JP3342510B2

JP3342510B2 - 喫煙品のフューエルエレメント用の炭素質組成物

Info

Publication number: JP3342510B2
Application number: JP19028292A
Authority: JP
Inventors: デニス・マイケル・リグズ; アルバロ・ゴンザレスパラ
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: KR100238017B1; DE69219413D1; PL168878B1; EP0525347B1; MX9202965A; BG61499B1; GR3023661T3; HU9202134D0; PL295024A1; DK0525347T3; EP0525347A2; ES2100975T3; IE921837A1; CN1034258C; DE69219413T2; FI95436B; NO922529D0; FI922898A; TR26117A; CN1068024A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシガレットのような喫煙
品、特に短いフューエルエレメント及び物理的に分離し
たエーロゾル発生手段を有するそれらの喫煙品に関す
る。

【０００２】

【従来技術】このタイプの喫煙品並びにそれらを製造す
る方法及び装置は下記の米国特許：Ｓｈｅｌａｒに係る
第４，７０８，１５１号；Ｂａｎｅｒｊｅｅ等に係る第
４，７１４，０８２号；Ｒｅｓｃｅに係る第４，７３
２，１６８号；Ｃｌｅａｒｍａｎ等に係る第４，７５
６，３１８号；Ｈｏｍｅｒ等に係る第４，７８２，６４
４号；Ｓｅｎｓａｂａｕｇｈ等に係る第４，７９３，３
６５号；Ｈｏｍｅｒ等に係る第４，８０２，５６２号；
Ｂａｎｅｒｊｅｅ等に係る第４，８２７，９５０号；Ｈ
ｅｎｓｇｅｎ等に係る第４，８７０，７４８号；Ｃｌｅ
ａｒｍａｎ等に係る第４，８８１，５５６号；Ｈａｎｃ
ｏｃｋ等に係る第４，８９３，６３７号；Ｗｈｉｔｅに
係る第４，８９３，６３９号；Ｂａｒｎｅｓに係る第
４，９０３，７１４号；Ｃｌｅａｒｍａｎ等に係る第
４，９１７，１２８号；並びにＲ．Ｊ．レイノルズタバ
コカンパニー、１９８８、Ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄ
ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｔｕｄｉｅｓｏｆＮｅｗ
ＣｉｇａｒｅｔｔｅＰｒｏｔｏｔｙｐｅｓＴｈａ
ｔＨｅａｔＩｎｓｔｅａｄｏｆＢｕｒｎＴｏ
ｂａｃｃｏなる表題のモノグラフ（ＲＪＲＭｏｎｏｇ
ｒａｐｈ）に記載されている。これらの喫煙品は、喫煙
者に喫煙する楽しみ（例えば喫煙する味、感じ、満足、
等）を与えることができる。シガレット、シガー及びパ
イプはタバコを種々の形で使用するポピュラーな喫煙品
である。前述した特許の背景セクションにおいて述べら
れている通りに、多くの喫煙品は、種々のポピュラーな
喫煙品の改良或は代りとして提案されてきた。

【０００３】前述した特許及び／又は刊行物に記載され
ている喫煙品は、熱を発生するための可燃性炭素質フュ
ーエルエレメント及びフューエルエレメントと物理的に
分離しかつそれと熱交換関係に位置させたエーロゾル生
成物質を用いる。このような喫煙品用の炭素質フューエ
ルエレメントは、炭素とバインダーとの混合物を含むの
が代表的である。難燃剤、燃焼改質剤、一酸化炭素触媒
等のような随意の添加剤もまたかかるフューエルエレメ
ント組成物において用いられてきた。かかるフューエル
エレメントのエネルギーレベル、すなわちくすぶり時の
熱量及び吸い込み時の熱量は、調節するのが困難なこと
がしばしばであり、大部分フューエルエレメントのデザ
イン、例えばフューエルエレメントの中を通る及び／又
はその周囲の通路の数及び配置を変えることにより調節
されてきた。このような炭素質フューエルエレメントの
エネルギーレベルを、かかるフューエルエレメントを用
いる喫煙品のデザインパラメータをフューエルエレメン
トが発生する調節された熱量に基づいて変え得るように
操作する一層容易な方法を有することは有利である。驚
くべきことに、上記のタイプの炭素質フューエルエレメ
ントのナトリウム含量が吸う及びくすぶる間のフューエ
ルエレメントのエネルギーレベルを調節する一要因であ
ることを見出した。また、これらのフューエルエレメン
トのナトリウム含量はかかるフューエルエレメントの着
火性に影響を及ぼすことを見出した。フューエルエレメ
ントに含有されるナトリウムの量及びフューエルエレメ
ントの製造においてナトリウムが入れられる形態は、フ
ューエルエレメント燃焼特性に極めて大きな影響を及ぼ
す。これより、フューエルエレメントを製造する間に加
えるナトリウムの量及びナトリウムを加える形態を変え
て喫煙品の性能を向上させかつフューエルエレメントの
燃焼特性に対する調節を増大させることができる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、フューエルエ
レメントの燃焼特性に対する一層大きな調節を達成する
ためのシガレット及びその他の喫煙品用の炭素質フュー
エルエレメントを製造するのに有利な新規組成物、この
ようなフューエルエレメントを用いたシガレットのよう
な喫煙品、並びにこのようなフューエルエレメントの製
造方法を提供する。本発明は、（ａ）炭素８０〜９９重
量％と、（ｂ）バインダー１〜２０重量％との均質な混
合物を含む、喫煙品のフューエルエレメント用の炭素質
フューエル組成物であって、（ｃ）該組成物中の全ナト
リウム含量が２０００〜２０，０００ｐｐｍとなるよう
に炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウ
ム及びリンゴ酸ナトリウムからなる群より選ばれるナト
リウム化合物が添加されていることを特徴とする炭素質
フューエル組成物を提供する。また、本発明は、（ａ）
炭素６０〜９８重量％と、（ｂ）バインダー１〜２０重
量％と、（ｃ）タバコ１〜２０重量％との均質な混合物
を含む、喫煙品のフューエルエレメント用の炭素質フュ
ーエル組成物であって、（ｄ）該組成物中の全ナトリウ
ム含量が２０００〜２０，０００ｐｐｍとなるように炭
酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム及
びリンゴ酸ナトリウムからなる群より選ばれるナトリウ
ム化合物が添加されていることを特徴とする炭素質フュ
ーエル組成物を提供する。なお、以下の記載において、
含量をレベルということがある。

【０００５】所望の場合、フューエルエレメント中に存
在する可燃性物質の量を減少させることにより、フュー
エルエレメントが燃焼中に発生するカロリーを調節する
のを助成するために、炭酸カルシウム、凝集炭酸カルシ
ウム、等のような不燃性充填剤をフューエル組成物に加
えてもよい。充填剤はフューエル組成物の約５０重量％
未満、好ましくは約３０重量％未満、最も好ましくは約
５〜約２０重量％を構成するのが典型的である。フュー
エルエレメントの製造において用いるフューエル組成物
を適当に選定することは、吸う間のエネルギー伝達（例
えば対流熱）、くすぶる間のエネルギー伝達（例えば輻
射及び／又は伝導熱）の調節を可能にし、フューエルエ
レメントの点火性を向上させ、フューエルエレメントを
用いたシガレットの総括的エーロゾル発生を向上させ、
並びにその他の利点を提供する。フューエル組成物にお
いて用いる炭素は活性或は不活性の任意のタイプの炭素
にすることができるが、平均粒径約１２ミクロンを有す
る食品銘柄炭素が好ましい。本発明において有用なバイ
ンダーは、含有するナトリウムが約３０００ｐｐｍより
少ない、最も好ましくは約１５００ｐｐｍより少ないバ
インダー（すなわち低或は非ナトリウムベースのバイン
ダー）、或はバインダーの混合物であり、ナトリウム塩
物質でないのが好ましい。バインダー中に天然に存在す
る（すなわち固有に存在する）ナトリウムは、約３００
０ｐｐｍより少なければ、容認し得る。容認し得るバイ
ンダーは、特に好ましいアルギン酸アンモニウム、カル
ボキシメチルセルロース等を含む。ナトリウム塩バイン
ダー（例えばナトリウムカルボキシメチルセルロース）
は、好ましくはないが、用いることができるが、他の非
ナトリウム或は低ナトリウムベースのバインダーを混和
して希釈して全ナトリウム含量を減少させて２０００〜
２０，０００ｐｐｍの所望の範囲内にすべきである。終
局のフューエルエレメントのナトリウム含量は、バイン
ダーのナトリウム塩に由来する場合、本発明が提供する
通りの他の形態でフューエル組成物に添加するナトリウ
ム程には有効でないことが分かった。

