JP2023525141A - タバコ製品用フィルタ材料のプラズマ処理 - Google Patents
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Abstract
本発明は、タバコ製品用フィルタ材料のプラズマ処理方法であって、プラズマ処理は、好ましくは、プラズマ放出物による処理であり、フィルタは、この方法によって得られるフィルタ材料を含み、タバコ蒸気製品はフィルタを含む、プラズマ処理方法と、タバコ蒸気製品内でのフィルタの使用とに関する。特に、本発明によるフィルタ材料と、タバコ製品、特にタバコ蒸気製品内でのフィルタ材料の使用とによって、最初の２～４回のパフから熱スチームを除去することでユーザ体験を向上させることが可能となり、及び／又はより一貫したベイピング体験が提供される。【選択図】図２
Description
本発明は、タバコ製品用フィルタ材料のプラズマ処理方法であって、プラズマ処理は、好ましくは、プラズマ放出物による処理であり、フィルタは、この方法によって得られるフィルタ材料を含み、タバコ蒸気製品はフィルタを含む、プラズマ処理方法と、タバコ蒸気製品内でのフィルタの使用とに関する。
タバコ蒸気製品は、本物の慣れ親しんだタバコの味を提供する一方で、タバコ煙臭が少ないか又はさらには全くないため、ユーザの間で高い人気を博している。
タバコ蒸気製品では、タバコ蒸気製品からの最初の２～４回のパフの総粒子状物質（ＴＰＭ）及び温度は、タバコの水分含量の影響を受けることが周知である。パフ中に、タバコ中に存在する水分は、スチームとして沸騰蒸発させ、ユーザによって吸入される前に蒸気と混合される。しかしながら、スチームは、ユーザにとって不快なほど蒸気を熱くする可能性がある。このことは、最初の２～４回のパフに特に当てはまる。
したがって、タバコ蒸気製品中の蒸気から気相中の（熱）水、水蒸気及び／又はスチームを除去するための手段を提供することが望ましい。同時に、蒸気の残りの成分をそのままにしておくことが望ましい。
先行技術では、親水性を向上させたタバコ製品用フィルタ材料が知られている。また、そのようなフィルタ材料を製造する方法が、当技術分野で知られている。例えば、米国特許第７，４７８，６３７Ｂ２号明細書は、親水性の改善を可能にするレーザアブレーションによるセルロースアセテートなどのタバコフィルタ材料の表面改質のための連続法に関する。しかしながら、レーザアブレーションは、処理される材料を、吸収されたレーザエネルギーによって加熱し、蒸発又は昇華させることを伴う。換言すれば、レーザアブレーションは、処理対象の表面に多量のエネルギーを与えるので、非常に強力であり、望ましくない表面改質を伴う。また、レーザアブレーション処理は、表面の最上層のみを対象としており、下面層の処理を可能にしない。よって、親水性の向上などの改善された特性を有するタバコ製品用フィルタ材料のより均一な処理が求められる。
しかしながら、タバコ蒸気製品では、従来のタバコ製品と比較して大量の水蒸気が形成されるので、当技術分野では、改良されたフィルタ材料が必要である。具体的には、当技術分野では、タバコ蒸気製品に好適な改良されたフィルタ材料が必要である。具体的には、タバコ製品、好ましくはタバコ蒸気製品から取り出されるパフから気相中の（熱）水、水蒸気及び／又はスチームを効率的に除去するためのフィルタ材料が必要である。
本発明は、タバコ製品、特にタバコ蒸気製品内で使用されるセルロースアセテートなどのフィルタ材料のプラズマ処理を対象とする。プラズマ処理によって、パフ中にフィルタを通過する空気から水蒸気を除去するフィルタ材料の能力を向上させる。プラズマ処理によって、フィルタ材料の親水性、湿潤性、ウィッキング速度、吸水時間、及び／又は吸水能力を向上させる。
プラズマ処理は、アルゴン及び／又はヘリウムと酸素との混合物を用いる、低圧プラズマ処理又は大気圧プラズマ処理のいずれかであり得る。低圧プラズマ処理は、真空チャンバ内でバッチ法として実行される一方で、大気圧処理は、連続法を可能にする。
本発明の第１の実施形態は、タバコ製品用フィルタ材料にプラズマを適用するステップを含む、フィルタ材料の処理方法である。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態では、プラズマは、低圧プラズマ又は大気圧プラズマである。
第３の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、アルゴンプラズマ及び／又はヘリウムプラズマである。
