JP2018505687A - 高装填量の添加剤を有する喫煙具用フィルタ - Google Patents
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Abstract
本発明は、不規則に配向された別個の繊維を備えた喫煙具に使用されるフィルタの改良に関するものであり、２０℃、標準圧力で、少なくとも２０００ｍＰａ＊ｓの粘度を有する液体を加えることで、粒子状添加剤の損失を減少させることができる。
Description
本発明は、不規則に配向された別個の繊維を備える喫煙具で使用されるフィルタの改良に関する。この改良は、主に、前記フィルタに装填可能な添加剤の量およびその製造に関する。
従来のフィルタ付シガレットにおいて、フィルタは、通常、ろ過材料の単一セグメント、典型的には、トリアセチンで可塑化されたフィラメント状酢酸セルロースの連続したトウからなり、多孔性および／または非多孔性のプラグラップによって取り囲まれる。酢酸セルロースを束にしてロッドを形成し、それを切断して個々のフィルタセグメントを形成する。喫煙具用のフィルタは、フィルタロッドの１つのセグメントから作製されてもよいし、複数のセグメントから作製されてもよい。
従来、連続するトウを、不規則に配向された酢酸セルロースの別個の繊維に置き換える提案がなされてきた。そうした種類の繊維を使用することの利点は、いくつかの公報、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５において報告され取り上げられている。また、そうした種類のフィルタの作製用に特別に開発されたフィルタ製造装置も知られており、例えば、Ｈａｕｎｉ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ ＡＧ，Ｇｅｒｍａｎｙによって製造されたトルマリン装置が知られている。
不規則に配向された別個の繊維によれば、連続するトウを用いたフィルタに比べてより高い装填量の添加剤を有するフィルタを作製することができる。また、トルマリン装置は、例えば特許文献４および特許文献５におけるトリアセチン等の可塑剤を用いることなく、上述のより高い装填量を可能にすることが報告されている。
しかしながら、これらのすべての公報には、上述のより高い装填量の添加剤を有するフィルタの処理方法については何ら記載されていない。実際、本発明者らは、個々のフィルタセグメントを形成するため、または組み付けて複数のセグメントのフィルタにするために、不規則に配向された別個の繊維と高装填量の添加剤とを備えるフィルタを切断するとすぐに、かなりの量の添加剤が失われることを見出した。
したがって、不規則に配向された別個の繊維と良好な性能の添加剤を用いた安定した長持ちする高装填量の添加剤とを備えるフィルタおよびこれらのフィルタを有する喫煙具を提供する必要がある。
発明者らは、フィルタに高粘度の液体を加えることによって、添加剤損失の改善、すなわち、少なくとも１つの粒子状添加剤の損失の減少を達成できることを見出した。発明者らは、さらに、この高粘度液体の添加によって、圧力損失の減少を達成できることを見出した。
したがって、本発明の第１の態様は、不規則に配向された別個の繊維と、少なくとも１つの粒子状添加剤とを備え、２０００ｍＰａ・ｓよりも高い粘度、好ましくは約２２００ｍＰａ・ｓ以上の粘度を有する液体をさらに備える喫煙具用フィルタを提供する。
他の態様によれば、本発明は、本発明のフィルタを備える喫煙具に関する。
本発明のさらに好ましい例示的な実施形態は、従属請求項および以下の詳細な説明において示されるが、以下の詳細な説明は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の理解および説明を助けるだけのものである。これらの特定の機能における変更および修正、特に本発明の他の態様に関する変更および修正は、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。
