JP5460856B2 - チャコールフィルターおよびシガレット - Google Patents
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Description
本発明は、活性炭含有紙の表面に活性炭を外添したチャコールフィルターおよびそれを用いたシガレットに関する。
現在、健康リスクの観点から、シガレットの主流煙中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の低減が求められており、活性炭を用いてＶＯＣ低減能力を高めている。しかし、大量の活性炭を用いると、味やにおいに寄与する成分まで活性炭に吸着され、香喫味が希薄になるという問題がある。これらの相反する問題を解決するためには、チャコールフィルターを設けて活性炭によりＶＯＣを低減しつつ、香料をリリースするセクションを設けて香喫味の希薄化を抑制するようにした、マルチセグメントフィルターを採用することが有効である。
特にこのようなマルチセグメントフィルターの場合、チャコールフィルターに求められる機能は、以下の通りである。すなわち、
（１）フィルター長さ当りのＶＯＣ低減能力が高いこと、
（２）タール、ニコチンの濾過性能が高いこと、および
（３）製造プロセスが簡易かつ低コストなこと、である。
（１）フィルター長さ当りのＶＯＣ低減能力が高いこと、
（２）タール、ニコチンの濾過性能が高いこと、および
（３）製造プロセスが簡易かつ低コストなこと、である。
従来、主なチャコールフィルターの形態は、アセテートチャコールフィルター、パルプ素材の表面に活性炭を外添して折り込んだペーパーチャコールフィルター、キャビティー充填チャコールフィルター、活性炭を含有するパルプ素材を折り込んだ活性炭内添ペーパーチャコールフィルター（カーボンスクラバーチャコールフィルターと呼ばれることもある）などが知られている。
アセテートチャコールフィルター
フィルター基材としてアセテート繊維を用い、これに粒状の活性炭を添加したチャコールフィルターであり、現在最も汎用的に製造されている。一般にフィルター製造時にフィルター可塑剤であるトリアセチンを２〜１０ｗｔ％程度添加する。しかし、トリアセチンによる被毒で、活性炭のＶＯＣ吸着性能が劣化することが知られている。また、フィルター基材であるアセテート繊維はＶＯＣ吸着性能がない。
フィルター基材としてアセテート繊維を用い、これに粒状の活性炭を添加したチャコールフィルターであり、現在最も汎用的に製造されている。一般にフィルター製造時にフィルター可塑剤であるトリアセチンを２〜１０ｗｔ％程度添加する。しかし、トリアセチンによる被毒で、活性炭のＶＯＣ吸着性能が劣化することが知られている。また、フィルター基材であるアセテート繊維はＶＯＣ吸着性能がない。
ペーパーチャコールフィルター
フィルター基材としてパルプ原料のような紙（セルロース）を用い、これに粒状の活性炭を外添して折り込んだチャコールフィルターである。一般的に、クレープロールにて紙に所定のクリンプ処理を施した後、ベルトコンベアにて紙上に活性炭を定量供給し、折り込み機構を施して紙で活性炭を包み込む形態でフィルターロッドを製造する（特許文献１および２）。一般的に、ペーパーチャコールフィルターは、アセテートチャコールフィルターよりも、フィルター通気抵抗当りの濾過効率が高いことが知られている（特許文献３）。また、可塑剤を添加しないため、可塑剤に起因する活性炭の吸着性能の劣化という問題がない。しかし、フィルター基材としての紙も、アセテート繊維と同様に、ＶＯＣ吸着性能がない。
フィルター基材としてパルプ原料のような紙（セルロース）を用い、これに粒状の活性炭を外添して折り込んだチャコールフィルターである。一般的に、クレープロールにて紙に所定のクリンプ処理を施した後、ベルトコンベアにて紙上に活性炭を定量供給し、折り込み機構を施して紙で活性炭を包み込む形態でフィルターロッドを製造する（特許文献１および２）。一般的に、ペーパーチャコールフィルターは、アセテートチャコールフィルターよりも、フィルター通気抵抗当りの濾過効率が高いことが知られている（特許文献３）。また、可塑剤を添加しないため、可塑剤に起因する活性炭の吸着性能の劣化という問題がない。しかし、フィルター基材としての紙も、アセテート繊維と同様に、ＶＯＣ吸着性能がない。
キャビティー充填チャコールフィルター