第４の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、追加のガス、好ましくは酸素を含む。
第５の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、大気圧アルゴンプラズマ及び／又は大気圧ヘリウムプラズマ、好ましくは大気圧ヘリウムプラズマである。
第６の実施形態によれば、前述の実施形態に記載の方法では、プラズマは、少なくとも０．０１体積％、好ましくは少なくとも０．０５体積％、より好ましくは少なくとも０．１体積％、さらにより好ましくは少なくとも０．２５体積％、最も好ましくは少なくとも０．５体積％、及び／又は最大１０体積％、好ましくは最大８体積％、より好ましくは最大２体積％、さらにより好ましくは最大１体積％、最も好ましくは最大０．５体積％の量の酸素を追加のガスとして含む。
第７の実施形態によれば、実施形態５又は６に記載の方法では、プラズマがフィルタ材料に適用される時間は、処理対象のフィルタ材料の所与の部分に対して、少なくとも０．１秒、好ましくは少なくとも０．２秒、より好ましくは少なくとも０．５秒、さらにより好ましくは少なくとも０．７秒、最も好ましくは少なくとも１．０秒、及び／又は処理対象のフィルタ材料の所与の部分に対して、最大２０秒、好ましくは最大１０秒、より好ましくは最大５秒、さらにより好ましくは最大２秒、最も好ましくは最大１秒である。
第８の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、低圧アルゴンプラズマ及び／又は低圧ヘリウムプラズマ、好ましくは低圧アルゴンプラズマである。
第９の実施形態によれば、前述の実施形態に記載の方法では、プラズマは、少なくとも０．２体積％、好ましくは少なくとも０．５体積％、より好ましくは少なくとも１．０体積％、さらにより好ましくは少なくとも１．５体積％、最も好ましくは少なくとも２．０体積％、及び／又は最大２０体積％、好ましくは最大１０体積％、より好ましくは最大５体積％、さらにより好ましくは最大３体積％、最も好ましくは最大２体積％の量の酸素を追加のガスとして含む。
第１０の実施形態によれば、実施形態８又は９のいずれか１つに記載の方法では、プラズマがフィルタ材料に適用される時間は、フィルタ材料の１バッチ当たり少なくとも１０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり好ましくは少なくとも２０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりより好ましくは少なくとも４０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりさらにより好ましくは少なくとも５０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり最も好ましくは少なくとも６０秒、及び／又はフィルタ材料の１バッチ当たり最大１８０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり好ましくは最大１２０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりより好ましくは最大９０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりさらにより好ましくは最大７５秒、フィルタ材料の１バッチ当たり最も好ましくは最大６０秒である。
第１１の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、タバコ製品用フィルタ材料は、ポリマー材料の、好ましくはセルロースアセテートの、切断された又は切断されていないものである。
第１２の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、ジェットによって、好ましくはプラズマジェット放出物によってフィルタ材料に適用される。
第１３の実施形態によれば、前述の実施形態に記載の方法では、プラズマ放出物とは、「プラズマプルーム」と称されることもある、プラズマジェットの外側部を指す。