本明細書に開示されるすべての範囲は、そうではないと明確に定められない限り、または文脈から明確でない限り、用語「約」によって補われるとみなされるべきである。
本出願において物質の量に関するすべての数字またはパーセンテージは、そうではないと明確に定められない限り、または文脈から明確でない限り、重量％で与えられる。
用語「不規則に配向された別個の繊維」は、互いに区別可能であり物理的に分離された複数の繊維、すなわち別々の複数の繊維をいう。不規則に配向された別個の繊維は、三方向に不規則に配向され、すなわちすべての繊維が同じ方向を向くことなく、あらゆる方向に向いている不規則な三次元繊維網を形成している。繊維は、異なる長さを有していてもよく、あるいは、同じ長さで、同じ直径または異なる直径を有していてもよく、それらの個々のサイズおよび形状に関して均一であっても不均一であってもよい。
用語「喫煙具」は、シガレット、シガー、シガリロなど、すべての種類の喫煙可能な製品に関する。これらの喫煙具において、使用される喫煙可能材料の種類（例えば、タバコ、タバコ誘導体、膨張（ｅｘｐａｎｄｅｄ）タバコ、再構築されたタバコ、タバコ代替物、不燃製品等およびこれらの混合物）は、特に限定されない。これらの喫煙具には本発明によるフィルタが設けられる。
喫煙具およびそれらの形態は、例えば、シガレットの長さに応じて特徴付けることができ、６８〜７５ｍｍの範囲、例えば約６８ｍｍ〜約７２ｍｍが「レギュラー」、６８ｍｍ以下が「ショート」または「ミニ」、７５〜９１ｍｍの範囲、例えば約７９ｍｍから約８８ｍｍまでが「キングサイズ」、９１〜１０５ｍｍの範囲、例えば約９４ｍｍから約１０１ｍｍまでが「ロング」または「スーパーキング」、そして、約１１０ｍｍから約１２１ｍｍまでの範囲が「ウルトラロング」である。
喫煙具およびそれらの形態は、また、喫煙具、例えばシガレットの外周により特徴付けることができ、「レギュラー」は、約２３〜２５ｍｍの外周を有し、「ワイド」は、２５ｍｍよりも大きい外周を有し、「スリム」は、約２２〜２３ｍｍの外周を有し、「準スリム」は、約１９〜２２ｍｍの外周を有し、「スーパースリム」は、約１６〜１９ｍｍの外周を有し、そして「マイクロスリム」は、約１６ｍｍ未満の外周を有する。
したがって、キングサイズのスーパースリム形態のシガレットは、例えば、長さ約８３ｍｍ、外周約１７ｍｍである。レギュラーのキングサイズ形態のシガレットは、例えば、外周２３から２５ｍｍ、全長７５から９１ｍｍである。
各形態は、様々な長さのフィルタとともに作製され、より小さなフィルタは、一般的に、より小さな長さおよび外周の形態で使用される。典型的には、フィルタの長さは、１５ｍｍから３０ｍｍである。チッピングペーパは、フィルタよりも長さが長く、例えば、３から１０ｍｍ長い。
一態様によれば、本発明は、不規則に配向された別個の繊維と、少なくとも１つの粒子状添加剤とを備える喫煙具用フィルタに関する。このフィルタは、２０００ｍＰａ・ｓを上回る粘度を有する液体をさらに備える。好適な実施形態によれば、液体の粘度は、約２１００から約５０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは約２２００から約４５００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは約２２００から約４４００ｍＰａ・ｓの範囲内にある。液体の粘度は、例えば、プレート−プレート式のレオメータを用いて、２０℃、標準圧力約１．０１３ｂａｒで測定することができる。レオメータ−ＭＣＲ１０１ Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＧｍｂＨ，Ａｕｓｔｒｉａ）−は、スタンプ（ｓｔａｍｐ）のプレートサイズが４９．９５２ｍｍであり、ペルチェ冷却が一体化されている。基準材料には、ＡＰＮ７．５、ＡＰＮ１００およびＡＰＮ１４００（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＧｍｂＨ，Ａｕｓｔｒｉａ）を用い、サンプル量は、３〜５ｍＬ、例えば４ｍＬである。サンプルは、下側固定プレートに付与され、他方の可撓性プレートが自動的に下がり、定められたずり速度でねじりが開始される。結果は、ｍＰａ・ｓで与えられる。測定は、例えば、二重に実行することができる。
