JP2018500030A - 疎水性フィルター - Google Patents

Abstract

喫煙物品は、喫煙可能材料と、喫煙可能材料の下流にある濾過材料を含むフィルターとを備える。濾過材料は、セルロース系材料に共有結合された疎水性基を有する疎水性セルロース系材料シートを含む。

Description

本発明は、喫煙物品で使用されるフィルターに関連し、ここでフィルターは疎水性である濾過材料を含む。

紙巻たばこなどの燃焼式喫煙物品は通常、ラッパーで囲まれたたばこカットフィラーの円筒形のロッドと、包まれたたばこロッドと端と端を接して軸方向に整列された円筒形のフィルターとを備える。円筒形のフィルターは通常、プラグラップによって囲まれている濾過材料を含む。包まれたたばこロッドおよびフィルターは、フィルターの全長および包まれたたばこロッドの隣接部分を囲む、通常は、紙材料によって形成されるチッピングラッパーの帯により結合される。紙巻たばこは、その一方の端に点火し、細かく切られたたばこロッドを燃焼することにより、消費者によって使用される。次に喫煙者は紙巻たばこの口側の端またはフィルター側の端で吸い込むことにより、主流煙をその口に受け入れる。

一部の喫煙物品は、消費される時に燃焼されるよりはむしろ加熱されるたばこを含むエアロゾル発生基体を含む。公知の加熱式喫煙物品には、例えば、エアロゾルが電気的加熱によるか、または可燃性燃料要素または熱源からエアロゾル発生基体へ熱を移動することにより生成される喫煙物品が含まれる。喫煙中、揮発性化合物は、熱源からの熱伝達によりエアロゾル発生基体から放出され、喫煙物品を通して引き出された空気中に混入される。放出された化合物が冷めるにつれて凝結してエアロゾルを形成し、これが消費者によって吸い込まれる。また、ニコチン含有エアロゾルがたばこ含有材料、またはその他のニコチン供与源から、燃焼も加熱もすることなく、例えば化学反応によって生成される、喫煙物品も公知である。

多くの喫煙物品は、たばこロッドと端と端を接した関係で整列されたフィルターを備える。一部の喫煙物品は、主流煙またはエアロゾルがフィルターを通して引き出される際に、主流煙またはエアロゾルの成分を捕捉または変換する機能材料を含むフィルター要素を含む。こうした機能材料は公知であり、例えば吸収材、触媒および風味剤が含まれる。

フィルター要素を形成するために紙が利用されてきた。有利なことに、紙フィルター要素は従来的な紙巻たばこフィルターに伝統的に利用されてきた酢酸セルローストウよりも素早く分解しうる。ところが、紙フィルター要素は、消費者からあまりよく受け入れられていない。紙フィルターは一般的に、高い吸水・保水性を有し、その結果、主流煙にドライなえぐ味が生じかねない。

従来的な酢酸セルローストウフィルター要素の知覚を維持できる紙シートで形成されたフィルター要素を含む喫煙物品が提供されることが望ましい。喫煙物品を通過する主流煙またはエアロゾル中にある水や水分を簡単には吸収しない紙シートで形成されたフィルター要素を含む喫煙物品を提供することが望ましい。また、紙のフィルター要素は、喫煙物品により発生した煙またはエアロゾルの味覚に影響しないことも望ましい。

第一の態様によれば、喫煙物品は、喫煙可能材料と、喫煙可能材料の下流にある濾過材料を含むフィルターとを備える。濾過材料は、セルロース系材料に共有結合された疎水性基を有する疎水性セルロース系材料を含む。疎水性セルロース系材料は、少なくとも約９０度または少なくとも約１００度の水接触角、および約４０ｇ／ｍ２以下または約３５ｇ／ｍ２以下のＣｏｂｂ測定値（６０秒で）を持つ。

別の態様で、喫煙物品用のフィルターは、パックされて円筒形のフィルター要素を形成する捲縮した疎水性セルロース系材料の層を含む。

さらなる態様で、喫煙物品用のフィルターは、脂肪酸ハロゲン化物を含む液体組成物をセルロース系材料シートの表面に塗布する工程と、表面を約１２０℃〜約１８０℃の温度に維持する工程とを含む工程を含むプロセスによって形成される。脂肪酸ハロゲン化物は、プラグラップ中の材料のプロトン供与性基と原位置で反応し、その結果として脂肪酸エステルおよび疎水性セルロース系材料シートが形成される。次に、疎水性セルロース系材料シートは、捲縮されてフィルター要素に形成され、喫煙物品に組み込まれる。

疎水性セルロース系材料シートを含む喫煙物品は、フィルターを通過する主流煙またはエアロゾルからの湿潤や水または水分の吸収を減少させることができる。その結果、濾過材料は、喫煙物品を消費する消費者によって知覚される主流煙またはエアロゾルの味覚にマイナスの影響を与えない。これらの疎水性セルロース系材料シートを形成する喫煙物品フィルターは、現時点で紙巻たばこフィルターで利用されている酢酸セルローストウよりも急速に分解できる。

本開示による喫煙物品は、フィルター紙巻たばこ、またはたばこ基体もしくはたばこロッドを形成するたばこ材料が燃焼して主流煙を形成するその他の喫煙物品としうる。チッピングラッパーは、フィルターをたばこ基体またはロッドに結合する。本明細書で使用される「喫煙物品」という用語は、紙巻たばこ、葉巻たばこ、シガリロ、およびたばこなどの喫煙可能材料が点火され、燃焼されて煙を生成するその他の物品を示す。