第１４の実施形態によれば、前述の実施形態に記載の方法では、ジェット、好ましくはプラズマジェット放出物とフィルタ材料との間の距離は、少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも１５ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも１７ｍｍ、最も好ましくは少なくとも２０ｍｍ及び／又は最大７０ｍｍ、好ましくは最大４０ｍｍ、より好ましくは最大３０ｍｍ、さらにより好ましくは最大２５ｍｍ、最も好ましくは最大２０ｍｍである。
第１５の実施形態によれば、ジェット及び／又はプラズマ放出物の外形寸法は、ジェット管の内径の大きさの１％～５００％、好ましくは５％～４００％、より好ましくは１０％～３００％、さらにより好ましくは２０～２５０％、最も好ましくは２５～２００％に相当する。
第１６の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、フィルタ材料の表面におけるプラズマ温度は、少なくとも３０℃、好ましくは少なくとも５０℃、より好ましくは少なくとも７０℃、さらにより好ましくは少なくとも８５、最も好ましくは少なくとも１００℃、及び／又は最大１７０℃、好ましくは最大１５０℃、より好ましくは最大１３０℃、さらにより好ましくは最大１１５℃、最も好ましくは最大１００℃である。
第１７の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、プラズマジェット放出物によってフィルタ材料に適用され、フィルタ材料の表面におけるプラズマ放出物の温度は、０℃～１００℃、好ましくは５℃～７０℃、より好ましくは１５℃～５５℃、最も好ましくは２０～５０℃の範囲である。
第１８の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、プラズマジェット放出物によってフィルタ材料に適用され、フィルタ材料の表面におけるプラズマ放出物の温度は、少なくとも０℃、好ましくは少なくとも５℃、より好ましくは少なくとも１５℃、さらにより好ましくは少なくとも１９℃、最も好ましくは少なくとも２４℃、及び／又はプラズマの、好ましくは放出物の温度は、最大１００℃、好ましくは最大７０℃、より好ましくは最大５５℃、さらにより好ましくは最大２６℃、最も好ましくは最大２１℃である。
第１９の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、プラズマは、プラズマジェット放出物によってフィルタ材料に適用され、プラズマ放出物は、直接バリア放電（ＤＢＤ）、火花放電又は表面ＤＢＤによって提供され、好ましくは、プラズマ放出物は、直接バリア放電（ＤＢＤ）によって提供される。
第２０の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、タバコ製品用フィルタ材料の親水性、湿潤性、水平及び／又は垂直ウィッキング速度、吸水時間及び／又は吸水能力を、タバコ製品用フィルタ材料へのプラズマの適用によって向上させ、好ましくは、親水性とは、処理されたフィルタ材料の表面上の水滴の接触角が９０度未満であることを指す。
第２１の実施形態によれば、前述の実施形態のいずれか１つに記載の方法では、フィルタ材料を通過する空気から水蒸気を除去するフィルタ材料の能力を、タバコ製品用フィルタ材料へのプラズマの適用によって向上させ、好ましくは、プラズマの適用後に水蒸気を除去するフィルタ材料の能力を、プラズマで処理されなかったフィルタ材料と比較して、少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも９０％、さらにより好ましくは少なくとも９５％、最も好ましくは少なくとも９９％向上させる。
本発明の第２２の実施形態は、実施形態１～２１のいずれか１つに記載の方法によって得られるタバコ製品用フィルタ材料を含む、タバコ製品用のフィルタである。
第２３の実施形態によれば、第２２の実施形態では、タバコ製品は、タバコ蒸気製品であり、フィルタは、好ましくは、２つのセクションを有し、２つのセクションの少なくとも一方は、中空中心を有する。
第２４の実施形態によれば、第２２又は第２３の実施形態では、タバコ製品用フィルタ材料は、２００ｍｍ３超の、好ましくは２５０ｍｍ３～６００ｍｍ３のフィルタ容積を表す。
本発明の第２５の実施形態は、実施形態２２～２４のいずれか１つに記載のフィルタを含む、タバコ蒸気製品、好ましくは、ユーザによってエアロゾルとして吸入される液体溶液を霧化する加熱素子を有する電子タバコである。
