JP3895327B2

JP3895327B2 - cigarette

Info

Publication number: JP3895327B2
Application number: JP2003557319A
Authority: JP
Inventors: 隆佐々木; 賢史太郎良
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: CN102028307A; KR100912311B1; JPWO2003056947A1; CA2472385A1; CN1612701A; UA77052C2; EP1470761A4; MY146655A; AU2003202479A1; DK1470761T3; EP1470761A1; RU2004124060A; CA2472385C; TW200301681A; KR20040073534A; RU2291657C2; ES2563032T3; TWI324049B; PT1470761E; WO2003056947A1

Description

技術分野
本発明は喫煙用フィルターおよび喫煙物品に関する。
背景技術
喫煙物品の喫煙に際して、喫煙者により吸引される主流煙中には様々な化学成分が存在する。これらの化学成分のうちホルムアルデヒドに代表される低級アルデヒド類は通常の喫煙用フィルターでは吸着除去が難しいものであった。このため、主流煙中からアルデヒド類を除去することが要望されている。
従来、主流煙中のホルムアルデヒドを除去するには、吸着剤として活性炭を添加したフィルターを用いるのが一般的である。このほかにも、種々の吸着剤の使用が試みられている。
しかし、従来使用されている吸着剤は、ホルムアルデヒドだけでなく他の成分も吸着するため、喫煙物品の香喫味へ悪影響を及ぼす可能性があった。
本発明の目的は、主流煙中のホルムアルデヒドを選択的に除去できる喫煙用フィルターを提供することにある。
発明の開示
本発明に係る喫煙用フィルターは、金属水酸化物の八面体層が多数積層された層状構造を呈するハイドロタルサイト類化合物を添加したものである。
本発明において用いられる前記ハイドロタルサイト類化合物は、下記一般式
Ｍ^２＋ _１−ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ
（ここで、Ｍ^２＋はＭｇ、Ｚｎ、ＮｉおよびＣａからなる群より選択される２価の金属イオン、Ｍ^３＋はＡｌイオン、Ａ^ｎ−はＣＯ_３、ＳＯ_４、ＯＯＣ−ＣＯＯ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、ＮＯ_３、Ｆｅ（ＣＮ）６^３−、Ｆｅ（ＣＮ）６^４−、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、アルケニル酸およびその誘導体、リンゴ酸、サリチル酸、アクリル酸、アジピン酸、コハク酸、クエン酸ならびにスルホン酸からなる群より選択されるｎ価のアニオンであり、０．１＜ｘ＜０．４、０＜ｍ＜２である）
で表される。
本発明の喫煙用フィルターは、たとえば繊維のトウまたは不織布シートに平均粒子径が２００〜８００μｍのハイドロタルサイト類化合物を分散させたものである。繊維は、セルロースアセテートからなるものが代表的である。
本発明の喫煙用フィルターは、平均粒子径が１０μｍ以下のハイドロタルサイト類化合物を加えて抄紙したペーパーシートを成形したものでもよい。
本発明に係る喫煙用フィルターは、複数のフィルターセグメントを有し、少なくとも１つのフィルターセグメントがハイドロタルサイト類化合物を含有するものでもよい。この場合、ハイドロタルサイト類化合物を含有するフィルターセグメントに加えて、チャコールフィルターセグメントを用いてもよい。
本発明の喫煙用フィルターは、複数のフィルターセグメントと、フィルターセグメント間に設けられたスペースに充填されたハイドロタルサイト粒子とを有するものでもよい。
本発明に係る喫煙物品は、上記のような喫煙用フィルターと、たばこロッドとを接続したものである。
発明を実施するための最良の形態
本発明者は、主流煙中のホルムアルデヒド低減のための吸着剤を様々な観点で検討した結果、ハイドロタルサイト類化合物が有効であることを究明した。
ハイドロタルサイト類化合物は、２価または３価の金属水酸化物の八面体層が多数積層された層状構造を呈し、アニオンがインターカレーションされている。八面体層はホストと呼ばれ塩基性を示す。ハイドロタルサイト類化合物によるホルムアルデヒド除去は、ホストの塩基性の寄与およびインターカレーションアニオンによるイオン交換作用などの結果として生じるものと考えられる。
ハイドロタルサイト類化合物は天然のものでも合成品でもよい。ハイドロタルサイト類化合物は、一般式
Ｍ^２＋ _１−ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２（Ａ^ｎ−）_ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏ
で表される。２価の金属イオンＭ^２＋がＭｇイオン、３価の金属イオンＭ^３＋がＡｌイオン、アニオンＡ^ｎ−がＣＯ_３ ^２−またはＳＯ_４ ^２−であるものが最も一般的である。２価の金属イオンＭ^２＋は、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、ＮｉまたはＣａであってもよい。アニオンは、ＣＯ_３ ^２−またはＳＯ_４ ^２−以外にも、ＯＯＣ−ＣＯＯ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、ＮＯ_３、Ｆｅ（ＣＮ）_６ ^３−、Ｆｅ（ＣＮ）_６ ^４−、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、アルケニル酸およびその誘導体、リンゴ酸、サリチル酸、アクリル酸、アジピン酸、コハク酸、クエン酸ならびにスルホン酸からなる群より選択することができる。ｘは０．１＜ｘ＜０．４、ｍは０＜ｍ＜２の範囲である。Ｍｇ−Ａｌ系ハイドロタルサイト類化合物はｘが０．２０〜０．３３の範囲で安定である。
