JP4038105B2

JP4038105B2 - シガレットフィルターおよびシガレット

Info

Publication number: JP4038105B2
Application number: JP2002282361A
Authority: JP
Inventors: 恵至廣田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004113148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低タール、低ニコチンのシガレットのフィルターおよびそのシガレットフィルター付のシガレットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルター付きシガレットのフィルターは、たばこ煙成分のうち、タール、ニコチン等の粒子成分をろ過捕捉して、それらの量を調整する役割を有しており、シガレットフィルターの性能の指標として、たばこ煙のタール、ニコチンのろ過率が用いられている。
【０００３】
近年の健康指向および喫煙者の嗜好の変化等から、シガレットの低タール化、低ニコチン化の要望が高まってきた。このような低タール化、低ニコチン化を目的としたシガレットのフィルターにおいては、フィルターでのろ過率を向上するため、繊維の比表面積をより広くする、すなわち、単繊維繊度をより細くした繊維束がフィルターとして使用されている。このような細繊度の繊維を用いたフィルターに関する技術として、特表平８−５０１６０６号公報では、細繊度セルロースアセテート繊維の製造方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、同公報に記載されたフィルターは、高ろ過フィルターとしては十分満足すべきろ過性能を有するとはいえず、より高ろ過の性能を有するフィルターが要望されている。また、特開平１０−１６８６５０号公報では、細繊度Ｙ型断面セルロースアセテートトウの製造方法が開示されている。しかしながら、同公報に記載のセルロースアセテートトウによるフィルターは、ろ過率としては十分なろ過性能を有するが、通気抵抗が高いため、喫煙者に許容される通気抵抗範囲内でフィルター付きシガレットに適用するのが困難である。
【０００５】
さらに、特表平１１−５０１５２５号公報では、繊維状フィルター材料とフィルターの繊維重量を基準として１５重量％未満の量の添加物を含む或いは含まない無開孔フィルターが開示されているが、高ろ過フィルターとしては十分なろ過性能を有するものとはいえない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タールやニコチンのろ過を行なうシガレットフィルターにおいて、フィルターとしての通気抵抗とタール、ニコチンのろ過率とを特定の関係とすることにより、実用的な通気抵抗の範囲内で低タール化、低ニコチン化を達成するシガレットフィルターおよびこのフィルター付きのシガレットを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の要旨は、単繊維繊度が０．８〜１．１ｄｔｅｘであるセルロースエステル繊維束からなるシガレットフィルターであって、フィルターの長さ(Ｌ)あたりの通気抵抗(ΔＰ)であるΔＰ／Ｌが５０〜１００Ｐａ／ｍｍであり、タールろ過率(Ｅtar)が下記式１を満たすシガレットフィルターにある。
式１：
ln(1-Etar)/L＜-2.7×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L
さらに、本発明の第２の要旨は、前記シガレットフィルターを用いたシガレットにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のシガレットフィルターを構成するセルロースエステル繊維束は、セルロースエステル繊維の単繊維群からなり、繊維を構成するセルロースエステルの具体例としては、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレートまたはこれらの混合物が挙げられる。
【０００９】
これらのセルロースエステルのうち、セルロースアセテートが好ましい。さらには、シガレットの喫味の観点から、セルロースアセテートのうちセルロースジアセテートがより好適に用いられる。好ましく用いられるセルロースアセテートは、その平均置換度が１．５〜３．０、好ましくは２．０〜２．７のものである。
