されたたばこ煙用フィルター。
【請求項１１】
試料０．２ｇ（Ａとする）を１リットルビーカー（直径１１０ｍｍ）内の水５００ｍｌ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メッシュの金網で濾過し、１０５℃、２時間乾燥後の濾残重量（ｇ）をＢとするとき、下記式により算出される水崩壊度が、６５〜８５％である請求項１０記載のたばこ煙用フィルター。
水崩壊度（％）＝１００×［１−（Ｂ／Ａ）］
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿潤時の崩壊性に優れるたばこ煙用フィルター素材、前記素材に用いられるセルロースエステル繊維及びその製造方法、並びに前記素材を用いた、たばこ煙の喫味が良好で湿潤時の崩壊性に優れるたばこ煙用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たばこ煙中のタール類を除去し、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原料とした紙製のたばこ煙用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、フィルターとして必要なフェノール類の選択除去性がセルロースアセテートに比べて極端に低く、また同じ圧力損失においてフィルターの硬度が低い。
【０００４】
特開昭５２−９６２０８号公報には、特定の方法で得られたセルロースアセテートのパルプと熱可塑性樹脂の短繊維からなるシートが開示されている。しかし、このシートは、前記パルプと短繊維を混合抄紙し、加熱加圧することにより得られるため、水浸漬後の引張強度および伸度、耐水性が大きく、崩壊性が極めて低い。
【０００５】
特公昭５０−３８７２０号公報には、直径０．１〜１０μｍのフィブリル状セルロースアセテートのミクロファイバーで構成された表面積３ｍ2／ｇ以上の繊維状物からなるたばこ煙用フィルターが開示されている。しかし、前記繊維状物は高度にフィブリル化されているため、繊維間の接着力が強くなり、強度は高くなるものの崩壊性に劣る。また表面積が大きいので、たばこ煙中の有害成分の除去効率は高いものの、旨み成分までもが除去されてかえって喫味を損なう虞れがある。
【０００６】
特開昭５３−４５４６８号公報には、直径０．５〜５０μｍ、表面積５ｍ2／ｇ以上の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％を含む不織繊維状シートを用いたフィルター材料が開示されている。前記セルロースエステル小繊維は、高度にフィブリル化されているため、やはりフィルター材料の崩壊性は十分でなく、環境汚染の虞れが高いと共に、たばこの喫味を損なう虞れがある。
【０００７】
【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を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、乾燥時の強度が高いにも拘わらず、湿潤時には迅速に崩壊するたばこ煙用フィルター素材を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、たばこの喫味を損なうことなく、たばこ煙中の有害成分の除去効率に優れるたばこ煙用フィルター素材を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、前記のような優れた特性を有するたばこ煙用フィルター素材に用いられるセルロースエステル繊維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、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にある。
【００１２】
【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、フィブリル化された繊維のうち、従来の高度にフィブリル化された微小繊維に比べ径が大きく、比表面積の小さいセルロースエステル短繊維を含有するたばこ煙用フィルター素材が、喫味、有害成分の除去効率に優れると共に、自然環境下で雨水などにより容易に崩壊することを見いだし、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、本発明では、セルロースエステル溶液を、ノズルから前記セルロースエステルに対する沈殿剤又は凝固剤中に押出し、非固化状態の繊維状紡糸液を、回転駆動されたカッティング手段の回転力及び攪拌力により、剪断力を作用させて部分的にフィブリル化しながら切断して繊維状セルロースエステル短繊維を製造する。この製造方法では、非固化状態の紡糸液を部分的にフィブリル化しながら切断するとともに凝固液と接触させ、短繊維として凝固させることができる。本発明は、前記製造方法により得られたセルロースエステル短繊維を包含し、このセルロースエステル短繊維は、通常、湿潤時に測定した最も太い部分の繊維直径の平均値を示す平均直径が１５〜２５０μｍであり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ２／ｇであり、繊維長が０．１〜１０ｍｍであり、部分的にフィブリル化されている（ただし、湿潤状態で顕微鏡下で観察した見掛けの直径が５０〜１５０μｍ又は１００〜２００μｍであり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜４．５ｍ２／ｇであるフィブリル化された繊維状セルロースエステルを除く）。