ハイドロタルサイトを製造するには、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウムおよび明ばんから選ばれる水溶性のアルミニウム塩またはアルミン酸と水溶性マグネシウム塩との水溶液に、炭酸アルカリまたは炭酸アルカリと苛性アルカリを添加し、反応混合物のｐＨを８．０以上に保って反応させる。
ハイドロタルサイト類化合物は、例えばインターカレーションされるアニオンのサイズによりマイクロポアサイズの制御が可能となる。また、アニオンの性質および層間水の状態により多様な機能化が可能となる。
ハイドロタルサイト類化合物を添加した喫煙用フィルターとしては以下のような種々の形態が考えられる。
（１）ハイドロタルサイト類化合物をセルロースアセテートなどの繊維のトウまたは不織布に分散させたフィルター。
（２）ハイドロタルサイト類化合物を添加して抄紙したペーパーシートを成形したフィルター。
（３）２セグメント以上からなるフィルターであって、少なくとも１セグメントは（１）または（２）のフィルターからなり、他のセグメントは従来のセルロースアセテートフィルターまたはチャコールフィルターからなるもの。
（４）プラグ−スペース−プラグ構造のスペースにハイドロタルサイト類化合物を充填したフィルター。この場合、プラグは、従来のセルロースアセテートフィルターもしくはチャコールフィルター、または（１）もしくは（２）のフィルターから選択される。また、２つ以上のスペースがある場合には、少なくとも１つのスペースにハイドロタルサイト類化合物を充填すればよく、他のスペースにはチャコールを充填することもできる。
ハイドロタルサイト類化合物の粒子径は以下のように調整することが好ましい。ハイドロタルサイト類化合物を、セルロースアセテート繊維のトウもしくは不織布に分散させるか、またはプラグ−スペース−プラグ構造のスペースに充填したフィルターを用いる場合、その粒子径は２００〜８００μｍが好ましく、４００〜６００μｍがさらに好ましい。また、ハイドロタルサイト類化合物を添加して抄紙したペーパーシートを成形したフィルターを用いる場合、その粒子径は１０μｍ以下とすることが好ましい。
（実施例）
実施例１
Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６ＣＯ_３・４Ｈ_２Ｏで表されるハイドロタルサイトを用いた。このハイドロタルサイトを粉砕して分級することにより、粒子径を２５０〜５００μｍに調整した。このハイドロタルサイトを用いて図１に示すフィルター１を作製した。すなわち、それぞれ巻取紙を巻いた２つのアセテートフィルターセグメント２，２の間に設けたスペースにハイドロタルサイト３を充填した状態で成形紙４を巻いて、プラグ−スペース−プラグ構造のフィルター１を作製した。
他の吸着剤と比較するために、活性炭、高比表面積炭、アルカリ金属塩添着活性炭、アミン添着活性炭、活性アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、酸化亜鉛、シリカゲル、ゼオライト、ホルマリン用建材パルプ、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）用カラム充填剤、または吸水性樹脂を用い、図１と同様なプラグ−スペース−プラグ構造のフィルター１を作製した。
吸着剤の充填量はいずれの例でも同一とした。また、各フィルターにタール１２ｍｇのたばこ部を接続して試験用のシガレットを作製した。
シガレット主流煙中のホルムアルデヒドの量をカナダ公定法（２，４−ＤＮＰＨ−ＨＰＬＣ法）により測定し、ホルムアルデヒドの除去率を求めた。
まず、２，４−ジニトロフェニルヒドラジン（ＤＮＰＨ）９．５１ｇをアセトニトリル１Ｌに加温して溶解した後、６０％過塩素酸５．６ｍＬを加え、超純水を加えて２Ｌの捕集液を調製した。
図２を参照して測定装置の概要を説明する。図２に示すように、捕集用洗気瓶１１にＤＮＰＨ捕集液１２を入れる。洗気瓶１１の容量は１００ｍＬであり、ＤＮＰＨ捕集液１２の量を８０ｍＬとした。この洗気瓶１１を氷水バス１３に入れて氷冷する。洗気瓶１１内の捕集液１２に、シガレット１０が取り付けられるガラス管１４の下端を浸漬する。洗気瓶１１のデッドボリュームに連通するように、ガラス管１５およびケンブリッジパッド（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅｐａｄ）１６を取り付け、ケンブリッジパッド１６と自動喫煙器１７とを接続する。
ガラス管１４にシガレット１０を取り付け、ＩＳＯ準拠の標準喫煙条件でシガレット１０を自動喫煙させる。すなわち、シガレット１本につき、空パフ１回で２秒間３５ｍＬ吸煙する動作を５８秒間隔で繰り返す。主流煙がバブリングしている間に、ホルムアルデヒドはＤＮＰＨによって誘導体化される。測定用シガレットは２本とした。このときいずれの吸着剤を用いたシガレットでも圧力損失が同一になるように調整した。
上記のようにして生成した誘導体を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によって測定する。まず、捕集液を濾過した後、ＴｒｉｚｍａＢａｓｅ液で希釈する（捕集液４ｍＬ：ＴｒｉｚｍａＢａｓｅ液６ｍＬ）。この液をＨＰＬＣで測定する。ＨＰＬＣ測定条件は以下の通りである。
カラム：ＨＰＬｉＣｈｒｏｓｐｈｅｒ１００ＲＰ−１８（５μ）２５０×４ｍｍ
ガードカラム：ＨＰＬｉＣｈｒｏｓｐｈｅｒ１００ＲＰ−１８（５μ）４×４ｍｍ
カラム温度：３０℃
検出波長：ＤＡＤ３５６ｎｍ
注入量：２０μＬ
移動相：３相によるグラジエント（Ａ液：アセトニトリル３０％、テトラヒドロフラン１０％およびイソプロパノール１％を含有する超純水水溶液、Ｂ液：アセトニトリル６５％、テトラヒドロフラン１％およびイソプロパノール１％を含有する超純水水溶液、Ｃ液：アセトニトリル１００％）。
ホルムアルデヒドの除去率Ｅは、吸着剤なしのシガレットを用いて測定されたホルムアルデヒド量をＷ、吸着剤を充填したシガレットを用いて測定されたホルムアルデヒド量をＷ’としたとき、
Ｅ＝（Ｗ−Ｗ’）／Ｗ
で表される。
