JP5398143B2 - カーボンオントウ・フィルタを有するシガレット - Google Patents

Description

本発明は、シガレットなどの喫煙物品に関し、より具体的には、シガレットの長期の在庫保存期間にわたって主流煙から気相成分を有利に除去するように配置された吸着剤及び繊維フィルタ材料を備えたフィルタセグメントを含むシガレットに関する。

喫煙物品、特にシガレットは一般に、包装紙によって囲まれた細断タバコのタバコロッド（通常はカット充填材の形態）と、該タバコロッドと末端間をつないだ関係で整列した円筒形フィルタとを備える。通常、フィルタは、チップペーパーによってタバコロッドに取り付けたセルロースアセテート・トウのプラグを含む。フィルタに沿った位置周辺の一列又は複数列の穿孔によって主流煙の通気が行われる。このような通気により、吸引される主流煙が周囲の空気で希釈されタールの送達が低減される。

シガレットに点火すると、喫煙者は、シガレットの着火端部のコールから主流煙を吸引する。吸引されたシガレットの煙は、最初にフィルタの上流側端末部分に入り、次いで、シガレットの頬側（唇側）端部に隣接した下流側部分を通過する。

特定のシガレットは、活性炭などの吸着材料を組み込んだフィルタセグメントを有し、このような実施例は、Ｔｏｖｅｙに付与された米国特許第２，８８１，７７０号、Ｓｐｒｏｕｌｌ他に付与された米国特許第３，３５３，５４３号、Ｓｅｌｉｇｍａｎ他に付与された米国特許第３，１０１，７２３号、及びＲａｎｉｅｒ他に付与された米国特許第４，４８１，９５８号に記載されている。特定の市販のフィルタは、カーボンの粒子又は顆粒（例えば活性炭）を単体又はセルロースアセテート・トウ内部に分散させており、別の市販のフィルタは、カーボン線条をセルロースアセテート・トウ内に分散させ、更に別の市販のフィルタは、いわゆる「プラグ−空間−プラグ」、「キャビティフィルタ」、又は「三重フィルタ」設計を有する。市販のフィルタの実施例として、Ｆｉｌｔｒｏｎａ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｔｄ．のＳＣＳ ＩＶ Ｄｕａｌ Ｓｏｌｉｄ Ｃｈａｒｃｏａｌ Ｆｉｌｔｅｒ及びＴｒｉｐｌｅ Ｓｏｌｉｄ Ｃｈａｒｃｏａｌ Ｆｉｌｔｅｒ；ＢａｕｍｇａｒｔｎｅｒのＴｒｉｐｌｅ Ｃａｖｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ；並びにＦｉｌｔｒｏｎａ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｔｄ．のＡＣＴがある。同様に、Ｃｌａｒｋｅ他のＷｏｒｌｄ Ｔｏｂａｃｃｏ，ｐ．５５（１９９２年１１月）を参照されたい。シガレット及びフィルタの特性及び組成の詳細な説明は、Ｇｅｎｔｒｙ他に付与された米国特許第５，４０４，８９０号及び第５，５６８，８１９号に見出され、これらの開示事項は引用により本明細書に組み込まれる。

「プラグ−空間−プラグ」と呼ばれるシガレットを備えた典型的な従来技術ではこれまで、空間内に含まれる吸着剤のベッドに沿った位置に通気部を位置付けるようにし、フィルタの頬側端部からの通気孔の十分な間隔を得るようになっていた。この際に、喫煙者の唇は通気孔を遮ることにはならない。しかしながら、このような配置は、吸収剤ベッドの少なくとも一部において主流煙の速度を増大させる傾向があるので、吸着剤の濾過効果を低下させる傾向がある。

カーボン含有環状フィルタ領域を有するフィルタの種々の環状配置は、従来技術において開示されている。例えば、欧州特許出願番号第５７９，４１０では、多孔質濾過材料又は気相多孔質膜によって形成された中空管状キャビティのいずれかを囲む環状カーボン含有領域を有する幾つかのシガレットの実施形態を示している。同様に、Ｃｒｅｌｌｉｎ他に付与された米国特許第３，８９４，５４５号は、気相多孔質膜を囲む環状のカーボン含有領域、又は気相多孔質膜によって囲まれたカーボン含有材料のロッドの種々の構成を示している。

カーボンを組み込んだシガレットフィルタ要素は、そこを通過する主流煙の成分を除去する能力がある。特に、活性炭は、主流煙中に存在する特定の気相成分のレベルを低下させる傾向があり、結果的に当該煙の官能的性質に変化を生じさせる。