【０００６】驚くべきことに、終局のフューエルエレメ
ント中のナトリウム含量のレベルが重要であるばかりで
なく、またナトリウム源も極めて重要であることが分か
った。本発明のフューエル組成物において用いるための
最も好ましいナトリウム源は炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ Ｃ
Ｏ₃ ）である。炭酸ナトリウムを水溶液として加えるこ
とは、本発明のフューエル組成物において必要な全ナト
リウム含量を提供するのに有効である。種々の力価（例
えば０．１〜１０％、好ましくは０．５〜７％）の水溶
液を用いることはナトリウムをフューエル組成物に加え
る好ましい方法であるが、所望の場合、他の方法、例え
ば乾燥混和もまた用いることができる。炭酸ナトリウム
に加えて、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、リン
ゴ酸ナトリウム等のような他のナトリウム化合物を本発
明において用いてよい。しかし、塩化ナトリウム（Ｎａ
Ｃｌ）のようなナトリウム源は特には有効でない。上述
した通りに、フューエル組成物中の全ナトリウム含量を
約２０００〜２０，０００ｐｐｍの範囲内で意図的に変
えることにより、生成するフューエルエレメントに選択
されかつ確定できる燃焼特性を持たせることが可能にな
る。すなわち、本発明は炭素約６０〜約９９重量％、適
したバインダー約１〜約２０重量％及び誘導結合高周波
プラズマ分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて測定し
て約２０００〜約２０，０００ｐｐｍの範囲のナトリウ
ム含量を含む炭素質フューエル組成物を提供する。

【０００７】本発明のフューエル組成物に入れることが
できる他の添加剤は、フューエル組成物の燃焼条件下で
アンモニアを放出することができる化合物を含む。この
ような化合物はフューエル組成物中約０．５〜５．０
％、好ましくは約１〜４％、最も好ましくは約２〜３％
で燃焼中のフューエルの燃焼生成物におけるいくつかの
カルボニルレベルを減少させるのに有用であるのが認め
られた。フューエル組成物の燃焼する間アンモニアを放
出する適した化合物は下記を含む：尿素、無機及び有機
塩（例えば炭酸アンモニウム、アルギン酸アンモニウ
ム、もしくはモノ−、ジ−或はトリ−アンモニウムホス
フェート）；アミノ糖（例えばプロリノフルクトース或
はアスパリギノフルクトース）；アミノ酸、特にアルフ
ァアミノ酸（例えばグルタミン、グリシン、アスパラギ
ン、プロリン、アラニン、シスチン、アスパラギン酸、
フェニルアラニン或はグルタミン酸）；ジ−或はトリ−
ペプチド；第四級アンモニウム化合物、等。特に好まし
い一アンモニア放出化合物はアミノ酸アスパラギンであ
る。アスパラギン（Ａｓｎ）を燃焼する間に生成するカ
ルボニル化合物を減少させるための手段としてフューエ
ル組成物に約１〜約３％加えることもまた本発明の一部
と考えられる。

【０００８】発明の好ましい一実施態様では、フューエ
ル組成物の全ナトリウム含量が約３５００〜約９，００
０ｐｐｍの範囲である場合、フューエルエレメントは極
めて点火容易である。本発明の別の実施態様では、燃焼
中の炭素質フューエルエレメントのくすぶり速度は、フ
ューエル組成物の全ナトリウム含量を変えて約３０００
〜約９，０００ｐｐｍの範囲内にすることにより、本質
的に所望の通りに速く或は遅くなるように調節すること
ができる。本発明の別の実施態様では、炭素と非ナトリ
ウムベースのバインダーとの混合物を含む組成物から作
った燃焼中の炭素質フューエルエレメントのくすぶり温
度を、フューエルエレメント組成物の全ナトリウム含量
を調整して約２５００〜約１０，０００ｐｐｍの範囲内
にすることにより、上昇させることができる。本発明の
なお別の実施態様では、炭素と非ナトリウムベースのバ
インダーとの混合物を含む組成物から作った燃焼中の炭
素質フューエルエレメントのパフ温度を、フューエルエ
レメント組成物の全ナトリウム含量が約６５００〜約１
０，０００ｐｐｍになるように全ナトリウム含量を調整
することにより、所望の通りに（高い／中位／低い）調
節することができる。

【０００９】好ましい実施態様の詳細な説明上述した通りに、本発明は、特に参考シガレット（図
１）のような喫煙品及び下記に記載されているようなそ
の他の喫煙品のフューエルエレメント用に有用なフュー
エル組成物を指向する：米国特許第４，７９３，３６５
号；同第４，９２８，７１４号；同第４，７１４，０８
２号；同第４，７５６，３１８号；同第４，８５４，３
３１号；同第４，７０８，１５１号；同第４，７３２，
１６８号；同第４，８９３，６３９号；同第４，８２
７，９５０号；同第４，８５８，６３０号；同第４，９
３８，２３８号；同第４，９０３，７１４号；同第４，
９１７，１２８号；同第４，８８１，５５６号；同第
４，９９１，５９６号；及び同第５，０２７，８３７
号。また、ヨーロッパ特許公表第３４２，５３８号も参
照。図１及び２は、それぞれ改造したフューエルエレメ
ント構造を有する参考シガレットを一般的に示す。シガ
レットは、本発明のフューエル組成物から形成した炭素
質フューエルエレメント１０の周囲を、断熱性グラスフ
ァイバーのジャケット１６で囲ませて有する。フューエ
ルエレメントの後ろにかつその後方外面の一部に接触さ
せて、カプセル１２を縦（長手）方向に配置する。カプ
セルは、エーロゾル生成物質及びフレーバラントを含有
する基剤物質１４を持っている。カプセル１２を、刻み
充填剤の形態のタバコのロール１８が囲む。シガレット
のマウスエンドピースは２つの部分、すなわちタバコぺ
ーパーセグメント２０及び低効率ポリプロピレンフィル
ター物質２２で構成される。例示する通りに、ぺーパー
層をいくつか用いてシガレット及びそれの個々の部材を
一緒にさせておく。

【００１０】燃焼しているフューエルエレメントからの
熱は、伝導及び対流によってカプセル中の基剤に移送さ
れる。基剤が有するエーロゾル生成物質及びフレーバラ
ント物質は、吸う間に煙様エーロゾルを形成し、これは
喫煙品を通って吸われ、喫煙品の他の部材から更にタバ
コ及び他のフレーバーを吸収し、マウスエンドピース２
２から出る。図３及び４を詳細に参照すると、本発明の
フューエル組成物を用いることができる別のシガレット
デザイン及びそれ用のフューエルエレメントを例示す
る。例示する通りに、シガレットは、周囲が断熱性物質
１０２のジャケットで囲まれたセグメンティド炭素質フ
ューエルエレメントを含む。断熱性物質１０２としは、
実質的に不燃性になるように処理したグラスファイバー
或はタバコを用いることができる。断熱性物質１０２
は、示す通りに、フューエルエレメントの各々の端部を
越えて延在する。換言すれば、フューエルエレメントは
断熱性ジャケット内に嵌込まれる。フューエルエレメン
ト１００の後ろに、有利にはセルロース系物質、例えば
ぺーパー或はタバコぺーパーのロール或はギャザ付きウ
エブから作った基剤１０４を長手方向に位置させる。こ
の基剤１０４の周囲を、有利には、例えば刻み充填剤の
形のグラスファイバー、タバコ、或はこれらの混合物か
ら成ることができる弾性ジャケット１０６で囲む。基剤
の後ろに、２つのセグメント、すなわちタバコぺーパー
セグメント１０８及び低効率ポリプロピレンフィルター
セグメント１１０を含むマウスエンドピース１０７を配
置する。ぺーパー層をいくつか用いてシガレット及びそ
れの個々の部材を一緒にさせておく。

