本発明は、ニコチンやタールなどの喫味成分を保持しつつ、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択的に効率よく除去するのに有用なたばこフィルター用素材とその製造方法、並びにたばこフィルター用素材で構成されたたばこフィルター(およびたばこ)に関する。
たばこ煙中の成分をろ過するための吸着体として種々の構成成分が提案されている。このような構成成分としては、酸性成分の吸着、ホルムアルデヒドの吸着などを目的としてアミン成分などの塩基性成分を添加するものが多く報告されている。例えば、特開昭59−88078号公報(特許文献1)、特開昭59−151882号公報(特許文献2)、および特開昭60−54669号公報(特許文献3)には、活性炭素にポリエチレンイミンや蒸気圧が低い脂肪族アミンを添着させたタバコ煙フィルター用吸着剤を、特表2002−528105号公報(特許文献4)および特表2002−528106号公報(特許文献5)には、3−アミノプロピルシリルおよび関連原子団を共有結合したたばこフィルターを、特表2003−505618号公報(特許文献6)にはアンモニウム塩を含む充填材を、特開昭57−71388号公報(特許文献7)には、タバコの風味を向上させるためアミノ酸を添加することをそれぞれ開示している。
しかし、上記のような塩基性成分の多く、特に合成高分子アミンは、分解や低分子量成分の残存により特有のアミン臭を呈することが多い。また、塩基性成分自体又はその中に含まれる揮発性物質は、揮発して人体に対して毒性を示すことが多い。なお、塩基性成分は、添着する際の液性を酸性側にすることにより、その揮発を抑制できるが、何らかの理由、例えば、他の塩基性物質との接触や加水分解などにより、遊離する虞がある。また、アミノ酸などは、多くの場合に結晶化し、揮発性も低いが、このような結晶状態では、吸着に対する活性が低く、十分な効果を期待できない。このように、通常の塩基性成分を用いた吸着体では、酸性物質やアルデヒドなどの除去にある程度有効であると考えられるものの、安全性やその効果に問題があり、たばこフィルター用吸着剤として実用的でなかった。
一方、このような塩基性物質のうち、キチンやキトサンなどのキトサン誘導体は、結晶化や揮発を生じることがなく、また、人体に対しても安全であり、抗菌性を有することが知られている。例えば、特開平11−100713号公報(特許文献8)には、キトサンを含有し、滅菌率が26%以上であるキトサン含有セルロースアセテート繊維が開示されている。この文献には、セルロースアセテートの溶剤にキトサンを所定の大きさ以下(最大粒子径3μm以下)に粉砕、分散させた分散液を添加又は混合する方法、直接キトサンを添加又は混合し、所定の分散条件によりキトサンの大きさを調整する方法などにより、キトサンを紡糸原液中に分散含有させることが記載されている。
また、このようなキチンやキトサン誘導体を用いたたばこフィルターも提案されている。例えば、特開昭53−142600号公報(特許文献9)には、タバコフィルター素材に対してキチンもしくはキチン誘導体を3重量%以上の割合で含有するタバコフィルターが開示されている。この文献には、キチンはポリ−N−アセチル−D−グルコサミンであり、このキチンを含有させる方法として、キチンから得られる粉末を直接タバコフィルター素材に配合してもよくあるいはキチンを無水酢酸、ジクロル酢酸、メタンスルホン酸あるいはリチウム、カルシウム、マグネシウムの塩化物あるいは臭化物を含有するジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒に溶解した後イソプロピルエーテル等の凝固液中に押出して繊維化あるいはフィルム化して得た繊維あるいはフィルムを配合してもよいことが記載されている。また、この文献には、キチンおよびキチン誘導体はその構造にアセチル基を所有するために、特にアセテートフィルターに配合した場合、アセテートのアセチル基との相乗効果によって独特の軽い香喫味をタバコに与えることが記載されており、具体的には、実施例において、タールの除去率が34〜41%、ニコチンの除去率が28〜29%であり従来品と同等もしくはそれ以上であったことが記載されている。
特開昭60−168373号公報(特許文献10)には、キチン又はその誘導体(キチンのアセチルアミノ基の一部又は全部を脱アセチル化したキトサン、そのOH基やCH2OH基がエーテル化、エステル化、ヒドロキシエチル化あるいはO−メチル化された化合物など)からなる繊維を素材とするタバコ用フィルターが開示されている。この文献には、前記繊維を製造する方法として、キチン又はその誘導体を溶剤に溶かしてドープとなし、このドープを湿式紡糸して繊維化する方法が好ましく用いられることが記載されている。この文献のたばこフィルターは、トリアセチルセルロースやレーヨンを素材としたフィルターに比べて使用中にタールやニコチンを吸着しやすく、従来のものに比べて1.5〜2倍以上の吸着付着能力を有している。
特開昭62−111679号公報(特許文献11)には、喫煙時における煙中の変異原物質を除去するために、多糖類イオン交換体や粉末状多糖類(セルロース、アガロース、アミロース、キチン、キトザンなど)を含有するたばこ用フィルター材が開示されている。この文献には、多糖類イオン交換体や粉末状多糖類をたばこ本体のフィルタとして、またアセテートフィルタの空間に分散またははさみ混む形状で使用できることが記載されている。
特開平7−31452号公報(特許文献12)には、キチンまたはキトサンを5〜100重量%を有するたばこ用フィルターが開示されている。この文献には、キチン・キトサンは、例えば、酢酸、コハク酸、安息香酸、フタル酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸などのカルボン酸、グリシン、グルタミン酸、フェニルアラニンなどのアミノ酸、燐酸、硼酸などの無機酸、または、有機もしくは無機多価酸の部分エステル等と塩を形成してもいてもよいことが記載されている。また、この文献には、キチン・キトサンは、キチン・キトサン溶液を、例えば、シリカ、アルミナ、アルミノシリケート、ジルコニア、活性炭あるいは、レーヨン、綿、木材パルプなどのセルロース、デンプン、ゼラチン、カゼインなどの蛋白質、または、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロンなどの合成樹脂等の粉末もしくは繊維から成る基体に含浸させた後に乾燥して用いてもよいことが記載されている。この文献に記載のフィルターでは、たばこ煙中のニコチン・タールやアルデヒド類などの有害成分を効果的に吸着捕集できる。なお、前記キチン・キトサン溶液を使用する具体的な方法として、実施例5では、脱脂綿80mgをキチン・キトサン(脱アセチル化度50%)の1%水溶液に浸した後に真空乾燥し、20mgのキチン・キトサンが含浸した脱脂綿100mgを紙筒に充填してフィルタチップを形成し、ニコチン捕集率48%、タール捕集率45%、アクロレイン捕集率72%のフィルターを得たことが記載されている。
なお、従来、ニコチンやタールがタバコ煙中の主な有害成分と考えられ、ニコチンやタールのデリバリーに関心がもたれ、多くの国でニコチンとタールの表示義務が課せられている。しかし、ニコチンそのものは、タバコの嗜好成分であり、喫煙の満足感に直接関与すると考えられる。また、タールについても、タバコ煙成分中のタール成分を相対的に高いレベルで除去することは、香喫味を損なうために好ましいことではない。すなわち、タールやニコチンを含めた揮発性の低い煙成分を無差別に除去すると、味が軽くなるとともに満足感が得られなくなる。一方、アルデヒド類、特にホルムアルデヒドは、刺激的な臭いを有するだけでなく、最近アレルギーの原因物質のひとつとして注目されているように、健康上好ましくない物質であり、極力除去することが好ましい。
従って、タバコ煙成分中のタールやニコチンの量を相対的に高いレベルに保ったまま、煙成分中のアルデヒド成分(特にホルムアルデヒド)のみを選択的に除去することが求められている。
しかし、上記のようなキチンやキトサン誘導体を用いたばこフィルターは、比較的人体に対して安全である一方で、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類だけでなく、ニコチンやタールなどの物質も多く除去してしまうため、喫味(又は香喫味)を損なう。
詳細には、キチンやキトサン誘導体などの粒子や繊維をたばこフィルターにそのまま用いた場合には、ホルムアルデヒドに対する選択吸着性は得られず、活性炭などと同様にホルムアルデヒドのみならず、タールやニコチンも多く吸着してしまう。その結果、タールやニコチンが少なくなり、喫煙者にとって喫味が物足りなくなり、喫煙者が意図しないうちに煙を深く吸い込んだり、また喫煙中に煙を吸い込む頻度が多くなったりする。
さらに、キトサンなどはそれ自身が固く脆い物であり、キトサンの繊維からなるフィルターでは、フィルターから脱落したキトサン繊維が人体に吸い込まれ呼吸器(例えば、気管支の鞭毛)を傷つけたりする可能性もある。また、前記特許文献12に記載されているように、たばこ用の煙フィルタとして常用されているセルロースアセテートのフィルターにキトサンの粒子を添加した場合でも、粒子が脱落し上記と同様に呼吸器(例えば、気管支の鞭毛)を傷つけたりする可能性がある。
したがって、ホルムアルデヒドの選択吸着性を維持しつつ、タールやニコチンの吸着量が少ないたばこ煙用フィルターが求められていた。
特許文献1:特開昭59−88078号公報(特許請求の範囲)
特許文献2:特開昭59−151882号公報(特許請求の範囲)
特許文献3:特開昭60−54669号公報(特許請求の範囲)
特許文献4:特表2002−528105号公報(特許請求の範囲)
特許文献5:特表2002−528106号公報(特許請求の範囲)
特許文献6:特表2003−505618号公報(特許請求の範囲)
特許文献7:特開昭57−71388号公報(特許請求の範囲)
特許文献8:特開平11−100713号公報(特許請求の範囲、段落番号[0012])
特許文献9:特開昭53−142600号公報(特許請求の範囲、第2頁左上欄1行〜右上欄2行、実施例)
特許文献10:特開昭60−168373号公報(特許請求の範囲、第1頁右欄16行〜第2頁右上欄15行)
特許文献11:特開昭62−111679号公報(特許請求の範囲、第2頁左上欄1〜17行)
特許文献12:特開平7−31452号公報(特許請求の範囲、段落番号[0004][0006]、実施例)
従って、本発明の目的は、タールやニコチンなどの喫味(又は香喫味)成分を高レベルで保持しつつ、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を効率よく除去(又は低減)できるたばこフィルター用素材を提供することにある。