図３に各種吸着剤によるホルムアルデヒドの除去率を示す。図３からわかるように、吸着剤としてハイドロタルサイトを用いた場合に、ホルムアルデヒドを最もよく低減できることがわかる。
実施例２
吸着剤としてハイドロタルサイトまたは最も一般的なシガレット用吸着剤である活性炭を用い、シガレット主流煙中の蒸気相成分の除去率を求めた。
実施例１と同様に、粒子径２５０〜５００μｍのハイドロタルサイトまたは活性炭を用意し、それぞれ充填量５０ｍｇで充填して、図１と同様なフィルターを作製した。このフィルターに、タール１２ｍｇのたばこ部を接続して試験用のシガレットを作製した。
図４および図５を参照して、シガレット主流煙中の蒸気相成分の除去率測定方法を説明する。
図４は蒸気相成分の捕集方法を示す図である。図４に示すように、自動喫煙器１７にシガレット１０を取り付け、ＩＳＯ準拠の標準喫煙条件でシガレット１０を自動喫煙させ、主流煙中の粒子相をケンブリッジフィルターで除去し、蒸気相をガスバッグ２０に捕集する。このとき、シガレット１本につき、空パフ１回で２秒間３５ｍＬ吸煙する動作を５８秒間隔で繰り返す。また、調和シガレット（調和条件：２２℃、湿度６０％）１０本を自動喫煙させる。
図５はガスクロマトグラフィーを示す図である。図５に示すように、ガスバッグ２０内の蒸気相成分の一定量をサンプルループ２１に溜め、標準ガスを注入した後、ガスクロマトグラフ２２に注入する。カラム（ＤＢ−ＷＡＸ）で成分を分離し、検出器で成分を検出し、パーソナルコンピュータ２３のプログラムを用いて成分量を解析する。各蒸気相成分のピーク面積を標準ガスのピーク面積で割って解析値を求めた。
各蒸気相成分の除去率Ｅは、吸着剤なしのシガレットを用いて測定された成分解析値をＡ、吸着剤を充填したシガレットを用いて測定された成分解析値をＡ’としたとき、
Ｅ＝（Ａ−Ａ’）／Ａ
で表される。
図６に蒸気相成分の蒸気圧と成分除去率との関係を示す。図６から、吸着剤として活性炭を用いた場合には蒸気相成分の蒸気圧が上昇するにつれて除去率が高くなる。一方、吸着剤としてハイドロタルサイトを用いた場合にはホルムアルデヒドに対してのみ特異的に除去率が高く、選択的な除去性能を示すことがわかる。
実施例３
たとえば図１の形態のシガレットフィルターにおいてハイドロタルサイトを使用する場合、通気抵抗およびタール／ニコチン流出量を制御するために、ハイドロタルサイトのサイズを適正に調整する必要がある。
ハイドロタルサイトを造粒すると、粒度分布の異なる試料を調製することができる。この場合、試料を平均粒子径で区別する。図７Ａには、平均粒子径が２５０μｍ、５００μｍ、および８００μｍである３種の試料を示している。
次に、平均粒子径が異なるハイドロタルサイト粒子を用い、種々の充填量で図１の形態を有するフィルターを作製した。参考のために、チャコールを用い、種々の充填量で図１の形態を有する製品相当のフィルターも作製した。
これらのフィルターについて、吸引流速１０５０ｍＬ／ｍｉｎ時の通気抵抗を調べた。ここでは、図１の２つのアセテートフィルターセグメント２，２で生じる通気抵抗を除いて計算している。
図７Ｂに平均粒子径と通気抵抗との関係を示す。図７Ｂから、平均粒子径２５０μｍの粒子を用いた場合には通気抵抗が高く、平均粒子径８００μｍの粒子を用いた場合には通気抵抗が低いことがわかる。そして、製品を設計する上では、平均粒子径が４００〜６００μｍの範囲であるハイドロタルサイト粒子を用いることが妥当であることがわかる。
なお、造粒粒子を用いる場合、転動造粒、圧縮成形、コーティング造粒、押出成形など、いかなる造粒方法を用いても目的粒径のハイドロタルサイト粒子を得ることができる。ただし、フィルター製造時のハイドロタルサイト粒子の破砕を避けるために、適度な硬度を有する造粒ハイドロタルサイト粒子が得られる造粒方法を用いることが好ましい。ハイドロタルサイト粒子の硬度が３００〜３０００ｇ／ｍｍ^２の範囲であれば、フィルター製造時に破砕を防ぐことができることがわかっている。
実施例４
本実施例では、ハイドロタルサイトによる主流煙中のホルムアルデヒドの低減率が、ハイドロタルサイト粒子の表面積に依存することを示す。
造粒方法として、転動造粒（Ａ）、圧縮成形（Ｂ）、または押出成形（Ｃ）を用いて、種々の造粒ハイドロタルサイト粒子を調製した。レーザー散乱式粒度分布測定装置を用いて、ハイドロタルサイト粒子の単位重量当りの平均表面積を算出した。
種々の表面積を有するハイドロタルサイト粒子を用い、図１の形態を有するフィルターを作製した。このとき、充填量を調整することにより、充填したハイドロタルサイト粒子の全表面積を調整した。そして、ハイドロタルサイト粒子の全表面積と、主流煙中のホルムアルデヒドの低減率との関係を調べた。その結果を図８に示す。
図８から、ハイドロタルサイト粒子の全表面積が大きいほど、主流煙中からホルムアルデヒドを低減できることがわかる。この傾向は、ハイドロタルサイト粒子の造粒方法によらない。
実施例５
本実施例では、ハイドロタルサイト添加ペーパーフィルターおよび造粒ハイドロタルサイト添加セルロースアセテートフィルターによる主流煙中のホルムアルデヒドの低減率を調べた。
平均粒子径１０μｍ以下のハイドロタルサイト粒子を添加しながらペーパーシートを抄紙し、このペーパーシートを成形して図９に示すペーパーフィルター７を作製した。比較のために、ハイドロタルサイト粒子を添加していないペーパーシートを成形してフィルターに作製した。
また、セルロースアセテート繊維のトウに造粒ハイドロタルサイト粒子を分散させてフィルターを作製した。比較のために、ハイドロタルサイト粒子を添加していないセルロースアセテートフィルターに作製した。
なお、フィルターの長さは２５ｍｍであり、通気抵抗をできるだけ揃えるようにした。
これらのフィルターを用いて、主流煙中のホルムアルデヒドの低減率を調べた。その結果を表１に示す。
表１に示されるように、ハイドロタルサイト粒子を含むペーパーフィルターでは、タール当りのホルムアルデヒド流出量が、ハイドロタルサイト粒子を含むアセテートフィルターの場合と比較して、低くなっている。これは、平均粒子径１０μｍ以下のハイドロタルサイト粒子を高分散でペーパーシートに添加した結果、接触表面積が向上したことによると考えられる。