【００１１】図３に示す実施態様に似ているが、それ程
好適とは言えない実施態様（図示せず）では、基剤（例
えばギャザ付きぺーパー）をチューブ内に位置させ、立
ち代わってチューブの周囲をタバコ刻み充填剤或は断熱
性物質で囲む。チューブは十分な長さを有してフューエ
ルエレメントの後端部と基剤の前端部との間のボイド空
間を通って延在し、フューエルエレメントの後端部の長
さの一部の周囲を囲む。それ故、チューブは断熱性ジャ
ケットとフューエルエレメントとの間に位置させ、フュ
ーエルエレメントの後端部の周囲を囲みかつそれに接触
する。チューブは、非吸上性の耐熱性物質から作られる
のが好ましい（例えば、耐熱性プラスチックチューブ、
処理されたぺーパーチューブ或はホイルライニングを施
したぺーパーチューブである）。図１のシガレットのよ
うに、このシガレットにおける燃焼しているフューエル
エレメントからの熱は基剤に移送される。しかし、この
シガレットでは、対流熱が支配的なエネルギー伝達様式
である。この熱は、基剤が有しかつ凝縮されて煙様エー
ロゾルを形成するエーロゾル生成物質及びフレーバラン
ト物質を揮発させ、生成した煙様エーロゾルは、吸う間
に喫煙品を通って吸われ、マウスエンドピース１０７か
ら出る。本発明のフューエル組成物を用いて良好な結果
を得ることができる他の喫煙品は、先に本明細書中に援
用した特許に記載されている。

【００１２】前述した特許の多くでは、喫煙品用炭素質
フューエルエレメントは、ナトリウムカルボキシメチル
セルロース（ＳＣＭＣ）バインダー約１０重量％を、炭
素粉末約９０重量％と均一に混和して用いる。この組成
物から作ったフューエルエレメントは下記の問題点を有
する：（１）点火し難いことが時にある；（２）極めて
高い温度で燃焼する；（３）燃焼が極めて速い；（４）
一酸化炭素を高いレベルで発生し得る。本発明は、これ
ら問題点を解消しようとしてなされたものであり、フュ
ーエル組成物の元素分析により、フューエル組成物中の
全ナトリウム含量がフューエル組成物の燃焼特性に影響
する一因子であることが見出された。下記の表１に、炭
素（９０％）並びにＳＣＭＣ及びアルギン酸アンモニウ
ム（Ａｌｇ）の２種のバインダーの勾配から成るブレン
ドしたフューエルエレメント組成物中に存在するカチオ
ン性不純物の元素分析（ＩＣＰ−ＡＥＳによる）を挙げ
る。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１から、全ＳＣＭＣバインダーはベース
ラインナトリウム含量７７４１ｐｐｍを有し、全アルギ
ネートバインダー中のベースラインナトリウム含量は２
９１１ｐｐｍにすぎないことに留意されよう。フューエ
ル組成物中の全ナトリウム雅量を、例えば高及び低ナト
リウムベースのバインダーをブレンドして、或は一層好
ましくは低ナトリウムベースのバインダーを用いかつ炭
酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、
リンゴ酸ナトリウム、等のようなナトリウム化合物を加
えて、変えることにより、フューエルエレメントの燃焼
特性の変更を達成し、任意の喫煙品のエネルギー要求を
満足するように製作し得る。

【００１５】前述した通りに、本発明のフューエルエレ
メント組成物の一主成分は炭素質物質である。好ましい
炭素質物質は炭素含量が約６０重量％を越える、一層好
ましくは約７５重量％を越える、最も好ましくは約８５
重量％を越えるものである。炭素質物質は、有機物質を
炭化して供するのが代表的である。このような有機物質
の特に適した一源は硬木ぺーパーパルプである。炭素質
物質の他の適した源は下記の通りである：ココナッツ外
皮炭素、例えばＰＣＢとして入手し得るＰＸＣ炭素、ペ
ンシルバニア、ピッツバーグ在ＣａｌｇｏｎＣａｒｂ
ｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＬｏｔＢ−１１０
３０−ＣＡＣ−５、ＬｏｔＢ−１１２５０−ＣＡＣ−
１１５及びＬｏｔ０８９−Ａ１２−ＣＡＣ−４５として
入手し得る実験用炭素。フューエルエレメントは、本発
明の組成物から、成形、機械加工、圧力成形、或は押出
を含む種々の加工方法により、所望の形状に作ることが
できる。成形されたフューエルエレメントは通路、溝或
は中空領域を中に有することができる。

【００１６】好ましい押出炭素質フューエルエレメント
は、炭素質物質９５部まで、結合剤２０部まで及びタバ
コ２０部までを、押出可能な混合物にするのに十分なＮ
ａ₂ＣＯ₃ 水溶液（予め選定した溶液力価を有する）と
混和することにより製造することができる。混合物は、
次いでラム或はピストンタイプ押出機もしくは配合スク
リュー押出機を使用して押し出して所望の数の通路或は
ボイド空間を有する所望の形状の押出物にすることがで
きる。前述した通りに、フューエルエレメント中に存在
する可燃性物質の量を減少させることにより、フューエ
ルエレメントが燃焼する間に発生するカロリーを調節す
るのを助成するために、炭酸カルシウム、凝集炭酸カル
シウム、等のような不燃性充填剤をフューエル組成物に
加えてよい。充填剤はフューエル組成物の約５０重量％
未満、好ましくは約３０重量％未満、最も好ましくは約
５〜約２０重量％を構成するのが典型的である。このよ
うな充填剤に関する詳細については、ヨーロッパ特許公
表第４１９，９８１号を参照。前述した通りに、本発明
のフューエル組成物はタバコを含有することができる。
タバコの形態は変えることができ、所望の場合、タバコ
を一種より多くの形態でフューエル組成物に加入するこ
とができる。タバコのタイプは変えることができ、フル
ー−キュアド、バーリー、メリーランド及びオリエンタ
ルタバコ、希な及び特殊タバコ、並びにそれらのブレン
ドを含む。

【００１７】フューエル組成物に入れるのに適したタバ
コの一形態は、タバコダスト及び微細なタバコ葉片を含
む微細なタバコ生成物である。フューエル組成物におい
て有用なタバコの別の形態はタバコエキストラクト或は
タバコエキストラクトの混合物である。タバコエキスト
ラクトは、タバコ物質を、溶剤、例えば水、二酸化炭
素、六弗化硫黄、ヘキサン或はエタノールのようなハイ
ドロカーボン、市販されているフレオンのようなハロカ
ーボン、並びに他の有機及び無機溶剤を使用して抽出す
ることによって供するのが代表的である。タバコエキス
トラクトはスプレー乾燥したタバコエキストラクト、凍
結乾燥したタバコエキストラクト、タバコアロマ油、タ
バコエッセンス及びその他のタイプのタバコエキストラ
クトを含む。適したタバコエキストラクトを提供する方
法は下記に記載されている：Ｍｕｅｌｌｅｒに係る米国
特許第４，５０６，６８２号、Ｒｏｂｅｒｔｓ等に係る
同第４，９８６，２８６号、Ｆａｇｇに係る同第５，０
０５，５９３号、Ｗｈｉｔｅ等に係る同第５，０６０，
６６９号及びヨーロッパ特許公表第３３８，８３１号。
本組成物において用いるのに適したバインダーはナトリ
ウムを認め得る程にフューエル組成物に加えない。ベー
スラインナトリウムレベルＮａ約３０００ｐｐｍ或はそ
れ以下を有する炭素及びバインダーベースのフューエル
組成物が望ましい。Ｎａレベルに関するこのベースライ
ン限界は、水性Ｎａ₂ ＣＯ₃ を加えることによる所望の
レベルのナトリウムの管理された添加を可能にし、生成
したフューエルエレメントはそれからの顕著な利点を有
する。これより、ナトリウム塩は、希釈されない場合に
は、バインダーとして適格となら無いのが普通である。
その他のカチオン性種、例えばカリウム、アンモニウ
ム、等を有するバインダーが通常容認し得る。