【００１０】
繊維束を構成する単繊維は、繊維製造時の紡糸の工程通過性、高ろ過とするために繊維の比表面積を広くする上で、好ましくは単繊維繊度が０．８〜１．１ｄｔｅｘである。繊維束を構成する単繊維の断面形状は、フィルター通気抵抗の上昇を抑制しつつ比表面積を高くするため、Ｙ型断面であることが好ましい。
【００１１】
また、繊維束としての総繊度は、２．５〜５．０ｋｔｅｘ（２５０００〜５００００ｄｔｅｘ）であることが好ましい。さらに、この繊維束は、シガレットフィルターへの成形を容易にする上で捲縮を施した繊維束であることが好ましい。
【００１２】
本発明のシガレットフィルターは、単一のフィルターからなるプレーンフィルター、２種類のフィルターを直列に配したデュアルフィルター等であってもよく、また複数のフィルター要素の組み合わせの一部であってもよい。
【００１３】
本発明のシガレットフィルターは、フィルターの円周が、シガレット円周と同等になるが、２２〜２６ｍｍであることが好ましく、通常２３．５〜２５．５ｍｍである。またフィルターの長さ(Ｌ)が、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。フィルターの長さが短すぎると、ろ過体としての機能を果たさず、シガレットを口にくわえたときのマウスピースとしての役割を有しなくなる。また、長すぎると、たばこ煙を発生させる刻みたばこの量とのバランスが悪くなる。
【００１４】
本発明において、通気抵抗(ΔＰ)とは、シガレットフィルター等の円棒状物の軸方向に１７．５ｍｌ／ｓｅｃの空気を流したときの円棒状物の両端の差圧であり、コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ）推奨法Ｎｏ．４１に定められている。フィルターの長さと通気抵抗とは、比例関係にあり、フィルターの長さが長いほど通気抵抗が高くなる。
【００１５】
本発明においては、フィルターの長さ(Ｌ)あたりの通気抵抗(ΔＰ)であるΔＰ／Ｌが５０〜１００Ｐａ／ｍｍであることが必要である。図１に本発明のシガレットフィルターにおけるΔＰ／Ｌとフィルターの長さあたりのタール透過率の対数であるｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌとの適正範囲を示す。図１中、線ａｄがΔＰ／Ｌ＝５０Ｐａ／ｍｍを表わしており、線ｂｃがΔＰ／Ｌ＝１００Ｐａ／ｍｍを表わしている。ΔＰ／Ｌは線ａｄよりも右側で、かつ、線ｂｃよりも左側の範囲である。さらに、本発明においては、ΔＰ／Ｌが６０〜８０Ｐａ／ｍｍであることがより好ましい。
【００１６】
通気抵抗が高くなるほど、タールやニコチンのろ過率が高くなる。ΔＰ／Ｌが５０Ｐａ／ｍｍ未満、すなわち、図１の線ａｄよりも左側であると、低タール、低ニコチンのシガレットとして必要なろ過率を発現することができない。また、ΔＰ／Ｌが１００Ｐａ／ｍｍを超える、すなわち図１の線ｂｃよりも右側であると、シガレットの通気抵抗が高くなりすぎ、喫煙者に許容されるフィルター付きシガレットとして適用するのは不都合である。
【００１７】
本発明において、タールとは、たばこ煙の全粒子成分（ＴＰＭ）から、ニコチンと水とを除いたものをいい、また、タールろ過率(Ｅtar)、ニコチンろ過率(Ｅnic)は、フィルター付きシガレットをコレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ）推奨法Ｎｏ．２２に定められた方法で喫煙したとき、シガレットフィルターに捕捉されたタールやニコチンの量の割合であり、それぞれ次の式で表される。
【００１８】
Etar＝Tf/Tt＝Tf/(Td＋Tf)
但し、Ｔｄ：タール喫煙量（フィルターから流出したタールの量）
Ｔｆ：タール捕捉量（フィルターに捕捉されたタールの量）
Ｔｔ：タール発生量（巻きたばこ部で発生し、フィルターに流入したタールの量）
【００１９】
Enic＝Nf/Nt＝Nf/(Nd＋Nf)
但し、Ｎｄ：ニコチン喫煙量（フィルターから流出したニコチンの量）
Ｎｆ：ニコチン捕捉量（フィルターに捕捉されたニコチンの量）
Ｎｔ：ニコチン発生量（巻きたばこ部で発生し、フィルターに流入したニコチンの量）
【００２０】
