JP6005735B2 - 喫煙品用フィルター - Google Patents
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Description
(a)部分硬化させた樹脂の粒子を生地にし、その生地を整形して一体構造体を作り、
(b)その粒子を焼結し、
(c)焼結された一体構造体を炭化し活性化し、
(d)その一体構造体を喫煙品用フィルターに組み込む。
本明細書で用いられているように、「喫煙品」には、タバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコまたはタバコ代替え品、および非燃焼加熱製品(材料を燃焼させず加熱することによって喫煙材料から風味が生成される製品)を基にしたまたは基にしていない紙巻きタバコ、葉巻、および細巻き葉巻のような喫煙製品が含まれる。一般に喫煙品は、煙から成分を取り除くためのフィルターを含む。
例えば一体構造体を喫煙品用フィルター内に長手方向に2個、3個、または4個と並べて用いるように、複数の一体構造体を使用すると、煙成分の吸着を改善できる場合がある。長さが等しい1個の一体構造体に比べ、内部に吸い込まれている空気の乱れが増えるからである。乱れが増えることにより、煙と一体構造体の炭素材料の間の相互作用が増え、よって煙成分の吸着が増えることになる。
吸着炭素材料は一般に顆粒状または粒状の形態で提供される。しかし一体構造体の炭素構造すなわち一体構造体は、顆粒状ではないが顆粒状の活性炭素と同様に大きな表面積を有する炭素の単位である。
一体構造体は特定の喫煙条件での使用に最適化されることが望ましい場合がある。例えば、特定の煙成分を吸着し、圧力低下を最少にし、すなわち集中喫煙法の下でも十分に機能することが一体構造体に望ましい場合がある。一体構造体を喫煙品用フィルターでの使用に最適化するために調整可能な変数は複数あり、開示された一体構造体の特性は当業者によって簡単に調節することができる。
本特許明細書では当業者に用いられる表記に従って、吸着材料中の細孔を、直径が2nm未満(<2×10−9m)の場合は「ミクロ孔」、2〜50nmの範囲の場合は「メソ孔」、50nmを越える場合は「マクロ孔」と呼ぶ。直径が500nmより大きい細孔は一般に多孔質材料の吸着性に大きく寄与しない。
開示された喫煙品用フィルターに用いられる一体構造体の炭素材料は樹脂由来である。この樹脂は、求核成分を任意選択的に細孔形成剤の存在下で求電子架橋剤と縮合して得てもよい。
求核成分の求電子架橋剤による縮合は細孔形成剤の存在下で実行することができる。細孔形成剤はより大きな細孔を材料に取り込むのに特に役立つ。
上記のように樹脂の硬化の程度を制御することが重要である。具体的には、樹脂の硬化は、樹脂が炭化時に溶融しないように十分に硬く、しかし粉砕工程で作られる粒子がその後の処理で焼結可能なように柔らかく調整される必要がある。
所望の程度まで硬化したら樹脂は粉砕され、その後一体構造体に形成される。
押し出し過程は任意のふさわしい方法で実施することができ、種々の方法が当業者に知られている。
開示された一体構造体は焼結された一体構造体である。「焼結」とは、部分硬化した樹脂の個々の粒子が著しく溶融せずに、または例えば二次的な未硬化樹脂のような結合剤を別途導入する必要無しに固着される過程を意味する。
押し出し過程の次に、引き抜かれた一体構造体から液体を除去するために一般には乾燥工程が実行される。一体構造体は室温で乾燥してもよく、弱く加熱してこの乾燥過程を加速してもよい。
炭化は、一体構造体を不活性雰囲気中または真空中で少なくとも600℃の温度まで加熱して達成してもよい。炭化は一般に約1時間行われるが、炭化工程の時間は重要ではない。
一体構造体の細孔寸法分布は複数の因子に影響を受ける可能性がある。その因子には、用いられる求電子成分と架橋剤の性質、細孔形成剤の有無、および反応速度がある。
上記のように、一体構造体は複数の長手方向流路すなわち「セル」を含む。一体構造体のセルの数は多様でもよい。セルの数はある範囲でもよく、その上限と下限は互いに異なる以下の値、すなわち1平方センチメートルあたり75、90、120、150、180、200、220、250、280、および310の内の任意の2つで定義される。
一体構造体の寸法は使用目的で決定されてもよい。例えば、紙巻きタバコフィルターに入れられる一体構造体は一般に円筒状でもよく、紙巻きタバコの周囲と同様の周囲を有してもよい。一般的な紙巻きタバコの直径は約8mmであるため、そのようなフィルターに用いられる一体構造体は直径がそれよりやや細く、例えば、7.8mmのような直径である。他の喫煙品に用いられる一体構造体は、それに応じて異なる周囲を有してもよい。
一体構造体に添加剤を加えてもよく、一体構造体で添加剤を但持してもよい。添加剤は煙に添加可能で煙の組成を改良できるものなら任意のものでよい。添加剤は脱臭剤、希釈剤、吸着剤、または煙を改良できる任意の他の物質でもよい。添加剤は水でもよい。各国の規制法で許可されていれば、添加剤はハッカのような香味剤でもよい。