【００１４】
また、本発明は、前記セルロースエステル短繊維を含むたばこ煙用フィルター素材を含む。前記素材において、セルロースエステル短繊維の含有量は、広い範囲から選択でき、例えば、素材の全量に対して２０重量％以上である。セルロースエステルとしては、セルロースアセテートなどが使用できる。また、前記フィルタ素材は、さらに天然又は再生セルロースを含有していてもよく、セルロースエステル短繊維と、天然又は再生セルロース繊維との割合は、例えば、前者／後者＝９８／２〜２０／８０（重量比）程度であってもよい。さらに、前記フィルタ素材は、抄紙構造を有するシート状であってもよく、クレープ加工又はエンボス加工されていてもよい。さらに、本発明では、前記たばこ煙用フィルター素材で構成されたたばこ煙用フィルターも包含する。
【００１５】
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。また、「平均直径」とは、湿潤時に測定した繊維直径の平均値をいい、最も太い部分の直径をその繊維の繊維直径とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１７】
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、セルロースブチレート、セルロースプロピオネ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。なお、本発明の繊維状セルロースエステルは、これらのセルロースエステル以外に他の物質を含有していてもよいが、その場合セルロースエステルの含有量は、５０重量％以上であることが好ましい。
【００１８】
セルロースエステルの平均重合度は、例えば１０〜１０００、好ましくは５０〜９００、より好ましくは２００〜８００程度であり、セルロースエステルの平均置換度は、例えば１〜３程度である。なお、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。
【００１９】
セルロースエステルの原料は、特に制限されず、天然又は再生セルロースなどが用いられる。原料としては、通常、木材パルプを用いる場合が多い。なお、セルロースエステル原料としては、高純度のセルロースを用いることが好ましいが、本発明では品質の低いセルロース原料（例えば、ヘミセルロース含有量５〜２０重量％程度の木材パルプなど）も有効に利用できるという特色がある。
【００２０】
なお、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０．１〜１．１、好ましくは０．５〜１．５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。
【００２１】
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）、特にセルロースアセテートが含まれる。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２９〜５２％、好ましくは３１〜４９％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、２９〜６２％程度の範囲で適当に選択できる。
【００２２】
前記セルロースエステルの形態は、繊維状である。また、前記繊維は、高次に分岐を有する不定形に近いものであってもよい。繊維状セルロースエステルの平均直径は、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程度である。平均直径が２０μｍ未満では、素材の強度が小さく、平均直径が２５０μｍを越えると、成形性が低下し易い。繊維状セルロースエステルの繊維長は、素材の強度や成形性を損なわない範囲で適宜選択でき、通常０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．２〜５ｍｍ程度である。
【００２３】
繊維状セルロースエステルの断面形状は、特に制限されず、例えば、円形、楕円形、異形（例えば、Ｙ字状、Ｘ字状、Ｒ字状、１字状など）や中空状などのいずれであってもよい。繊維状セルロースは、必要に応じて捲縮されていてもよい。
【００２４】
前記繊維状セルロースエステルは、フィブリル化されており、ＢＥＴ法で測定した比表面積（以下、ＢＥＴ比表面積という）は、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、０．７〜３．８ｍ2／ｇ（例えば０．７〜３．５ｍ2／ｇ）程度である場合が多い。ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ2／ｇ未満では、たばこ煙中の有害成分の除去効率が低く、４．５ｍ2／ｇを越えると、たばこの旨み成分までもが除去されてしまい、たばこの喫味に劣る。
【００２５】