第２６の実施形態によれば、第２５の実施形態では、タバコ蒸気製品は、清涼剤、冷却剤、或いは熱効果剤、果実様の、菓子様の、花様の、甘い、木様の香料及び／又はココナッツ様の、バニラ様の、コーヒー様の、チョコレート様の、シナモン様の、ミント様の、若しくはロースト若しくはトースト香気などの天然又は合成の香気或いは香料から選択された、香味増強剤、香味剤、感覚増強剤、並びに／或いは感覚剤を含まない。
本発明の第２７の実施形態は、タバコ蒸気製品内での実施形態２３又は２４に記載のフィルタの使用を対象とする。
第２８の実施形態によれば、第２７の実施形態では、フィルタは、パフ中に、好ましくは少なくとも最初のパフ中にフィルタ材料を通過する空気から水蒸気を除去するために使用される。
第２９の実施形態によれば、第２７又は２８の実施形態では、タバコ蒸気製品は、実施形態２５又は２６に記載の製品である。
定義
本発明の文脈で使用される「プラズマ」という用語は、イオン化ガス、すなわち気相中における自由電子、イオン及び分子断片を指す。プラズマは、高エネルギーのイオン及び電子、並びに基材の表面を効果的に改質するために使用できる他の反応性粒子を提供する。プラズマは、イオン化されたガス状物質がますます導電性になる程度まで中性ガスを加熱するか又は強電磁場にさらすことによって人為的に発生させることができる。
本発明の文脈で使用される「プラズマ」という用語は、イオン化ガス、すなわち気相中における自由電子、イオン及び分子断片を指す。プラズマは、高エネルギーのイオン及び電子、並びに基材の表面を効果的に改質するために使用できる他の反応性粒子を提供する。プラズマは、イオン化されたガス状物質がますます導電性になる程度まで中性ガスを加熱するか又は強電磁場にさらすことによって人為的に発生させることができる。
本発明の文脈で使用される「大気圧プラズマ」という用語（ＡＰプラズマ又は常圧プラズマと称されることもある）は、圧力が周囲大気の圧力、いわゆる常圧とほぼ一致するプラズマを指す。
本発明の文脈で使用される「低圧プラズマ」という用語は、エネルギーの供給によって、真空中で、すなわち実質的に大気圧又は常圧未満の圧力下でガスを励起させることで形成されたプラズマを指す。
本発明の文脈で使用される「直接プラズマ」という用語は、プラズマの中心部、又はプラズマジェットの開始点における領域、すなわち、プラズマを発生させる場所、例えば、プラズマを発生させるために使用される２つの電極間を指す。
本発明の文脈で使用される「プラズマ放出物」という用語は、「プラズマプルーム」と称されることもある、プラズマジェットの外側部を指す。
本発明の文脈で使用される「タバコ蒸気製品」という用語は、一般的に「蒸気」と呼ばれる、エアロゾルをユーザが吸入することを可能にするタバコ製品を指す。例えば、タバコ蒸気製品は、ユーザによってエアロゾルとして吸入される製品の液体溶液を霧化する加熱素子を有する電子タバコとして使用されるように構成された製品、又は再構成タバコなどの消耗品に含まれるエアロゾル若しくは蒸気基材の燃焼温度よりも低い温度での加熱によってエアロゾル若しくは蒸気を発生させる加熱非燃焼式装置として使用されるように構成された製品である可能性がある。
本発明の文脈で使用される「香味増強剤」又は「香味剤」という用語は、タバコ製品の芳香特性及び／又は味特性を増強する天然若しくは合成の香料又は香気を指す。典型的な「香味増強剤」又は「香味剤」は、そのために使用できる、果実様の、菓子様の、花様の、甘い、木様の香料、及び／又はココナッツ様の、バニラ様の、コーヒー様の、チョコレート様の、シナモン様の、ミント様の、若しくはロースト若しくはトースト香気であり得る。
本発明の文脈で使用される「感覚増強剤」及び／又は「感覚剤」とは、タバコ製品を使用する間のユーザ体験を向上させる添加剤を指す。「感覚増強剤」及び／又は「感覚剤」は、例えば、清涼剤、冷却剤、又は熱効果剤であり得る。
本発明の文脈で使用される「親水性の／親水性」とは、撥水せず、水を引き寄せ及び／又は吸収する材料又は材料の表面を指す。表面の親水性は、例えば、接触角の測定によって決定することができる。接触角測定値は、液体による固体表面の湿潤性を定量化するために使用することができる。表面は、表面上の水滴の接触角が９０度未満である場合に、親水性であるとみなされる。
以下では、本発明による実施形態及び変形形態をより詳細に説明する。
本発明によるフィルタ材料は、一般的にタバコフィルタの製造の際に合成繊維として使用される、好ましくはポリマー材料、より好ましくはセルロースアセテートである。材料は、切断された若しくは切断されていないもの又はトウであり得る。
