生物分解性醋酸纤维素结构物以及烟草过滤器的制作方法

专利名称：生物分解性醋酸纤维素结构物以及烟草过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物分解性优良的醋酸纤维素结构物以及烟草过滤器。
背景技术：
醋酸纤维素，作为各种结构物，例如烟草过滤器原料，及作为用于纺织衣料用的纤维，作为膜，作为通过注射成型及挤压成型等而得到的结构物(制品)，被广泛使用。醋酸纤维素结构物的代表性例子是纤维。特别是，烟草过滤器，其基本上是由醋酸纤维素的纤维构成的。
这样的醋酸纤维素纤维，现在可按下列方法制造。首先，把原料醋酸纤维素片溶于丙酮等溶剂中，制成醋酸纤维素的纺丝原液。把该纺丝原液供给纺丝喷嘴装置，在高温气氛中喷出的干式纺丝法进行纺丝，制得醋酸纤维素纤维。也可以用湿式纺丝法来代替干式纺丝法结。
特别是作为烟草过滤器用原料的醋酸纤维素纤维，为易于制作烟草过滤器，要适当设定总纤度，制成纤维束。烟草过滤器，是把该醋酸纤维素纤维束，采用烟草过滤芯柱卷绕装置，进行开纤，添加增塑剂后，用过滤器卷筒纸成型为棒状，将其切成一定长度而制成的。
醋酸纤维素是把纤维素加以醋酸酯化而制成的，其本质上是生物可分解的物质。然而，实际上，该醋酸纤维素未必是生物分解性良好的物质。
例如，由醋酸纤维素构成的烟草过滤器，即使在土壤中埋设，1～2年内仍保留其原形，使这种烟草过滤器完全生物分解要非常长的时间。
烟草过滤器装在烟草制品中，在消费者之间流通，供吸烟用，最终作为烟蒂废弃。另外，有的作为来自烟草过滤器生产厂的生产残渣而直接废弃。这些烟草过滤器废弃物，可作为垃圾回收，在其处理时进行填埋。另外，烟蒂，取决于场合而有时不被作为垃圾回收，在自然环境中放置。这种情况，不仅是过滤器，而且醋酸纤维素结构物一般也是如此。
在这种情况下，涉及醋酸纤维素的生物分解性研究正在积极开展。这些研究报告指出，醋酸纤维素的生物分解速度取决于醋酸纤维素的DS(取代度葡萄糖单位骨架中的乙酰基数)。即，当醋酸纤维素的DS减少时，醋酸纤维素的生物分解速度加快。另外，认为其生物分解机理如下首先，醋酸纤维素的乙酰基，通过从微生物放出的菌体外酶切断，结果使醋酸纤维素的DS减少。然后，该DS减少的醋酸纤维素，在环境中广泛存在的纤维素酶等作用下，容易经受酶解，最终经微生物代谢而变成二氧化碳和水。这里，生物分解速度的速率决定阶段，可以认为是初始的乙酰基切断。另外，不限于醋酸纤维素，所有的塑料材料也是如此，然而，由这些塑料构成的结构的生物分解速度，一般认为也依赖于这些结构物的表面积。即，对同一种原料，与微生物环境的单位重量接触面积愈大，生物分解速度愈快。换句话说，塑料结构物的表面积加大，与分解菌的接触机会提高。
基于这种观点，提出几个提高醋酸纤维素生物分解速度的方法。例如，特开平6-199901号公报提出，往醋酸纤维素中添加比醋酸的酸解离常数大的酸化合物。然而，当把该法用于现有的醋酸纤维素的纤维制造工序时，从往醋酸纤维素添加酸化合物的时刻，由于该酸化合物的影响，造成醋酸纤维素的乙酰基发生化学的水解反应。在该酸化合物存在下，醋酸纤维素的乙酰基的化学水解反应，伴随着醋酸纤维素DS的降低而生成醋酸。也就是说，从醋酸纤维素脱离的乙酰基，作为醋酸而游离。因此，采用这种方法，在游离的醋酸影响下，醋酸纤维素结构物呈现强烈的醋酸臭味。在制品中，醋酸臭味是不好的因素，例如，在烟草过滤器中，由于发出醋酸臭味而使烟草的香味大大恶化。
另外，特表平7-500385号公报公开了，往醋酸纤维素中添加水溶性化合物、细菌可以分解的有机化合物的方法。采用该法，添加的水溶性化合物、细菌可分解的有机化合物，在自然环境中被水洗提，经细菌分解，通过从醋酸纤维素中抽出，使醋酸纤维素结构物破坏，从而使该结构物的表面积增大。表面积增大的结果，使醋酸纤维素的分解速度提高。然而，该法使醋酸纤维素和醋酸纤维素分解菌的接触机会加大，但是，醋酸纤维素和醋酸纤维素分解菌的作用在本质上并未增强。因此，可以说生物分解速度的促进效果不充分。另外，使这些化合物混入醋酸纤维素纤维中，在现有的醋酸纤维制造工序中是极困难的。
