JP2022522309A

JP2022522309A - エアロゾル発生製品、製造方法及びその応用

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Publication number: JP2022522309A
Application number: JP2021551885A
Authority: JP
Inventors: 建国曹; 占平 ▲楊▼; ▲凱▼ ▲蘇▼; 建▲華▼ 曹; 涛于; 建峰夏; 建▲軍▼ ▲繆▼; 晶晶沈; ▲廣▼美 ▲楊▼; ポール・バズビー; クリストファー・バンドレン; マイケル・コムズ
Original assignee: 南通醋酸▲繊▼▲維▼有限公司; 珠▲海▼醋酸▲繊▼▲維▼有限公司; 昆明醋酸▲繊▼▲維▼有限公司
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2022-04-15
Also published as: CN109691697B; EP3932230A4; US20220053822A1; EP3932230A1; KR20210127243A; CN109691697A; WO2020177361A1

Abstract

エアロゾル発生製品は、エアロゾル霧化ユニットと煙ガス冷却ユニットとを備え、前記煙ガス冷却ユニットは前記エアロゾル霧化ユニットによって生成された煙ガス流の下流側に位置し、煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの下流側に位置するろ過ユニットを更に含み、又は煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの上流側に位置する中空ユニットを更に含む。本構造は顆粒状物質が集まることにより構成され、煙ガスが通るための隙間を含む。

Description

本発明は、紙巻たばこの技術分野に属し、煙処理、特にタバコの煙ガスの温度を低減するための製品に関する。

世界的なたばこ規制環境がますます厳しくなり、消費者の健康への関心が高まるにつれて、たばこの有害成分の放出量を大幅に低減する新型のたばこ製品は世界各国のたばこ業界の開発の焦点になりつつある。加熱不燃性たばこは、特殊な熱源を利用してカットタバコ（４００°Ｃ以下）を加熱するだけで燃焼しない新型のたばこ製品であることにより、煙中の有害成分の放出量を大幅に低減することができる。現在、加熱不燃性たばこには一般に煙ガスの温度が高いという問題があるので、それが煙の刺激や灼熱感を引き起こし、喫煙の快適さを低下させる。ろ過や換気や希釈を増やす従来の技術的手段を採用して煙ガスの温度を低減すれば、製品の喫煙量がさらに減少し、製品の喫煙体験にさらに影響を与える。したがって、加熱不燃性たばこの煙ガスの温度を低減することは、加熱不燃性たばこの重要な技術である。中国特許ＣＮ１０４２０３０１５は、エアロゾル冷却ユニットを備えたエアロゾル発生製品を開示しており、当該製品の冷却ユニットは、ひだ付けポリ乳酸膜層によって構成されている。中国特許ＣＮ１０７２５９６３８Ａは、ポリ塩化ビニルやポリ乳酸などの原料によって作られた多層状喫煙棒を含む、煙ガスの温度を低減し、香りを高める機能を備えた低温タバコを開示している。煙ガスの温度の低減ができる上記の条棒は、主に、ポリマー材料のガラス転移、すなわちガラス状態から高弾性状態へ転移して熱を吸収することにより、たばこ製品の煙ガスの温度を低減する。ただし、ポリマーにはガラス転移を起こすと、溶融又は融合結合が発生する問題があるため、最初に煙ガスに接触するエアロゾル冷却ユニットの端にあるポリマー材料には、すぐに激しい接着と崩壊を起こし、細孔を塞いてひだ付けポリマーの内部を煙ガスがスムーズに流れることができないので、冷却表面積が減少し、煙ガスの温度が過度に高くなる。

上記の技術的要件及び先行技術の欠陥を目指して、本発明の目的は、煙ガスの温度を迅速に低減することができるエアロゾル発生製品及び関連方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明によって採用される技術的解決策は次のとおりである：

エアロゾル発生製品はエアロゾル霧化ユニットと煙ガス冷却ユニットとを備え、前記煙ガス冷却ユニットは前記エアロゾル霧化ユニットによって生成された煙流れの下流側に位置する。

さらに、煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの下流側に位置するろ過ユニットを更に含む。

オプションで、煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの上流側に位置する中空ユニットを更に含む。

オプションで、前記煙ガス冷却ユニットは、顆粒状物質が集まって形成した構造であり、前記構造は、煙ガスが通るための隙間、及び少なくとも１つの連続的な煙ガスの通道を含む。

オプションで、煙ガスが通るための前記煙ガス冷却ユニットの隙間は、３次元の非線形網状隙間である。

オプションで、前記煙ガス冷却ユニットを条棒状にする。

オプションで、前記煙ガス冷却ユニットの隙間率は４０％～９０％である。

オプションで、前記煙ガス冷却ユニットは、基礎顆粒と接着剤顆粒と包み材料とを含み、接着剤顆粒と接着剤顆粒と、接着剤顆粒と基礎顆粒と、及び基礎顆粒と基礎顆粒との間は接触点を形成して複数の箇所で物理的結合し、包み材料は外側を包んで多孔質構造の条棒を形成する。

