JP5544432B2 - 分解性たばこフィルター、多層コーティングピル - Google Patents

Description

本発明は、分解性たばこフィルターに関する。

引用文献として本明細書に含まれる米国特許公開２００９／０１５１７３８号公報（下記、特許文献１）は、分解がセルロースアセテートフィラメントの加水分解を触媒する材料によって得られる分解性たばこフィルターを開示する。たばこフィルターのフィラメントに使用されるセルロースアセテートは、通常、２．０〜２．６の範囲の置換度（Ｄ．Ｓ．）を有する。２．０〜２．６の範囲のＤ．Ｓ．を有するセルロースアセテートは、自然に発生する酵素およびバクテリアによって容易に攻撃されない。しかしながら、１．０以下のＤ．Ｓ．を有するセルロースアセテートは、自然に発生する酵素およびバクテリアによって攻撃されやすい。セルロースアセテートのＤ．Ｓ．を減らすためには、セルロースアセテートは加水分解されなければならない（すなわち、アセテート基を水酸基に置き換える）。

米国特許公開２００９／０１５１７３８号公報においては、発明を実施するための１つの方法はトウに分散されるピル（又は複数のピル）の使用であった。これらピルは水溶性材料により被覆された加水分解触媒を含んでいる。これらピルは予想されるように作用し、セルロースアセテートトウは加水分解され、次いで分解される。この単純な構造は２つの点で不完全である。すなわち、第１に、触媒が速く放出されすぎる、第２に、ピルは喫煙の風味に悪影響を与える有害物であることである。触媒を速く解放しすぎると、加水分解（または、十分な加水分解）が生じる前に触媒を完全に喪失してしまい、発明の目的が達成されない。
したがって、加水分解触媒の放出が制御され、維持され、喫煙の風味に悪影響を与えない新しいピルの開発の必要性がある。

米国特許公開２００９／０１５１７３８号公報

水溶性または水浸透性材料からなる内層および２．０〜２．６の範囲のＤ．Ｓ．（置換度）を有するセルロースアセテートからなる外層によりカプセル化された

加水分解触媒の放出が制御され、維持され、喫煙の風味に悪影響を与えない新しいピルの開発の必要性がある。

分解性たばこフィルターは、開繊されたアセテートトウのフィルター部及びそのフィルター部を囲むプラグラップ、およびトウ中に分散されたピルを含む。このピルは、水溶性または水浸透性材料および２．０〜２．６の範囲のＤ．Ｓ．を有するセルロースアセテートの外層によりカプセル化されたセルロースアセテートトウの触媒加水分解の触媒に適用される材料を含む。

本発明によれば、加水分解触媒の放出が抑制され、維持され、喫煙の風味に悪影響を与えない新しいピルを提供することができる。

本発明のピルの断面図である。

分解性たばこフィルターは、一般的に、開繊されたセルロースアセテートトウからなるフィルター部（または、フィルタープラグ）、前記フィルター部を囲むプラグラップ、および前記トウ中に分散されたピルを含む。このピルは、前記セルロースアセテートトウの加水分解を触媒するための材料を含む。このピルは、たばこフィルターの製造過程で前記フィルター部に加えることができる。このピルは単一または複数のピルとして加えられる。上記の点について、以下により詳細に説明する。

本明細書において使用される分解性たばこフィルターは、外部環境（すなわち、雨、露、他の水の水源）にさらされるときに分解するたばこフィルターを意味する。分解の度合いは、最低で、セルロースアセテート（たばこフィルターにおいては、セルロースアセテートは通常２．０〜２．６のＤ．Ｓ．を有する）をセルロースアセテート（Ｄ．Ｓ．≦１．０）に変換するのに十分な程度であり、最高で、セルロースアセテートをグルコースに変換するのに十分な程度である。このような分解のための時間は同等量の未処理のセルロースアセテートが分解するのに必要な時間未満であり、通常、数か月（例えば、２〜６か月）又はそれ未満である。
ピル１０は、図１を参照すると、水溶性または水浸透性材料の内層１４および２．０〜２．６の範囲のＤ．Ｓ．を有するセルロースアセテートの外層１６によりカプセル化されたセルローストウ１２の加水分解を触媒するために適用される材料を含む。これらの各構成要素について以下に詳細に説明する。

