JP4147517B2 - 煙変性剤及び該煙変性剤を含む喫煙材ロッド - Google Patents
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Description
本発明は、煙変性剤を含む繊維状材料の製造方法に関する。
【0002】
英国特許第2,070,409号には煙変性剤を含むフィラメントが開示されている。このフィラメントは、煙変性剤を容易に支持または含浸できるタバコ、紙、綿または人工の織物繊維から形成または得ることができる。この英国特許の発明の不利な点は、煙変性剤がメンソールなどの揮発性材料である場合、フィラメントから容易に蒸発してしまい、その結果、煙変性剤が失われる。煙変性剤がそれが塗布されたヶ所から著しく蒸発してしまうということは、非常に望ましくなく、従ってこのような蒸発を防ぐために香味成分をカプセル化する方法が考案されている。しかしながら、香味成分をビーズまたはマイクロカプセルでカプセル化することはかなりの労力を要する。さらにこのようなビーズまたはマイクロカプセルを紙巻タバコロッドに維持するのにもいくつかの問題点がある。
【0003】
米国特許第5,144,966号には紙巻タバコ製品の可燃性充填材に混入させるためのフィラメント状の香味成分を開放する添加剤及びこのフィラメントの製造方法が開示されている。この米国特許に開示されているフィラメントは、コアマトリックスと、このコアマトリックスと同心に延びる鞘状のコーティングとからなり、コアマトリックスは香味化合物と多糖類バインダーとの混合物から構成され、鞘状のコーティングは非多孔性のアルギン酸カルシウムフィルムから構成されている。この米国特許に開示されているフィラメントは、1)香味化合物と多糖類バインダーの水性混合物をゲル状のコア繊維に形成するために内方ノズルを介して押し出しし、2)同時に水溶性アルギン酸塩の水溶液を前記内方ノズルと同心の外方ノズルを介して共押し出ししてコア繊維上に同心に延びる鞘状のコーティングを施し、そして3)得られたフィラメントを水性カルシウム化合物溶液と接触させてアルギン酸ナトリウムをフィラメント状の鞘状コーティング内で不溶性のアルギン酸カルシウムに変換し、香味成分をカプセル化する。この共押出し方は、商業ベースでの生産速度が要求される大量生産時には非常に手間のかかる方法である。
【0004】
本発明の目的は、煙変性剤を含む繊維状材料の改良された且つ商業的に実用的な方法を提供することである。
【0005】
本発明では、煙変性剤を含む均一の繊維状エレメントにおいて、多糖類溶液と煙変性剤からなる混合物をノズルを介して供給し、このノズルから噴射された混合物を多価カチオンを含む溶液に接触させて混合物を固化する方法が提供される。
【0006】
本発明の方法によって製せられるエレメントは、多糖類と煙変性剤が共にエレメント全体を通じて一定の構造を有するマトリックスを形成すると言う点で均一であり、従ってここで言う「均一」という用語はそのように解釈される。
【0007】
当業者であれば容易に理解されるように、固化の工程、即ち、上述のマトリックスの製造は、多価カチオンを含む溶液のカチオンと多糖類のカチオン間の化学反応によって行われる。
【0008】
非固体混合物は、溶液、分散液または乳濁液のいずれであってもよい。
【0009】
混合物は、45℃程度に加熱してノズルに供給するのが好ましい。加熱されている間、混合物を連続的に攪拌するのが好ましい。
【0010】
ノズルから噴射される混合物は、多価カチオンを含む多量の溶液中に供給されるのが好ましい。ノズル手段から噴射される混合物は、流れている溶液中に供給されるのがより好ましい。後者の場合、多価カチオンを含む溶液の流れの方向は、混合物がノズルを介して供給され、そこから噴射される方向に実質的に平行であることが好ましい。多価カチオンを含む溶液は、導管を介して流れるのが好ましい。導管が存在する場合、ノズルと導管を一体のユニットに形成してもよい。ノズルから噴射される混合物は、少なくとも導管の一部を介して多価カチオンを含む溶液によって搬送されるのが好ましい。混合物が搬送される導管の長さは、混合物の固化が導管の下流端で導管から流出した時点で終了または実質的に終了するような長さであることが好ましい。当業者であれば容易に理解されるように、ノズルから流出する混合物の流速は、混合物が導管内に留まる時間に影響を与える。またこの留まる時間は、カチオンを含む溶液の流速によって影響される。