有人进而提出，往醋酸纤维素添加具有生物分解醋酸纤维素能力的微生物或这些微生物具有的各种分解酶等的几个方法。例如，特开平8-70852号公报公开了，在醋酸纤维素上负载一种具有醋酸纤维素的脱乙酰化能力的微生物及该微生物生产的脱乙酰化酶的方法。这些方法对促进醋酸纤维素的生物分解速度是有效的，然而，在这些方法中所用的添加剂，价格都高，使醋酸纤维素结构物的成本明显上升。另外，当考虑烟草过滤器的生产量时，不适于大量生产的这些添加剂的使用是极为困难的。而且，把这些方法中所用的添加剂添加至醋酸纤维素的纤维中，在现有的醋酸纤维素纤维的制造工序上是极困难的，在使用时，要把现有的由醋酸纤维素纤维构成烟草过滤器的制造工序进行很大变更，广泛使用是极困难的。
另外，把难以生物分解的醋酸纤维素和其他的原材料(主要是易于生物分解的原材料)加以组合，制成生物分解性能优良的烟草过滤器的几个方法也有人提出。例如，特开平8-140654号公报公开了，用醋酸纤维素等纤维素酯被覆木浆等纤维素纤维表面的方法。然而，采用这些方法，作为烟草过滤器整体的生物分解速度取决于易于生物分解性原材料的生物分解速度，而醋酸纤维素本身的生物分解速度本质上没有提高。
因此，本发明的目的是提供一种，基本上使醋酸纤维素和醋酸纤维素分解菌之间的相互作用本质上增大，并且，醋酸纤维素在自然环境下的生物分解性能更进一步提高的手段。
更具体地说，本发明的目的是提供一种，生物分解性能优良的，特别是可以抑制其质量劣化的醋酸臭味发生的醋酸纤维素结构物，以及使用该结构物的烟草过滤器。
另外，本发明的目的是提供一种对现有的制造方法不作很大变更的，可以制造能生物分解的醋酸纤维素结构物。
发明的公开本发明人为了解决上述课题进行努力研究的结果发现，通过使醋酸纤维素中含有所规定的化合物，特别是在以纤维的形式制造醋酸纤维素时，往该纺丝原液中添加所规定的化合物，用该纺丝原液纺成纤维，可以大幅度提高醋酸纤维素的生物分解性能。
也就是说，按照本发明，提供一种至少在表面区域是一种由生物分解性醋酸纤维素组合物构成的醋酸纤维素结构物。该生物分解性醋酸纤维素含有选自磷的含氧酸盐、磷的含氧酸酯或其盐，以及碳酸及其盐中的至少1种化合物构成的生物分解促进剂。
醋酸纤维素具有2.0～2.6DS值的是优选的。
生物分解促进剂，优选的是在室温下的水中具有2g/dm3以下的溶解度。这样的生物分解促进剂，可选自磷酸纤维素、磷酸淀粉、磷酸氢钙、磷酸钙及羟基磷酸钙。
生物分解促进剂为微粒形态时，生物分解性醋酸纤维素组合物优选的是在该组合物中含有能使该微粒分散的分散剂。
本发明的醋酸纤维素结构物，是由纤维、或1～100mm长的短纤维构成的无纺布的形式。
而且，按照本发明，提供一种含有纤维或无纺布形式的本发明醋酸纤维素结构物的烟草过滤器。


图1为醋酸纤维素中所含的磷酸氢钙的水洗提的结果图。
具体实施例方式
下面详细说明本发明的优选方案。
本发明涉及，在醋酸纤维素中含有规定的生物分解促进剂的生物分解性醋酸纤维素组合物制成的醋酸纤维素结构物以及烟草过滤器。
本发明使用的醋酸纤维素，只要是醋酸纤维素即可，而对其DS值未作特别限定。例如，可以使用DS 2.0～2.6的二醋酸纤维素，DS大于2.6的三醋酸纤维素等。另外，也可以使用生物分解性良好的区域，即DS小于2.0的醋酸纤维素。特别是，在烟草过滤器制造时，从烟味的观点考虑，使用DS2.0～2.6的二醋酸纤维素是优选的。
在本发明中，在醋酸纤维素中所含的生物分解促进剂，是选自从磷的含氧酸盐、磷的含氧酸酯或其盐，碳酸及其盐中的至少1种化合物。
含氧酸是指氧代酸或含氧酸，是作为质子解离得到的氢，结合在氧原子上的酸，在适当的场合也包括它们的缩合物。更具体地说，磷的含氧酸中包括正磷酸(本说明书中，把正磷酸简称为磷酸)、焦磷酸、偏磷酸和聚磷酸。作为这些酸以外的酸，有亚磷酸和次磷酸等。另外，磷的含氧酸酯，是其至少1个羟基被酯化的化合物，包括PO(OR)(OH)2、PO(OR)2(OH)以及PO(OR)3。
