JP2007519507A - Catalyst containing ultrafine particles - Google Patents
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Abstract
本発明は、触媒組成物、触媒組成物を導入している製造品および触媒組成物の製造方法を提供する。触媒組成物は、支持体および超微粒子を含む。開示されている製造品としては、ガスマスクまたは喫煙製品において利用されるようなフィルター装置が挙げられる。また、本発明の触媒組成物を含む喫煙製品も開示されている。 The present invention provides a catalyst composition, a product into which the catalyst composition is introduced, and a method for producing the catalyst composition. The catalyst composition includes a support and ultrafine particles. Disclosed articles of manufacture include filter devices such as those utilized in gas masks or smoking products. Also disclosed is a smoking product comprising the catalyst composition of the present invention.
Description
本発明は、一般に、触媒組成物に関し、更に詳しくは、超微粒子を含む触媒組成物に関する。本発明の実施形態は、エアロゾル/気体媒体における反応を触媒することにおいて有用である。一実施形態において、触媒組成物は、紙巻きタバコの煙において、気相成分、例えば、一酸化炭素の量を低減させるために、喫煙製品において利用し得る。 The present invention relates generally to catalyst compositions, and more particularly to catalyst compositions comprising ultrafine particles. Embodiments of the present invention are useful in catalyzing reactions in aerosol / gaseous media. In one embodiment, the catalyst composition may be utilized in a smoking product to reduce the amount of gas phase components, such as carbon monoxide, in cigarette smoke.
「触媒」という用語は、反応体に対して通常少量使用され、プロセス中で消費されずに反応速度を増加させる物質を定義するために一般に使用される。触媒は、プロセス化学において広く利用されており、気体流またはエアロゾルにおいて起る反応を触媒するために使用されてきた。触媒組成物は、喫煙製品を通して流れるエアロゾル/気体流における反応を触媒するために、喫煙製品において使用されてきた。 The term “catalyst” is commonly used to define a substance that is usually used in small quantities relative to a reactant and that increases the reaction rate without being consumed in the process. Catalysts are widely used in process chemistry and have been used to catalyze reactions that occur in gas streams or aerosols. Catalytic compositions have been used in smoking products to catalyze reactions in aerosol / gas streams flowing through the smoking product.
紙巻きタバコは、様々な形態におけるタバコを使用する、普及している喫煙製品である。紙巻きタバコおよび様々なその成分についての記述は、Tobacco Production、Chemistry and Technology、Davisら(編)(1999)において示されている。 Cigarettes are a popular smoking product that uses tobacco in various forms. A description of cigarettes and various components thereof is given in Tobacco Production, Chemistry and Technology, Davis et al. (Eds.) (1999).
紙巻きタバコは、一般に、実質的に円筒形のロッド形状構造を含み、包装紙により囲まれた刻みタバコ(例えば、切断充填物形態における)等の喫煙に適した材料の充填物、ロールまたはカラムを含み、所謂「タバコロッド」を形成する。通常、紙巻きタバコは、タバコロッドと端同士を合わせて一列にそろえた円筒形フィルター要素を有する。通常は、フィルター要素は、プラグラップで囲んだ酢酸セルロースのトウを含み、周囲を囲む先端部材料を使用してタバコロッドにくっつけられる。先端部材料およびプラグラップに孔を開けることにより、吸い込んだ主流煙を周囲空気で希釈することも望ましいことになっている。 Cigarettes generally comprise a substantially cylindrical rod-shaped structure and include a packing, roll or column of material suitable for smoking, such as chopped tobacco (eg, in cut packing form) surrounded by wrapping paper. To form a so-called “cigarette rod”. Cigarettes typically have a cylindrical filter element aligned with the tobacco rod and end-to-end. Typically, the filter element comprises a cellulose acetate tow surrounded by plug wrap and is attached to the tobacco rod using a surrounding tip material. It has also become desirable to dilute the inhaled mainstream smoke with ambient air by perforating the tip material and plug wrap.
紙巻きタバコおよび紙巻きタバコに似たタバコ製品は、その一端に火を付け、タバコロッドを燃焼させるか、または、熱源を発火させて、エアロゾル発生ロッドにおける成分をエアロゾル化することによって喫煙者により使用される。次いで、喫煙者は、紙巻きタバコの反対の端部(即ち、フィルター末端)に吸い込むことによって主流煙を口内に受け容れる。 Cigarettes and cigarette products similar to cigarettes are used by smokers by igniting one end and burning a tobacco rod or igniting a heat source to aerosolize the components in an aerosol generating rod. The The smoker then accepts the mainstream smoke in his mouth by drawing into the opposite end of the cigarette (ie, the filter end).
炭素質成分を採用する多くの紙巻きタバコおよび紙巻きタバコ型喫煙製品が提案されている。そのような喫煙製品の例は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第10/382244号、名称“Smoking Articles Comprising Ultrafine Particles”(2003年3月5日出願)において示されている。炭素質燃焼性材料成分を有する紙巻きタバコは、レイノルド社(R.J.Reynolds Tobacco Company)から、PremierおよびEclipseの商標で販売されてきた。また、触媒材料を、ある種の喫煙製品の炭素質燃焼性材料成分の中に導入することも提案されてきた。例えば、米国特許第5040551号明細書(Schlatterら);第5211684号明細書(Shannonら);第5240014号明細書(Deeviら);および第5258340号明細書(Augustineら)を参照されたい。これらの特許のそれぞれの開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。 Many cigarettes and cigarette-type smoking products that employ carbonaceous components have been proposed. Examples of such smoking products are shown in US patent application Ser. No. 10 / 382,244, entitled “Smoke Articles Completing Ultrafine Particles” (filed on March 5, 2003), which is incorporated herein by reference. Cigarettes having a carbonaceous combustible material component have been sold by RJ Reynolds Tobacco Company under the trademarks Premier and Eclipse. It has also been proposed to introduce catalyst materials into the carbonaceous combustible material component of certain smoking products. See, for example, U.S. Pat. Nos. 5,040,551 (Schlatter et al.); 5,211,684 (Shannon et al.); 5240014 (Devi et al.); And 5,258,340 (Augustine et al.). The disclosure of each of these patents is incorporated herein by reference.
触媒は、紙巻きタバコの煙の化学成分を変更するために、紙巻きタバコにおいて利用されている。紙巻きタバコにおける触媒の使用は、米国特許4182348号明細書(Seehoferら);および第6286516号明細書(Bowenら)(副流煙の処理)において記載されている。これらの特許のそれぞれの開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。 Catalysts are utilized in cigarettes to alter the chemical composition of cigarette smoke. The use of catalysts in cigarettes is described in US Pat. Nos. 4,182,348 (Seehofer et al.); And 6286516 (Bowen et al.) (Treatment of sidestream smoke). The disclosure of each of these patents is incorporated herein by reference.
また、紙巻きタバコの煙の化学成分を変更するためのその他の試みもなされてきた。米国特許公開第2003/0188758号明細書(Hajaligolら)(その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる)は、紙巻きタバコにおいて、オキシ水酸化物化合物の使用を開示している。 Other attempts have also been made to alter the chemical composition of cigarette smoke. US Patent Publication No. 2003/0188758 (Hajaligol et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference, discloses the use of oxyhydroxide compounds in cigarettes.
ある種の紙巻きタバコは、炭素等の材料を導入するフィルター要素を有する。典型的な紙巻きタバコおよびフィルターは、米国特許第2881770号明細書(Tovey);第3353543号明細書(Sproullら);第3101723号明細書(Seligmanら);および第4481958号明細書(Ranierら)ならびに欧州特許出願第532329号および第608047号において記載されている。ある種の市販フィルターは、酢酸セルロースのトウ内に分散された炭素(例えば、活性炭材料または活性木炭材料)の粒子または顆粒を有し、その他の市販フィルターは、その中に分散した炭素繊維を有し、なおその他の市販フィルターは、所謂「キャビティフィルター」または「トリプルフィルター」デザインを有する。典型的な市販フィルターは、アメリカンフィルトロナ社(American Filtrona Corp.)から、SCS IV Dual Solid Charcoal Filterとして;FIL社(FIL International,Ltd.)から、Triple Solid Charcoal Filterとして;バウムガートナー社(Baumgartner Papiers Holding SA)からTriple Cavity Filterとして;およびFIL社からACTとして入手できる。また、Clarkeら、World Tobacco、p.55(1992年11月)も参照されたい。紙巻きタバコおよびフィルターの性質ならびに組成についての詳細な検討は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5360023号明細書(Blakleyら);第5404890号明細書(Gentryら);第5568819号明細書(Gentryら);および第6537186号明細書(Veluz)において見出される。 Some cigarettes have a filter element that introduces a material such as carbon. Typical cigarettes and filters are described in U.S. Pat. Nos. 2,881,770 (Tovey); 3,353,543 (Sproll et al.); 3,101,723 (Seligman et al.); And 4,481,958 (Ranier et al.). And in European Patent Applications Nos. 532329 and 608047. Some commercial filters have carbon (eg, activated carbon or activated charcoal material) particles or granules dispersed within a cellulose acetate tow, while other commercial filters have carbon fibers dispersed therein. Yet other commercial filters have a so-called “cavity filter” or “triple filter” design. Typical commercial filters are from American Filtrona Corp. as SCS IV Dual Solid Charcoal Filter; from FIL (FIL International, Ltd.) as Triple Solid Charcoal Filter as Baumgartner as Baumgartner From Holding SA) as a Triple Cavity Filter; and from FIL as ACT. See also Clarke et al., World Tobacco, p. See also 55 (November 1992). A detailed discussion of the properties and composition of cigarettes and filters is provided in US Pat. Nos. 5,366,0023 (Blakeley et al.); 5,404,890 (Gentry et al.); 5,568,819, incorporated herein by reference. (Gentry et al.); And 6537186 (Veluz).
炭素保持環状フィルター領域を有するフィルターの様々な環状配置は、従来技術において開示されている。例えば、欧州特許出願第579410号は、多孔性濾過材料または気相多孔性膜で形成された空洞管状キャビティを取り囲む環状の炭素支持領域を有する多数の紙巻きタバコの実施形態を示している。同様に、米国特許第3894545号明細書(Crellinら)は、気相多孔性膜を取り囲む環状の炭素支持領域または気相多孔性膜で取り囲まれた炭素支持材料のロッドの様々な配置を示している。 Various annular arrangements of filters having a carbon retaining annular filter region have been disclosed in the prior art. For example, European Patent Application No. 579410 shows a number of cigarette embodiments having an annular carbon support region surrounding a hollow tubular cavity formed of a porous filtration material or a gas phase porous membrane. Similarly, US Pat. No. 3,894,545 (Crelin et al.) Shows various arrangements of an annular carbon support region surrounding a gas phase porous membrane or a rod of carbon support material surrounded by a gas phase porous membrane. Yes.
炭素を組み込んだ紙巻きタバコフィルター要素は、そこを通過する主流煙の性質を変化させる能力を有する。例えば、そのようなフィルター要素は、主流煙において存在するある種の気相成分の水準を減少させて、その煙の官能的性質の変化を起こす性向を有する。しかしながら、そのようなフィルター要素は、多くの場合、比較的多量の炭素(例えば、微粒子形状において)を組み込んでおり、および/または構成および配置が長軸方向に区分されている。従って、炭素を導入しているフィルター要素は、多数のおよび労働集約性処理工程を必要とし、そのようなフィルター要素を導入している紙巻きタバコは、多くの場合、少し金属性で、かさかさして、粉っぽい風味特性を有するのが特徴である。 A cigarette filter element incorporating carbon has the ability to change the nature of mainstream smoke passing therethrough. For example, such filter elements have a propensity to reduce the level of certain gas phase components present in mainstream smoke, causing a change in the sensory properties of the smoke. However, such filter elements often incorporate a relatively large amount of carbon (e.g., in particulate form) and / or are configured and arranged longitudinally. Thus, filter elements incorporating carbon require a large number of labor intensive processing steps, and cigarettes incorporating such filter elements are often slightly metallic and bulky It is characterized by having a powdery flavor characteristic.
その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第2002/0014453号明細書(Lillyら)は、主流煙から、気体成分、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、およびトルエン等を選択的に除去するナノクラスターを使用して、主流煙から不飽和炭化水素を除去することを提案している。この公開において記載されているナノクラスターは、気体成分のある種のクラスを目的的に除去するが、そのようなナノクラスターは、その他の成分に対しては有効な触媒となり得ず、例えば、紙巻きタバコフィルターにおける一酸化炭素の二酸化炭素への転換を触媒できない可能性がある。 US 2002/0014453 (Lilly et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference, describes gaseous components such as 1,3-butadiene, isoprene, and toluene from mainstream smoke. It proposes to remove unsaturated hydrocarbons from mainstream smoke using nanoclusters that selectively remove. Although the nanoclusters described in this publication purposely remove certain classes of gaseous components, such nanoclusters cannot be effective catalysts for other components, for example, cigarettes It may not be possible to catalyze the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide in tobacco filters.
その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第2003/0131859号明細書(Liら)は、一酸化炭素の二酸化炭素への転換のための酸化剤としておよび/または一酸化炭素の二酸化炭素への転換のための触媒としておよび/または炭化水素、アルデヒド、またはフェノール系化合物の二酸化炭素および水への転換のための触媒として作用することのできるナノ粒子添加剤の使用を提案している。この公開において記載されているナノ粒子添加剤は、150C以上の温度で触媒/酸化剤として作用し、紙巻きタバコの燃焼および熱分解領域において有効であることが記載されている。 US Patent Publication No. 2003/0131859 (Li et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference, may be used as an oxidant for the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide and / or carbon monoxide. Proposed the use of nanoparticle additives that can act as catalysts for the conversion of methane into carbon dioxide and / or as catalysts for the conversion of hydrocarbons, aldehydes, or phenolic compounds to carbon dioxide and water ing. The nanoparticle additive described in this publication is described as acting as a catalyst / oxidant at temperatures above 150 C and effective in the burning and pyrolysis region of cigarettes.
その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第2003/0075193号明細書(Liら)は、一酸化炭素の二酸化炭素への転換のための酸化剤としておよび/または一酸化炭素の二酸化炭素への転換のための触媒として作用することのできるナノ粒子添加剤の使用を提案している。この公開において記載されているナノ粒子添加剤は、150C以上の温度で触媒/酸化剤として作用し、紙巻きタバコの燃焼および熱分解領域において有効であることが記載されている。ナノ粒子添加剤は、タバコロッドにおいて使用される切断充填材の中に導入される。 US Patent Publication No. 2003/0075193 (Li et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference, may be used as an oxidant for the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide and / or carbon monoxide. It proposes the use of a nanoparticle additive that can act as a catalyst for the conversion of carbon to carbon dioxide. The nanoparticle additive described in this publication is described as acting as a catalyst / oxidant at temperatures above 150 C and effective in the burning and pyrolysis region of cigarettes. Nanoparticle additives are introduced into the cutting filler used in tobacco rods.
現在までの開発にもかかわらず、喫煙製品の主流煙における気相成分を変えるための、改良型の更に有効な方法および組成物に対する必要性が存在する。転換工程を推進するための過剰の熱を必要としない温度で、紙巻きタバコの主流煙において、一酸化炭素を二酸化炭素へ触媒または酸化することが、そのような方法および組成物に対して望まれよう。 Despite development to date, there is a need for improved and more effective methods and compositions for changing gas phase components in mainstream smoke of smoking products. It would be desirable for such methods and compositions to catalyze or oxidize carbon monoxide to carbon dioxide in cigarette mainstream smoke at temperatures that do not require excessive heat to drive the conversion process. Like.