フィルターとフィルターの間に空隙部を設け、その空間に活性炭を充填したチャコールフィルターである。理論的に、フィルター単位長さ当たりに充填できる活性炭量を最大にできる。また、活性炭充填部分に可塑剤を必要としないため、可塑剤に起因する活性炭の吸着性能の劣化という問題がない。しかし、活性炭の充填率が下がると、煙が活性炭充填部における空隙を通過して活性炭と接触できなくなり、ＶＯＣ吸着性能が著しく低下する。このため、製造時のばらつきおよび製造方法に大きな問題がある。活性炭の充填効率を向上させるため、フィルター製造時にフィルター端面からサクションを行う方法（特許文献４）や、均一粒子径の活性炭を用いて製造する方法（特許文献５）が開発されているが、いずれも装置および製造プロセスが煩雑になるという問題がある。また、キャビティー充填チャコールフィルターを製造するには、必ず活性炭充填部の両端にフィルターによる「蓋」を必要とし、フィルター設計上の制約がある。さらに、活性炭充填部の通気抵抗が上昇しすぎないように、活性炭の粒子径に数百μｍ以上という制約がある。
フィルターとフィルターの間に空隙部を設け、その空間に活性炭を充填したチャコールフィルターである。理論的に、フィルター単位長さ当たりに充填できる活性炭量を最大にできる。また、活性炭充填部分に可塑剤を必要としないため、可塑剤に起因する活性炭の吸着性能の劣化という問題がない。しかし、活性炭の充填率が下がると、煙が活性炭充填部における空隙を通過して活性炭と接触できなくなり、ＶＯＣ吸着性能が著しく低下する。このため、製造時のばらつきおよび製造方法に大きな問題がある。活性炭の充填効率を向上させるため、フィルター製造時にフィルター端面からサクションを行う方法（特許文献４）や、均一粒子径の活性炭を用いて製造する方法（特許文献５）が開発されているが、いずれも装置および製造プロセスが煩雑になるという問題がある。また、キャビティー充填チャコールフィルターを製造するには、必ず活性炭充填部の両端にフィルターによる「蓋」を必要とし、フィルター設計上の制約がある。さらに、活性炭充填部の通気抵抗が上昇しすぎないように、活性炭の粒子径に数百μｍ以上という制約がある。
活性炭内添ペーパーチャコールフィルター（カーボンスクラバーチャコールフィルター）
フィルター基材として、一般に粒子径が数十μｍの活性炭を抄き込んだ紙を用いて折り込んだチャコールフィルターである。粒子径の小さな活性炭により吸着速度を向上できるため、活性炭重量当りの吸着性能向上を図ることができる（非特許文献１、特許文献６、７）。しかし、フィルター製造時に紙にかかる圧力を考慮すると、基材には一定以上の引っ張り強度が必要になる。このため、紙に抄き込める活性炭の量に限界があり、ＶＯＣの大幅な低減は難しい。
フィルター基材として、一般に粒子径が数十μｍの活性炭を抄き込んだ紙を用いて折り込んだチャコールフィルターである。粒子径の小さな活性炭により吸着速度を向上できるため、活性炭重量当りの吸着性能向上を図ることができる（非特許文献１、特許文献６、７）。しかし、フィルター製造時に紙にかかる圧力を考慮すると、基材には一定以上の引っ張り強度が必要になる。このため、紙に抄き込める活性炭の量に限界があり、ＶＯＣの大幅な低減は難しい。
アセテートチャコールフィルターおよびペーパーチャコールフィルターは、基材が吸着性能を持たないので、吸着性能の点で問題がある。加えて、アセテートチャコールフィルターはトリアセチンによる吸着性能の劣化が問題になる。キャビティー充填チャコールフィルターは、製造時の充填率のばらつきによる吸着性能の劣化、製造装置のコスト、製造プロセスの煩雑さが問題になる。活性炭内添ペーパーチャコールフィルターは、紙に抄き込める活性炭の量に制約があることが問題になる。このように、従来のチャコールフィルターは、マルチセグメントフィルターに求められる性能を満たさない。
Carbon, 1978, Vol. 16, pp. 47-51, L.A. JONAS and J.A. REHMANN
本発明は、フィルター長さ当りのＶＯＣ低減能力が高く、タール、ニコチンの濾過性能が高く、製造プロセスが簡易かつ低コストなチャコールフィルターおよびこのようなチャコールフィルターを用いたシガレットを提供することにある。
本発明の一態様によれば、活性炭含有紙の表面に活性炭を外添して折り込んだことを特徴とするチャコールフィルターが提供される。
本発明の他の態様によれば、たばこロッドと、上記の活性炭含有紙の表面に活性炭を外添して折り込んだチャコールフィルターとを有することを特徴とするシガレットが提供される。