前記の平均直径とＢＥＴ比表面積を有するフィブリル化された繊維状セルロースエステルは、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、適度な濾過効率を有しているので、喫味を損なうことなく、有害物質を効率よく除去できる。
【００２６】
前記繊維状セルロースエステルは、例えば、セルロースエステル溶液を、ノズルから前記セルロースエステルに対する沈殿剤（以下、凝固剤又は貧溶媒という場合がある）中に押出し、剪断力を作用させることにより得ることができる。ノズルから押出されたセルロースエステル溶液は、沈殿剤（凝固剤）との接触により、外周部から固化が開始する。この方法では、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、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繊維状セルロースエステルを得ることができる。なお、このようにノズルを用いて、予め繊維状にした紡糸液から凝固させると、本発明の繊維状セルロースエステルを容易かつ効率よく得ることができるが、前記繊維状セルロースエステルの製法は、これに限定されるものではなく、他の手段によりセルロースエステル溶液に剪断力を作用させ、セルロースエステル溶液を凝固させることによって前記繊維状セルロースエステルを得る種々の方法も採用できる。
【００２７】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、この方法について説明する。
【００２８】
本発明の方法では、繊維状紡糸液に剪断力を作用させながら紡糸できる種々の装置が使用できる。このような装置は、凝固液が供給される流路と、この流路内にセルロースエステル溶液（以下、単に紡糸液と称する場合がある）を吐出するためのノズル手段と、ノズル手段から押出された繊維状の紡糸液をカッティングするための切断手段とを備えている場合が多い。
【００２９】
図１は本発明の方法に利用できる製造装置の一例を示す概略構成図、図２は図１に示す装置のノズル手段の概略斜視図である。
【００３０】
図１及び図２に示す装置は、パイプ１ａの側壁で規定された、凝固液が供給される流路１と、この流路１内に配設され、紡糸液を前記流路１内に吐出するためのノズル手段２と、このノズル手段から押出された繊維状紡糸液に剪断力を作用させながらカッティングするためのカッティング手段６とを備えている。
【００３１】
前記ノズル手段２は、紡糸液を供給するための供給口４を備えた筒状のケーシング３と、このケーシングのうち前記流路１の下流側の側壁に形成された複数の細孔５とを備えている。また、前記カッティング手段６は、前記ケーシング３内で軸方向に延びるシャフト７と、このシャフトの端部に取付けられ、かつモーターなどの回転駆動源により回転可能なカッタ８とを備えている。また、カッティング手段６のカッタ８は、前記ケーシング３のうち、紡糸液が吐出される側壁に摺接または近接して回転可能である。
【００３２】
このような装置を用いると、供給口４からケーシング３内に加圧状態で供給された紡糸液は、ノズル手段２の細孔５から吐出される。細孔５から吐出した繊維状紡糸液は、カッティング手段６のカッタ８により切断されるとともに、流路１内に供給された凝固液と接触する。その際、回転駆動されたカッタ８の回転力および撹拌力により、細孔５から吐出された繊維状紡糸液に剪断力を作用させることができるので、繊維状紡糸液を部分的にフィブリル化しながら、切断し、短繊維として凝固できる。
【００３３】
図３は本発明の方法に利用できる他の製造装置の一例を示す概略構成図、図４は図３に示す装置のノズル手段の概略斜視図である。
【００３４】
図３及び図４に示す装置は、パイプ１１ａの側壁で規定された、凝固液が供給される流路１１と、この流路１１内に配設され、かつ紡糸液を前記流路１１内に吐出するためのノズル手段１２と、このノズル手段から押出された繊維状紡糸液に旋回流による剪断力を作用させながらカッティングするためのカッティング手段１７とを備えている。
【００３５】
前記ノズル手段１２は、前記と同様に、供給口１４を備えた筒状のケーシング１３と、このケーシングのうち前記流路１１の下流側の吐出側壁に形成された複数の細孔１５とを備えている。前記供給口１４からケーシング１３内に加圧状態で供給された紡糸液は、ノズル手段１２の細孔１５から吐出され、細孔１５から吐出した繊維状紡糸液１６は、流路１１内に供給された凝固液と接触する。
【００３６】
そして、非固化状態の繊維状紡糸液に剪断力を作用させながらカッティングするため、前記流路１１のうち、前記細孔１５が形成された吐出側壁とは離れた下流側には、回転可能なインペラ状のカッタ（図示せず）を備えたカッティング手段１７が設けられている。そのため、回転駆動されたカッタの回転力および撹拌力により、細孔１５から吐出された繊維状紡糸液１６には、凝固液により凝固作用が開始するとともに、前記カッティング手段１７の旋回流により剪断力が作用する。従って、カッティング手段１７により、繊維状紡糸液１６を部分的にフィブリル化しながら、切断し、短繊維として凝固できる。
【００３７】