実施例６
本実施例では、ハイドロタルサイトフィルターとチャコールフィルターとの組み合わせにより、有機蒸気成分低減率を高めることができることを示す。
表２のＩ、ＩＩ、ＩＩＩに示すトリプルセグメントのフィルターを作製した。使用した各セグメントについて説明する。アセテートフィルターセグメントは、セルロールアセテートの繊維のトウを束ね、７ｍｍの長さにしたものである。ハイドロタルサイト（ＨＴ）フィルターセグメントは、セルロールアセテートの繊維のトウに７０ｍｇのハイドロタルサイト粒子を分散させて束ね、１０ｍｍの長さにしたものである。チャコールフィルターセグメントは、セルロールアセテートの繊維のトウに７０ｍｇのチャコール粒子を分散させて束ね、１０ｍｍの長さにしたものである。
図１０に、表２のＩＩＩのフィルターを示す。この図に示されるように、刻側にチャコールフィルターセグメント５、中間にＨＴフィルターセグメント６、吸口側にアセテートフィルターセグメント２が配置されている。
これらのフィルターを用いて、主流煙中の全有機蒸気（ＴＯＶ）の低減率およびホルムアルデヒド（ＦＡ）の低減率を調べた。その結果を表２に示す。
表２に示されるように、ＩＩＩのフィルターは、チャコールフィルターの作用によって全有機蒸気を低減でき、しかもハイドロタルサイト（ＨＴ）フィルターの作用によってホルムアルデヒドを低減できる。