本発明は、触媒組成物;喫煙製品、触媒装置、および触媒組成物を含むフィルター装置を含むがこれらに限らない製造品;ならびに触媒組成物の製造方法を提供する。触媒組成物は、様々な用途、特に、気体またはエアロゾル媒体における反応の触媒作用を含む用途において有用である。本発明の触媒組成物の実施形態は、喫煙製品における使用に有利であり、喫煙製品のフィルター要素における使用にとって特に有利となり得る。本発明の触媒組成物の実施形態は、また、その他のフィルター装置における使用にとっても有利である。 The present invention provides a catalyst composition; a manufactured article including but not limited to a smoking product, a catalyst device, and a filter device comprising the catalyst composition; The catalyst composition is useful in a variety of applications, particularly those involving catalysis of reactions in gas or aerosol media. Embodiments of the catalyst composition of the present invention are advantageous for use in smoking products and may be particularly advantageous for use in filter elements of smoking products. Embodiments of the catalyst composition of the present invention are also advantageous for use in other filter devices.
一態様において、本発明は、支持体および超微粒子を含む触媒組成物を提供する。それぞれのサイズおよび物理的構造を含めて、支持体および/または超微粒子の選択は、触媒される化学反応および反応が生起する環境に基づいて行ってよい。 In one aspect, the present invention provides a catalyst composition comprising a support and ultrafine particles. The choice of support and / or ultrafine particles, including their size and physical structure, may be based on the chemical reaction being catalyzed and the environment in which the reaction takes place.
その他の態様において、本発明は、触媒組成物を含む製造品を提供する。本発明の一実施形態は、触媒組成物を含む喫煙製品である。ある種の実施形態においては、喫煙製品のフィルター要素は、触媒組成物を含む。他の実施形態においては、喫煙製品のその他の構成部分は、触媒組成物を含む。本発明の製造品の別の実施形態は、触媒組成物を含むフィルター装置である。本発明の製造品の更なる実施形態は、触媒組成物を含む触媒装置である。 In other embodiments, the present invention provides an article of manufacture comprising a catalyst composition. One embodiment of the present invention is a smoking product comprising a catalyst composition. In certain embodiments, the filter element of the smoking product includes a catalyst composition. In other embodiments, the other component of the smoking product comprises a catalyst composition. Another embodiment of the article of manufacture of the present invention is a filter device comprising a catalyst composition. A further embodiment of the article of manufacture of the present invention is a catalytic device comprising a catalyst composition.
更なる態様において、本発明は、触媒組成物の製造方法を提供する。本発明の方法は、本発明の触媒組成物を製造するために利用し得、および/またはその他の有用な触媒組成物を製造するために利用し得る。 In a further aspect, the present invention provides a method for producing a catalyst composition. The method of the present invention can be utilized to produce the catalyst composition of the present invention and / or can be utilized to produce other useful catalyst compositions.
本発明に関する更なる詳細およびその利点は、以下の項において示される。 Further details regarding the present invention and its advantages are given in the following sections.
本発明は、超微粒子を含む触媒組成物を提供する。また、本発明は、本発明の触媒組成物を含む製造品を提供する。製造品の中には、フィルター装置および触媒装置が含まれる。また、喫煙製品も含まれる。一実施形態においては、本発明は、喫煙製品からの主流煙における気相成分におけるおよび/またはその中の反応、例えば、一酸化炭素の二酸化炭素への転換を触媒する触媒組成物を提供する。更に、本発明は、超微粒子を含む触媒組成物の製造方法を提供する。 The present invention provides a catalyst composition comprising ultrafine particles. The present invention also provides an article of manufacture comprising the catalyst composition of the present invention. Among the manufactured products are filter devices and catalyst devices. Smoking products are also included. In one embodiment, the present invention provides a catalyst composition that catalyzes a reaction in and / or within a gas phase component in mainstream smoke from a smoking product, for example, conversion of carbon monoxide to carbon dioxide. Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the catalyst composition containing an ultrafine particle.
本発明の特定の実施形態は、以下で参照される。各実施形態は、本発明の限定としてではなく、本発明の説明として提供される。要するに、様々な変更および変形は、本発明の範囲または精神から逸脱することなしに本発明においてなすことができることが、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示されまたは記載される特徴は、更なる実施形態を生み出すために、その他の実施形態に導入してもよい。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入るそのような変更および変形を網羅することが意図される。 Specific embodiments of the invention are referenced below. Each embodiment is provided by way of explanation of the invention, not as a limitation of the invention. In short, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment may be introduced into other embodiments to yield further embodiments. Accordingly, the present invention is intended to embrace such modifications and variations that fall within the scope of the appended claims and their equivalents.
本明細書の目的に対して、別段の指示がなければ、本明細書において使用される成分の量、反応条件等を表す全ての数字は、全ての例において、「約」という用語によって変更を受けるものと理解すべきである。従って、反対の指示がなければ、以下の明細書において示される数値パラメーターは、本発明により得られるべき、求められた所望の性質によって変動できる近似値である。最低限でも、そして特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限するための試みとしてではなく、各数値パラメーターは、少なくとも、報告された有効桁の数字を考慮しておよび従来の丸め方法を適用して解釈すべきである。 For the purposes of this specification, unless indicated otherwise, all numbers representing the amounts of ingredients, reaction conditions, etc. used herein are altered in all examples by the term “about”. It should be understood to receive. Thus, unless indicated to the contrary, the numerical parameters shown in the following specification are approximations that can be varied according to the desired properties sought to be obtained by the present invention. At a minimum, and not as an attempt to limit the application of doctrine of equivalents to the claims, each numeric parameter should at least take into account the reported significant digits and apply conventional rounding methods. Should be interpreted.
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメーターは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例において示される数値は、できる限り正確に報告している。しかしながら、いずれの数値も、それらのそれぞれのテスト測定において見出される標準偏差から必然的に得られるある種のエラーを本来含む。更に、本明細書において開示される全ての範囲は、そこに含められる任意のおよび全ての部分範囲ならびに両端の間の全ての数字を包含するものと理解すべきである。例えば、「1〜10」という明示範囲は、最小値1および最大値10の間(およびそれを含めて)の任意および全ての部分範囲、即ち、1以上、例えば1〜6.1の最小値で始まり、10以下、例えば5.5〜10の最大値で終わる全ての部分的範囲、加えて、例えば2〜9、3〜8、3〜9、4〜7の両端内で始まり、終わる全ての範囲、および最後に、その範囲内に含まれる各数字1、2、3、4、5、6、7、8、9および10を含むものとみなすべきである。更に、「本明細書に組み込まれる」と言及されるいずれの参照も、全体として組み込まれるものと理解すべきである。
Although the numerical ranges and parameters representing the broad scope of the present invention are approximate, the numerical values shown in the specific examples are reported as accurately as possible. Any numerical value, however, inherently contains certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements. Moreover, all ranges disclosed herein are to be understood to encompass any and all subranges subsumed therein and all numbers between the ends. For example, an explicit range of “1-10” means any and all subranges between (and including) a minimum value of 1 and a maximum value of 10, ie, a minimum value of 1 or more, eg 1-6.1 All subranges starting with and ending with a maximum of 10 or less, for example 5.5-10, plus all starting and ending within 2-9, 3-8, 3-9, 4-7 And, finally, should be considered to include each
本明細書において使用される単数形は、1つの対象に明示的におよび明白に限定される以外は、複数の対象を含む。 As used herein, the singular forms include the plural, unless explicitly and explicitly limited to a single object.
本発明の一態様は、支持体成分および超微粒子を含む触媒組成物である。超微粒子対支持体の重量比は、触媒される反応に基づいて変動してよい。一般に、本発明の触媒組成物は、51〜99重量%の支持体および1〜49重量%の超微粒子を含む。ある種の実施形態においては、本発明の触媒組成物は、一般に、50重量%を超える支持体、多くの場合、80重量%を超える支持体、または90重量%を超える支持体、あるいは95重量%をも超える支持体と、残部、または超微粒子を含む残部の実質的な部分を含む。 One aspect of the present invention is a catalyst composition comprising a support component and ultrafine particles. The weight ratio of ultrafine particles to the support may vary based on the reaction being catalyzed. Generally, the catalyst composition of the present invention comprises 51 to 99% by weight of support and 1 to 49% by weight of ultrafine particles. In certain embodiments, the catalyst composition of the present invention generally has a support of greater than 50 wt%, often greater than 80 wt% support, or greater than 90 wt% support, or 95 wt% % Of the support and the remainder, or a substantial portion of the remainder comprising ultrafine particles.
本発明の触媒組成物の支持体成分は、金属酸化物、セラミック、金属、合金、ゼオライト、ポリマー、炭素含有材料および/またはその他の材料を含んでもよい。支持体は、触媒される反応に関して不活性であってよく、またはある種の実施形態においては、触媒作用において活性的な役割を演じてもよい。本発明の特定の実施形態における支持体の目的は、超微粒子を物理的に固定するための場所を提供することである。また、支持体は、酸化反応のための解離酸素を用意することによって触媒作用において助けとなり得る。 The support component of the catalyst composition of the present invention may comprise metal oxides, ceramics, metals, alloys, zeolites, polymers, carbon-containing materials and / or other materials. The support may be inert with respect to the reaction being catalyzed or, in certain embodiments, may play an active role in catalysis. The purpose of the support in certain embodiments of the present invention is to provide a place for physically immobilizing the ultrafine particles. The support can also aid in catalysis by providing dissociated oxygen for the oxidation reaction.
本発明の触媒組成物の支持体成分は、実質的に球状;卵形、多角形(例えば、立方体)、および/または不定形非晶質顆粒;粒子;平面形状/シート;ウェブ;スクリーン/メッシュ形状および/または繊維形状等を含むがこれらに限らない、多孔性または非多孔性表面を持つ多くの形態を取り得る。一般に、触媒組成物の超微粒子成分と気体流との間の接触表面積を増加する物理的形状または形態を使用することが有利である。 The support component of the catalyst composition of the present invention is substantially spherical; oval, polygonal (eg, cubic), and / or amorphous amorphous granules; particles; planar shape / sheet; web; screen / mesh It can take many forms with a porous or non-porous surface, including but not limited to shape and / or fiber shape and the like. In general, it is advantageous to use a physical shape or form that increases the contact surface area between the ultrafine particle component of the catalyst composition and the gas stream.
大きな表面積、0.1〜3000m2/gのBET表面積を持つ支持体が、一般に好ましい。BET表面積を決定する方法はよく知られていて、例えば、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4947874号明細書(Brooksら)に記載されている。本明細書において使用される表面積は、知られている分析方法により決定される名目表面積を意味する。 Supports having a large surface area and a BET surface area of 0.1 to 3000 m 2 / g are generally preferred. Methods for determining BET surface area are well known and are described, for example, in US Pat. No. 4,947,874 (Brooks et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference. As used herein, surface area means the nominal surface area determined by known analytical methods.
粒状支持体を利用する実施形態において、支持体は、0.05mm〜2mm、好ましくは、0.2mm〜1.5mm、更に好ましくは、0.5mm〜1mmの平均粒子直径を有してよい。一般に、支持体上に配置される超微粒子と主流煙との間の接触を促進するために十分な表面積を有することが支持体にとって有利である。上で示された通り、本発明の実施形態においては、支持体の名目表面積は、ASTM テスト手順C1274−00により決定される0.1〜3000m2/g、好ましくは、50〜1000m2/gの範囲であってよい。 In embodiments that utilize a granular support, the support may have an average particle diameter of 0.05 mm to 2 mm, preferably 0.2 mm to 1.5 mm, more preferably 0.5 mm to 1 mm. In general, it is advantageous for the support to have a sufficient surface area to facilitate contact between the ultrafine particles disposed on the support and the mainstream smoke. As indicated above, in embodiments of the present invention, nominal surface area of the support, 0.1~3000m 2 / g as determined by ASTM Test Procedure C1274-00, preferably, 50~1000m 2 / g Range.
支持体の物理的形態は、触媒組成物の意図される使用に基づいて選択し得る。或る用途に対しては、支持体の表面積を最大にして、可能な表面積の最大部分にわたって超微粒子を分布することが有利である。一実施形態においては、本発明の触媒組成物は、支持体の表面上で実質的に均一に間隔を空けた超微粒子の薄層コーティングを含む。 The physical form of the support may be selected based on the intended use of the catalyst composition. For some applications, it is advantageous to maximize the surface area of the support and distribute the ultrafine particles over the largest portion of possible surface area. In one embodiment, the catalyst composition of the present invention comprises a thin layer coating of ultrafine particles spaced substantially uniformly on the surface of the support.
いくつかの適切な支持体が、本発明の実施形態において使用し得る。支持体の選択にあたって、様々な外形的および熱力学的検討は、酸化および/または触媒作用が効率よく起ることを確実にするために考慮され得る。例えば、本発明の実施形態において有用な支持体は、超微粒子、例えば、金等と結合することができ得、過剰な性能低下を起こす圧力損失をもたらすことなく、支持体をフィルター要素中にかなり密に充填できるサイズにおいて利用可能であろう。 Several suitable supports can be used in embodiments of the present invention. In choosing the support, various external and thermodynamic considerations can be considered to ensure that oxidation and / or catalysis occurs efficiently. For example, a support useful in embodiments of the present invention can be combined with ultrafine particles, such as gold, and the support can be significantly placed in the filter element without incurring a pressure loss that causes excessive performance degradation. It will be available in a size that can be tightly packed.
金属酸化物は、本発明の実施形態において支持体として使用するのに特によく適している。本発明の実施形態において支持体としての使用に適した金属酸化物の例としては、アルミナ(Al2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化鉄(Fe2O3)、チタニア(TiO2)、ならびにその他の多数の遷移金属酸化物、これらの混合物および合金が挙げられるがこれらに限らない。一般に、酸化セリウム(CeO2)、二酸化チタン(TiO2)、酸化鉄(Fe2O3)、アルミナ(Al2O3)、およびこれらの混合物の少なくとも1つを含むことが、支持体にとって、フィルター装置における使用に有利であることが判明した。 Metal oxides are particularly well suited for use as a support in embodiments of the present invention. Examples of metal oxides suitable for use as a support in embodiments of the present invention include alumina (Al 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), And many other transition metal oxides, mixtures and alloys thereof. In general, for the support, including at least one of cerium oxide (CeO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 ), and mixtures thereof, It has proved advantageous for use in filter devices.
1つの非限定的実施形態において、支持体はアルミナを含む。アルミナは、アルミナが酸素を解離的に吸着することを可能にするので、本発明の実施形態において支持体として特に有用であり得る。一般に、任意の相のアルミナが、本発明の実施形態における使用に適している。ある種の実施形態について、αアルミナが、本発明におけるγアルミナよりも好ましい。本発明の実施形態において支持体として使用するためのアルミナの調製は、以下において更に詳細に検討される。本発明の実施形態における使用に適したアルミナの例は、フィッシャー社(Fisher Scientific International)から、A505−212の商品番号で市販されている、活性γアルミナ(8〜14メッシュ)である。喫煙製品におけるアルミナの使用に関する更なる情報については、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4771795号明細書(Whiteら);第4917128号明細書(Clearmanら);第4967774号明細書(White);および第5016654号明細書(Bernasekら)を参照されたい。 In one non-limiting embodiment, the support comprises alumina. Alumina can be particularly useful as a support in embodiments of the present invention because it allows alumina to dissociately adsorb oxygen. In general, any phase of alumina is suitable for use in embodiments of the present invention. For certain embodiments, alpha alumina is preferred over gamma alumina in the present invention. The preparation of alumina for use as a support in embodiments of the present invention is discussed in further detail below. An example of an alumina suitable for use in embodiments of the present invention is activated gamma alumina (8-14 mesh), commercially available from Fisher Scientific International under the product number A505-212. For further information regarding the use of alumina in smoking products, U.S. Pat. Nos. 4,771,795 (White et al.); 4,917,128 (Clearman et al.); 4,967,774 (incorporated herein by reference). White); and 5016654 (Bernasek et al.).