「喫煙物品」という用語は、たばこ基体などのエアロゾル形成基体（喫煙可能材料）を燃焼させることなく、ニコチンを含むエアロゾルが熱によって発生されるエアロゾル発生物品も含む。あるタイプの加熱式喫煙物品では、エアロゾル発生基体は一つ以上の電気発熱体により加熱されてエアロゾルを生成する。別のタイプの加熱式喫煙物品では、エアロゾルは、可燃性の熱源または化学的な熱源から、熱源の内部、周囲、または下流に位置しうる物理的に分離されたエアロゾル発生基体に熱を移動することにより生成される。本開示はさらに、ニコチン含有エアロゾルがたばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン供与源から、燃焼することなく、また一部の場合には燃焼することなく、例えば化学反応によって生成される、喫煙物品も網羅する。

「たばこ基体」または「エアロゾル発生基体」という用語は、細かく切られたたばこ、またはたばこカットフィラーで形成されるたばこのロッドが含まれ、または再構成たばこまたはキャストリーフたばこ、または両方の混合物が含まれうる。たばこ基体は下記でさらに考察する通り、端と端が接した関係でマウスピースまたはフィルターに結合しうる。

「マウスピース」という用語は本明細書で使用される時、消費者の口と接するように設計されている喫煙物品の部分を示す。マウスピースはフィルターを含みうる喫煙物品の部分でもよく、または一部の場合に、マウスピースはチッピングラッパーの範囲により画定されてもよい。その他の場合、マウスピースは、喫煙物品の口側の端から約４０ｍｍ延びた、または喫煙物品の口側の端から約３０ｍｍ延びた喫煙物品の部分として画定されうる。

本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は加熱式喫煙物品、または紙巻たばこ、葉巻たばこ、シガリロではない、あるいはたばこ基体を燃焼させずに煙を発生させる喫煙物品を意味する。本発明による喫煙物品は、完全な組み立てられた喫煙装置でもよく、または例えば加熱式喫煙装置もしくはエアロゾル発生物品の消耗品など、エアロゾルを発生させるために組み立てられた装置を提供する目的で１つ以上のその他の構成要素と組み合わせられる喫煙装置の構成要素でもよい。

「上流」および「下流」という用語は、たばこ基体エアロゾル発生基体から引き出され、フィルターまたはマウスピースを通過する時の主流煙またはエアロゾルの方向に関連して説明された喫煙物品の要素間の相対的位置を意味する。

本明細書で使用される「主流煙」という用語は、紙巻たばこなどの可燃性喫煙物品により発生した煙、および上述した通り不燃性喫煙物品により発生したエアロゾルを示す。主流煙は喫煙物品を通過して流れ、ユーザーによって消費される。

本明細書で使用される「プラグラップ」という用語は、マウスピースまたはマウスピースの一部分のみを囲むラップを定義するために使用される。濾過材料の単一セグメントなど、マウスピースが単一セグメントで形成される場合、プラグラップは単一セグメントを囲み、一般的には、その下にあるセグメントもしくは濾過材料とチッピングラッパーとの間の唯一の材料となる。マウスピースが一式の複数セグメントで形成される場合、「プラグラップ」という用語は、それぞれが単一セグメントまたはセグメントのサブセットのみを囲むセグメントプラグラップを指すか、またはセグメントおよび任意のセグメントプラグラップのすべてを囲む結合用プラグラップを指す可能性がある。

「疎水性」という用語は水をはじく属性を示す表面を意味する。これを決定する有用な一つの方法は水接触角を測定することである。「水接触角」は、液体を通して従来的に測定される、液体／蒸気境界面が固体表面と接触する場所の角度である。これは液体による固体表面の湿潤性をヤングの式によって定量化する。

本開示は、紙、木材、織物、天然および人工の繊維といったセルロースを含む濾過材料を含むフィルター要素を備え、ここでこのセルロース材料は疎水性属性を示す。疎水性濾過材料は、喫煙物品用のフィルターの少なくとも一部分を形成する。疎水性フィルター材料は、フィルター要素内部の少なくとも一部分を充填する疎水性セルロース系材料シートで形成されうる。疎水性フィルター材料は、フィルター要素内部の少なくとも一部分を充填する連続的な疎水性セルロース系材料シートで形成されることが好ましい。フィルター要素は円筒形状および円形断面を持つことが好ましい。本発明によれば、疎水性基は、セルロース系材料上のヒドロキシル基などのプロトン供与性基に共有結合され、セルロース系材料シートを形成し、疎水性の特性を提供する。

疎水性濾過材料は、喫煙物品の主流煙からの水および水分の保持または吸収を減少させ防止することが意図されている。その結果、疎水性濾過材料は、主流煙またはエアロゾルの味覚にマイナスの影響を与えない。

疎水性フィルター材料はまた、喫煙物品が多湿の環境、特に湿度が非常に高い場所（例えば、相対湿度が７０％、８０％、９０％、９５％、９９％よりも高い）で保管または利用されている時に、または長期間にわたり保管される時（例えば、３週間、２カ月、３カ月、または６カ月よりも長く）、またはそれらの条件の組み合わせで発生する、湿潤剤、水の移動、吸収および蓄積やフィルター要素の汚れを抑制しうる。

各種の実施形態で、フィルター要素を形成する疎水性セルロース系材料は、少なくとも一つの疎水性表面を持つ平坦または平面の連続シートとして提供される。疎水性セルロース系材料シートは、約４０ｇ／ｍ²未満、約３５ｇ／ｍ²未満、約３０ｇ／ｍ²未満、または約２５ｇ／ｍ²未満のＣｏｂｂ水吸収（ＩＳＯ５３５：１９９１）値（６０秒での値）を持つ。