本発明に係るチャコールフィルターは、活性炭含有紙の表面に活性炭を外添して折り込んだものである。
本発明において、活性炭含有紙の製造工程上、活性炭含有紙の厚み、引っ張り強度など品質維持には、活性炭含有紙に含有される活性炭の粒子径は１００μｍ以下、および活性炭含有紙に含有される活性炭の量は５０ｍｇ／１０ｍｍフィルター以下であることが好ましい。活性炭製造工程上、脆化、粉化抑制など品質維持には、活性炭含有紙に含有される活性炭のＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
本発明において、フィルター製造工程上、活性炭添加量、フィルター通気抵抗のばらつきなど品質維持には、活性炭含有紙の表面に外添される活性炭の量は７０ｍｇ／１０ｍｍフィルター以下、および活性炭含有紙の表面に外添される活性炭の粒子径は１００〜８００μｍであることが好ましい。活性炭製造工程上、脆化、粉化抑制など品質維持には、活性炭含有紙の表面に外添される活性炭のＢＥＴ比表面積は２０００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
本発明に係る、活性炭含有紙の表面に活性炭を外添して折り込んだペーパーチャコールフィルター（以下、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターということがある）によれば、フィルター基材がＶＯＣ吸着性能を有するので、既存のチャコールフィルターに比べてフィルター単位当りのＶＯＣ吸着性能を向上でき、高濾過でかつ安価なチャコールフィルターを提供できる。
また、この活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを用いれば、チャコールフィルター長を短くできるため、マルチセグメントフィルターでは香料担持セグメントを伸長することができる。香料担持セグメントを伸長できれば、香料放出量を増加できるため、限られたフィルター長でＶＯＣを低減しつつ香喫味を向上したシガレットが実現できる。
また、チャコールフィルター部分を短縮できるので、ＶＯＣ吸着性能を維持または向上した上で、総フィルター長を短くすることもでき、広範囲のシガレット設計が可能なマルチセグメントフィルターを有するシガレットを提供できる。
図１に、本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターの巻上げシステムの構成図を示す。このような装置を用い、たとえば特許文献１の方法に従って、クレープ処理した活性炭含有紙の表面に活性炭を外添することにより、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを製造することができる。
この巻上げシステムは、瀘過材である活性炭含有紙ＦＭの流れに沿って原反部１０、クレープ部２０、絞込みガイド部４０、及び巻上げ部６０を具備する。
原反部１０において、活性炭含有紙ＦＭの原反紙ロールＦＲはエアーシャフト１２に装着される。活性炭含有紙ＦＭはシャフト１２の回転に伴って原反紙ロールＦＲから繰出される。シャフト１２にはその回転速度を制御するためのパウダーブレーキ１４が付設される。
クレープ部２０の入口にはダンサーローラ機構２２が配設される。ダンサーローラ機構２２は、原反紙ロールＦＲの径の変化、活性炭含有紙ＦＭの送り速度の変化等による活性炭含有紙ＦＭの張力変化を少なくするために利用される。ダンサーローラ機構２２は４個の上側ローラ２４と３個の下側ローラ２６とを具備し、活性炭含有紙ＦＭは上下ローラ２４、２６間をジグザグに通される。
上側ローラ２４は固定フレームに支持される一方、下側ローラ２６は上下方向に旋回可能なアームに支持される。アームには、その揺動角度を検出するためのピボットセンサーが付設される。ピボットセンサーの検出信号に基づいて、パウダーブレーキ１４のブレーキ力が調整される。また、アームには、エアーシリンダが接続され、そのエアー圧を調整することにより、活性炭含有紙ＦＭの紙質にあった張力を得ることができる。
ダンサーローラ機構２２に続いて一対のフィードローラ３２が配設される。フィードローラ３２の上側ローラ３２ａは左右２個のゴムローラからなり、下側ローラ３２ｂは表面が平坦な金属ローラからなる。上側ローラ３２ａを構成する２個のゴムローラの表面には螺旋が形成され、フィードローラ３２の回転時に、活性炭含有紙ＦＭが横方向に広げられ、この時点における不用意な皺の発生が防止されるようになっている。フィードローラ３２の駆動系には、回転速度を補正するための無段変速機が配設される。