セルロースアセテートトウ１２の加水分解を触媒するために適用される材料はセルロースアセテートトウの加水分解をできる材料であれば何でもよい。本明細書において、加水分解を触媒するとは、セルロース主鎖からアセテート基を除去することを意味する。理想的には、全てのアセテート基が除去されるが、分解のためには必ずしもこのような理想的な条件が必要ではない。１．０以下のＤ．Ｓ．を有するセルロースアセテートであれば、十分な分解（すなわち、酵素およびバクテリアの発生による自然な攻撃）である。セルロースアセテートの加水分解発生のためには、セルロースアセテート、加水分解を触媒する材料および水が通常必要とされる。

加水分解を触媒するために適用される材料は、いくつかのカテゴリーの材料に分類される。すなわち、酸、酸性塩、塩基、酸を生成するために適用されるバクテリアである。酸は６未満のｐＫａを有することが必要である。塩基は６未満のｐＫｂを有することが必要である。これらのカテゴリーの材料は通常単独で使用されるが、組み合わせて使用してもよい。

酸としては、酢酸、アスコルビン酸、アスコビル１−２−リン酸塩、アスコビル−２−硫酸塩、アスパラギン酸（アミノスクシニル）、ケイ皮酸、クエン酸、葉酸、グルタル酸、乳酸、リンゴ酸（１−ヒドロキシスクシン）、ニコチン酸（ニシアン）、シュウ酸、コハク酸、酒石酸、ホウ酸、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸およびこれらの組み合わせが挙げられる。多くの実施態様において、アスコルビン酸、シュウ酸、乳酸またはニコチン酸のいずれかが使用される。

さらに、酸としては、弱有機酸と強酸に加水分解され得る化合物の組み合わせが挙げられる。この組み合わせにおいては、弱有機酸はその化合物を加水分解し、強酸に変え、この強酸がトウを加水分解させる（通常、砂糖、例えば、グルコースに）。弱有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、乳酸、ニコチン酸、ヒドロキシスクシン酸（リンゴ酸）およびこれらの組み合わせが挙げられる。強酸に加水分解される化合物としては、セルロース硫酸塩、デドデシル硫酸塩、アスコルビル−２−硫酸塩、アスコルビル−２−リン酸塩、亜リン酸５酸化物、亜リン酸５酸化物系エステル、セルロース硝酸塩、２−エチルヘキシルリン酸塩およびこれらの組み合わせが挙げられる。

酸性塩としては、アルミニウム、カリウム、ナトリウム又は亜鉛からなる群から選ばれる金属、及び塩の非金属部が硝酸塩、二水素リン酸塩、リン酸塩水素硫酸塩、硫酸塩の金属塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる金属塩が挙げられる。さらに、酸性塩に含まれるものとしては、almu（アルミニウムカリウム硫酸塩）およびアルミニウムアンモニウム硫酸塩が挙げられる。多くの実施態様において、ナトリウム水素硫酸塩（NaHSO₄）またはナトリウム二水素リン酸塩（NaH₂PO₄）が使用される。
塩基としては、金属水酸化物、酸化カルシウム（石灰）、尿素、硼砂、ナトリウムメタシリケート、水酸化アンモニウム、ナトリウムカーボネート、三塩基性ナトリウムリン酸塩、ナトリウム次亜塩素酸塩、ナトリウム水素カーボネート（ナトリウム重炭酸塩）およびこれらの組み合わせが挙げられる。

バクテリアは、酸を生成するバクテリアまたはセルロースアセテートを攻撃および直接分解するバクテリアのいずれかである。酸を生成するバクテリアは通常食物源と共に供給されなければならない。したがって、水の溶解性によってこのバクテリアが解放されるとき、バクテリアは食物源を消化し、弱酸を生成し、この弱酸はセルロースアセテートの加水分解を触媒する。酸を生成するバクテリアとしては、乳酸桿菌乳酸菌、ビフィズス菌スルファレン、アセトバクテリウム、酢酸菌（食用酢バクテリア）およびこれらの組み合わせである。これらのバクテリアの食物源は従来のものであり、ラクトース、グルコースおよび／またはアオリアセチン系材料である。セルロースアセテートを直接攻撃し分解するバクテリアは食物源を必要としない。セルロースアセテートを直接攻撃し分解するバクテリアとしては、根粒菌、アルファルファ根粒菌、アルカリゲンスキシロオキシダンスおよびこれらの組み合わせが挙げられる。