各種の実施形態で、セルロース系材料シートは少なくとも約９０度、少なくとも約９５度、少なくとも約１００度、少なくとも約１１０度、少なくとも約１２０度、少なくとも約１３０度、少なくとも約１４０度、少なくとも約１５０度、少なくとも約１６０度、または少なくとも約１７０度の水接触角を持つ。疎水性はＴＡＰＰＩ Ｔ５５８ ｏｍ−９７試験を利用して決定され、結果は界面接触角として提示され「度」で報告されるが、ほぼ０度からほぼ１８０度の範囲を取ることができる。疎水性という用語とともに接触角が指定されていない場合には、水接触角は少なくとも９０度である。

疎水性表面は、セルロース系材料シートまたはフィルター要素の長さに沿って均一に存在しうる。一部の構成では、疎水性表面は、セルロース系材料シートまたはフィルター要素の長さに沿って均一には存在しない。例えば、疎水性表面はセルロース系材料シートまたはフィルター要素の部分上に優先的に存在し、セルロース系材料シートまたはフィルター要素の他の部分には存在しない。

疎水性フィルター要素は、捲縮された少なくとも一つの疎水性セルロース系材料シート（紙など）で形成される。セルロース系材料シートを供給するための装置は周知であり、かつシート材料がフィルター作製用でありこれまた当技術で周知なロッド形成装置内に直接供給されるように配置されうる。装置は通常、シート材料が供給される支持体（ボビンなど）からシート材料の巻き取りを解くための巻取ユニットと、シート材料を捲縮するための捲縮ユニットとを含む。シート材料は、好ましくは長軸方向または機械方向に、すなわちシート材料の搬送方向と実質的に同じ方向に捲縮される。次に捲縮したシート材料は好ましくは横断方向に集められ、フィルターロッドが形成される。捲縮したシート材料は、収束する壁を有する漏斗様の部品を通して引き込まれ、これが捲縮したシート材料を横断方向に圧縮し、シート材料をそれ自体の上に無作為に折り畳んで層を形成し、捲縮した連続シート材料の層を円筒形の空隙にパックして、細分可能なフィルターロッドを形成する。シート材料の圧縮に続いて、フィルターロッドが切断され、個別のフィルタープラグが形成される。シート材料の幅（横断方向の寸法）は、フィルターロッドの単位長さ当たりのシート材料のパッキング密度と直接的な関係を持ち、フィルターロッドの引き出し抵抗に影響する。「横断する」という用語は、シート材料の搬送方向以外の方向であると理解されるが、実質的にそれに対して直角をなす方向を含む。シート材料の搬送に対して実質的に直角をなす、捲縮前の疎水性セルロース系材料シートの横断方向への幅は、約５０ｍｍ〜約３００ｍｍ、約１００ｍｍ〜約２５０ｍｍ、約１７０ｍｍ〜約２３０ｍｍ、または約１８０ｍｍ、約１９０ｍｍ、約２００ｍｍ、約２１０ｍｍ、または約２２０ｍｍである。捲縮した疎水性セルロース系材料シートはパックされて、約１５ｍｍ〜約３０ｍｍの断面円周または約４．５ｍｍ〜約９．５ｍｍの直径を有するフィルターを作製するためのフィルター要素を形成することが意図されており、これには、約１６．２４〜１６．３６ｍｍの円周（約５．１７ｍｍ〜５．２０ｍｍの直径に対応）、または約２３．２４ｍｍ〜２３．５３ｍｍ（約７．４０ｍｍ〜７．４９ｍｍの直径に対応）が含まれる。

通常、疎水性フィルター要素は、細長いロッド形状および実質的に円形断面を持つ。捲縮した疎水性セルロース系材料のシートは、それらの間を搬送されるシートを係合して捲縮するための第一の対の捲縮ローラーを含む捲縮ユニットによって作製される。捲縮ローラーは、シート材料をシート材料の搬送方向に捲縮するように配置および構成されている表面を持つ。捲縮ローラーは、シート材料をシート材料の長軸方向に捲縮するように適合された手段を備えた表面を持つことが好ましい。一例として、シート材料をシート材料の長軸方向に捲縮するように適合された手段は、ローラーの表面上に構造を備えうる。特にこうした構造は、例えば、ローラーの回転軸の周辺に走る陵および谷を含んでもよく、また長軸方向に平行でもよい。シート材料は、ローラーを通過する際に構造をシート材料に移すことにより捲縮される。溝付きの構造がいいまでは長軸方向に捲縮したシート材料に移されて、これが横断方向にシート材料を引き延ばし、その安定性を低下させる。よって、疎水性セルロース系材料シートは、シートの長軸方向の長さに沿った一連の平行かつ同延の陵および谷を含む。

一部の実施形態によれば、シート材料上の捲縮した構造（横断方向への圧縮を一切伴わない）またはローラー表面上の横断方向への捲縮構造の、谷から谷までまたは陵から陵までの距離（「ピッチ」ともいう）は約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲としうる。捲縮構造のピッチは、約０．６ｍｍ〜約１．５ｍｍの範囲が好ましく、約０．８ｍｍ〜約１．２ｍｍの範囲、例えば約１．０ｍｍがより好ましい。捲縮の度合いまたは大きさは、シート材料の捲縮した構造の谷の深さ（あるいは陵の高さ）によって反映されるが、これは、シート材料がローラー間を通過する際の一つのローラーの陵と反対側のローラーの対応する谷との間の距離を意味する。模範的な距離としては、約０．２５ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．７５ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．２５ｍｍ、または約１．５ｍｍが含まれる。深さは、横断方向へのシート材料への引延しに関係し、シート材料の横断方向への寸法変化に影響を及ぼす。フィルター要素の引き出し抵抗（ＲＴＤ）は、捲縮したシート材料の引延しの度合いに関係する。製造される最終的なロッド状の物品の寸法および用途に従い、上述の所定の範囲内の深さおよびピッチの任意の組み合わせが選択されうる。谷間の距離は、谷の中央から中央まで、または谷の最下点から最下点まで測定されることが好ましい。