プラズマ処理は、材料の物理的及び化学的特性を改質するために使用される。例えば、低濃度の酸素（０．１～１体積％）を含む低温アルゴンプラズマでフィルタ材料を処理することによって、フィルタ材料の表面エネルギーが変化する。発明者らは、プラズマ処理によってフィルタ材料が疎水性（撥水性）から親水性（吸水性）に変化することを発見した。
プラズマ処理中に、プラズマは、処理対象のフィルタ材料に適用される。フィルタ材料のプラズマ処理は、大気圧プラズマ又は低圧プラズマのいずれかで実行することができる。
低圧プラズマ処理の場合、まず、処理対象のフィルタ材料がラック上の真空チャンバに入れられ、少量のアルゴン又は他のガス、及び低濃度の酸素を流し込む前に、チャンバが脱気されて真空状態にされる。次いで、真空中のガスは、高周波（ＲＦ）電源によってイオン化され、フィルタ材料の表面と相互作用するプラズマを形成する。好ましくは、低圧プラズマは、低圧アルゴンプラズマである。６０～１８０秒の処理時間の後、真空チャンバからフィルタ材料を除去する前に、真空を除去するために周囲空気がチャンバ内に供給される。
低圧プラズマ処理は、有利には、低温の適用を可能にするので、処理対象のフィルタ材料の熱破壊を防止することを可能にする。
大気圧プラズマ処理では、プラズマは、ジェットによって適用される。好ましくは、大気圧プラズマは、大気圧ヘリウムプラズマである。ジェットは、好ましくは低濃度の酸素を加えた、ヘリウムが流れる中心管を含む。管の外側の周囲には、高周波（ＲＦ）電源に接続された高電圧電極がある。高い周波数で電源を動作させることによって、プラズマの温度が低いままであり、処理対象のフィルタ材料の熱劣化が生じないようにする。接地電極は、処理対象のフィルタ材料を搬送するコンベヤベルトよりも下にある。この構成は、「直接プラズマ」による処理と称される。電力が印加されたときに、処理対象の基材としてのフィルタ材料が管と接地電極との間に挿入された状態で、ヘリウムガスが管と接地電極との間でイオン化される。個々のフィルタ材料に発射するようにジェットを印刷式の動作でアーム機構に沿って移動させることができ、又はフィルタ材料が通過するプラズマスクリーンを形成するように、ジェットのアレイを互いに組み合わせることができる。プラズマ強度を調整するために、ジェットと処理対象のフィルタ材料との間の距離及び／又はコンベヤベルトの速度を変化させることができる。プラズマ強度はまた、プラズマを発生させる周波数（「駆動周波数」とも称される）を変化させることによっても調整され得る。駆動周波数が共振点に近づくほど、より多くの電力が消費される。すなわち、プラズマ強度が高くなる。
大気圧プラズマは、真空チャンバが不要であるため、プラズマ処理を実行する簡単な方法を実現する。また、大気圧プラズマによって、プラズマ処理されたフィルタ材料の製造をバッチ法ではなく連続法で実行することが可能となる。連続法によって、プロセス効率を高めることと、製品品質をより均一にすることが可能となる。
プラズマ処理の設定は、プラズマが大気圧プラズマであるか低圧プラズマであるかによって決まる。
本発明の一実施形態では、プラズマは、大気圧アルゴンプラズマ及び／又は大気圧ヘリウムプラズマ、好ましくは大気圧ヘリウムプラズマである。この場合、プラズマは、好ましくは、少なくとも０．０１体積％、好ましくは少なくとも０．０５体積％、より好ましくは少なくとも０．１体積％、さらにより好ましくは少なくとも０．２５体積％、最も好ましくは少なくとも０．５体積％、及び／又は最大１０体積％、好ましくは最大８体積％、より好ましくは最大２体積％、さらにより好ましくは最大１体積％、最も好ましくは最大０．５体積％の量の酸素を追加のガスとして含む。別法では、酸素の混合なしにプラズマを発生させ得るが発生させたプラズマが、酸素、空気又は合成空気と混合されて、短寿命種、すなわち高反応種、具体的には活性酸素種（ＲＯＳ）を提供する。さらに、プラズマがフィルタ材料に適用される時間は、好ましくは、処理対象のフィルタ材料の所与の部分に対して、少なくとも０．１秒、好ましくは少なくとも０．２秒、より好ましくは少なくとも０．５秒、さらにより好ましくは少なくとも０．７秒、最も好ましくは少なくとも１．０秒、及び／又は処理対象のフィルタ材料の所与の部分に対して、最大２０秒、好ましくは最大１０秒、より好ましくは最大５秒、さらにより好ましくは最大２秒、最も好ましくは最大１秒である。大気圧プラズマ処理では、プラズマは、典型的にはジェットによってフィルタ材料に適用され、ジェットとフィルタ材料との間の距離は、少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも１５ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも１８ｍｍ、最も好ましくは少なくとも２０ｍｍ、及び／又は最大７０ｍｍ、好ましくは最大６０ｍｍ、より好ましくは最大３０ｍｍ、さらにより好ましくは最大２２ｍｍ、最も好ましくは最大２０ｍｍであり得る。