カーボン含有フィルタのこのような利点にもかかわらず、これまではこのフィルタは広く利用されていなかった。これまでの構成では、カーボンフィルタからの主流煙が消費者の嗜好に反する香味特徴を有する傾向があり、そのため市販のシガレットでのこれらの採用はこれまで普及していないことが明らかになった。同様に、繊維トウフィルタ中の可塑剤は、時間と共に特定のカーボン成分を劣化させるので、このようなフィルタ構成を含むシガレットの長期の在庫保存期間にわたって気相成分除去におけるカーボンの有効性が低下する傾向がある。

シガレットの主流煙中に存在する気相成分を吸収及び／又は吸着できるカーボン及び／又は他の材料を組み込んだシガレットフィルタを有すると共に、好ましい吸収／吸着、希釈、及び吸引特性をもたらすシガレットを提供するのが望ましいであろう。

更に、吸着剤／吸収剤を含有する領域において望ましい滞留時間を有すると同時に希釈領域及び吸着剤／吸収剤の下流側の圧力低下を達成し、気相成分は低減されているが許容可能な風味及び吸引抵抗を有する吸煙の許容可能な吸引特性をもたらすようにするフィルタを提供するのが望ましいであろう。

米国特許第２，８８１，７７０号公報 米国特許第３，３５３，５４３号公報 米国特許第３，１０１，７２３号公報 米国特許第４，４８１，９５８号公報 米国特許第５，４０４，８９０号公報 米国特許第５，５６８，８１９号公報 欧州特許出願番号第５７９，４１０公報 米国特許第３，８９４，５４５号公報 米国特許第５，２６３，９９９号公報 米国特許第５，９９７，６９１号公報 米国特許第６，７６１，１７４号公報 Ｃｌａｒｋｅ他のＷｏｒｌｄ Ｔｏｂａｃｃｏ，ｐ．５５（１９９２年１１月）

本発明によれば、シガレットなどの喫煙物品は、タバコロッドとトウ上に高活性炭の粒子を有する繊維トウを含む多成分フィルタとを備える。望ましい実施形態では、活性炭はまた、香味を含有し、繊維トウ上に高度な活性炭粒子を含む。主流煙がフィルタの上流側部分を通って吸引されると、気相煙成分が除去されて活性炭から香味が放出される。各吸煙中に燃焼するタバコの量を制限するために通気部が設けられ、この通気部は、吸着剤を通る主流煙の速度を低下させるためにカーボンオントウの大部分の下流側位置に配置される。セルロースアセテート・トウ上の高度活性炭粒子は、１、３ブタジエン、アクロレイン、イソプレン、プロピオンアルデヒド、アクリロニトリル、ベンゼン、及びトルエンの９０％又はそれ以上の低減、並びにアセトアルデヒドの８０％又はそれ以上の低減を含む、主流煙の気相成分の有意な低減を達成すると考えられる。

有利には、本発明は、吸着剤材料を含有するフィルタ領域内の煙に対して最適な滞留時間を達成する利点に対処し、同時に周囲の空気による煙の好ましい希釈を達成し、大部分の喫煙者が期待しているような吸引に対する許容可能な抵抗をもたらす。

上記並びに以下のことから明らかになるであろう本発明の他の利点及び特徴に関して、本発明の性質は、本発明の以下の詳細な説明、添付の請求項、及び図面に示された幾つかの図を参照することによってより明確に理解することができる。

上述のことに加えて本発明の新規の特徴及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を読めば当業者には明らかになるであろう。図面において同じ参照番号は同じ要素を示す。

図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態は、細断タバコなどの喫煙可能材料のロッド１２と、該ロッド１２にチップペーパー１６により取り付けられた多成分フィルタ１４とを含むシガレット１０を提供する。シガレットに着火すると、タバコロッド１２により主流煙が発生し、該タバコロッドからフィルタ１４を通って吸引される。

本明細書では、フィルタセグメントと他の特徴部との間の「上流」及び「下流」の相対位置は、主流煙がタバコロッド１２から多成分フィルタ１４を通って吸引されるときの主流煙の方向に関して記述される。

好ましくは、フィルタ１４は、トウ全体にわたって分布された顆粒２０上に高度に活性化されたカーボン粒子を有するトリアセチンなどの好適な可塑剤を含むセルロースアセテート・トウ１８を含む。唇側端部（頬側）要素２２は、トウ１８及びカーボン２０の下流側にある。

唇側端部（頬側）要素２２は、好ましくは中度から低度の粒子効率のセルロースアセテートプラグ又は他の適切な繊維材料又はウェブ材料の形態である。好ましくは、粒子効率は低く、多成分フィルタ１４の所望の全ＲＴＤが実現されるようにデニールと総計デニールが選択される。