【００１８】ナトリウムを非ナトリウムベースのバイン
ダー（或は低ナトリウムベースのバインダー）に加える
好ましい方法は、ナトリウム化合物の水溶液をバインダ
ー及び炭素質物質に混合することによる。水溶液の力価
（濃度）は、約０．１〜１０重量％の範囲が好ましく、
約０．５〜７重量％の範囲が最も好ましい。本発明のフ
ューエル組成物において用いるための最も好ましいナト
リウム源は炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ ＣＯ₃ ）であるが、
その他の有用なナトリウム化合物、例えば酢酸ナトリウ
ム、シュウ酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、等を用
いることができる。好ましいとは言えないが、乾燥混和
物（適当な混合による）はナトリウム化合物をバインダ
ー及び炭素質物質中に分配させ、適した組成物を形成す
ることができる。本発明のフューエル組成物用の最も好
ましい非ナトリウムベースのバインダーは、カリホルニ
ア、サンジェゴのＫｅｌｃｏＣｏ．から入手されるア
ルギン酸アンモニウムＨＶである。その他の有用な非ナ
トリウムベースのバインダーは下記を含む：多糖、例え
ば植物滲出物；アラビア、トラガカント、カラヤ、ガッ
チ；植物エキストラクト、ペクチン、アラビノグラクタ
ン；植物シードフラワー、イナゴ豆のさや、グアー、ア
ルギネート、カラゲーン、ファーセレラン、穀類、デン
プン、コーン、小麦、米、含ロウメイズ、ソルガム、含
ロウソルガム、塊茎デンプン、じゃがいも、アロールー
ト、タピオカ；微生物発酵ガム、キサンタン及びデキス
トラン；セルロース誘導体、メチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、等を含む改質ガム。本発明を、更に下記の例により
説明する。下記の例は本発明の理解を助けるものであ
り、発明を制限するものと解釈すべきで無い。例におい
て報告するパーセンテージは、他に示さない場合には、
すべて重量によるパーセントである。温度は、すべて摂
氏で表わす。

【００１９】

【実施例】例１炭酸ナトリウムを種々のレベルで押出ミックスに加えた
６組のフューエルエレメントを作製した。フューエルエ
レメントは、粉砕して平均粒子寸法１２ミクロン（Ｍｉ
ｃｒｏｔｒａｃを使用して測定した）Ｋｒａｆｔ硬木炭
化パルプ９０重量％及びＫｅｌｃｏＨＶアルギン酸ア
ンモニウムバインダー１０重量％を含有するブレンドか
ら作製した。炭素粉末とバインダーとのこのブレンドを
種々の力価の炭酸ナトリウムの水溶液と一緒に混合して
押出混合物を形成し、これらの混合物からフューエルエ
レメントを加工して最終形態にした。各々のＮａ₂ ＣＯ
₃溶液およそ３０重量％を各々のブレンドに加えて種々
の押出混合物を形成した。硬木パルプ炭素は、Ｇｒａｎ
ｄＰｒａｉｒｉｅＣａｎａｄｉａｎＫｒａｆｔ硬
木ペーパーのタルクを含有しないグレードを窒素ガスシ
ール下で、ペーパーの酸化を最少にする程の段階方式で
昇温して最終炭化温度少なくとも７５０℃にして炭化し
て作製した。生成した炭素物質を窒素下で冷却して約３
５℃より低い温度にし、次いで粉砕して平均粒子寸法が
直径１２ミクロンの微粉にした。押出混合物を形成する
際に用いたＮａ₂ ＣＯ₃ 溶液の力価は下記の通りであっ
た：水中の重量による炭酸ナトリウム（ａ）０％、対
照、（ｂ）０．５％、（ｃ）１．０％、（ｄ）３．０
％、（ｅ）５．０％及び（ｆ）７．０％。フューエル混
合物をラム押出機を使用して押し出して、各々が深さ約
０．０３５インチ（０．８９ｍｍ）及び幅約０．０２７
インチ（０．６９ｍｍ）を有するスロット或は溝の形態
の周囲通路を等間隔で６個有するフューエルロッドにし
た。フューエルエレメントの周囲に沿って長手方向に延
在する通路（スロット）の構造は実質的に図２に示す通
りである。押し出した後に、濡れたフューエルロッドを
乾燥して水分レベル約４．０％にした。生成した乾燥し
たロッドを切断して長さ１０ｍｍにし、それでフューエ
ルエレメントにした。乾燥しかつ切断したフューエルエ
レメントの物理的特性を下記の表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】例２例１で作製したフューエルエレメントに誘導結合プラズ
マ原子放出分光法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を施して元素組成
を求めた。表３は例１で作製した６つの異なる組のフュ
ーエルエレメントのＩＣＰ−ＡＥＳ分析の結果を提示す
る。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３から、炭酸ナトリウム溶液は、使用す
る溶液の力価に応じて、フューエルエレメントによるナ
トリウムの吸収量が相当に異なることになるのが分か
る。ナトリウム含量は、対照について１１２０ｐｐｍ
（すなわち固有の量）〜７％炭酸ナトリウム溶液を使用
して作製したアルギン酸アンモニウムフューエルエレメ
ントについて１７，４２０ｐｐｍの範囲である。

【００２４】例３例１で作製した種々の組のフューエルエレメントに関し
て点火試験を、コンピューター駆動式喫煙機及び空気ピ
ストン装置を使用して行なった。この試験で、フューエ
ルエレメントを空のアルミニウムカプセルの中に入れ、
次いでカプセルをＣ−ガラス断熱ジャケットで囲んだ。
このアセンブリーを次いでホルダーの中に入れ、これを
コンピューター駆動式ピストンにより２．４秒間プロパ
ンフレームの中に押し込んだ。フューエルエレメントを
フレームに入れながら、期間２秒の５０ｃｃパフを吸引
した。次いで、ピストンはフレームからアセンブリーを
取り出し、第二の５０ｃｃパフを吸引した。次いで、フ
ューエルエレメントの温度測定を、赤外カメラアセンブ
リー（ｈｅａｔＳｐｙ）によりモニターした。初めの
２パフの後、合計４より多くの５０ｃｃパフをアセンブ
リーに適用し、その間フューエルエレメントの温度を絶
えずモニターした。フューエルエレメントは、全部で６
回のパフの後、表面温度が２００℃を越えた場合に、点
火されたと考えた。フューエルエレメントは、フューエ
ルエレメントの表面温度がパフ４回の後に２００℃を越
えるが、パフ６回までに２００℃より下がった場合に、
部分点火されたと考えた。フューエルエレメントは、パ
フ４回までに２００℃より低い温度を有していた場合
に、点火され無いと考えた。