本発明の別の実施形態では、プラズマは、低圧アルゴンプラズマ及び／又は低圧ヘリウムプラズマ、好ましくは低圧アルゴンプラズマである。この場合、プラズマは、少なくとも０．２体積％、好ましくは少なくとも０．５体積％、より好ましくは少なくとも１．０体積％、さらにより好ましくは少なくとも１．５体積％、最も好ましくは少なくとも２．０体積％、及び／又は最大２０体積％、好ましくは最大１０体積％、より好ましくは最大５体積％、さらにより好ましくは最大３体積％、最も好ましくは最大２体積％の量の酸素を追加のガスとして含む。さらに、プラズマがフィルタ材料に適用される時間は、フィルタ材料の１バッチ当たり少なくとも１０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり好ましくは少なくとも２０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりより好ましくは少なくとも４０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりさらにより好ましくは少なくとも５０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり最も好ましくは少なくとも６０秒、及び／又はフィルタ材料の１バッチ当たり最大１８０秒、フィルタ材料の１バッチ当たり好ましくは最大１２０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりより好ましくは最大９０秒、フィルタ材料の１バッチ当たりさらにより好ましくは最大７５秒、フィルタ材料の１バッチ当たり最も好ましくは最大６０秒である。
別法では、好ましくは低圧プラズマ処理では、プラズマは、板構成を介してフィルタ材料に適用され、プラズマは、２つのシート及び／又は円板の間に形成され、シート及び／又は円板の一方は、高電圧電極であり、他方は接地電極である。
フィルタ材料の表面におけるプラズマ温度は、少なくとも３０℃、好ましくは少なくとも４０℃、より好ましくは少なくとも６０℃、さらにより好ましくは少なくとも８５℃、最も好ましくは少なくとも１００℃、及び／又は最大１７０℃、好ましくは最大１６０℃、より好ましくは最大１４０℃、さらにより好ましくは最大１１５℃、最も好ましくは最大１００℃であり得る。
好ましい実施形態では、プラズマは、プラズマジェット放出物によってフィルタ材料に適用される。直接プラズマ処理とは対照的に、処理対象の基材としてのフィルタ材料は、プラズマを発生させるために使用される電極の間にない。例えば、処理対象の基材を搬送するコンベヤベルトは、プラズマを発生させるために使用される電極よりも下に位置する。したがって、処理対象の基材は、プラズマ放出物に接触しているか又は極めて近接している。この構成によって、「直接プラズマ」による処理と比較して、より低温のプラズマが、処理対象の基材の表面に提供される。例として、フィルタ材料の表面におけるプラズマ放出物の温度は、少なくとも０℃、好ましくは少なくとも５℃、より好ましくは少なくとも１５℃、さらにより好ましくは少なくとも１９℃、最も好ましくは少なくとも２４℃、及び／又はプラズマの、好ましくは放出物の、温度は、最大１００℃、好ましくは最大７０℃、より好ましくは最大５５℃、さらにより好ましくは最大２６℃、最も好ましくは最大２１℃である。特に、フィルタ材料の表面におけるプラズマ放出物の温度は、０℃～１００℃、好ましくは５℃～７０℃、より好ましくは１５℃～５５℃、最も好ましくは２０～５０℃の範囲である。また、プラズマ放出物中におけるイオン種及びラジカル種並びにこれらの混合物の性質は、直接プラズマのものと異なる。特に、理論に拘束されることを望むものではないが、プラズマ放出物は、直接プラズマと比較して、より低濃度の短寿命種、すなわち高反応種、具体的には活性酸素種（ＲＯＳ）を提供する。