【0011】
また、多価カチオンを含む溶液をノズルから噴射される混合物にスプレーしてもよい。
【0012】
混合物をノズルに供給する際、例えばロビンスアンドメイヤース社より型番B4015で製造されているようなプログレッシブキャビティーポンプのような容量型ポンプの作用によって行われるのが好ましい。あるいは混合物を加圧空気によってノズルに供給し、ノズルから排出させてもよい。混合物は実質的に一定の流速でノズル内に存在するのが好ましい。混合物はノズルに供給される前に貯蔵手段内で連続的に攪拌されるのが好ましい。
【0013】
本発明の第2の態様では、煙変性剤を含む繊維状エレメントの製造方法において、糸が多糖類溶液と煙変性剤からなる混合物を介して通過し、これにより糸がこの混合物によってコーティングされ、コーティングされた糸は多価カチオンを含む溶液と接触させられ、糸にコーティングされた混合物が固化される方法が提供される。
【0014】
上記糸はタバコ、紙、綿または人工繊維などの繊維状材料から構成されるのが好ましい。
【0015】
当業者であれば容易に理解されるように、本発明の第2の態様による製せられる繊維状エレメントは、エレメント中に糸が存在することを除いて上述の定義による均一構造を有する。
【0016】
本発明の上記いずれかの態様を実施する際、多糖類溶液と煙変性剤からなる混合物を多価カチオンを含む溶液に接触させることに代えてあるいは加えて、該混合物を固化するために酸性溶液、例えば酢酸に接触させてもよい。
【0017】
このように形成された固体繊維エレメント(本発明のいずれかの態様で製せられた)は、好ましくは回転ドラムに捲き回される。ドラムの少なくともその円周領域は、プラスチック材から構成されるのが好ましい。繊維状エレメントは少なくとも最初は、単層でドラムに捲かれるのが好ましい。エレメントがドラムに捲かれる際にドラムを横手方向に繊維状エレメントを整えるためにユニットを使用してもよい。必要であれば、ドラムまたはその最下方部分をカチオン溶液を含む槽内に位置させてもよく、これによりエレメントが捲かれたドラムが回転する際にエレメントの最下方部分がカチオン溶液に浸される。繊維状エレメントの固化に続いて、エレメントを水などで洗浄してもよい。
【0018】
形成された繊維状エレメントの乾燥が必要な場合には、当業者に可能な種々の方法を使用することができる。例えば、ドラムに捲かれたエレメントをドラムごと予め定められた時間ある一定の温度設定されたオーブン内に置いてもよく、あるいは空気乾燥手段を用いてエレメントを乾燥させてもよい。その他の手段として、ドラムに捲かれる前のエレメントを環状のエアーナイフ、乾燥トンネル、あるいはこれらを組み合わせたものに通過させてもよい。当業者であれば、これら種々の方法を容易に組み合わせることができる。
【0019】
乾燥された非粘着性状態の繊維状エレメントは、上述のドラムから取り除かれ、これより小さい径の貯蔵用スプールに捲かれ、このスプールはエレメントが、過度に曲げられるのを防ぐことができるような径を有している。これとは別にエレメントを約30cm程度に切断して、貯蔵してもよい。またこれとは別に固化された繊維状エレメントを回転可能なドラム上に貯蔵してもよい。
【0020】
本発明によって製造されるエレメントは、好ましくは単に曲げられたり、長手方向に引っ張られたりするだけでは破損しない。従って、必要であれば、エレメントの可撓性及び/または引張り強さを増すために初期の混合物にプラスチック、グリセロール及び/またはプロピレングリコールなどを加えてもよい。
【0021】
この初期混合物にさらに必要であれば、乳化材を加えてもよい。この乳化材は、変性されたデンプンなどの変性多糖類であってもよい。
【0022】
均一のエレメントでは、常温での揮発などによってエレメントから放出されないという意味で少なくとも1つの煙変性材がカプセル化されている。
【0023】
多糖類溶液は、水溶液であることが好ましい。多糖類はアルギン酸塩、特にアルギン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩状の酸性多糖類であることが好ましい。他の使用可能な多糖類は、ペクチン、ジェランゴム、カラゲーニン、寒天、アラビアゴム、キサンゴム及びグアールゴムが挙げられる。