試料調整および分析方法
国際公開第03/008068号パンフレットに、炭化焼結樹脂を含む一体構造体を作る方法の詳細が開示されている。
煙成分の削減率(%)=(A−B/A)×100
ここに、
A=対照用紙巻きタバコの煙成分収量(NFDPM収量に正規化)
B=試験用紙巻きタバコの煙成分収量(NFDPM収量に正規化)
一体構造体が煙成分を吸着する能力に流路密度が及ぼす影響を評価した。
一体構造体の長さが煙成分を吸着する能力に及ぼす影響を評価した。
複数の一体構造体が煙成分を吸着する能力に与える影響を評価した。
煙成分を吸着する一体構造体の能力を従来の顆粒状活性炭素と比較して、異なる喫煙強度条件で試験した。
煙成分を吸着する一体構造体の能力に細孔構造が与える影響を検討した。
Claims (19)
- プラグラッパーで取り囲まれた一体構造体を含む喫煙品用フィルターであって、
1)前記一体構造体は炭化された焼結樹脂を含み、
2)前記一体構造体は複数のセルを含み、各セルは前記一体構造体の中を延びる流路を備え、
3)前記一体構造体は断面に1平方センチメートルあたり180〜310個のセルを含み、さらに、
4)前記一体構造体の細孔容積は窒素吸着による評価で0.4〜1.5cm 3 /gである、
喫煙品用フィルター。 - 前記一体構造体は結合剤を含まないことを特徴とする請求項1に記載の喫煙品用フィルター。
- 複数の前記流路の総断面積は前記一体構造体の総断面積の30〜40%を占める、ことを特徴とする請求項1に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記複数の流路の前記総断面積は前記一体構造体の前記総断面積の32〜38%を占めることを特徴とする請求項3に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体は断面に1平方センチメートルあたり200〜280個のセルを含むことを特徴とする請求項1に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体は炭素材料を含み、前記炭素材料はミクロ孔およびマクロ孔を含む細孔構造を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記細孔構造はメソ孔をも含むことを特徴とする請求項6に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記流路を包含する前記一体構造体の前記炭素材料はマクロ孔を含む細孔構造を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体は断面が四角である複数の流路を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体の前記炭素材料は700〜1300m2/gのBET表面積を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体の前記炭素材料は810〜990m2/gのBET表面積を有することを特徴とする請求項10に記載の喫煙品用フィルター。
- 前記一体構造体は8〜12mmの長さを有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 複数の一体構造体を含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルター。
- 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルターを含む喫煙品。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の一体構造体のタバコ煙の濾過への使用。
- 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の喫煙品用フィルターを作る方法であって、
(a)部分的に硬化させた樹脂の粒子を生地に形成し、前記生地を整形して一体構造体を作ることと、
(b)前記粒子を焼結することと、
(c)前記焼結された一体構造体を炭化し活性化させることと、
(d)前記一体構造体を前記喫煙品用フィルターに組み込むことと、
を含む方法。 - 前記生地を整形することは前記生地を押し出すことを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記生地は結合剤を含まないことを特徴とする請求項16または17に記載の方法。
- 樹脂が、求核成分を細孔形成剤の存在下で求電子架橋剤と縮合することによって得られるフェノール樹脂であることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の方法。
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