本明細書において使用される「超微粒子」という用語は、ナノ粒子および僅かに大きい粒子を含む、10,000nm未満の大きさを有する粒子を意味する。「ナノ粒子」という用語は、一般に、100nm(1nmは、1mの十億分の1である)未満の大きさを持つ粒子を示すのに使用される。超微粒子は、化学反応の触媒作用に関する様々な目的に対する本発明の実施形態において活用することのできる有利なおよび独特な性質を明白に示す。 As used herein, the term “ultrafine particles” refers to particles having a size of less than 10,000 nm, including nanoparticles and slightly larger particles. The term “nanoparticle” is generally used to indicate a particle having a size of less than 100 nm (1 nm is one billionth of a meter). Ultrafine particles clearly demonstrate advantageous and unique properties that can be exploited in embodiments of the present invention for various purposes related to catalysis of chemical reactions.
本発明の触媒組成物において利用される超微粒子のサイズは、触媒される反応によって変動し得る。例えば、本発明のある種の実施形態においては、超微粒子は、10nm以下の粒径を有するナノ粒子を含み得る。 The size of the ultrafine particles utilized in the catalyst composition of the present invention can vary depending on the reaction being catalyzed. For example, in certain embodiments of the invention, the ultrafine particles may include nanoparticles having a particle size of 10 nm or less.
本発明における使用に適した超微粒子の組成物は、貴金属、合金、金属酸化物等を含むがこれらに限らない、化学反応を触媒することのできる超微粒子を含むがこれらに限らない。超微粒子は、ドープされてもよくまたは被覆してもよい。本発明における使用に適した超微粒子としては、貴金属;金、銅、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、亜鉛、ジルコニウム、その他の遷移金属等の金属;鉄;貴金属の合金;金属酸化物;およびその混合物を含むものが挙げられるがこれらに限らない。 Ultrafine particle compositions suitable for use in the present invention include, but are not limited to, ultrafine particles capable of catalyzing chemical reactions, including but not limited to noble metals, alloys, metal oxides, and the like. The ultrafine particles may be doped or coated. Ultrafine particles suitable for use in the present invention include noble metals; metals such as gold, copper, silver, platinum, palladium, rhodium, nickel, zinc, zirconium, and other transition metals; iron; noble metal alloys; metal oxides; And mixtures thereof, including but not limited to.
一酸化炭素の二酸化炭素への転換を触媒するためには、喫煙製品または喫煙製品フィルターにおいて検出される温度で転換を触媒することのできる金等の貴金属が有利である。金に類似の性質を有するその他の超微粒子は、また、本発明の実施形態において触媒として作用し得る。 To catalyze the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide, precious metals such as gold that can catalyze the conversion at temperatures detected in smoking products or smoking product filters are advantageous. Other ultrafine particles having properties similar to gold can also act as catalysts in embodiments of the present invention.
金の超微粒子を利用する本発明の実施形態においては、金の超微粒子は、約100nmまでの平均粒径を有してもよい。その他の実施形態においては、金の超微粒子は、約10nmまでの平均粒径を有してもよい。なおその他の実施形態においては、金の超微粒子は、約5nmまでの平均粒径を有してもよい。 In embodiments of the invention that utilize gold ultrafine particles, the gold ultrafine particles may have an average particle size of up to about 100 nm. In other embodiments, the gold ultrafine particles may have an average particle size of up to about 10 nm. In still other embodiments, the ultrafine gold particles may have an average particle size of up to about 5 nm.
金の触媒的性質は、主にその粒径に依存する。金の超微粒子は、平均粒径が、約2〜約4nmである時に、一酸化炭素を二酸化炭素へ転換するのに特に有効となり得る。従って、本発明の更なる実施形態は、約2〜約4nmの平均粒径を有する金の超微粒子を含む。 The catalytic nature of gold depends mainly on its particle size. Gold ultrafine particles can be particularly effective in converting carbon monoxide to carbon dioxide when the average particle size is from about 2 to about 4 nm. Accordingly, further embodiments of the present invention include gold ultrafine particles having an average particle size of about 2 to about 4 nm.
本発明の実施形態における使用のための金の超微粒子の調製は、以下で更に詳細に検討される。金の超微粒子を得るための適当な出発材料の例は、テトラクロロ金(III)酸であり、これは、12325の商品番号で、アルファアエサル社(Alfa Aesar)から市販されている。 The preparation of gold ultrafine particles for use in embodiments of the present invention is discussed in further detail below. An example of a suitable starting material for obtaining gold ultrafine particles is tetrachlorogold (III) acid, which is commercially available from Alfa Aesar under the product number 12325.
金の超微粒子は、約2nm〜4nmの粒径において特に有効であるが、そのような小粒径は、ガスマスクまたは喫煙製品のフィルター要素等のフィルター装置において実装することは困難である。フィルター中に配置すると、そのような小粒子は、異常に高い圧力損失が起る程に非常にきっちりと詰まる。 Gold ultrafine particles are particularly effective at particle sizes of about 2 nm to 4 nm, but such small particle sizes are difficult to implement in filter devices such as gas masks or filter elements of smoking products. When placed in a filter, such small particles are very tightly packed so that an unusually high pressure drop occurs.
本明細書において使用される「圧力損失」という用語は、大気圧および、紙巻きタバコを通じて所与の流速で測定される、紙巻きタバコの先端の口が当っている点における圧力との間の差を意味する。本発明の紙巻きタバコの典型的な圧力損失値は、17.5cc/秒の空気流速で、H2Oの約30mmを超え、更にしばしば、H2Oの約50mmを超える。 As used herein, the term “pressure drop” refers to the difference between atmospheric pressure and the pressure at the point where the tip of the cigarette is hit, measured at a given flow rate through the cigarette. means. Typical pressure drop values of cigarettes of the present invention, an air flow rate of 17.5 cc / sec, greater than about 30mm of H 2 O, more often, more than about 50mm of H 2 O.
フィルター(例えば、ガスマスクフィルターまたは喫煙製品フィルター)における金の超微粒子の使用に伴う1つのその他の潜在的問題は、金の超微粒子の活性触媒部位が、フィルターを通過するエアロゾルにより不活性化される可能性がある点である。エアロゾルは、水、および多くのその他の複合化学品であって、その内のいくつかは触媒の活性部位を急速に不活性化する化学品の複合混合物から成るエアロゾルを含み得る。 One other potential problem with the use of gold ultrafine particles in filters (eg, gas mask filters or smoking product filters) is that the active catalytic sites of the gold ultrafine particles are inactivated by the aerosol passing through the filter. This is a possible point. Aerosols may include aerosols consisting of water and many other complex chemicals, some of which are complex mixtures of chemicals that rapidly deactivate the active sites of the catalyst.
支持体組成物および/または超微粒子組成物の選択は、触媒される化学反応および反応が生起する環境に基づいて行い得る。本発明の特徴は、本発明のある種の実施形態が、300℃より低い温度、事実上その他の触媒の操作範囲より低い温度で触媒として作用する点である。例えば、本発明のある種の実施形態は、10℃〜300℃の温度で、気体流における反応を触媒する。本発明のその他の実施形態は、80℃〜200℃、または130℃〜180℃で触媒として作用する。 The choice of support composition and / or ultrafine particle composition can be made based on the chemical reaction being catalyzed and the environment in which the reaction occurs. A feature of the present invention is that certain embodiments of the present invention act as catalysts at temperatures below 300 ° C., effectively below the operating range of other catalysts. For example, certain embodiments of the present invention catalyze reactions in gas streams at temperatures between 10 ° C and 300 ° C. Other embodiments of the invention act as a catalyst at 80 ° C to 200 ° C, or 130 ° C to 180 ° C.
本発明の実施形態において、支持体は、大きな構造を有利に形成し、フィルター要素の緩やかな充填をもたらす。従って、所望のサイズの超微粒子が支持体に適用でき、それをフィルター装置中に導入すると、高い圧力損失が減少または消失する。支持体上に支持された超微粒子はまた、エアロゾル成分(例えば、CO)および触媒間の接触を促進することができる。 In an embodiment of the invention, the support advantageously forms a large structure, resulting in a gentle filling of the filter element. Thus, ultrafine particles of the desired size can be applied to the support and when introduced into the filter device, the high pressure loss is reduced or eliminated. The ultrafine particles supported on the support can also facilitate contact between the aerosol component (eg, CO) and the catalyst.
本発明の触媒組成物は、化学堆積、沈殿堆積、含浸、燃焼合成、蒸着、溶液化学および/または当業者によって認識されるその他の方法を含めた様々な方法により製造し得る。代表的な方法は、本明細書において記載され、また、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、“The Preparation of Highly Dispersed Au/Al2O3 by Aqueous Impregnation”by Xuら、Catalyst Letters Vol.85、No.3−4、2003年2月、229頁以下において記載されている。 The catalyst composition of the present invention may be made by a variety of methods including chemical deposition, precipitation deposition, impregnation, combustion synthesis, vapor deposition, solution chemistry and / or other methods recognized by those skilled in the art. Exemplary methods are described herein, and the disclosure of which is incorporated herein by reference, “The Preparation of High Dispersed Au / Al 2 O 3 by Aqueous Impregnation” by Xu et al., Catalyst Letters V. 85, no. 3-4, February 2003, pages 229 and below.
更なる態様において、本発明は、超微粒子を含む触媒組成物の製造方法を提供する。本発明の方法は、本発明の触媒組成物を製造するために利用し得る。しかしながら、本発明の方法は、その他の触媒組成物、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、ロジウム(Rh)、金(Au)、銀(Ag)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)およびジルコニウム(Zr)組成物を製造するために使用され得、本発明の触媒組成物はその他の方法によって製造し得る。 In a further aspect, the present invention provides a method for producing a catalyst composition comprising ultrafine particles. The process of the present invention can be utilized to produce the catalyst composition of the present invention. However, the method of the present invention is applicable to other catalyst compositions such as platinum (Pt), palladium (Pd), copper (Cu), rhodium (Rh), gold (Au), silver (Ag), iron (Fe). Nickel (Ni), Zinc (Zn) and Zirconium (Zr) compositions can be used to produce the catalyst composition of the present invention by other methods.
本発明の触媒組成物は、本発明の方法および/またはその他の方法により調製し得る。金の超微粒子を含む触媒組成物を製造する1つの方法は、テトラクロロ金(III)酸(HAuCl4)を水に溶解する工程、テトラクロロ金(III)酸の水溶液を塩酸で酸性化する工程、酸性化溶液で支持体を被覆する工程、被覆した支持体を洗浄する工程、および洗浄され被覆された支持体をか焼して触媒組成物を形成する工程を含む。その他の実施形態は、塩素イオンを除去する工程および/または被覆した支持体を乾燥する工程を更に含んでもよい。 The catalyst composition of the present invention may be prepared by the method of the present invention and / or other methods. One method for producing a catalyst composition containing ultrafine gold particles is a step of dissolving tetrachloroauric (III) acid (HAuCl 4 ) in water, and acidifying an aqueous solution of tetrachloroauric (III) acid with hydrochloric acid. A step, coating the support with an acidifying solution, washing the coated support, and calcining the washed coated support to form a catalyst composition. Other embodiments may further comprise removing chlorine ions and / or drying the coated support.
本発明方法の一実施形態は:
超微粒子前駆体および酸を含む溶液を粒子状支持体に適用する工程;
支持体を乾燥する工程;
支持体を水に懸濁する工程;
塩基性溶液を懸濁液に混合して粒子前駆体溶液を形成する工程;
このようにして創り出された支持体および超微粒子複合体を分離する工程;および
複合体を処理して、支持体および超微粒子を含む触媒組成物を製造する工程
を含む。
One embodiment of the method of the present invention is:
Applying a solution comprising an ultrafine particle precursor and an acid to a particulate support;
Drying the support;
Suspending the support in water;
Mixing a basic solution into the suspension to form a particle precursor solution;
Separating the support and ultrafine particle composite thus created; and treating the composite to produce a catalyst composition comprising the support and ultrafine particles.
場合により、この組成物は、活性化における手助けのために、水素ガスの存在下で加熱処理してもよい。超微粒子複合体は、触媒組成物の特定の最終用途によって、か焼、乾燥または類似の方法により処理してもよい。この方法は、超微粒触媒粒子を、様々な外形および組成の単一体上、ならびに様々な外形および組成の顆粒上に堆積させるために使用し得る。 In some cases, the composition may be heat treated in the presence of hydrogen gas to assist in activation. The ultrafine particle composite may be processed by calcination, drying or similar methods depending on the particular end use of the catalyst composition. This method can be used to deposit ultrafine catalyst particles on a single body of various profiles and compositions, as well as on granules of various profiles and compositions.
適切な超微粒子前駆体として、対象とする触媒組成物を含む塩が挙げられる。更なる超微粒子前駆体は、以下でおよび本明細書において参照される超微粒子に関する特許において更に詳細に記載されている。適切な酸としては、有機および/または無機酸、例えば、塩酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、フッ化水素酸(HF)、硝酸(HNO3)等が挙げられる。 Suitable ultrafine particle precursors include salts containing the target catalyst composition. Additional ultrafine particle precursors are described in more detail below and in the patents relating to ultrafine particles referenced herein. Suitable acids include organic and / or inorganic acids such as hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO 3 ), and the like.
超微粒子前駆体および酸を含む溶液は、物理的支持体を溶液と接触させるために、従来の製造方法を使用して支持体に適用してもよい。例えば、支持体は、溶液に浸してもよい。一般に、支持体の所望の触媒的に活性な部分は、溶液で実質的に完全に被覆されることを確実にすることが好ましい。あるいはまた、溶液は、支持体上に滴状添加もしくは噴霧するか、またはその他の方法でその上に堆積させて、実質的に均一な被覆を生成させ得ることもできる。 The solution comprising the ultrafine particle precursor and acid may be applied to the support using conventional manufacturing methods to bring the physical support into contact with the solution. For example, the support may be immersed in the solution. In general, it is preferred to ensure that the desired catalytically active portion of the support is substantially completely coated with the solution. Alternatively, the solution can be added or sprayed onto the support, or otherwise deposited thereon, to produce a substantially uniform coating.
溶液の適用後の支持体の乾燥は、従来の方法により行ってもよい。乾燥は、或る温度で、一般には、周囲温度よりも少なくとも上で、支持体から水分の実質的な部分を追い出すのに十分な時間行ってもよい。以下の記述および実施例において示される通り、支持体を、50℃〜150℃、通常80℃〜120℃で、1〜3時間、通常1.5〜2.5時間乾燥することが、ある種の支持体/超微粒子前駆体溶液にとって適当であることが分かった。 Drying of the support after application of the solution may be performed by conventional methods. Drying may be performed at a temperature, generally at least above ambient temperature, for a time sufficient to drive a substantial portion of moisture from the support. As shown in the following description and examples, the support may be dried at 50 ° C. to 150 ° C., usually 80 ° C. to 120 ° C. for 1 to 3 hours, usually 1.5 to 2.5 hours. It was found to be suitable for the support / ultrafine particle precursor solution.
粒子前駆体溶液は、水(H2O)またはその他の溶媒を含んでもよい。水溶液における乾燥支持体の懸濁工程は、水溶液および乾燥支持体をゆっくりと攪拌しながら混合して支持体の懸濁液を形成することを含めて、従来の方法により行ってもよい。 The particle precursor solution may contain water (H 2 O) or other solvent. The step of suspending the dry support in the aqueous solution may be performed by conventional methods, including mixing the aqueous solution and the dry support with slow stirring to form a suspension of the support.