なお、前記カッティング手段のカッタは、ケーシングの吐出側壁に近接して回転可能であってもよく、吐出壁から離れた位置で回転可能であってもよい。また、フィブリル化の程度や繊維長は、前記紡糸液の吐出速度、吐出壁とカッティング手段との距離、カッティング手段による剪断力（カッタの回転速度）などにより調整できる。なお、剪断力は、紡糸液が完全に凝固する前に作用させればよく、部分的に凝固した繊維状紡糸液に作用させてもよい。剪断力は、前記カッタの回転剪断力、インペラの旋回流に限らず、ジェット流、パルス波による衝撃などを利用して繊維状紡糸液に作用させてもよい。
【００３８】
円形のノズルを用いる場合、ノズル口径は、所望の繊維径などに応じて選択できるが、通常１０〜１０００μｍ程度である。ノズルとしては、前記例示の円形ノズルに限らず、前記円形ノズルと同程度の断面積を有する異形ノズルなどを用いることができる。
【００３９】
セルロースエステル溶液は、セルロースエステルを良溶媒に溶解することにより調製できる。前記良溶媒は、セルロースエステルの種類や平均置換度などに応じて適宜選択でき、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、ジクロロメタンなどのハロゲン化アルキル類、メタノールなどのアルコール類などの有機溶媒；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との混合溶媒などを用いることができる。前記良溶媒は、通常、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、酢酸、ジクロロメタン−メタノール混合溶媒、アセトン−水混合溶媒、酢酸−水混合溶媒などの混合溶媒である場合が多い。また、セルロースエステル溶液としては、セルロースエステルの製造過程において、原料セルロースを溶媒中でエステル化し、必要に応じて加水分解して得られるドープの形態で用いてもよい。
【００４０】
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。濃度が２重量％未満では、繊維状セルロースエステルを効率よく製造できず、濃度が５０重量％を越えると、溶液の粘度が高く、所望の形状の繊維が得られにくい。
【００４１】
前記凝固剤は、セルロースエステルに対する非溶媒又は貧溶媒のうちから、セルロースエステルや用いる良溶媒の種類に応じて選択すればよく、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。凝固剤は、通常、水、メタノール、アセトン−水混合溶媒、ジオキサン−水混合溶媒、酢酸−水混合溶媒等が含まれる。なお、凝固剤として用いる混合溶媒は、良溶媒に比べて水の割合が多い。
【００４２】
このような良溶媒と凝固剤との組み合わせは、特に制限されないが、例えば、セルロースアセテートの場合、次の組み合わせが例示される。
（ｉ）平均置換度２．５程度のセルロースジアセテート：
（ａ）良溶媒：アセトン、又はアセトン含有量７０重量％以上のアセトン−水混合溶媒
凝固剤：水、又はアセトン含有量５０重量％以下のアセトン−水混合溶媒との組み合わせ、
（ｂ）良溶媒：ジオキサン
凝固剤：水、又はジオキサン含有量３０重量％以下のジオキサン−水混合溶媒との組み合わせ、
（ｃ）良溶媒：酢酸、又は酢酸含有量６０重量％以上の酢酸−水混合溶媒
凝固剤：水、又は酢酸含有量４０重量％以下の酢酸−水混合溶媒との組み合わせ；
（ｉｉ）平均置換度３程度のセルローストリアセテート：
（ｄ）良溶媒：塩化メチレン／メタノール＝９／１（重量比）の混合溶媒
凝固剤：メタノールとの組み合わせなどである。
【００４３】
前記凝固剤とセルロースエステル溶液との割合は、得られる繊維の特性を損なわない範囲で適宜選択できるが、通常、前者／後者＝１０／１（重量比）以上（例えば３０／１〜２００／１（重量比）程度）である。
【００４４】
なお、前記方法で得られたフィブリル化されたセルロースエステル繊維状物は、そのままでは、脱溶媒が不十分で膨潤度が高く、そのまま乾燥すると、固い樹脂状物になり易い。従って、得られた繊維状物を、脱水し、温水又は冷水で水洗し、次いで沸騰水処理又は水蒸気処理などにより水の存在下で処理したものが、繊維の膨潤度が低下し、乾燥により、柔らかい羽毛状の繊維が得られ、好ましい。沸騰水処理又は水蒸気処理の処理時間は、通常５分以上（例えば１０〜２時間程度）、好ましくは１０〜５０分程度である。
【００４５】
本発明のフィルター素材は、前記繊維状セルロースエステルを含む。フィルター素材における繊維状セルロースエステルの含有量は、素材の強度及び崩壊性に応じて選択でき、例えば、素材全量に対して、２０重量％以上（例えば３０〜１００重量％程度）、好ましくは４０重量％以上（例えば５０〜１００重量％程度）である。フィルター素材は、繊維状セルロースエステルを６０重量％以上含有する場合が多い。なお、繊維状セルロースエステルの含有量が２０重量％未満では、たばこの喫味が損なわれ易い。本発明のフィルター素材は、特に他の成分を添加しなくても、適度なたばこ煙の濾過効率を有し、たばこの喫味が良好で、しかも湿澗時の崩壊性に優れるフィルターが得られるという特色がある。
【００４６】
