JP4224460B2 - たばこ用フィルター - Google Patents
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Description
本発明は、たばこ主流煙中のアルデヒド類の量を低減できるたばこ用フィルターに関する。
たばこの喫煙に際して、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アルデヒド類は通常のたばこ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、たばこ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、たばこ主流煙中のアルデヒド類を吸着して除去するために、フィルターなどに種々の添加剤を添加することが試みられている。
しかし、従来の添加剤を使用した場合には、たばこの喫味が悪くなるなどの問題があった。
本発明の目的は、たばこの喫味を悪くするなどの影響が少なく、しかもたばこ主流煙中のアルデヒド類を効果的に低減させることができるたばこ用フィルターを提供することにある。
本発明の一態様に係るたばこ用フィルターは、炭酸塩およびリン酸塩からなる群より選択される無機塩基性物質と、保湿剤とを含有することを特徴とする。
本発明において、前記炭酸塩は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウムからなる群より選択される。本発明において、前記リン酸塩は、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムからなる群より選択される。本発明において、前記保湿剤は、グリセリン、プロピオン酸ナトリウム、乳酸ナトリウムからなる群より選択される。
本発明のたばこ用フィルターにおいては、前記無機塩基性物質が、３．５ｍｇ以上含有されていることが好ましい。
本発明のたばこ用フィルターにおいて、前記無機塩基性物質と前記保湿剤との比率は１：１から１：２の範囲であることが好ましい。
本発明のたばこ用フィルターを用いれば、たばこ主流煙中のアルデヒド類を効果的に低減させることができる。
本発明者らは、たばこ主流煙中のアルデヒド類を低減するための添加剤をさまざまな観点から検討した結果、炭酸塩およびリン酸塩からなる群より選択される無機塩基性物質が有効であることを見出した。炭酸塩としては、たとえば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウムからなる群より選択されるものが用いられる。リン酸塩としては、たとえばリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウムからなる群より選択されるものが用いられる。
また、本発明者らは、無機塩基性物質と保湿剤とを併用すると、たばこ主流煙中のアルデヒド類をより効果的に低減することができることを見出した。保湿剤としては、グリセリン、プロピオン酸ナトリウム、乳酸ナトリウムからなる群より選択されるものが用いられる。
無機塩基性物質と保湿剤との担持体（フィルター素材）としては、アセテートトウ、紙、パルプ不織布など、通常のフィルターろ材を用いることができる。
本発明に係るたばこ用フィルターでは、以下のような機構によってたばこ主流煙中のアルデヒド類が低減すると考えられる。まず、たばこ主流煙中のアルデヒド類が、フィルターに担持されている保湿剤に保持されている水に溶解する。さらに、水に溶解したアルデヒド類は、フィルターに担持されている無機塩基性物質と反応してフィルター内に捕捉される。保湿剤はアルデヒド類を溶解させる水を安定に保持する作用を有する。
本発明のたばこ用フィルターにおいて、無機塩基性物質の含有量を３．５ｍｇ以上としたのは、この量より少ないとアルデヒド類の低減効果が十分に得られにくいためである。
本発明のたばこ用フィルターにおいて、無機塩基性物質と保湿剤との比率を１：１から１：２の範囲としたのは、この範囲をはずれるとアルデヒド類の低減効果が十分に得られにくいためである。
フィルター素材に、無機塩基性物質と保湿剤とを含有させるには、スプレー噴霧、ディッピング、ローラー転写などの方法を用いることができる。
また、フィルター素材に、無機塩基性物質および保湿剤に加えて、活性炭を組み合わせて含有させてもよい。
フィルターチップの形態は、プレーン、デュアル、トリプル以上のマルチセグメント、プラグ−スペース−プラグなどが可能であり、フィルターチップ中の一部または全てのセグメントに無機塩基性物質および保湿剤を含有させることができる。
本発明のたばこ用フィルターは、シガレットのたばこ部の吸口側に取り付けられるフィルターでもよいし、シガレットホルダーのような喫煙治具の形態のフィルターでもよい。
以下の実施例において採用した、たばこ主流煙中のアルデヒド類の測定方法は、捕集物質として２，４−ジニトロフェニルヒドラジン（ＤＮＰＨ）を用い、生成した誘導体を高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）で測定するものである。この方法により同時に測定可能な対象物質は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、アクロレイン、プロピオンアルデヒド、クロトンアルデヒド、メチルエチルケトンおよびｎ−ブチルアルデヒドの８成分である。以下においては、測定対象物質であるアルデヒド類（カルボニル化合物）のうち、ホルムアルデヒドについて実施例を記述する。