オプションで、前記顆粒状物質は、煙ガスの温度を低減することができ、煙ガスの有効成分に対して低い吸収率を有する顆粒状物質である。

オプションで、前記基礎顆粒は、不活性顆粒又は膜層を外覆した不活性化の活性顆粒である。

オプションで、前記不活性顆粒は、外覆膜層の厚さが０～０．２ｍｍであり、前記膜層が顆粒全体の質量の０～５０％を占め、明らかに、外覆膜層の厚さ又は顆粒全体の質量の割合がゼロである場合、不活性顆粒が膜層を外覆しないことを意味し、

基礎顆粒が活性顆粒である場合、不活性化処理を必要とし、前記不活性化の活性顆粒は、外覆膜層の厚さが０．００１～０．２ｍｍであり、顆粒全体の質量の０．００１～５０％を占める。

オプションで、前記不活性顆粒は、煙ガスのエアロゾル中のニコチンを吸着する３．０ｍｇ／ｃｍ^３未満の顆粒である。

オプションで、前記不活性顆粒は、有機又は無機顆粒を含み、前記無機顆粒は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム球、ガラス珠、二酸化ケイ素、鉄、銅、アルミニウム、金、白金、ケイ酸マグネシウム球又は硫酸カルシウムを含み、前記有機顆粒は、酢酸繊維素、酢酸プロピオン酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、微結晶繊維素、ショ糖粉末、糊精、乳糖、粉砂糖、ブドウ糖、マンニトール、でんぷん、メチル繊維繊維素、エチル繊維素、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリε－カプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシアルカノエート又はデンプンベースの熱可塑性樹脂を含む。

オプションで、前記活性顆粒は、煙ガスのエアロゾル中のニコチンを吸着する３．０ｍｇ／ｃｍ^３以上の顆粒である。

オプションで、前記活性顆粒は、分子篩、活性炭、珪藻土、沸石、真珠岩、セラミック、海泡石、漂白土又はイオン交換樹脂を含み、前記不活性顆粒は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム球、ガラス珠、二酸化ケイ素、鉄、銅、アルミニウム、金、白金、ケイ酸マグネシウム球又は硫酸カルシウムを含む。

オプションで、前記膜層は、成膜材料からなる。

オプションで、前記成膜材料は、酢酸繊維素、酢酸プロピオン酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、ヒドロキシプロピル繊維素、ヒドロキシプロピルメチル繊維素、メチル繊維素、エチル繊維素、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンエチレンジエチルアミンアセテート、スチレンマレイン酸コポリマー、スチレン－ビニルピリジンコポリマー、酢酸フタル酸繊維素、フタル酸メチルヒドロキシプロピル繊維素、酢酸繊維素／ポリエチレングリコール、メチル繊維素／ポリエチレングリコール、カルボキシメチル繊維素／ポリエチレングリコール、ヒプロメロース／ポリエチレングリコール、エチル繊維素／ポリエチレングリコール又はアクリル樹脂／ポリエチレングリコール又はポリ乳酸を含む。

オプションで、前記基礎顆粒の形状は、球形、準球形、餅状、薄片状、帯状、針形、多辺形、切子面形又は臨機形状を含む。

オプションで、前記基礎顆粒は、少なくとも１次元において５０ミクロン、１００ミクロン、１５０ミクロン、２００ミクロン又は２５０ミクロンの下限から５０００ミクロン、２０００ミクロン、１０００ミクロン、９００ミクロン又は７００ミクロンの上限までの平均直径を有する。

オプションで、前記接着剤顆粒は、ポリエチレン、ポリプロピレン（Ｄ７）、ポリ乳酸、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル酸、ポリビニル化合物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリアクリル酸、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－アクリロニトリル、スチレン－ブタジエン、スチレン－マレイン酸、酢酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、可塑化繊維素プラスチック、プロピオン酸繊維素、エチル繊維素、それらのいずれか誘導体又はそれらのいずれかコポリマーから選択した少なくとも１つ及びそれらの組合せを含む。

オプションで、前記接着剤顆粒の形状は、球状、星状、粒状、馬鈴薯状、不規則な形状及びそれらの組合せを含む。

オプションで、前記接着剤顆粒は、少なくとも１次元において５ミクロン、１０ミクロン、５０ミクロン、１００ミクロン又は１５０ミクロンの下限から５００ミクロン、４００ミクロン、３００ミクロン、２５０ミクロン又は２００ミクロンの上限までの平均直径を有する。

オプションで、前記接着剤顆粒は、約０．１０ｇ／ｃｍ^３～約０．５５ｇ／ｃｍ^３のかさ密度を有し得り、その間にあるいずれかサブセット（例えば、約０．１７ｇ／ｃｍ^３～約０．５０ｇ／ｃｍ^３又は約０．２０ｇ／ｃｍ^３～約０．４７ｇ／ｃｍ^３）を含む。

前記包み材料は、重さ２０～４０ｇ、厚さ０．０８～０．１２ｍｍの成型紙である。

上記のエアロゾル発生製品の加熱不燃性たばこへの応用。

アセテートトウの濾過棒を備えた参照エアロゾル発生製品と比較して、本発明に煙ガス冷却機能ユニットを含むエアロゾル発生製品は、良好な冷却効果を有し、温度を少なくとも２℃低減する。

