JP4759523B2 - 非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物 - Google Patents

Description

本発明は、非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物に関する。

タバコは、タバコの葉を燃焼させることによりヒトの味覚・嗅覚を通じて煙（エアロゾル）中の香味を味わう香味発生材の代表的なものである。

近年、タバコに代わりまたはタバコに加えて、タバコの葉を燃焼させずに、タバコの香喫味やエアロゾルを楽しむための非燃焼型喫煙物品が開発されている。これら非燃焼型喫煙物品は、先端に取り付けた発熱部材である熱源と、適当な基材に香喫味成分を保持させた香喫味発生材を含んでおり、熱源と、香喫味成分を含むエアロゾルを発生する香喫味発生材とは、物理的に分離されている。このタイプの喫煙物品は、熱源を燃焼させてその熱により香喫味発生材を燃焼させることなく加熱し、香喫味成分を含むエアロゾルを発生させるものであり、喫煙者はこのエアロゾルを吸引して香喫味を味わう。

熱源としては、もっぱら炭素質熱源が使用されており、この熱源の燃焼時に発生する一酸化炭素の量を低減させるための多くの提案がなされている。

例えば、特開平２−２１５３７３号には、金属カーバイド、炭素、バインダを含む熱源体が開示されている。この熱源体では、金属カーバイドの粒径と比表面積を制御することにより熱源の燃焼率を向上させ、一酸化炭素量を低減させている。特開平２−２１５３７３号には、金属窒化物、炭素、バインダを含む熱源体が開示されている。この熱源体では、金属窒化物が燃焼により金属酸化物を生成し、この金属酸化物が一酸化炭素の二酸化炭素への変換を促進することにより、一酸化炭素量を低減させている。米国特許 第４８８１５５６号には、カーボンとバインダを含む炭素質燃料要素が開示されている。この燃料要素では、その密度と形状を変えることによって燃焼性を高めることにより一酸化炭素量を低減させている。米国特許第５５９５５７７号には、金属酸化物を含む炭素質熱源が開示されている。この熱源では、熱源に堆積された金属酸化物によって一酸化炭素量を低減させている。米国特許公開ＵＳ ２００４／０１７３２２９ Ａ１には、超微粒子金属触媒を含む燃焼材料が開示されている。この燃焼材料では、金属触媒が一酸化炭素を二酸化炭素に改変することにより一酸化炭素量を低減させている。特開平１０−１７９１１２号には、カーボン、バインダ、非燃焼性グラファイト、及びカリウムを含む熱源組成物が開示されている。この熱源組成物では、カリウム量を調節することによって一酸化炭素量を低減させている。

これら従来の炭素質熱源は、一酸化炭素の低減に関し、なお十分なものではない。加えて、一酸化炭素の酸化触媒を使用する熱源は、喫煙物品に対する信頼性上の問題がある。また、口内への一酸化炭素量低減手段として、喫煙物品に付設されるフィルタにベンチレーション効果をもたせることも考えられるが、このフィルタベンチレーションは空気による希釈により製品の香喫味特徴を大きく変化させる。

本発明は、一酸化炭素の酸化触媒等の添加物を用いることによる信頼性の問題を伴わずに熱源の燃焼により生じる一酸化炭素の量をより一層低減させることができ、フィルタベンチレーションによる香喫味の変化を伴わない非燃焼型喫煙物品用熱源組成物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、炭酸カルシウムを３０〜５５重量％の割合で含有し、前記炭酸カルシウムが、０．０８〜０．１５μｍの範囲内の粒径を有する非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物を提供する。

図１は、非燃焼型喫煙物品の一例を示す断面図である。 図２は、喫煙燃焼中の炭素質熱源内部の温度履歴グラフである。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物は、炭酸カルシウム（粒子）を３０〜５５重量％含有する。炭酸カルシウムの量が３０重量％未満であると、一酸化炭素生成量が効果的に減少されない。また、炭酸カルシウムの量が５５重量％を超えると、喫煙物品のパフ回数が著しく減少するため、実用上不適当である。