フィードローラ３２に続いて、クレープ処理を施すためのクレープ手段として機能する一対のクレープローラ３４が配設される。クレープローラ３４は、フィルターの通気抵抗を高めるための縦皺を活性炭含有紙ＦＭに形成するために利用される。クレープローラ３４の駆動系には、回転速度を補正するための無段変速機が配設される。
クレープローラ３４の上下ローラ３４ａ、３４ｂの夫々は、周方向に平行に延びる深い溝を表面に有する金属ローラからなる。上下ローラ３４ａ、３４ｂの溝の噛合い深さ（噛合わせ量）を変更すると、活性炭含有紙ＦＭに形成される縦皺の深さ或いは活性炭含有紙ＦＭの延伸の程度が変化する。従って、上下ローラ３４ａ、３４ｂの溝の噛合い深さを調整することにより、フィルターの通気抵抗を制御することができる。噛合い深さが大きくなるほど、フィルターの通気抵抗が高くなる。
クレープローラ３４に隣接してタッチレバー３６が配設される。タッチレバー３６はクレープローラ３４から排出された活性炭含有紙ＦＭ上に載せられ、その弛み状態を検出するために利用される。活性炭含有紙ＦＭの弛み状態に基づいて、後述するように、活性炭含有紙ＦＭの送り速度が制御される。
タッチレバー３６に続いて絞込みガイド部４０が配設される。絞込みガイド部４０は、クレープ処理された活性炭含有紙ＦＭが、次の巻上げ部６０において均一な巻上げ状態となるように走行ガイドすると共に、活性炭含有紙ＦＭを棒状に絞込むために利用される。より具体的には、絞込みガイド部４０は巻込みガイド４２、集束ガイド４４、Ｔジェット４６を具備する。
巻込みガイド４２は中膨れ太鼓状の従動ローラからなり、その側面によりクレープ処理された活性炭含有紙ＦＭに対して横方向の均一な張力を付与する。これにより、活性炭含有紙ＦＭのＴジェット４６への急激な絞込みを避け、フィルターの通気抵抗の安定化を図ることができる。太鼓状ローラは上下に位置調整可能で、上に移動すると活性炭含有紙ＦＭの両側が弛み、下に移動すると活性炭含有紙ＦＭの中央が弛む。
集束ガイド４４は、上４枚、下５枚のガイドプレーとからなり、活性炭含有紙ＦＭを間に挟み込んで蛇腹状に変形させる。これにより、活性炭含有紙ＦＭがＴジェット４６に対して規則的に絞込まれるようになり、フィルターの通気抵抗の安定化を図ることができる。
Ｔジェット４６はレデューサー状の管体からなり、活性炭含有紙ＦＭを集束させた状態で巻上げ部６０に送込む。巻上げ部６０のトングの先端における摩擦熱を押さえ且つ活性炭含有紙ＦＭの送込みを安定させるため、Ｔジェット４６内には圧縮エアーが送込まれる。
絞込みガイド部４０に対応する位置で、活性炭含有紙ＦＭに対して活性炭（チャコール）ＣＡが外添される。絞込みガイド部４０の上方に配置された活性炭添加装置５０が使用される。活性炭添加装置５０は活性炭を溜めるためのホッパー５２と、ホッパー５２の下部に接続された供給管５４とを有する。供給管５４内には活性炭の供給量を制御するためのローラ５６が配設される。
巻上げ部６０には、プラグ巻取紙ＰＭを供給する巻取紙供給機構６２が配設される。プラグ巻取紙ＰＭは、原反紙ロールＰＲから繰出され、リザーバー６４を通過した後、Ｔジェット４６の出口に供給される。ここで、プラグ巻取紙ＰＭは、Ｔジェット４６で集束された活性炭含有紙ＦＭを上に載せるような態様で供給される。
プラグ巻取紙ＰＭは、集束された活性炭含有紙ＦＭと共に、巻付け手段として機能する管状のトング６６を通過する間に、断面が円形の棒状体に成形される活性炭含有紙ＦＭに巻付けられる。活性炭含有紙ＦＭ及びプラグ巻取紙ＰＭは更に、ラップ糊ガン６８、アイロニング７２、クーラーバー７４を経て一体化された後、カッタ７６により順次所定の寸法に切断される。この様にして製造されたフィルターＣＦは、最終的にストッカー７８により集められる。
上述したように、既存のペーパーチャコールフィルターの巻上げシステムを用い、原料シートとして活性炭含有紙を用いるだけで、簡易かつ安価に本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを製造することができる。
図２は、本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターの斜視図である。この活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルター１は、活性炭を外添した活性炭含有紙ＦＭが折り込まれて、その周囲にプラグ巻取紙ＰＭが巻き付けられた形態になっている。