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に溶解し、６０％過塩素酸５．６ｍＬを加えて超純水で２Ｌにメスアップして捕集液を調製した。
図１を参照して測定装置の概要を説明する。図１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２５０ｍＬであり、ＤＮＰＨ捕集液１２の量を１００ｍＬ、デッドボリューム(dead volume)を１５０ｍＬ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１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(Cambridge pad)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１を取り付け、ＩＳＯ準拠の標準喫煙条件でシガレット１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、上記カルボニル化合物８成分は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。
上記のようにして生成した誘導体をＨＰＬＣによって測定する。まず、捕集液を濾過した後、Trizma Base液で希釈する（捕集液４ｍＬ：Trizma Base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：HP LiChrospher 100RP-18(5μ)250×4mm
ガードカラム：HP LiChrospher 100RP-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ＩＰＡ１％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ＩＰＡ１％を含有する超純水水溶液、Ｃ液：アセトニトリル１００％）。
ガードカラム：HP LiChrospher 100RP-18(5μ)4×4mm
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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ＩＰＡ１％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ＩＰＡ１％を含有する超純水水溶液、Ｃ液：アセトニトリル１００％）。
図２の断面図を参照して、試料として用いたシガレットの構造を説明する。図２に示すように、このシガレットは、たばこ刻み２１を巻紙２２により巻装したたばこ部２０と、フィルター３１を成形紙３２により巻装したフィルター部３０とを、チップペーパー４０によって取り付けたものである。フィルター材料としては、例えばセルロースアセテート繊維のトウを使用することができる。
無機塩基性物質および保湿剤を添加した試験用フィルターを用いたシガレットを試験に供する際には、市販のタール６ｍｇのシガレットからアセテートフィルターを切断してたばこ部を取り出し、これを試験用フィルターと接続して試料を作製した。試験用フィルターに無機塩基性物質および保湿剤を添加するには、アトマイザーを用いた。
試験１
ベースフィルターとして長さ２５ｍｍのアセテートフィルターを用い、このベースフィルターに添加剤３．５ｍｇを含有させた試験フィルターを用意した。添加剤としては、無機塩基性物質である、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ3）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ2ＰＯ4）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）、リン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）、リン酸カリウム（Ｋ3ＰＯ4）、またはリン酸ナトリウム（Ｎａ3ＰＯ4）を用いた。
ベースフィルターとして長さ２５ｍｍのアセテートフィルターを用い、このベースフィルターに添加剤３．５ｍｇを含有させた試験フィルターを用意した。添加剤としては、無機塩基性物質である、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ3）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）、炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＣＯ3）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ2ＰＯ4）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）、リン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）、リン酸カリウム（Ｋ3ＰＯ4）、またはリン酸ナトリウム（Ｎａ3ＰＯ4）を用いた。
各々のフィルターを上記のたばこ部と接続し、上述した測定方法に従ってシガレット１本当りの主流煙中のホルムアルデヒド流出量（μｇ／ｃｉｇ）を測定した。その結果を図３に示す。図３に示される無機塩基性化合物含有フィルターからのホルムアルデヒド流出量はいずれも、ベースフィルターからのホルムアルデヒド流出量よりも低く、特に炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素アンモニウムなどが有効であることがわかる。
