JP2015117437A

JP2015117437A - 不透明度を維持し主流煙中一酸化炭素量を減少させるシガレット巻紙

Info

Publication number: JP2015117437A
Application number: JP2012081455A
Authority: JP
Inventors: 哲哉吉村; Tetsuya Yoshimura; 石川　信幸; Nobuyuki Ishikawa; 信幸石川; 祐一郎木戸; Yuichiro Kido; 拓日出島; Taku Hideshima
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2015-06-25
Also published as: WO2013146325A1; TW201345446A

Abstract

【課題】低い坪量を有するが不透明度を維持し、かつ主流煙中の一酸化炭素量を減少させるシガレット巻紙を提供すること。【解決手段】１４ｇ／ｍ2以上４０ｇ／ｍ2未満の坪量を有し、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムが、１０〜４０重量％の割合で含有されていることを特徴とするシガレット巻紙。好ましくは、前記炭酸カルシウムの一次粒子は柱状もしくは針状の形状を有する。好ましくは、前記炭酸カルシウムの一次粒子は４以上１０未満の平均アスペクト比を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、シガレット巻紙に係り、より具体的には、不透明度を維持し主流煙中一酸化炭素量を減少させるシガレット巻紙に関する。

低坪量のシガレット巻紙は、主流煙中の一酸化炭素量を低減することが可能であるが、シガレット巻紙の不透明度が下がりたばこ刻みが透けて見えやすいため、外観上好ましくない。一方、不透明度を高めるためにシガレット巻紙の坪量を上げると、主流煙中の一酸化炭素量が増大する。このように、シガレット巻紙は、巻紙として十分な不透明度を維持しながら主流煙中の一酸化炭素量を低減させることが難しい。

一般に、シガレット巻紙の不透明度を向上させるために、炭酸カルシウムなどの填料を紙原料に添加する。

特許文献１は、紙の剛度および不透明度を向上させるために、填料として、二次粒子がイガ状の形態である炭酸カルシウムをパルプに添加することを開示する。具体的には、特許文献１は、下記炭酸カルシウム（i）および（ii）の少なくとも１種をパルプに添加することを開示する：（i）平均粒径０．５〜６．５μｍの中核体から突出する１００〜４０００本の突起を有し、該突起の平均直径Ｄが０．０８〜０．２０μｍであり、且つその長さＬが０．２５〜２．０μｍであり、Ｌ／Ｄが３〜１０の範囲内にある炭酸カルシウム、および（ii）電子顕微鏡観察による平均寸法が長さＬ＝０．５〜１０μｍ、幅Ｗ＝０．０５〜２．０μｍ、アスペクト比（Ｌ／Ｗ）＝１０〜５０である針状一次粒子が三次元的に不規則に絡み合って形成されており、水銀圧入法ポロシメーターによる空隙容積１．８〜３．３ｍｌ／ｇおよび吸油量５０〜１００ｍｌ／１００ｇを有する炭酸カルシウム。

また、特許文献２は、不透明度および通気度を向上させることを目的として、炭酸カルシウムの針状一次粒子が三次元的に不規則に絡み合って形成された炭酸カルシウムの針状絡合体をたばこ用巻紙に含有させることを開示する。特許文献２は、炭酸カルシウムの針状絡合体は、平均孔径が０．５μｍから１．２５μｍの範囲の内部空隙を有すること、および炭酸カルシウムの針状一次粒子は、アスペクト比が１０〜５０であることを開示し、特許文献２は、上記炭酸カルシウムを含むたばこ用巻紙に関するものである。

特開昭５５−４０８４９号公報特開昭５９−９４７００号公報

上述のとおり、シガレット巻紙は、巻紙として十分な不透明度を維持しながら主流煙中の一酸化炭素量を低減させることが難しい。かかる事情に鑑み、本発明は、低い坪量を有するが不透明度を維持し、かつ主流煙中の一酸化炭素量を減少させるシガレット巻紙を提供することを目的とする。

本発明者らは、二次粒子がイガ形状を有する特定の炭酸カルシウムを紙原料に添加して低坪量の紙を作成すると、他の炭酸カルシウムを使用した場合と比べて不透明度を高め、かつ主流煙中の一酸化炭素量が減少することを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、１４ｇ／ｍ²以上４０ｇ／ｍ²未満の坪量を有し、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムが、１０〜４０重量％の割合で含有されていることを特徴とするシガレット巻紙を提供する。好ましくは、前記炭酸カルシウムの一次粒子は柱状もしくは針状の形状を有する。好ましくは、前記炭酸カルシウムの一次粒子は４以上１０未満の平均アスペクト比を有する。