【００２５】フューエルエレメントを試験する場合、各
々のＮａ₂ ＣＯ₃ レベルからの合計１０を試験にさらし
てそのグループの平均点火性を求めた。ナトリウムを余
分に含有しないアルギン酸アンモニウムフューエルエレ
メントは、試験条件下で１００％の時間点火しないこと
が認められた。しかし、フューエルエレメント成分を混
合する間、１％炭酸ナトリウム溶液を用いると、同じ試
験条件下で、フューエルエレメントの６０％が完全に点
火し、１０％が部分点火し、点火しなかったのは３０％
にすぎなかった。炭酸ナトリウムの３０％溶液をミック
スに用いることにより、点火しないフューエルエレメン
トのパーセンテージは１０％に減少する。炭酸ナトリウ
ムをミックスにそれ以上添加すると、点火性が低下する
に至った。本例は、結局、炭酸ナトリウム水溶液を使用
してナトリウムをフューエルエレメントに添加すること
が、フューエルエレメントの点火性の著しい向上をもた
らすことを示す。しかし、ナトリウムをフューエルエレ
メントにそれ以上添加すると、点火性向が低下するに至
る点があるようである。これらのデータから、図２のス
ロットパターンを有するフューエルエレメントの点火能
力を改良するためにフューエルエレメントに加える炭酸
ナトリウム溶液の最適な力価は１〜３％であり、これは
フューエルエレメント中にナトリウム含量が３８００〜
８７００ｐｐｍ在ることになる。別の点火試験では、参
考シガレット（図２のスロットパターンを有する）の改
造フューエルエレメントを本発明のフューエルエレメン
トと比較した。参考シガレットフューエルエレメントは
長さ１０ｍｍ及び直径４．５ｍｍで、硬木炭素９部、Ｓ
ＣＭバインダー１部及びＫ₂ ＣＯ₃ １重量％の組成を有
し、使用する前に８００℃を越える温度で２時間焼成し
てバインダーを炭化しかつ中の揮発性化合物をすべて減
少させ或は除いたものであった。例１の通りにして作製
したＮａ約３５００〜９０００ｐｐｍを有するフューエ
ルエレメントは時間の１００％近く火が着いているのが
認められたのに対し、参考シガレットフューエルエレメ
ントは時間の約１０〜約２５％火が着いているにすぎな
かった。

【００２６】例４例１に記載するフューエルエレメントのくすぶり傾向
を、フューエルエレメントを空のカプセルに入れ、点火
し、次いでその減量を、点火したシガレットにおいてフ
ューエルエレメントがくすぶり期間中にいかに速く燃焼
するかの指標としてモニターして測定した。これは、ま
たくすぶり中のカプセルへの伝導エネルギー伝達速度の
相対的尺度となる。添加ナトリウムを含有しないアルギ
ン酸アンモニウムフューエルエレメントがくすぶり期間
中に燃焼する速度は極めて遅い。ナトリウムの添加はフ
ューエルエレメントに添加するナトリウムの量に応じて
燃焼速度を促進する。燃焼される炭素の量は、約３．０
％の炭酸ナトリウム溶液濃度まで急速に増大した。添加
ナトリウムをそれ以上増大しても、３％溶液を用いて作
ったフューエルエレメントに比べて、くすぶり速度はわ
ずかに速くなるにすぎない。これらのデータは、ナトリ
ウム含量を調整することにより、フューエルエレメント
のくすぶり速度を調節し、これよりカプセルへの伝導エ
ネルギー伝達を調節することが可能であることを立証す
ることから、重要である。

【００２７】例５例１のフューエルエレメントに、下記を含むそれ以上の
分析を施した：（ａ）フューエルエレメント表面温度の測定；（ｂ）フューエルエレメント背面温度の測定；（ｃ）カプセル温度の測定；（ｄ）エーロゾル温度の測定；（ｅ）指温度の測定。これらの研究は、期間２秒の５０ｃｃパフが３０秒毎か
らなる喫煙条件を採用してパフずつ基準で行なった。こ
の試験法を本明細書以降で「５０／３０」試験と言う。
例１の燃焼しているフューエルエレメントがくすぶる間
に示す表面温度を図５に示す。これらの温度は、赤外Ｈ
ｅａｔＳｐｙカメラを使用し、フューエルエレメント
の正面に焦点を合わせて測定した。図５に例示する通り
に、フューエルエレメントの温度の読みは、本質的に２
グループの内の１つになる。添加炭酸ナトリウムを有し
ないフューエルエレメント（対照−すなわち、添加Ｎａ
₂ ＣＯ₃ ０％溶液）は、１００％アルギン酸アンモニウ
ムバインダー炭素フューエルエレメントの代表的な挙動
を示す。すなわち、パフ温度は全パフィングスケジュー
ルにわたり高い。

【００２８】フューエルエレメントに添加する炭酸ナト
リウムが少ない（すなわち、０．５％〜１．０％Ｎａ₂
ＣＯ₃ 溶液）場合、対照に比較してのパフ温度の差異は
ほとんど認められない。しかし、フューエルエレメント
を作製する際に３．０％或はそれ以上の炭酸ナトリウム
の溶液を用いる場合に、パフ温度の著しい変化が生じる
のが認められる。パフ温度は対照に比べて相当の低下を
示しかつＳＣＭＣバインダーフューエルエレメントに伴
う温度にずっと似た温度を示す。図６は、パフを吸って
１５秒した後に測定したフューエルエレメントのくすぶ
り温度を示す。これらのデータは、前に図５において検
討したパフ温度について示したデータと同じである。一
層多いナトリウム含量を有するフューエルエレメントの
くすぶり温度は、添加ナトリウムをほとんど或は何ら有
しないものに比べて低くなる。しかし、ナトリウムが一
層高いレベルで存在する場合、くすぶり温度が低いにも
かかわらず、くすぶり速度は実際速くなる。炭酸ナトリ
ウムを高いレベルでフューエルエレメントに加えた場
合、たとえ総括燃焼温度が低くなるにしても、くすぶり
における任意の所定の点において燃焼している炭素は多
くなる。

【００２９】図７は、薄いワイヤ熱電対をカプセルの中
にフューエルエレメントの背面にむけて装入して測定し
た通りの、例１の燃焼中のフューエルエレメントの後部
温度を例示する。この図のデータは、対照フューエルエ
レメント（添加ナトリウムを有しない）が、パフの大部
分にわたり、添加ナトリウムを有する同じタイプのフュ
ーエルエレメントに比べて低い後部温度（およそ４０
℃）を有することを示す。添加ナトリウムを有するそれ
らのフューエルエレメントは、すべて、大かれ少なかれ
同じようにして挙動する。図８は、フューエルエレメン
トの前端から１１ｍｍの点で測定した通りのカプセル壁
温度を例示する。この分析では、フューエルエレメント
を３０ｍｍ×４．５ｍｍ（内直径）アルミニウムカプセ
ル中に装着し、マルメライズドタバコ基剤（Ｗｈｉｔ
ｅ、米国特許第４，８９３，６３９号参照）を深さ２５
ｍｍに満たし、組み合わせたものをＣ−ガラス断熱性ジ
ャケットでオーバーラップした。温度測定は、薄いワイ
ヤ熱電対をジャケットを通して熱電対の先端がカプセル
に接する点にまで装入して得た。喫煙する前に、装入孔
をコーキングコンパウンドで再シールした。図８は、対
照フューエルエレメントが、ナトリウム添加剤を有する
フューエルエレメントを使用した場合に観測されるカプ
セル温度に比べて相当に低いカプセル温度になることを
示す。

【００３０】炭酸ナトリウム１．０％〜５．０％の範囲
のＮａ₂ ＣＯ₃ 水溶液を用いて製造したフューエルエレ
メントは、対照（添加０％）に比べて約５０℃高いカプ
セル温度を生じた。このことは、ナトリウムを含んだフ
ューエルエレメントの一層速いくすぶり速度は伝導熱を
一層多くカプセルに供給し、対照ＳＣＭＣバインダーフ
ューエルエレメントに比べて一層適当にシガレット作動
温度を保つ。図９は、カプセルの背面で測定する通りの
パフずつの出口ガス温度のプロットである。この分析で
は、フューエルエレメントを再び３０ｍｍ×４．５ｍｍ
（内直径）アルミニウムカプセル中に装着し、マルメラ
イズドタバコ基剤（Ｗｈｉｔｅ、米国特許第４，８９
３，６３９号参照）を深さ２５ｍｍに満たし、組み合わ
せたものをＣ−ガラス断熱性ジャケットでオーバーラッ
プした。フューエルエレメントを作製するのに用いる組
成物に炭酸ナトリウムを添加すると、カプセルを出てい
るエーロゾルの温度を上げることになる。ナトリウムレ
ベルを高くすると、エーロゾルの温度は対照に比べて約
２０℃高くなる。