通常、本発明の炭素質熱源組成物には、炭酸カルシウムとカーボンに加えて、炭酸カルシウムとカーボンを結着させるためのバインダが含まれる。バインダの量は５〜１５重量％であることが好ましい。バインダの量が５重量％未満であると、バインダによる結着力が十分に発揮されない傾向にある。また、バインダの量が１５重量％を超えると、カーボンの量が減少する結果、熱源が十分に燃焼されない傾向にある。

バインダとしては、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース又はその塩、ペクチン又はその塩、及びカラギーナン又はその塩、グアーガム等を用いることができる。

本発明の炭素質熱源組成物は、既述のように、３０〜５５重量％の炭酸カルシウムを含有するものであり、バインダをさらに含有する場合を含めて、残部はカーボンである。使用するカーボン（粒子）の由来に特に制限はなく、既知のいずれものカーボンを用いることができる。

本発明の炭素質熱源組成物は、炭素質熱源を使用した一般的な喫煙物品と比較して、熱源の燃焼による一酸化炭素生成量を６０％以下に低減できる。

本発明の炭素質熱源組成物が、このように一酸化炭素生成量を顕著に低下させる機構は詳らかではないが、本発明の炭素質熱源組成物の燃焼温度が比較的低いことが一因になっていると考えられる。すなわち、本発明の炭素質熱源組成物の燃焼温度は１０００℃以下である。一般的に、燃焼温度が高くなるほど一酸化炭素生成量が増加することが知られており、本発明の炭素質熱源は、その最高到達温度が１０００℃以下である結果、一酸化炭素生成量を大きく低減させることができるものと考えられる。

ところで、本発明の炭素質熱源組成物において、炭酸カルシウムとして０．０８〜０．１５μｍの粒径の炭酸カルシウムを用いた場合、１８μｍを超える粒径の炭酸カルシウムを用いた場合と比較して、喫煙燃焼中の一酸化炭素生成量をさらに低減できる。例えば、炭素質熱源組成物における炭酸カルシウムの割合が同じである場合に、粒径が０．０８〜０．１５μｍの範囲にある炭酸カルシウムを用いることで、粒径１８μｍを超える炭酸カルシウムを用いた場合の一酸化炭素生成量の５０％〜８０％相当量まで一酸化炭素生成量を低減させることができる。

本発明の炭素質熱源組成物は、押し出し成形等の成形手段により、熱源として成形することができる。

本発明の炭素質熱源組成物から得られる熱源は、熱源とエアロゾル発生材とが物理的に分離されて設けられている種々の非燃焼型喫煙物品の熱源として用いられる。

以下、本発明の炭素質熱源組成物からなる熱源を用いた非燃焼型喫煙物品の一例を図１を参照して説明する。

図１に示す非燃焼型喫煙物品１０は、加熱されて香喫味成分を含むエアロゾルを発生するエアロゾル発生セクション１１を有する。このエアロゾルセクション１１は、図１に示す例では、第１エアロゾル発生部分１１１と第２エアロゾル発生部分１１２から構成されている。第１エアロゾル発生部分１１１は、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱的に安定な材料で形成された円筒内に、例えばシートタバコ及びタバコ刻みを充填したものであり、第２エアロゾル発生部分１１２は、同様の円筒内に、例えばタバコ刻みを充填したものである。第１エアロゾル発生部分１１１と第２エアロゾル発生部分１１２は、互いに接して喫煙物品１０の長手方向に位置する。

エアロゾル発生セクション１１の先端（第１エアロゾル発生部分１１１の先端）に、本発明の組成物からなる炭素質熱源１２が、エアロゾル発生セクション１１と物理的に分離されるように設けられている。熱源１２には、外部空気を取り込むための貫通孔１２１が軸方向に設けられている。熱源１２は、通常、その外周を、例えばガラスウールからなる耐熱部材１３で囲まれている。エアロゾル発生セクション１１の後端（第２エアロゾル発生部分１１２の後端）には、通常のフィルタ１４を取付けることができる。エアロゾル発生セクション１１及びフィルタ１４の全外周と、耐熱部材１３で囲まれた熱源１２の一部外周とは、断熱材からなる包被材料１５により巻かれて一体化されている。このような非燃焼型喫煙物品１０は、通常のシガレットの外観を有し得る。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜４、比較例１
下記表１に示すように、炭酸カルシウム（１２〜５５重量％）、バインダ（１０重量％）、及びカーボン（残部：７８〜３５重量％）を含む組成物から炭素質熱源を成形した。この炭素質熱源を用いて図１に示す構造の喫煙物品を作製し、標準喫煙条件下（ＴＩＯＪ標準測定法「第４版」付則１）で自動喫煙機により喫煙燃焼させ、そのときのＴＰＭ（全粒状物質）及び一酸化炭素生成量を測定した。結果を表１に併記する。