本発明の他の目的は、無臭かつ経口摂取しても安全で、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択的に除去するのに有用なたばこフィルター用素材を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択的に除去できるたばこフィルター用素材を簡便にかつ効率よく製造する方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、喫味を損なうことなく、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択除去できるたばこフィルターおよびこのたばこフィルターを備えたたばこを提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、担体(トウ構造の担体など)を、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)および極性溶媒(例えば、水、アルコールなどのヒドロキシル基を有する溶媒)で被覆処理したたばこフィルター用素材では、アミノ基を有する多糖類が乾燥時に自然に形成する水素結合を、極性溶媒により効率よく抑制又は阻害することにより、前記多糖類が有するアミノ基のアルデヒド類の吸着(又は吸収)性能を効率よく発現でき、その結果、アミノ基を有する多糖類のアミノ基に起因すると思われる化学的な吸着性能が発揮されるためか、タールやニコチンなどの喫味成分に比べて、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択的に吸着できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のたばこフィルター用素材(たばこ煙用フィルター素材)は、担体が、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒で被覆処理され、前記極性溶媒を含む(又は極性溶媒が残存している)。前記担体は、トウ構造(フィルターロッド構造)の担体(例えば、トウ構造のフィルター)であってもよい。(又は前記フィルター素材は、トウ構造を有していてもよい。詳細には、前記フィルター素材は、フィラメントで構成され、トウ構造を有していてもよい)。なお、トウ構造とは、モノフィラメント繊維が、所定の束(例えば、3000〜100000本程度の束)で主煙流の通気方向に引きそろえられることにより形成される構造(フィルター構造)である。前記アミノ基を有する多糖類は、キトサンであってもよく、前記たばこフィルター用素材は、担体100重量部に対して、アミノ基を有する多糖類を2〜20重量部程度含んでいてもよい。前記極性溶媒は、アミノ基を有する多糖類の水素結合の影響を緩和可能な溶媒であればよく、ヒドロキシル基を有する溶媒(例えば、水およびアルコール類から選択された少なくとも1種のヒドロキシル基を有する溶媒)であってもよい。このようなヒドロキシル基を有する溶媒の割合は、アミノ基を有する多糖類のグリコース単位1モルに対して、ヒドロキシル基換算で、8モル以上程度であってもよい。前記担体(又はたばこフィルター用素材)は、さらに、酸性成分(例えば、リン酸およびヒドロキシ酸から選択された少なくとも1種の酸性成分)で被覆処理されていてもよい。このような酸性成分(又は酸)の割合は、アミノ基を有する多糖類のグリコース単位1モルに対して、酸基換算で0.1〜3モル程度であってもよい。
代表的な前記たばこフィルター用素材は、担体がトウ構造の担体であり、(i)平均脱アセチル化度70%以上のキトサンを、前記担体100重量部に対して3〜15重量部、(ii)ヒドロキシル基を有する溶媒を、前記キトサンのグリコース単位1モルに対してヒドロキシル基換算で9モル以上、および(iii)モノヒドロキシC2−6アルカンモノカルボン酸を、前記キトサンのグリコース単位1モルに対して、カルボキシル基換算で0.5〜2モル含むたばこフィルター用素材などが含まれる。
本発明のたばこフィルター用素材は、担体を、少なくともアミノ基を有する多糖類および極性溶媒を含む溶液(アミノ基を有する多糖類溶液)で被覆処理することにより得ることができる。代表的な方法では、担体を、アミノ基を有する多糖類、極性溶媒および酸性成分を含む溶液で被覆処理することによりたばこフィルター用素材を製造してもよい。このような製造方法において、アミノ基を有する多糖類は、低分子化されているのが好ましく、例えば、前記アミノ基を有する多糖類として、酢酸を1重量%の濃度で含む水溶液を溶媒とする1重量%の酢酸水溶液であるとき、20℃の条件で、溶液粘度が1〜10mPa・s程度のアミノ基を有する多糖類(キトサンなど)を用いてもよい。
本発明には、前記たばこフィルター用素材で構成されたたばこフィルターが含まれる。このようなたばこフィルターは、ホルムアルデヒドを効率よく選択除去できるので、本発明には、さらに、前記たばこフィルター用素材でたばこフィルターを構成することにより、前記たばこフィルターを通過(又は流通)するたばこ煙中のアルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を低減する方法も含まれる。このような方法では、ニコチン、タールなどの喫味成分を高いレベルで保持でき、例えば、ニコチンおよびタールをそれぞれ保持率80%以上(例えば、85〜98%程度)に保持しつつ、ホルムアルデヒド保持率を70%以下[例えば、5〜65%、好ましくは65%以下(例えば、10〜60%)、さらに好ましくは50%以下(例えば、15〜45%)程度]にすることができる。
また、本発明には、前記たばこフィルターを備えたたばこも含まれる。
なお、本明細書において、「キトサン」とは、キチン[β−1,4−ポリ−N−アセチル−D−グルコサミン、(C8H13NO5)n]を、濃アルカリ溶液と加熱するなどの方法で得られる脱アセチル化物で、β−1,4−ポリ−D−グルコサミンなる高分子構造を少なくとも有する化合物である。
また、本明細書において、「アミノ基を有する多糖類溶液」とは、少なくともアミノ基を有する多糖類が、極性溶媒(および必要に応じてヒドロキシ酸)を含む系中に溶解した溶液であればよく、アミノ基を有する多糖類ではない非溶解性成分を含んでいてもよい。
本発明では、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒(および必要に応じてヒドロキシ酸などの酸性成分)を組みあわせ、溶液の形態で担体(セルロールエステル繊維のトウ構造の担体など)を処理するので、タールやニコチンなどの喫味(又は香喫味)成分を高レベルで保持しつつ、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を効率よく除去できる。また、本発明のたばこフィルター用素材(およびたばこフィルター)は、アミノ基を有する多糖類および水などの極性溶媒(および乳酸などの酸性成分)を使用するので、無臭かつ経口摂取しても安全で、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択的に除去するのに有用である。このようなたばこフィルター用素材は、例えば、担体を、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒(およびヒドロキシ酸などの酸性成分)を含む溶液に浸漬する方法などにより、簡便にかつ効率よく製造できる。そのため、本発明のたばこフィルター(たばこフィルター用素材で構成されたたばこフィルター)では、喫味を損なうことなく、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を選択除去できる。
発明の詳細な説明
[たばこフィルター用素材]
本発明のたばこフィルター用素材(以下、単にフィルター素材、素材などということがある)は、担体が、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒で被覆処理(以下、単に、処理ということがある)されており、少なくともアミノ基を有する多糖類および極性溶媒(および必要に応じて後述の保湿成分や酸性成分)を含有している。すなわち、本発明のたばこフィルター用素材は、アミノ基を有する多糖類で被覆されているとともに、前記極性溶媒の一部又は全部を含有している。このようなたばこフィルター用素材(詳細には、担体に被膜(又は皮膜)が形成されたたばこフィルター用素材)は、後述するように、通常、担体を、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒を含む溶液(アミノ基を有する多糖類溶液)で処理することにより得ることができる。
(担体)
担体は、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒(又はアミノ基を有する多糖類溶液)で処理できればよく、担体の形状(又は構造)に応じて、例えば、天然又は合成繊維{例えば、セルロースエステル繊維(セルロースアセテート繊維など)、セルロース繊維[木材繊維(針葉樹、広葉樹などの木材パルプ繊維など)、種子毛繊維(例えば、リンターなどの綿花)、ジン皮繊維、葉繊維(例えば、マニラ麻、ニュージーランド麻など)など]、再生セルロース繊維(ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン、硝酸人絹など)、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)など}などの繊維(又は繊維状物質)、粒子状物質(例えば、活性炭、珪藻土、シリカゲル、アルミナ、酸化チタン、ジルコニア、ゼオライトなどの無機粒子、木屑、その他の天然又は合成高分子からなる粒子など)、蛋白質(ゼラチン、カゼインなど)などで構成できる。これらの担体の構成成分は、単独で又は2種以上組みあわせて担体を構成してもよい。
これらのうち、好ましい担体の構成成分としては、繊維(繊維状物質)、例えば、セルロースエステル繊維などが例示できる。セルロースエステル繊維において、セルロースエステルとしては、例えば、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などの有機酸エステル;硝酸セルロース、硫酸セルロース、燐酸セルロースなどの無機酸エステル;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、硝酸酢酸セルロースなどの混酸エステル;およびポリカプロラクトングラフト化セルロースアセテートなどのセルロースエステル誘導体などが挙げられる。これらのセルロースエステルは、単独でまたは二種以上混合して使用してもよい。これらのうち、好ましいセルロースエステルには、有機酸エステル(例えば炭素数2〜4程度の有機酸とのエステル)、例えば、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などが含まれるが、特にセルロースアセテート(特にセルロースジアセテート)が好ましい。