【0024】
多価カチオンを含む溶液は、水溶液またはアルコール溶液であってもよい。多価カチオンはカルシウム、ストロンチウム、バリウム、鉄、銀、アルミニウム、マンガン、バナジウム、銅及び亜鉛からなる群から選択されるイオン、特にカルシウムイオンであることが好ましい。例えば、好適な多価カチオンを含む水溶液は、水性塩化カルシウムである。
【0025】
本発明はさらに本発明の方法によって製せられるような繊維状エレメントを提供する。
【0026】
その繊維状エレメントは、長さに沿って一定の断面形状及びサイズを有することが特に好ましい。エレメントの断面形状は円形であることが好ましく、この場合その直径は約3mm以下、好ましくは約1mm以下である。
【0027】
本発明はさらに喫煙材ロッドと、このロッド内を長手方向に延びる本発明の方法によって製せられる繊維状エレメントとからなる喫煙物を提供する。
【0028】
好ましくは、繊維状エレメントは喫煙材ロッドと同軸に延びる。1つ以上繊維状エレメントを喫煙材ロッドの長手方向に延びるように配しても良く、この場合各エレメントはロッドの軸の領域内を延びるように配される。単独の繊維状エレメントを喫煙材ロッド内に配する場合、ロッドと少なくとも実質的に同軸に延びるように配するのが好ましい。このように喫煙材ロッドの軸領域にエレメントを配することによってこの喫煙材ロッドからなる喫煙物を喫煙したとき、副流煙への煙変性剤の損失を最小限にすることができ、従って煙変性剤の主流煙への移行効率を改善することができるという利点がある。
【0029】
煙変性剤は、例えばタバコダストまたは1種以上の香味料、メンソール及び/またはフラネオールから構成されるのが好ましい。前者の場合、タバコダストを香味料に含浸させてもよい。
【0030】
本発明を容易に理解し且つ実施できるように添付の図面を参照し、さらに詳述する。
【0031】
共通の特徴を有するものには全ての図面で同じ参照番号を付してある。図1では繊維状エレメント2を製するための装置を符号1で示している。その容器3は、周囲が囲まれた加熱ジャケット3と攪拌手段5とから構成されている。容器3は搬送管6によってノズル導管ユニット7と内部接続しており、ユニット7はノズル8と上流部分9´からなる導管9からなる一体ユニットに構成されている。導管9の上流部分9´は、円錐形ノズル8の周囲を延びている。図2に示すように導管9はノズル8の近傍から下流に延びている。バルブ10と、ポンプ11と流量計12とが搬送管に配されている。トラバースユニット(図示せず)に取り付けられた遊びローラー13、14、15が導管9の出力位置に設けられている。装置1はさらに回転自在なドラム16を含み、このドラムの回転方向は矢印によって示されている。液槽17がドラム16及び導管9の出力位置の下方に配されている。液槽17は搬送管18を介してノズル導管ユニット7のノズル8に接続されている。ふるい19とポンプ20とバルブ21と流量計22が搬送管18に配されている。
【0032】
装置1の使用時には、アルギン酸ナトリウムの水溶液とメンソールとプロピレングリコール溶液(メンソール:80%、プロピレングリコール:20%)を含む乳濁液23が、加熱ジャケット4によって容器3内で約45℃に維持される。このときの乳濁液中のメンソールとアルギン酸塩の比は1:1である。
【0033】
容器3内の乳濁液23はロータリー羽根車形状の攪拌手段5によって連続的に攪拌される。乳濁液23は搬送管6を介して、ポンプ11の作用によってノズル導管ユニット7に移送される。ポンプ11はロビンスアンドメイヤース社製の型番B4015というプログレッシングキャビティーポンプである。搬送管6を介した乳濁液の流量は、流量計12によって示されポンプの回転速度を変えることによって調節される。乳濁液23は連続的にノズル導管ユニット7に供給される。図2から判るように搬送管6からノズル導管ユニット7を通過する際に乳濁液23は中央に配されたノズル8を介して通過する。従って、ノズル8からの乳濁液23の噴射2´が、塩化カルシウム水溶液24(4乃至6重量%)と接触させられる。この水溶液は管18を介して搬送され、導管9を介してそして乳濁液23の噴射2´の周囲へと流れ、噴射2´と接触する。水溶液24の流れが導管9を介して噴射2´の補助的な推進力を与える。
