JP7280435B2 - 非燃焼加熱式たばこ及び電気加熱式たばこ製品 - Google Patents
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Description
通常のシガレット使用時は、たばこロッドの端部に使用者がライター等で着火し、マウスピース端部から吸引することで喫煙が行われる。たばこロッド先端の火種部は800℃を超える温度で燃焼する。
このような通常シガレットの代替として、燃焼を伴わずに電気加熱を利用した非燃焼加熱型喫煙物品、非燃焼加熱型のたばこ香味吸引システムが開発されている。
このような非燃焼型加熱喫煙物品として、両端がフィルター材料で封止され、両端部の間の空間にたばこ材料が充填されている筒状体の非燃焼型のたばこ製品が記載されている。(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、特許文献1に記載されたたばこ製品において、両端部の空間に充填されているたばこ材料の充填態様については特に記載がなく、当該たばこ製品の吸い応えや香味成分の放出の持続性との関係について記載はない。
[1] 第一フィルター部と、第二フィルター部と、前記第一フィルター部と第二フィルター部の間に空間部を形成するようにこれらのフィルター部を巻装する巻取紙と、を有する筒状の非燃焼加熱式たばこであって、
前記空間部に粒子状のたばこ材料が移動可能に配置され、
前記第一フィルター部または第二フィルター部の一方が底面となるように前記非燃焼加熱式たばこを載置させたときの、前記第一フィルター部から第二フィルター部までの通気抵抗が13~32mmH2Oであり、
前記粒子状のたばこ材料の嵩比重が55g/100cc以上である、非燃焼加熱式たばこ。
[2] 前記第一フィルター部と前記第二フィルター部の合計の通気抵抗が8mmH2O未満である、[1]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[3] 前記空間部の全体積における粒子状のたばこ材料の体積の比率が、前記空間部の体積の30体積%以上、70体積%以下である、[1]または[2]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[4] 前記非燃焼加熱式たばこが円筒状であり、該円筒の円の直径が7.0mm以上、8.0mm以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[5] 前記非燃焼加熱式たばこが円筒状であり、前記空間部内での前記第一端部から前記第二端部までの長さが10.0mm以上、20.0mm以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[6] 前記粒子状のたばこ材料の平均粒度が400μm以上、700μm以下である、[1]~[5]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[7] 前記粒子状のたばこ材料の篩により測定される粒度が、>250μm及び<840μmである、[1]~[6]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[8] 前記粒子状のたばこ材料のpHが7以上である、[1]~[7]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[9] 前記粒子状のたばこ材料がたばこ顆粒である、[1]~[8]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこ。
[10] ヒーター部材と、該ヒーター部材の電力源となる電池ユニットと、該ヒーター部材を制御するための制御ユニットとを備える電気加熱型デバイスと、該ヒーター部材に接触するように挿入される、[1]~[9]のいずれかに記載の非燃焼加熱式たばこと、から構成される、電気加熱式たばこ製品。
[11] 前記電気加熱型デバイスは、ハウジングと、マウスピースと、を備え、
前記ハウジングは、軸方向に延び該軸方向の第一端部に開口が形成されて、該ハウジングは、前記開口と連通して内部に収容空間が形成されており、該ハウジングの前記収容空間に前記非燃焼加熱式たばこが収容され、前記マウスピースは、係合部と、保持部と、を有している、[10]に記載の電気加熱式たばこ製品。