在本发明中，盐也包括氢盐，另外，还包括碱式磷酸盐等复盐。
以水合物存在的生物分解促进剂化合物，还包括其水合物，任何一种结合水的数目均可。
不用说，对生物分解促进剂，要求其安全，可以大量的以可以接受的价格供给。一般情况下，用醋酸纤维素制造烟草过滤器而成型为纤维状时，系把醋酸纤维素溶液(纺丝原液)从纺丝喷嘴喷出的纺丝方法制造，但是，在考虑这种制造工序时，本发明所用的生物分解促进剂，在用于溶解醋酸纤维素的溶剂中(例如，丙酮、二氯甲烷/甲醇的混合溶剂中)是可溶的，或者，即使在溶剂中不溶的场合，将其粉碎至在纺丝工序对纤维的物理性质不影响的程度所得到的化合物也是优选的。
从其安全性和容易制造的观点以及对醋酸纤维素的生物分解性的促进效果的观点考虑，本发明中所用的生物分解促进剂，在室温(20℃)的水中具有2g/dm3以下的溶解度的是优选的。通过使其在水中的溶解度降低，可以抑制其从醋酸纤维素结构物的水的洗提。这样的分解促进剂中，磷酸纤维素、磷酸淀粉、磷酸氢钙、磷酸钙、碱式磷酸钙或它们的混合物是特别优选的。
在本发明中，可根据生物分解促进剂的添加量，设计醋酸纤维素的生物分解速度。
更具体地说，生物分解促进剂的添加量，可以根据目的要求的生物分解速度加以任意设定。例如，为了加快生物分解速度时，可以添加较多量的分解促进剂。然而，当考虑醋酸纤维素结构物，特别是纤维制造的稳定性时，生物分解促进剂，以相对醋酸纤维素的0.01～10％(重量)的比例添加是优选的，而以0.01～3％(重量)的比例添加是更加优选的。
因此，在本发明的生物分解促进剂在配制纺丝原液时，在醋酸纤维素的溶剂中的不溶的场合，该生物分解促进剂的分散状态，对其生物分解速度的促进效果具有很大的影响，当比较相同的添加量时，生物分解促进剂等在醋酸纤维素的纤维中存在的场合下，在分散较好的状态下其促进效果更为显著。可是，与适当的分散剂一起使用则更优选。作为这种分散剂，可以采用羧酸类的高分子。
另外，在醋酸纤维素的溶剂中不溶的生物分解促进剂的粒径，对其生物分解速度的促进效果有很大影响，当以相同添加量进行比较时，较小粒径的样品，其促进效果更加显著。因此，采用较小粒径的生物分解促进剂是优选的。在醋酸纤维素的溶剂中不溶的生物分解促进剂具有1.0μm以下的平均粒径是优选的。
而且，本发明人发现通过把本发明的生物分解促进剂与高光活性催化剂用的氧化钛等光分解促进剂一起使用，与本发明的生物分解促进剂对生物分解速度的促进相结合，可以更加提高醋酸纤维素结构物的分解性能。在这种场合下，采用本发明的生物分解促进剂可以达到醋酸纤维素结构物的显著破坏，高光活性催化剂用的氧化钛等光分解促进剂的促进效果更容易发挥。与此同时，采用高光活性催化剂用的氧化钛等光分解促进剂所产生的醋酸纤维素结构物的破坏，使来自本发明的生物分解促进剂的生物分解速度的促进效果更加明显地。这样，在分解过程中，醋酸纤维素结构物的消失将成倍地加速。另外，同时含有这种本发明的生物分解促进剂和高光活性催化剂用的氧化钛等的光分解促进剂的醋酸纤维素所构成的烟草过滤器，在投入自然环境的初期阶段(保持过滤器形状的状态)，易经受光的作用，主要通过光分解作用使其上部发生破坏，另一方面，易受微生物的作用，主要通过生物分解作用使其下部发生破坏，因此，作为烟草过滤器的形状被更加迅速地破坏，而单独分别使用促进剂，不可能期待有这两种合用的效果。对其他的醋酸纤维素结构物也同样。
作为光分解促进剂的氧化钛，优选的是粒径小于0.1μm的锐钛矿型氧化钛，对醋酸纤维素以0.01～10％(重量)的比例添加是优选的，而以0.01～3％(重量)的比例添加是更为优选的。