本発明のシガレット巻紙は、填料として所定の炭酸カルシウムを含有することにより、低い坪量であるにもかかわらず不透明度を維持し、かつ主流煙中の一酸化炭素量を減少させることができる。また、本発明のシガレット巻紙は、低い坪量を有し、主流煙中の一酸化炭素量を減少させることができるため、表面に燃焼抑制剤が塗布された低延焼性シガレット巻紙のベース巻紙としても有用である。

図１は、イガ形状を有する二次粒子の一例を模式的に示す図である。図２は、針状および柱状一次粒子の例を模式的に示す図である。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明のシガレット巻紙は、１４ｇ／ｍ²以上４０ｇ／ｍ²未満の坪量を有し、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムが、１０〜４０重量％の割合で含有されている。

本発明のシガレット巻紙に用いられるパルプ繊維は、通常のシガレット巻紙に使用されている亜麻パルプ繊維、木材パルプ繊維（広葉樹パルプ、針葉樹パルプ）等から構成することができる。

本発明のシガレット巻紙は、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを、上記パルプ繊維に、巻紙の総坪量に対して１０〜４０重量％、好ましくは１０〜３５重量％、より好ましくは２０〜３５重量％の割合で配合したものである。すなわち、本発明のシガレット巻紙は、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを上記パルプ繊維に１．９〜７．４ｇ／ｍ²、好ましくは１．９〜６．５ｇ／ｍ²、より好ましくは３．７〜６．５ｇ／ｍ²の量で配合したものである。炭酸カルシウムは、粒子の形態で含有され、その粒径は、コスト、抄紙のしやすさの観点から適宜選ぶことができるが、０．０２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。本明細書において炭酸カルシウムの含有量は、製造後のシガレット巻紙に含有される炭酸カルシウム量を意味する。シガレット巻紙中の炭酸カルシウム量は、灰分測定により、もしくは、後述の実施例に記載されるとおり、抽出後、カルシウムイオンを定量することにより求めることができる。

本発明で用いられる炭酸カルシウムは、化学反応により合成される合成炭酸カルシウムであり、合成炭酸カルシウムの一次粒子の形状およびサイズは、おおよそ揃っており均質である。本明細書において、「一次粒子」は、化学反応により合成された直後の粉体を構成する基本粒子を意味し、「二次粒子」は、多数の一次粒子が凝集して形成された集合体を意味する。

イガ形状を有する炭酸カルシウムの二次粒子は、一般的な抄紙の工程で一次粒子が凝集することにより形成される。ここで、「イガ形状」とは数十〜数千の柱状または針状の形状を持つ一次粒子が三次元に絡み合った凝集形状を表す。「イガ形状」の具体例として、特開昭５５−４０８４９、特開昭５９−９４７００に示される態様が挙げられる。「イガ形状」の一例を模式的に図１に示す。イガ形状は、中心に中核体を有し、中核体から多数の一次粒子が突出していてもよいし、中心に中核体を有していなくてもよい。二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムとして、たとえば、カルライトＳＡ（白石工業株式会社）、イガグリ状炭酸カルシウム（ニューライム株式会社）を使用することができる。

炭酸カルシウムは、一次粒子の形態でパルプ繊維に添加されてもよいし、二次粒子の形態でパルプ繊維に添加されてもよいし、一次粒子の形態と二次粒子の形態の混合物としてパルプ繊維に添加されてもよい。いずれの場合も、炭酸カルシウムは、シガレット巻紙中でイガ形状となる。

二次粒子がイガ形状を形成するために好ましい一次粒子の形状およびサイズについて以下に説明する。一次粒子は、柱状形状もしくは針状形状を有することが好ましい。

柱状形状もしくは針状形状の代表的な形状を模式的に図２に示す。図２に示される一次粒子は、一方向に伸長した形状を有する。粒子の伸長方向を縦方向とし、縦方向の最大値を「長さ（Ｌ）」とする。縦方向に直交する向きを幅方向とし、幅方向の最大値を「幅（Ｗ）」とする。一次粒子の「幅（Ｗ）」に対する「長さ（Ｌ）」の比をアスペクト比という。柱状もしくは針状一次粒子の幅（Ｗ）に対する長さ（Ｌ）の比（アスペクト比）は、４以上１０未満であることが好ましい。ここで、柱状粒子および針状粒子とは、いずれも、アスペクト比が４以上の粒子を指す（図２参照）。柱状と針状は、電子顕微鏡で観察した一次粒子が、先がとがった形状を有するか否かにより区別することができる。すなわち、柱状は、先がとがった形状を有しておらず（図１(ｃ)および(ｄ)参照）、針状は、先がとがった形状を有している（図１(ａ)および（ｂ）参照）。針状は、とがった形状を、粒子の伸長方向の両端に有していてもよいし、一端に有していてもよい。柱状は、円柱の形状に加えて円錐台の形状も含む。