例えば、オゾン種の濃度は、直接プラズマ処理と比較して低くなる。このように、プラズマ放出物による処理は、プラズマ放出物による処理と異なる表面改質をもたらす。プラズマ放出物は、直接バリア放電（ＤＢＤ）又は火花放電によって提供され得る。別法では、プラズマ放出物は、表面ＤＢＤを介して提供されることがあり、プラズマは平板上に形成される。表面ＤＢＤでは、アルゴン又はヘリウムを必要とせず、プラズマ処理は、処理対象の基材まで反応種を運ぶのに拡散と電気流体力学的（ＥＨＤ）効果とに依存する。しかしながら、表面ＤＢＤでは、ＲＯＳの発生率がかなり低くなる。こうした背景の下で、プラズマ放出物による処理は、より穏やかであり、処理されたフィルタ材料の望ましくない劣化を少なくする。結果として、プラズマ放出物による処理は、処理されたフィルタ材料のより高い品質を提供する。
このように、プラズマ処理は、基材の完全性に、例えば熱劣化による、悪影響を及ぼすことなく、基材の効率的な処理を提供する。換言すれば、プラズマ処理は、フィルタ材料が、向上した親水性、湿潤性、水平及び／又は垂直ウィッキング速度、吸水時間及び／又は吸水能力を有することを可能とし、フィルタ材料を熱劣化させずに、フィルタ材料を通過する空気から水蒸気を除去するフィルタ材料の能力を向上させる。好ましくは、親水性とは、処理されたフィルタ材料の表面上の水滴の接触角が９０度未満であることを指す。例えば、プラズマの適用後に水蒸気を除去するフィルタ材料の能力を、プラズマで処理されなかったフィルタ材料と比較して、少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも９０％、さらにより好ましくは少なくとも９５％、最も好ましくは少なくとも９９％向上させる。
理論に拘束されることを望むものではないが、プラズマが、フィルタ材料の表面と相互作用したときに、フィルタ材料の表面にヒドロキシル及びカルボキシル官能基を与えると考えられる。フィルタ材料の表面にヒドロキシル（－ＯＨ）及びカルボキシル（－ＣＯＯＨ）官能基が存在することによって、フィルタ材料に親水性が付与される。
本発明のフィルタ材料は、タバコ蒸気製品に特に好適である。本発明のフィルタ材料は、向上した親水性、湿潤性及び／又は吸水能力を有するので、パフから、特に最初のパフ及び／又は最初の３～４回のパフから水蒸気及び／又は熱スチームを効率的に除去することができる。パフの温度は、どのくらいの量の水蒸気及び／又は熱スチームがパフに含まれているかを測定して選択された、蒸気装置の設定、特に昇温時間とタバコとによって決まる。それゆえ、最も熱いパフは、１回目、２回目、３回目、又は４回目のパフである。通常、タバコの種類と昇温時間とに応じて、最も熱いパフは、最初の２～４回のパフのうちの１回である。好ましくは、本発明のフィルタ材料は、パフの気相中の水分をフィルタ材料の表面に効率的に吸着させ、その一方で、ポリオール（ソルビトール、グリセロール（ＶＧ）、及びプロピレングリコール（ＰＧ）又はトリエチレングリコールなどのグリコール類など）、非ポリオール（一価アルコール、乳酸などの酸、グリセロール誘導体、トリアセチン、トリエチレングリコールジアセテート、クエン酸トリエチルなどのエステルなど）、及びニコチンなどの他の成分、及び／又は香味剤などのエアロゾル発生剤などの、パフの空気中の残りの成分は、フィルタ材料によって吸収されず、フィルタを通過する。
この方法は、タバコ材料から水蒸気を除去しようと試みるのではなく、本発明によるフィルタ材料を用いて水蒸気を濾過して除去することによって、環境に、具体的にはタバコ蒸気が消費されている環境の湿度にあまり依存しない。タバコスティックの水分含量は、ほんの３％程度である。しかしながら、箱が開封されると、環境からの湿気がタバコに吸収され、これにより、水分含量を増加させる。タバコに湿気が入り込むのを阻止しようとすることは非常に困難である。発明者らは、ユーザによって吸入される蒸気から湿気を除去しよう試みる方が容易であることを発見した。
要約すると、本発明によるフィルタ材料と、タバコ製品、特にタバコ蒸気製品内でのフィルタ材料の使用とによって、最初のパフから熱スチームを除去することでユーザ体験を向上させることが可能となり、及び／又はより一貫したベイピング体験が提供される。
Claims (18)
- タバコ製品用フィルタ材料にプラズマを適用するステップを含む、前記フィルタ材料の処理方法であって、前記プラズマは、低圧プラズマ又は大気圧プラズマであり、前記プラズマは、プラズマジェット放出物によって前記フィルタ材料に適用される、処理方法。