本发明的醋酸纤维素组合物，还含有本发明生物分解促进剂以外的其他添加剂，可用通常的方法成型为各种结构物，所以，对通常的醋酸纤维素结构物的制造方法不必特别加以变更。例如，本发明的醋酸纤维素结构物，是把本发明的生物分解促进剂等添加至醋酸纤维素的丙酮、二氯甲烷等的溶液以后，同通常的方法成型，或者，在配合了增塑剂等的可热成型的醋酸纤维素中，熔融混合生物分解促进剂等以后，用通常的方法进行成型。
另外，用于烟草过滤器的醋酸纤维素纤维，例如，可按下法制造。
首先，配制含有醋酸纤维素和本发明添加剂的溶液(纺丝原液)。作为溶剂，可以使用二氯甲烷、丙酮等单独溶剂，或者，二氯甲烷和甲醇等的混合溶剂。醋酸纤维素的浓度，一般为15～35％(重量)，优选的是18～30％(重量)。在该纺丝原液中，可以以上述范围的比例含有生物分解促进剂等添加剂。该纺丝原液是使生物分解促进剂等添加到溶解或分散醋酸纤维素用的溶剂中的溶液，和，醋酸纤维素溶解在醋酸纤维素用的溶剂中的溶液，加以混合，或者，把生物分解促进剂等添加剂直接添加至醋酸纤维素的溶液中而制成的。
把含有这样制成的本发明生物分解促进剂等添加剂的醋酸纤维素纺丝原液供给纺丝喷嘴装置，使用在高温气氛中喷出的干式纺丝法进行纺丝，可以制得醋酸纤维素纤维。另外，不仅用干式纺丝，也可用湿式纺丝。并且，在进行纺丝时，把上述均匀分散的纺丝原液原样地纺成纤维状，但是，采用含有本发明添加剂的醋酸纤维素纺丝原液，和，不添加这些添加剂的醋酸纤维素纺丝原液，采用纤维并列型或壳芯型等复合纺丝方法，使至少含有本发明添加剂的醋酸纤维素存在于纤维表面。而且，在纺丝原液配制时，在不损伤其特性的范围内，也可以组合使用其他添加剂。例如，为了提高纺丝原液的均匀性，或者，为了调节粘度，还可以同时使用乳化剂，可溶化剂和粘度调节剂等。如上所述，构成本发明的烟草过滤芯柱的各种醋酸纤维素纤维，至少是在其表面区域含有本发明的添加剂。
这样制得的本发明醋酸纤维素纤维，可采用惯用的方法制成烟草过滤器。对该制造方法以及过滤器的结构未作特别限定，例如，可按下法进行制造。
即，把上述醋酸纤维素纤维以短纤维束的形式用烟草过滤芯柱卷绕装置，进行开纤，添加增塑剂(例如，三乙酰基甘油)后，成型为纤维棒状，切成必要的长度，制成过滤芯柱。还有，为了使过滤芯柱制作容易，可适当设定纤维束的总纤度。
在本发明中，由本发明的醋酸纤维素纤维切成1～100mm的短纤维制成的无纺布片，用通常的芯柱卷绕装置，成型为棒状是优选的。把醋酸纤维素的纤维束用增塑剂固定的烟草过滤器，醋酸纤维素的纤维彼此通过熔融粘合而牢固地结合，结果是，丢弃至自然环境中的烟草过滤器，能长时间稳定的保持柱状。反之，由无纺布片构成的烟草过滤器，在丢弃至自然环境中时，在大量的水(雨水、池水、河水、湖水等)作用下，容易使芯柱破坏，以片状在地表广泛地扩散。即，与影响生物分解速度的原材料的微生物环境的接触面积加大，结果是更进一步促进烟草过滤器的分解速度。因此，与本发明的醋酸纤维素的生物分解速度的促进相对应，烟草过滤器的分解性能可进一步提高。还有，此时所用的无纺布片，水分散性优良的更为优选。这样的水分散性优良的无纺布片，例如，可采用特开平9-9949号公报公开的方法制得。简单地说，该法包括把解纤的纤维成型为纤维织物，把该纤维织物浸渍在含有部分皂化的聚乙烯醇40～100％(重量)及聚醋酸乙烯0～60％(重量)粘合剂的粘合剂溶液中，然后使纤维织物干燥。
在使用纤维束或无纺布的任何一种情况下，一般是用烟草过滤器用过滤器卷筒纸，把醋酸纤维素纤维束或醋酸纤维素纤维无纺布卷成柱形而制成。
本发明的醋酸纤维素纤维，可以单独使用制成过滤器，或者，把本发明的醋酸纤维素纤维作为一种构成材料，将其与其他的构成材料一起使用也可以制成过滤器。作为这种其他的构成材料，可以使用天然的或半合成材料(例如，纸浆、棉短绒、木棉、麻、粘胶人造丝、铜氨人造丝、溶纤(リヨヤル)、羊毛等，或者聚羟基烷醇酯等微生物生产型的生物分解性高分子)、通常的合成材料(例如，聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯、聚酰胺)、生物分解性合成材料(例如，聚乳酸、聚己内酯、聚亚丁基丁二酸酯、聚乙烯醇)、光分解性材料等以纤维及无纺布的形式使用。在这种情况下，特别是使用生物分解性能优良的材料是优选的。另外，不是纤维而是淀粉泡沫体也可以作为生物分解性优良的材料使用。