【0034】
乳濁液23とそれを囲む導管9中の塩化カルシウム溶液23の滞留時間は、導管9を出た際に繊維状エレメント2としてそれ自身で支えられる程度に固化されるような時間である。
【0035】
乳濁液23とそれを囲む導管9中の塩化カルシウム溶液23の滞留時間は、次の要件が満たされた場合、2.4秒である、ノズル8の出口部分のオリフィスの直径が2mm、導管9の口径が4mm、ドラム16が37m/分表面速度で回転し、乳濁液23の流量が約94ml/分、水溶液24の流量が約280ml/分で、導管の長さが1.5mの時、滞留時間が上記のように2.4秒となる。
【0036】
導管9を出ると繊維状エレメント2は、遊びローラー13、14、15に供給され、これら遊びローラーは上述の通りトラバースユニット(図示せず)に設けられており、繊維状エレメント2を好適な張力で維持し、回転ドラム16上での繊維状エレメントを位置決めする機能を果たす。即ち、遊びローラー13、14、15とトラバースユニットはエレメント2がドラムに捲かれる際に回転ドラム16の横手方向にエレメント2を揃える役割を果たす。ドラム16は少なくとも直径が700cmの滑らかな表面を有するプラスッチク製ドラムであることが好ましい。液体槽17は、回転ドラム16の下方部分が液体槽17の塩化カルシウム水溶液24に浸されるように位置する。
【0037】
水溶液24はポンプ20の作用によって搬送管18を介して液体槽17からノズル導管ユニット7へ供給される。水溶液24はバルブ21、ふるい19及び流量計22を通過する。導管9を出た水溶液24は重力によって液体槽17に戻る。
【0038】
ドラム16に捲かれた繊維状エレメントの全長がドラム16の最大収容力に達した時、ポンプ11、20は停止し、繊維状エレメントの製造が中断される。ドラム16の回転は繊維状エレメント2の固化工程の終点に達する迄、維持される。槽17内の塩化カルシウム溶液24が水と入れ替えられ、ドラム16が回転することによって繊維状エレメント2は洗浄される。ドラム16とそれに捲かれたエレメント2は、エレメント2を乾燥させるために約40乃至50℃に維持されたオーブンに搬送される。
【0039】
その後、繊維状エレメント2は貯蔵用スプール(図示せず)に移される。エレメント2のドラム16からそれより小さい貯蔵スプールへの移送は、一定の速度でドラム16を回転させ、ジョッキーアームでスレーブ貯蔵スプールの速度を制御することによって行われる。横手方向に延びるアームが、貯蔵スプール上の糸を整える。
【0040】
繊維状エレメント2が捲かれた貯蔵用スプールは繊維状エレメントを含む喫煙物(図6参照)を製するための従来型の紙巻タバコ製造機の円筒部分の上部に連続的にエレメントを供給するための供給手段に直接設けられている。
【0041】
図3は繊維状エレメント2を製造するための別の装置を示している。この装置は、図1のものと類似しているが、導管9から排出された繊維状エレメント2が回転ドラム16上ではなく、ドラム30内に供給されるという点で異なる。ドラム30はその中央に位置する中実の円筒状コア31からなり、これによりドラム30の周壁とコア31の周壁との間に中空の環状部分が形成されている。環状部分32はその下端部で壁30´によって閉じられているが、その上端部は開放されている。環状部分32には、塩化カルシウム水溶液24が入れられている。
【0042】
ヒンジ機構(図3のAで示す)によって構成される導管9は回転手段33によって回転し、これにより導管9の出口オリフィスは環状部分32を中心に回転し、導管9から排出された繊維状エレメント2が環状部分内の溶液に浸されるように環状部分32内に捲かれる。
【0043】
ポンプ20及び図1の液体槽17について説明したような関連す装置が環状部分32からノズル導管ユニット7へと水溶液24を搬送するために設けられている。図1の装置で説明したように塩化カルシウム溶液24を水と入れ替えることによって繊維状エレメント2が洗浄される。エレメント2は乾燥され、紙巻タバコ製造機(図示せず)へ直接または貯蔵スプール(図示せず)へ供給される。
【0044】