なお、前記フィルター素材は、必要に応じて、他の成分（以下、第二成分という）、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリビニルアルコール、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリアミド等の合成ポリマー；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、フォルチザン、硝酸人絹などの再生セルロースなどを含んでいてもよい。これらの第二成分のうち、天然セルロース（特に木材パルプやリンターパルプなど）や再生セルロースは、素材の生分解性を高める上で有用である。
【００４７】
前記成分の形態は、特に制限されないが、通常、粉粒状（特に粉末状）や繊維状で使用する場合が多い。繊維状の第二成分を用いると、素材の成形性、特にシート形成能に優れる。
【００４８】
前記セルロースエステル繊維と第二成分との割合は、たばこの喫味や水崩壊性を損なわない範囲で選択でき、例えば、前者／後者＝９８／２〜２０／８０（重量比）、好ましくは９５／５〜３０／７０（重量比）、より好ましくは９０／１０〜５０／５０（重量比）程度である。
【００４９】
また、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、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。
【００５０】
なお、崩壊性を損なわない範囲であれば、フィルター素材は、トリアセチン、トリエチレングリコースジアセテート等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、フィルター素材は、必要に応じて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、水溶性接着剤が好ましい。水溶性接着剤には、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、メチルセルロース、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、ポリビニルエーテル、水溶性アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ビニルアルキルエーテルマレイン酸共重合体、ポリアルキレンオキサイド、水溶性ポリエステル、水溶性ポリアミドなど）等が例示される。これらの水溶性接着剤は、一種又は二種以上使用できる。
【００５１】
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、ウェブ状、シート状などいずれであってもよい。好ましい素材には、ウェブ又はシート状素材、特に不織布状で抄紙構造を有するシート状素材が含まれる。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、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。
【００５２】
前記フィルター素材は、例えば、（１）繊維状セルロースエステルを含む組成物を、そのまま、あるいは成型してフィルター素材とする方法、（２）繊維状セルロースエステルを含む組成物を用いて、シート状素材とする方法などにより調製できる。（１）繊維状セルロースエステルを含む組成物をそのまま成形する際、接着が必要な場合、湿潤時の崩壊性を損なわないため、接着剤として前記例示の水溶性接着剤を用いるのが好ましい。（２）シート状のフィルター素材は、例えば、（ａ）繊維状セルロースエステルを含むスラリーを用いて湿式抄紙したり、（ｂ）繊維状セルロースエステルを含む組成物を、乾式抄紙することにより得られる。
【００５３】
（ａ）湿式抄紙における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％程度である。湿式抄紙は慣用の方法で行うことができ、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うことができる。
【００５４】
（ｂ）乾式抄紙も慣用の方法、例えば前記組成物を、気流を用いて、ネット等に吹き付けることにより行える。乾式抄紙の際、接着剤を用いる場合は、前記例示の水溶性接着剤を用いることが好ましい。このような水溶性接着剤を用いた素材は、湿潤時に水分により繊維状に崩壊し、崩壊性が高い。
【００５５】
セルロースエステルの熱可塑性を利用して加熱加圧成型により製造されたシート状物の水崩壊性が著しく低下するのに対して、上記の様な方法で得られたフィルター素材は、良好な水崩壊性を有している。
【００５６】
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、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したり、シート状の素材をフィルタープラグ巻上げ機に導入することにより得られる。
【００５７】
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、煙を円滑かっ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鐵及び若干の裂け目を形成することにより行うことができる。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うことができる。クレープ加工やエンボス加工により、フィルターの通気性を調整できる。