参照たばこ３Ｒ４Ｆと比較して、本発明に煙ガス冷却ユニットを含むエアロゾル発生製品は、フェノールに対して良好な吸着効果を有し、削減は９３．２％に達する可能性がある。

本発明は、煙ガス冷却機能を有するユニットを備えたエアロゾル発生製品を提供する。この製品は、複数のユニットを含み、条棒の複合成形で条棒を組み合わせることにより形成される。前記ユニットは、エアロゾル霧化ユニットと、複合成形製品内において前記エアロゾル霧化ユニットの下流側に位置する煙ガス冷却ユニットとを含む。煙ガス冷却ユニットは、いくつかの用途で、基礎顆粒を含む被覆多孔材料によって構成される。当該多孔材料は、隙間率が４０％から９０％であり、閉鎖圧力降下が２ｍｍＨ_２Ｏ／ｍｍ未満を長くする。該当煙ガス冷却ユニットは、基礎顆粒と高分子接着剤とを含む。基礎顆粒と高分子接着剤を混合した後、それらを加熱して、基礎顆粒と接着剤と、及び接着剤と接着剤との間を複数の接触点で結合させて、被覆の長状多孔材料を形成する。加熱不燃性たばこのエアロゾルが冷却ユニットを通過する時、基礎顆粒の表面膜層及び接着剤は、相変化と吸熱を起こし、冷却ユニットの内部材料が立体配置構造になって熱エネルギーを横方向へ便利に伝導することにより、より良い冷却効果を達成する。また、多孔材料は元の形状を維持し、煙ガスのスムーズな通過を確保する。多孔材料には貫通穴があるため、低い吸気抵抗を維持しながら大きな冷却面積を有することにより、煙ガスの流動を確保し、喫煙消費者の体験を向上させる。

図１は、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた２段式のエアロゾル発生製品の概略図である。図２は、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた３段式のエアロゾル発生製品の概略図である。図３は、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた４段式のエアロゾル発生製品の概略図である。図４は、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた４段式のエアロゾル発生製品の概略図である。図５は、現行技術による４段式のエアロゾル発生製品の概略図である（アセテートトウを含む参照サンプル）。

本発明は、煙ガスの温度を迅速に低減することができるエアロゾル発生製品及び関連方法に関する。

エアロゾル発生製品は、複数のユニットが条棒の複合成形で条棒を組み合わせることにより形成される。前記ユニットは、エアロゾル霧化ユニットと、前記エアロゾル霧化ユニットの下流側に位置する煙ガス冷却ユニットとを含む。煙ガス冷却ユニットは、いくつかの用途で、酢酸繊維素顆粒を含む被覆多孔材料によって構成される。前記多孔材料は、縦横方向の貫通穴、４０％から９０％の隙間率、少なくとも５ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒の面積負荷率及び２ｍｍＨ_２Ｏ／ｍｍ未満を長くする閉鎖圧力降下を有する。煙ガス冷却ユニットを通るエアロゾルは冷却される。

多孔材料の空隙体積は、酢酸繊維素顆粒が空間を占めた後の残り自由空間である。空隙体積を決めるために、先ず酢酸繊維素顆粒に対して粒度に基づく上下限直径の平均値を算出し、次に酢酸繊維素の密度計で体積を算出する（当該平均直径に基づく球形を想定）。中国特許ＣＮ１０３３３０２８３による隙間率の計算式で隙間率を算出する。

本明細書で使用された「閉鎖圧力降下」という用語は、安定した条件下で１７．５ｍＬ／秒の体積流量にする出口端において空気流がサンプルを通る場合と、サンプルを測定装置に完全に密閉して空気流がパッケージを通過できない場合との、サンプルの両端間の静圧差を指す。本発明には、２００７年６月に発行されたＣＯＲＥＳＴＡ（「たばこ科学研究共同センター」）の推奨方法４１に従って、閉鎖圧力降下を測定した。より高い閉鎖圧力降下は、喫煙者が喫煙してより大きな力を使用しなければならないことを意味する。

図面及び実施形態と併せて本発明はを以下でさらに説明する。

実施例１
図１に示されたように、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた２段式のエアロゾル発生製品１０は、エアロゾル霧化ユニット２０及び煙ガス冷却ユニット３０という２つのユニットを含む。当該２つのユニットは、条棒の複合巻きたばこ製造機でシガレットペーパー５０を用いて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。条棒１１を巻きたばこ製造機で複合組合せる場合、その条棒１１は約４５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径を有する。

エアロゾル霧化ユニット２０は、フィラメント状又はプリーツ状のタバコ材料を含み、紙巻たばこ製造装置によって巻かれることにより、濾紙（図示せず）によって包まれて棒を形成する。前記たばこ材料は添加剤を含み、前記添加剤はエアロゾルを形成するためのグリセリンとプロピレングリコールを有する。

煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側に位置し、酢酸繊維素顆粒を含む多孔条棒であり、成形紙３１によって包まれている。当該多孔条棒は、約３３ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径及び約６．９ｍｍの内径を有する。この実施形態において、煙ガス冷却ユニットは、特定の条件下で、膜層を外覆した酢酸繊維素顆粒及び超高分子量ポリエチレン接着剤を加熱結合することにより形成される。超高分子量ポリエチレン接着剤は、その溶融温度で複数の接触点に顆粒と接着剤顆粒とを機械結合する。接着剤は、その溶融温度でほとんど流動しないので、顆粒間に形成された隙間の貫通が確実になることにより、煙ガス冷却ユニット３０の長さに沿って延びる複数の通道を形成する。当該多孔条棒は、Ｔｉｃｏｎａ、ＬＬＣから生産された２５ｗｔ％のＧＵＲ２１０５と、ポリエチレングリコール／ヒドロキシプロピルメチル繊維素膜層によつて包まれる酢酸繊維素顆粒（平均直径は１．２ｍｍ、７５ｗｔ％）からなる。当該多孔条棒は、ＧＵＲ２０１５樹脂と酢酸繊維素顆粒を混合し、次に加熱した混合物に圧力を加えずに金型に混合物を充填（自由焼結）することにより製造される。当該金型を２００℃で４０分間加熱した後、多孔条棒を金型から取り出し、冷却し、重さ２０ｇ、厚さ０．０８ｍｍの成形紙３１で包む。当該条棒を同じ長さに切る。

煙ガス冷却ユニットは１０ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒を含み、５．５ｍｍＨ_２Ｏの閉鎖圧力降下、７２％の隙間率を有する。

図１に示されたエアロゾル発生製品は、エアロゾル霧化ユニットの側部に発熱体を挿入してエアロゾル霧化ユニット内のタバコ材料を加熱し、タバコ材料から揮発性化合物を放出する。消費者は、エアロゾル発生製品１０の口端１２で喫煙する時、これらの揮発性化合物は、凝縮霧化されてエアロゾルを形成し、条棒１１を介して消費者の口に伝える。前記エアロゾルを吸って煙ガス冷却ユニット３０を通る熱交換により、エアロゾルの温度を低減する。

国家標準ＧＢ／Ｔ１９６０９－２００４で指定されている喫煙モデルに従って喫煙を模倣し、カナダの深層喫煙モード（ＨＣＩ）を採用する。各経口喫煙のエアロゾル主流の温度に対する煙ガス冷却ユニットの影響を調査し、アセテートトウを含む参照エアロゾル発生製品と比較した（図５を参照）。熱電対温度プローブは、フィルターチップ４０の中心から５ｍｍ離れた口端に位置する。試験結果を表１に示す。

表１エアロゾル主流の温度に対する試験結果

実施例２
図２に示されたように、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた３段式のエアロゾル発生製品１０は、エアロゾル霧化ユニット２０、煙ガス冷却ユニット３０及びフィルターチップ４０という３つのユニットを含む。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、フィルターチップ４０は、煙ガス冷却ユニットの下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。当該３つのユニットは、シガレットペーパー５０によってしっかり包まれて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。条棒１１を複合組合せる場合、その条棒１１は約４５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径を有する。

煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニット２０の下流側に隣接し、酢酸繊維素顆粒を含む多孔条棒であり、成形紙３１によって包まれている。この実施形態において、煙ガス冷却ユニットは、特定の条件下で、膜層を外覆した酢酸繊維素顆粒及び超高分子量ポリエチレン接着剤を加熱結合することにより形成される。超高分子量ポリエチレン接着剤は、その溶融温度で複数の接触点に顆粒と接着剤顆粒とを機械結合する。接着剤は、その溶融温度でほとんど流動しないので、顆粒間に形成された隙間の貫通が確実になることにより、煙ガス冷却ユニット３０の長さに沿って延びる複数の通道を形成する。当該多孔条棒は、Ｔｉｃｏｎａ、ＬＬＣから生産された２５ｗｔ％のＧＵＲ２１０５と、ポリエチレングリコール／ヒドロキシプロピルメチル繊維素膜層によつて包まれる酢酸繊維素顆粒（平均直径は１．２ｍｍ、７５ｗｔ％）からなる。当該多孔条棒は、ＧＵＲ２０１５樹脂と酢酸繊維素顆粒を混合し、次に加熱した混合物に圧力を加えずに金型に混合物を充填（自由焼結）することにより製造される。当該金型を２００℃で４０分間加熱した後、多孔条棒を金型から取り出し、冷却し、重さ２０ｇ、厚さ０．０８ｍｍの成形紙３１で包む。当該条棒を同じ長さに切る。

当該多孔条棒の煙ガス冷却ユニットは１０ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒を含み、約２５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径、４．２ｍｍＨ_２Ｏの閉鎖圧力降下及び７２％の隙間率を有する。

フィルターチップ４０は、従来のアセテートトウ条棒を用い、８ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径及び約６．９ｍｍの内径を有する。

図２に示されたエアロゾル発生製品は、エアロゾル霧化ユニットの側部に発熱体を挿入してエアロゾル霧化ユニット内のタバコ材料を加熱し、タバコ材料から揮発性化合物を放出する。消費者は、エアロゾル発生製品１０の口端１２で喫煙する時、これらの揮発性化合物は、凝縮霧化されてエアロゾルを形成し、条棒１１を介して消費者の口に伝える。