【００３１】例６実質的に例１に記載する通りのシガレットを、下記の成
分部を用いて、例１〜５のフューエルエレメントにより
作製した：１．稠密化（ｄｅｎｓｉｆｉｅｄ）（すなわち、マルメ
ライズド）タバコ基剤を深さ２５ｍｍに満たした長さ３
０ｍｍのスロット付きアルミニウムカプセル、２．１５ｍｍＣ−ガラスフューエルエレメント断熱性ジ
ャケット、３．カプセルの回りの長さ２２ｍｍのタバコロール、及
び４．幅４インチ（１０ｃｍ）のギャザー付きタバコぺー
パーの長さ２０ｍｍセクション及び２０ｍｍのポリプロ
ピレンフィルター物質から成るマウスエンドピース。基剤調製基剤は、タバコ及びグリセリンのペーストを高速回転す
るディスクに押し出して基剤物質の小さい、おおよそ球
形のボールを形成することにより作製した稠密化（或は
マルメライズド）タバコであった。そのプロセスは米国
特許第４，８９３，６３９号（Ｗｈｉｔｅ）に一般的に
記載されかつ装置は同特許に身元を明らかにされてい
る。同米国特許の開示を本明細書中に援用する。アルミニウムカプセル中空のアルミニウムカプセルを、金属ドローイングプロ
セスを用いてアルミニウムから作製した。カプセルは長
さ約３０ｍｍ、外直径約４．６ｍｍ及び内直径約４．４
ｍｍを有していた。容器の一端を開放し、他端を、寸法
約０．６５ｍｍ×３．４５ｍｍかつ約１．１４ｍｍの間
隔を開けた２つのスロット様開口を除いて、シールし
た。カプセルに稠密化タバコ基剤を、深さ約２５ｍｍに
充填した。次いで、フューエルエレメントを容器の開放
端の中に深さ約３ｍｍに装入した。それ故、フューエル
エレメントはカプセルの開放端を約７ｍｍ越えて延在し
た。

【００３２】断熱性ジャケット長さ１５ｍｍ、直径４．５ｍｍのプラスチックチューブ
を、また長さ１５ｍｍの断熱性ジャケット物質でオーバ
ーラップする。これらのシガレット実施態様において、
断熱性ジャケットは、ジャケット形成機で圧縮する前に
厚さ約２ｍｍのＯｗｅｎｓ−ＣｏｒｎｉｎｇＣ−グラ
スマットの１層で構成される。ジャケット付きプラスチ
ックチューブの最終直径は約７．５ｍｍである。タバコロールバーリー、フルーキュアド及びオリエンタルタバコ刻み
充填剤の容積膨張ブレンドから成るタバコロールをＫｉ
ｍｂｅｒｌｙ−ＣｌａｒｋＣｏｒｐ．からのＰ１４８
７−１２５と表示されるペーパーでラップし、それで直
径は約７．５ｍｍ及び長さ約２２ｍｍを有するタバコロ
ールを形成する。前端部アセンブリー断熱性ジャケットセクション及びタバコロッドを、Ｋｉ
ｍｂｅｒｌｙ−ＣｌａｒｋＣｏｒｐ．からのＰ２６７
４−１９０と表示されるペーパーオーバーラップでタバ
コ／ガラスジャケットセクションの長さ並びにタバコロ
ールの長さの周囲を囲むことにより、一緒に接合させ
る。タバコロールのマウスエンドにドリルで孔を開けて
直径約４．６ｍｍの長手方向の通路を中に通して生じ
る。ドリルの先端は、プラスチックチューブを断熱性ジ
ャケットに入れてかみ合わせるように造形する。カート
リッジアセンブリーを結合させた断熱性ジャケット及び
タバコロールの前端から装入し、同時にドリル及びかみ
合わせたプラスチックチューブがロールのマウスエンド
から抜き出される。カートリッジアセンブリーを、フュ
ーエルエレメントの点火端が断熱性ジャケットの前端と
じかに接触するまで、装入する。生成した前端部アセン
ブリーの総括長さは約３７ｍｍである。

【００３３】マウスエンドピースマウスエンドピースはゆるくギャザーを付けたタバコペ
ーパーの長さ２０ｍｍの円筒形セグメント及び不織のメ
ルトブローンポリプロピレンのギャザー付きウエブの長
さ２０ｍｍの円筒形セグメントを含み、これらの各々は
外ペーパーラップを含む。セグメントの各々は、米国特
許第４，８０７，８０９号（Ｐｒｙｏｒ、等）に記載さ
れている装置を使用して作製したロッドを再分すること
により供する。第一セグメントは直径約７．５ｍｍであ
り、Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−ＣｌａｒｋＣｏｒｐ．からＰ１
４４０ーＧＮＡとして入手し得るタバコペーパーのゆる
くギャザーを付けたウエブから供し、これの周囲をＫｉ
ｍｂｅｒｌｙ−ＣｌａｒｋＣｏｒｐ．からＰ１４８７−
１８４−２として入手し得るペーパープラグラップで囲
む。第二セグメントは直径約７．５ｍｍであり、Ｋｉｍ
ｂｅｒｌｙ−ＣｌａｒｋＣｏｒｐ．からＰＰ−１００と
して入手し得る不織ポリプロピレンのギャザー付きウエ
ブから供し、これの周囲をＫｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒ
ｋＣｏｒｐ．からＰ１４８７−１８４−２として入手
し得るペーパープラグラップで囲む。２つのセグメント
を端対端の接触関係で軸方向に一直線に並べかつセグメ
ントの各々の長さをミシガン、ビックスバーグ在Ｓｉｍ
ｐｓｏｎＰａｐｅｒＣｏｍｐａｎｙからＬ−１３７
７−１９６Ｆとして入手し得るペーパーオーバーラップ
で囲んで結合させる。マウスエンドピースの長さは約４
０ｍｍである。

【００３４】シガレットの最終アセンブリー前端部アセンブリーをマウスエンドピースと端対端の接
触関係で軸方向に、前端部アセンブリーの容器端がマウ
スエンドピースのギャザー付きタバコペーパーセグメン
トに隣接するように一直線に並べる。前端部アセンブリ
ーをマウスエンドピースに、マウスエンドピースの長さ
及びマウスエンドピースに隣接する前端部アセンブリー
の長さをチッピングペーパーで周囲を囲むことにより、
接合させる。最終の状態調節完成したシガレットをすべて喫煙する前に７５°Ｆ（２
４℃）／相対湿度（ＲＨ）４０％で４〜５日状態調節し
た。使用使用する際、喫煙者はフューエルエレメントをシガレッ
トライターで点火し、フューエルエレメントは燃焼す
る。喫煙者はシガレットのマウスエンドを彼の／彼女の
唇の中に装入し、シガレットを吸う。タバコフレーバー
を有する可視のエーロゾルが喫煙者の口の中に吸い込ま
れる。

【００３５】例７例６のシガレットに、例１のフューエルエレメントの様
に、また下記を含む詳細な分析を施した：（ａ）カプセル出口ガス温度の測定、（ｂ）マウスエンドピース指温度の測定、（ｃ）ＣＯ／ＣＯ₂ 収量の測定、（ｄ）全カロリー出力の測定、（ｅ）点火された圧損の測定、（ｆ）パフずつのエーロゾル密度の測定、（ｇ）全エーロゾル収量の測定、（ｈ）パフずつのグリセリン収量の測定、（ｉ）全グリセリン収量の測定、（ｊ）パフずつのニコチン収量の測定、（ｋ）全ニコチン収量の測定これらの研究は、下記の２つのタイプの喫煙条件の内の
一方（或は両方）を採用してパフずつ基準で行なった：
（１）上記した「５０／３０」試験、及び（２）ＦＴＣ
喫煙条件。例６のシガレットのマウスエンドからの出口
ガス温度を図１０に示す。すべてのサンプルのエーロゾ
ル温度はパフ数に応じて約４０℃或はそれ以下である。
しかし図１０から、炭酸ナトリウムをフューエルエレメ
ントに加えることにより、対照に比べて、後のパフにお
いてエーロゾル温度が高くなることに留意されるものと
思う。