表１に示す通り、炭酸カルシウムを３０重量％以上含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品は、炭酸カルシウムを３０重量％未満含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品と比較して、大幅な一酸化炭素生成量の低減が可能となる。また、ＴＰＭも、炭酸カルシウムを３０重量％以上含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品は、炭酸カルシウムが３０重量％未満含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品と比較して減少する傾向がある。

また、実施例１〜３と比較例１の喫煙物品について、標準喫煙条件下（ＴＩＯＪ標準測定法「第４版」付則１）で自動喫煙機により喫煙燃焼させたときの炭素熱源内部の最高燃焼温度も測定した。結果を表１に併記する。

上記喫煙燃焼中の炭素熱源内部の温度履歴を図２に示す。図２中、曲線ａは比較例１についての結果、曲線ｂは実施例１についての結果、曲線ｃは実施例２についての結果、及び曲線ｄは実施例３についての結果である。図２はそれぞれの温度履歴が分かりやすいようにずらせて表示してある。図２中各曲線における急峻なピークはパフを表す。

炭素質熱源を用いた喫煙物品の喫煙燃焼中で、もっとも燃焼温度が高くなる３〜５パフ近傍での温度は、炭酸カルシウムを３０重量％以上含有する炭素質熱源を用いた場合には１０００℃以下となる。そして、表１に示したデータから、燃焼温度が１０００℃以下になると、一酸化炭素生成量が大幅に低減していることが明らかである。

実施例５〜１０
炭素質熱源組成物の成分割合を、炭酸カルシウム４０重量％、バインダ１０重量％、及びカーボン５０重量％と固定し、下記表２に示すように、炭酸カルシウムの粒径を変化させて熱源を作製した。得られた炭素質熱源を用いて図１に示す構造の喫煙物品を作製し、標準喫煙条件下（ＴＩＯＪ標準測定法「第４版」付則１）で自動喫煙機により喫煙燃焼させ、そのときの一酸化炭素生成量を測定した。結果を表２に示す。

粒径が１８μｍ以上である炭酸カルシウムを含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品を喫煙燃焼させた際の一酸化炭素生成量を１００％とすると、粒径が０．１５〜０．０８μｍの範囲にある炭酸カルシウムを含有する炭素質熱源を用いて作製した喫煙物品を喫煙燃焼させた際の一酸化炭素生成量を、その７０〜５７．５％に低減させることができる。すなわち、炭素質熱源に含まれる炭酸カルシウムの割合が同じである場合に、この炭酸カルシウムとして粒径が０．１５〜０．０８μｍの範囲にある炭酸カルシウムを用いると、一酸化炭素生成量をより一層減少させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物において、炭酸カルシウムの量を３０〜５５重量％の範囲内に設定するという単純な構成を採ることにより、一酸化炭素の酸化触媒等の添加物を用いた際に生じる喫煙製品の信頼性の問題、あるいはフィルタベンチレーション等製品設計の大幅な変更により製品の香喫味特徴が変化する問題を回避しながら、一酸化炭素生成量を低減させることができる炭素質熱源組成物が提供できる。

さらなる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。したがって、添付の請求の範囲及びその均等物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。

Claims (4)

1. 炭酸カルシウムを３０〜５５重量％の割合で含有し、前記炭酸カルシウムが、０．０８〜０．１５μｍの範囲内の粒径を有する非燃焼型喫煙物品用炭素質熱源組成物。
2. 標準喫煙条件下において、燃焼温度が１０００℃以下である請求項１に記載の炭素質熱源組成物。
3. バインダをさらに含む請求項１または２に記載の炭素質熱源組成物。
4. 前記バインダを５〜１５重量％含有する請求項３に記載の炭素質熱源組成物。

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