セルロースエステルの重合度(粘度平均重合度)は、通常10〜1000(例えば50〜1000)、好ましくは50〜900(例えば100〜800)、さらに好ましくは200〜800程度であってもよい。
また、セルロースエステル(特にセルロースアセテート)の置換度(平均置換度)は、例えば、1〜3(例えば、1〜2.9)程度の範囲から選択でき、好ましくは1.5〜2.7、さらに好ましくは1.7〜2.6程度であってもよい。
担体を構成する繊維(例えば、セルロースエステル繊維)において、繊維長は、0.1mm〜5cm程度の範囲から選択でき、例えば、0.5〜30mm(例えば、1〜25mm)、好ましくは2〜20mm、さらに好ましくは3〜15mm(例えば、5〜10mm)程度であってもよい。また、繊維の繊維径は、例えば、0.01〜100μm、好ましくは0.5〜80μm、さらに好ましくは1〜50μm程度であってもよい。
なお、セルロースエステル繊維などの繊維(例えば、フィルタートウを構成するフィラメント又は繊維)は、捲縮繊維又は非捲縮繊維であってもよく、特に捲縮繊維であるのが好ましい。
また、粒子状物質(又は粉粒状物質)において、平均粒径は、例えば、0.1〜600μm、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは20〜250μm、通常200〜500μm程度であってもよい。
担体の形状(又は構造)は、その構成成分(繊維、粒子など)に応じて適宜選択でき、繊維状、粒子状(又は粉粒状)などの構成成分そのものの形状であってもよく、毛状、織布状、不織布状、トウ構造(又はトウ状又はフィルターロッド構造、例えば、捲縮繊維のトウ構造)、抄紙状(又は紙状又は抄紙構造)、シート状、造粒物などのいずれの形状であってもよい。なお、抄紙構造の担体は、前記繊維を切断した上でステープルとして、乾式および湿式の不織布の製造方法でシート状にしたり、上記ステープルを叩解パルプを混同したスラリーとしたうえで、抄紙することで得られる。
また、担体は、予め成形されたフィルター(例えば、セルロースアセテートなどのセルロースエステル捲縮繊維トウ構造のフィルターなど)であってもよい。このような予め成形されたフィルター(又はフィルター状)の担体を用いると、被覆処理(および乾燥)後、そのままたばこフィルターとして使用することができる。
好ましい担体には、繊維で形成されたトウ状(又はトウ構造又はフィルターロッド構造)の担体[又は繊維で形成されたトウ構造のフィルター(フィルター担体)]が含まれる。すなわち、ニコチンやタールなどの浮遊微粒子は、たばこ煙、なかでも主流煙に多く存在している。このような浮遊微粒子は、フィブリル構造を有する繊維が担体に含まれている場合、フィブリルの部分で捕捉されやすい。そのため、フィブリル構造を有する担体では、ニコチンやタールの透過率が減少し、本発明の目的に適合しない虞がある。しかしながら、後述するトウ構造(トウ構造のフィルター)であれば、広義の高分子工学で定義されるモノフィラメント(実質的に無限長の連続長さを持ったマルチフィラメント)構造を有しており、フィブリルが少ないため、浮遊微粒子を捕捉せず、ニコチンやタールの透過性に優れる。
したがって、このような観点から、コットンリンターや脱脂綿(前記特開平7−31452号公報の実施例3など)のような天然繊維や叩解パルプなどのフィブリル構造を持つ天然繊維からなるシート構造の担体(又はロッド)よりは、モノフィラメントから形成されるトウ構造(トウ構造のフィルタ状)の繊維束で構成された担体(又はロッド)が好ましい。
(トウ構造の担体又はトウ構造のフィルター担体)
前記のように、本発明において、最も好ましい担体はトウ構造の担体(特に、トウ構造のフィルタ担体)である。トウ構造(トウ構造フィルター)は、無限長をもつフィラメントからなるもので、慣用のフィルター素材(繊維)を紡糸(乾式、溶融又は湿式紡糸)することで形成できる。トウ構造(すなわち、モノフィラメントの集束構造)の担体を構成する繊維としては、前記例示の繊維、例えば、セルロース繊維、再生セルロース繊維(ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨンなど)、セルロース誘導体繊維(セルロースエステル繊維など)、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維(ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)などの合成繊維などが挙げられる。これらの繊維は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
好ましい繊維には、セルロース繊維、セルロースエステル繊維などが含まれ、特に少なくともセルロースエステル繊維で構成された繊維が好ましい。セルロースエステル繊維としては、前記と同様の繊維、例えば、セルロースアセテート繊維、セルロースプロピオネート繊維、セルロースブチレート繊維などの有機酸エステル(例えば、炭素数2〜4程度の有機酸エステル)繊維;セルロースアセテートプロピオネート繊維、セルロースアセテートブチレート繊維などの混酸エステル繊維;およびポリカプロラクトングラフト化セルロースエステル繊維などのセルロースエステル誘導体などが例示される。好ましいセルロースエステル繊維には、例えば、セルロースアセテート繊維、セルロースプロピオネート繊維、セルロースブチレート繊維、セルロースアセテートプロピオネート繊維、セルロースアセテートブチレート繊維などが含まれ、特にセルロースアセテート繊維が好ましい。これらのセルロースエステル繊維も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
トウ構造において、セルロースエステルの重合度(平均重合度、粘度平均重合度)は、例えば、50〜900、好ましくは200〜800程度の範囲であってもよい。また、セルロースエステルの置換度(平均置換度)は、例えば、1.5〜3.0程度の範囲から選択できる。
フィラメント(又は繊維)の断面形状は、特に制限されず、例えば、円形、楕円形、異形(例えば、Y字状、X字状、I字状、R字状、H字状など)や中空状などのいずれであってもよいが、Y字状、X字状、I字状、R字状、H字状などの多角形の異形繊維断面が好ましい。繊維径及び繊維長は、繊維の種類に応じて選択でき、例えば、繊維径0.01〜100μm、好ましくは0.1〜50μm程度であってもよく、繊維長50μm〜5cm、好ましくは100μm〜3cm程度の範囲から選択する場合が多い。特に、フィルター状担体の場合には、フィルター又はフィルターの一部を構成する部分の長さに相当する長さ(3〜30mm程度、例えば、10mm、14mmなど)の繊維長を有することが好ましい。
繊維(セルロースエステル繊維など)の繊度は、例えば、1〜16デニール、好ましくは1〜10デニール程度の範囲から選択できる。セルロースエステル繊維などの繊維は、非捲縮繊維又は捲縮繊維のいずれであってもよいが、捲縮構造を有するモノフィラメント(捲縮繊維)がより好ましい。
このようなトウ構造の担体(フィルター状担体)は、繊維を、例えば、3,000〜1,000,000本(例えば、3,000〜100,000本)、好ましくは5,000〜100,000本程度の繊維(特にセルロースエステル繊維)の単繊維(フィラメント)を束ねる(集束する)ことにより形成されたトウ(繊維束)の形態である。
トウ構造の担体(又はフィルター)の場合は、アミノ基を含有する多糖類(例えば、キトサン)で処理したフィラメントと未処理のフィラメントとを混合し集束して担体(又はフィルター)を形成することもできる。このような未処理のフィラメントの材質にセルロースエステル(好ましくはセルロースアセテート)を用いれば、喫味のうえでも有利であり、ホルムアルデヒド類の低減率とタール、ニコチンの残存率を調整することも可能である。
(アミノ基を含有する多糖類)
本発明において用いられるアミノ基を含有する多糖類としては、グルカン誘導体であって、置換基にアミノ基を有する(保有する)ものであれば特に限定されないが、代表的なものとしてはキトサンが挙げられる。
キトサンは、前記のように、キチンのアセチル基の少なくとも一部が脱アセチル化されていればよく、キトサンの脱アセチル化度(平均脱アセチル化度)は、例えば、20%以上(例えば、30〜100%程度)、好ましくは40%以上(例えば、50〜99%程度)、さらに好ましくは60%以上(例えば、65〜98%程度)であってもよい。
本発明で使用するキトサンは、通常、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)の選択除去率を高めるため、比較的高い脱アセチル化度を有している(すなわち、多くのアミノ基を有している)場合が多い。すなわち、高い脱アセチル化度を有するキトサンは、キチンなどに比べて多くのアミノ基を持っており、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)の選択除去効果に優れている。
そのため、キトサンの脱アセチル化度(平均脱アセチル化度)は、例えば、60%以上(例えば、65〜100%程度)、好ましくは70%以上(例えば、75〜99%程度)、さらに好ましくは80%以上(例えば、85〜98%程度)であってもよい。なお、キトサンにおいて「脱アセチル化度」とは、キトサンのアセチル基をA1モル、キトサンの脱アセチル基(すなわちアミノ基)をA2モルとするとき、下記式で表される。このような脱アセチル化度は、例えば、1H−NMR、13C−NMRなどで分析することができる。
A2/(A1+A2)×100(%)
また、キトサンの塩基解離定数pKbは、例えば、25℃において、5.5以上(例えば、6〜12程度)、好ましくは6以上(例えば、6.3〜10程度)、さらに好ましくは6.5以上(例えば、6.8〜9程度)であってもよく、より一層高いアルデヒド(特に、ホルムアルデヒド)除去率を得るためには、通常、7以上(例えば、7.3〜11程度)、好ましくは7.5以上(例えば、7.8〜10程度)、さらに好ましくは8以上(例えば、8.5〜9.5程度)であってもよい。