実施形態に係る非燃焼加熱式たばこの一例を図1に示す。以下、図面に基づいて実施形態に係るの非燃焼加熱式たばこを説明する。なお、図1におけるhの方向が、実施形態に係る非燃焼加熱式たばこの長軸方向である。
粒子状のたばこ材料が流動性を有していることで、使用者が非燃焼加熱式たばこの使用時に向きを変えることで、非燃焼加熱式たばこの空間部におけるたばこ材料の配置を自由に変えることができる。非燃焼加熱式たばこの空間部に存在するたばこ材料の配置を変えることで、使用時の通気具合を使用者の好みに応じて変えることができる。
アスペクト比=h/w
wは柱状体の底面の幅(本明細書においては、非燃焼加熱式たばこのいずれかの端部の底面の幅とする。)、hは高さであり、h≧wであることが好ましい。しかし、本実施形態においては、上述した通り、長軸方向はhで示された方向であると規定している。したがって、w≧hである場合においてもhで示された方向を便宜上長軸方向と呼ぶ。
底面の形状は限定されず、多角、角丸多角、円、楕円等であってよく、幅は当該底面が円形の場合は直径、楕円形である場合は長径、多角形または角丸多角である場合は外接円の直径または外接楕円の長径である。例えば、図1に示す態様においては、底面が円であるのでその直径を認定できる。当該直径が幅w、これに直交する長さが高さhとなる。
非燃焼加熱式たばこの長軸方向の長さhは、特段制限されず、例えば、通常15mm以上であり、20mm以上であることが好ましい。また、通常85mm以下であり、60mm以下であることが好ましく、40mm以下であることがより好ましい。
非燃焼加熱式たばこの柱状体の底面の幅wは、特段制限されず、例えば、通常5mm以上であり、5.5mm以上であることが好ましい。また、通常10mm以下であり、9mm以下であることが好ましく、8mm以下であることがより好ましい。
また、前記非燃焼加熱式たばこが円筒状であるとき、該円筒の円の直径が7.0mm以上、8.0mm以下であることが好ましい。
前記非燃焼加熱式たばこの空間部の体積は特段制限されず、非燃焼加熱式たばこ以外の電気加熱式たばこ製品を構成する他の部材との関係や、該空間部に配置されるたばこ材料の量との関係で適宜設定することができるが、例えば、500mm3以上、3000mm3以下や、500mm3以上、800mm3以下とすることができる。
第一フィルター部と第二フィルター部を構成するフィルター材料の合計の通気抵抗は、8mmH2O未満であることが好ましい。第一フィルター部と第二フィルター部を構成するフィルター材料の合計の通気抵抗が8mmH2O未満であることで、非燃焼加熱式たばこの使用時の吸い応えを損なうことがない。
非燃焼加熱式たばこを、第一フィルター部または第二フィルター部の一方が底面になるように載置したときには、粒子状のたばこ材料が、非燃焼加熱式たばこの空間部において、底面側のフィルター材料の内側表面上に移動する。その状態で前記第一フィルター部から第二フィルター部までの通気抵抗、すなわち、非燃焼加熱式たばこの長軸方向の通気抵抗を測定する。この通気抵抗は、底面側のフィルター材料の内側表面上にたばこ材料が略均一に存在している状態で測定されるので、当該たばこ材料の存在によりフィルターの通気が妨げられる。そのため、本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこの長軸方向の通気抵抗の中でも最も大きな値を示すことになる。
本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこの通気抵抗は、上記のように第一フィルター部または第二フィルター部の一方が底面になるように載置した状態で第一端部または第二端部から17.5cm3/秒の流量で吸引したときの非燃焼加熱式たばこおける差圧PD(mmH2O)のことである。なお、この通気抵抗を「下向きの通気抵抗」ともいう。
たばこ材料の形態としては、粒子状であれば特段制限されず、例えば、(1)たばこ顆粒(「たばこ材料(A)」とも称する)、(2)たばこ刻み又はたばこ粉砕物を含む組成物から構成されるもの(「たばこ材料(B)」とも称する)、が挙げられるが、たばこ材料(A)(たばこ顆粒)であることが好ましい。