【００３６】例６のシガレットの種々の指温度のプロッ
トを図１１に示す。指温度は、薄いワイヤ熱電対をシガ
レットのマウスエンドの上のフィルターのマウスエンド
から約２０ｍｍの点に置いて測定する。図１１は、ナト
リウム溶液力価が３．０％レベルまで増大するにつれ
て、指温度が上昇することを示す。添加炭酸ナトリウム
のレベルを高くすると、指温度は低下することになる。
図１１に示す指温度のすべての値は、参考シガレットの
代表的な測定値約７５℃に比べて著しく低い。炭酸ナト
リウムを種々のレベルで含有する例６のシガレットから
のＣＯ／ＣＯ₂ 収量は、５０／３０パフィング条件を用
いたパフずつ基準で及び標準ＦＴＣ法（パフ容積３５ｃ
ｃ、期間２秒；５８秒のくすぶりで離した）によるの両
方で測定した。５０／３０試験ＣＯ収量及び対応するＦ
ＴＣ試験ＣＯ収量のまとめを下記の表４に挙げる。

【００３７】

【表４】

【００３８】この表から、ＦＴＣＣＯ収量が相対的に
少ないことが分かる。同様に、５０／３０試験ＣＯ収量
及びＦＴＣ試験ＣＯ収量の両方のまとめを下記の表５に
挙げる。

【００３９】

【表５】

【００４０】上に提示するＣＯ／ＣＯ₂ 収量データを用
いてフューエルエレメントが生じる対流熱エネルギーの
パフずつ及び全の両方の収量の両方を計算することがで
きる。種々のフューエルエレメントが５０／３０試験喫
煙条件で喫煙した際に発生するパフずつのカロリーカー
ブを図１２に示す。図１２は、炭酸ナトリウムをフュー
エルエレメントに加えることにより、特に初めの８パフ
の間に、対流エネルギーが増大することになることを示
す。５０／３０及びＦＴＣ喫煙条件下でのフューエルエ
レメントの全カロリー出力を下記の表６にまとめる。

【００４１】

【表６】

【００４２】５０／３０喫煙条件を用いて喫煙しながら
シガレットから得られる点火された（ｌｉｔ）圧損を図
１３に示す。図１３は、試験した例６のシガレットのす
べてが水５００ｍｍより小さい点火された圧損を示した
ことを示す。炭酸ナトリウムをフューエルエレメントに
加えることにより、対照に比べて、加える炭酸ナトリウ
ムのレベルに応じて、Ｈ₂ Ｏ１００ｍｍまで点火された
圧損が増大することになる。表７は、フューエルエレメ
ントを形成する際に下記の３種のバインダーを採用した
外は３つの同じシガレットの性能特性の比較を表わす：
（１）ＳＣＭＣ（添加Ｎａ無し）；（２）アルギン酸ア
ンモニウム（添加Ｎａ無し）；及び（３）３％Ｎａ₂ Ｃ
Ｏ₃ 溶液を添加したアルギン酸アンモニウム。

【００４３】

【表７】

【００４４】これらの３つのシガレットの性能の差異は
直に観測することができる。炭酸ナトリウムを種々のレ
ベルでミクロ構造に加えたフューエルエレメントを加入
した例６のシガレットのパフずつのエーロゾル密度を、
シガレットを喫煙機で５０／３０喫煙条件を用いて喫煙
して得た。マウスエンドピースからのエーロゾルの密度
を、エーロゾルを光度計に通すことにより測定した。図
１４は６つの異なるタイプのフューエルエレメントを有
するシガレットについてのエーロゾル密度のパフずつの
プロットを例示する。図１４から、対照（添加Ｎａ₂ Ｃ
Ｏ₃ ０％）フューエルエレメントによりシガレットから
発生するエーロゾルはほとんど無いことがわかる。炭酸
ナトリウムを少量でさえフューエルエレメントに加える
と、エーロゾル密度は顕著に増大することになる。１．
０％炭酸ナトリウム溶液を用いて作製したフューエルエ
レメントは、全エーロゾル収量が４００％増大すること
になる。これは、全エーロゾル収量を炭酸ナトリウム溶
液力価及びフューエルエレメントの各々における１００
万当りのナトリウムの実際の部のそれぞれの関数として
プロットした図１５及び１６を検討することにより、更
に一層明瞭に見ることができる。エーロゾル成分及びフ
レーバラント（例えばグリセリン及びニコチン）の収量
を、例６のシガレットから５０／３０喫煙条件を用いて
得た。図１７はパフずつのグリセリン収量を表わす。図
１７を検討すると、対照フューエルエレメントを用いた
シガレットが生じるグリセリン収量は炭酸ナトリウム添
加剤を有するフューエルエレメントを用いたものに比べ
て相当に少ないことを示す。同じ挙動は、図１８に示す
ニコチン収量に関してみることができる。

【００４５】例８アスパラギン（好適なアンモニア放出化合物）は、フュ
ーエル混合物に０〜３％の範囲のレベルで加える場合
に、シガレットの燃焼生成物中のホルムアルデヒドレベ
ルを７０％より多くまで減少させることを見出した。例８Ａ：タバコ／炭素フューエルエレメントを有する参
考タイプのシガレットを下記の成分部を用いて作製し
た：基剤：アルミナ４４．５０炭素１５．００ＳＣＭＣ０．５０ブレンドタバコ粒子１０．００ケーシング処理したタバコ粒子１０．００グリセリン２０．００フューエルエレメント（１０ｍｍ×４．５ｍｍ；スロッ
ト５、３ｍｍ装入した）：下記の表８に示す。

【００４６】

【表８】

【００４７】マウスエンドピースボイド空間１０ｍｍ；タバコペーパー１０ｍｍ；ポリプ
ロピレンフィルターセグメント２０ｍｍタバコロール：パフタバコのブレンド断熱性ジャケット：Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ「Ｃ」ガラス１５ｍｍオーバーラップペーパー：ＫＣ−１９８１−１５２喫煙結果−測定されたホルムアルデヒドのレベル：例８Ｂ：タバコ／炭素フューエルエレメントを有する参考タイプ
のシガレットを下記の成分部を用いて作製した：マルメライズド基剤：アルミナ４４．５０炭素１５．００ＳＣＭＣ０．５０ブレンドタバコ粒子１０．００ケーシング処理したタバコ粒子１０．００グリセリン２０．００フューエルエレメント（１０ｍｍ×４．５ｍｍ；スロッ
ト６、３ｍｍ装入した）：下記の表９に示す。

【００４８】

【表９】

【００４９】マウスエンドピースボイド空間１０ｍｍ；タバコペーパー１０ｍｍ；ポリプ
ロピレンフィルターセグメント２０ｍｍタバコロール：パフドタバコのブレンド断熱性ジャケット：Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ
「Ｃ」ガラス１５ｍｍオーバーラップペーパー：ＫＣ−１９８１−１５２喫煙結果−測定されたホルムアルデヒドのレベル：本発明を、本発明の好適な実施態様を含めて詳細に説明
した。しかし、当業者ならば、本開示を考察する際に、
特許請求の範囲に記載する通りの範囲及び精神の内で本
発明の変更及び／又は改良を為し得ることは認めら得る
ものと思う。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示す通りに改造したフューエルエレメン
ト断面を有しかつ本発明に従って作製したフューエル組
成物を有するＲＪＲＭｏｎｏｇｒａｐｈ（参考シガレ
ット）に記載されているシガレットに構造を例示する。

【図２】図１に示すシガレットのフューエルエレメント
の断面図である。

【図３】本発明のフューエル組成物から作製した炭素質
フューエルエレメントを使用し得るシガレットの別の実
施態様を例示する。

【図４】図３に示すシガレットのフューエルエレメント
の断面図である。

【図５】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、１．
０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎａ₂
ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメントを
吸う間の表面温度を示す。