なお、前記キトサンは、誘導体化されたキトサン誘導体であってもよい。このようなキトサン誘導体としては、例えば、キトサン塩(例えば、ピロリドンカルボン酸塩、乳酸塩、アルギン酸塩などのカルボン酸塩)、ヒドロキシル化キトサン[ヒドロキシプロピルキトサンなどのヒドロキシルアルキル基(ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基など)により保護(又は置換)されたキトサン、グリセリル化キトサンなど]、カチオン化キトサンなどが挙げられる。また、キトサン誘導体には、キトサンの骨格を構成するOH基やCH2OH基が、保護基(又は置換基)、例えば、アルキル基(メチル基などのアルキル基など)、エステル基(又はアシル基、例えば、アセチル基など)などで保護又は置換されたキトサンなども含まれる。
このようなキトサン誘導体のうち、キトサン塩、ヒドロキシル化キトサン、カチオン化キトサンなどは、極性溶媒[水、水性溶媒(アルコールなど)など]に可溶である場合が多く、後述のキトサン溶液を効率よく調製できる。
アミノ基を有する多糖類(特に、キトサン)の重合度(平均重合度、粘度平均重合度)は、10〜5000(例えば、50〜4000)程度の範囲から選択でき、例えば、100〜3000、好ましくは200〜2000、さらに好ましくは300〜1500(例えば、400〜1000)程度であってもよい。
なお、キトサンなどの通常のアミノ基を有する多糖類は、上記のように通常、高い重合度を有し、低濃度(例えば、1重量%濃度程度)であっても、比較的大きい溶液粘度を有しており、高濃度の溶液を調製するのが困難な場合があり、このような高い重合度の多糖類を用いて担体を処理する場合、アミノ基を有する多糖類の担体に対する必要な添着量(被覆量)が得られなくなる虞がある。
そのため、本発明では、アミノ基を有する多糖類として、アミノ基を有する多糖類溶液(例えば、水溶液)における溶液粘度が小さいものを使用してもよい。このようなアミノ基を有する多糖類は、酢酸を1重量%の濃度で含む水溶液を溶媒とする1重量%の酢酸水溶液であるとき、20℃の条件で、溶液粘度が、例えば、30mPa・s以下(例えば、0.1〜20mPa・s)、好ましくは0.5〜15mPa・s、さらに好ましくは1〜10mPa・s(例えば、3〜7mPa・s)程度に低分子量化されたアミノ基を有する多糖類(キトサンなど)であってもよい。また、このようなアミノ基を有する多糖類の重合度(平均重合度、数平均重合度)は、3〜100、好ましくは4〜50、さらに好ましくは5〜30程度であってもよい。
このような低分子量化されたアミノ基を有する多糖類は、例えば、特開平3−220202号公報に記載の方法などを利用して、アミノ基を有する多糖類を予め低分子量化(又は解重合)することにより得ることができる。また、このような低分子量化された多糖類は、後述のリン酸やヒドロキシ酸などの作用により、アミノ基を有する多糖類溶液において、低分子量化されてもよい。
本発明のたばこフィルター用素材において、アミノ基を有する多糖類の含有量(又は添着量)は、担体100重量部に対して、30重量部以下(例えば、1〜25重量部)、好ましくは20重量部以下(例えば、2〜20重量部)、さらに好ましくは15重量部以下(例えば、3〜15重量部程度)、特に10重量部以下(例えば、5〜10重量部)程度であってもよい。アミノ基を有する多糖類の含有量が多すぎると、タールやニコチンの吸着量が大きくなる虞がある。
(極性溶媒)
本発明の特徴は、前記アミノ基を有する多糖類と極性溶媒とを組み合わせて担体を処理する点にある。アミノ基を有する多糖類は、アミノ基が水素結合を形成しているためか、塩基性又は求核性が弱く、粉粒状などの形状で担体に含有させても、アルデヒド(特にホルムアルデヒド)などの成分を有効に選択除去(吸着除去)できない。このため、本発明では、前記アミノ基を有する多糖類に極性溶媒を共存させることにより、前記アミノ基を有する多糖類のアミノ基が形成する水素結合を阻害し、アミノ基の水素結合の影響が緩和された状態又は生じない状態でアミノ基を有する多糖類を担体に保持させる。
このような極性溶媒は、アミノ基を有する多糖類の水素結合の影響を抑制又は緩和できる溶媒であればよく、通常、ヒドロキシル基を有する溶媒であってもよい。水も有力な極性溶媒である。このような極性溶媒は、たばこフィルター用素材に残存し、極めて緻密かつ硬質なキトサンを効率よく可塑化できるためか、アルデヒド(特に、ホルムアルデヒド)除去率を向上できる。なお、極性溶媒は溶媒成分であるが、後述する保湿成分も水酸基などを保有している場合は、極性溶媒と同様の機能を果たす場合がある。
極性溶媒としては、水、アルコール類[例えば、アルカノール(メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノールなどのC1−4アルカノールなど)、シクロアルカノール(シクロヘキサノールなどのC4−10シクロアルカノールなど)、アルカンジオール(エチレングリコール、プロピレングリコールなどのC2−4アルカンジオールなど)、アルカントリオール(グリセリンなど)、低分子量のポリアルキレングリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのジ乃至テトラC2−4アルキレングリコールなど)など]、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのジアルキルケトン類など)、エーテル類[セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなど)、カルビトール類(カルビトールなど)、ジアルキレングリコールアルキルエーテル類(ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなど)、グリコールエーテルエステル類(エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブアセテート、ブトキシカルビトールアセテートなど)、環状エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、ジアルキルエーテル類(ジエチルエーテルなど)など)]などが挙げられる。極性溶媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
好ましい極性溶媒(特に、極性水性溶媒)は、アミノ基の水素結合の影響を緩和するという観点から、水、アルコール類[アルカノール、アルカントリオール(グリセリンなど)など]、セロソルブ類などのヒドロキシル基を有する溶媒が挙げられ、特に、少なくとも水で構成するのが好ましい。
特に、水と他の極性溶媒(特に水溶性の極性溶媒)とを組みあわせる場合、他の極性溶媒の沸点は、比較的高い沸点、例えば、100℃以上(例えば、120〜500℃程度)、好ましくは150℃以上(例えば、180〜400℃程度)、さらに好ましく200℃以上(例えば、250〜350℃程度)であってもよい。このような比較的高い沸点の極性溶媒としては、例えば、前記例示の極性溶媒のうち、アルカンジオール(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、アルカントリオール(グリセリンなど)などが挙げられる。
他の極性溶媒は、単独で又は2種以上組みあわせてもよく、2種類以上の他の極性溶媒を組み合わせて用いる場合には、少なくとも一種の極性溶媒の沸点が上記範囲(100℃以上)であってもよい。このような比較的沸点が高い[さらに蒸気圧が高い(すなわち揮発し難い)]他の極性溶媒は、結局保湿成分として作用し、揮発し難いため、ホルムアルデヒド類の選択吸着性の経時変化を極力抑制することができ、ホルムアルデヒド類の選択吸着性に優れる皮膜を形成するのに有利である。
なお、水と他の極性溶媒[例えば、アルカンジオール、アルカントリオール(グリセリンなど)などの高沸点の極性溶媒]とを組みあわせる場合、水と他の極性溶媒との割合は、例えば、前者/後者(重量比)=99/1〜1/99、好ましくは95/5〜5/95、さらに好ましくは90/10〜10/90(例えば、85/15〜15/85)程度であってもよい。
本発明のたばこフィルター用素材において、極性溶媒(特に少なくとも水)の含有量(又は残存量)は、極性溶媒の種類に応じて選択でき、例えば、担体100重量部に対して、0.01〜100重量部(例えば、0.05〜90重量部)、好ましくは0.1〜80重量部(例えば、0.5〜70重量部)、さらに好ましくは1〜60重量部(例えば、3〜55重量部)、特に5〜50重量部(例えば、8〜40重量部)程度であってもよい。
なお、セルロースフィルタートウなどの繊維表面積の比較的大きな繊維では、未置換のグルコース水酸基(の残基)による水素結合なども期待できるので、通常の製造工程を経過すると、吸着水などを保有しうる。しかしながら、このような水分量は、担体100mg当たりで多くても数ミリグラム(例えば、1〜3mg)程度であり、特に真空乾燥などを行った場合には、絶乾状態(ほぼ0)となる。
また、極性溶媒(特に少なくとも水)の含有量(又は残存量)は、極性溶媒の種類(ひいては、水素結合の影響の緩和能力)にもよるが、グリコース単位(キトサンではグルコース単位)1モルに対して、例えば、2モル以上(例えば、2.5〜1000モル程度)、好ましくは3モル以上(例えば、4〜800モル程度)、さらに好ましくは5モル以上(例えば、5.5〜500モル程度)であってもよい。
特に、極性溶媒がヒドロキシル基を有する溶媒(水、アルコール類など)である場合、極性溶媒の含有量は、アミノ基を有する多糖類のグリコース(又は単糖類)単位1モルに対して、極性溶媒のヒドロキシル基換算で(又は極性溶媒全体のヒドロキシル基の総量で)、5モル以上(例えば、7〜800モル程度)程度であればよく、例えば、8モル以上(例えば、8.5〜500モル程度)、好ましくは9モル以上(例えば、9.3〜300モル程度)、さらに好ましくは9.5モル以上(例えば、9.8〜200モル程度)であってもよい。
なお、極性溶媒が、水と他の極性溶媒[例えば、アルカンジオール、アルカントリオール(グリセリンなど)などの比較的高沸点の極性溶媒]とを組みあわせる場合、極性溶媒(ヒドロキシル基を有する溶媒)の含有量は、アミノ基を有する多糖類のグリコース(又は単糖類)単位1モルに対して、極性溶媒のヒドロキシル基換算で(又は極性溶媒全体のヒドロキシル基の総量で)、例えば、5〜100モル(例えば、5.5〜80モル)、好ましくは6〜60モル(例えば、7〜50モル)、さらに好ましくは8〜40モル(例えば、8.5〜30モル)程度であってもよい。
(保湿成分)
本発明のたばこフィルター用素材は、さらに保湿成分を含んでいてもよい。すなわち、前記のように、本発明では、少なくとも極性溶媒を使用すればよいが、このような極性溶媒は、種類によっては、揮発しやすい場合があり、フィルタプラグおよびたばこの保管中に経時的にホルムアルデヒド類の除去性能が変化する虞がある。そこで、前記極性溶媒と、この極性溶媒(水など)に対して相溶性があり、非揮発性(又は高沸点)であって、極性溶媒の揮発を抑制可能な保湿成分(又は極性溶媒の保持成分)とを組みあわせてもよい。このような保湿成分を組み合わせて用いることにより、経時変化が少なく、かつホルムアルデヒド類の選択吸着性が優れる皮膜とすることができる。