セルロース系材料シートは、適切な任意のセルロース材料、好ましくは植物体に由来するセルロース材料（紙などで、好ましくはクレープ紙）から形成されうる。坪量または基本重量約３５ｇ／ｍ²を持つクレープ紙が好ましい。紙がクレーピング時に短くなる程度を反映するクレープ比は１０〜３０％が好ましい。数多くの実施形態において、セルロース系材料シートは、ペンダントプロトン供与性基を有する材料で形成される。「プロトン供与性」という用語は、化学反応において水素またはプロトンを供与できる基を意味する。プロトン供与性基は、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、アミン基（-ＮＨ₂）、またはスルフヒドリル基（−ＳＨ₂）などを含むがこれに限定されない、反応性の親水基であることが好ましい。ここで本発明は、一例として、ヒドロキシル基を含むセルロース系材料シートを参照しながら説明する。ペンダントヒドロキシル基を含む材料には、紙、木材、織物、天然および人工の繊維などのセルロース系材料を含む。セルロース系材料シートは、１つ以上のフィラー材料、例えば炭酸カルシウムまたは活性炭も含みうる。

セルロース系材料シートは適切な任意の坪量を持ちうる。疎水性セルロース系材料シートの坪量は、約２０〜約６０グラム／平方メートルの範囲または約３０〜約４５グラム／平方メートルの範囲、または約３５グラム／平方メートルとしうる。セルロース系材料シートは適切な任意の厚さを持ちうる。セルロース系材料シートの厚さは、約２０〜約１００マイクロメートル、または約２０〜約６０マイクロメートル、または約３０〜５０マイクロメートルの範囲としうる。

セルロース材料の疎水性表面は、適切な任意の疎水性試薬または疎水性基で形成されうる。疎水性試薬は、セルロース系材料またはセルロース系材料のペンダントプロトン供与性基に化学結合されることが好ましい。多くの実施形態で、疎水性試薬はセルロース系材料またはセルロース系材料のペンダントプロトン供与性基に共有結合される。例えば、疎水性基はシートを形成するセルロース系材料のペンダントヒドロキシル基に共有結合される。セルロース系材料の構造要素と疎水性試薬との間の共有結合は、シートを形成するセルロース系材料上に疎水性材料の被覆を単に配置するよりもしっかりと紙材料に付着した疎水性基を形成しうる。疎水性材料の層を大量に塗布して表面を覆うよりも、疎水性試薬を分子レベルかつ原位置で化学結合させることにより、紙の浸透性がよく維持されるが、これは、被覆は連続シートを形成するセルロース系材料の穴を覆ったり塞いだりして、浸透性を減少させる傾向があるためである。シートを形成するセルロース系材料を疎水性基に原位置で化学結合させることによっても、シートを形成するセルロース系材料の表面を疎水性にするために必要な材料の量を減少できる。本明細書で使用される場合、「原位置で」という用語は、シートを形成する固体材料の表面上またはその付近で発生する化学反応の位置を意味し、これは溶液中に溶解したセルロースとの反応とは区別できる。例えば、反応は、不均質な構造のセルロース系材料を含むシートを形成するセルロース系材料の表面上またはその付近で発生する。しかし、「原位置で」という用語は、シートを形成するセルロース系材料上で化学反応が直に発生する必要はない。

本発明の一つの実施形態で、疎水性試薬はアシル基または脂肪酸基を含む。アシル基または脂肪酸基またはその混合物は、飽和でも不飽和でもよい。試薬中の脂肪酸基（ハロゲン化脂肪酸など）は、セルロース系材料のヒドロキシル基などペンダントプロトン供与性基と反応して、脂肪酸をセルロース系材料に共有結合するエステル結合を形成できる。本質的に、ペンダントヒドロキシル基とのこれらの反応により、セルロース系材料をエステル化できる。

アシル基または脂肪酸基は、Ｃ₁₂−Ｃ₃₀アルキル（１２〜３０個の炭素原子を持つアルキル基）、Ｃ₁₄−Ｃ₂₄アルキル（１４〜２４個の炭素原子を持つアルキル基）を含み、またはＣ₁₆−Ｃ₂₀アルキル（１６〜２０個の炭素原子を持つアルキル基）を含むことが好ましい。当業者であれば、本明細書で使用される場合、「脂肪酸」という用語が、１２〜３０個の炭素原子、１４〜２４個の炭素原子、１６〜２０個の炭素原子を含むか、または１５、１６、１７、１８、１９、または２０個を超える炭素原子を持つ長鎖の脂肪族、飽和または不飽和の脂肪酸を意味することを理解する。様々な実施形態で、疎水性試薬は、アシルハロゲン化物、例えばパルミトイルクロリド、ステアロイルクロリドまたはベヘノイルクロリドを含む脂肪酸塩化物などのハロゲン化脂肪酸、その混合物を含む。脂肪酸塩化物とシートを形成するセルロース系材料との間の原位置での反応の結果、セルロースの脂肪酸エステルおよび塩酸ができる。