【００５８】
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、鐵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。
【００５９】
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、前記例示の水溶性接着剤を用いるのが好ましい。
【００６０】
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は、部分的にフィブリル化された特定の径及び比表面積を有するセルロースエステル繊維で構成されるので、適度な濾過効率を有し、セルロースアセテート繊維束からなるフィルターに匹敵する喫味が得られる。しかも、乾燥時の強度が高いにも拘わらず、湿潤時に容易かつ迅速に崩壊する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のたばこ煙用フィルター素材およびたばこ煙用フィルターは、フィブリル化され、特定の平均直径及び比表面積を有する本発明のセルロースエステル繊維を用いるので、たばこの喫味を損なうことなく、湿潤時の崩壊性に優れ、環境汚染を軽減できる。また、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、たばこ喫味を損なうことなく、たばこ煙中の有害成分を効率よく除去できる。
【００６２】
本発明の方法では、前記の如き優れた特性を有するたばこ煙用フィルター素材に用いられる繊維状セルロースエステルを製造できる。
【００６３】
【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。
【００６４】
なお、実施例および比較例において、秤量、崩壊性は下記の方法で測定した。
【００６５】
水崩壊度（％）：試料０．２ｇを精秤し、１リットルビーカー（直径１１０ｍｍ）内の水５００ｍｌ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攪拌し、３０分後に５メッシュの金網で濾過し、１０５℃、２時間乾燥後の濾残重量を測定し、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。
【００６６】
水崩壊度（％）＝１００×［１−（Ｂ／Ａ）］
式中、Ａは試料の重量（ｇ）、Ｂは乾燥後の濾残の重量（ｇ）を示す。
【００６７】
秤量（ｇ／ｍ2）：ＪＩＳ−Ｐ−８１２１
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）、商品名ハイライト）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。
【００６８】
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。
【００６９】
実施例１
セルロースジアセテート（置換度２．５）をアセトン９５部と水５部からなる溶媒中に溶解し、濃度２０重量％の溶液を調製した。一方、凝固剤として、アセトン：水＝１０：９０（重量比）の溶液を調製し、液温２０℃に調整した。
【００７０】
繊維製造装置として、図１及び２に示すカッティング手段を備えた装置を用いた。パイプ１ａ内には、前記凝固剤を図１の矢印の方向に流した。そして、前記セルロースジアセテート溶液を供給口４から投入し、ノズル手段２の直径２００μｍの細孔５からカッタ８で切断しながら、凝固剤中に押出した。セルロースジアセテート溶液は、凝固剤と接する際に剪断力を受け、一部フィブリル化しながら凝固し、セルロースジアセテート繊維が得られた。
【００７１】
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１００〜２００μｍの範囲であった。これを、１００℃の沸騰水中に投入して３０分間処理した後、脱水した（繊維Ａ）。
【００７２】
得られた繊維を９０℃の熱風で乾燥したところ、フワフワの繊維塊が得られた。この繊維の繊維長は０．５〜３ｍｍ程度、ＢＥＴ比表面積は３ｍ2／ｇであった。前記繊維塊をフィルタープラグ金型に充填し、プラグ状に成型して巻紙で巻き、フィルタープラグ（長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ／本）を作製した。得られたフィルタープラグの喫味試験及び崩壊性の評価を行ったところ、香喫味は２．４であり、水崩壊度は８５％であった。
【００７３】
実施例２
実施例１で得られた繊維Ａ（８０重量部）を湿潤状態のまま４０００００重量部の水に分散し、針葉樹漂白クラフトパルプＢ（２０重量部）を添加し、水分散液を調製した。これを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。得られたシートの組成は仕込み組成と同様であった。そして、水崩壊性を調べたところ、水崩壊度は７２％であった。
【００７４】
実施例３