フィルター部に存在する加水分解を触媒するために適用される材料の量は同等の未処理フィルター部より速い速度でセルロースアセテートの分解を生じさせるに十分なものでなければならない。例えば、本発明の一実施態様において、分解のための時間は２〜６ヶ月である。材料の量は、例えば、フィルター部におけるセルロースアセテートの質量、フィルター部の分解のために望ましい時間および選択された加水分解を触媒するために採用される材料に依存する（少し、例を挙げれば）。

例えば、酸が選択され、分解のための目標時間を２〜６ヶ月とすると、１つの実施態様では、酸の量はフィルター部中のセルロースアセテートの２〜２００重量％の範囲とすることができる。他の実施態様では、上記と同じ望ましい成果を使用して、酸の量はセルローススアセテートの５〜１００重量％の範囲とすることができる。
塩基が選択され、分解のための目標時間を２〜６ヶ月とすると、１つの実施態様では、塩基の量はフィルター部中のセルロースアセテートの５０〜５００重量％の範囲とすることができる。他の実施態様では、上記と同じ望ましい成果を使用して、塩基の量はセラニースアセテートの８０〜３００重量％の範囲とすることができる。さらに、他の実施態様では、塩基の量はセルロースアセテートの１００〜２００重量％の範囲とすることができる。

バクテリアが選択され、目標時間を２〜６ヶ月とすると、バクテリアの量は１０〜５０億コロニー形成単位と必要な食物である。
セルロースアセテートトウ１２の加水分解を触媒するために採用される材料を囲みカプセル化する層１４および１６は、材料１２をカプセル化することによって、１）過剰な水によってこの材料が洗い流されず、また、加水分解を触媒するに十分な材料が存在するようにし、２）煙に起因する風味に悪影響を与え得るセルロースアセテート以外の材料に煙が巻き込まれるのを防ぎ、および３）例えば、トリアセトンまたはグリセリルトリアセテートのような従来のトウ結合材料によってトウのフィラメントにピルを結合させるのを容易にする。内層および外層は一体となって材料１２の分解を制御するように働き、外層１６は材料１２及び１４の風味を閉じ込め、結合を促進する。

材料１４は水溶性材料または水浸透性材料である。これらの材料はカプセル化できるもものであればどのような材料でもよい（すなわち、加水分解を触媒するために適用される材料を含む）。しかし、水に接触するとき、いずれかが溶解し、これによって加水分解の触媒を可能とするか、または水が通過しその後触媒が逃げるのを可能にする。水溶性材料では、水がその材料をゲル化し、ゲル化した材料は水が中心部、または中心部以外の触媒に入ることを抑制する。また、ゲル化した材料は膨張し、外層を破裂させる。少なくとも２つの理由によってカプセル化は重要である。第１に、カプセル化は早すぎる加水分解を防止すること、第２に、製品（フィルター）の寿命を維持することである。水溶性母材としてはセルロースアセテート（Ｄ．Ｓ．＝０．８±０．２）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、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（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、デンプン、砂糖、及びこれらの組み合わせが挙げられる。砂糖としては、グルコース、サッカロース、ラクトース及びこれらの組み合わせが挙げられる。多くの実施態様では、水溶性母材は、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、及びこれらの組み合わせが挙げられる。水浸透性材料としては、エチルセルロース、シェラック、ゼイン（トウモロコシ中に発見されるプロラミン）、セルロースアセテート（Ｄ．Ｓ．＝２．０〜２．６）、セルロースフタレート、多孔質シリコーンエラストマー（すなわち、ＰＥＧが溶解して孔を形成する、ＰＥＧが付加されたシリコーンエラストマー）、アクリルエステル（例えば、NJのPiscatawayのEvonik Degussa社から市販されている商品名EUDRAGIT）及びこれらの組み合わせが挙げられる。

外層１６は２．０〜２．６の範囲のD.S．を有するセルロースアセテートからなる。２．０〜２．６の範囲のD.S．を有するセルロースアセテートは水浸透性である。セルロースアセテートは、好ましくはフィラメントトウと同じか、またはほぼ同じである（例えば、「ほぼ同じ」とはフィラメントトウのD.S.の±２５％以内のものをいう）。
内層１４および外層１６の量は、セルロースアセテート１２の加水分解を触媒するために適用される材料を完全にカプセル化するに十分な量とする。完全にカプセル化とは、水が外層１６を浸透または内層１４の水溶性材料の少なくとも一部を溶解する（または水溶性材料を浸透する）まで加水分解を触媒できないように、材料１２を被覆し、隔離することを意味する。例えば、内層１４は、材料１２の５〜１００重量％であり、または他の実施態様では５〜３０重量％である。あるいは、内層１４および外層１６の量は、崩壊の割合、すなわち、「半減期」に類似される。半減期とは、触媒材料が溶液のｐＨ値を最初のｐＨ値の半分に減らすために要される時間である。下記に提示されるデータにおいて、１ｍＬの水は標準のたばこフィルターの容量にほぼ等しい。本発明においては、材料の半減期とは少なくとも２５分、または２５〜１０００分、または５０〜５００分、または７５〜３００分である。