フィルターから流出したタールやニコチンの量のフィルターに流入したタールやニコチンの量に対する割合をタールやニコチンの透過率（１−Ｅtar、１−Ｅnic）とよぶ。タールやニコチンに関して、高ろ過であるほどこの透過率が低くなる。同じ繊維束を用いたシガレットフィルターであれば、通気抵抗（ΔＰ）を変更したとき、タールやニコチンの透過率の対数のフィルター長さとの比（ｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌ、ｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌ）と、通気抵抗とフィルター長さとの比（ΔＰ／Ｌ）とが、おおむね直線関係となる。そのため、本発明では、ろ過性能をｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌ、ｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌで表わす。
【００２１】
本発明においては、タールろ過率(Ｅtar)は、ｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌが下記式１を満たすことが必要である。
式１：
ln(1-Etar)/L＜-2.7×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L
この範囲を図１を用いて説明する。線ａｂは式１の不等号が等号となる線を表わしている。ｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌは、線ａｂよりも下側の範囲である必要があり、さらに好ましくは、下記式２を満たすような範囲である。
式２：
ln(1-Etar)/L＜-3.1×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L
【００２２】
タールろ過率がこれらの範囲外、すなわち、線ａｂよりも上側の範囲であると、シガレットフィルターにおいてタールを捕捉する能力が不足し、かかるフィルターは低タールのシガレットとするのには不適である。
【００２３】
また、本発明においては、ニコチンろ過率(Ｅnic)は、ｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌが下記式３を満たすことが好ましい。
式３：
ln(1-Enic)/L＜-1.9×10^−２mm^−１-3.7×10^−４Pa^−１・ΔP/L
図２に本発明のシガレットフィルターにおけるΔＰ／Ｌとフィルターの長さあたりのニコチン透過率の対数であるｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌとの適正範囲を示す。式３の範囲を図２を用いて説明する。線ｅｆは式３の不等号が等号となる線を表わしている。ｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌは線ｅｆよりも下側の範囲であることが好ましい。ニコチンろ過率がこの範囲外、すなわち線ｅｆよりも上側の範囲であると、シガレットフィルターにおいてニコチンを捕捉する能力が不足し、低ニコチンのシガレットとするのには不適である。
【００２４】
さらに、より好ましくは、タールろ過率(Ｅtar)、ニコチンろ過率(Ｅnic)が下記式４、式５を満たすことが好ましい。
式４：
-7.5×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L＜ln(1-Etar)/L
式５：
-5.0×10^−２mm^−１-3.7×10^−４Pa^−１・ΔP/L＜ln(1-Enic)/L
タールろ過率、ニコチンろ過率が式４、式５の範囲外であると、シガレットの香味が弱くなってしまうため、好ましくない。
【００２５】
つぎに、本発明のシガレットフィルターおよびシガレットの製造方法を説明すると、単繊維繊度が０．６〜１．６ｄｔｅｘ、好ましくは０．８〜１．３ｄｔｅｘの断面形状がＹ型断面の捲縮を施した総繊度２．５〜５．０ｋｔｅｘのセルロースエステル繊維束を緊張、開繊し、可塑剤を噴霧したのち、円周が２２〜２６ｍｍの均一な円棒状に巻紙で巻き上げ、ΔＰ／Ｌが５０〜１００Ｐａ／ｍｍ、好ましくは５０〜８０Ｐａ／ｍｍとなるように圧縮して成型し、フィルタープラグとし、さらに所定の長さにチップ状に切断してシガレットフィルターとする。この工程によって、繊維束は、３次元的に接着し、たばこ煙がフィルター中を均一に流れる円棒状のフィルターが形成される。
【００２６】