トウ１８上のカーボン２０は、顆粒及び同様のものなどの形態が好ましい。好適な実施形態のカーボンは、広い表面積の活性炭、例えばシガレット産業で使用される代表的なＡＳＴＭメッシュサイズか又はこれよりも微細なココナツ殻ベースのカーボンであるのが好ましい。活性炭は、主流煙の成分、特にアルデヒド、ケトン、及び他の揮発性有機化合物を含む気相のもの、詳細には１、３ブタジエン、アクロレイン、イソプレン、プロピオンアルデヒド、アクリロニトリル、ベンゼン、トルエン、スチレン、アセトアルデヒド、及びシアン化水素を吸着する。

カーボン粒子２０に関連して、これらのメッシュサイズは１０から８０が好ましく、２０から７０のメッシュサイズが更に好ましい。更に、上述のように、カーボン粒子は高度に活性化され、ＣＴＣ（四塩化炭素）法によって測定した目標活性度が約９５％であるのに対して、全活性度が９０％から１１０％の範囲にある。

カーボン粒子２０は、香味を含有するか又は香味を含浸させ、これらの吸着剤粒子が主流煙から１つ又はそれ以上の気相煙成分を除去するだけでなく、主流煙流に香味を放出するようにすることができる。好ましくは、香味は、混合（タンブリング）ドラム中で１束の活性炭に香味料を噴霧することによって、或いは流動剤として窒素を使用して流動化したベッドにおいてカーボン顆粒に加えられ、この場合、香味料はベッド内でカーボンに噴霧することができる。香味の付加は、トウ１８全体にわたってカーボン顆粒を分布させる前に行われる。

好ましくは、１つ又はそれ以上の円周状列の穿孔２４は、カーボンオントウ１８、２０上のカーボンの下流端部に沿った位置でチップペーパー１６によって形成される。好適な配置は、シガレットの頬側端部と穿孔２４との間の距離を最大にし、該距離は、喫煙者の唇が穿孔２４を遮らないように少なくとも１２ｍｍ（ミリメートル）又はそれ以上であるのが好ましい。

好ましくは、通気のレベルは、ＦＴＣタール送達が６ｍｇのシガレットで４０から６０％の範囲、より好ましくは約４５から５５％の範囲である。

通気が主流煙を希釈するだけでなく、低粒子効率フィルタ１４と結合されたときに各吸煙中に燃焼されるタバコの量の低減を生じると考えられる。通気は、コールに対する吸引動作を低減するので、吸煙中に燃焼されるタバコの量が減少する。その結果、喫煙成分の絶対量が低減される。

有利には、本発明の穿孔２４は、カーボンオントウ・フィルタの下流側端部に配置され、その結果、カーボン粒子２０の大部分を通る主流煙の速度が低下し、カーボン２０間での主流煙の滞留時間が増加する。滞留時間が長くなることにより、対象となる主流煙の成分の低減における活性炭の有効性が向上する。煙は、穿孔２４を通過して主流煙と混合する周囲の空気によって希釈され、約４５−６５％の範囲の空気希釈を達成する。例えば、５０％の空気希釈では、希釈穿孔の上流でシガレットを通る流れは５０％に低下し、これにより煙の速度が５０％低下する。

好ましくは、トウ１８上のカーボン充填量２０の範囲は、約１２０ｍｇの目標充填量に対して少なくとも９０から１２０ｍｇ（ミリグラム）を上回る範囲を含む。このようなカーボン充填量は、香味に優れたシガレットを提供し、１、３ブタジエン、アクロレイン、イソプレン、プロピオンアルデヒド、アクリロニトリル、ベンゼン、及びトルエンの９０％又はそれ以上の低減、並びにアセトアルデヒドの８０％又はそれ以上の低減を含む、主流煙の気相成分の大幅な低減を実現する。カーボン充填量が高くなると、製品の予想在庫保存期間（最大６ヶ月又はそれ以上）にわたってこのような低減を達成するのに十分な適切な活性レベルが保証される。

９０から１１０％の範囲及び約９５％の目標のカーボン活性では、繊維トウ上で使用される可塑剤（例えばトリアセチン）に起因する有意な悪影響は存在しない。繊維トウ１８がトリアセチン可塑剤を備えたセルロースアセテートである場合には、トリアセチンのレベルは、どのようなレベルが必要とされてもよく（通常約６％）、こうしたレベルは、主流煙の気相成分の上記のパーセンテージ低減に悪影響を及ぼさない。これらのカーボン活性パーセンテージでは、シガレット製品の在庫保存期間にわたるカーボンの有意な非活性化はなく、これにより全在庫保存期間にわたって気相成分のパーセンテージ低減が生じる。１２ヶ月の長期にわたる在庫保存期間のシガレットは、１ヶ月経過後のシガレットとほぼ同じ有効性を有する。