適当な塩基性溶液として、水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化アンモニウム等が挙げられる。一般に、塩基性溶液は、8を超えるpHを有する。 Suitable basic solutions include sodium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide, calcium hydroxide, ammonium hydroxide and the like. Generally, basic solutions have a pH greater than 8.
懸濁液への塩基性溶液の混合は、攪拌しながら混合することを含む従来の方法を使用して行い得る。混合が完了した後、支持体/超微粒子複合体の粒子は、混合物から分離される。分離は、篩分け、濾過等を含む物理的分離手段により達成してもよい。 Mixing the basic solution into the suspension can be done using conventional methods including mixing with stirring. After mixing is complete, the support / ultrafine particle composite particles are separated from the mixture. Separation may be accomplished by physical separation means including sieving, filtration and the like.
回収された粒子は、従来の方法を使用してか焼してもよい。一般に、粒子は、粒子から実質的に全ての残留水分を追い出すのに十分な時間、周囲温度より高い温度に保持される。本発明の方法のある種の実施形態においては、例えば、粒子は、100℃〜500℃の温度で2〜10時間、通常300℃〜400℃の温度で5〜7時間か焼される。 The recovered particles may be calcined using conventional methods. In general, the particles are held at a temperature above ambient temperature for a time sufficient to drive substantially all residual moisture from the particles. In certain embodiments of the method of the present invention, for example, the particles are calcined at a temperature of 100 ° C. to 500 ° C. for 2 to 10 hours, usually at a temperature of 300 ° C. to 400 ° C. for 5 to 7 hours.
適切な支持体としては、本発明の触媒組成物の記述において、上記および下記に列挙されるものが挙げられる。顆粒状支持体を製造するために、顆粒状の高表面積支持体出発材料は、粉砕され、好ましい粒径、例えば、0.1mm〜2mm、通常0.3mm〜1.7mm、またはある種の実施形態では0.5〜1.1mmに篩分けしてもよい。 Suitable supports include those listed above and below in the description of the catalyst composition of the present invention. To produce a granular support, the granular high surface area support starting material is ground and has a preferred particle size, for example, 0.1 mm to 2 mm, usually 0.3 mm to 1.7 mm, or some implementation. In the form, it may be sieved to 0.5 to 1.1 mm.
本発明の方法により製造される粒状触媒組成物は、いくつかの実用的利点を所有する。特に、これらは、自由流動性で、実質的に凝集することのないものであり得る。また、これらは、実質的に粉塵のないものであり得る。 The particulate catalyst composition produced by the process of the present invention possesses several practical advantages. In particular, they can be free-flowing and substantially free of agglomeration. They can also be substantially free of dust.
上述の本発明の方法に加えて、金の超微粒子は、参照により本明細書に組み込まれる、“Combustion synthesis of nanometal particles supported on α−Al2O3:CO oxidation and NO reduction catalysts”、Beraら、Journal of Material Chemistry、Vol.9、pp.1801−1805(1999)において示される燃焼合成を使用して、αアルミナ上に配置し得る。 In addition to the method of the present invention described above, gold ultrafine particles have been described in “Combination synthesis of nanomaterials supported on α-Al 2 O 3 : CO oxidation and NO reduction catalyst,” incorporated herein by reference. Journal of Material Chemistry, Vol. 9, pp. The combustion synthesis shown in 1801-1805 (1999) can be used to place on alpha alumina.
その他の態様において、本発明は、本発明の触媒組成物を含む製造品を提供する。この製造品は、化学的プロセス反応における使用に適した触媒装置、例えば、粒子、スクリーン、パネル等を含み得る。その他の態様において、本発明の製造品は、本発明の触媒組成物を含むフィルター装置である。フィルター装置は、粒状スクリーニング媒体、充填材および/またはその他の不活性または活性成分を更に含み得る。粒状スクリーニング媒体は、触媒を毒する、粒状および/またはガス状物質を除去するために作用する、繊維状、顆粒状またはその他の材料を含み得る。このフィルター装置の例として、ガスマスクフィルター、煙精製フィルター、および喫煙製品において利用されるフィルターが挙げられるがこれらに限らない。 In another aspect, the present invention provides an article of manufacture comprising the catalyst composition of the present invention. The article of manufacture can include catalytic devices suitable for use in chemical process reactions, such as particles, screens, panels, and the like. In another aspect, the product of the present invention is a filter device comprising the catalyst composition of the present invention. The filter device may further comprise particulate screening media, fillers and / or other inert or active ingredients. The particulate screening medium can include fibrous, granular or other materials that act to remove particulates and / or gaseous substances that poison the catalyst. Examples of this filter device include, but are not limited to, gas mask filters, smoke purification filters, and filters utilized in smoking products.
更なる態様において、本発明は、喫煙製品を提供する。本発明の喫煙製品は、良好な香り、快適さおよび満足度をもたらす点で望ましい。 In a further aspect, the present invention provides a smoking product. The smoking product of the present invention is desirable in that it provides good aroma, comfort and satisfaction.
一実施形態において、本発明は、エアロゾルを用意するためのおよび/またはエアロゾル形成材料を加熱するための、可燃性材料を含む喫煙製品を提供する。この喫煙製品は本発明の触媒組成物を含む。例えば、エアロゾルは、煙を生成するために燃焼させることにより、または適切な支持体上でエアロゾル形成材料を加熱することにより形成し得る。触媒組成物の配置および位置は、喫煙製品の特定の機能性が変更されるように選択し得る。例えば、エアロゾル、例えば、主流煙の組成を変更することが求められる本発明の一実施形態において、触媒組成物は、触媒組成物と主流煙との間に接触が存在するように喫煙製品内に配置/位置づけされる。そのような実施形態の一例として、煙における一酸化炭素の水準を低減するための煙の変性が挙げられる。 In one embodiment, the present invention provides a smoking product comprising a combustible material for preparing an aerosol and / or for heating an aerosol-forming material. The smoking product includes the catalyst composition of the present invention. For example, an aerosol can be formed by burning to produce smoke or by heating an aerosol-forming material on a suitable support. The placement and location of the catalyst composition can be selected such that the specific functionality of the smoking product is altered. For example, in one embodiment of the invention where it is sought to change the composition of an aerosol, e.g., mainstream smoke, the catalyst composition is within the smoking product such that there is contact between the catalyst composition and mainstream smoke. Placed / positioned. An example of such an embodiment is smoke modification to reduce the level of carbon monoxide in the smoke.
本発明の一実施形態において、喫煙製品のフィルター成分は、本発明の触媒組成物を含む。触媒組成物は、フィルターを通して吸い込まれるエアロゾル、例えば、紙巻きタバコの煙の化学成分を変化させるのに十分な量で存在し得る。一実施形態においては、触媒組成物は、エアロゾル(例えば、紙巻きタバコの煙)内で起る反応を触媒するために作用し得る。触媒される反応は、エアロゾルと触媒組成物間の接触、エアロゾルと触媒組成物の支持体成分の間の接触、または両方の結果であり得る。 In one embodiment of the present invention, the filter component of the smoking product comprises the catalyst composition of the present invention. The catalyst composition may be present in an amount sufficient to change the chemical composition of an aerosol, eg, cigarette smoke, that is inhaled through the filter. In one embodiment, the catalyst composition may act to catalyze reactions that occur within an aerosol (eg, cigarette smoke). The catalyzed reaction can be the result of contact between the aerosol and the catalyst composition, contact between the aerosol and the support component of the catalyst composition, or both.
本発明の代替実施形態において、本発明の触媒組成物は、フィルター成分中に導入する以外に、またはそうする代わりに、喫煙製品のその他の成分の中に、例えば、エアロゾル発生成分および/またはタバコの一部として、および/またはそれを取り巻くものとして、導入し得る。 In an alternative embodiment of the present invention, the catalyst composition of the present invention may be incorporated into other components of the smoking product, for example, aerosol generating component and / or tobacco, in addition to or instead of being introduced into the filter component. As part of and / or surrounding it.
喫煙製品において粒状触媒組成物を使用する本発明の実施形態において、この組成物の粒径は、0.1ミリメートル(mm)〜1.5mmの範囲であり得る。ある種の実施形態では、粒径は、0.5mm〜1.0mmの範囲であり得、更に詳しくは、ある種の実施形態では、0.75mm〜0.85mmの粒径が好ましい。粒径は、ASTM テスト手順B761−02およびE1617−97(2002)により決定することができる。 In embodiments of the invention that use a particulate catalyst composition in a smoking product, the particle size of the composition can range from 0.1 millimeter (mm) to 1.5 mm. In certain embodiments, the particle size can range from 0.5 mm to 1.0 mm, and more particularly, in certain embodiments, a particle size of 0.75 mm to 0.85 mm is preferred. Particle size can be determined by ASTM test procedures B761-02 and E1617-97 (2002).
喫煙製品における使用のための本発明の触媒組成物の支持体および超微粒子材料は、上記で示された材料のいずれも含み得る。一般に、エアロゾルにおける一酸化炭素の二酸化炭素への転換のために、触媒組成物は、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化促進のための支持体として役立ち得る。 Supports and ultrafine particulate materials of the catalyst composition of the present invention for use in smoking products can include any of the materials set forth above. In general, for conversion of carbon monoxide to carbon dioxide in an aerosol, the catalyst composition can serve as a support for promoting oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide.
本発明の実施形態は、煙の成分の変性、例えば、一酸化炭素の水準を低下させることによる変性のために本発明の触媒組成物を利用する実施形態を含むがこれらに限らない。この触媒組成物は、喫煙製品、または喫煙製品の構成部分に、以下に詳細に示されるものおよび当該技術分野において理解されているその他の方法を含む様々な方法により導入し得る。触媒プロセスは、室温以下を含む温度範囲にわたって存在し得る。 Embodiments of the present invention include, but are not limited to, embodiments that utilize the catalyst composition of the present invention for modification of smoke components, such as modification by reducing the level of carbon monoxide. The catalyst composition can be introduced into the smoking product, or a component of the smoking product, by a variety of methods, including those detailed below and other methods understood in the art. The catalytic process may exist over a temperature range that includes room temperature or lower.
本発明の喫煙製品は、触媒組成物および/または喫煙製品の性能を高める追加材料を更に含み得る。例えば、本発明の触媒組成物を含む喫煙製品のフィルターは、なければ触媒組成物の触媒機能を損なうと思われる、主流煙の成分をフィルター除去するための粒状物質を更に含み得る。 The smoking product of the present invention may further comprise a catalyst composition and / or additional materials that enhance the performance of the smoking product. For example, a smoking product filter comprising the catalyst composition of the present invention may further comprise particulate material for filtering out mainstream smoke components that would otherwise impair the catalytic function of the catalyst composition.
本発明の喫煙製品の実施形態における使用のための触媒組成物は、少なくとも1つの支持体上に位置される複数の超微粒子を含み得る。触媒組成物の配置および位置は、喫煙製品の特定の機能性が変更されるように選択し得る。例えば、主流煙の組成を変更することが求められる本発明の一実施形態において、超微粒子を含む触媒組成物は、超微粒子と主流煙との間に接触が存在するように、フィルター要素内に配置/位置づけされる。そのような実施形態において、触媒組成物は、煙における一酸化炭素の水準を低減する。超微粒子は、主流煙における一酸化炭素の二酸化炭素への転換に対して触媒として有利に作用することができる。 The catalyst composition for use in embodiments of the smoking product of the present invention may comprise a plurality of ultrafine particles located on at least one support. The placement and location of the catalyst composition can be selected such that the specific functionality of the smoking product is altered. For example, in one embodiment of the invention where it is desired to change the composition of mainstream smoke, the catalyst composition comprising ultrafine particles is contained within the filter element such that contact exists between the ultrafine particles and mainstream smoke. Placed / positioned. In such embodiments, the catalyst composition reduces the level of carbon monoxide in the smoke. The ultrafine particles can advantageously act as a catalyst for the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide in mainstream smoke.
主流煙とは、喫煙者がタバコロッドを通して吸い込む時に創り出される気体および粒子のエアロゾルを意味する。主流煙は、紙巻きタバコの火の付いた領域、タバコロッド、およびフィルター(喫煙製品がそれを装着していれば)を通して吸い込まれる煙を含む。 Mainstream smoke refers to gas and particulate aerosols created when a smoker inhales through a tobacco rod. Mainstream smoke includes smoke that is inhaled through a lit area of a cigarette, a tobacco rod, and a filter (if the smoking product is fitted).
本発明の一実施形態においては、喫煙製品の触媒組成物は、0.01重量%〜10重量%、好ましくは、0.1重量%〜5重量%の超微粒子を含み得る。超微粒子の重量パーセントに相当する理論添加量は計算することができる。添加量パーセントは、超微粒子塩における超微粒子の部分を掛けた、gにおける超微粒子塩の量を、超微粒子塩+支持体の量の合計量で割り、その商に100を掛けたものに等しい。 In one embodiment of the present invention, the smoking product catalyst composition may comprise 0.01 wt% to 10 wt%, preferably 0.1 wt% to 5 wt% ultrafine particles. The theoretical addition amount corresponding to the weight percent of ultrafine particles can be calculated. The percent added is equal to the amount of ultrafine salt in g multiplied by the fraction of ultrafine particles in the ultrafine salt divided by the total amount of ultrafine salt plus support, and the quotient multiplied by 100. .
主流煙の温度は、煙がタバコロッドを通過する時よりも、煙がフィルター要素を通過する時の方が低くなる。フィルター要素においては、温度は、ほぼ室温から約150℃の範囲である。これと比較して、所謂燃焼および熱分解領域における温度を含めて、タバコロッドにおける温度は、200℃〜900℃の範囲である。従って、触媒組成物が、本発明の実施形態に従ってフィルター要素中に配置されると、触媒組成物は、150℃より低い温度で、一酸化炭素の二酸化炭素への転換のための触媒として有効である。 The mainstream smoke temperature is lower when smoke passes through the filter element than when smoke passes through the tobacco rod. In the filter element, the temperature ranges from about room temperature to about 150 ° C. Compared to this, the temperature in the tobacco rod, including the temperature in the so-called combustion and pyrolysis regions, is in the range of 200 ° C to 900 ° C. Thus, when the catalyst composition is disposed in a filter element according to an embodiment of the present invention, the catalyst composition is effective as a catalyst for the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide at temperatures below 150 ° C. is there.
本発明の一実施形態において、超微粒子は、金を含む。金は、そのバルク形態においては活性触媒であることはできないが、金の超微粒子は、特に、一酸化炭素の二酸化炭素への転換において優れた触媒性を示す。更に、金の超微粒子は、室温で、一酸化炭素の二酸化炭素への転換を有利に触媒することができる。 In one embodiment of the invention, the ultrafine particles comprise gold. Although gold cannot be an active catalyst in its bulk form, gold ultrafine particles exhibit excellent catalytic properties, particularly in the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide. Furthermore, gold ultrafine particles can advantageously catalyze the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide at room temperature.
本発明の実施形態による喫煙製品のフィルター要素に使用するための触媒組成物は、少なくとも1つの支持体上に堆積された複数の超微粒子を含み得る。フィルター要素は、複数の触媒組成物を含み得る。更なる実施形態において、複数の触媒組成物は、フィルター要素における少なくとも1つのキャビティ中に配置し得る。複数の触媒組成物は、一実施形態において、2つのフィルタープラグの間のキャビティ中に配置し得る。 A catalyst composition for use in a filter element of a smoking product according to embodiments of the present invention may comprise a plurality of ultrafine particles deposited on at least one support. The filter element can include a plurality of catalyst compositions. In further embodiments, the plurality of catalyst compositions may be disposed in at least one cavity in the filter element. The plurality of catalyst compositions may be placed in a cavity between two filter plugs in one embodiment.