前記エアロゾルを吸って煙ガス冷却ユニット３０を通る熱交換により、エアロゾルの温度を低減し、エアロゾル中の水分を遮断するだけでなく、エアロゾル中のフェノールのろ過効率も向上したことになる。

国家標準ＧＢ／Ｔ１９６０９－２００４で指定されている喫煙モデルに従って喫煙を模倣し、カナダの深層喫煙モード（ＨＣＩ）を採用する。ケンブリッジフィルターを用いて分類物質を遮断し、フェノールをＨＰＬＣ蛍光で定量測定する。各経口喫煙のエアロゾル主流の温度及びエアロゾル主流におけるフェノールの総含有量に対する煙ガス冷却ユニットの影響を調査し、アセテートトウ冷却ユニットを含む参照エアロゾル発生製品と参照タバコ３Ｒ４Ｆと比較した（図５を参照）。熱電対温度プローブは、フィルターチップ４０の中心から５ｍｍ離れた口端に位置する。試験結果を表２及び表３に示す。

表２エアロゾル主流の温度に対する試験結果

表３フェノールの総含有量に対する比較試験

実施例３
図３に示されたように、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた４段式のエアロゾル発生製品１０は、エアロゾル霧化ユニット２０、中空酢酸繊維素管６０、煙ガス冷却ユニット３０及びフィルターチップ４０という４つのユニットを含む。当該４つのユニットは、シガレットペーパー５０によってしっかり包まれて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、中空酢酸繊維素管６０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、煙ガス冷却ユニット３０は、中空酢酸繊維素管の下流側にあり、フィルターチップ４０は、煙ガス冷却ユニットの下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。条棒１１を巻きたばこ製造機で複合組合せる場合、その条棒１１は約４５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径を有する。エアロゾル霧化ユニット２０は、フィラメント状又はプリーツ状のタバコ材料を含み、紙巻たばこ製造装置によって巻かれることにより、濾紙（図示せず）によって包まれて棒を形成する。前記たばこ材料は添加剤を含み、前記添加剤はエアロゾルを形成するためのグリセリンとプロピレングリコールを有する。中空酢酸繊維素管６０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側に隣接し、酢酸繊維素からなる。エアロゾルを先ず中空部分で混合し、次に緩衝冷却する。

煙ガス冷却ユニット３０は、中空管６０の下流側に隣接し、酢酸繊維素顆粒を含む多孔条棒である。この実施形態において、煙ガス冷却ユニット３０は、特定の条件下で、膜層を外覆した酢酸繊維素顆粒及び超高分子量ポリエチレン接着剤を加熱結合することにより形成される。超高分子量ポリエチレン接着剤は、その溶融温度で複数の接触点に顆粒と接着剤顆粒とを機械結合する。接着剤は、その溶融温度でほとんど流動しないので、顆粒間に形成された隙間の貫通が確実になることにより、煙ガス冷却ユニット３０の長さに沿って延びる複数の通道を形成する。当該多孔条棒は、Ｔｉｃｏｎａ、ＬＬＣから生産された２５ｗｔ％のＧＵＲ２１０５と、ポリエチレングリコール／ヒドロキシプロピルメチル繊維素膜層によつて包まれる酢酸繊維素顆粒（平均直径は１．２ｍｍ、７５ｗｔ％）からなる。当該多孔条棒は、ＧＵＲ２０１５樹脂と酢酸繊維素顆粒を混合し、次に加熱した混合物に圧力を加えずに金型に混合物を充填（自由焼結）することにより製造される。当該金型を２００℃で４０分間加熱した後、多孔条棒を金型から取り出し、冷却し、重さ２０ｇ、厚さ０．０８ｍｍの成形紙３１で包む。当該条棒を同じ長さに切る。

煙ガス冷却ユニットは１０ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒を含み、３ｍｍＨ_２Ｏの閉鎖圧力降下及び７２％の隙間率を有する。

フィルターチップ４０は、従来の酢酸繊維素条棒を用い、８ｍｍの長さ、約７．１２ｍｍの外径及び約６．９ｍｍの内径を有する。

中空管６０は酢酸繊維素からなり、７ｍｍの長さ、約７．１２ｍｍの外径及び約３．５ｍｍの内径を有する。

図３に示されたエアロゾル発生製品は、エアロゾル霧化ユニットの側部に発熱体を挿入してエアロゾル霧化ユニット内のタバコ材料を加熱し、タバコ材料から揮発性化合物を放出する。消費者は、エアロゾル発生製品１０の口端１２で喫煙する時、これらの揮発性化合物は、凝縮霧化されてエアロゾルを形成し、条棒１１を介して消費者の口に伝える。