適切な任意の方法が、疎水性試薬または疎水性基を、連続シートを形成するセルロース系材料に化学結合させるために利用されうる。この方法は、溶媒を使用しない方法であることが好ましい。

一例として、ハロゲン化アシル、脂肪酸ハロゲン化物、脂肪酸クロリド、パルミチン酸クロリド、ステアロイル酸クロリドまたはベヘン酸クロリド、それらの混合物などの疎水性試薬の量は、制御された温度でシートの表面に溶媒を使用せずに配置されるが、例えば、２０マイクロメートルの試薬の小滴が規則的に間隔をおいた円を表面上に形成する。試薬の蒸気張力を制御することにより、脂肪酸とセルロースとの間のエステル結合の形成の拡散により反応の伝搬を促進でき、一方で連続的に未反応の酸塩化物が取り除かれる。セルロースのエルテル化は、一部の場合にセルロースのアルコール基またはペンダントヒドロキシル基のアシルハロゲン化物（脂肪酸塩化物を含む塩化アシルなど）との反応に基づく。疎水性試薬を加熱するために使用できる温度は、試薬の化学的性質に依存し、ハロゲン化脂肪酸では約１２０℃〜約１８０℃の範囲である。

疎水性試薬は有用な任意の量または坪量でシートのセルロース系材料に塗布しうる。多くの実施形態で、疎水性試薬の坪量は約３グラム／平方メートル未満、約２グラム／平方メートル未満、または約１グラム／平方メートル未満であるか、または約０．１〜約３グラム／平方メートル、約０．１〜約２グラム／平方メートル、または約０．１〜約１グラム／平方メートルの範囲である。疎水性試薬はシート表面のセルロース系材料に印刷でき、一様または不等なパターンを画定できる。

疎水性セルロース系材料シートは、脂肪酸エステル基または脂肪酸基を連続シートのセルロース系材料上でペンダントヒドロキシル基と反応させて疎水性表面を形成することにより形成されることが好ましい。反応工程は、シートのセルロース系材料上でペンダントヒドロキシル基と化学結合して疎水性表面を形成する、脂肪酸エステル基または脂肪酸基を提供する脂肪酸ハロゲン化物（例えば、塩化物など）を塗布することにより達成されうる。塗布工程は、液体状のハロゲン化脂肪酸をブラシ、ローラー、または吸収性または非吸収性のパッドなどの固体サポートに溶媒を使用せずに載せた後、固体サポートをシートの表面と接触させることにより実施できる。ハロゲン化脂肪酸は、印刷技術（グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット、ヘリオグラフィなど）によって、ハロゲン化脂肪酸を含む液体の吹き付けによって、湿潤によって、またはその中への浸漬によっても塗布されうる。塗布工程は、一様または不等なパターンの疎水性領域をシートの表面上に形成する不連続な島状の試薬を配置できる。シート上の疎水性領域の一様または不等なパターンは、少なくとも約１００個の不連続な疎水性の島、少なくとも約５００個の不連続な疎水性の島、少なくとも約１０００個の不連続な疎水性の島、または少なくとも約５０００個の不連続な疎水性の島で形成されうる。不連続な疎水性の島は円形、長方形または多角形など、有用な任意の形状を持ちうる。不連続な疎水性の島は有用な任意の平均横寸法を持ちうる。多くの実施形態で、不連続な疎水性の島は５〜１００マイクロメートルの範囲、または５〜５０マイクロメートルの範囲の平均横寸法を持ちうる。表面上に塗布された試薬の拡散を助けるために、ガス流も適用できる。米国特許公開第２０１３０２３６６４７号に記載されたものなどの装置およびプロセスが疎水性シートの製造に使用でき、その全体を参照し本書に組み込む。

本発明によれば、疎水性フィルター要素で使用可能な疎水性セルロース系材料シートは、脂肪族の酸ハロゲン化物（脂肪酸ハロゲン化物が好ましい）を含む液体組成物をシートの少なくとも一つの表面に塗布する工程と、随意にガス流を表面に適用して、塗布された脂肪酸ハロゲン化物の拡散を助ける工程と、表面を約１２０℃〜約１８０℃の温度に保つ工程とを含むプロセスによって製造でき、ここで脂肪酸ハロゲン化物は、紙中のセルロース系材料のヒドロキシル基と原位置で反応し、その結果として脂肪酸エステルが形成される。シートは、紙で製造されることが好ましく、また脂肪酸ハロゲン化物は、ステアロイル酸クロリド、パルミチン酸クロリド、またはアシル基に１６〜２０個の炭素原子を持つ脂肪酸塩化物の混合物であることが好ましい。脂肪酸ハロゲン化物は、表面に塗布される液体組成物中の溶剤に溶解されないことが好ましい。従って、本明細書で上記に説明したプロセスによって製造される疎水性シートは、予め作製されたセルロースの脂肪酸エステルの層で表面を被覆することによって製造される材料とは区別できる。

疎水性シートおよび結果的な疎水性フィルター要素は、シートの少なくとも一つの表面に液体試薬組成物を約０．１〜約３グラム毎平方メートル、または約０．１〜約２グラム毎平方メートル、または約０．１〜約１グラム毎平方メートルの範囲のレートで塗布するプロセスによって製造される。それらのレートで塗布された液体試薬は、シートおよび結果的なフィルター要素の表面を疎水性にする。