また、本発明のシガレットとするには、本発明のシガレットフィルター端面と予め刻みたばこを巻紙で巻き上げた巻きたばこ部分の端面とを接触させた状態で、巻きたばこ部分とシガレットフィルターとを接続して巻紙で巻上げてフィルター付きシガレットとする。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例において、通気抵抗(ΔＰ)は、コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ）推奨法Ｎｏ．４１に基づき、加藤工業所製「ＯＴＩＣ式吸引抵抗測定器」またはフィルトロナ社製フィルターテストステーション「ＦＴＳ４００」を用いて測定し、フィルターの円周は、フィルトロナ社製「テープゲージ」または上述の「ＦＴＳ４００」を用いて測定した。
【００２８】
また、喫煙によるタール、ニコチンの喫煙量と捕捉量とは、コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ）推奨法Ｎｏ．２３に基づき、ボルグワルト社製回転型喫煙器「ＲＭ２０／ＣＳ」を用いて喫煙を行なって求めた。喫煙量と発生量とのそれぞれについて、ニコチン量はガスクロマトグラフィーで求め、タール量は秤量して求めた全粒子成分（ＴＰＭ）の量から、上述のニコチンの量とガスクロマトグラフィーで求めた水の量とを減じて算出した。
【００２９】
（実施例１）
セルロースジアセテート２９ｗｔ％、二酸化チタン０．１５ｗｔ％、水２．９ｗｔ％およびアセトン６７．９５ｗｔ％である混合物を攪拌混合してセルロースジアセテートを溶解し、十分なろ過を行なって紡糸原液を調製した。この紡糸原液を、一辺長４２μｍの三角断面の吐出孔を有する紡糸口金を用いて、紡糸延伸比１．７で乾式紡糸し、捲縮を付与することによって、単繊維のフィラメントの平均繊度が１．１ｄｔｅｘ、総繊度が４．８ｋｔｅｘ（４８０００ｄｔｅｘ）のセルロースジアセテート繊維束を得た。
【００３０】
このセルロースジアセテート繊維束を開繊し、１００００ＣＵのプラグ巻取紙を用いて巻き上げ、円周２４．２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、通気抵抗８．４０ｋＰａ（８４００Ｐａ）のフィルタープラグを作成した。このフィルタープラグを２５ｍｍの長さに切断して２５ｍｍあたりの通気抵抗１７５０Ｐａのフィルターチップを作成した。このフィルターチップに、市販たばこ「Ｍａｒｌｂｏｒｏ」のフィルター部分を除いて得た巻きたばこ部分を接続し、喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３１】
（比較例１）
実施例１において一辺長４８μｍの三角断面の吐出孔を有する紡糸口金を用いる以外は、実施例１と同様にして乾式紡糸を行ない、単繊維のフィラメントの平均繊度が１．６ｄｔｅｘ、総繊度が４．９ｋｔｅｘのセルロースジアセテート繊維束を得た。このセルロースジアセテート繊維束から実施例１と同様にして、円周２４．２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、通気抵抗７．６６ｋＰａのフィルタープラグを作成した。このフィルタープラグを実施例１と同様にして長さ２５ｍｍに切断して、２５ｍｍあたりの通気抵抗１５９６Ｐａののフィルターチップを作成し、実施例１と同じようにして喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３２】
（比較例２）
セルロースジアセテート２７ｗｔ％、二酸化チタン０．１５ｗｔ％、水３．５ｗｔ％およびアセトン６９．３５ｗｔ％である混合物を攪拌混合してセルロースジアセテートを溶解し、十分なろ過を行なって紡糸原液を調製した。この紡糸原液を、一辺長４３μｍの三角断面の吐出孔を有する紡糸口金を用いて、紡糸延伸比１．６で乾式紡糸し、単繊維のフィラメントの平均繊度が１．３ｄｔｅｘ、総繊度が９３０ｄｔｅｘのセルロースジアセテート繊維糸条を得た。
【００３３】
得られた繊維糸条を合糸して捲縮を付与し、総繊度が４．９ｋｔｅｘのセルロースジアセテート繊維束を作成した。このセルロースジアセテート繊維束から実施例１と同様にして、円周２４．２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、通気抵抗１０．７８ｋＰａのフィルタープラグを作成した。このフィルタープラグを実施例１と同様にして長さ２５ｍｍに切断して、２５ｍｍあたりの通気抵抗２２４６Ｐａのフィルターチップを作成し、市販たばこ「ＡｌｆＡ」のフィルター部分を除いて得た巻きたばこ部分を接続し、喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３４】