保湿成分として、最も好適なのは、非揮発性であって、ヒドロキシル基を有し、水と相溶性がある保湿成分である。しかしながら、極性溶媒として、例えば、アルコールを用いる場合などには、保湿成分に水溶性はあまり要求されない。例えば、アミノ基を有する多糖類としてキトサン誘導体などを用いる場合には、誘導体の種類によりアルコール可溶となり、その場合であれば水溶性の保湿成分を用いる必要はない。保湿成分にとって好ましい性質は、水に限定されない極性溶媒に溶解し、その揮発を抑制することである。また、水酸基を有し、前記極性溶媒と同様に、アミノ基を有する多糖類の水素結合を阻害する能力があればより一層好ましい。保湿成分は、非揮発性(又は低蒸気圧かつ高沸点)であって、極性溶媒に対する相溶性があれば、低分子化合物であってもよく、高分子化合物であってもよい。高分子化合物としては、水溶性の多糖類も保湿成分に含めることができる。
なお、保湿成分は、極性溶媒に対する親和性が高く、場合によりヒドロキシル基などの極性基を有し、溶媒(極性溶媒)としても作用しうる成分であってもよい。
このような保湿成分としては、ポリグリセリン(ジグリセリン、トリグリセリンなど)、ヒドロキシル基又はエーテル結合(エーテル基)を有する合成高分子[ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール(ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドなど)など]、天然高分子(ゼラチン、デキストリン、デンプンなど)、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースなどのアルキル−ヒドロキシアルキルセルロースなどのヒドロキシル基を有するセルロース誘導体、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロース、エチルセルロースなどのアルキルセルロースなどのセルロースエーテル類など)などが挙げられる。保湿成分は、単独で又は2種以上組みあわせてもよい。このような保湿成分は、極性溶媒との組合せにおいて、一層効率よくキトサンを可塑化する作用、又はキトサンとマトリックスを形成して、一旦煙成分を溶解した後キトサンに輸送する作用などを有しているためか、キトサンのアルデヒド吸着活性を一層向上できる。
保湿成分を使用した場合、保湿成分の含有量は、例えば、担体100重量部に対して、0.1〜100重量部、好ましくは0.5〜50重量部、さらに好ましくは2〜30重量部(例えば、4〜20重量部)程度であってもよい。
また、保湿成分の含有量は、アミノ基を有する多糖類100重量部に対して、1〜5000重量部の範囲から選択でき、例えば、10〜1000重量部、好ましくは20〜500重量部、さらに好ましくは100〜200重量部程度であってもよい。
(酸性成分)
前記たばこフィルター用素材は、さらに酸性成分で被覆処理されていてもよい。すなわち、前記アミノ基を有する多糖類溶液は、酸性成分を含んでいてもよい。このような酸性成分を使用すると、前記極性溶媒に対して非溶解性の(又は溶解性に乏しい)アミノ基を有する多糖類であっても、効率よく極性溶媒に溶解できる。すなわち、前記アミノ基を有する多糖類が誘導体化され、極性溶媒(水など)に対する溶解性を有している場合には、酸性成分は必ずしも必要ではない。しかし、前記アミノ基を有する多糖類が、例えば、極性溶媒に対して非溶解性(又は難溶性)の多糖類である場合には、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)と酸性成分とを組み合わせて担体を処理することが好ましい。詳細には、前記アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)は、緻密かつ硬質な物質であり、吸着性能を有効に発揮できない。そのため、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)を適当な溶媒に溶解して担体に含有させると、担体に付着するキトサンの表面積を大きくすることが考えられるが、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)は、通常、慣用の前記極性溶媒(水、アルコール類など)に溶解しない。
そこで、本発明では、通常、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)と、酸性成分とを組みあわせることにより、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)を溶解させた溶液の形態で担体を処理できる。このような溶液を用いた処理により、担体に対して均質にかつ高い表面積でキトサンを含有させることができ、少ない含有量であっても、ホルムアルデヒドなどの除去効率を向上できる。また、酸性成分(および極性溶媒)を、たばこフィルター用素材内に含有(又は残存)させることにより、アミノ基を有する多糖類を可塑化するとともに、極性溶媒の効果で、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)の水素結合の作用を抑制又は緩和できるためか、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)の除去に大きく関与するアミノ基を有する多糖類(キトサンなど)のアミノ基を有効に働かせることができ、前記多糖類のホルムアルデヒドなどの除去性能を向上させることができる。
本発明に用いる酸性成分としては、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)を極性溶媒に対して溶解可能(又は可溶)にする酸性成分(およびアルデヒド成分を選択除去できる酸性成分)であれば特に限定されず、酸基を有する成分、例えば、無機酸(塩酸、硫酸、リン酸など)、有機酸[脂肪族カルボン酸(例えば、酢酸などのアルカンカルボン酸など)、芳香族カルボン酸(安息香酸など)、ヒドロキシ酸など]などが挙げられる。酸性成分は、単独で又は2種以上組みあわせてもよい。なお、酸性成分としては、無臭又は低臭の成分を好適に用いることができる。
ヒドロキシ酸としては、芳香族ヒドロキシ酸(例えば、サリチル酸、マンデル酸など)などであってもよいが、通常、脂肪族ヒドロキシ酸であってもよい。このような脂肪族ヒドロキシ酸としては、例えば、脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸類[モノ又はジヒドロキシモノカルボン酸(グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸などのモノ又はジヒドロキシC2−10アルカンモノカルボン酸、好ましくはモノ又はジヒドロキシC2−8アルカンモノカルボン酸、さらに好ましくはモノヒドロキシC2−6アルカンモノカルボン酸など)、脂肪族ヒドロキシ多価カルボン酸類(例えば、タルトロン酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸などのモノ又はジヒドロキシC3−10アルカンジカルボン酸、好ましくはモノ又はジヒドロキシC4−8アルカンジカルボン酸など)などが挙げられる。ヒドロキシ酸は、単独で又は2種以上組みあわせてもよい。
これらのヒドロキシ酸のうち、人体に対する安全性(例えば、経口安全性)、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)の選択除去性などの観点から、モノ又はジヒドロキシモノカルボン酸が好ましく、特に、モノヒドロキシC2−6アルカンモノカルボン酸(特に乳酸)が好ましい。
なお、不斉炭素原子を有するヒドロキシ酸(例えば、乳酸など)は、ラセミ体であってもよく、光学活性体であってもよい。
これらの酸性成分のうち、リン酸、ヒドロキシ酸などは、アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)の分子量を効率よく低減する効果もある。すなわち、キトサンなどのアミノ基を有する多糖類は、一般に高重合度(高分子量)であり、溶液とした場合の粘度が高すぎて扱いにくいものであるため、高濃度の溶液を作ることが困難である。従って、このような多糖類を工業的に使用する場合には、本発明においては添着量が少なくなる。例えば、通常の高重合度のキトサンを希酸に溶解したものでは、1重量%程度の溶液でも低粘度になることは少なく、非常に高粘度である。
アミノ基を有する多糖類(キトサンなど)を低分子量化する代表的な方法としては、酵素を用いて分解する方法、硫酸を用いて低分子化反応を行う方法などが知られているが、これらの方法で得られる低分子化キトサンは重合度分布が広いため、その利用価値が劣り、また得られる低分子化キトサンの収率も低い。これに対してリン酸などを用いた場合には、分子量分布が狭い低分子化キトサンを得ることができる。これらの方法については、例えば、特開平3−220202号公報などに記載されている。
このような観点から、好ましい酸性成分には、リン酸、ヒドロキシ酸、特にヒドロキシ酸(特に、乳酸などのモノヒドロキシC2−6アルカンモノカルボン酸)などが含まれる。
たばこフィルター用素材において、酸性成分(リン酸、ヒドロキシ酸など)の含有量(又は残存量)は、前記アミノ基を有する多糖類溶液の濃度やその種類にもよるが、例えば、担体100重量部に対して、1〜30重量部(例えば、1〜25重量部)、好ましくは2〜20重量部、さらに好ましくは2〜15重量部(例えば、2〜10重量部)、特に3〜5重量部程度であってもよい。
また、たばこフィルター用素材において、酸性成分(リン酸、ヒドロキシ酸など)の含有量(又は残存量)は、担体100mgに対して、例えば、0.001〜1モル、好ましくは0.005〜0.5モル、さらに好ましくは0.01〜0.3モル(例えば、0.02〜0.2モル)、特に0.03〜0.15モル程度であってもよい。
さらに、たばこフィルター用素材において、酸性成分の割合は、アミノ基を有する多糖類のグリコース単位1モルあたり、酸基(例えば、ヒドロキシ酸のカルボキシル基など)換算で(又は酸性成分全体の酸基の総量で)、0.1〜3モル、好ましくは0.3〜2.5モル、さらに好ましくは0.5〜2モル(例えば、0.7〜1.5モル)程度であってもよい。
なお、酸性成分は、アミノ基を有する多糖類を十分に溶解するに必要な量以上の量を用いない方が好ましい。また、比較的低分子量のアミノ基を有する多糖類を用いれば、酸濃度を余り高くすること無く、アミノ基を有する多糖類の濃度を高くすることができる。