多くの実施形態で、シートの厚さによって、一方の表面に塗布した疎水性基または試薬が反対側の表面に広がることができ、両方の表面に類似した疎水性が効果的に提供される。一つの例では、シートの厚さは約４３マイクロメートルであり、両方の表面は、疎水性試薬としてステアロイルクロリドを使用した一方の表面へのグラビア（印刷）プロセスによって疎水性が施される。

一部の実施形態で、疎水性フィルター要素を疎水性にする材料または方法はフィルター要素の浸透性に実質的に影響しない。疎水性フィルター要素を作る試薬または方法は、フィルター要素の浸透性を（未処理のフィルター要素と比較して）約１０％未満または約５％未満または１％未満しか変化させないことが好ましい。

数多くの実施形態で、疎水性表面は、疎水性フィルター要素またはセルロース系材料シートの長さに沿って印刷試薬によって形成されうる。有用な任意の印刷方法を利用することができる。試薬には、反応してセルロース系材料のペンダント基に化学結合されうる有用な任意の疎水性基が含まれうる。

多くの実施形態で、疎水性表面は試薬をセルロース系材料の長さに沿って印刷することにより形成されうる。グラビア印刷、インクジェットおよびこれに類するものなど、有用な任意の印刷方法を利用できる。試薬には、反応してセルロース系材料またはセルロース系材料のペンダント基に共有結合されうる有用な任意の疎水性基が含まれうる。

紙巻たばこおよびエアロゾル発生物品などの喫煙物品には、ラッパーにより囲まれた一回分のたばこを含むたばこ基体またはエアロゾル発生基体が含まれる。たばこ基体は、任意の適切な形態において、任意の適切なたばこ材料のタイプまたは複数タイプもしくはたばこ代用品を含んでいてもよい。たばこロッドは、火力乾燥したたばこ、バーレー種たばこ、メリーランド種たばこ、オリエント葉たばこ、特別品たばこ、均質化したもしくは再構成たばこまたはそれらの任意の組み合わせを含むことが好ましい。たばこは、たばこカットフィラー、たばこラミナ、ボリュームエクスパンデッドまたはパフトたばこなどの加工たばこ材料、カットロールドまたはカットパフトステムなどの加工たばこ茎、均質化したたばこ、再構成たばこ、キャストリーフたばこ、それらの混合物および同様のものの形態で提供されることが好ましい。「たばこカットフィラー」という用語は、本明細書で使用される時、たばこ葉のラミナ部分から主に形成されたたばこ材料を示す。本明細書で使用される時、「たばこカットフィラー」という用語は、単一種のタバコ属およびたばこカットフィラーブレンドを形成する２種以上のタバコ属の両方を示す。

本明細書で使用される時、「均質化したたばこ」という用語は、粒子状たばこを凝集することによって形成される材料を意味する。均質化したたばこは、再構成たばこまたはキャストリーフたばこ、または両方の混合物を含みうる。「再構成たばこ」という用語は、たばこの微粉、たばこダスト、たばこの茎、または上記の混合物などのたばこ副産物から製造できる紙様の材料を意味する。再構成たばこは、たばこ副産物中の溶解可能な化学物質を抽出し、残ったたばこ繊維をシートに加工し、濃縮された形態の抽出材料を紙上に再塗布することにより製造できる。本明細書で使用される時、「キャストリーフたばこ」という用語は、当業界で周知のプロセスから結果的に得られる製品を意味するが、これは基本的に、挽いたたばこ粒子および結合剤（例えば、グアール）を含むスラリーを支持表面（ベルトコンベアなど）上に乗せるプロセス、スラリーを乾燥させるプロセスおよび乾燥したシートを支持表面から取り外すプロセスによる。これらのタイプのたばこ基体またはエアロゾル発生基体を製造するための模範的方法は、ＵＳ ５，７２４，９９８号、ＵＳ ５，５８４，３０６号、ＵＳ ４，３４１，２２８号、ＵＳ ５，５８４，３０６号およびＵＳ ６，２１６，７０６号に記載がある。各種の実施形態で、均質化したたばこは、包装されてたばこロッドを形成する前に捲縮、巻き込み、折り畳み、またはその他の方法で圧縮されるシートに形成される。例えば、本発明で使用するための均質化したたばこ材料シートは、回転可能な１対の捲縮ローラーを備えるＣＨ−Ａ−６９１１５６号に記載されているタイプの捲縮ユニットを使用して捲縮しうる。ところが、当然のことながら本発明で使用するための均質化したたばこ材料シートは、均質化したたばこ材料シートを変形または穿孔するその他の適切な機械類およびプロセスを使用して、きめを施してもよい。

加熱式喫煙物品またはエアロゾル発生物品で使用されるたばこ基体またはエアロゾル発生基体は一般的に、紙巻たばこなどの燃焼式喫煙物品よりも高いレベルの湿潤剤を含む。湿潤剤は、「エアロゾル形成体」とも呼ぶことができる。エアロゾル形成体は、使用において、エアロゾルの形成を容易にするおよび実質的にエアロゾル発生基体の使用温度にて熱分解に対して抵抗性である任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物を記述するために使用される。適切な湿潤剤またはエアロゾル形成剤は、当業界において公知であり：プロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−ブチレングリコールおよびグリセリンなどの多価アルコール；グリセロールモノ−、ジ−またはトリアセテートなどの多価アルコールのエステル；およびジメチルドデカンジオアートおよびジメチルテトラデカンジオアートなどのモノ−、ジ−またはポリカルボン酸の脂肪族エステルを含むが、限定されない。好ましい湿潤剤またはエアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（例えばプロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよび最も好ましくはグリセリン）である。たばこ基体またはエアロゾル形成基体は、単一の湿潤剤またはエアロゾル形成体を含んでもよい。別の方法として、たばこ基体またはエアロゾル形成基体は、２つ以上の湿潤剤またはエアロゾル形成剤の組み合わせを含んでもよい。