本発明は、以下の実施例に基づいて詳細に説明する。

触媒は、重量比でクエン酸及び硫酸Na１：１からなる。触媒は約２９．４ｍｇのピル（タブレット）に形成される。これらのピルは表1に示されるように被覆される（被覆層の重量は被覆されないピルに対する重量％で示される）。
「半減期」を決めるためには、ｐＨ７を有する水５０ｍＬを入れた１００ｍＬビーカー中に５０個の被覆されていないピルを入れる。ビーカーは、（ｐＨの均一性を確保するために）１ｃｍのスターヘッド攪拌機により１００ｒｐｍで撹拌した。溶液のｐＨは、溶液ｐＨが３以下に達するまで監視された（例えば、１分間隔で）。次いで、被覆されたピルにより同じ操作が繰り返された。次いで、最初のプロット（時間に対する被覆されないピルのｐＨ）と次のプロット（時間に対する被覆されたピルのｐＨ）を比較する。半減期は、ｐＨ４．９５（最初のｐＨ（７）と最後のｐＨ（３）の間の約中央値）における時間の差により決められる。

本発明は、本発明の精神および必須の属性から逸脱しない限り他の態様となりえる。したがって、本発明の範囲を示すには、明細書の記載ではなくクレームを参照することによって行われるべきである。

本発明によれば、加水分解触媒の放出が抑制され、維持され、喫煙の風味に悪影響を与えない新しいピルを提供することができる。

１０ ピル
１２ セルロースアセテートトウ
１４ 内層
１６ 外層

Claims (14)

1. 分解性たばこフィルターであって、前記フィルターは、開繊されたアセテートトウのフィルター部及び前記フィルター部を囲むプラグラップを含み、さらに、
   前記トウ中に分散され、水溶性または水浸透性材料からなる内層および２．０〜２．６の範囲のＤ．Ｓ．（置換度）を有するセルロースアセテートからなる外層によりカプセル化されたセルロースアセテートトウの触媒加水分解を触媒するために適用される材料を含むピル、を含むことを特徴とする分解性たばこフィルター。
2. 前記内層は、前記セルローストウの加水分解を触媒するために適用される前記材料を５〜１００重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
3. 前記内層は、前記セルローストウの加水分解を触媒するために適用される前記材料を５〜３０重量％含むことを特徴とする請求項２に記載の分解性たばこフィルター。
4. 前記外層は、前記セルローストウの加水分解を触媒するために適用される前記材料を５〜１００重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
5. 前記外層は、前記セルローストウの加水分解を触媒するために適用される前記材料を５〜３０重量％含むことを特徴とする請求項４に記載の分解性たばこフィルター。
6. 前記ピルは少なくとも２５分のｐＨの半減期間（半減期）を有することを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
7. 前記半減期は２５〜１０００分の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の分解性たばこフィルター。
8. 前記半減期は５０〜５００分の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の分解性たばこフィルター。
9. 前記半減期は７５〜３００分の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の分解性たばこフィルター。
10. 前記セルローストウの加水分解の触媒に適用される前記材料は、酸、酸性塩、塩基、または酸を生成するために適用されるバクテリア、またはこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
11. 前記水溶性材料は、セルロースアセテート（Ｄ．Ｓ．＝０．８±０．２）、カルボキシメチルセルロース、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、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、デンプン、砂糖、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
12. 前記砂糖は、グルコース、サッカロース、ラクトース及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の分解性たばこフィルター。
13. 前記水浸透性材料は、エチルセルロース、ゼイン、セルロースアセテート（Ｄ．Ｓ．＝２．０〜２．６）、セルロースアセテートフタレート、多孔質シリコーンエラストマー、アクリルエステル及びこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の分解性たばこフィルター。
14. 請求項１に記載のフィルターを有するたばこ。

Images