図３は、本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを用いたシガレットの斜視図である。このシガレットは、たばこロッド５の吸い口側に、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルター１を接続したものである。
図４は、本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを用いた他のシガレットの斜視図である。このシガレットは、たばこロッド５の吸い口側に、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルター１およびフィルター形態の香料担持セグメント２を接続したマルチセグメントタイプのものである。
図５は、本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターを用いたさらに他のシガレットの斜視図である。このシガレットは、たばこロッド５の吸い口側に、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルター１、香料担持セグメント２およびアセテートフィルター３を接続したマルチセグメントタイプのものである。この場合、香料担持セグメント２はフィルター形態のものでもよいし、天然の香草などを用いたものでもよい。
実施例
１．実験
１．１．試料
１．１．１．活性炭
外添活性炭として、クラレケミカル株式会社より入手した２８メッシュと７０メッシュのふるいで分級した粒子径２１２〜６００μｍのヤシガラ活性炭を用意した。１．２．項に示した方法により解析したところ、ヤシガラ活性炭のＢＥＴ比表面積は１０４６ｍ２／ｇであった。
１．実験
１．１．試料
１．１．１．活性炭
外添活性炭として、クラレケミカル株式会社より入手した２８メッシュと７０メッシュのふるいで分級した粒子径２１２〜６００μｍのヤシガラ活性炭を用意した。１．２．項に示した方法により解析したところ、ヤシガラ活性炭のＢＥＴ比表面積は１０４６ｍ２／ｇであった。
１．１．２．基材
表１に基材の仕様を示す。基材Ａ、Ｂとして、クラレケミカル株式会社より入手した以下の２種の原反を用意した。紙幅は２種類とも２２０ｍｍである。パルプ素材の種類および坪量を揃えた。基材Ａに内添した活性炭は、１．２．項の方法で測定したＢＥＴ比表面積が１７８４ｍ２／ｇ、１．３．項の方法で測定した粒子径が１３．６μｍであった。
表１に基材の仕様を示す。基材Ａ、Ｂとして、クラレケミカル株式会社より入手した以下の２種の原反を用意した。紙幅は２種類とも２２０ｍｍである。パルプ素材の種類および坪量を揃えた。基材Ａに内添した活性炭は、１．２．項の方法で測定したＢＥＴ比表面積が１７８４ｍ２／ｇ、１．３．項の方法で測定した粒子径が１３．６μｍであった。
表２に示す４種類のチャコールフィルターを作製した。
実施例１は本発明に係る活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターであり、基材Ａに１．１．１．の活性炭をフィルター１０ｍｍ当り４６ｍｇ外添して折り込んだものである。
比較例１は従来の活性炭内添ペーパーチャコールフィルターであり、基材Ａを折り込んだものである。
比較例２は従来の活性炭外添ペーパーチャコールフィルターであり、基材Ｂに１．１．１．の活性炭をフィルター１０ｍｍ当り４８ｍｇ外添して折り込んだものである。
実施例１と比較例２は、活性炭の外添量および基材のパルプ坪量がほぼ同程度であるが、フィルター通気抵抗は実施例１の方が顕著に大きかった。実施例１の通気抵抗が大きくなったのは、基材に内添された活性炭粉末によるものと考えられる。すなわち、基材のパルプ坪量を揃えた場合でも、基材に活性炭を内添することで通気抵抗の上昇が図れる。
比較例３は従来のアセテートチャコールフィルターであり、トリアセチン添加量は６ｗｔ％とした。比較例３は、実施例１と同等の活性炭量およびフィルター通気抵抗を有する。
１．１．４．煙成分評価シガレット
ＩＳＯ３４０２に従って２２℃、相対湿度６０％で１週間以上調和したマイルドセブンスーパーライトを１００本の平均重量±１０ｍｇで重量選別し、開孔部をテープで閉じた後、フィルタープラグを取り除き、フィルター長１０ｍｍのチャコールフィルターを手詰めしたものを、試験シガレットサンプルとした。