なお、本発明のたばこフィルター用素材では、この素材又はフィルターの長さに応じて、アミノ基を有する多糖類、極性溶媒、保湿成分や酸性成分の使用量を調整してもよい。例えば、フィルターの長さが短い場合には、ニコチン、タールの透過度が高くなるので、アミノ基を有する多糖類の量を増やしてもよく、それに伴い、前記極性溶媒や保湿成分の量を増やしてもよい。
なお、たばこフィルター用素材は、さらに他の成分、例えば、可塑剤(トリアセチンなど)、無機微粉末(カオリン、タルク、ケイソウ土、石英、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナなど)、熱安定化剤(アルカリ又はアルカリ土類金属の塩など)、着色剤、白色度改善剤、油剤、歩留まり向上剤、サイズ剤、吸着剤(活性炭など)、生分解又は光分解促進剤(アナターゼ型酸化チタンなど)、天然高分子又はその誘導体(セルロース粉末など)などを含んでいてもよい。他の成分は、単独で又は2種以上組みあわせて使用できる。
本発明のたばこフィルター用素材の形状は、特に限定されず、担体の形状に応じて、例えば、繊維状、毛状、織布状、不織布状、トウ状、シート状、粒子状(又は粉粒状)などのいずれの形状であってもよい。また、たばこフィルター用素材の形状は、フィルター状(フィルターロッド状)であってもよい。なお、これらの形状は、担体(すなわち、アミノ基を有する多糖類溶液の処理前の担体)が予め有していてもよく、被覆処理した担体(例えば、繊維状の担体、粒子状の担体など)を、慣用の方法(例えば、抄造など)により成形又は賦形してもよい。特に、たばこフィルター用素材は、前記のように、トウ状(又はトウ構造又はフィルターロッド状、特に繊維のトウ状)であるのが好ましい。
[たばこフィルター用素材の製造方法]
本発明のたばこフィルター用素材は、担体を、少なくともアミノ基を有する多糖類および極性溶媒で被覆処理することにより得ることができ、通常、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒(および必要に応じて酸性成分)を含む溶液(極性溶媒溶液、アミノ基を有する多糖類溶液)で処理(被覆処理)することにより製造できる。すなわち、本発明のたばこフィルター用素材は、通常、担体をアミノ基を有する多糖類溶液で処理し、少なくともアミノ基を有する多糖類および極性溶媒(および必要に応じて保湿成分、酸性成分)を担体に含有させることにより得ることができる。
(アミノ基を有する多糖類溶液)
アミノ基を有する多糖類溶液において、アミノ基を有する多糖類、極性溶媒、保湿成分、酸性成分(ヒドロキシ酸など)などの成分は、前記たばこフィルター用素材の項で例示した成分を利用できる。
アミノ基を有する多糖類は高分子量である場合が多く、酸水溶液に溶解すると、その水溶液の粘度は1%程度であっても、1000mPa・sを超え、このような粘性の液体は噴霧、塗布、浸漬(ディッピング)等の方法で担体に皮膜を形成させる場合に扱い辛く、また固形分濃度を下げた場合は展着量が充分ではない場合がある。
そのため、アミノ基を有する多糖類溶液において、アミノ基を有する多糖類は、前記のように低分子化された多糖類(例えば、1重量%の水溶液であるとき、25℃の条件で、溶液粘度20mPa・s以下の多糖類)であるのが好ましい。このような低分子化された多糖類は、前記文献に記載の方法などにより予め低分子化されていてもよく、酸性成分(ヒドロキシ酸など)との組合せにおいて、アミノ基を有する多糖類溶液において、低分子化してもよい。
アミノ基を有する多糖類溶液は、極性溶媒を必須成分として含んでいる。このような極性溶媒成分は、担体に対するアミノ基を有する多糖類溶液の処理を簡便にし、アミノ基を有する多糖類の含有量(およびヒドロキシ酸の含有量)を効率よく調整できる。また、極性溶媒は、アミノ基を有する多糖類溶液の処理条件を調整することにより、前記のように、たばこフィルター用素材に残存し、アミノ基を有する多糖類(およびヒドロキシ酸)と相まって、アルデヒドの選択除去性能を一層向上できる。
アミノ基を有する多糖類溶液において、アミノ基を有する多糖類の割合は、極性溶媒(又は極性溶媒および保湿成分の総量)100重量部に対して、0.0005〜150重量部程度の範囲から選択でき、例えば、0.001〜100重量部(例えば、0.005〜80重量部)、好ましくは0.01〜50重量部(例えば、0.05〜30重量部)、さらに好ましくは0.1〜20重量部、特に0.5〜15重量部(例えば、1〜10重量部)程度であってもよい。
特に、アミノ基を有する多糖類としてキトサンを、極性溶媒として水および他の極性溶媒(グリセリンなど)を用いた場合、極性溶媒(極性溶媒の総量)100重量部に対して、キトサン0.0005〜75重量部、好ましくは0.001〜50重量部、さらに好ましくは0.005〜30重量部(例えば、0.01〜20重量部)、特に0.05〜15重量部程度であってもよい。なお、この比率は極性溶媒の分子量、式量、水酸基の価数などにより適宜調整できる。
なお、アミノ基を有する多糖類溶液は、さらに、前記保湿成分、前記他の成分(可塑剤など)を含んでいてもよい。保湿成分の割合は、アミノ基を有する多糖類100重量部に対して、例えば、0.001〜50重量部、好ましくは0.01〜30重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部程度であってもよい。
また、前記アミノ基を有する多糖類溶液は、前記のように、酸性成分を含んでいてもよい。酸性成分を使用する場合、アミノ基を有する多糖類溶液において、アミノ基を有する多糖類と酸性成分(ヒドロキシ酸など)との割合は、例えば、前者/後者(重量比)=99/1〜30/70、好ましくは90/10〜40/60、さらに好ましくは70/30〜50/50程度であってもよい。なお、アミノ基を有する多糖類を溶解できる範囲内で酸性成分の量は少ない方が好ましい。
なお、アミノ基を有する多糖類溶液の溶媒成分は、少なくとも前記極性溶媒で構成されていればよく、ホルムアルデヒドの選択除去性に支障がない限り、非極性溶媒(炭化水素類など)を含んでいてもよい。
また、アミノ基を有する多糖類溶液の固形分濃度は、例えば、0.5〜50重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは1.5〜20重量%(例えば、2〜15重量%)程度であってもよい。
アミノ基を有する多糖類溶液の粘度(溶液粘度)は、アミノ基を有する多糖類、極性溶媒、さらにはヒドロキシ酸などの担体に対する被覆量や作業性などに応じて適宜選択でき、例えば、25℃において、B型粘度計、60回転で測定した場合で、1〜20000mPa・sの範囲から選択でき、例えば、2〜10000mPa・s、好ましくは10〜5000mPa・s、さらに好ましくは30〜2000mPa・s(例えば、100〜1200mPa・s)程度であってもよい。
(被覆処理方法)
被覆処理方法(処理方法)としては、担体の形状(繊維状、フィルター状など)や材料などに応じて適宜選択でき、担体とアミノ基を有する多糖類溶液とを接触させることができれば特に限定されず、例えば、(i)担体をアミノ基を有する多糖類溶液に浸漬(又は含浸、ディッピング)する方法、(ii)担体にアミノ基を有する多糖類溶液を噴霧又は散布(又は撒布)する方法、(iii)担体にアミノ基を有する多糖類溶液を塗布する方法などが挙げられる。これらの処理方法は、単独で又は2種以上組みあわせてもよい。
本発明のこのような処理方法は、たばこフィルタの既存の製造装置、特にセルロースアセテートフィラメントを用いたトウ構造のたばこフィルタの製造装置に導入することが容易であり、粉粒状のアミノ基を有する多糖類やアミノ基を有する多糖類の分散液を使用する方法などに比較して、たばこフィルター用素材やたばこフィルターから脱落しにくく、たばことして好ましい性質を有している。例えば、アミノ基を有する多糖類溶液をフィルタトウの紡糸工程で前記方法(噴霧、塗布、浸漬(ディッピング)など)の方法により担体に皮膜を形成してもよい。更には、フィルタトウバンドの集積梱包材(ベール)からトウバンドを巻きだし、フィルタロッドに成形する工程(巻き上げ工程)で噴霧、塗布、浸漬(ディッピング)等の方法により担体に皮膜を形成してもよい。また、製造されたトウの集束体(プラグ)に浸漬(ディピィング)などの方法により担体に皮膜を形成してもよい。
さらに、前記処理方法では、フィラメントの表面に均一又は均質な薄膜を形成できる。そのため、アミノ基を有する多糖類の比表面積を大きくすることができ、たばこフィルター用素材におけるアミノ基を有する多糖類の含有量が小さくても、粒状での添加に比較して、少量の添加量でホルムアルデヒドの除去性能を発揮することができ、アミノ基を有する多糖類の物理的吸着の効果を抑制してホルムアルデヒドの選択除去性能を効率よく向上させることができる。詳細には、キトサンなどのアミノ基を有する多糖類を多量に用いると、活性炭などと同様の物理吸着能が生じ、微小粒子であるタール、ニコチンを除去してしまうが、活性化されたキトサン(又は効果的に可塑化されたキトサン)を均一な皮膜にして、担体(フィルタートウなど)に被覆(添着)することにより、アミノ基を有する多糖類のもつ化学吸着能が効率よく発揮され、微小粒子であるタール、ニコチンの除去率が少ないまま、ホルムアルデヒド類を選択除去する性能が得られる。すなわち、本発明の前記処理方法では、水素結合の影響を緩和するとともに、均一な薄膜とすることの相乗的な効果により、より一層ホルムアルデヒドの選択除去能を向上できる。
これらの方法のうち、担体をアミノ基を有する多糖類溶液を噴霧又は散布する方法(ii)が好ましい。このような方法では、特に、前記担体が繊維状物質(例えば、トウ構造の担体)である場合、担体(又は担体の浸漬部分)に対してアミノ基を有する多糖類および極性溶媒(およびヒドロキシ酸、さらには保湿成分などの他の成分)を簡便にかつ効率よく含有させることができる。
アミノ基を有する多糖類溶液による処理は、担体の一部又は全部に対して行えばよく、特に、トウ構造であれば、トウ構造のフィルタのフィルタプラグ成形過程(巻き上げ工程)において、トリアセチンなどのフィルタトウ常用の可塑剤および活性炭の添加装置の一部として設置し、開繊されたフィルタトウに添着することができる。この場合は、トウの全てがアミノ基を有する多糖類溶液に添着されている必要はない。また、浸漬する方法(i)では、少なくとも担体(又は担体の浸漬部分)の表面全体(好ましくは担体に浸漬部分の表面および内部全体)に対して処理を行ってもよい。
浸漬する方法(i)において、浸漬時間(又は処理時間)は、アミノ基を有する多糖類の含有の態様や含有量などに応じて選択でき、例えば、数秒以上(例えば、1秒〜24時間)、好ましくは30秒〜1時間、さらに好ましくは1〜30分程度であってもよく、工業的には、例えば、数秒(例えば、1〜3秒)以上であればよく、好ましくは1〜30秒、さらに好ましくは3〜15秒程度であってもよい。