実施例２で得られたシートにクレープ加工を施し、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１００ｍ／分の速度で巻き上げ、フィルタープラグを作製した。得られたフィルタープラグは、長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ／本であった。そして、崩壊性及び喫味を調べたところ、水崩壊度は７５％であり、香喫味は２．８であった。
【００７５】
実施例４
実施例１で得られた乾燥状態の繊維Ａと、針葉樹漂白クラフトパルプＢとをＡ／Ｂ＝８０／２０（重量比）の割合で混合した組成物を、気体流によってネットに吹き付け、同時に、ネット上の前記組成物に対して５重量％の酢酸ビニルを含むように酢酸ビニルエマルジョンを吹き付けて秤量３５ｇ／ｍ2のシートを作製した。得られたシートの水崩壊度は６９％であった。
【００７６】
実施例５
実施例４で得たシートを、クレープ加工し、可塑剤を添加せずに、１００ｍ／分の速度で巻き上げ、フィルタープラグ（長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２６ｇ／本）を作製した。得られたフィルタープラグの崩壊性及び香喫味を調べたところ、水崩壊度は６５％であり、香喫味は２．６であった。
【００７７】
実施例６
針葉樹サルファイトパルプ（α−セルロース含量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）して、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、これを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。
【００７８】
製造装置として、図３及び４に示すカッティング手段１７を備えた装置を用いた。パイプ１１ａ中に、図３の矢印に示す方向に凝固剤を流しておき、ここヘノズル手段１２の細孔１５からドープを押し、ドープが固化する前にカッティング手段１７の旋回流で切断することで、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。
【００７９】
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。これを、１００℃の沸騰水中に投入して３０分間処理した後、脱水した（繊維Ｃ）。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。
【００８０】
乾燥状態の繊維Ｃ（繊維長０．３〜２ｍｍ、ＢＥＴ比表面積３．８ｍ2／ｇ）と、実施例２で用いたものと同様の針葉樹漂白クラフトパルプＢを、Ｃ／Ｂ＝６０／４０（重量比）の割合で混合して組成物を調製した。この組成物を、可塑剤を添加せずに、フィルタープラグ金型に充填し、プラグ状に成型し、巻紙で巻いてフィルタープラグを作製した。前記フィルタープラグの崩壊性及び香喫味を調べたところ、水崩壊度は７３％であり、香喫味は２．２であった。
【００８１】
実施例７
実施例６で得た湿潤状態の繊維Ｃ（６０重量部）と、前記針葉樹漂白クラフトパルプＢ（４０重量部）とを、４０００００重量部の水に均一に分散し、常法により湿式抄造し、脱水乾燥することにより、坪量３０ｇ／ｍ2のシートを作製した。得られたシートの組成は仕込み組成と同じであった。そして、崩壊性を調べたところ、水崩壊度は７０％であった。
【００８２】
実施例８
実施例７で得たシート状フィルター素材を、クレープ化ロールを用いてクレープ加工し、可塑剤を添加することなく巻き上げ、フィルタープラグ（長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ重量０．２３ｇ／本）を得た。前記フィルタープラグの水崩壊度は７８％であり、香喫味は２，４であった。
【００８３】
比較例１
セルロースジアセテート繊維束をトリアセチンを用いて成型したフィルタープラグの崩壊性評価及び喫味試験を行ったところ、水崩壊度は２％、香喫味は２．６であった。
【００８４】
比較例２
針葉樹漂白クラフトパルプＢ（１００重量部）を用いる以外、実施例７と同様にして、坪量３０ｇ／ｍ2のシートを得た。得られたシートの水崩壊性を調べたところ、崩壊度は６８％であった。得られたシートにクレープ加工を施し、巻上げ機で巻き上げ、フィルタープラグ（長さ２５ｍｍ、円周２４．５ｍｍ、プラグ．重量０．２３ｇ／本）を作製した。そして、崩壊性及び香喫味を調べたところ、水崩壊度は７４％、香喫味は１．４であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の製造方法で用いる装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す装置のノズル手段の概略斜視図である。
【図３】図３は、本発明の製造方法で用いる装置の他の例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、図３に示す装置のノズル手段の概略斜視図である。
【符号の説明】
１，１１…流路
２，１２…ノズル
３，１３…ケーシング
４，１４…供給口
５，１５…細孔
６，１７…カッティング手段
１６…繊維状紡糸液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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