一例として、タバコロッド１２の長さは好適には４９ｍｍであり、多成分フィルタ１４の長さは好適には３４ｍｍである。カーボントウセグメントの長さは好適には２０−２６ｍｍであり、フィルタ１４の端部におけるセルロースアセテートプラグ８は好適には８ｍｍである。タールの全体レベル（ＦＴＣ）は、吸煙回数が６回又はそれ以上では６ｍｇの範囲内が好ましい。

タバコロッドは、従来のシガレットラッパで包装することができ、又はこの目的でバンド紙を使用してもよい。バンド付きシガレットペーパーは、一体型のセルロースバンド２１を間隔をおいて配置し、該バンドは、シガレット１０の完成したタバコロッドを取り囲み、シガレット１０が基体上でくすぶり続けているときに該基体に着火する危険を低減するようにシガレットの質量燃焼速度を修正する。米国特許第５，２６３，９９９号及び第５，９９７，６９１号は、バンド付きシガレットペーパーを記載しており、これらの特許は引用により全体が本明細書に組み込まれる。

図１の好適な実施形態１０において、９０から１２０ミリグラム、好適には約１２０ミリグラムの高度に活性化した香味付きカーボン２０が繊維トウ１８全体にわたって分布される。カーボン２０中の任意選択の香味料充填量は３から６ｍｇであり、より好適には約４ｍｇ又は５ｍｇである。１２０ｍｇのカーボン当たりに６ｍｇほどの香味系は、成分除去に対して悪影響がないことを示した。本明細書の香味付きカーボンの１２０ｍｇ充填に対する言及は、あらゆる香味料を含むことを理解すべきである。更に、上述のように、カーボン活性度は、目標値が約９５％であるのに対して９０から１１０％の範囲である。トウ１８中の可塑剤が約６％であるにもかかわらず、トウフィルタ要素上のカーボンは、シガレット１０の長期の在庫保存期間にわたって気相成分の除去の有効性を維持している。

以下の表Ｉ−Ｖを参照すると、市販のシガレット（対照）に対しての各テーブルの見出しに記載した試験シガレットで得られた主流煙中の特定の気相成分の平均パーセンテージ低減を示すデータが提供されている。所与の試験シガレットにおいて、第１列のパーセンテージは、対照に対しての最初に得られた平均低減を示しているのに対し、第２及び第３の列は、それぞれ約６ヶ月の在庫保存期間と約１２ヶ月の在庫保存期間とをシミュレートする条件に曝された後の試験シガレットの平均低減を示している。加速経年劣化手順は、予め定められた時間期間での高湿度条件と低湿度高温条件によるシガレットの繰り返しを含む。

表が示しているように、トリアセチンの存在下及び１年の自然経年劣化に近似するシミュレート在庫保存期間の有意な量の後でも、１２０ｍｇのカーボンオントウで気相すなわち煙成分の大幅な低減が達成されている。

表Ｉ
試験シガレット：カーボンオントウ；１２０ｍｇカーボン／０％トリアセチン／香味付けなしのカーボン／９５％活性度レベル

表ＩＩ
試験シガレット：カーボンオントウ；１２０ｍｇカーボン／３％トリアセチン／香味付けなしのカーボン／９５％活性度レベル

表ＩＩＩ
試験シガレット：カーボンオントウ；１２０ｍｇカーボン／６％トリアセチン／香味付けなしのカーボン／９５％活性度レベル

表ＩＶ
試験シガレット：カーボンオントウ；１２０ｍｇカーボン／０％トリアセチン／香味付きカーボン／９５％活性度レベル

表Ｖ
試験シガレット：カーボンオントウ；１２０ｍｇカーボン／６％トリアセチン／香味付きカーボン／９５％活性度レベル

図２は、トウ１８Ａがより短く、且つトウ間に分布するカーボン粒子２０Ａの充填量が少ないシガレット１０Ａを示す。カーボン充填量は約７５ミリグラムであり、カーボンは香味付けされていない。カーボンの活性度は、目標約９５％であるのに対して９０から１１５％の範囲内である。