本発明の一実施形態において、触媒組成物は、少なくとも1つのアルミナ粒子上に配置された複数の金の超微粒子を含む。更なる実施形態において、金の超微粒子は、金のナノ粒子を含む。更なる実施形態において、金のナノ粒子は、約10nmまでの粒径を有する。その他の実施形態において、金のナノ粒子は、約5nmまでの粒径を有する。その他の実施形態において、金のナノ粒子は、約2nm〜約4nmの粒径を有する。 In one embodiment of the present invention, the catalyst composition includes a plurality of gold ultrafine particles disposed on at least one alumina particle. In a further embodiment, the gold ultrafine particles comprise gold nanoparticles. In further embodiments, the gold nanoparticles have a particle size up to about 10 nm. In other embodiments, the gold nanoparticles have a particle size of up to about 5 nm. In other embodiments, the gold nanoparticles have a particle size of about 2 nm to about 4 nm.
金の堆積前のアルミナ支持体のサイズおよび外形は、本発明の実施形態において、触媒組成物が、許容圧力損失の限度を超えることなしに触媒組成物とエアロゾルとの接触が最大になるように、喫煙製品の構成部分中に充填されるように選択し得る。一実施形態において、アルミナ支持体は、約12〜約35のアメリカメッシュ(約0.5〜約1.4mm)の粒径を有する。その他の実施形態において、金の堆積前のアルミナ支持体は、約18〜約30のアメリカメッシュ(約0.6mm〜約1mm)の粒径を有する。 The size and profile of the alumina support prior to gold deposition is such that, in embodiments of the present invention, the catalyst composition maximizes contact between the catalyst composition and the aerosol without exceeding the allowable pressure loss limit. May be selected to be filled into components of the smoking product. In one embodiment, the alumina support has a particle size of about 12 to about 35 American mesh (about 0.5 to about 1.4 mm). In other embodiments, the alumina support prior to gold deposition has a particle size of about 18 to about 30 American mesh (about 0.6 mm to about 1 mm).
本発明のその他の実施形態における触媒組成物は、約0.6mm〜約1.0mmの粒径を有する少なくとも1つのアルミナ支持体上に配置された、約2nm〜約4nmの粒径を有する複数の金の超微粒子を含む。 The catalyst composition in other embodiments of the present invention comprises a plurality having a particle size of about 2 nm to about 4 nm disposed on at least one alumina support having a particle size of about 0.6 mm to about 1.0 mm. Of gold ultrafine particles.
一実施形態において、本発明の触媒組成物における使用のための未処理のγアルミナ支持体は、ガス吸着で測定して、凡そ340m2/gの表面積を有する。金の添加後は、超微粒アルミナ−金複合体は、凡そ270m2/gの表面積を有する。 In one embodiment, an untreated gamma alumina support for use in the catalyst composition of the present invention has a surface area of approximately 340 m 2 / g as measured by gas adsorption. After the addition of gold, the ultrafine alumina-gold composite has a surface area of approximately 270 m 2 / g.
当業者により理解される通り、支持体の表面積測定において反映される支持体の細孔径と超微粒子の粒径との間の関係は、本発明の触媒組成物における所望の機能性を達成するために最適化し得る。 As will be appreciated by those skilled in the art, the relationship between the support pore size and the ultrafine particle size reflected in the support surface area measurement is to achieve the desired functionality in the catalyst composition of the present invention. Can be optimized.
本発明の触媒組成物およびこの触媒組成物を含む本発明の製品の実施形態に関する更なる詳細は、本発明の触媒の実施形態を含む、本発明の製造品の特定の実施形態についての以下の記述から当業者には明らかとなろう。 Further details regarding embodiments of the catalyst composition of the present invention and products of the present invention comprising this catalyst composition are described below for specific embodiments of the product of the present invention, including embodiments of the catalyst of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art from the description.
複数の触媒組成物を含む本発明の実施形態は、添付の図において例示される。 Embodiments of the present invention comprising multiple catalyst compositions are illustrated in the accompanying figures.
図1〜5は、本発明の触媒組成物を導入している、本発明のフィルター要素、10A、10B、10C、10Dおよび10Eの実施形態の断面図を示す。フィルター要素は、喫煙製品のフィルター要素として使用され得、そこでは、フィルター要素は、一般に、実質的に円形形状を有する。フィルター要素に類似のデザインが、その他の用途において使用し得る。以下の記述における使用のために、図1〜5は、フィルター要素を通るエアロゾルの流れの方向を示している矢印を含む。類似の数字の要素は、一般に、それらが登場する最初の図を参照して記述される。
1-5 show cross-sectional views of embodiments of the
図1を参照すると、フィルター要素10Aは、フィルター要素部分12および16において、フィルター材料11を含む。適切なフィルター材料としては、酢酸セルロースのトウおよび以下で詳細に述べられるその他の材料が挙げられる。
Referring to FIG. 1, filter element 10 </ b> A includes
キャビティ14は、部分12と16の間に配置される。本発明の一実施形態においては、本発明の触媒組成物13は、キャビティ14の全体にわたって分布される。キャビティ14は、空気をキャビティ中に吸い込むための空気希釈孔18を含む。空気希釈孔は、フィルター要素10が喫煙製品中に配置される時は、フィルター要素を取り囲む任意の外側包装材料を通して展開している。
本発明の触媒組成物は、フィルター要素中に粒状物質(例えば、炭素)を配置するために当業者に知られている方法を使用して、キャビティ14中に配置し得る。そのような方法の例は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6537186号明細書および米国特許公開第2002/0020420号明細書において示されている。
The catalyst composition of the present invention may be placed in the
図2は、本発明のフィルター要素10Bの代替実施形態を例示する。本発明の一実施形態においては、キャビティ14は、本発明の触媒組成物13および粒状炭素15の混合物を含む。この混合物は、1〜80重量%の本発明の触媒組成物および1〜80重量%の粒状炭素を含み得る。この混合物は、フィルター要素中に粒状物質を配置するために当業者に知られている方法を使用して、キャビティ14中に配置し得る。
FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of the
図3は、本発明のフィルター要素10Cのその他の代替実施形態を例示する。図3において示される実施形態において、キャビティ14は、キャビティ14Aおよび14Bに再分割されている。本発明の触媒組成物13は、下流のキャビティであるキャビティ14Aに配置される。粒状炭素15は、キャビティ14Aの上流のキャビティ14B中に配置される。キャビティにおける触媒組成物および粒状炭素の相対的位置は、逆にしてもよい。
FIG. 3 illustrates another alternative embodiment of the
図1〜3において、部分12および16、ならびにキャビティ14、または14Aおよび14Bの相対的長さは、目盛で描かれていない。一般に、フィルター要素10Aおよび10Bに類似の本発明の実施形態においては、各部分とキャビティの長さの割合、12/14/16は、30〜45/10〜40/30〜45である。長さ27mmのフィルター要素に対しては、これは、長さが8.1〜12.2mmの部分12;長さが2.7〜10.8mmのキャビティ14;および長さが8.1〜12.2mmの部分16となる。フィルター要素10Cについては、12/14A/14B/16の相対的長さ割合は、30〜45/5〜20/5〜20/30〜45である。長さ27.2mmのフィルター要素に対しては、これは、長さが8.1〜12.2mmの12;長さが1.4〜5.4mmのキャビティ14A;長さが1.4〜5.4mmのキャビティ14Bおよび長さが8.1〜12.2mmの部分16となる。
1-3, the relative lengths of
図4は、本発明のフィルター要素のその他の実施形態を例示する。フィルター要素10Dは、高密度フィルター材料23で取り囲まれたキャビティ21を含む。適切な高密度フィルター材料としては、フィルトロナ社(Filtrona)から入手可能な、スチーム結合された酢酸セルロースフィルターが挙げられるがこれに限らない。これらのスチーム結合フィルターは、75%を超える濾過効率を有する。キャビティの末端は、フィルター要素10Dを通るエアロゾル/気体混合物の通過を促進するためのフィルター材料23よりも低い濾過効率を有し得るフィルター材料11の領域に結合し得る。このフィルター要素は、キャビティ21と外部環境との間で空気を通過させるための空気希釈孔18を含む。
FIG. 4 illustrates another embodiment of the filter element of the present invention. The filter element 10 </ b> D includes a
キャビティの相対的な寸法は、用途によって変動し得る。一実施形態において、キャビティは、フィルター要素の直径の10〜50%の直径およびフィルター要素の長さの10〜80%の長さを有する。 The relative dimensions of the cavities can vary depending on the application. In one embodiment, the cavity has a diameter of 10-50% of the diameter of the filter element and a length of 10-80% of the length of the filter element.
キャビティ21は、本発明の触媒組成物13を含む。あるいはまた、キャビティ21は、触媒組成物13および粒状炭素の混合物で充填してもよい。
The
先の記述において言及した通り、図1〜4において示された本発明の実施形態は、本発明の触媒組成物を含むフィルター要素の部分を含む。フィルター要素における触媒組成物、または触媒組成物およびその他の粒状物質(例えば、粒状炭素)の充填密度は、一般に、0.5〜2.0g/cm3の範囲である。高いまたは低い充填密度が、フィルターを横断する許容される圧力損失を維持するために、特定の実施形態にとって望ましいであろう。 As mentioned in the preceding description, the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1-4 includes a portion of a filter element that includes the catalyst composition of the present invention. The packing density of the catalyst composition in the filter element, or the catalyst composition and other particulate material (eg, particulate carbon) is generally in the range of 0.5 to 2.0 g / cm 3 . A high or low packing density may be desirable for certain embodiments in order to maintain an acceptable pressure drop across the filter.
図5は、本発明のフィルター要素のその他の可能な実施形態を例示する。図5において示される通り、フィルター要素10Eは、フィルター材料11、および酢酸セルロースフィルター部分12を含む。フィルター要素11は、フィルター要素全体を通して分布されている、本発明の触媒組成物13と連絡しているフィルター材料を含む。フィルター材料11は、フィルター要素中への導入前に、触媒組成物と一緒に前処理し得る。
FIG. 5 illustrates another possible embodiment of the filter element of the present invention. As shown in FIG. 5, the filter element 10 </ b> E includes a
図1〜5において示されるフィルター要素10A〜10Eは、喫煙製品において見出されるような特定のインライン濾過用途を参照して示され、記述される。フィルター要素の外形は、その他の用途、例えば、本発明から逸脱することなく、ガスマスクフィルターにおける使用に適合させ得る。
The
喫煙製品におけるフィルター要素10A〜10Eの使用に関する更なる詳細は、残りの図を参照して、以下で与えられる。本発明は、特定の喫煙製品、即ち、フィルター要素において超微粒子を含む触媒組成物を利用する紙巻きタバコを参照して更に詳細に記述される。しかしながら、当業者に理解される通り、本発明の主部/原理は、その他のタバコ製品およびその他のフィルター用途に適用される。
Further details regarding the use of
図6は、本発明の喫煙製品の一実施形態を例示する。図6において示される通り、紙巻きタバコ30は、囲むための包装材料45において含まれる、喫煙可能な充填材料40の充填物またはロールの、一般に円筒状のロッド35を含む。ロッド35は、一般に、「喫煙可能なロッド」または「タバコロッド」と言われる。タバコロッドの末端は、喫煙可能な充填材料を暴露するために開放されている。
FIG. 6 illustrates one embodiment of the smoking product of the present invention. As shown in FIG. 6, the
本発明の一実施形態において、紙巻きタバコ30は、図1において示されるフィルター要素10A等の、触媒組成物を含むフィルター要素を含む。フィルター要素10Aが、図6に示されているが、本発明の触媒組成物を導入しているフィルター要素10A、10B、10C、10D、10Eのいずれも、またはその他のいずれのデザインも、本発明の喫煙製品の実施形態において利用し得る。
In one embodiment of the present invention, the
フィルター要素10Aは、フィルター要素およびタバコロッドが、端同士を合わせて、好ましくは、互いに隣接して軸方向に一直線に並ぶように、タバコロッド35の一端に隣接して配置される。フィルター要素10Aは、一般に、円筒形形状を有し、この直径は、タバコロッドの直径に本質的に等しい。フィルター要素の末端は、そこを通る空気および煙の通過を可能にするために開放されている。フィルター要素10Aは、外囲いプラグ包装材料60で長軸方向に伸びるその表面に沿って上包みされるフィルター材料11を含む。フィルター要素は、2つ以上のフィルター部分、および/またはその中に導入された芳香添加剤を有することができる。
The
フィルター要素10Aは、フィルター要素の全体の長さおよびタバコロッドの隣接領域の両方を囲む先端部材料65によってタバコロッド35にくっつけ得る。先端部材料65の内側表面は、プラグラップ60の外側表面およびタバコロッドの包装材料45の外側表面に、適当な接着剤を使用して固定的に確保し得る。通気または空気希釈される喫煙製品は、それぞれが先端部材料およびプラグラップを通して伸びている一連の穿孔18等の空気希釈手段を備えている。包装材料45は、紙巻きタバコ+接着層の重なり域(紙巻きタバコの製造の最後にできる)の全周に等しい幅を有する。
The
触媒組成物13は、フィルター要素10A内のキャビティに配置される。触媒組成物を取り巻く包装材料は、先端部材料を通して伸びる希釈孔18を含み得る。
The
図7は、中に配置される複数の触媒組成物を伴うフィルター要素を含む喫煙製品の実施形態を例示する。このような喫煙製品は、米国特許第6537186号明細書において記載されている方法を使用して調製することができる。 FIG. 7 illustrates an embodiment of a smoking product that includes a filter element with a plurality of catalyst compositions disposed therein. Such smoking products can be prepared using the methods described in US Pat. No. 6,537,186.
図7において例示される通り、紙巻きタバコ102は、断熱材112の保持ジャケット内に束縛された可燃性材料成分110を含む。可燃性材料成分110の後ろに長軸方向に位置しているのは、エアロゾル発生手段116である。エアロゾル発生手段は、1つまたは複数のエアロゾル形成材料(グリセリン等)、タバコの形態(タバコ粉末、抽出物または粉塵)、および芳香成分(可燃性材料成分の燃焼により発生した熱により揮発する)を含む。好ましくは、エアロゾル発生手段は、再生タバコキャストシート切断充填材料で有利に作られた支持体を含む。このような支持体は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第07/800679号(1991年11月27日出願)において記載されている。可燃性材料成分110は、同一出願人による係属特許出願、名称“Smoking Article Comprising Ultrafine Particles”(Crooksら)、米国特許出願第10/382244号(その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている超微粒子を含んでもよい。
As illustrated in FIG. 7, the
紙巻きタバコは、フィルター要素およびタバコロッドが、端同士を合わせて、好ましくは、互いに隣接して軸方向に一直線に並ぶように、エアロゾル発生手段116の一端に隣接して配置されるフィルター要素10Aまたはその他の適当なマウスピースを更に含み得る。フィルター要素10Aは、一般に、円筒形状を有し、その直径は、タバコロッドの直径に本質的に等しい。フィルター要素の末端は、そこを通る空気および煙の通過を可能にするために開放されている。フィルター要素10Aは、外囲いプラグ包装材料で長軸方向に伸びるその表面に沿って上包みされるフィルター材料11を含み得る。フィルター要素は、超微粒子を含む、本発明の触媒組成物13を含む。以下の記述から理解されるように、典型的な超微粒子の実際のサイズは、100nm未満であり得る。触媒組成物を含むフィルター要素の部分は、超微粒子を含むフィルター部分に隣接する包装材料において空気希釈孔18を含む。
The cigarette has a
図7において示される紙巻きタバコの実施形態を再度参照すると、フィルター要素10Aは、2つのフィルタープラグ11の間に配置されたキャビティを含む。2つのフィルタープラグは、酢酸セルロースフィルター材料等の従来のフィルター材料であってよい。キャビティは、本発明の複数の触媒組成物13で充填される。キャビティは、上述のもの(例えば、粒状炭素)等のその他の成分を更に含み得る。
Referring again to the cigarette embodiment shown in FIG. 7, the filter element 10 </ b> A includes a cavity disposed between the two filter plugs 11. The two filter plugs may be conventional filter materials such as cellulose acetate filter material. The cavity is filled with a plurality of
図6および7を参照して説明した本発明の喫煙製品の特定の実施形態は、喫煙製品のフィルター要素中に触媒組成物を導入している。本発明の、同じ実施形態、または代替実施形態は、喫煙製品のその他の構成部分中に配置される、本発明の触媒組成物を含み得る。例えば、触媒組成物は、喫煙可能材料、包装材料、燃料要素および/またはその他の成分中への導入を含めて、エアロゾル発生材料中に導入してよく、またはその近くもしくはその中に配置してよい。 The particular embodiment of the smoking product of the present invention described with reference to FIGS. 6 and 7 introduces a catalyst composition into the filter element of the smoking product. The same or alternative embodiments of the present invention may include the catalyst composition of the present invention disposed in other components of the smoking product. For example, the catalyst composition may be introduced into, disposed near, or within an aerosol generating material, including introduction into smokable materials, packaging materials, fuel elements and / or other components. Good.