国家標準ＧＢ／Ｔ１９６０９－２００４で指定されている喫煙モデルに従って喫煙を模倣し、カナダの深層喫煙モード（ＨＣＩ）を採用する。ケンブリッジフィルターを用いて分類物質を遮断し、フェノールをＨＰＬＣ蛍光で定量測定する。各経口喫煙のエアロゾル主流の温度及びエアロゾル主流におけるフェノールの総含有量に対する煙ガス冷却ユニットの影響を調査し、アセテートトウ冷却ユニットを含む参照エアロゾル発生製品と参照タバコ３Ｒ４Ｆと比較した（図５を参照）。熱電対温度プローブは、フィルターチップ４０の中心から５ｍｍ離れた口端に位置する。試験結果を表４及び表５に示す。

表４エアロゾル主流の温度に対する試験結果

表５フェノールの総含有量に対する比較試験

実施例４
図４に示されたように、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた４段式のエアロゾル発生製品１０は、エアロゾル霧化ユニット２０、煙ガス冷却ユニット３０、ひだ付け及びギャザー付けポリ乳酸膜層シート７０及びフィルターチップ４０という４つのユニットを含む。当該４つのユニットは、シガレットペーパー５０によってしっかり包まれて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、ひだ付け及びギャザー付けポリ乳酸膜層シート７０は、煙ガス冷却ユニットの下流側にあり、フィルターチップ４０は、ギャザー付けポリ乳酸膜層シートの下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。条棒１１を巻きたばこ製造機で複合組合せる場合、その条棒１１は約４５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径を有する。

煙ガス冷却ユニット３０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側に隣接し、酢酸繊維素顆粒を含む多孔条棒であり。該多孔条棒は、約７ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径及び約６．９ｍｍの内径を有する。この実施形態において、煙ガス冷却ユニットは、特定の条件下で、膜層を外覆した酢酸繊維素顆粒及び超高分子量ポリエチレン接着剤を加熱結合することにより形成される。超高分子量ポリエチレン接着剤は、その溶融温度で複数の接触点に顆粒と接着剤顆粒とを機械結合する。接着剤は、その溶融温度でほとんど流動しないので、顆粒間に形成された隙間の貫通が確実になることにより、煙ガス冷却ユニット３０の長さに沿って延びる複数の通道を形成する。当該多孔条棒は、Ｔｉｃｏｎａ、ＬＬＣから生産された２５ｗｔ％のＧＵＲ２１０５と、ポリエチレングリコール／ヒドロキシプロピルメチル繊維素膜層によつて包まれる酢酸繊維素顆粒（平均直径は１．２ｍｍ、７５ｗｔ％）からなる。当該多孔条棒は、ＧＵＲ２０１５樹脂と酢酸繊維素顆粒を混合し、次に加熱した混合物に圧力を加えずに金型に混合物を充填（自由焼結）することにより製造される。当該金型を２００℃で４０分間加熱した後、多孔条棒を金型から取り出し、冷却し、重さ２０ｇ、厚さ０．０８ｍｍの成形紙７１で包む。当該条棒を同じ長さに切る。

煙ガス冷却ユニットは１０ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒を含み、７ｍｍの長さ、１．２ｍｍＨ_２Ｏの閉鎖圧力降下及び７２％の隙間率を有する。

ひだ付け及びギャザー付けポリ乳酸膜層シート７０は、１８ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径及び約６．９ｍｍの内径を有する。ポリ乳酸膜層シートの厚さは５０μｍである。

図４に示されたエアロゾル発生製品は、エアロゾル霧化ユニットの側部に発熱体を挿入してエアロゾル霧化ユニット内のタバコ材料を加熱し、タバコ材料から揮発性化合物を放出する。消費者は、エアロゾル発生製品１０の口端１２で喫煙する時、これらの揮発性化合物は、凝縮霧化されてエアロゾルを形成し、条棒１１を介して消費者の口に伝える。前記エアロゾルを吸って煙ガス冷却ユニット３０を通る熱交換により、エアロゾルの温度を低減する。

国家標準ＧＢ／Ｔ１９６０９－２００４で指定されている喫煙モデルに従って喫煙を模倣し、カナダの深層喫煙モード（ＨＣＩ）を採用する。各経口喫煙のエアロゾル主流の温度に対する煙ガス冷却ユニットの影響を調査し、アセテートトウ冷却ユニットを含む参照エアロゾル発生製品と比較した。熱電対温度プローブは、フィルターチップ４０の中心から５ｍｍ離れた口端に位置する。試験結果を表６に示す。

表６エアロゾル主流の温度に対する試験結果

実施例５
図３に示されたように、本発明による煙ガスの温度を低減するためのユニットを備えた４段式のエアロゾル発生製品１０は、エアロゾル霧化ユニット２０、中空酢酸繊維素管６０、煙ガス冷却ユニット３０及びフィルターチップ４０という４つのユニットを含む。当該４つのユニットは、シガレットペーパー５０によってしっかり包まれて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、中空酢酸繊維素管６０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、煙ガス冷却ユニット３０は、中空酢酸繊維素管の下流側にあり、フィルターチップ４０は、煙ガス冷却ユニットの下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。条棒１１を巻きたばこ製造機で複合組合せる場合、その条棒１１は約４５ｍｍの長さ、約７．２ｍｍの外径、約６．９ｍｍの内径を有する。エアロゾル霧化ユニット２０は、フィラメント状又はプリーツ状のタバコ材料を含み、紙巻たばこ製造装置によって巻かれることにより、濾紙（図示せず）によって包まれて棒を形成する。前記たばこ材料は添加剤を含み、前記添加剤はエアロゾルを形成するためのグリセリンとプロピレングリコールを有する。中空酢酸繊維素管６０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側に隣接し、酢酸繊維素からなる。エアロゾルを先ず中空部分で混合し、次に緩衝冷却する。