（比較例３）
実施例１において一辺長５３μｍの三角断面の吐出孔を有する紡糸口金を用いる以外は、実施例１と同様にして乾式紡糸を行ない、単繊維のフィラメントの平均繊度が１．９ｄｔｅｘ、総繊度が４．９ｋｔｅｘのセルロースジアセテート繊維束を得た。このセルロースジアセテート繊維束から実施例１と同様にして、円周２４．２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、通気抵抗５．６２ｋＰａのフィルタープラグを作成した。このフィルタープラグを実施例１と同様にして長さ２５ｍｍに切断して、２５ｍｍあたりの通気抵抗１１７０Ｐａのフィルターチップを作成し、実施例１と同じようにして喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３５】
（比較例４）
実施例１と同じセルロースアセテート繊維束から、円周２４．２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、通気抵抗１３．６３ｋＰａのフィルタープラグを得た。このフィルタープラグを１５ｍｍの長さに切断して１５ｍｍあたりの通気抵抗１７０４Ｐａのフィルターチップを作成した。このフィルターチップを、比較例２と同様にして喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３６】
（比較例５）
単繊維の平均繊度が０．１３ｄｔｅｘのアクリル繊維束を３ｍｍの長さに切断し、コーヒーミルを用いて短繊維に解繊した。このアクリル短繊維を内径８ｍｍのアクリル樹脂製チューブの中に充填長２５ｍｍに詰めて通気抵抗１７５４Ｐａのモデルフィルターを作成した。このモデルフィルターに市販たばこ「ＡｌｆＡ」のフィルター部分を除いて得た巻きたばこ部分を接続し、喫煙試験に供し、その結果を表１に示した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるシガレットフィルターは、実用的な通気抵抗の範囲内でタールやニコチンのろ過率を向上させたシガレットフィルターであって、本発明のシガレットフィルターを用いたフィルター付きシガレットは、低タール、低ニコチンで、かつ実用的な通気抵抗を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシガレットフィルターにおける、フィルターの長さ(Ｌ)あたりの通気抵抗(ΔＰ)であるΔＰ／Ｌと、タール透過率の対数のフィルター長さとの比であるｌｎ(１−Ｅtar)／Ｌとの適正範囲を表わす図である。
【図２】本発明のシガレットフィルターにおける、フィルターの長さ(Ｌ)あたりの通気抵抗(ΔＰ)であるΔＰ／Ｌと、ニコチン透過率の対数のフィルター長さとの比であるｌｎ(１−Ｅnic)／Ｌとの適正範囲を表わす図である。

Claims

単繊維繊度が０．８〜１．１ｄｔｅｘであるセルロースエステル繊維束からなるシガレットフィルターであって、フィルターの長さ(Ｌ)あたりの通気抵抗(ΔＰ)であるΔＰ／Ｌが５０〜１００Ｐａ／ｍｍであり、かつ、タールろ過率(Ｅtar)が下記式１を満たすシガレットフィルター。
式１：
ln(1-Etar)/L＜-2.7×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L
ΔＰ／Ｌが５０〜８０Ｐａ／ｍｍであり、かつ、タールろ過率(Ｅtar)が下記式２を満たす請求項１記載のシガレットフィルター。
式２：
ln(1-Etar)/L＜-3.1×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L
ニコチンろ過率(Ｅnic)が下記式３を満たす請求項２記載のシガレットフィルター。
式３：
ln(1-Enic)/L＜-1.9×10^−２mm^−１-3.7×10^−４Pa^−１・ΔP/L
タールろ過率(Ｅtar)が下記式４を満たし、かつ、ニコチンろ過率(Ｅnic)が下記式５を満たす請求項３記載のシガレットフィルター。
式４：
-7.5×10^−２mm^−１-3.0×10^−４Pa^−１・ΔP/L＜ln(1-Etar)/L
式５：
-5.0×10^−２mm^−１-3.7×10^−４Pa^−１・ΔP/L＜ln(1-Enic)/L
請求項１〜４のいずれか１項に記載のシガレットフィルターを用いたシガレット。