ＩＳＯ３４０２に従って２２℃、相対湿度６０％で１週間以上調和したマイルドセブンスーパーライトを１００本の平均重量±１０ｍｇで重量選別し、開孔部をテープで閉じた後、フィルタープラグを取り除き、フィルター長１０ｍｍのチャコールフィルターを手詰めしたものを、試験シガレットサンプルとした。
１．２．活性炭の比表面積測定
全比表面積はＡｕｔｓｏｒｂ−１−ＭＰ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製）による７７Ｋでの窒素の吸脱着等温線測定データから、相対圧Ｐ／Ｐ０＝０．０１−０．１間でのＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ ＢＥＴ法により算出した。約０．０１０ｇの活性炭試料を、０．１Ｐａ、５７３Ｋで１５時間前処理した後に評価を行った。
全比表面積はＡｕｔｓｏｒｂ−１−ＭＰ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製）による７７Ｋでの窒素の吸脱着等温線測定データから、相対圧Ｐ／Ｐ０＝０．０１−０．１間でのＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ ＢＥＴ法により算出した。約０．０１０ｇの活性炭試料を、０．１Ｐａ、５７３Ｋで１５時間前処理した後に評価を行った。
１．３．活性炭の粒子径測定
ＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−９２０（堀場製作所製）により、水中に分散させた活性炭のレーザー散乱の測定から、球相当径の５０％メジアン径を算出して、粒子径を算出する。活性炭は前処置を行わなかった。
ＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−９２０（堀場製作所製）により、水中に分散させた活性炭のレーザー散乱の測定から、球相当径の５０％メジアン径を算出して、粒子径を算出する。活性炭は前処置を行わなかった。
１．４．水、ニコチン分析
ＲＭ２０自動喫煙機（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を用いて、シガレットサンプルをＩＳＯ４３８７（流量１７．５ｍＬ／ｓｅｃ、吸煙時間２ｓｅｃ／回、吸煙頻度１回／分）に従い自動喫煙させた。ケンブリッジフィルターＣＭ−１３３（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）に粗タールを捕集した。ケンブリッジフィルターを１０ｍＬのメタノールでしん振、抽出した後、ＧＣ−ＦＩＤでニコチンを、ＧＣ−ＴＣＤで水を分析した。ＧＣにはＡｇｉｌｅｎｔ７８９０（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）を用い、次の条件で分析した。得られた粗タールの値から水、ニコチンの値を差し引いてタールの値を求めた。
ＲＭ２０自動喫煙機（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を用いて、シガレットサンプルをＩＳＯ４３８７（流量１７．５ｍＬ／ｓｅｃ、吸煙時間２ｓｅｃ／回、吸煙頻度１回／分）に従い自動喫煙させた。ケンブリッジフィルターＣＭ−１３３（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）に粗タールを捕集した。ケンブリッジフィルターを１０ｍＬのメタノールでしん振、抽出した後、ＧＣ−ＦＩＤでニコチンを、ＧＣ−ＴＣＤで水を分析した。ＧＣにはＡｇｉｌｅｎｔ７８９０（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）を用い、次の条件で分析した。得られた粗タールの値から水、ニコチンの値を差し引いてタールの値を求めた。
水のＧＣ分析条件
カラム ：ＰｏｒａＰａｋＱ（８０／１００ｍｅｓｈ、１／８インチ×６ＦＴ）
オーブン温度 ：１６０℃（ホールド）
入口温度 ：２５０℃
圧力 ：１２．０８１ｐｓｉ
トータルフロー ：１５．３ｍＬ／ｍｉｎ
検出器 ：ＴＣＤ
ニコチンのＧＣ分析条件
カラム ：ＤＢ−ＷＡＸ（３０ｍ×５３０μｍ×１μｍ）
オーブン温度 ：１６０℃（ホールド）
入口温度 ：２５０℃
圧力 ：１６ｐｓｉ
トータルフロー ：１９８ｍＬ／ｍｉｎ
スプリット比 ：９．９６４：１
スプリット流量 ：４０ｍＬ／ｍｉｎ