特定の実施形態によれば、本発明のフィルタは、フィルタの処理および製造をより簡単にする結合剤または可塑剤を含まない。結合剤には、適用後に凝固し、それがプロセスにおける汚染およびより高い圧力降下につながるという欠点がある。トリアソチンなどの可塑剤は、特に高装填では、フィルタ内の孔の消失させる、すなわちフィルタトウの溶解を引き起こし、それによって喫煙物品に欠陥が生じる。結合剤または可塑剤を使用しなくても、本フィルタにおける添加剤の損失は、２０００ｍＰａ・ｓを上回る粘度を有する液体を使用することで減少させることができる。特定の理論によって結合されていないので、２０００ｍＰａ・ｓを上回る粘度を有する液体は、少なくとも１つの粒子状添加剤のより良好な密着を達成し、フィルタから落ちにくいより大きな粒子状添加剤の集塊／粒子となり、さらに、フィルタ内における圧力降下の減少を達成することができ、それによって、より簡単に取り扱うことができかつ消費できる喫煙具になると考えられる。
液体の組成は、液体の粘度が、例えば２０℃および標準圧力で決定される所望の値を有するのであれば、特に限定されない。液体は、１つの成分からなってよく、または２つ以上の成分、例えば１つの液体とその液体に溶解可能な１つもしくは複数の化合物、および／または２つ以上の液体の混合物を含むことができる。特定の態様によれば、液体は、少なくともグリセリンおよびジェランガムを含む。液体は、水をさらに含むことができる。特定の態様によれば、液体は、グリセリン、ジェランガムおよび水を含む、またはそれらからなる。好ましい一実施形態では、ジェランガムは、天然ジェランガムのタイプである。天然ジェランガムは、食品添加物として、食品業界での使用が承認されている。
本発明のフィルタにおいて、液体は、水をさらに含むことができる。そうした実施形態では、グリセリン、水およびジェランガムの比率は、グリセリン、水およびジェランガムをあわせて１００重量％に対し、好ましくは、グリセリン７０〜９５．３５％、水２９〜４．５％、ジェランガム１〜０．１５％の範囲内にあり、さらに好ましくは、グリセリン８０〜９５％、水１９．２５〜４．８％、ジェランガム０．７５〜０．２％の範囲内にある。より好ましくは、天然ジェランガムがジェランガムとして適用され得る。天然ジェランガムは、例えば、特許文献６に記載されている。グリセリン、水およびジェランガム、好ましくは天然ジェランガムの混合物は、混ぜるとゲル様になる。これは、この改変の解決策を効果的に提供する。
本発明のフィルタは、特に限定されないが、喫煙具用フィルタに通常使用される添加剤である１つまたは複数の粒子状添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、粉末（粒子直径約５０から１５０μｍ）または粒状形態（粒子直径１５０から１０００μｍ）であってよい。適切な粒子状添加剤の例としては、フレーバラント（ｆｌａｖｏｕｒａｎｔ）、または吸着剤、例えば活性炭／チャコール、ゼオライト、イオン交換樹脂、海泡石のようなケイ酸マグネシウム、シリカゲル、アルミナ、分子篩、炭素質ポリマー樹脂および珪藻土、またはその組み合わせが挙げられる。さらに、他の添加剤、例えば湿潤剤を使用することもできる。特定の態様によれば、粒子状添加剤は、チャコール／活性炭を含むか、またはそれである。
さらに、フィルタリング材料は、適宜、他の材料、例えば液体添加剤（例えばメントール溶液である、フレーバラントなど）を含むこともできる。
さらに、本フィルタは、フィルタの他の成分に関して特に制限はなく、したがって喫煙具用のフィルタに通常使用される成分を含むことができる。例えば、フィルタは、ラッパーまたはプラグラップ、例えば通気性の紙である紙のラッパーで包むことができる。上述したような粒子状添加剤は、フィルタ材料を囲繞するラッパーまたはプラグラップに適用してもよい。