添加物重量：７０ｍｇ／１０ｍｍ
フィルター長さ：刻側１０ｍｍ、中間１０ｍｍ、吸口側７ｍｍ
フィルターチップ通気抵抗：７２ｍｍＷＧ／２７ｍｍ
ベンチレーション孔：なし
本発明に係るフィルターについては以下のような種々の変形例が考えられる。
たとえば図１のような構造を有するフィルターにおいて、少なくとも一方のアセテートフィルターセグメント２の代わりに、他のフィルターセグメントを用いてもよい。他のフィルターセグメントは、ハイドロタルサイトフィルターセグメントでもよいし、チャコールフィルターセグメントでもよい。また、チャコールフィルターセグメントを用いる場合には、図１０と同様に、刻側に配置することが好ましい。
図１０では、ハイドロタルサイトフィルターセグメントとして、セルロースアセテート繊維のトウにハイドロタルサイト類化合物を分散させたものを用いたが、ハイドロタルサイト類化合物を加えて抄紙したペーパーシートを成形したものを用いてもよい。
図１０の構造のフィルターに、さらに他のフィルターセグメントを加えて４セグメントのフィルターを作製してもよい。
また、図１１に示すように、チャコールフィルターセグメント５、ハイドロタルサイト粒子３を充填したスペース、ハイドロタルサイト（ＨＴ）フィルターセグメント６、アセテートフィルターセグメント２からなるフィルターを用いてもよい。
この場合にも、ハイドロタルサイトフィルターセグメント６は、アセテートフィルターベースでもペーパーフィルターベースでもよい。ＨＴ粒子３を充填したスペースと、ＨＴフィルターセグメント６との配置は図１１と逆でもよい。図１１ではスペースにＨＴ粒子を充填しているが、チャコール粒子を充填してもよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、主流煙中のホルムアルデヒドを効果的に低減できる喫煙用フィルターおよび喫煙物品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例において作製されたフィルターの分解斜視図。
図２は、本発明の実施例において用いたシガレット主流煙中のホルムアルデヒドの測定装置を示す図。
図３は、各種吸着剤によるホルムアルデヒドの除去率を示す図。
図４は、本発明の実施例における、シガレット主流煙中の蒸気相成分の捕集方法を示す図。
図５は、本発明の実施例における、シガレット主流煙中の蒸気相成分のガスクロマトグラフィーを示す図。
図６は、吸着剤としてハイドロタルサイトまたは活性炭を用いた場合の、蒸気相成分の蒸気圧と成分除去率との関係を示す図である。
図７Ａは、ハイドロタルサイト粒子の粒度分布を示す図。
図７Ｂは、ハイドロタルサイト粒子の平均粒子径と通気抵抗との関係を示す図。
図８は、ハイドロタルサイト粒子の表面積とホルムアルデヒド低減率との関係を示す図。
図９は、実施例６のトリプルセグメントタイプのフィルターを示す図。
図１０は、実施例６のトリプルセグメントタイプのフィルターを示す図。
図１１は、本発明の他の実施例におけるフィルターを示す図。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a smoking filter and a smoking article.
BACKGROUND ART When smoking a smoking article, various chemical components exist in mainstream smoke sucked by a smoker. Of these chemical components, lower aldehydes represented by formaldehyde are difficult to remove by adsorption with ordinary smoking filters. For this reason, it is desired to remove aldehydes from mainstream smoke.
Conventionally, in order to remove formaldehyde in mainstream smoke, it is common to use a filter to which activated carbon is added as an adsorbent. In addition, the use of various adsorbents has been attempted.
However, conventionally used adsorbents adsorb not only formaldehyde but also other components, which may adversely affect the flavor of smoking articles.
An object of the present invention is to provide a smoking filter capable of selectively removing formaldehyde in mainstream smoke.
DISCLOSURE OF THE INVENTION A filter for smoking according to the present invention is obtained by adding a hydrotalcite compound having a layered structure in which a large number of octahedron layers of metal hydroxide are laminated.
The hydrotalcite compound used in the present invention has the following general formula M ²⁺ _1-x M ³⁺ _x (OH) ₂ (A ⁿ⁻ ) _{x / n} · mH ₂ O
^{(Wherein, M 2+} is Mg, Zn, 2-valent metal ion selected from the group consisting of Ni and ^{Ca, M 3+} is Al ^ion, A _n-is _{CO 3, SO 4, OOC-} COO, Cl, Br , F, NO ₃ , Fe (CN) 6 ³⁻ , Fe (CN) 6 ⁴⁻ , phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, alkenyl acid and derivatives thereof, malic acid, salicylic acid, acrylic acid, adipic acid N-valent anion selected from the group consisting of succinic acid, citric acid and sulfonic acid, and 0.1 <x <0.4 and 0 <m <2)
It is represented by
The smoking filter of the present invention is obtained by, for example, dispersing a hydrotalcite compound having an average particle size of 200 to 800 μm in a fiber tow or a nonwoven fabric sheet. The fiber is typically made of cellulose acetate.
The smoking filter of the present invention may be a paper sheet formed by adding a hydrotalcite compound having an average particle size of 10 μm or less.
The smoking filter according to the present invention may have a plurality of filter segments, and at least one filter segment may contain a hydrotalcite compound. In this case, a charcoal filter segment may be used in addition to the filter segment containing the hydrotalcite compound.
The smoking filter of the present invention may have a plurality of filter segments and hydrotalcite particles filled in a space provided between the filter segments.
The smoking article according to the present invention is obtained by connecting the smoking filter as described above and a tobacco rod.
Best Mode for Carrying Out the Invention As a result of examining the adsorbent for reducing formaldehyde in mainstream smoke from various viewpoints, the present inventor has found that hydrotalcite compounds are effective.
The hydrotalcite compound has a layered structure in which a large number of octahedral layers of divalent or trivalent metal hydroxides are stacked, and anions are intercalated. The octahedral layer is called a host and exhibits basicity. The removal of formaldehyde by hydrotalcite compounds is considered to occur as a result of the basic contribution of the host and the ion exchange action by the intercalation anion.
Hydrotalcite compounds may be natural or synthetic. Hydrotalcite compounds have the general formula M ²⁺ _1-x M ³⁺ _x (OH) ₂ (A ⁿ⁻ ) _{x / n} · mH ₂ O
It is represented by Divalent metal ions ^{M 2+} is Mg ions, trivalent metal ions ^{M 3+} is Al ions, those anion ^{A n-} is _CO ^{3 2-} or _SO ^{4 2-is} the most common. In addition to Mg, the divalent metal ion M ²⁺ may be Zn, Ni, or Ca. In addition to CO ₃ ²⁻ or SO ₄ ²⁻ , the anion may be OOC—COO, Cl, Br, F, NO ₃ , Fe (CN) ₆ ³⁻ , Fe (CN) ₆ ⁴⁻ , phthalic acid, isophthalic acid , Terephthalic acid, maleic acid, alkenyl acid and derivatives thereof, malic acid, salicylic acid, acrylic acid, adipic acid, succinic acid, citric acid and sulfonic acid. x is in the range of 0.1 <x <0.4 and m is in the range of 0 <m <2. Mg-Al hydrotalcite compounds are stable when x is in the range of 0.20 to 0.33.
In order to produce hydrotalcite, an alkali carbonate or an alkali carbonate and a caustic alkali are added to a water-soluble aluminum salt selected from aluminum sulfate, aluminum acetate and alum, or an aqueous solution of aluminate and a water-soluble magnesium salt. The reaction is carried out while maintaining the pH of the mixture at 8.0 or higher.
In the hydrotalcite compound, the micropore size can be controlled by, for example, the size of the anion to be intercalated. Various functionalizations are possible depending on the nature of the anion and the state of interlayer water.
The following various forms are conceivable as a smoking filter to which a hydrotalcite compound is added.
(1) A filter in which a hydrotalcite compound is dispersed in a fiber tow or non-woven fabric such as cellulose acetate.
(2) A filter formed from a paper sheet made by adding a hydrotalcite compound.
(3) A filter comprising two or more segments, wherein at least one segment comprises the filter of (1) or (2), and the other segment comprises a conventional cellulose acetate filter or charcoal filter.
(4) A filter in which a hydrotalcite-type compound is filled in a plug-space-plug structure space. In this case, the plug is selected from a conventional cellulose acetate filter or charcoal filter, or a filter of (1) or (2). In addition, when there are two or more spaces, at least one space may be filled with a hydrotalcite compound, and the other spaces may be filled with charcoal.
The particle size of the hydrotalcite compound is preferably adjusted as follows. When a hydrotalcite compound is dispersed in a cellulose acetate fiber tow or non-woven fabric, or a filter filled in a plug-space-plug structure space is used, the particle diameter is preferably 200 to 800 μm, preferably 400 to 600 μm. Further preferred. Moreover, when using the filter which shape | molded the paper sheet which added the hydrotalcite type compound and made paper, it is preferable that the particle diameter shall be 10 micrometers or less.
(Example)
Example 1
A hydrotalcite represented by Mg ₆ Al ₂ (OH) ₁₆ CO ₃ .4H ₂ O was used. By pulverizing and classifying the hydrotalcite, the particle size was adjusted to 250 to 500 μm. The filter 1 shown in FIG. 1 was produced using this hydrotalcite. That is, a filter paper 1 having a plug-space-plug structure was produced by winding the forming paper 4 in a state where the hydrotalcite 3 was filled in the space provided between the two