図8は、触媒組成物13が、図7および米国特許第6537186号明細書を参照して記載されたものに類似の喫煙製品において燃料要素110に隣接して配置される、本発明の喫煙製品の実施形態を示す。図8において示される通り、空気希釈孔18は、触媒組成物を含む喫煙製品の部分に設けられる。図8におけるフィルター要素130は、従来の紙巻きタバコフィルターを表すが、本発明のフィルター要素が利用してもよい。
FIG. 8 illustrates a smoking product of the present invention in which the
当業者によって理解されるように、以下の項における記述は、一般に、図6および7において示される喫煙製品を含めて、本発明の喫煙製品の実施形態に適用される。 As will be appreciated by those skilled in the art, the descriptions in the following sections generally apply to the smoking product embodiments of the present invention, including the smoking products shown in FIGS.
喫煙製品は、一般に、包装材料によって囲まれる。包装材料は、喫煙製品+接着層の重なり域(紙巻きタバコの製造の最後にできる)の全周に等しい幅を有する。適切な包装材料は、一般に、当業者に知られており、上記で参照された特許出願および次の米国特許第4452259号明細書(Norman);第5878754号明細書(Petersonら);第5103844号明細書(Haydenら);第5060675号明細書(Milfordら);第4998541号明細書(Perfettiら);第4805644号明細書(Hampl,Jr.ら);第4461311号明細書(Matthewsら);第4450847号明細書(Owens);第4420002号明細書(Cline);および第4231377号明細書(Clineら)(それぞれは、参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。 Smoking products are generally surrounded by packaging material. The wrapping material has a width equal to the entire circumference of the smoking product + adhesive layer overlap area (made at the end of cigarette manufacture). Suitable packaging materials are generally known to those skilled in the art and the above referenced patent applications and the following U.S. Pat. Nos. 4,452,259 (Norman); 5,878,754 (Peterson et al.); Specification (Hayden et al.); 5060675 (Milford et al.); 4998541 (Perfetti et al.); 4805644 (Hampl, Jr. et al.); No. 4450847 (Owens); No. 44420002 (Cline); and No. 4231377 (Cline et al.), Each incorporated herein by reference.
本発明の実施における使用に適した紙包装材料は、市販されている。代表的な、紙巻きタバコ用紙包装材料は、エカスタ社(Ecusta Corp.)から、照会番号419、454、456、460および473として;ミケール社(Miquel)から、照会番号Velin 413、Velin 430、VE 825 C20、VE 825 C30、VE 825 C45、VE 826 C24、VE 826 C30および856DLとして;テルヴァコスキー社(Tervakoski)から、Tercig LK18、Tercig LK24、Tercig LK38、Tercig LK46およびTercig LK60として;ならびにワッテン社(Wattens)から、Velin Beige 34、Velin Beige 46、Velin Beige 60、および照会番号454 DL、454 LV、553および556として入手可能である。典型的な麻含有紙巻きタバコ用紙包装材料は、シュバイツアー社(Schweitzer−Mauduit International)から、銘柄名105、114、116、119、170、178、514、523、536、520、550、557、584、595、603、609、615および668として入手可能である。典型的な木材パルプ含有紙巻きタバコ用紙包装材料は、シュバイツアー社から、銘柄名404、416、422、453、454、456、465、466および468として入手可能である。
Paper packaging materials suitable for use in the practice of the present invention are commercially available. Exemplary cigarette paper packaging materials are available from Ecusta Corp. as reference numbers 419, 454, 456, 460 and 473; from Michael, reference numbers Velin 413, Velin 430, VE 825. As C20, VE 825 C30, VE 825 C45, VE 826 C24, VE 826 C30 and 856DL; from Tervakoski, Tercig LK18, Tercig LK24, Tercig LK38, Tercig LK46T (Wattens) from Velin Beige 34, Velin Beige 46,
本発明のある種の実施形態において、喫煙製品用包装材料は、同一出願人の同時係属特許出願、名称“Smoking Article Wrapping Materials Comprising Ultrafine Particles”(Crooksら)、米国特許出願第10/342618号(その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる)において記載されている超微粒子を含んでよい。 In certain embodiments of the present invention, the packaging material for smoking products is the same applicant's co-pending patent application, entitled “Smoking Articulating Wrapping Materials Ultrasizing Particles” (Cooks et al.), US Patent Application No. 10/342618 ( The disclosure may include the ultrafine particles described in (incorporated herein by reference).
フィルター要素は、フィルター要素の全体の長さおよびタバコロッドの隣接領域の両方を囲む先端部材料により、タバコ−ロッド/エアロゾル発生ロッドにくっつけ得る。先端部材料の内側表面は、プラグラップの外側表面およびタバコロッドの包装材料の外側表面に、適切な接着剤を使用して固定的に確保し得る。通気または空気希釈される喫煙製品は、それぞれが先端部材料およびプラグラップを通して伸びている一連の穿孔等の空気希釈手段を備えている。 The filter element may be attached to the tobacco-rod / aerosol generating rod by a tip material that surrounds both the entire length of the filter element and the adjacent region of the tobacco rod. The inner surface of the tip material may be fixedly secured to the outer surface of the plug wrap and the outer surface of the tobacco rod packaging material using a suitable adhesive. Smoking products that are ventilated or air diluted include air dilution means such as a series of perforations each extending through the tip material and the plug wrap.
本発明の喫煙製品を製造するのに有用な従来の自動紙巻きタバコロッド製造機は、モリン社(Molins PLC)またはハウニベルケコーバー社(Hauni−Werke Korber & Co.KG)から市販されているタイプのものである。例えば、Mark 8(Molin社から市販されている)またはPROTOS(ハウニベルケコーバー社から市販されている)として知られているタイプの紙巻きタバコロッド製造機が使用でき、必要であれば、適当に変更することができる。PROTOS紙巻きタバコ製造機についての記述は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4474190号明細書の第5欄、48行〜第8欄、3行において提供されている。紙巻きタバコの製造にとって適切な装置のタイプは、また、米国特許第4844100号明細書(Holznagel);第5156169号明細書(Holmesら)および第5191906号明細書(Myracle,Jr.ら);ならびにPCT WO02/19848号において示されている。紙巻きタバコ製造機の様々な成分のデザイン、およびこれらの成分を製造するのに使用される様々な材料は、紙巻きタバコ製造業界の当業者には容易に明らかである。
A conventional automatic cigarette rod making machine useful for producing the smoking product of the present invention is a type commercially available from Morins PLC or Hauni-Werke Korber & Co. KG. belongs to. For example, a cigarette rod making machine of the type known as Mark 8 (commercially available from Molin) or PROTOS (commercially available from Haunibergke Kober) can be used, if appropriate Can be changed. A description of a PROTOS cigarette making machine is provided in US Pat. No. 4,474,190,
喫煙製品は、一般に、約50mm〜約100mmの範囲の長さ、および約16mm〜約28mmの全周を有する。エアロゾル発生手段および得られる喫煙製品は、知られている紙巻きタバコ製造方法および装置を使用して、いずれかの知られている構成において製造することができる。包装材料は、その両側端が互いに隣接するように円形形状に形成される。包装材料の両端は互いに隣接、互いにほぼ隣接、または互いに僅かに重なり合うことができる。このような構成を有する紙巻きタバコロッドは、適切に装着された紙巻きタバコ製造機におけるボビンから紙包装紙を供給する工程、包装材料を、紙巻きタバコ製造機の装飾領域に通す工程、およびタバコロッドを形成する工程により提供することができる。 Smoking products generally have a length in the range of about 50 mm to about 100 mm and a full circumference of about 16 mm to about 28 mm. The aerosol generating means and the resulting smoking product can be manufactured in any known configuration using known cigarette manufacturing methods and equipment. The packaging material is formed in a circular shape so that both ends thereof are adjacent to each other. The ends of the packaging material can be adjacent to each other, substantially adjacent to each other, or slightly overlap each other. A cigarette rod having such a configuration includes a step of supplying paper wrapping paper from a bobbin in a properly equipped cigarette maker, a step of passing the packaging material through a decorative area of the cigarette maker, and a cigarette rod. It can be provided by the forming step.
本発明の喫煙製品の製造のために使用されるタバコ材料は、変えることができる。各種タバコ、生育方法、収穫方法および熟成方法についての記述は、Tobacco Production,Chemistry and Technology、Davisら(編)(1999)において示されている。タバコは、通常、切断充填材形態(例えば、約1/10インチ〜約1/60インチ、好ましくは、約1/20インチ〜約1/35インチの幅、および約1/4インチ〜約3インチの長さに切断されたタバコ充填材の細片またはストランド)において使用される。紙巻きタバコ内で使用されるタバコ充填材の量は、通常、約0.6g〜約1gの範囲である。タバコ充填材は、通常、タバコロッドを、約100mg/cm3〜約300mg/cm3、多くの場合、約150mg/cm3〜約275mg/cm3の充填密度で充填するために使用される。本明細書において使用される「充填密度」とは、喫煙可能なロッド内の単位容積を占める充填材料の重量を意味する。 The tobacco material used for the manufacture of the smoking product of the present invention can vary. Descriptions of various tobaccos, growth methods, harvesting methods and ripening methods are given in Tobacco Production, Chemistry and Technology, Davis et al. (Eds.) (1999). Tobacco is typically in the form of a cut filler (eg, about 1/10 inch to about 1/60 inch, preferably about 1/20 inch to about 1/35 inch wide, and about 1/4 inch to about 3 Used in tobacco filler strips or strands cut to an inch length). The amount of tobacco filler used in the cigarette is typically in the range of about 0.6 g to about 1 g. Tobacco filler, typically, the tobacco rod of about 100 mg / cm 3 ~ about 300 mg / cm 3, often used to fill in the packing density of about 150 mg / cm 3 ~ about 275 mg / cm 3. As used herein, “packing density” means the weight of packing material that occupies a unit volume within a smokable rod.
タバコは、加工タバコステム(例えば、カットロールまたはカットパフステム)、容積拡張タバコ(例えば、パフタバコ、プロパン拡張タバコおよびドライアイス拡張タバコ(DIET))、または再生タバコ(例えば、紙製造タイプまたはキャストシートタイプ方法を使用して製造される再生タバコ)等の加工形態を有することができる。 Tobacco can be processed tobacco stems (eg, cut rolls or cut puff stems), volume expanded tobacco (eg, puff tobacco, propane expanded tobacco and dry ice expanded tobacco (DIET)), or recycled tobacco (eg, paper-making type or cast sheet). Recycled tobacco manufactured using a type method).
一般に、紙巻きタバコ製造用タバコ材料は、所謂「ブレンド」形態において使用される。例えば、或る一般的なタバコブレンド、通常、「アメリカンブレンド」と言われるものは、煙熟成タバコ、バレー種タバコおよびオリエンタルタバコ、ならびに多くの場合においては、再生タバコおよび加工タバコステム等のある種の加工タバコの混合物を含む。特定の紙巻きタバコブランドの製造のために使用されるタバコブレンド内の各タイプのタバコの正確な量は、ブランド毎に変動する。例えば、Tobacco Encyclopedia、Voges(編)p.44−45(1984)、Browne、The Design of Cigarettes、3rd Ed.、p.43(1990)およびTobacco Production,Chemistry and Technology、Davisら(編)p.346(1999)を参照されたい。その他の代表的なタバコブレンドは、また、米国特許第4924888号明細書(Perfettiら);第5056537号明細書(Brownら);および第5220930号明細書(Gentry);ならびにBombickら、Fund.Appl.Toxicol.、39、p.11−17(1997)において示されている。また、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第2003/0131860号明細書(Ascraftら)を参照されたい。 In general, cigarette materials for making cigarettes are used in so-called “blend” forms. For example, some common tobacco blends, commonly referred to as “American blends,” include smoke-aged tobacco, valley tobacco and oriental tobacco, and in many cases, certain species such as recycled tobacco and processed tobacco stems. A mixture of processed tobacco. The exact amount of each type of tobacco in the tobacco blend used for the manufacture of a particular cigarette brand varies from brand to brand. For example, Tobacco Encyclopedia, Voges (ed.) P. 44-45 (1984), Browne, The Design of Cigarettes, 3 rd Ed. , P. 43 (1990) and Tobacco Production, Chemistry and Technology, Davis et al. (Ed.) P. 346 (1999). Other representative tobacco blends are also described in US Pat. Nos. 4,924,888 (Perfetti et al.); 5056537 (Brown et al.); And 5220930 (Gentry); and Bombick et al., Fund. Appl. Toxicol. 39, p. 11-17 (1997). See also US Patent Publication No. 2003/0131860 (Ascraft et al.), The disclosure of which is incorporated herein by reference.
所望であれば、前述のタバコ材料に加えて、本発明のタバコブレンドまたはエアロゾル発生材料は、本発明の触媒組成物を更に含み得る。触媒組成物は、タバコまたはエアロゾル発生材料全体にわたって実質的に均一に分布されてよく、または喫煙製品において別々の構成部として配置されてよい。例えば、触媒組成物は、喫煙製品において利用される加工タバコ中に導入してよい。加工タバコに関する詳細は、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第10/463211号(2003年6月17日出願)において開示されている。 If desired, in addition to the tobacco material described above, the tobacco blend or aerosol generating material of the present invention may further comprise the catalyst composition of the present invention. The catalyst composition may be distributed substantially uniformly throughout the tobacco or aerosol generating material, or may be arranged as a separate component in the smoking product. For example, the catalyst composition may be introduced into processed tobacco utilized in smoking products. Details regarding processed tobacco are disclosed in US patent application Ser. No. 10 / 463,211, filed Jun. 17, 2003, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
タバコおよび/またはエアロゾル発生材料は、その他の成分を更に含むことができる。その他の成分としては、ケーシング材料(例えば、糖、グリセリン、ココアおよび甘草)および先端部装飾材料(例えば、メントール等の芳香材料)が挙げられる。特定のケーシングおよび先端部装飾成分の選択は、必要とされる感覚特性等の要因に依存し、それらの成分の選択は、紙巻きタバコのデザインおよび製造業界の当業者には容易に明らかであろう。Gutcho、Tobacco Flavoring Substances and Methods、Noyes Data Corp.(1972)およびLeffingwellら、Tobacco Flavoring for Smoking Products(1972)を参照されたい。 The tobacco and / or aerosol generating material can further include other components. Other components include casing materials (eg, sugar, glycerin, cocoa and licorice) and tip decoration materials (eg, fragrance materials such as menthol). The selection of specific casing and tip decoration components will depend on factors such as the sensory characteristics required, and the selection of those components will be readily apparent to those skilled in the art of cigarette design and manufacture. . Gutcho, Tobacco Flavoring Substances and Methods, Noyes Data Corp. (1972) and Leffingwell et al., Tobacco Flavoring for Smoke Products (1972).