另外，醋酸纤维素纤维的形状，短纤维或长丝任何一种均可，然而，作为构成本发明烟草过滤器的醋酸纤维素纤维，纤维束状是优选的。纤维束的总纤度可以任意。例如，由0.5～15旦尼尔的纤维集束成3000～500000根，每25mm长进行10～50次卷绕的棒状(束状？)的纤维束是优选的。而且，各纤维的断面形状可以是圆形或正方形等，而未作特别限定，然而，从作为烟草过滤器的过滤性能的观点考虑，多瓣状的断面形状是优选的，其中，从制造工序的稳定性考虑，使用Y字状的断面形状是优选的。另外，醋酸纤维素纤维，也可以是原纤维形式。当为原纤维形式时，与上述其他的构成材料，或具有通常纤维形式的本发明醋酸纤维素纤维一起使用是优选的。
在上述烟草过滤器的制造方法中，用水溶性粘合剂来代替增塑剂是优选的。在使用增塑剂的场合，醋酸纤维素纤维彼此通过熔融粘合而牢固地结合，结果是，丢弃至自然环境中的烟草过滤器具有长时间稳定保持柱状的倾向。反之，使用水溶性粘合剂的场合，醋酸纤维素纤维彼此的粘合点，在丢弃至自然环境中时，在大量的水(雨水、海水、河水、湖水等)作用下，容易解离。结果是，烟草过滤器，可容易地破坏柱状。柱状被破坏的醋酸纤维素纤维，在自然环境中，例如，在地表广泛散开，与影响生物分解速度的原料的微生物环境的接触面积加大，结果是可进一步促进烟草过滤器的分解性能。因此，与本发明的醋酸纤维素的生物分解性能的促进相对应，可以进一步提高烟草过滤器的生物分解性能。作为这样的水溶性粘合剂，特开平8-187073号公报以及特开平9-266783号公报公开的水溶性粘合剂是优选的。这些水溶性粘合剂包括各种水溶性高分子，例如，聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、乙烯类单体(例如，醋酸乙烯、乙烯吡咯烷酮、乙烯烷基醚、苯乙烯)和具有羧基、磺酸基或它们的盐的共聚单体(例如，(甲基)丙烯酸、马来酸酐、马来酸、巴豆酸等α，β-乙烯性不饱和羧酸或其酸酐、亚乙基磺酸等α，β-乙烯性不饱和磺酸或它们的盐)的共聚物等乙烯类水溶性高分子、丙烯酰类水溶性高分子、聚烯化氧、水溶性聚酯和水溶性聚酰胺等。
另外，在上述惯用的烟草过滤器制造方法中，使用水分散性优良的纸作为过滤器卷筒纸是优选的。在烟草过滤器丢弃至自然环境中时，其外周面上配合的过滤器卷筒纸的存在，是阻碍醋酸纤维素纤维与微生物环境接触的重要原因。通常，过滤器卷筒纸是由纸浆等纤维素构成的，该纤维素是生物分解性极优良的原料。因此，在自然环境中，在烟草过滤器外周面配合的过滤器卷筒纸，可比较快地消失(大约1-6个月)。然而，取决于所放置的环境，有的1年以上仍保留其原形。这里，为了使醋酸纤维素纤维和微生物环境的接触效率达到最大限度，采用水分散性优良的卷筒纸作为过滤器卷筒纸更为优选的。在这种情况下，丢弃至自然环境中的烟草过滤器，在大量的水(雨水、海水、河水、湖水等)作用下，其外周面配合的过滤器卷筒纸易于被分散、脱离、结果是醋酸纤维素纤维，例如，在地表面直接散开，与影响生物分解速度的原料的微生物环境接触面积加大，结果是更进一步促进烟草过滤器的分解速度。因此，通过使用水分散性优良的过滤器卷筒纸，与本发明的醋酸纤维素的生物分解速度的促进相对应，可以进一步提高烟草过滤器的分解性能。作为这种水分散性优良的过滤器卷筒纸，可以举出特开平9-47271号公报及特开平9-47272号公报公开的过滤器卷筒纸。这些过滤器卷筒纸，是由水溶性纸或含水分解性纸的水分散性基体材料构成的。作为水溶性纸或水分解性纸，通过打浆减弱，使纤维之间相互接触及纤维间的结合减少的人们已知的现有技术，在赋予水分散性的造纸用纤维中(水分散性纤维)，以和纤维状羧甲基纤维素盐或纤维状羧乙基纤维素盐进行混抄，制成的水溶性纸或水分解性纸是优选的。另外，把水分散性纤维及纤维状羧甲基纤维素或纤维状羧乙基纤维素进行混抄构成的分散性基体材料也是优选的。作为水分散性纤维，例如，可以使用针叶树牛皮纸浆、阔叶树牛皮纸浆、溶解性纸浆等木材纸浆纤维，及/或洋麻纸浆、亚麻纸浆、棉短绒等非木材类植物纤维。