図4と5は単独の繊維状エレメント2と複数の繊維状エレメント2それぞれを連続的に製するための第1及び第2装置を示しており、ここでは乳濁液23と水溶液24が噴射された乳濁液23上に水溶液24をスプレーすることによって互いに接触させられる。これらの装置の使用時には、図1の装置を参照して上述したのと同じ構造の連続して加熱され攪拌された水性乳濁液が、加熱用容器3から搬送管33を介して図4に示す単独のノズルヘッド8または図5に示す複数のノズルヘッド34に移送される。この移送のために加圧空気が使用されるが、この加圧空気は空気源35から空気ライン36へと供給される。圧力ゲージ37が空気ラインに位置している。水性乳濁液23は約45℃の温度に維持される。図4に示すように繊維状エレメント2は垂直に延びるシリンダー38の方へ案内され、さらにこのシリンダーを介して下方へと導かれる。塩化カルシウムの水溶液24(4乃至6重量%)はスプレー手段39によって噴射され、繊維状エレメント2あシリンダー38を介して通過する際に繊維状エレメント2に吹き付けられる。塩化カルシウム溶液24は、溜めから空気源41から空気ライン42を介して供給される加圧空気を利用して搬送管40を介して供給される。圧力計が空気ライン42に配されている。飛沫状の過剰の塩化カルシウム溶液24は、ファン(図示せず)による吸引を利用して排出ダクト44を介して取り除かれる。これとは別に図5に示すように複数のエレメント2がノズルヘッド34から下方へ回転ドラム45上に移動し、ドラム45の回転速度は乳濁液のノズルヘッド34への流量によって決まる。
【0045】
塩化カルシウム溶液24はスプレー手段39によって回転ドラム45上に支持されているエレメント2にスプレーされる。塩化カルシウム溶液24は、溜めから搬送管40を介して加圧空気を利用して供給され、この加圧された空気は空気ライン42を介して空気源41から供給される。圧力計43が空気ライン42に配されている。ドラム上の過剰な塩化カルシウム溶液24の飛沫は、トレー(図示していないが、ドラムの下に位置する)に集められ、吸引手段(図示せず)が風によって運ばれる過剰な飛沫を取り除くために使用される。
【0046】
塩化カルシウム溶液の塗布に続く図4及び5の工程は、扱うエレメント2が1本であるか複数であるかに拘わらず実質的には同じである。即ち、エレメント2はエアーナイフ46、47及び/または乾燥トンネル48を使用して乾燥される。エアーナイフ46、47と乾燥トンネル48は、両方とも作動時に加熱された空気が繊維状エレメント2の周囲を通過するように配されている。図5のように複数のエレメント2が製せられる場合、それぞれ単独でスプール49に捲かれる。当業者であれば認識されるように、繊維状エレメント2の製造時のエレメント2の移動方向は、エレメント2に加わる過剰な重力による引張り力を和らげるためにいかなるポイントにおいて変えてもよく、これによりエレメント2の破損を防ぐことができる。
【0047】
図5に示す工程によって複数の繊維状エレメント2を最小限の装置で製造することができる。
【0048】
図6に符号50で示すのは紙巻タバコであり、この紙巻タバコはタバコロッド51と紙巻タバコ用フィルターからなり、さらにこの紙巻タバコ50はタバコロッド51と実質的に同軸に長手方向に延びる繊維状エレメント2を含む。カプセル化されたメンソールを含むカプセルをタバコロッドに沿って均一に分配するのは困難であるが、カプセル化されたメンソールを含む繊維状エレメントを使用することによって容易にタバコロッドに沿って均一に配分することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 繊維状エレメントを製造するための装置を示す。
【図2】 図1に示した装置のノズルと導管の一体ユニットの縦断面図。
【図3】 図1の装置の変型例を示す。
【図4】 繊維状エレメントを連続的に製することが可能な別の装置を示す。
【図5】 複数の繊維状エレメントを連続的に製することが可能な別の装置を示す。
【図6】 繊維状エレメントを包含した紙巻タバコを示す。
Claims (22)
- 煙変性剤を含む均一な繊維状エレメントの製造方法において、多糖類の溶液と煙変性剤からなる混合物をノズルを介して供給し、前記ノズルから噴射される前記混合物を多価カチオンを含む溶液及び/または酸性の溶液と接触させて前記混合物を固化させることを特徴とする方法。