本発明の特定の態様によれば、液体の量は、レギュラー外周フィルタ、すなわち外周が２３から２５ｍｍ、例えば２３、２３．９、２４または２５ｍであるフィルタについては、２．２ｍｇ／ｍｍ、好ましくは最大２．０ｍｇ／ｍｍである。さらに、粒子状添加剤の量は、レギュラー外周フィルタ、すなわち外周が２３から２５ｍｍ、例えば２３、２３．９、２４または２５ｍｍであるフィルタについては、最大１８ｍｇ／ｍｍであってよい。
フィルタトウ材料、すなわち、不規則に配向された別個の繊維の材料は、特に限定されないが、例えばシガレットのフィルタである喫煙具用フィルタに典型的に使用される材料を含むことができる。フィルタは、セルロース、タバコ等の草本材料から作製される天然繊維材料、またはポリプロピレンなどの合成材料を含むことができる。例えば、不規則に配向された別個の繊維の材料は、酢酸セルロールまたはポリプロピレンを含むか、またはそれであってよい。さらに、２つ以上の繊維材料の混合も可能である。特定の態様によれば、フィルタトウのタイプは、６．０Ｙ１７０００、すなわち、フィラメントのデニール６．０ｇ、総デニール１７０００ｇ、繊維の断面がＹ字形の材料である。
特定の実施形態によれば、フィルタトウの重量、すなわち、繊維のみの重量は、レギュラー外周フィルタ、すなわち外周が２３から２５ｍｍ、例えば２３、２３．９、２４または２５ｍであるフィルタについては、１．７ｍｇ／ｍｍよりも大きい、好ましくは２．０ｍｇ／ｍｍ以上、さらに好ましくは約２．２から２．５ｍｇ／ｍｍである。
本発明のフィルタは、あらゆる形状を有することができ、特に限定されないが、例えば円柱形状である、喫煙具によく使用される形状が好ましい。特定の実施形態によれば、フィルタの形状は、円柱形状であり、その外周は２３．９ｍｍ以下、好ましくは１６．６ｍｍ以下である。そのような実施形態では、フィルタの全体積に関する体積分率、すなわち、不規則に配向された別個の繊維と少なくとも１つの粒子状添加剤材料とを備えるフィルタの材料密度および重量を用いて計算される全利用可能体積に対する固形材料の体積の割合は、３３％から５１％となり得る。これは、フィルタ内の固形材料が、フィルタの円柱形状の利用可能体積の３３から５１％の体積を構成することを意味する。
プラグラップの材料は、特に限定されないが、紙および／またはＰＥ、ＰＰ等のプラスチック材料を含んでいてもよい。
他の態様によれば、本発明は、本発明のフィルタを備える喫煙具に関する。喫煙具は、特に限定されないが、あらゆるサイズおよび形状の、例えばシガレット、シガーまたはシガリロであってよい。そのような喫煙具では、さらに、本発明によるフィルタを２つ以上使用することができる、または本フィルタを他のフィルタトウと組み合わせて使用することができる。本発明の喫煙具は、さらなる構造に関しては、制限されない。
本発明のフィルタは、一般的な器具、例えばＨａｕｎｉ、ＤＥからのトルマリン装置を用いて、通常の方法によって製造することができる。特定の実施形態によれば、２０００ｍＰａ・ｓよりも高い粘度を有する液体を、例えば酢酸セルロース繊維である、不規則に配向された別個の繊維を含むフィルタトウに、例えば噴霧により加え、それから装填済みフィルタトウを例えば切断し、少なくとも１つの粒子状添加剤をフィルタ材料に加え、そして例えばロッドの形にする。あらゆる所望のサイズおよび形状に形成される円柱形状ロッドを、従来技術において周知の手段によって、プラグラップで包み、接着剤で封止することができる。その後、既知の方法を用いてフィルタロッドをさらに切断して所望の長さにすることができる。
実施例
次に、本発明を、その例を参照して述べるが、本発明の範囲は、これらの特定の例に限定されない。
次に、本発明を、その例を参照して述べるが、本発明の範囲は、これらの特定の例に限定されない。
以下において、異なる液体材料を用いて、シガレット用の異なるフィルタを作製した。フィルタ外周は、２３．９ｍｍ、フィルタトウのタイプは、６．０Ｙ１７０００、フィルタトウ重量は、２．０ｍｇ／ｍｍ、液体の量は、２ｍｇ／ｍｍ、液体の位置は、フィルタの中央であった。