【図６】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、１．
０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎａ₂
ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメント
を、パフを吸って１５秒した後のくすぶり温度を示す。

【図７】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、１．
０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎａ₂
ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメントの
「後部」温度を例示する。

【図８】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、１．
０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎａ₂
ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメントを
設置したカプセルのカプセル壁温度を提示する。

【図９】例８で使用したカプセルの背面で求めた通りの
パフずつの出口ガス温度のプロットを提示する。

【図１０】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを利用したシガレットのマウスエンドからの出口ガス
温度を例示する。

【図１１】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを用いて作製したシガレットの指温度を示す。

【図１２】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トが発生するパフずつのカロリーカーブを例示する。

【図１３】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを５０ｃｃ／３０秒条件で喫煙しながら図１のシガレ
ットから得られる点火された圧損を提示する。

【図１４】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを５０ｃｃ／３０秒条件で喫煙しながら図１のシガレ
ットについてのエーロゾル密度のパフずつのプロットを
例示する。

【図１５】全エーロゾル収量を炭酸ナトリウム溶液力価
に対して例示する。

【図１６】全エーロゾル収量をフューエルエレメントの
各々における１００万当りのナトリウムの実際の部に対
して例示する。

【図１７】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを５０ｃｃ／３０秒条件で喫煙しながら図１のシガレ
ットについてのパフずつのグリセリン収量を例示する。

【図１８】水溶液中種々のレベル（０％、０．５％、
１．０％、３．０％、５．０％及び７．０％）の添加Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ を用いて作製した図２のフューエルエレメン
トを５０ｃｃ／３０秒条件で喫煙しながら図１のシガレ
ットについてのパフずつのニコチン収量を例示する。

【符号の説明】

１０炭素質フューエルエレメント１２カプセル１４基剤物質１６断熱性ジャケット１８タバコロール２０タバコペーパーセグメント２２フィルター物質１００炭素質フューエルエレメント１０２断熱性物質１０４基剤１０６弾性ジャケット１０７マウスエンドピース１０８タバコペーパーセグメント１１０フィルターセグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A24B 15/00 - 15/42 A24D 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）炭素８０〜９９重量％と、（ｂ）
バインダー１〜２０重量％との均質な混合物を含む、喫
煙品のフューエルエレメント用の炭素質フューエル組成
物であって、（ｃ）該組成物中の全ナトリウム含量が２
０００〜２０，０００ｐｐｍとなるように炭酸ナトリウ
ム、酢酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム及びリンゴ酸
ナトリウムからなる群より選ばれるナトリウム化合物が
添加されていることを特徴とする炭素質フューエル組成
物。
【請求項２】（ａ）炭素６０〜９８重量％と、（ｂ）
バインダー１〜２０重量％と、（ｃ）タバコ１〜２０重
量％との均質な混合物を含む、喫煙品のフューエルエレ
メント用の炭素質フューエル組成物であって、（ｄ）該
組成物中の全ナトリウム含量が２０００〜２０，０００
ｐｐｍとなるように炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、
シュウ酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムからなる群
より選ばれるナトリウム化合物が添加されていることを
特徴とする炭素質フューエル組成物。
【請求項３】バインダーが、ナトリウム含量が３００
０ｐｐｍより少ない低ナトリウムベースのバインダーを
含む請求項１又は２に記載のフューエル組成物。
【請求項４】バインダーが、ナトリウム含量が１５０
０ｐｐｍより少ない非ナトリウムベースのバインダーを
含む請求項１又は２に記載のフューエル組成物。
【請求項５】バインダーが、ナトリウム塩バインダー
とナトリウム含量が３０００ｐｐｍより少ない低ナトリ
ウムベースのバインダーとの混合物を含む請求項１又は
２に記載のフューエル組成物。
【請求項６】バインダーが、ナトリウム塩バインダー
とナトリウム含量が１５００ｐｐｍより少ない非ナトリ
ウムベースバインダーとの混合物を含む請求項１又は２
に記載のフューエル組成物。
【請求項７】ナトリウム化合物が、０．１〜１０重量
％の範囲の水溶液である請求項１ないし６のいずれか１
項に記載のフューエル組成物。
【請求項８】ナトリウム化合物が、０．５〜７重量％
の範囲の水溶液である請求項７に記載のフューエル組成
物。
【請求項９】不燃性充填剤を更に含む請求項１ないし
８のいずれか１項に記載のフューエル組成物。
【請求項１０】充填剤が、炭酸カルシウム或は凝集炭
酸カルシウムである請求項９に記載のフューエル組成
物。
【請求項１１】低ナトリウム或は非ナトリウムベース
のバインダーがアルギネートバインダーである請求項３
ないし１０のいずれか１項に記載のフューエル組成物。
【請求項１２】アルギネートバインダーがアルギン酸
アンモニウムである請求項１１のフューエル組成物。
【請求項１３】（ａ）炭素８０〜９９重量％と、
（ｂ）バインダー１〜２０重量％との均質な混合物を含
む押出組成物を含む、喫煙品用のフューエルエレメント
であって、（ｃ）該フューエルエレメント中の全ナトリ
ウム含量が３５００〜９，０００ｐｐｍとなるように炭
酸ナトリウムが添加されていることを特徴とするフュー
エルエレメント。
【請求項１４】バインダーが、アルギネートバインダ
ーである請求項１３に記載のフューエルエレメント。
【請求項１５】アルギネートバインダーが、アルギン
酸アンモニウムである請求項１４に記載のフューエルエ
レメント。
【請求項１６】炭素とバインダーとの混合物を含む組
成物から作られる燃焼中の炭素質フューエルエレメント
のくすぶり速度を調節する方法であって、フューエルエ
レメント組成物に、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、
シュウ酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムからなる群
より選ばれるナトリウム化合物の水溶液を全ナトリウム
含量が３０００〜９０００ｐｐｍになるように加えるこ
とによりフューエルエレメント組成物のナトリウム含量
を調整する工程を含む方法。
【請求項１７】炭素とバインダーとの混合物を含む組
成物から作られる燃焼中の炭素質フューエルエレメント
のパフ温度を調節する方法であって、フューエルエレメ
ント組成物に、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シュ
ウ酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムからなる群より
選ばれるナトリウム化合物の水溶液を全ナトリウム含量
が６５００〜１０，０００ｐｐｍになるように加えるこ
とによりフューエルエレメント組成物のナトリウム含量
を調整する工程を含む方法。
【請求項１８】炭素とバインダーとの混合物を含む組
成物から作られる燃焼中の炭素質フューエルエレメント
のくすぶり温度を上昇させる方法であって、フューエル
エレメント組成物に、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウ
ム、シュウ酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムからな
る群より選ばれるナトリウム化合物の水溶液を全ナトリ
ウム含量が２５００〜１０，０００ｐｐｍになるように
加えることによりフューエルエレメント組成物のナトリ
ウム含量を調整する工程を含む方法。
【請求項１９】バインダーが、アルギネートバインダ
ーである請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の
方法。
【請求項２０】アルギネートバインダーが、アルギン
酸アンモニウムである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】（ａ）炭素８０〜９９重量％と、
（ｂ）バインダー１〜２０重量％との均質な混合物を含
むフューエルエレメントであって、（ｃ）該フューエル
エレメント中の全ナトリウム含量が３５００〜９０００
ｐｐｍとなるように炭酸ナトリウムが添加されているフ
ューエルエレメント、及び該フューエルエレメントの後
ろに長手方向に配置され、エーロゾル生成物質を含む物
理的に分離したエーロゾル発生手段を含む喫煙品。
【請求項２２】バインダーが、アルギネートバインダ
ーである請求項２１に記載の喫煙品。
【請求項２３】アルギネートバインダーが、アルギン
酸アンモニウムである請求項２２に記載の喫煙品。