検出器 ：ＦＩＤ
１．５．ＶＯＣ分析
ＲＭ２０自動喫煙機（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を用いて、シガレットサンプルをＩＳＯ４３８７（流量１７．５ｍＬ／ｓｅｃ、吸煙時間２ｓｅｃ／回、吸煙頻度１回／分）に従い自動喫煙させた。ケンブリッジフィルターＣＭ−１３３（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を通過した煙をドライアイス−イソプロパノール冷媒により−７０℃に冷却したメタノールに捕集した。このメタノール１μＬをマイクロシリンジで定量し、ＧＣ−ＭＳＤで分析した。ＧＣにはＡｇｉｌｅｎｔ６８９０（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）、ＭＳＤにはＡｇｉｌｅｎｔ５９７５Ｂ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）を用い、次の条件で分析した。
カラム ：ＰｏｒａＰａｋＱ（８０／１００ｍｅｓｈ、１／８インチ×６ＦＴ）
オーブン温度 ：１６０℃（ホールド）
入口温度 ：２５０℃
圧力 ：１２．０８１ｐｓｉ
トータルフロー ：１５．３ｍＬ／ｍｉｎ
検出器 ：ＴＣＤ
ニコチンのＧＣ分析条件
カラム ：ＤＢ−ＷＡＸ（３０ｍ×５３０μｍ×１μｍ）
オーブン温度 ：１６０℃（ホールド）
入口温度 ：２５０℃
圧力 ：１６ｐｓｉ
トータルフロー ：１９８ｍＬ／ｍｉｎ
スプリット比 ：９．９６４：１
スプリット流量 ：４０ｍＬ／ｍｉｎ
検出器 ：ＦＩＤ
１．５．ＶＯＣ分析
ＲＭ２０自動喫煙機（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を用いて、シガレットサンプルをＩＳＯ４３８７（流量１７．５ｍＬ／ｓｅｃ、吸煙時間２ｓｅｃ／回、吸煙頻度１回／分）に従い自動喫煙させた。ケンブリッジフィルターＣＭ−１３３（Ｂｏｒｇｗａｌｄｔ ＫＣ Ｉｎｃ．製）を通過した煙をドライアイス−イソプロパノール冷媒により−７０℃に冷却したメタノールに捕集した。このメタノール１μＬをマイクロシリンジで定量し、ＧＣ−ＭＳＤで分析した。ＧＣにはＡｇｉｌｅｎｔ６８９０（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）、ＭＳＤにはＡｇｉｌｅｎｔ５９７５Ｂ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．）を用い、次の条件で分析した。
カラム ：ＤＢ−５ＭＳ（６０ｍ×０．３２ｍｍ×１．０μｍ）
オーブン温度 ：２７３Ｋ（６分ホールド）−（２０Ｋ／ｍｉｎ）−４９８Ｋ（６分ホールド）
入口温度 ：２６０℃
スプリット比 ：１０：１
検出器 ：ＭＳ
質量範囲 ：４０．０−２００．０
スレッショルド ：４０
ＭＳイオン源 ：２３０℃
ＭＳ四重極 ：１５０℃
１．６．煙成分の濾過率・吸着率
上記の４種のチャコールフィルターの各々を取り付けたシガレットサンプルについて得られたガスクロマトグラムのピーク面積を、単巻シガレットのガスクロマトグラムのピーク面積と比較し、次式に従ってチャコールフィルターの濾過率、吸着率を求めた。
オーブン温度 ：２７３Ｋ（６分ホールド）−（２０Ｋ／ｍｉｎ）−４９８Ｋ（６分ホールド）
入口温度 ：２６０℃
スプリット比 ：１０：１
検出器 ：ＭＳ
質量範囲 ：４０．０−２００．０
スレッショルド ：４０
ＭＳイオン源 ：２３０℃
ＭＳ四重極 ：１５０℃
１．６．煙成分の濾過率・吸着率
上記の４種のチャコールフィルターの各々を取り付けたシガレットサンプルについて得られたガスクロマトグラムのピーク面積を、単巻シガレットのガスクロマトグラムのピーク面積と比較し、次式に従ってチャコールフィルターの濾過率、吸着率を求めた。
ここで、Ａi,inとＡi,outはチャコールフィルター付シガレットおよび単巻シガレットの煙中成分ｉのピーク面積を示す。
２．結果
表２に結果を示す。
表２に結果を示す。
実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターと、比較例２の活性炭外添ペーパーチャコールフィルターについて、タール、ニコチンの低減率を比べると、実施例１の低減率が有意に高かった。タール、ニコチンの低減率の差はフィルター通気抵抗によるものと考えられる。すなわち、基材に活性炭粉末を内添するとチャコールフィルターの通気抵抗を上昇できるため、基材のパイプ坪量を揃えた場合には、実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターの方が、比較例２の活性炭外添ペーパーチャコールフィルターよりも、タール、ニコチンの低減性能には有利になることがわかった。