喫煙製品は、また、タバコロッドの製造中に包装材料に適用される側面継ぎ目接着剤内に少なくとも1つの芳香成分を導入することができる。即ち、例えば、様々な芳香剤は、包装材料の継ぎ目線に適用することのできる接着剤(ナショナルスターチ社(National Starch)から入手できるCS−2201A等の側面継ぎ目接着剤など)中に導入することができる。これらの芳香剤は、喫煙製品により発生する煙が与えるいずれかの味覚のないものまたは悪臭をマスクまたは改善するために使用される。典型的な芳香剤としては、メチルシクロペンテノロン、バニリン、エチルバニリン、4−パラヒドロキシフェニル−2−ブタノン、γ−ウンデカラクトン、2−メトキシ−4−ビニルフェノール、2−メトキシ−4−メチルフェノール、5−エチル−3−ヒドロキシ−4−メチル−2(5H)−フラノン、サリチル酸メチル、クラリーセージ油およびビャクダン油が挙げられる。一般に、このようなタイプの芳香成分は、接着剤および芳香成分の合計重量を基準にして、約0.2%〜約6.0%の量において使用される。 The smoking product can also introduce at least one fragrance component into the side seam adhesive that is applied to the packaging material during the manufacture of the tobacco rod. That is, for example, various fragrances are introduced into adhesives that can be applied to seam lines of packaging materials (such as side seam adhesives such as CS-2201A available from National Starch). Can do. These fragrances are used to mask or ameliorate any unsavory or malodor imparted by the smoke generated by the smoking product. Typical fragrances include methylcyclopentenolone, vanillin, ethyl vanillin, 4-parahydroxyphenyl-2-butanone, γ-undecalactone, 2-methoxy-4-vinylphenol, 2-methoxy-4-methyl. Phenol, 5-ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2 (5H) -furanone, methyl salicylate, clary sage oil and sandalwood oil. Generally, this type of fragrance component is used in an amount of about 0.2% to about 6.0%, based on the total weight of the adhesive and the fragrance component.
一般に、先端部材料は、先端部材料がタバコロッドの長さに沿って約3mm〜約6mm展開するように、フィルター要素およびタバコロッドの隣接領域を囲む。一般に、先端部材料は、従来の紙先端部材料である。先端部材料は、変えることのできる空隙率を有することができる。例えば、先端部材料は、本質的に空気非透過性、空気透過性であることができ、または、紙巻きタバコに対して空気希釈手段を与える穿孔、開口または通気孔の領域を有するために処理(例えば、機械的またはレーザー穿孔方法により)し得る。穿孔の全表面積および紙巻きタバコの外周に沿った穿孔の位置は、紙巻きタバコの性能特性を調節するために変えることができる。 In general, the tip material surrounds the filter element and adjacent regions of the tobacco rod such that the tip material develops from about 3 mm to about 6 mm along the length of the tobacco rod. Generally, the tip material is a conventional paper tip material. The tip material can have a porosity that can be varied. For example, the tip material can be essentially air impermeable, air permeable, or treated to have perforations, openings or vent areas that provide air dilution means for the cigarette ( For example, by mechanical or laser drilling methods). The total surface area of the perforations and the location of the perforations along the circumference of the cigarette can be varied to adjust the performance characteristics of the cigarette.
本発明の実施形態は、超微粒子を含む触媒組成物が、喫煙製品のフィルター要素中に導入される実施形態を含む。一般に、フィルター要素は、約5mm〜約40mm、好ましくは、約10mm〜約35mmの範囲の長さ;および約17mm〜約27mm、好ましくは、約22mm〜約25mmの全周を有する。本発明の触媒組成物は、喫煙製品の所望の性能特性を維持しながらそれらの触媒活性を最大にする位置において、フィルター要素内に配置されよう。一実施形態において、本発明の触媒組成物は、フィルターの口側末端から10〜15mmの間に配置される。 Embodiments of the present invention include embodiments in which a catalyst composition comprising ultrafine particles is introduced into a filter element of a smoking product. Generally, the filter element has a length in the range of about 5 mm to about 40 mm, preferably about 10 mm to about 35 mm; and a total circumference of about 17 mm to about 27 mm, preferably about 22 mm to about 25 mm. The catalyst compositions of the present invention will be placed in the filter element at a location that maximizes their catalytic activity while maintaining the desired performance characteristics of the smoking products. In one embodiment, the catalyst composition of the present invention is placed between 10-15 mm from the mouth end of the filter.
フィルター要素は、広い範囲の濾過効率を有する。フィルター要素は、フィルター材料の1つの部分、2つ以上の、長軸方向に配置された部分、またはその他の構成を有することができる。フィルターは、また、中空フィルター要素を形成するために、軸方向に配置される孔を含み得る。 The filter element has a wide range of filtration efficiencies. The filter element can have one portion of filter material, two or more longitudinally disposed portions, or other configurations. The filter may also include axially arranged pores to form a hollow filter element.
フィルター材料は、酢酸セルロース、ポリプロピレン、タバコ材料等のいずれかの適切な材料であることができる。フィルター材料は、炭素、例えば、炭素粒子を更に含み得る。適切なフィルター材料の例は、(i)フィラメント当り約3デニールおよび約35,000の合計デニール、ならびに(ii)フィラメント当り約3.5デニールおよび約35,000の合計デニールを有する酢酸セルロースのトウ品目である。このようなトウ品目は、約40重量%を超える、主流煙からの粒状物質の除去効率を示すフィルター要素を提供する。プラグラップは、一般に、従来の紙プラグラップであり、空気透過性または本質的に空気非透過性であることができる。しかしながら、必要であれば、非包装酢酸セルロースフィルター要素が使用できる。知られているプラグ−チューブ一体化方法を使用して提供される、2つ以上の部分を有するフィルター要素も使用できる。本発明における使用に適した様々なフィルター要素は、知られている紙巻きタバコフィルター製造方法および装置を使用して製造することができる。 The filter material can be any suitable material such as cellulose acetate, polypropylene, tobacco material, and the like. The filter material can further include carbon, eg, carbon particles. Examples of suitable filter materials are (i) a total denier of about 3 denier per filament and about 35,000, and (ii) a tow of cellulose acetate having a total denier of about 3.5 denier per filament and about 35,000 total denier. It is an item. Such tow items provide filter elements that exhibit greater than about 40% by weight of particulate matter removal efficiency from mainstream smoke. The plug wrap is generally a conventional paper plug wrap and can be air permeable or essentially air impermeable. However, if desired, unwrapped cellulose acetate filter elements can be used. Filter elements having two or more parts provided using known plug-tube integration methods can also be used. A variety of filter elements suitable for use in the present invention can be manufactured using known cigarette filter manufacturing methods and apparatus.
ある種のフィルター要素は、紙巻きタバコの望ましい吸引特性を維持しながら、最小限の主流煙除去効率を提供することができる。そのような最小限の煙除去効率は、所謂「低効率」フィルターにより与えられる。低効率フィルターは、主流煙粒子を除去するための最小限の能力を有する。一般に、低効率フィルターは、約40重量%以下の主流煙粒子除去効率を与える。低効率フィルターが使用することができるのは、相対的に低い「タール」生成が、主として相対的に高い水準の通気または空気希釈の結果として得られるからである。このような紙巻きタバコの構成は、主流気体成分の生成を減少させるための1つの手段を与える。低効率フィルター要素を得るための適切な材料の例は、フィラメント当り約8デニールおよび約40,000の合計デニールを有する酢酸セルロースのトウ品目である。 Certain filter elements can provide minimal mainstream smoke removal efficiency while maintaining the desirable suction characteristics of cigarettes. Such minimal smoke removal efficiency is provided by so-called “low efficiency” filters. A low efficiency filter has a minimal ability to remove mainstream smoke particles. In general, low efficiency filters provide mainstream smoke particle removal efficiency of about 40% by weight or less. Low efficiency filters can be used because relatively low “tar” production is obtained primarily as a result of relatively high levels of aeration or air dilution. Such a cigarette configuration provides one means for reducing the production of mainstream gaseous components. An example of a suitable material for obtaining a low efficiency filter element is a cellulose acetate tow item having about 8 denier per filament and a total denier of about 40,000.
フィルター要素は、炭素質材料等の粒状物質で充たされているキャビティを伴って製造することができる。例えば、フィルター要素は、酢酸セルロースフィルターの製造において伝統的に使用されるもの等のように、2つのフィルタープラグの間にキャビティを設けて製造することができる。このようなフィルター要素を製造するための装置および方法は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6537186号明細書において記載されている。以下に示される通り、本発明の触媒組成物は、このようなフィルター要素のキャビティ中に配置することができる。また、キャビティは、海泡石、シリカゲル、および活性または不活性炭素を含めて、他の適当な活性または不活性成分を含み得る。 The filter element can be manufactured with a cavity filled with a particulate material such as a carbonaceous material. For example, the filter element can be manufactured with a cavity between two filter plugs, such as those traditionally used in the manufacture of cellulose acetate filters. An apparatus and method for manufacturing such a filter element is described in US Pat. No. 6,537,186, which is incorporated herein by reference. As shown below, the catalyst composition of the present invention can be placed in the cavity of such a filter element. The cavities may also include other suitable active or inert components, including leptite, silica gel, and activated or inert carbon.
本発明の喫煙製品における使用のための触媒組成物の実施形態は、以下の特定の、非限定的実施例において例示される。 Embodiments of catalyst compositions for use in the smoking products of the present invention are illustrated in the following specific, non-limiting examples.
触媒調製
本発明の触媒組成物を以下の方法において調製する。
Catalyst Preparation The catalyst composition of the present invention is prepared in the following manner.
約0.5128gのテトラクロロ金(III)酸(49.5%の金金属、アルファアエサル社製(Alfa Aesar))を、10mlの脱イオン水に溶解し、溶液を、0.0671gの6N塩酸で酸性化する。約20.0233gのアルミナ(18〜30のアメリカメッシュ)を、この酸性化金溶液で均等に被覆する。金被覆アルミナ粒子(淡黄色を有していた)を、95℃で16時間乾燥した。乾燥した金被覆アルミナを、35mlの5.0N水酸化アンモニウムを含む脱イオン水750mlに添加する。懸濁液を、一晩中、勢いよく攪拌する。次に、金被覆アルミナを静置し、液体をデカントする。約750mlの脱イオン水を添加し、混合物を更に20分間攪拌する。金被覆アルミナを、凡そ30分間静置し、上澄み液を、塩素イオンの存在について、硝酸銀水溶液でテストする。金被覆アルミナを、脱イオン水で数回洗浄する。洗浄は、塩素イオンが上澄み液において存在しなくなった時に完了する。金被覆アルミナを、95℃で一晩中乾燥する。乾燥した金被覆アルミナを、約8時間、375℃まで加熱する。最終の触媒粒子は、自由流動の顆粒状であり、濃い紫色をしていて、約1.2%(超微粒子の重量対触媒組成物の重量(W/W))の理論金負荷値を有していた。触媒は、密閉容器において貯蔵する。 About 0.5128 g of tetrachloroauric (III) acid (49.5% gold metal, Alfa Aesar) was dissolved in 10 ml of deionized water and the solution was dissolved in 0.0671 g of 6N. Acidify with hydrochloric acid. About 20.0233 g of alumina (18-30 American mesh) is evenly coated with this acidified gold solution. Gold coated alumina particles (which had a pale yellow color) were dried at 95 ° C. for 16 hours. The dried gold coated alumina is added to 750 ml of deionized water containing 35 ml of 5.0N ammonium hydroxide. The suspension is stirred vigorously overnight. Next, the gold-coated alumina is allowed to stand and the liquid is decanted. Approximately 750 ml of deionized water is added and the mixture is stirred for an additional 20 minutes. The gold-coated alumina is allowed to stand for approximately 30 minutes and the supernatant is tested with an aqueous silver nitrate solution for the presence of chloride ions. The gold coated alumina is washed several times with deionized water. Washing is complete when chloride ions are no longer present in the supernatant. The gold coated alumina is dried at 95 ° C. overnight. The dried gold coated alumina is heated to 375 ° C. for about 8 hours. The final catalyst particles are free-flowing granules, dark purple and have a theoretical gold loading value of about 1.2% (weight of ultrafine particles vs. weight of catalyst composition (W / W)). Was. The catalyst is stored in a closed container.
触媒調製
本発明の触媒組成物の代替実施形態は、次の通りに調製される。
Catalyst Preparation An alternative embodiment of the catalyst composition of the present invention is prepared as follows.
顆粒状高表面積活性アルミナ(8〜14のアメリカメッシュ)を、フィッシャー社(Fisher Scientific International)から、品番A505−212として得る。このアルミナを、アルミナの粒径を小さくするために、乳棒乳鉢において粉砕する。一組の篩を、18〜30のアメリカメッシュ画分粉砕アルミナ(約0.6mm〜約1mmの粒径に相当する)を集めるために使用した。集めたアルミナを、95℃で2時間乾燥する。 Granular high surface area activated alumina (8-14 American mesh) is obtained as part number A505-212 from Fisher Scientific International. This alumina is crushed in a pestle mortar to reduce the particle size of the alumina. A set of sieves was used to collect 18-30 American mesh fraction ground alumina (corresponding to a particle size of about 0.6 mm to about 1 mm). The collected alumina is dried at 95 ° C. for 2 hours.
金を、アルファアエサル社から、品番12325として、テトラクロロ金(III)酸(49.5%の金金属)の形態で得る。約0.5022gのテトラクロロ金(III)酸を、10mlの脱イオン水に溶解し、溶液を、0.050gの6規定(6N)塩酸で酸性化する。約20.35gの乾燥アルミナ(上記からの)を、この酸性化金溶液で均等に被覆する。淡黄色を有する金被覆アルミナ粒子を、95℃で2時間乾燥した。乾燥金被覆アルミナを、35mlの5規定(5N)水酸化アンモニウムを含む脱イオン水700mlに注入する。懸濁液を、一晩中、勢いよく攪拌する。次の日、金被覆アルミナを静置し、液体をデカントする。約750mlの脱イオン水を添加し、混合物を更に5分間攪拌する。金被覆アルミナを静置し、上澄み液を、塩素イオンの存在について、硝酸銀水溶液でテストする。金被覆アルミナを、脱イオン水で数回洗浄する。硝酸銀水溶液を使用して、上澄み液においてもはや塩素イオンが検出されなくなった時に、洗浄は完了したものとみなす。金被覆アルミナを、95℃で一晩中乾燥する。乾燥した金被覆アルミナを、次いで、16時間、375℃まで加熱する。最終の触媒粒子は、自由流動の顆粒状であり、濃い紫色をしていて、1.2%(W/W)の理論金負荷値を有していた。使用しない時は、触媒組成物を、密閉容器において貯蔵した。 Gold is obtained from Alpha Aesal Corporation as part number 12325 in the form of tetrachloroauric (III) acid (49.5% gold metal). About 0.5022 g of tetrachloroauric (III) acid is dissolved in 10 ml of deionized water and the solution is acidified with 0.050 g of 6N (6N) hydrochloric acid. Approximately 20.35 g of dry alumina (from above) is evenly coated with this acidified gold solution. Gold-coated alumina particles having a pale yellow color were dried at 95 ° C. for 2 hours. Dry gold-coated alumina is poured into 700 ml of deionized water containing 35 ml of 5N (5N) ammonium hydroxide. The suspension is stirred vigorously overnight. The next day, leave the gold-coated alumina and decant the liquid. Approximately 750 ml of deionized water is added and the mixture is stirred for an additional 5 minutes. The gold coated alumina is allowed to settle and the supernatant is tested with an aqueous silver nitrate solution for the presence of chloride ions. The gold coated alumina is washed several times with deionized water. Washing is considered complete when no more chloride ions are detected in the supernatant using an aqueous silver nitrate solution. The gold coated alumina is dried at 95 ° C. overnight. The dried gold coated alumina is then heated to 375 ° C. for 16 hours. The final catalyst particles were free-flowing granules, dark purple, and had a theoretical gold loading value of 1.2% (W / W). When not in use, the catalyst composition was stored in a closed container.