一次粒子の幅（Ｗ）および長さ（Ｌ）は、例えば走査型電子顕微鏡を用いて測定することができる。

本発明において炭酸カルシウムは、好ましくは、その一次粒子が柱状または針状であり、更に好ましくは、一次粒子の平均アスペクト比が４以上１０未満の範囲にあり、且つ一次粒子の平均長さ（Ｌ）が０．１〜１．５μｍである。

平均アスペクト比は、代表的な複数（少なくとも５０個、たとえば５０〜２００個）の粒子を選抜して、各粒子について一次粒子の幅（Ｗ）および長さ（Ｌ）を測定してアスペクト比を求め、これらアスペクト比の平均値を求めることにより得ることができる。平均長さ（Ｌ）も、代表的な複数（少なくとも５０個、たとえば５０〜２００個）の粒子を選抜して、各粒子について長さ（Ｌ）を測定し、これら長さ（Ｌ）の平均値を求めることにより得ることができる。

本発明のシガレット巻紙は、１４ｇ／ｍ²以上４０ｇ／ｍ²未満の坪量を有する。シガレット巻紙の坪量は、好ましくは２０ｇ／ｍ²以上４０ｇ／ｍ²未満、より好ましくは２０〜３０ｇ／ｍ²である。本発明のシガレット巻紙は、先行技術文献として挙げた特許文献１および２の紙と比較して細孔容積が小さい。本発明のシガレット巻紙は、水銀圧入ポロシメーターで測定される細孔容積が、好ましくは１．０〜１．８ｍｌ／ｇである。また、シガレット巻紙の密度は、好ましくは０．４〜１．０ｇ／ｃｍ³である。

本発明では、二次粒子がイガ形状を有する所定の炭酸カルシウムを填料として使用することにより、巻紙の細孔容積が増大し、これにより巻紙の不透明度が高まるとともに、巻紙の燃焼特性が変化して、主流煙中の一酸化炭素量を低減させることができたと推測される。

本発明のシガレット巻紙は、燃焼調節剤を含んでいてもよい。燃焼調節剤としては、クエン酸アルカリ金属塩が好ましく用いられ、特に好ましくは、クエン酸カリウムおよびクエン酸ナトリウムであり、これらは単独で、または組み合わせて用いることができる。本発明のシガレット巻紙が燃焼調節剤を含む場合、燃焼調節剤は、シガレット巻紙中に、５．０重量％以下の量で含まれることが好ましく、１．５重量％以下の量で含まれることがより好ましい。

本発明のシガレット巻紙は、フィルター付きシガレットの巻紙として使用することができる。すなわち、本発明の一つの態様によれば、本発明のシガレット巻紙によりロッド形状に巻かれたたばこ刻みを含むたばこロッドと、このたばこロッドの一端にチップペーパーにより同軸上に接続されたフィルターとを含むシガレットが提供される。

本発明のシガレット巻紙は、その表面に燃焼抑制剤を塗布してもよい。すなわち本発明のシガレット巻紙は、低延焼性シガレット巻紙のベース巻紙として使用することもできる。燃焼抑制剤としては、シガレット巻紙に低延焼特性を付与することが知られている任意の物質を使用することができ、たとえばペクチン、アルギン酸塩などを使用することができる。燃焼抑制剤は、公知の手法に従って、ベース巻紙の一方の表面に塗布することができる。燃焼抑制剤は、ベース巻紙の一方の表面の全領域に塗布されてもよいし、ベース巻紙の一方の表面に互いに離間して設けられた複数のバンド状の領域として塗布されてもよい。

表面に燃焼抑制剤が塗布されているシガレット巻紙は、塗布されていないシガレット巻紙と比較して主流煙中の一酸化炭素量を増大させることが知られている。しかし、本発明のシガレット巻紙は、低い坪量を有し、優れた一酸化炭素低減効果を有しているため、燃焼抑制剤の塗布により塗布前と比べて主流煙中の一酸化炭素量を増大させるが、一酸化炭素の生成を抑制することが期待される。

以下、実施例により本発明を説明する。

例１〜８
例１〜例８で使用した炭酸カルシウムの商品名（購入先）は、以下のとおりである。

例１： PCX-850（白石工業株式会社）
例２：球状炭酸カルシウム（ニューライム株式会社）
例３： Ultrapaque（スペシャルティミネラルズインコーポレイテッド）
例４：六角板状炭酸カルシウム（ニューライム株式会社）
例５：針状炭酸カルシウム（ニューライム株式会社）
例６： UNICA（米庄石灰工業株式会社）
例７：交差円盤状炭酸カルシウム（ニューライム株式会社）
例８：カルライトSA（白石工業株式会社）
例１〜７の炭酸カルシウムは、巻紙中で二次粒子を形成するものもあるが、イガ状とはならない。例８の炭酸カルシウムは、巻紙中でイガ形状の二次粒子を形成する。