acetate filter segments

2 and 2 each wound with a web. .
For comparison with other adsorbents, activated carbon, high specific surface area charcoal, alkali metal salt impregnated activated carbon, amine impregnated activated carbon, activated alumina, magnesium oxide, aluminum oxide, magnesium silicate, zinc oxide, silica gel, zeolite, formalin building materials A filter 1 having a plug-space-plug structure similar to that shown in FIG. 1 was prepared using pulp, a gas chromatography (GC) column filler, or a water-absorbing resin.
The filling amount of the adsorbent was the same in all examples. In addition, a cigarette portion of 12 mg tar was connected to each filter to produce a test cigarette.
The amount of formaldehyde in cigarette mainstream smoke was measured by an official Canadian method (2,4-DNPH-HPLC method) to determine the removal rate of formaldehyde.
First, 9.51 g of 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) was heated and dissolved in 1 L of acetonitrile, 5.6 mL of 60% perchloric acid was added, and ultrapure water was added to add 2 L of collected liquid. Prepared.
The outline of the measuring apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the DNPH collection liquid 12 is put into the collection air washing bottle 11. The capacity of the washing bottle 11 was 100 mL, and the amount of the DNPH collection liquid 12 was 80 mL. The air bottle 11 is placed in an ice water bath 13 and cooled with ice. The lower end of the glass tube 14 to which the cigarette 10 is attached is immersed in the collected liquid 12 in the air cleaning bottle 11. The glass tube 15 and the Cambridge pad (Cambridge pad) 16 are attached so as to communicate with the dead volume of the air-cleaning bottle 11, and the Cambridge pad 16 and the automatic smoker 17 are connected.
The cigarette 10 is attached to the glass tube 14, and the cigarette 10 is automatically smoked under standard smoking conditions in conformity with ISO. That is, for each cigarette, the operation of sucking 35 mL of smoke for 2 seconds with one empty puff is repeated at intervals of 58 seconds. While mainstream smoke is bubbled, formaldehyde is derivatized by DNPH. Two cigarettes for measurement were used. At this time, the pressure loss was adjusted to be the same for each cigarette using any adsorbent.
The derivative produced as described above is measured by high performance liquid chromatography (HPLC). First, the collected liquid is filtered and then diluted with a Trizma Base solution (collected liquid 4 mL: Trizma Base solution 6 mL). This solution is measured by HPLC. The HPLC measurement conditions are as follows.
Column: HP LiChropher 100RP-18 (5μ) 250 × 4 mm
Guard column: HP LiChropher 100RP-18 (5μ) 4 × 4 mm
Column temperature: 30 ° C
Detection wavelength: DAD 356 nm
Injection volume: 20 μL
Mobile phase: Gradient by three phases (A liquid: 30% acetonitrile, 10% tetrahydrofuran and 1% isopropanol aqueous solution, B liquid: 65% acetonitrile, 1% tetrahydrofuran and 1% isopropanol pure water Aqueous solution, solution C: acetonitrile 100%).
The removal rate E of formaldehyde is W when the amount of formaldehyde measured using a cigarette without adsorbent is W and the amount of formaldehyde measured using a cigarette filled with adsorbent is W ′.
E = (W−W ′) / W
It is represented by
FIG. 3 shows the removal rate of formaldehyde by various adsorbents. As can be seen from FIG. 3, when hydrotalcite is used as the adsorbent, formaldehyde can be best reduced.
Example 2
Hydrotalcite or activated carbon which is the most common adsorbent for cigarette was used as the adsorbent, and the removal rate of the vapor phase components in the cigarette mainstream smoke was determined.
In the same manner as in Example 1, hydrotalcite or activated carbon having a particle size of 250 to 500 μm was prepared and filled with a filling amount of 50 mg, respectively, to produce a filter similar to FIG. A cigarette portion of 12 mg tar was connected to this filter to produce a test cigarette.
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the removal rate measuring method of the vapor phase component in a cigarette mainstream smoke is demonstrated.
FIG. 4 is a diagram showing a method for collecting vapor phase components. As shown in FIG. 4, the cigarette 10 is attached to the automatic smoker 17, the cigarette 10 is automatically smoked under standard smoking conditions conforming to ISO, the particulate phase in the mainstream smoke is removed by the Cambridge filter, and the vapor phase is removed from the gas bag 20. To collect. At this time, for each cigarette, the operation of sucking 35 mL of smoke for 2 seconds with one empty puff is repeated at intervals of 58 seconds. In addition, 10 harmonious cigarettes (harmonic conditions: 22 ° C., humidity 60%) are automatically smoked.
FIG. 5 is a diagram showing gas chromatography. As shown in FIG. 5, a certain amount of the vapor phase component in the gas bag 20 is accumulated in the sample loop 21, injected with the standard gas, and then injected into the gas chromatograph 22. The components are separated by a column (DB-WAX), the components are detected by a detector, and the component amount is analyzed using a program of the personal computer 23. The analytical value was obtained by dividing the peak area of each vapor phase component by the peak area of the standard gas.
When the removal rate E of each vapor phase component is A, the component analysis value measured using a cigarette without an adsorbent is A, and the component analysis value measured using a cigarette filled with an adsorbent is A ′,
E = (AA ′) / A
It is represented by
FIG. 6 shows the relationship between the vapor pressure of the vapor phase component and the component removal rate. From FIG. 6, when activated carbon is used as the adsorbent, the removal rate increases as the vapor pressure of the vapor phase component increases. On the other hand, when hydrotalcite is used as the adsorbent, it can be seen that the removal rate is specifically high only for formaldehyde and shows selective removal performance.
Example 3
For example, when hydrotalcite is used in the cigarette filter of the form shown in FIG. 1, it is necessary to appropriately adjust the size of the hydrotalcite in order to control the ventilation resistance and the tar / nicotine outflow amount.
When hydrotalcite is granulated, samples with different particle size distributions can be prepared. In this case, the samples are distinguished by the average particle size. FIG. 7A shows three types of samples having average particle sizes of 250 μm, 500 μm, and 800 μm.
Next, using the hydrotalcite particles having different average particle diameters, filters having the form of FIG. 1 were prepared with various filling amounts. For reference, charcoal was used and filters corresponding to products having the form of FIG. 1 with various filling amounts were also produced.
For these filters, the ventilation resistance at a suction flow rate of 1050 mL / min was examined. Here, the calculation is performed excluding the ventilation resistance generated in the two