触媒の性能
実施例1および2において製造された本発明の触媒組成物の有効性は、95%の空気および5%の一酸化炭素を含むガス混合物ならびにECLIPSE(登録商標)試作品紙巻きタバコの喫煙および従来の燃焼した紙巻きタバコにより発生した主流全体の煙において決定される。
Catalyst Performance The effectiveness of the catalyst composition of the present invention produced in Examples 1 and 2 is determined by the gas mixture containing 95% air and 5% carbon monoxide and smoking of ECLIPSE® prototype cigarettes. And in the mainstream smoke generated by conventional burned cigarettes.
以下のテストのために、一酸化炭素/二酸化炭素NDIR(非分散形赤外線分析計)を、Filamatic Smoking Machine、Model DAB−5(ナショナルインスツルメント社(National Instruments Co.、Baltimore、Maryland)により製造された)の一端に取り付けた。以下の実施例において使用されるCO/CO2NDIR分析計は、ローズマウント社(Rosemount Analytical Inc.)から市販されている。 For the following tests, carbon monoxide / carbon dioxide NDIR (non-dispersive infrared analyzer) is manufactured by Filamatic Smoking Machine, Model DAB-5 (National Instruments Co., Baltimore, Maryland) Attached to one end). The CO / CO 2 NDIR analyzer used in the following examples is commercially available from Rosemount Analytical Inc.
一酸化炭素−空気混合物における一酸化炭素量の減少
5重量%の一酸化炭素(CO)および95重量%の空気から成る気体混合物を、触媒組成物のベッドを含むガラス管を通して吸引する。管は、長さ12cm、直径1.25cmである。使用された触媒組成物は、実施例1において調製された触媒組成物である。
Reduction of the amount of carbon monoxide in the carbon monoxide-air mixture A gas mixture consisting of 5 wt% carbon monoxide (CO) and 95 wt% air is drawn through a glass tube containing a bed of catalyst composition. The tube is 12 cm long and 1.25 cm in diameter. The catalyst composition used is the catalyst composition prepared in Example 1.
約5gの触媒組成物を、ほぼ管の寸法まで充填し、ガラスウールと一緒に定位置に保持する。この寸法のベッドは、毎秒17.5ccの流速で測定して、水の約70mmの圧力損失を有した。ガス流を、30秒間隔のパフサイクルにおいて、2秒当り50ccの流速でベッドを通過させる(即ち、50/30/2の喫煙条件)。 About 5 g of catalyst composition is filled to approximately tube size and held in place with the glass wool. A bed of this size had a pressure drop of about 70 mm of water, measured at a flow rate of 17.5 cc per second. The gas stream is passed through the bed at a flow rate of 50 cc per second (ie 50/30/2 smoking conditions) in a 30 second interval puff cycle.
ベッドを出て行くガスを、CO/CO2NDIR分析計に通す。対照(触媒組成物を伴わないガラス管)は、一酸化炭素の二酸化炭素への転換を全く起こさなかった。しかしながら、触媒組成物は、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化において有効である。50mlの最初のパフにおいて、約85%の一酸化炭素が、二酸化炭素へ転換される。同じガス組成物の数回のパフをベッドに通した。触媒組成物のベッドは、それを通過するガスの750mlが通過した後でも転換効率を維持した。平均転換効率は、各50mlの15回パフに対して約74.4%である。テストガス混合物への厳しい暴露後でも触媒の不活性化は存在しない。
The gas leaving the bed is passed through a CO / CO 2 NDIR analyzer. The control (glass tube without catalyst composition) did not cause any conversion of carbon monoxide to carbon dioxide. However, the catalyst composition is effective in the oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide. In the first 50 ml puff, about 85% of carbon monoxide is converted to carbon dioxide. Several puffs of the same gas composition were passed through the bed. The bed of catalyst composition maintained conversion efficiency even after 750 ml of gas passing through it. The average conversion efficiency is approximately 74.4% for each 50
ECLIPSE(登録商標)型紙巻きタバコの主流煙における一酸化炭素の減少
実施例1の触媒組成物を含むガラス管は、上述の通りに調製される。ECLIPSE(登録商標)型紙巻きタバコの実験的試作品は、この実施例のために使用される。試作品は、現在入手可能な製品と同じものである。紙巻きタバコの口側末端からの全体の煙を、触媒組成物のベッドに直接に通す。50mlの煙を、30秒毎に、2秒間、ベッドに通した。ベッドを出て行く煙を、ケンブリッジパッド(Cambridge pad)に通して、煙の粒状相を捕捉する。得られる、煙の粒子状物質のないガス相を、CO/CO2分析のために、NDIR分析計に通す。続いて、2本の追加の試作品紙巻きタバコを、同じ喫煙条件下で喫煙し、煙を、同じ触媒組成物の床に通した。全部で3本の紙巻きタバコからの煙を、触媒床に通す。
Reduction of carbon monoxide in mainstream smoke of ECLIPSE® type cigarettes A glass tube containing the catalyst composition of Example 1 is prepared as described above. An experimental prototype of ECLIPSE® type cigarette is used for this example. The prototype is the same as the product currently available. The entire smoke from the mouth end of the cigarette is passed directly through the bed of catalyst composition. 50 ml of smoke was passed through the bed every 30 seconds for 2 seconds. The smoke leaving the bed is passed through a Cambridge pad to capture the particulate phase of the smoke. The resulting gas phase without smoke particulates is passed through an NDIR analyzer for CO / CO 2 analysis. Subsequently, two additional prototype cigarettes were smoked under the same smoking conditions and the smoke passed through the same catalyst composition bed. A total of three cigarette smokes are passed through the catalyst bed.
試作品紙巻きタバコを、ガラス管において触媒組成物なしで喫煙し、試作品紙巻きタバコにおける一酸化炭素の量を確定する。試作品紙巻きタバコは、各50mlの15回パフにおいて、33.5単位の一酸化炭素を生成した。触媒床を通して喫煙された最初のテスト紙巻きタバコの喫煙は、一酸化炭素において、対照における33.5単位/紙巻きタバコから、13.9単位/紙巻きタバコの減少(一酸化炭素において58.55%の減少)をもたらした。同じベッドを通して喫煙された第二の試作品紙巻きタバコの喫煙は、紙巻きタバコ当り、22.9単位の一酸化炭素、一酸化炭素において31.6%の減少をもたらした。同じベッドを通した第三の試作品紙巻きタバコの喫煙は、紙巻きタバコ当り、25.6単位の一酸化炭素、一酸化炭素において23.5%の減少をもたらした。
The prototype cigarette is smoked without a catalyst composition in a glass tube to determine the amount of carbon monoxide in the prototype cigarette. The prototype cigarette produced 33.5 units of carbon monoxide in 50
不活性化は、第二の喫煙での触媒組成物において見られ、第三の試作品紙巻きタバコは、触媒組成物が、空気および一酸化炭素だけの混合物にさらされる時には観察されない。従って、観察された不活性化は、煙における特定の成分、または、一酸化炭素以外の成分に原因する可能性がある。 Inactivation is seen in the second smoking catalyst composition and the third prototype cigarette is not observed when the catalyst composition is exposed to a mixture of air and carbon monoxide only. Thus, the observed inactivation can be attributed to specific components in smoke or components other than carbon monoxide.
触媒活性の測定
この実施例は、上記の実施例2において製造された超微粒子触媒組成物の触媒活性を例示する。
Measurement of Catalytic Activity This example illustrates the catalytic activity of the ultrafine particle catalyst composition produced in Example 2 above.
触媒活性は、本明細書においては、「比活性」(Turn−Over−Frequency:TOF)に関して表される。この適用のために、TOFは、長さ12cm、直径1.25cmのガラス管において既知量のテスト触媒組成物を設置することにより測定される。触媒組成物は、2つのガラス繊維マットの間に挟まれる。室温での5%の一酸化炭素および95%の空気を含むガス混合物を、30秒間隔のパフサイクルにおいて2秒当り50ccの速度で触媒床に通す。これは、1.5リットル/分の有効流速をもたらす。出口ガスを、COおよびCO2の濃度が記録される非分散形赤外線分析計に通す。TOFを測定するために、テストガス(5%CO、95%空気)の15回の50mlパフを、触媒組成物を含む床に通す。床を出て行くCOおよびCO2の濃度は、出口ガスの最後の50mlパフにおいて記録される。TOFは、毎秒触媒1g当りの転換CO%として表される。従って、
TOF=(CO入口−CO出口)×100/(CO入口×触媒の重量×2)
表1は、本明細書において記載された手順により生成した、触媒組成物のTOFを示す。
Catalytic activity is expressed herein in terms of “specific activity” (Turn-Over-Frequency: TOF). For this application, TOF is measured by placing a known amount of test catalyst composition in a
TOF = (CO inlet− CO outlet ) × 100 / (CO inlet × catalyst weight × 2)
Table 1 shows the TOF of the catalyst composition produced by the procedure described herein.
実施例2の触媒組成物は、実施例1の触媒組成物の触媒活性の約2.8倍を示した。 The catalyst composition of Example 2 exhibited about 2.8 times the catalytic activity of the catalyst composition of Example 1.
従来の紙巻きタバコの主流煙における一酸化炭素の減少
活性炭を含むキャビティフィルターを備えた従来の紙巻きタバコを、この検討のための紙巻きタバコの煙におけるCOの量を減少することにおける触媒調製の効率を測定するために使用する。紙巻きタバコから出て行く煙を、ガラス管(長さ12cm、直径1.25cm)に含まれる、実施例2において製造された触媒組成物の床に通す。触媒床から出て行く煙を、ケンブリッジパッドに通して濾過する。濾過された煙を、NDIR分析計に供給する。
Reduction of carbon monoxide in mainstream smoke of conventional cigarettes Conventional cigarettes with a cavity filter containing activated carbon can be used to improve the efficiency of catalyst preparation in reducing the amount of CO in cigarette smoke for this study. Used to measure. The smoke exiting the cigarette is passed through the bed of catalyst composition produced in Example 2 contained in a glass tube (
この処理は、触媒組成物を、全体の(即ち、粒子およびガス相の両方の)煙にさらすものである。湿潤合計粒状物質(Wet Total Particulate Matter)(「WTPM」)を、ケンブリッジパッドの重量における増加として測定し、COをNDIRで測定する。 This treatment exposes the catalyst composition to the entire (ie, both particulate and gas phase) smoke. Wet Total Particulate Matter (“WTPM”) is measured as an increase in the weight of the Cambridge pad and CO is measured by NDIR.
対照として、25本の紙巻きタバコを、FTC35/60/2の喫煙条件下で喫煙した。対照紙巻きタバコに対する結果は、表2において示される。データは、25本の紙巻きタバコの平均を表す。
As a control, 25 cigarettes were smoked under
表2は、対照紙巻きタバコのFTC喫煙生成を示す。紙巻きタバコは、標準FTC条件下で喫煙した時に、11.7mgのWTPM、9.7mgのタールおよび9.3mgのCOを生成した。 Table 2 shows the FTC smoking production of the control cigarette. The cigarette produced 11.7 mg WTPM, 9.7 mg tar and 9.3 mg CO when smoked under standard FTC conditions.
この実施例のために、紙巻きタバコを、50/30/2の喫煙条件で、8回のパフのために喫煙した。対照紙巻きタバコは、31mgのWTPMおよび11.0mgのCOを生成した。同じ紙巻きタバコを、触媒の存在下で喫煙すると、27mgのWTPMおよび7.6mgのCOを生成した。これらの結果は、図9において示される。触媒床は、3.4mgのCOおよび4mgのWTPMを除去した。従って、COは、約31%減少する。 For this example, cigarettes were smoked for 8 puffs at 50/30/2 smoking conditions. The control cigarette produced 31 mg WTPM and 11.0 mg CO. Smoking the same cigarette in the presence of catalyst produced 27 mg WTPM and 7.6 mg CO. These results are shown in FIG. The catalyst bed removed 3.4 mg CO and 4 mg WTPM. Thus, CO is reduced by about 31%.
紙巻きタバコのフィルター要素における触媒組成物の使用に伴う1つの可能性のある問題は、触媒の活性部位が、紙巻きタバコの煙によって不活性化される可能性がある点である。触媒組成物についての煙の不活性化効果を減少させるためのいくつかの方法がテストされた。触媒組成物の除去効率は、1gの活性炭(Pica G277、20X50のアメリカメッシュ)を、1gの実施例1の触媒組成物と混合し、本明細書に記載されたテストを繰り返すと「2倍」となった。触媒の量の半分だけを含む混合物は、2gの実施例1の触媒組成物と同様の、煙からのCOの量を除去した。混合物の除去効率は、活性炭が、同じ量の高表面積アルミナ(フィッシャー社製)で置き換えられると著しく減少する。従って、活性炭は、触媒を汚染する煙成分の除去において、アルミナよりも潜在的に更に有効である。 One possible problem with the use of catalyst compositions in cigarette filter elements is that the active sites of the catalyst can be inactivated by cigarette smoke. Several methods have been tested to reduce the smoke deactivation effect on the catalyst composition. The removal efficiency of the catalyst composition was “doubled” when 1 g of activated carbon (Pica G277, 20 × 50 American mesh) was mixed with 1 g of the catalyst composition of Example 1 and the test described herein was repeated. It became. A mixture containing only half of the amount of catalyst removed the amount of CO from the smoke, similar to 2 g of the catalyst composition of Example 1. The removal efficiency of the mixture is significantly reduced when the activated carbon is replaced with the same amount of high surface area alumina (Fischer). Thus, activated carbon is potentially more effective than alumina in removing smoke components that contaminate the catalyst.
本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されたが、変形および変更は、当業者にとって明らかであると訴えられる可能性がある点が理解すべきである。そのような変形および変更は、本明細書に添付された特許請求の範囲により定義される本発明の権限および範囲内とみなすべきである。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it should be understood that variations and modifications may be apparent to those skilled in the art. Such variations and modifications are to be considered within the authority and scope of the present invention as defined by the claims appended hereto.
Claims (24)
前記ロッドの第一端部に組み合わさったフィルター要素、および
超微粒子を含む少なくとも1つの触媒組成物
を含み、
前記少なくとも1つの触媒組成物は、150Cより低い温度で一酸化炭素を二酸化炭素に転換するために作用する喫煙製品。 A rod of aerosol generating material,
A filter element combined with the first end of the rod, and at least one catalyst composition comprising ultrafine particles;
The at least one catalyst composition acts to convert carbon monoxide to carbon dioxide at temperatures below 150C.
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