按照本发明，作为含有添加剂的醋酸纤维素结构物以及作为烟草过滤器用的原料的醋酸纤维素纤维，具有下列特征。
首先，按照本发明，添加有添加剂的醋酸纤维素结构物，可以简单地在不改变惯用的醋酸纤维素结构物制造工序下面进行实施。例如，在采用注射成型及挤压成型等法制得结构物的场合，通过往加有增塑剂的可热成型的醋酸纤维素中熔融混合添加剂，可以制成本发明的醋酸纤维素结构物。另外，可以说，即使涉及烟草过滤器用的原料的醋酸纤维素纤维也同样，按照本发明加至醋酸纤维素纤维的添加剂，在可以溶解醋酸纤维素的溶剂(例如，丙酮、二氯甲烷/甲醇混合溶剂等)中是可溶的，或者，在该溶剂中不溶的场合，将其粉碎至在纺丝工序中对纤维物理性质几乎没有影响的程度，所以，在醋酸纤维素纤维制造中也是不困难的。换言之，按照本发明的醋酸纤维素纤维的制造方法，仅添加一个往纺丝原液中投加添加剂的工序，此外，不用改变现有工序就可以适用。
另外，本发明的醋酸纤维素结构物及醋酸纤维素纤维中的添加剂，在醋酸纤维素结构物以及醋酸纤维素纤维的制造工序中，以及在制品阶段，由于其酸度或碱度达到不成问题的低值，所以，与醋酸纤维素也不会发生化学反应，可在醋酸纤维结构物中以及在醋酸纤维素纤维中稳定的存在。因此，该醋酸纤维素结构物及醋酸纤维素纤维，不会发生因使用添加剂而使质量恶化(特别是醋酸臭味的发生)，与不用添加剂的通常的醋酸纤维素结构物及醋酸纤维素纤维呈现相同的质量。
把本发明的醋酸纤维素结构物及醋酸纤维素纤维以及该醋酸纤维素纤维构成的烟草过滤器丢弃至自然环境中时，通过所含添加剂的生物分解速度促进效果，呈现出显著的生物分解性能。此时，本发明的添加剂，由于是根据其在水中的溶解度达到规定值而选择的，所以，在自然环境中，添加剂不易于从醋酸纤维素结构物中以及醋酸纤维素纤维中脱离(水洗提)，可以长期留在醋酸纤维素结构物中以及醋酸纤维素纤维中。也就是说，在自然环境中，在任何时刻和场合也常常存在添加剂的生物分解速度促进效果。
下面通过实施例说明本发明。
采用实施例1～实施例3以及比较例1～2中得到的醋酸纤维素膜，评价这些膜的醋酸臭气程度。醋酸浓度，从制造后不久的各个膜，直接打孔制成圆片(直径5cm)，将其装入臭气袋内，放置于50℃的恒温室内，1周后，用气体检测管法测定臭气袋内的醋酸浓度。同时，用感官试验法，评价膜的醋酸臭气程度。结果示于表1。
表1各种醋酸纤维素膜的醋酸臭气评价结果

*醋酸臭气程度0未感到臭气1感到有臭气2感列强烈臭气由以上结果可知，含有本发明的生物分解促进剂的醋酸纤维素组合物，未发生因使用生物分解促进剂而产生的醋酸臭味(质量恶化)。即，本发明的生物分解促进剂，在醋酸纤维素组合物的制造工序中及制品阶段，与醋酸纤维素不发生化学反应，可以稳定地存在于醋酸纤维素组合物中，因此，呈现出与不用添加剂的通常的醋酸纤维素组合物同等的质量。<水洗提试验>
采用实施例1～实施例3得到的醋酸纤维素膜，评价添加剂的水洗提行为。评价试验方法是，把制成的膜圆片(直径5cm)，于离子交换水中浸渍10天后，测定从醋酸纤维素膜洗提至水中的添加剂而进行评价。添加剂的水洗提量，从水中浸渍前后的膜重量(干燥重量)算出，与初始添加量之比作为水的洗提率。结果示于表2。
表2从醋酸纤维素膜，添加剂的水洗提量评价结果

由以上结果可知，本发明的醋酸纤维素组合物中的各种添加剂未被水洗提出来。其结果意指在自然环境中，添加剂不易从醋酸纤维素组合物中脱离(水洗提)，可以长期留在醋酸纤维素组合物中。也就是说，本发明的生物分解促进剂，在自然环境中的任何时间和场所可以常常发现添加剂的生物分解速度的促进效果。<生物分解性评价>