煙ガス冷却ユニット３０は、中空管６０の下流側に隣接し、酢酸繊維素顆粒を含む多孔条棒である。この実施形態において、煙ガス冷却ユニット３０は、特定の条件下で、膜層を外覆した酢酸繊維素顆粒及び超高分子量ポリエチレン接着剤を加熱結合することにより形成される。超高分子量ポリエチレン接着剤は、その溶融温度で複数の接触点に顆粒と接着剤顆粒とを機械結合する。接着剤は、その溶融温度でほとんど流動しないので、顆粒間に形成された隙間の貫通が確実になることにより、煙ガス冷却ユニット３０の長さに沿って延びる複数の通道を形成する。当該多孔条棒は、Ｔｉｃｏｎａ、ＬＬＣから生産された２５ｗｔ％のＧＵＲ２１０５と、ヒプロメロース膜層によつて包まれる酢酸繊維素顆粒（平均直径は１．２ｍｍ、７５ｗｔ％）からなる。当該多孔条棒は、ＧＵＲ２０１５樹脂と酢酸繊維素顆粒を混合し、次に加熱した混合物に圧力を加えずに金型に混合物を充填（自由焼結）することにより製造される。当該金型を２００℃で４０分間加熱した後、多孔条棒を金型から取り出し、冷却し、重さ２０ｇ、厚さ０．０８ｍｍの成形紙３１で包む。当該条棒を同じ長さに切る。

煙ガス冷却ユニットは８．６ｍｇ／ｍｍの酢酸繊維素顆粒を含み、４．７ｍｍＨ_２Ｏの閉鎖圧力降下及び７３．６％の隙間率を有する。

前記エアロゾルを吸って煙ガス冷却ユニット３０を通る熱交換により、エアロゾルの温度を低減する。

国家標準ＧＢ／Ｔ１９６０９－２００４で指定されている喫煙モデルに従って喫煙を模倣し、カナダの深層喫煙モード（ＨＣＩ）を採用する。各経口喫煙のエアロゾル主流の温度に対する煙ガス冷却ユニットの影響を調査し、アセテートトウ冷却ユニットを含む参照エアロゾル発生製品と比較した（図５を参照）。熱電対温度プローブは、フィルターチップ４０の中心から５ｍｍ離れた口端に位置する。試験結果を表７に示す。

表７エアロゾル主流の温度に対する試験結果

図５に示されたように、現行技術による４段式のエアロゾル発生製品１０（参照サンプル）は、エアロゾル霧化ユニット２０、中空酢酸繊維素管６０、高い単デニール酢酸繊維素濾過棒７２及びフィルターチップ４０という４つのユニットを含む。前記エアロゾル霧化ユニット２０は、条棒の最遠位端１３に位置し、中空酢酸繊維素管６０は、エアロゾル霧化ユニットの下流側にあり、高い単デニール酢酸繊維素濾過棒７２は、中空酢酸繊維素管６０の下流側にあり、フィルターチップ４０は、高い単デニール酢酸繊維素濾過棒７２の下流側にあり、条棒１１は、口端１２を備える。当該４つのユニットは、シガレットペーパー５０によってしっかり包まれて順次かつ同軸に条棒１１に組み立てられる。

実施形態に対する上記の説明は、当該技術分野の当業者が本発明を理解し適用し易いためである。当業者は、明らかに本実施形態に様々な修正を行い易く、創造的な働きなしに本発明に記載の一般原理を他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明は、本実施形態に限定されない。当業者の本発明の開示による本発明の範囲から逸脱なしの改善及び修正は、すべて本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１０エアロゾル発生製品
１１条棒
２０エアロゾル霧化ユニット
３０煙ガス冷却ユニット