acetate filter segments

2 and 2 in FIG.
FIG. 7B shows the relationship between the average particle diameter and the ventilation resistance. From FIG. 7B, it can be seen that the ventilation resistance is high when particles having an average particle diameter of 250 μm are used, and the ventilation resistance is low when particles having an average particle diameter of 800 μm are used. And when designing a product, it turns out that it is appropriate to use the hydrotalcite particle whose average particle diameter is the range of 400-600 micrometers.
When granulated particles are used, hydrotalcite particles having a target particle size can be obtained by any granulation method such as rolling granulation, compression molding, coating granulation, and extrusion molding. However, in order to avoid crushing of the hydrotalcite particles during the production of the filter, it is preferable to use a granulation method in which granulated hydrotalcite particles having an appropriate hardness are obtained. It has been found that if the hardness of the hydrotalcite particles is in the range of 300 to 3000 g / mm ² , crushing can be prevented during filter production.
Example 4
This example shows that the reduction rate of formaldehyde in mainstream smoke due to hydrotalcite depends on the surface area of the hydrotalcite particles.
Various granulated hydrotalcite particles were prepared by using rolling granulation (A), compression molding (B), or extrusion molding (C) as a granulation method. The average surface area per unit weight of the hydrotalcite particles was calculated using a laser scattering particle size distribution analyzer.
Filters having the form shown in FIG. 1 were prepared using hydrotalcite particles having various surface areas. At this time, the total surface area of the filled hydrotalcite particles was adjusted by adjusting the filling amount. The relationship between the total surface area of the hydrotalcite particles and the reduction rate of formaldehyde in the mainstream smoke was examined. The result is shown in FIG.
FIG. 8 shows that formaldehyde can be reduced from the mainstream smoke as the total surface area of the hydrotalcite particles increases. This tendency does not depend on the granulation method of the hydrotalcite particles.
Example 5
In this example, the reduction rate of formaldehyde in mainstream smoke was examined using a hydrotalcite-added paper filter and a granulated hydrotalcite-added cellulose acetate filter.
A paper sheet was made while adding hydrotalcite particles having an average particle diameter of 10 μm or less, and the paper sheet was formed to produce a paper filter 7 shown in FIG. For comparison, a paper sheet to which no hydrotalcite particles were added was formed into a filter.
Further, a granulated hydrotalcite particle was dispersed in cellulose acetate fiber tow to prepare a filter. For comparison, a cellulose acetate filter to which no hydrotalcite particles were added was prepared.
The length of the filter was 25 mm, and the ventilation resistance was made as uniform as possible.
Using these filters, the reduction rate of formaldehyde in mainstream smoke was examined. The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in the paper filter containing hydrotalcite particles, the amount of formaldehyde effluent per tar is lower than that of the acetate filter containing hydrotalcite particles. This is presumably because the contact surface area was improved as a result of adding hydrotalcite particles having an average particle size of 10 μm or less to the paper sheet with high dispersion.