なお、アミノ基を有する多糖類溶液により処理された担体は、通常、乾燥させる。このような乾燥により、溶媒成分などの揮発成分をある程度除去できるとともに、ヒドロキシ酸や溶媒成分(水など)のたばこフィルター用素材に対する含有量を調整できる。
乾燥は、必要な極性溶媒の残存量を得ることができるのであれば、どのような方法でもよく、自然乾燥又は風乾であってもよいが、通常、減圧可能な乾燥機(減圧乾燥機など)、熱風乾燥機などの乾燥機を使用して行う場合が多い。
乾燥は、室温下(例えば、15〜25℃程度)で行ってもよく、加温下(例えば、40〜200℃、好ましくは45〜180℃、さらに好ましくは50〜150℃程度)で行ってもよい。また、乾燥は、常圧又は減圧下で行ってもよい。乾燥時間は、乾燥条件や極性溶媒の種類などにもよるが、極性溶媒をたばこフィルター素材に保持できる範囲で選択でき、例えば、1分以上(例えば、3分〜10時間)、好ましくは5分〜5時間(例えば、10分〜3時間)、さらに好ましくは20分〜2時間(例えば、30〜90分)程度であってもよい。なお、乾燥条件(温度、乾燥圧力、乾燥時間)は、極性溶媒の種類に応じて適宜選択できる。例えば、極性溶媒として比較的高い沸点の極性溶媒(グリセリンなど)は、揮発しない(又は揮発しにくい)ため、加熱下及び/又は長時間[例えば、3時間以上(例えば、5〜24時間)]などの条件で乾燥させても、効率よくたばこフィルター用素材中に残存させることができる。
[たばこフィルターおよびたばこ]
本発明のたばこフィルター用素材は、たばこフィルターを構成するのに有用である。たばこフィルターは、前記たばこフィルター用素材の形態に応じて、本発明のたばこフィルター用素材を単独で又は2種以上組みあわせて構成してもよく、本発明のたばこフィルター用素材と他のたばこフィルター用素材[例えば、被覆処理された粉粒状のたばこフィルター用素材と前記繊維状素材(被覆処理されていない繊維状素材など)など]とで構成してもよい。例えば、本発明のたばこフィルター用素材は、複数に分割[2分割(デュアル(dual))、3分割(トリプル(triple))など)された構造を有するたばこフィルターの少なくとも一つの分割部分を構成し(例えば、2分割されたフィルターの一方の部分、3分割されたフィルターの両端部分など)、他の分割部分(例えば、2分割のフィルターの他方の部分、3分割されたフィルターの中間部分など)を他のたばこフィルター用素材[例えば、活性炭などの粒状物質が充填されたフィルター素材(活性炭などの粒状物質を含む部分(ダルメシアン(dalmatian)部分)と粒状物質を含まない他の部分(ナチュラル(natural))とを有するフィルター素材など)など]で構成してもよい。
前記たばこフィルターは、担体又はフィルターの構造に応じて慣用の方法により成形できる。例えば、トウ構造のフィルター(フィルターロッドを有するフィルター)は、前記たばこフィルター用素材を開繊し、トリアセチンなどの常用の可塑剤を添着し、所定の直径に集束し、巻紙で固定させるプラグ巻上げ機を用いてフィルタープラグとする方法により成形できる。また、非トウ構造のフィルターは、慣用の方法、例えば、(a)繊維状、粉末状などのフィルター素材を、そのままフィルターロッド成形用金型に充填してフィルタープラグとする方法、(b)予め成形されたフィルタープラグの空間に前記フィルター素材を充填する方法などにより製造してもよい。
本発明のたばこフィルターは、前記たばこフィルター用素材で構成されているため、ニコチンやタールなどの喫味成分を高いレベルで保持しつつ、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を効率よく除去できる。そのため、本発明には、前記たばこフィルター用素材でたばこフィルター(又はたばこ)を構成することにより、前記たばこフィルター(又はたばこ)を通過するたばこ煙中のアルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を低減する方法[詳細には、前記たばこフィルターを通過するたばこ煙中のニコチンおよびタールを保持しつつ、アルデヒド類(特に、ホルムアルデヒド)を低減する方法]も含まれる。
例えば、前記たばこフィルターのホルムアルデヒド保持率(重量換算)は、90%以下(例えば、0〜88%)の範囲から選択でき、例えば、85%以下(例えば、3〜80%)、好ましくは70%以下(例えば、5〜65%)、さらに好ましくは65%以下(例えば、10〜60%)、特に50%以下(例えば、15〜45%)程度であり、高いレベルでホルムアルデヒドを除去できる。
また、前記たばこフィルターのニコチン保持率(重量換算)およびタール保持率(重量換算)は、それぞれ、60%以上(例えば、65〜100%)、好ましくは70%以上(例えば、75〜99%)、さらに好ましくは80%以上(例えば、85〜98%)程度である。
特に、前記たばこフィルターのニコチン保持率(重量換算)は、60%以上(例えば、65〜100%)の範囲から選択でき、例えば、70%以上(例えば、75〜99%)、好ましくは80%以上(例えば、82〜98%)、さらに好ましくは85%以上(例えば、88〜95%)程度である。また、前記たばこフィルターのタール保持率(重量換算)は、65%以上(例えば、70〜100%)の範囲から選択でき、例えば、75%以上(例えば、78〜99.9%)、好ましくは85%以上(例えば、88〜99.5%)、さらに好ましくは90%以上(例えば、92〜99%)程度である。
なお、前記保持率(ホルムアルデヒド保持率、ニコチン保持率、タール保持率)とは、被覆処理前のたばこフィルター用素材で構成されたたばこフィルターを通過するたばこ煙中のホルムアルデヒド量(又はニコチン量又はタール量)を基準として測定できる。すなわち、前記「保持率」とは、前記被覆処理されていないたばこフィルター用素材(又は前記被覆処理前のたばこフィルター用素材)で構成されたたばこフィルターを所定の条件(流量、時間、回数など)において通過するたばこ煙中のホルムアルデヒド量(又はニコチン量又はタール量)をXとし、このホルムアルデヒド量(又はニコチン量又はタール量)Xと同一の条件(流量、時間、回数など)において、前記被覆処理されているたばこフィルター用素材で構成されたたばこフィルターを通過するたばこ煙中のホルムアルデヒド量(又はニコチン量又はタール量)をYとするとき、下記式で表される。
保持率(%)=(Y/X)×100。
また、本発明では、通常、アミノ基を有する多糖類および極性溶媒を含む溶液で処理した担体を使用するので、たばこフィルターの通気抵抗を増大させることなく、たばこフィルター内に組み込むことができる。そのため、本発明のたばこフィルターは、たばこ煙用に適した通気性を有しており、たばこフィルターの通気抵抗は、長さ120mm、円周24.5±0.2mmのたばこフィルターを、流量17.5ml/秒で空気を通過させたときの圧力損失で測定したとき、150〜600mmWG(ウォーターゲージ)の範囲から選択でき、例えば、180〜500mmWG、好ましくは200〜450mmWG(例えば、220〜400mmWG)、さらに好ましくは250〜350mmWG程度であってもよい。
また、本発明のたばこは、前記たばこフィルター(又はたばこフィルター用素材)を備えている。たばこフィルターの配設部位は特に制限されないが、巻紙により、棒状に成形されたたばこにおいては、口元の部位、又は口元と紙巻きタバコとの間に配設する場合が多い。なお、たばこの断面外周は、前記フィルターの断面外周に対応している場合が多く、通常、15〜30mm、好ましくは17〜27mm程度であってもよい。
本発明のたばこフィルター用素材は、たばこフィルター(およびたばこ)を構成するのに有用である。このような本発明のたばこフィルター(およびたばこ)では、喫煙時において、ニコチン、タールなどの喫味成分を保持しつつ、適度な通気抵抗も保持できるので、喫味(香喫味)、さらには喫煙の満足感を損なうことがなく、人体に有害なホルムアルデヒドなどのアルデヒド類を選択的に除去できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例において各特性(通気抵抗、ニコチン量、タール量、ホルムアルデヒド量)は、市販のたばこ[ピース・ライト・ボックス(登録商標第2122839号)(日本たばこ産業株式会社製)]を用いて、下記の方法により測定した。
[通気抵抗]
上記のたばこ[ピース・ライト・ボックス(登録商標第2122839号)(日本たばこ産業株式会社製)]の通気抵抗を直接、たばこ葉の部分を含むたばこ煙用フィルタサンプルを用いて測定した。このサンプルにおいて、フィルタ部分の長さは25mm、円周は約25mmであった。通気抵抗は、たばこ煙用フィルタサンプル内に、流量17.5ml/秒で空気を通過させたときの圧力損失(mmWG)を、自動通気抵抗測定器(フィルトローナ社製、FTS300)を用いて測定した。
[ニコチン量、タール量]
たばこ煙用フィルタサンプルを用い、ピストンタイプの定容量型自動喫煙器(ボルグワルド社製RM20/CS)により、流量17.5ml/秒で喫煙時間2秒/回、喫煙頻度1回/分の条件で喫煙を行った。フィルタを通過した煙中のニコチン及びタールはガラス繊維製フィルタ(ケンブリッジフィルタ)で捕集し、ニコチン量はガスクロマトグラフ((株)日立製作所製G−3000)を用いて測定した。
タール量は重量法により測定を行った。
対照品のケンブリッジフィルタに付着したニコチン量およびタール量をそれぞれTn、Ttとし、比較例及び実施例でケンブリッジフィルタに付着したニコチン量およびタール量をそれぞれCn、Ctとして次式によりニコチン及びタールの除去率を算出した。
ニコチン除去率(%)=100×(1−Cn/Tn)
タール除去率(%)=100×(1−Ct/Tt)。
[ホルムアルデヒド除去率]
たばこ煙用フィルタサンプルを用い、ピストンタイプの定容量型自動喫煙器(ボルグワルド社製RM20/CS)により、流量17.5ml/秒で喫煙時間2秒/回、喫煙頻度1回/分の条件で喫煙を行った。フィルタを通過した煙中のホルムアルデヒドは、DNPH(ジニトロフェニルヒドラジン)溶液で捕集し、DNPHで誘導体化した上でガスクロマトグラフ((株)日立製作所製G−3000)を用いてUV(紫外線)の吸光度を用い測定した。
対照品で捕集されたホルムアルデヒド量Tfとし、下記の比較例及び実施例で捕集したホルムアルデヒド量をCfとして次式によりホルムアルデヒド除去率を算出した。
ホルムアルデヒド除去率(%)=100×(1−Cf/Tf)。
(比較例1)