Claims

エアロゾル霧化ユニットと煙ガス冷却ユニットとを備え、前記煙ガス冷却ユニットは前記エアロゾル霧化ユニットによって生成された煙流れの下流側に位置することを特徴とする、エアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの下流側に位置するろ過ユニットを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットを通る煙流れの上流側に位置する中空ユニットを更に含むことを特徴とする、請求項２に記載のエアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットは、顆粒状物質が集まって形成した構造であり、前記構造は、煙ガスが通るための隙間、及び少なくとも１つの連続的な煙ガスの通道を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生製品。
煙ガスが通るための前記煙ガス冷却ユニットの隙間は、３次元の非線形網状隙間であることを特徴とする、請求項４に記載のエアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットを条棒状にすることを特徴とする、請求項４に記載のエアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットの隙間率は４０％～９０％であることを特徴とする、請求項６に記載のエアロゾル発生製品。
前記煙ガス冷却ユニットは、基礎顆粒と接着剤顆粒と包み材料とを含み、接着剤顆粒と接着剤顆粒との間、接着剤顆粒と基礎顆粒との間、及び基礎顆粒と基礎顆粒との間は接触点を形成して複数の箇所で物理的結合し、包み材料は外側を包んで多孔質構造の条棒を形成することを特徴とする、請求項４に記載のエアロゾル発生製品。
前記顆粒状物質は、煙ガスの温度を低減することができ、煙ガスの有効成分に対して低い吸収率を有する顆粒状物質であることを特徴とする、請求項４に記載のエアロゾル発生製品。
前記基礎顆粒は、不活性顆粒又は膜層を外覆した不活性化の活性顆粒であることを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
前記不活性顆粒は、外覆膜層の厚さが０～０．２ｍｍであり、前記膜層が顆粒全体の質量の０～５０％を占め、前記不活性化の活性顆粒は、外覆膜層の厚さが０．００１～０．２ｍｍであり、顆粒全体の質量の０．００１～５０％を占めることを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記不活性顆粒は、煙ガスのエアロゾル中のニコチンを吸着する３．０ｍｇ／ｃｍ^３未満の顆粒であることを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記不活性顆粒は、有機又は無機顆粒を含み、前記無機顆粒は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム球、ガラス珠、二酸化ケイ素、鉄、銅、アルミニウム、金、白金、ケイ酸マグネシウム球又は硫酸カルシウムを含み、前記有機顆粒は、酢酸繊維素、酢酸プロピオン酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、微結晶繊維素、ショ糖粉末、糊精、乳糖、粉砂糖、ブドウ糖、マンニトール、でんぷん、メチル繊維繊維素、エチル繊維素、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリヒドロキシブチレート、ポリε－カプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシアルカノエート又はデンプンベースの熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記活性顆粒は、煙ガスのエアロゾル中のニコチンを吸着する３．０ｍｇ／ｃｍ^３以上の顆粒であることを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記活性顆粒は、分子篩、活性炭、珪藻土、沸石、真珠岩、セラミック、海泡石、漂白土又はイオン交換樹脂を含み、前記不活性顆粒は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム球、ガラス珠、二酸化ケイ素、鉄、銅、アルミニウム、金、白金、ケイ酸マグネシウム球又は硫酸カルシウムを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記膜層は、成膜材料からなることを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記成膜材料は、酢酸繊維素、酢酸プロピオン酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、ヒドロキシプロピル繊維素、ヒドロキシプロピルメチル繊維素、メチル繊維素、エチル繊維素、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンエチレンジエチルアミンアセテート、スチレンマレイン酸コポリマー、スチレン－ビニルピリジンコポリマー、酢酸フタル酸繊維素、フタル酸メチルヒドロキシプロピル繊維素、酢酸繊維素／ポリエチレングリコール、メチル繊維素／ポリエチレングリコール、カルボキシメチル繊維素／ポリエチレングリコール、ヒプロメロース／ポリエチレングリコール、エチル繊維素／ポリエチレングリコール又はアクリル樹脂／ポリエチレングリコール又はポリ乳酸を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のエアロゾル発生製品。
前記基礎顆粒の形状は、球形、準球形、餅状、薄片状、帯状、針形、多辺形、切子面形又は臨機形状を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記基礎顆粒は、少なくとも１次元において５０ミクロン、１００ミクロン、１５０ミクロン、２００ミクロン又は２５０ミクロンの下限から５０００ミクロン、２０００ミクロン、１０００ミクロン、９００ミクロン又は７００ミクロンの上限までの平均直径を有することを特徴とする、請求項１０に記載のエアロゾル発生製品。
前記接着剤顆粒は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル酸、ポリビニル化合物、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリアクリル酸、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－アクリロニトリル、スチレン－ブタジエン、スチレン－マレイン酸、酢酸繊維素、酢酸酪酸繊維素、可塑化繊維素プラスチック、プロピオン酸繊維素、エチル繊維素、それらのいずれか誘導体又はそれらのいずれかコポリマーから選択した少なくとも１つ及びそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
前記接着剤顆粒の形状は、球状、星状、粒状、馬鈴薯状、不規則な形状及びそれらの組合せを含むことを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
前記接着剤顆粒は、少なくとも１次元において５ミクロン、１０ミクロン、５０ミクロン、１００ミクロン又は１５０ミクロンの下限から５００ミクロン、４００ミクロン、３００ミクロン、２５０ミクロン又は２００ミクロンの上限までの平均直径を有することを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
多孔質冷却部分における前記接着剤顆粒の割合は０．１％～９９％であり、基礎顆粒の含有量は１％～９９％であることを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
孔質冷却部分における前記接着剤顆粒の割合は１５％～３３％であることを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
前記基礎顆粒の含有量は６７％～８５％であることを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
前記包み材料は、重さ２０～４０ｇ、厚さ０．０８～０．１２ｍｍの成型紙であることを特徴とする、請求項８に記載のエアロゾル発生製品。
請求項１から２６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生製品の、加熱不燃性たばこへの応用。