実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターと、比較例３のアセテートチャコールフィルターについて、タール、ニコチンの低減率を比べると、フィルターの通気抵抗が同程度であるにもかかわらず、実施例１の低減率が有意に高かった。
このことから、実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターと、比較例３のアセテートチャコールフィルターのタール、ニコチンの低減率の差は、基材の低減性能の差であると考えることができる。すなわち、アセテート繊維よりも、活性炭内添ペーパーチャコールフィルターの方が、通気抵抗当りのタール、ニコチン低減性能は高くなり、結果として実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターの方が、比較例３のアセテートチャコールフィルターよりも、タール、ニコチンの低減性能には有利である。
以上のように、実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターは従来のチャコールフィルターに比べ、タール、ニコチン濾過性能が向上する。
実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターと、比較例２の活性炭外添ペーパーチャコールフィルターおよび比較例３のアセテートチャコールフィルターについて、蒸気相成分の低減率を比べると、実施例１ではどのＶＯＣも一様に低減率が高くなっていることがわかる。
比較例１の活性炭内添ペーパーチャコールフィルターにＶＯＣ低減性能が見られるのは、基材Ａに内添された活性炭によるものだとと考えられる。
比較例２の活性炭外添ペーパーチャコールフィルターと比較例３のアセテートチャコールフィルターのＶＯＣ低減率の差は、主にアセテートチャコールフィルターに添加されたトリアセチンによる活性炭の失活によるものと考えられる。
以上のように、実施例１の活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターは、フィルター基材にＶＯＣ低減能力が付与されるため、従来のチャコールフィルターに比べ、ＶＯＣ吸着性能が向上する。
これより、活性炭内添外添ペーパーチャコールフィルターは、従来のチャコールフィルターに比べ、タール、ニコチン濾過性能およびＶＯＣ低減性能の向上が図れることが明らかとなった。
Claims (8)
- 活性炭含有紙の表面に活性炭を外添して折り込んでおり、前記活性炭含有紙に含有される活性炭の粒子径が１００μｍ以下であり、前記活性炭含有紙に含有される活性炭の量が５０ｍｇ／１０ｍｍフィルター以下であることを特徴とするチャコールフィルター。
- 前記活性炭含有紙に含有される活性炭のＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチャコールフィルター。
- 前記活性炭含有紙の表面に外添される活性炭の量が７０ｍｇ／１０ｍｍフィルター以下であることを特徴とする請求項１に記載のチャコールフィルター。
- 前記活性炭含有紙の表面に外添される活性炭の粒子径が１００〜８００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のチャコールフィルター。
- 前記活性炭含有紙の表面に外添される活性炭のＢＥＴ比表面積が２０００ｍ2／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチャコールフィルター。
- たばこロッドと、請求項１に記載のチャコールフィルターとを有することを特徴とするシガレット。
- 前記チャコールフィルターよりも吸口側に、香料担持もしくは天然の香草を有するセグメントをさらに有することを特徴とする請求項６に記載のシガレット。
- 前記香料担持セグメントよりも吸口側に、アセテートフィルターをさらに有することを特徴とする請求項７に記載のシガレット。
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