比較例1ではキトサン粒子を用いた。キトサン粒子は、大日精化工業株式会社製、「ダイキトサンM(Daichitosan M)」を粉砕機を用いて粉砕して調製した。このキトサン粒子を篩いにかけ、28メッシュを通過し、かつ60メッシュは通過しない粒子を集めた。
市販の煙草[ピース・ライト・ボックス(登録商標第2122839号)(日本たばこ産業株式会社製)]のセルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長さ20mm、内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
このガラス管によって生じた9mmの空間に上記キトサン粉末20mgを充填した。次に先に切断した短片すなわち、14mmのフィルタ部(110mg)を用いてガラス管に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。またフィルタ間の延長された9mmの部分にはキトサンの粒子が充填されている状態とした。キトサン粒子の充填量は煙草一本当たり20mgであった。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。そして、得られたニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率(削減率)を前記式により算出した。結果を表1に示す。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、キトサン粒子を充填しない以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(比較例2)
比較例2では、通常、たばこ煙フィルタによく用いられる活性炭を用いた。活性炭としては二村化学工業株式会社製 破砕炭CW350SZを用いた。この破砕炭を篩いにかけ、30メッシュを通過しかつ、50メッシュは通過しない粒子を集めた。比較例1と同様にして、フィルタ間に活性炭を充填した。活性炭の充填量は煙草一本当たり20mgであった。
このたばこサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン量、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。そして、得られたニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を前記式により算出した。結果を表1に示す。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、活性炭を充填しない以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(実施例1)
比較例1と同様にして、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長20mm内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
切断した短片すなわち14mmのフィルタ部を、脱アセチル化度85%のキトサン2重量%および乳酸1重量%を含むキトサン水溶液(大日精化工業(株)製、「ダイキトサンW−10」を水で5倍希釈したもの)に10分間浸漬した。浸漬後のフィルター部を、真空乾燥機に入れ、温度18℃および圧力680mmHgの条件で60分間乾燥させた。乾燥後得られたフィルター部に含有されているキトサンは8.6mg、乳酸は4.3mg、水は123mgであった。
乾燥後の14mmのフィルタ部を用いて、前記ガラス管によって生じた9mmの空間に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。得られたサンプルのニコチン保持率は97%、タール保持率は99%、ホルムアルデヒド除去率は66%(すなわち、保持率34%)、通気抵抗は166mmWGであった。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、切断した14mmのフィルタ短片に何も処理をしないで使用する以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(実施例2)
比較例1と同様にして、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長20mm内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
切断した短片すなわち14mmのフィルター部を、脱アセチル化度85%のキトサン2重量%および乳酸1重量%を含むキトサン水溶液(大日精化工業(株)製、「ダイキトサンW−10」を水で5倍希釈したもの)に、さらに極性溶媒(保湿成分)としてのグリセリン2重量%を添加した溶液に10分間浸漬した。浸漬後のフィルター部を、真空乾燥機に入れ、温度18℃および圧力680mmHgの条件で8時間30分間乾燥させた。乾燥後得られたフィルター部に含有されているキトサンは8.6mg、乳酸は4.3mg、水は3mg、グリセリン13mgであった。
乾燥後の14mmのフィルタ部を用いて、前記ガラス管によって生じた9mmの空間に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。得られたサンプルのニコチン保持率は98%、タール保持率は99%、ホルムアルデヒド除去率は40%(すなわち、保持率60%)、通気抵抗は164mmWGであった。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、切断した14mmのフィルタ短片に何も処理をしないで使用する以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(実施例3)
比較例1と同様にして、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長20mm内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
切断した短片すなわち14mmのフィルタ部を、脱アセチル化度85%のキトサン2重量%および乳酸1重量%を含むキトサン水溶液(大日精化工業(株)製、「ダイキトサンW−10」を水で5倍希釈したもの)に、さらに極性溶媒としてのグリセリン1重量%を添加した溶液に10分間浸漬した。浸漬後のフィルター部を、真空乾燥機に入れ、温度18℃および圧力680mmHgの条件で8時間30分間乾燥させた。乾燥後得られたフィルター部に含有されているキトサンは8.6mg、乳酸は4.3mg、水は5mg、グリセリン7mgであった。
乾燥後の14mmのフィルタ部を用いて、前記ガラス管によって生じた9mmの空間に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。得られたサンプルのニコチン保持率は95%、タール保持率は99%、ホルムアルデヒド除去率は16%(すなわち、保持率84%)、通気抵抗は154mmWGであった。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、切断した14mmのフィルタ短片に何も処理をしないで使用する以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(実施例4)
比較例1と同様にして、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長20mm内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
切断した短片すなわち14mmのフィルタ部を、脱アセチル化度85%のキトサン2重量%および乳酸1重量%を含むキトサン水溶液(大日精化工業(株)製、「ダイキトサンW−10」を水で5倍希釈したもの)に、さらに極性溶媒としてのグリセリン3重量%を添加した溶液に10分間浸漬した。浸漬後のフィルター部を、真空乾燥機に入れ、温度18℃および圧力680mmHgの条件で8時間30分間乾燥させた。乾燥後得られたフィルター部に含有されているキトサンは9.3mg、乳酸は4.7mg、水は6mg、グリセリン21mgであった。
乾燥後の14mmのフィルタ部を用いて、前記ガラス管によって生じた9mmの空間に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。得られたサンプルのニコチン保持率は89%、タール保持率は100%、ホルムアルデヒド除去率は55%(すなわち、保持率45%)、通気抵抗は158mmWGであった。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、切断した14mmのフィルタ短片に何も処理をしないで使用する以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
(実施例5)
比較例1と同様にして、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタ本体(25mm)の末端から14mmの部分をカミソリで切断した。切断した長片すなわち、タバコ葉充填片のフィルター部に長20mm内径8mmのガラス管を残フィルター長に相当する長さ(11mm)だけ挿入し、これらをシーリングテープにて結束した。
切断した短片すなわち14mmのフィルタ部を、脱アセチル化度85%のキトサン2重量%および乳酸1重量%を含むキトサン水溶液(大日精化工業(株)製、「ダイキトサンW−10」を水で5倍希釈したもの)に、さらに極性溶媒としてのグリセリン4重量%を添加した溶液に10分間浸漬した。浸漬後のフィルター部を、真空乾燥機に入れ、温度18℃および圧力680mmHgの条件で8時間30分間乾燥させた。乾燥後得られたフィルター部に含有されているキトサンは9.3mg、乳酸は4.7mg、水は6mg、グリセリン28mgであった。
乾燥後の14mmのフィルタ部を用いて、前記ガラス管によって生じた9mmの空間に栓をした。そして、このガラス管とフィルタの接続部分にもシーリングテープを巻いて密閉した。したがって、セルロースジアセテート捲縮繊維トウのフィルタの長さとしては、25mmとなる。
このたばこ煙用フィルタサンプルについて上記の通気抵抗、ニコチン、タール量、ホルムアルデヒド量の測定を行った。得られたサンプルのニコチン保持率は89%、タール保持率は99%、ホルムアルデヒド除去率は57%(すなわち、保持率43%)、通気抵抗は162mmWGであった。
なお、ニコチン、タール及びホルムアルデヒド除去率を評価するための対照品としては、切断した14mmのフィルタ短片に何も処理をしないで使用する以外は、上記方法と同様にして作製したものを用いた。
結果を表1に示す。