粒子状添加剤として、見かけ密度０．４６〜０．５６ｇ／ｃｃ、およびＡＳＴＭメッシュサイズ３０×６０（２５０〜６００μｍ相当）のチャコール（供給元、Ｊａｃｏｂｉ）を使用した。
フィルタトウ（アセテートトウ、供給元、Ｃｅｌａｎｅｓｅ）は、以下の特徴、すなわち、フィラメント当たりのデニール（ｇ／９０００ｍ）６．００ＤＮＲ、総デニール（ｇ／９０００ｍ）１７，０００ＤＮＲ、断面Ｙ字形の特徴を有した。さらに、これらの実施例では、多孔度（ｃｍ３／ｃｍ２／ｍｉｎ）１２，０００．００、坪量２５．００ｇ／ｍ２、厚さ７１．００μｍのプラグラップ（プラグラップ紙、供給元、Ｄｅｌｆｏｒｔ）を使用した。
実施例では、液体の粘度は、例えば、プレート−プレート式のレオメータを用いて、２０℃、標準圧力約１．０１３ｂａｒで測定した。レオメータ−ＭＣＲ１０１ Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ−は、スタンプのプレートのサイズが４９．９５２ｍｍであり、ペルチェ冷却が一体化されている。基準材料は、ＡＰＮ７．５、ＡＰＮ１００およびＡＰＮ１４００を用い、サンプル量は、３〜５ｍＬ、例えば４ｍＬであった。サンプルは、下側固定プレートにもたらされ、他方の可撓性プレートが自動的に下がり、定められたずり速度でねじりが開始された。測定の結果は、ｍＰａ・ｓで与えられた。測定は、二重に実行し、平均値を粘度とした。
まず、以下の方法に従って、例１のフィルタロッドを準備した。
フィルタは、Ｈａｕｎｉ、ＤＥからのトルマリン装置を用いて製造した。フィルタトウベールを処理し、切断し、計測し、離解してから、計測済みのチャコールを加えた。以下に述べる高粘度の液体を、約１００℃の高温での噴霧により、フィルタ作製プロセスの間に最終液体として加えた。添加剤および液体入りの酢酸セルローストウを作製後、トルマリン装置（Ｈａｕｎｉ、ＤＥ）において、２００ｍ／分の装置速度で、プラグラップを用いて、そのトウに、ベースロッド作製を施した。そして、フィルタ材料を、Ｔｕｒｍｅｒｌｅｉｍ ＳＫ１３３８（Ｔｕｒｍｅｒｌｅｉｍ ＧｍｂＨ、ＤＥ）を用いてプラグラップで包み、所望の長さである１２０ｍｍのフィルタを得るように切断した。
例１において、液体として、グリセリン、水および天然ジェランガム（例えば、特許文献６に示される）の混合物を用いた。ＴＧＴ−０１と称されるこの液体は、３つの物質の総重量に基づいて、グリセリン８２．２０％、水１７．３０％、天然ジェランガム０．５０％の重量比のグリセリン、水および天然ジェランガムの混合物であり、結果的に、２０℃、標準圧力で、粘度４３５２ｍＰａ＊ｓの液体となった。
例２での液体は、例１とは別のやり方で作製した。液体は、比率５０％：５０％でグリセリンにより液体ＴＧＴ−０１を希釈することによって得られ（重量比、グリセリン：水：天然ジェランガム＝９１．１０％：８．６５％：０．２５％）、結果的に、２０℃、標準圧力で、２２１１ｍＰａ＊ｓの粘度を有するＴＧＴ−０２と称される液体になった。
ＴＧＴ−０１を２５％、グリセリンを７５％の比率で、液体ＴＧＴ−０１をグリセリンで希釈することによって（重量比、グリセリン：水：天然ジェランガム＝９５．５５：４．３２５：０．１２５）、液体ＴＧＴ−０３を得た。液体ＴＧＴ−０３は、２０℃、標準圧力で、１９５３ｍＰｓ＊ｓの粘度を有し、比較例３で使用した。比較例３は、その他の点では、例１に対応する。
比較例１として、ＴＧＴ−０１の代わりに、天然ジェランガムを加えず、２０℃、標準圧力で１１９６ｍＰａ＊ｓの粘度を有するグリセリンを使用した。フィルタは、その他の点では、例１と同じやり方で作製した。
比較例２として、液体を加えずにフィルタを例１と同じやり方で作製した。
添加剤損失試験