各種の実施形態で、たばこ基体またはエアロゾル形成基体は、高レベルの湿潤剤またはエアロゾル形成体を持つ。本明細書で使用される時、高レベルの湿潤剤は、乾燥質量で約１０重量％を超える含量を意味し、約１５重量％を超えるのが好ましく、約２０重量％を超えるのがより好ましい。たばこ基体またはエアロゾル形成基体はまた、乾燥質量で約１０重量％〜約３０重量％、約１５重量％〜約３０重量％、または約２０重量％〜約３０重量％の湿潤剤またはエアロゾル形成体の含量を有しうる。

多くの実施形態で、喫煙物品の全長は約３０ｍｍ〜約１３０ｍｍである。一部の実施形態で、喫煙物品の全長は約８５ｍｍまたは約４５ｍｍである。喫煙物品の外径は、約５．０ｍｍ〜約１２ｍｍ、または約５．０ｍｍ〜約８ｍｍ、または７．２ｍｍ ± １０％とすることができる。喫煙物品のフィルターの全長は約１８ｍｍ〜約３６ｍｍとしうる。一部の実施形態で、フィルターの全長は約２７ｍｍである。加熱式喫煙物品でのエアロゾル発生基体の長さは一般に、従来的な点火側の端を有する喫煙物品で使用する可燃性の喫煙可能材料のロッドよりも著しく短い。加熱式喫煙物品内に包まれるエアロゾル発生基体のコラムは、約５ｍｍ〜約２０ｍｍの長さを持ちうる。

前の実験によって、本発明による紙への脂肪酸基の共有結合は、セルロース系材料（例えば、紙）の坪量または浸透性を有意には変化させないことが実証されてきた。したがって、疎水性シート材料で作製されたフィルターのＲＴＤは、未処理の材料から著しく逸脱することは期待されない。

前の実験によって、坪量３６ｇ／ｍ²（３４．７〜３７．３ｇ／ｍ²）および幅１００ｍｍを持つクレープ紙を使用して１６．３ｍｍ（１６．２４〜１６．３６ｍｍ）の円周を持つフィルターが作成され、捲縮して結果的に１ｍｍピッチを持つ構造が得られた。こうしたフィルター要素で作製されたフィルターは、フィルター要素１ｍｍ当たり６．６ｍｍＷＧのＲＴＤを示した。別の実験では、直径７．４〜７．４９ｍｍ（円周２３．２４〜２３．５３ｍｍ）で、かつ坪量３６ｇ／ｍ²（３４．７〜３７．３ｇ／ｍ²）および幅２２０ｍｍを持つクレープ紙（セミホワイト Ｌ１２６、２６４６／３１２、スイス高品質用紙）で作製されたフィルターが作成された。図４は、捲縮前の紙幅（１８０ｍｍ〜２２０ｍｍ）と、２レベルの捲縮、およびＲＴＤとの間の関係を示す。フィルター１ｍｍ当たり低い捲縮度合いの０．９ｍｍＷＧから高い捲縮度合い３．６３ｍｍＷＧへと捲縮の度合いに応じてＲＴＤは変化しうることが示されている。

したがって、本開示の喫煙物品およびフィルターの引き出し抵抗（ＲＴＤ）は変化しうる。多くの実施形態で、喫煙物品のＲＴＤは約５０〜１５０ｍｍ Ｈ₂Ｏである。喫煙物品のＲＴＤは、体積流量が出力端で１７．５ミリリットル／秒である安定した条件下での空気の流れによって横断された時の、標本の２つの端部間の静的圧力差を意味する。標本のＲＴＤは、ＩＳＯ規格６５６５：２００２に記載された方法を使用して、すべての換気（存在する場合）を遮断した状態で測定できる。

１つ以上の実施形態で、本開示による喫煙物品は内側ライナーが１つ以上の風味剤で被覆されている容器内（例えば、軟質パックまたはヒンジリッドパック内）に包装してもよい。

すべての学術的および技術的な用語は本明細書で使用される場合、別途指定のない限り、当業界で一般に使用される意味を持つ。本明細書で提供した定義は、本明細書で頻繁に使用される一定の用語の理解を容易にするために提供されている。

単数形（「一つの」および「その」）は本明細書および添付した請求の範囲で使用される場合、複数形の対象を持つ実施形態を含蓄するが、その内容によって明らかに別途定められている場合はその限りではない。

「または」という用語は、本明細書または添付した請求の範囲で使用される場合、その内容によって明らかに別途定められていない限り、「および／または」を含めた意味で一般的に使用される。

「持つ」、「含む」、「備える」またはこれに類する表現は本明細書で使用される場合、制約のない意味で使用され、一般的に「含むが、これに限定されない」を意味する。「実質的に構成される」、「構成される」およびこれに類する表現は、「含む」およびこれに類する表現に包摂されることが理解される。

「好ましい」および「好ましくは」という語は、ある一定の状況下である一定の利益をもたらしうる本発明の実施形態を言及する。ただし、同一またはその他の状況下で、その他の実施形態もまた好ましいものでありうる。その上、一つ以上の好ましい実施形態の列挙は、その他の実施形態が有用ではないことを暗に意味するものではなく、請求の範囲を含めて、本開示の範囲からその他の実施形態を除外する意図はない。