図３及び４を参照すると、代替の好適な実施形態は、シガレット１０Ｂ、１０Ｃを含み、これらは、活性度レベルを高めた（目標レベル約９５％に対して９０から１１０％の）約７５から１２０ミリグラム又はそれ以上のカーボン充填量、より好適には、シガレット１０Ｂのこうしたカーボンが約１２０ミリグラム、シガレット１０Ｃのこうしたカーボンが約７５ミリグラムであり、両方とも好適には香味付けがないカーボンオントウのフィルタプラグ１８を含む。約９０ｍｇのカーボンが好適な量である。これらの実施形態では、フィルタは更に、図３のようにカーボンオントウの下流側位置（主流煙がシガレットを通して吸引されるときの方向の意味で）にある香味放出要素３２、３２Ａと、内部に香味含有紡ぎ糸３３（同一出願人による米国特許第６，７６１，１７４号に記載されたような）、又は粒子が要素３２におけるプラグ−空隙−プラグ構成のスペース内に、又は内部に香味放出粒子が配置された繊維トウのプラグとして配置することができる図４に示すような香味放出粒子３５のベッドを有するフィルタプラグ３２とを含む。

カーボン充填量及びカーボン活性レベルが増大すると、図３及び４のこれらのシガレット１０Ｂ、１０Ｃは、気相煙成分の高度な除去性能、許容可能な在庫保存期間、及び好ましい官能的性質を提供する。

更に、本発明は、様々な周囲長のシガレット、すなわち幅広並びに細いシガレットに関して実施することができる。同様に、本発明は香味のないタバコロッドで実施されるのが好ましいが、香味付きタバコ材料も企図される。

本発明による、タバコロッドと繊維トウ上に高度活性炭粒子を含む多成分フィルタとを備えるシガレットの側面図であり、内部の詳細を示すためにその一部が切り欠いてある。 本発明による、タバコロッドと繊維トウ上に高度活性炭粒子を含む多成分フィルタとを備える別のシガレットの側面図であり、内部の詳細を示すために一部が切り欠いてある。 本発明による、タバコロッドと下流側に香味が付加された繊維トウ上に高度活性炭粒子を含む多成分フィルタとを備えた別のシガレットの側面図であり、内部の詳細を示すために一部が切り欠いてある。 本発明による、タバコロッドと下流側に香味が付加された繊維トウ上に高度活性炭粒子を含む多成分フィルタとを備えた更に別のシガレットの側面図であり、内部の詳細を示すために一部が切り欠いてある。

符号の説明

１０ シガレット
１２ タバコロッド
１４ カーボンフィルタ
１６ チップペーパー
１８ 繊維トウ
２０ カーボン粒子
２４ 通気部

Claims (10)

1. タバコロッドと、トウ間に分布されたカーボン粒子を有する繊維トウを含むカーボンオントウ・フィルタとを備えたシガレットであって、
   前記カーボンオントウ・フィルタは、主流煙が前記フィルタを通して吸引されたときにタバコ主流煙から少なくとも１つの煙成分を実質的に除去するように構成及び配置されており、ＣＴＣ（四塩化炭素）法によって測定した前記カーボン粒子の活性度が９０から１１５％の範囲であり、通気部が、前記シガレットの頬側端部から少なくとも１２ｍｍの位置に配置されており、前記繊維トウが可塑剤を含む
   ことを特徴とするシガレット。
2. 前記カーボン粒子が、７５ミリグラム又はそれ以上を構成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
3. 前記カーボン粒子が１２０ミリグラムを構成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
4. 前記カーボン粒子が香味付きである、
   ことを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載のシガレット。
5. 前記カーボン粒子の活性度が９５％である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
6. 通気レベルが４５から５５％の範囲にあり、唇側端部フィルタ要素が前記カーボンオントウ・フィルタ要素の下流側にある、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
7. 前記通気部が、チップペーパーを通る少なくとも１つの円周状列の穿孔を含み、前記チップペーパーが、タバコロッドにカーボンオントウ・フィルタを取り付けている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のシガレット。
8. 前記カーボンオントウ・フィルタが、少なくとも６ヶ月の長期の在庫保存期間にわたって１、３ブタジエン、アクロレイン、イソプレン、プロピオンアルデヒド、アクリロニトリル、ベンゼン、及びトルエンの少なくとも１つにおいて９０％又はそれ以上の低減を含む、前記主流煙の気相成分の有意な低減を達成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
9. 前記カーボンオントウ・フィルタが、アセトアルデヒドの８０％又はそれ以上の低減を含む、前記主流煙の気相成分の有意な低減を達成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。
10. 前記フィルタが、前記カーボンオントウの下流側に配置された香味放出要素を含むことを特徴とする請求項１に記載のシガレット。

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