采用实施例1～实施例3以及比较例1得到的醋酸纤维素膜，评价生物分解性能。评价试验方法是，把制成的圆膜片(直径5cm)埋在湿的土壤中，45天后，通过测定膜重量的减少率进行评价。重量减少率，从土壤埋设前后的膜重量(干重)算出。结果示于表3。
表3 醋酸纤维素膜的生物分解性评价结果

由以上结果可知，在任何一个实施例中，均达到醋酸纤维素结构物的生物分解速度促进效果。
把该纺丝原液过滤，用惯用的过滤纤维束纺丝装置，进行干式纺丝。把制成的醋酸纤维素长丝，以规定量成束加以卷曲，得到醋酸纤维素纤维束。这样，纤维断面形状为Y型、单丝纤度为3旦尼尔，制成总纤度达到3600旦尼尔的醋酸纤维素纤维束。
采用得到的醋酸纤维素纤维束，按下法制成烟草过滤器。即，采用惯用的烟草过滤柱卷绕装置，把醋酸纤维素纤维束开纤，以相对醋酸纤维素纤维束的6.0％(重量)的比例，添加增塑剂(三乙酰基甘油)后，用过滤器卷筒纸包裹，成型为棒状，切成规定的长度，制成过滤芯柱。
还有，观察所得到的醋酸纤维素纤维束以及烟草过滤器的结果可以确认，添加磷酸氢钙对醋酸纤维素纤维束以及烟草过滤器的成型性没有影响。另外，把所得到的醋酸纤维素纤维加以灰化，对其灰分进行定量(称量)及定性分析(元素分析)，算出醋酸纤维素纤维中的磷酸氢钙含量。结果示于表4。
表4 醋酸纤维素纤维中的添加剂含量

从以上结果可知，使本实施例中所用的磷酸氢钙固体添加剂含在醋酸纤维素纤维中是可能的。
还有，对所得到的醋酸纤维素纤维束以及烟草过滤器进行观察的结果，可以确认磷酸氢钙的添加，对醋酸纤维素纤维束以及烟草过滤器的成型性没有影响。比较例3把醋酸纤维素(DS＝2.5)溶解在丙酮中，使浓度达到28％(重量)，以相对于醋酸纤维素的0.5％(重量)的比例，添加氧化钛(重均粒径0.2μm)，进行搅拌，使达到均匀分散，得到纺丝原液。用该纺丝原液，与实施例4同样操作，制成醋酸纤维素纤维束以及烟草过滤器。比较例4把醋酸纤维素(DS＝2.5)溶解在丙酮中，使浓度达到28％(重量)，以相对于醋酸纤维素的0.5％(重量)，添加氧化钛(重均粒径0.2μm)，进行搅拌，使分散均匀。以相对于醋酸纤维素的1％(重量)的比例，往该分散溶液中添加聚磷酸，搅拌使达到均匀溶解，得到纺丝原液。用该纺丝原液，与实施例4同样操作，制成醋酸纤维素的纤维束以及烟草过滤器。<醋酸浓度以及醋酸臭气量的评价>
用实施例4～实施例5以及比较例3～比较例4得到的烟草过滤器的醋酸浓度及醋酸臭气程度进行评价。醋酸浓度的测定，是把烟草过滤器(过滤器长25mm)制成后，立即放入臭气袋内，置于50℃的恒温室内，2周后，用气体检测管法测定臭气袋内的醋酸浓度而进行评价。同时，用感官试验法评价烟草过滤器的醋酸臭气程度。结果示于表5。
表5 烟草过滤器的醋酸臭气程度的评价结果

*醋酸臭气程度0未感到臭气1感到有臭气2感到强烈的臭气由以上结果可知，本发明的醋酸纤维素纤维，不产生因使用添加剂而引起的醋酸臭气(质量恶化)。也就是说，本发明的添加剂，在醋酸纤维素纤维的制造工序中以及制品阶段，与醋酸纤维素不产生化学反应，在醋酸纤维素纤维中可以稳定存在，与不用添加剂的通常的醋酸纤维素纤维呈现同等的质量。<水洗提试验>
采用上述实施例4得到的烟草过滤器，评价从醋酸纤维素纤维中添加剂的水洗提行为。评价试验方法是，把制成的烟草过滤器(过滤器长25mm；无卷筒纸)浸渍在水中(用离子交换水)，测定形成烟草过滤器的醋酸纤维素的纤维中磷酸氢钙含量随时间的变化。并用与实施例4同样的方法算出磷酸氢钙含量。结果示于图1。
由图1所示结果可知，醋酸纤维素的纤维中的磷酸氢钙不被洗提。该结果意指在自然环境中，添加剂从醋酸纤维素的纤维中不易脱离(水洗提)，可长期留在醋酸纤维素的纤维中。也就是说，在自然环境中，在任何时间和地点常常发现添加剂的生物分解速度促进效果。<生物分解性的评价>