図１は部分的に広げられた喫煙物品の実施形態の概略斜視図である。 図２は図示した疎水性材料の連続シートの概略斜視図である。 図３は図示したフィルター要素の概略斜視図である。 図４は捲縮前の紙幅（１８０ｍｍ〜２２０ｍｍ）、２レベルの捲縮、およびＲＴＤ間の関係のグラフである。

図１〜３に示した喫煙物品は、上記の喫煙物品の１つ以上の実施形態または喫煙物品の構成要素を図示する。概略図の縮尺は必ずしも正確なものではなく、図解の目的で提示されるものであり、限定するものではない。図面は本開示で記述した一つ以上の態様を示す。ただし、図面に描かれていないその他の態様が本開示の範囲および精神に則るものと理解される。

ここで図１を参照するが、喫煙物品１０が図示されている。喫煙物品１０は、たばこロッドなどのたばこ基体２０および口側の端セグメント３０および点火側の先端７０を含む。マウスピースはフィルター要素３０を備え、かつ完成した喫煙物品１０のたばこ基体２０と隣接できる。図示された喫煙物品１０は、フィルターまたはマウスピースセグメント３０の少なくとも一部分を囲むプラグラップ６０と、たばこ基体２０の少なくとも一部分を囲むラッパー４０とを含む。チッピングペーパー５０は、プラグラップ６０およびラッパー４０の一部分を囲む。

図２は、捲縮ユニット内での材料の搬送方向（矢印の方向を参照）に対して平行な陵および谷を持つ捲縮構造部分１２０を画定する、疎水性セルロース系材料の連続シート１０１を図示したものである。実例の平面部分１１０も示されている。

図３は、疎水性フィルター要素１３０の一つの実施形態の断面図を図示したものである。捲縮した疎水性セルロース系材料シート１０１は、それ自体に折り畳まれて、実質的に円形断面を持つ円筒形の空間内にパックされた状態で図示されている。プラグラップ１６０が、疎水性セルロース系材料シート１０１を円筒形に囲み固定している。

上述の例示的な実施形態は限定するものではない。上述の模範的実施形態と一貫性のあるその他の実施形態が、当業界の当業者にとって明らかとなる。

Claims (16)

1. 喫煙物品であって、
   喫煙可能材料と、
   前記喫煙可能材料の下流にあり、濾過材料を含むフィルターとを備え、前記濾過材料が、セルロース系材料に共有結合された疎水性基を含む前記疎水性セルロース系材料シートを備えた、喫煙物品。
2. 前記疎水性セルロース系材料シートが、前記シートの長軸方向に沿って捲縮され、かつ横断する方向に集められ、円筒形のフィルター要素を形成する、請求項１に記載の喫煙物品。
3. 前記捲縮した疎水性セルロース系材料シートが、前記捲縮したシートの長軸方向の長さに沿って平行かつ同延の陵および谷を含み、移動方向に直角をなす横断方向に測定したピッチが約１ｍｍである、請求項１または２による喫煙物品。
4. 前記疎水性セルロース系材料シートの幅が約１５０ｍｍ〜約２５０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の喫煙物品。
5. 前記フィルターの直径が約４．５ｍｍ〜約９．５ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の喫煙物品。
6. 前記疎水性セルロース系材料シートが少なくとも約９０度、または少なくとも約１００度の水接触角を持つ、請求項１〜５のいずれか１項に記載の喫煙物品。
7. 前記疎水性セルロース系材料シートが、約４０ｇ／ｍ²以下、または約３５ｇ／ｍ²以下のＣｏｂｂ水吸収測定値（６０秒で）を示す、請求項１〜６のいずれか１項に記載の喫煙物品。
8. 前記疎水性セルロース系材料シートが、約２０〜約６０ｇ／ｍ²または約３０〜約４５ｇ／ｍ²の範囲の坪量を持ち、また前記疎水性基が約０．１〜約５ｇ／ｍ²、または約０．１〜約３ｇ／ｍ²の範囲の坪量を持つ、請求項１〜７のいずれか１項に記載の喫煙物品。
9. 前記疎水性基が脂肪酸または脂肪酸エステルを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の喫煙物品。
10. 前記疎水性セルロース系材料シートがセルロースの脂肪酸エステルを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の喫煙物品。
11. 前記疎水性基が前記疎水性セルロース系材料シート上の前記セルロース系材料に共有結合されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の喫煙物品。
12. 前記疎水性基が、溶剤を使用することなくその表面上に脂肪酸ハロゲン化物を拡散させることにより、前記セルロース系材料により共有結合されている、請求項１１に記載の喫煙物品。
13. 前記脂肪酸ハロゲン化物がパルミチン酸クロリド、ステアロイル酸クロリド、ベヘン酸クロリド、またはパルミチン酸クロリドとステアロイル酸クロリドの混合物を含む、請求項１２に記載の喫煙物品。
14. 喫煙物品のためのフィルターであって、
    円筒形のフィルター要素の断面全体に分布された疎水性セルロース系材料の連続シートを含み、前記疎水性セルロース系材料の連続シートが少なくとも約９０度または少なくとも約１００度の水接触角を持ち、かつ約４０ｇ／ｍ²以下、または約３５ｇ／ｍ²以下のＣｏｂｂ測定値（６０秒で）を持つ、フィルター。
15. 前記疎水性セルロース系材料の連続シートが前記セルロース系材料上のプロトン供与性基と共有結合している疎水性基を持つ、請求項１４に記載のフィルター。
16. 前記疎水性セルロース系材料の連続シートが捲縮され、パックされた層に配置されて、円筒形のフィルター要素を形成する、請求項１４または１５に記載のフィルター。