長さ１２０ｍｍのフィルタロッドの重さを測り、長さ６ｍｍの片に切断した。Ｓｏｌａｒｉｓ（コンバイナ、供給元、ＩＴＭ）を装置速度３５０ｍ／分で用いて、フィルタを再び結合し、処理後にチップを切断し、１２０ｍｍの長さの結合されたフィルタの重さを再び測った。切断前と切断後のフィルタの重量差を決定することによって、切断中のチャコールの損失に由来する、切断中の重量損失を決定することができる。観測の結果、実質的に、重量損失の原因はチャコールにあった。チャコールのない重量損失試験の結果は、０．７％未満の損失率であった。
長さ１２０ｍｍのフィルタロッドの重さを測り、長さ６ｍｍの片に切断した。Ｓｏｌａｒｉｓ（コンバイナ、供給元、ＩＴＭ）を装置速度３５０ｍ／分で用いて、フィルタを再び結合し、処理後にチップを切断し、１２０ｍｍの長さの結合されたフィルタの重さを再び測った。切断前と切断後のフィルタの重量差を決定することによって、切断中のチャコールの損失に由来する、切断中の重量損失を決定することができる。観測の結果、実質的に、重量損失の原因はチャコールにあった。チャコールのない重量損失試験の結果は、０．７％未満の損失率であった。
チャコール損失試験の結果を以下の表１に示す。
表１から分かるように、２０℃、標準圧力において少なくとも２０００ｍＰａ＊ｓの粘度を有する液体を使用することで、グリセリンだけを使用したまたは液体を全く使用しない比較例と比較すると、添加剤損失の減少を達成することができた。
本フィルタを用いれば、長時間でも、喫煙具用のフィルタの添加剤損失の減少を達成することができ、したがって、良好かつ耐久性のある信頼性の高い喫煙製品の作製が可能になる。
Claims (13)
- 不規則に配向された別個の繊維と、少なくとも１つの粒子状添加剤と、２０００ｍＰａ・ｓよりも高い粘度を有する液体と、を備える喫煙具用フィルタ。
- 前記液体の粘度が、約２２００から約４５００ｍＰａ・ｓの範囲である請求項１に記載のフィルタ。
- 前記液体の量が、最大２．０ｍｇ／ｍｍである請求項１または２に記載のフィルタ。
- 前記液体が、少なくともグリセリンとジェランガムとを含み、該ジェランガムが、好ましくは天然ジェランガムである請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記液体が、水を含み、グリセリン、水、天然ジェランガムの比率が、グリセリン、水、天然ジェランガムをあわせて１００重量％に対し、グリセリン７０〜９５．３５％、水２９〜４．５％、ジェランガム１〜０．１５％の範囲内にある請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記粒子状添加剤が、チャコールを含む、又は、チャコールである請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 粒子状添加剤の量が、最大１８ｍｇ／ｍｍである請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタ。
- フィルタトウのタイプが、６．０Ｙ１７０００である、請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記フィルタトウの重量が、１．７ｍｇ／ｍｍよりも大きい請求項１から８のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記フィルタトウの重量が、約２．２から２．５ｍｇ／ｍｍである請求項１から９のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記フィルタが、円柱の形状を呈し、前記円柱の外周が２３．９ｍｍ以下、好ましくは１６．６ｍｍ以下である請求項１から１０のいずれか一項に記載のフィルタ。
- 前記フィルタの全体積に対する、前記不規則に配向された別個の繊維と前記少なくとも１つの粒子状添加剤材料とを備える前記フィルタの体積分率が、３３％から５１％である請求項１１に記載のフィルタ。
- 請求項１から１２のいずれか一項に記載のフィルタを備える喫煙具。
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