采用实施例4～实施例5以及比较例3中得到的烟草过滤器，评价烟草过滤器的生物分解性。评价试验方法是，把制成的烟草过滤器(过滤器长25mm，无卷筒纸)埋设在湿的土壤中，7天后，测定烟草过滤器的重量减少率。重量减少率是从土壤埋设前后的烟草过滤器重量(干重)算出。结果示于表6。
表6 烟草过滤器的生物分解性评价结果

从以上结果可知，在任何一个实施例中，均可以达到烟草过滤器的生物分解速度的促进。而且，烟草过滤器的生物分解速度依赖于添加剂的粒径。也就是说，想使生物分解更快时，应使添加剂的粒径更小。
对所得到的醋酸纤维素的纤维束以及烟草过滤器的观察结果确认，磷酸氢钙及高光活性催化剂用的氧化钛的添加，对醋酸纤维素的纤维束以及烟草过滤器的成型性没有影响。比较例5把醋酸纤维素(DS＝2.5)溶解在丙酮中，使浓度达到28％(重量)，以相对于醋酸纤维素的1％(重量)的比例，添加高光活性催化剂用的氧化钛(重均粒径0.02μm)，进行搅拌使均匀分散，制成纺丝原液。用该纺丝原液，与实施例4同样操作，制成醋酸纤维素的纤维束以及烟草过滤器。<综合的分解性能评价>
用实施例5、实施例6、比较例3以及比较例5得到的烟草过滤器，在自然环境中进行综合的分解性能评价(由生物分解、光分解、形状破坏等几个重要原因构成的)。评价，是把制成的烟草过滤器(过滤器长25mm，无卷筒纸)设置在室外土壤上，6个月后测定这些烟草过滤器的外形变化以及体积减少率而进行评价。体积减少率，从室外土壤上设置前后的烟草过滤器的体积算出。外形观察结果以及体积减少率示于表7。
表7 烟草过滤器的分解性能评价结果

由表7所示的结果可知，任何一个实施例，其烟草过滤器均达到分解速度的促进。而且，烟草过滤器的分解速度，通过本发明的添加剂与高光活性催化剂用的氧化钛一起使用，可以达到快速的促进。
如上所述，按照本发明，提供一种生物分解性优良、可以抑制质量恶化的(特别是发生醋酸臭味)醋酸纤维素结构物以及采用该结构物的烟草过滤器。
以上对本发明的几个实施方式进行了说明，然而，本发明并不局限于这些。在通过权利要求范围所规定的一般的发明精神及范围内，可以作各种变化和变更。
权利要求
1.一种生物分解性醋酸纤维素组合物构成的醋酸纤维素结构物，其特征在于，至少在其表面区域是由含有，选自磷的含氧酸的盐、磷的含氧酸的酯或其盐、以及碳酸及其盐中的至少一种化合物构成的生物分解促进剂的醋酸纤维素构成。
2.按照权利要求1的醋酸纤维素结构物，其特征是，该醋酸纤维素具有2.0～2.6的DS值。
3.按照权利要求1的醋酸纤维素结构物，其特征是，该生物分解促进剂对室温的水具有2g/dm3以下的溶解度。
4.按照权利要求3的醋酸纤维素结构物，其特征是，该生物分解促进剂是选自磷酸纤维素、磷酸淀粉、磷酸氢钙、磷酸钙以及碱式磷酸钙中的一种。
5.按照权利要求1所述的醋酸纤维素结构物，其特征是，该生物分解促进剂相对于该醋酸纤维素的含量比例为0.01～10％重量。
6.按照权利要求1所述的醋酸纤维素结构物，其特征是，该生物分解促进剂是以微粒形态存在，该生物分解性醋酸纤维素组合物中还含有用于使该微粒在该组合物中分散用的分散剂。
7.按照权利要求1所述的醋酸纤维素结构物，其特征在于，还含有光分解促进剂。
8.按照权利要求7所述的醋酸纤维素结构物，其特征在于，该光分解促进剂为氧化钛。
9.按照权利要求1所述的醋酸纤维素结构物，其特征在于，它是纤维形态。
10.按照权利要求1所述的醋酸纤维素结构物，其特征在于，它是由1～100mm长的短纤维构成的无纺布形态。
11.含有权利要求9所述的醋酸纤维素结构物的烟草过滤器。
12.含有权利要求10所述的醋酸纤维素结构物的烟草过滤器。
全文摘要
一种生物分解性优良的醋酸纤维素结构物,至少其表面区域为含有选自磷的含氧酸盐、磷的含氧酸酯或其盐,以及碳酸和其盐中的至少1种生物分解促进剂的分解性醋酸纤维素组合物所构成。
文档编号D04H1/425GK1343267SQ00804815
公开日2002年4月3日 申请日期2000年3月10日 优先权日1999年3月11日
发明者山下阳一郎 申请人:日本烟草产业株式会社