- 前記混合物が加熱され、加熱された状態で前記ノズルから供給されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記ノズルから噴射された前記混合物が多価カチオンを含む多量の溶液及び/または酸性の溶液と接触するように供給されることを特徴とする先行請求項いずれか1項に記載の方法。
- 前記多量の溶液及び/または酸性の溶液が、連続的な流れとして供給されることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記多価カチオンを含む溶液及び/または前記酸性の溶液が前記混合物が前記ノズルから噴射される方向と実質的に平行な方向に流れることを特徴とする請求項4記載の方法。
- 前記多価カチオンを含む溶液及び/または酸性の溶液が導管内を流れることを特徴とする請求項4または5記載の方法。
- 前記ノズルと前記導管が一体のユニットを形成していることを特徴とする請求項7記載の方法。
- 前記導管の上流部分が前記ノズルの周りを延びることによって前記ノズルから前記混合物が噴射されるとすぐに噴射された混合物が前記多価カチオンを含む溶液及び/または前記酸性の溶液に囲まれ、これら溶液と接触することを特徴とする請求項6または7記載の方法。
- 前記導管内の前記混合物の滞留時間が、少なくとも前記混合物と前記溶液の接触による固化工程が前記導管から噴射された際に繊維状エレメントが自己で支持できる段階へと確実に進むのに要する時間であることを特徴とする請求項6、7または8記載の方法。
- 多価カチオンを含む前記溶液及び/または酸性の溶液が前記ノズルから噴射される前記混合物上にスプレーされることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 煙変性剤を含む繊維状エレメントの製造方法において、糸が多糖類の溶液と煙変性剤とからなる混合物を通過することによって前記糸に前記混合物が塗布され、この塗布された糸が多価カチオンを含む溶液及び/または酸性の溶液と接触することによって前記糸に塗布された前記混合物が固化することを特徴とする方法。
- 前記糸が繊維状の材料からなることを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記繊維状材料がタバコ、紙、綿及び人工織物からなる群から選択される内のいずれか1つであることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記混合物が溶液、分散液及び乳濁液からなる群から選択される内のいずれか1つであることを特徴とする先行請求項いずれか1項に記載の方法。
- 前記多糖類がアルカリ金属塩の酸性多糖類であることを特徴とする先行請求項いずれか1項に記載の方法。
- 前記アルカリ金属塩の酸性多糖類がアルギン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記多糖類が、ペクチン、ジェランゴム、カラゲーニン、寒天、アラビアゴム、キサンゴム及びグアールゴムからなる群から選択される内のいずれか1つであることを特徴とする請求項1乃至15いずれか1項に記載の方法。
- 前記多価カチオンが、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、鉄、銀、アルミニウム、マンガン、バナジウム、銅及び亜鉛からなる群から選択される内の1つであることを特徴とする先行請求項いずれか1項に記載の方法。
- 多価カチオンを含む前記溶液が水性塩化カルシウムであることを特徴とする請求項1乃至17いずれか1項に記載の方法。
- 前記酸性溶液が酢酸であることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の方法。
- 先行請求項いずれか1項に記載の方法によって製せられる繊維状エレメント。
- 喫煙材ロッドとこのロッド内で長手方向に延びる先行請求項いずれか1項に記載の方法によって製せられる繊維状エレメントとからなる喫煙物。
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