Example 6
In this example, it is shown that the organic vapor component reduction rate can be increased by a combination of a hydrotalcite filter and a charcoal filter.
Triple segment filters shown in Tables I, II and III were prepared. Each segment used will be described. The acetate filter segment is formed by bundling cellulose acetate fiber tows to a length of 7 mm. The hydrotalcite (HT) filter segment is formed by dispersing 70 mg of hydrotalcite particles in cellulose acetate fiber tows and bundling them to a length of 10 mm. The charcoal filter segment is formed by dispersing 70 mg of charcoal particles in a cellulose acetate fiber tow and bundling them into a length of 10 mm.
FIG. 10 shows the filter of III in Table 2. As shown in this figure, the charcoal filter segment 5 is arranged on the cut side, the HT filter segment 6 is arranged in the middle, and the acetate filter segment 2 is arranged on the suction side.
Using these filters, the reduction rate of total organic vapor (TOV) and the reduction rate of formaldehyde (FA) in mainstream smoke were examined. The results are shown in Table 2.
As shown in Table 2, the filter of III can reduce the total organic vapor by the action of the charcoal filter, and can reduce the formaldehyde by the action of the hydrotalcite (HT) filter.

Additive weight: 70mg / 10mm
Filter length: 10mm on the etched side, 10mm on the middle, 7mm on the suction side
Filter chip ventilation resistance: 72mmWG / 27mm
Ventilation hole: None The filter according to the present invention may be modified as follows.
For example, in the filter having the structure as shown in FIG. 1, instead of at least one acetate filter segment 2, another filter segment may be used. The other filter segment may be a hydrotalcite filter segment or a charcoal filter segment. Further, in the case of using a charcoal filter segment, it is preferable to dispose the charcoal filter segment on the engraved side as in FIG.
In FIG. 10, as the hydrotalcite filter segment, a cellulose acetate fiber tow having a hydrotalcite compound dispersed therein was used, but a paper sheet formed by adding a hydrotalcite compound was used. May be.
Another filter segment may be added to the filter having the structure of FIG. 10 to produce a 4-segment filter.
Further, as shown in FIG. 11, a filter composed of charcoal filter segment 5, space filled with hydrotalcite particles 3, hydrotalcite (HT) filter segment 6, and acetate filter segment 2 may be used.
Also in this case, the hydrotalcite filter segment 6 may be an acetate filter base or a paper filter base. The arrangement of the space filled with the HT particles 3 and the HT filter segments 6 may be opposite to that shown in FIG. In FIG. 11, the space is filled with HT particles, but may be filled with charcoal particles.
Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide a smoking filter and a smoking article that can effectively reduce formaldehyde in mainstream smoke.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a filter manufactured in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an apparatus for measuring formaldehyde in cigarette mainstream smoke used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the removal rate of formaldehyde by various adsorbents.
FIG. 4 is a diagram showing a method for collecting vapor phase components in cigarette mainstream smoke in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing gas chromatography of vapor phase components in cigarette mainstream smoke in an example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the vapor pressure of the vapor phase component and the component removal rate when hydrotalcite or activated carbon is used as the adsorbent.
FIG. 7A is a diagram showing a particle size distribution of hydrotalcite particles.
FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the average particle diameter of hydrotalcite particles and the ventilation resistance.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the surface area of hydrotalcite particles and the formaldehyde reduction rate.
FIG. 9 is a diagram showing a triple segment type filter of Example 6.
10 is a diagram showing a triple segment type filter of Example 6. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a filter according to another embodiment of the present invention.

Claims

A cigarette comprising a tobacco rod and a filter containing 48.3 to 146.7 mg of a hydrotalcite-type compound connected to the tobacco rod.

The hydrotalcite compound has the following general formula: M ²⁺ _1-x M ³⁺ _x (OH) ₂ (A ⁿ⁻ ) _{x / n} · mH ₂ O
(Wherein, M ²⁺ is Mg, Zn, 2-valent metal ion selected from the group consisting of Ni and Ca, M ³⁺ is Al ion, A ^n-is _{_{CO 3, SO 4, OOC-}} COO, Cl , Br, F, NO ₃ , Fe (CN) ₆ ³⁻ , Fe (CN) ₆ ⁴⁻ , phthalic acid group, isophthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, alkenyl acid and derivatives thereof, malic acid, salicylic acid, acrylic acid A n-valent anion selected from the group consisting of adipic acid, succinic acid, citric acid and sulfonic acid, 0.1 <x <0.4, 0 <m <2)
The cigarette according to claim 1, wherein

The filter cigarette according to claim 1, characterized in that the average particle size in tow or nonwoven sheet fibers were dispersed particles of hydrotalcite compound is 200～800Myuemu.

The cigarette according to claim 3, wherein the fiber is made of cellulose acetate.

The filter cigarette according to claim 1, wherein the average particle diameter is obtained by forming a paper making was paper sheet by adding particles of the following hydrotalcite compound 10 [mu] m.

The cigarette according to claim 1, comprising a plurality of filter segments, wherein at least one filter segment contains a hydrotalcite compound.

The cigarette according to claim 6, further comprising a charcoal filter segment in addition to the filter segment containing the hydrotalcite compound.

A cigarette comprising: a tobacco rod; and a filter connected to the tobacco rod, the filter having a plurality of filter segments and particles of a hydrotalcite compound compound filled in a space provided between the filter segments. .