なお、ホルムアルデヒド流出量を低減するには、フィルター中の無機塩基性化合物の含有量は３．５ｍｇ以上であることが好ましいことがわかっている。
試験２
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇを含有させ、さらに水の含有量を種々変化させた。このように水の含有量が異なるフィルターを上記のたばこ部と接続し、上述した測定方法に従って主流煙中のホルムアルデヒド流出量（μｇ／ｃｉｇ）を測定した。その結果を図４に示す。図４から、フィルター中の炭酸ナトリウム含有量が３．５ｍｇである場合、水含有量が５ｍｇ以上であれば、主流煙中のホルムアルデヒドを有効に低減できることがわかる。
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇを含有させ、さらに水の含有量を種々変化させた。このように水の含有量が異なるフィルターを上記のたばこ部と接続し、上述した測定方法に従って主流煙中のホルムアルデヒド流出量（μｇ／ｃｉｇ）を測定した。その結果を図４に示す。図４から、フィルター中の炭酸ナトリウム含有量が３．５ｍｇである場合、水含有量が５ｍｇ以上であれば、主流煙中のホルムアルデヒドを有効に低減できることがわかる。
試験３
ベースフィルターに炭酸ナトリウムおよび保湿剤としてグリセリンを含有させ、フィルター中の水分の増加量を調べた。炭酸ナトリウムの含有量は３．５ｍｇ、７．０ｍｇまたは１０．５ｍｇとした。グリセリンの含有量は１８ｍｇまたは５２ｍｇとした。その結果を図５に示す。図５から、保湿剤（グリセリン）の含有量に従って、フィルター中に保持できる水分量を増加できることがわかる。
ベースフィルターに炭酸ナトリウムおよび保湿剤としてグリセリンを含有させ、フィルター中の水分の増加量を調べた。炭酸ナトリウムの含有量は３．５ｍｇ、７．０ｍｇまたは１０．５ｍｇとした。グリセリンの含有量は１８ｍｇまたは５２ｍｇとした。その結果を図５に示す。図５から、保湿剤（グリセリン）の含有量に従って、フィルター中に保持できる水分量を増加できることがわかる。
試験４
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇのみを含有させ、保湿剤を添加しない参照用の試験フィルターを用意した。また、ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇと種々の保湿剤を含有させた試験フィルターを用意した。保湿剤としては、グリセリン、キシリトール、パントテン酸ナトリウム、ＰＣＡナトリウム、乳酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、ＤＬ−リンゴ酸ナトリウム、Ｄ−マンノース、または塩化カルシウムを用いた。
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇのみを含有させ、保湿剤を添加しない参照用の試験フィルターを用意した。また、ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇと種々の保湿剤を含有させた試験フィルターを用意した。保湿剤としては、グリセリン、キシリトール、パントテン酸ナトリウム、ＰＣＡナトリウム、乳酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、ＤＬ−リンゴ酸ナトリウム、Ｄ−マンノース、または塩化カルシウムを用いた。
各々のフィルターを上記のたばこ部と接続し、上述した測定方法に従ってシガレット１本当りの主流煙中のホルムアルデヒド流出量（μｇ／ｃｉｇ）を測定した。その結果を図６に示す。図６から、ベースフィルターに炭酸ナトリウムのみを含有させた場合よりもホルムアルデヒド流出量を低減できる保湿剤として、グリセリン、乳酸ナトリウムおよびプロピオン酸ナトリウムが有効であることがわかる。また、これらの保湿剤はフィルター製造工程妥当性もある。
試験５
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇおよび保湿剤として乳酸ナトリウムを炭酸ナトリウムに対して種々の比率で含有させた試験フィルターを作製した。このとき、炭酸ナトリウムと乳酸ナトリウムとの比率は、１：１、１：２または１：３とした。
ベースフィルターに炭酸ナトリウム３．５ｍｇおよび保湿剤として乳酸ナトリウムを炭酸ナトリウムに対して種々の比率で含有させた試験フィルターを作製した。このとき、炭酸ナトリウムと乳酸ナトリウムとの比率は、１：１、１：２または１：３とした。
各々のフィルターを上記のたばこ部と接続し、上述した測定方法に従ってシガレット１本当りの主流煙中のホルムアルデヒド流出量（μｇ／ｃｉｇ）を測定した。その結果を図７に示す。図７から、ベースフィルターに炭酸ナトリウムと乳酸ナトリウムを１：１または１：２の比率で含有させることにより、主流煙中のホルムアルデヒドを有効に低減できることがわかる。
Claims (1)
- 炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、およびリン酸二水素アンモニウムからなる群より選択される無機塩基性物質と、グリセリン、プロピオン酸ナトリウムおよび乳酸ナトリウムからなる群より選択される保湿剤とを含有し、前記無機塩基性物質の含有量が３．５ｍｇないし１０．５ｍｇであり、前記無機塩基性物質と前記保湿剤との比率が１：１から１：２の範囲であることを特徴とするたばこ用フィルター。
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