- 前記プラズマは、追加のガス、好ましくは酸素を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記プラズマは、大気圧アルゴンプラズマ及び／又は大気圧ヘリウムプラズマ、好ましくは大気圧ヘリウムプラズマである、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記プラズマは、低圧アルゴンプラズマ及び／又は低圧ヘリウムプラズマ、好ましくは低圧アルゴンプラズマである、請求項１又は２に記載の方法。
- プラズマ放出物とは、「プラズマプルーム」と称されることもある、前記プラズマジェットの外側部を指す、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィルタ材料の表面における前記プラズマ放出物の温度は、０℃～１００℃、好ましくは５℃～７０℃、より好ましくは１５℃～５５℃、最も好ましくは２０～５０℃の範囲である、請求項５に記載の方法。
- 前記プラズマ放出物は、直接バリア放電（ＤＢＤ）、火花放電又は表面ＤＢＤによって提供され、好ましくは、前記プラズマ放出物は、直接バリア放電（ＤＢＤ）によって提供される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記タバコ製品用フィルタ材料は、ポリマー材料の、好ましくはセルロースアセテートの、切断された若しくは切断されていないもの又はトウである、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記タバコ製品用フィルタ材料の親水性、湿潤性、水平及び／又は垂直ウィッキング速度、吸水時間及び／又は吸水能力を、前記タバコ製品用フィルタ材料への前記プラズマの適用によって向上させ、好ましくは、親水性とは、前記処理されたフィルタ材料の前記表面上の水滴の接触角が９０度未満であることを指す、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィルタ材料を通過する空気から水蒸気を除去する前記フィルタ材料の前記能力を、前記タバコ製品用フィルタ材料への前記プラズマの前記適用によって向上させ、好ましくは、前記プラズマの前記適用後に水蒸気を除去する前記フィルタ材料の前記能力を、プラズマで処理されなかったフィルタ材料と比較して、少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％、より好ましくは少なくとも９０％、さらにより好ましくは少なくとも９５％、最も好ましくは少なくとも９９％向上させる、請求項９に記載の方法。
- 請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法によって得られるタバコ製品用フィルタ材料を含む、タバコ製品用フィルタ。
- 前記タバコ製品は、タバコ蒸気製品であり、前記フィルタは、好ましくは、２つのセクションを有し、前記２つのセクションの少なくとも一方は、中空中心を有する、請求項１１に記載のフィルタ。
- 前記タバコ製品用フィルタ材料は、２００ｍｍ３超の、好ましくは２５０～６００ｍｍ３のフィルタ容積を表す、請求項１１又は１２に記載のフィルタ。
- 請求項１１～１３のいずれか一項に記載のフィルタを含む、タバコ蒸気製品、好ましくは、ユーザによってエアロゾルとして吸入される液体溶液を霧化する加熱素子を有する電子タバコ。
- 前記タバコ蒸気製品は、清涼剤、冷却剤、或いは熱効果剤、果実様の、菓子様の、花様の、甘い、木様の香料及び／又はココナッツ様の、バニラ様の、コーヒー様の、チョコレート様の、シナモン様の、ミント様の、若しくはロースト若しくはトースト香気などの天然又は合成の香気或いは香料から選択された、香味増強剤、香味剤、感覚増強剤、並びに／或いは感覚剤を含まない、請求項１４に記載のタバコ蒸気製品。
- タバコ蒸気製品内での請求項１１～１３のいずれか一項に記載のフィルタの使用。
- 前記フィルタは、パフ中に、好ましくは少なくとも最初のパフ中に前記フィルタ材料を通過する空気から水蒸気を除去するために使用される、請求項１６に記載の使用。
- 前記タバコ蒸気製品は、請求項１４又は１５に記載の製品である、請求項１６又は１７に記載の使用。
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