パルプ（亜麻）をカナダ濾水度法にて１３０ＣＳＦに叩解し、叩解したパルプに、上記炭酸カルシウムを表１に示す含有量となるように添加した。得られた紙料を用いて、長網式筒型抄紙機により巻紙を調製した。この巻紙を、温度２２℃、相対湿度６０％の条件下で２日間以上調和し、所定の長さに切断した。巻紙中の炭酸カルシウム量は、０．３Ｎ塩酸水溶液にて３０分間超音波抽出を行った後、Agilent社製キャピラリー電気泳動システム（7100）により、カルシウムイオンとして定量し、炭酸カルシウムに換算することで求めた。また、巻紙の不透明度は、株式会社村上色彩技術研究所COLORIMETER(CM-53D) により測定した。

得られた巻紙とたばこ刻み（アメリカンブレンド）を用いてシガレットを作製した。巻紙とたばこ刻みから構成されるたばこロッドの一端にチップペーパーを用いてフィルターを付設し、シガレット円周が２４．９ｍｍ、シガレット長さが５７ｍｍになるようにハンドメイドにてシガレットを作製した。たばこ刻みの充填量はシガレット１本当たり０．６１０ｇであった。

得られたシガレットについて、主流煙中の一酸化炭素量をAgi1ent社製Micro-GC（3000A）用いて測定した。１吸煙（パフ）当たりの一酸化炭素生成量を（カナダの保健省検査方法：55ml/2s）で測定した。

巻紙の不透明度および１吸煙（パフ）当たりの一酸化炭素生成量を表１に示す。

各種の炭酸カルシウムを填料として配合した例１〜例８の巻紙は、同等の坪量および填料含有量を有しているため、燃焼特性が変わらず、主流煙中一酸化炭素量も同等となることが想定されるが、実際には、炭酸カルシウムの形状の違いにより主流煙中一酸化炭素量に違いが見られた。特に、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを使用した場合、一般的なシガレット巻紙に使用されている紡錘型形状の炭酸カルシウムの場合と比較して、主流煙中の一酸化炭素量が低減した。

また、紡錘型形状の炭酸カルシウムを配合した巻紙は、高い不透明度を有することが知られているが、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを配合した巻紙も、ほぼ同等以上の不透明度を持つことがわかった。

以上まとめると、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを配合した巻紙（例８）は、一般的なシガレット巻紙に使用されている紡錘型形状の炭酸カルシウムを配合した巻紙（例１）と比較すると、同等の高い不透明度を持ちながら主流煙中の一酸化炭素生成量を更に減少させることができる。

例９〜１４
下記例では、坪量および炭酸カルシウム含有量を変えた場合に、巻紙の不透明度がどのように変化するか調べた。

例９〜１４の巻紙は、巻紙の坪量および炭酸カルシウム含有量を下記表２で示すように変えた以外は、先に記載した例と同様に調製した。巻紙の不透明度を下記表２に示す。

表２に示すように、巻紙の不透明度は、坪量および炭酸カルシウム量が増加するとともに上昇する傾向を示す。これは、パルプ量、炭酸カルシウム量の増加により、繊維内部、繊維間の空隙度合に変化が生じ、光学的界面が増加するためであると考えられ、炭酸カルシウムの形状に関わらず同様の傾向を示した。

例１５〜１８
下記例では、坪量および炭酸カルシウム含有量を変えた場合に、主流煙中の一酸化炭素量および巻紙の不透明度がどのように変化するか調べた。

例１５〜１８の巻紙は、巻紙の坪量および炭酸カルシウム含有量を下記表３に示すように変えた以外は、先に記載した例と同様に調製した。調製された巻紙を用いて、先に記載した例と同様にシガレットを作製した。巻紙の不透明度および１吸煙（パフ）当たりの一酸化炭素生成量を下記表３に示す。

表３から、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムを配合した巻紙は、紡錘型形状の炭酸カルシウムを配合した巻紙と比較して、同等の高い不透明度を持ちながら主流煙中の一酸化炭素生成量を更に減少させることができる。

Claims

１４ｇ／ｍ²以上４０ｇ／ｍ²未満の坪量を有し、二次粒子がイガ形状を有する炭酸カルシウムが、１０〜４０重量％の割合で含有されていることを特徴とするシガレット巻紙。
前記炭酸カルシウムの一次粒子が、柱状もしくは針状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のシガレット巻紙。
前記炭酸カルシウムの一次粒子が、４以上１０未満の平均アスペクト比を有することを特徴とする請求項２に記載のシガレット巻紙。
クエン酸のアルカリ金属塩からなる燃焼調節剤を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシガレット巻紙。
前記燃焼調節剤を、５．０重量％以下の量で含有することを特徴とする請求項４に記載のシガレット巻紙。