目的とするたばこ香味を実現するために、多品種のたばこ葉を配合して非燃焼加熱式たばこの空間部内に配置する必要があり、たばこ材料(B)は該空間部内にたばこ材料を高速で挿入する際に配合比のばらつきが生じやすい。それに対して、たばこ材料(A)は所定の配合比でたばこ葉を配合して顆粒を製造するので、非燃焼加熱式たばこの空間部内に高速で挿入する際に配合比がばらつく可能性が低い。また、たばこ材料搬送時の破砕もたばこ材料(A)の方が少ないことから、通気抵抗のばらつきがたばこ材料(A)使用時の方が少ない。これらの理由から、たばこ材料(B)よりも、たばこ材料(A)の方が好ましい。
たばこ材料は、たばこ材料(A)又はたばこ材料(B)のみからなってもよいが、これらの混合物からなってもよく、また、他の粒子状のたばこ材料を含む混合物としてもよいが、上記と同様の観点から、たばこ材料(A)のみからなることが好ましい。混合物とする場合、その混合割合は任意に設計することができる。
なお、本明細書における顆粒(「たばこ顆粒」とも称する)とは、造粒されたたばこという意味である。
空間部の全体積100体積%に対すするたばこ材料の重量の比は、特段制限されず、非燃焼加熱式たばこやたばこ材料の形態に応じて適宜設定し得るが、好適な通気抵抗を確保する観点から、通常0.1g/cm3以上であり、0.3g/cm3以上であることが好ましく、また、通常1.5g/cm3以下であり、1.0g/cm3以下であることが好ましく、0.6g/cm3以下であることがより好ましい。
本明細書における平均粒度は、存在する粒径の下限付近、上限付近の篩目と下限篩目と上限篩目の間の篩目を数点準備し、分級を行ない、それぞれの篩目に残ったタバコ材料の重量を測定し、重量按分して求めることができる。
本発明の実施形態に係る粒子状のたばこ材料の平均粒度は、400μm以上、700μm以下であることが好ましい。
そのような平均粒度を有することで、たばこ材料の適切な流動性を担保することができるとともに、非燃焼加熱式たばこの下向きの通気抵抗を所望の範囲にすることができる。
粒子状たばこの平均粒度は、篩目850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、106μmで分級して得たたばこ材料の重量を測定し、重量按分して求めることができる。
粒子状のたばこ材料の平均粒度は、用いるたばこ材料を分級することにより調整できる。
篩(目開き1.7mm、線径0.8mm)にサンプルを供給し、篩を振動させて通過したサンプルを100cm3のカップ容器に充填した後、カップ上端面で余分なサンプルをすり切り、その重量を測定する。測定機としてはホソカワミクロン(株)社製のパウダテスタPT-Xを挙げることができる。
底面の形状は限定されず、多角、角丸多角、円、楕円等であってよく、幅は当該底面が円形の場合は直径、楕円形である場合は長径、多角形または角丸多角である場合は外接円の直径または外接楕円の長径である。例えば、図1に示す態様においては、底面が円であるのでその直径を認定できる。当該直径が幅、これに直交する長さが高さとなる。
また、たばこ材料は、非燃焼加熱式たばこを加熱するためのヒーター部材等との嵌合部を有していてもよい。
たばこ材料には、香味発現助剤を添加することができる。この香味発現助剤は、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素塩、酸化物及び水酸化物のうちの少なくとも1つを含む。好ましくは、香味発現助剤は炭酸カリウムもしくは炭酸ナトリウムである。香味発現助剤を添加することで、多くがアミン類であるたばこ内容成分の揮発が確保され、比較的低い温度で加熱するタイプの非燃焼加熱式たばこにおいても、充分なたばこ香味を発現することができる。
香味発現助剤を添加することで、たばこ材料のpHが7~10になってもよい。
本明細書において、pHは、pHメーター(例えば、IQ Scientific InstrumentsInc.製のIQ240)で測定することができ、例えば、たばこ材料2~10gに重量比で10倍の蒸留水を加え、室温(例えば22℃)で水とたばこ材料との混合物を200rpmで10分間振盪し5分間静置した後、得られた抽出液のpHをpHメーターで測定する。
通常のシガレットや非燃焼加熱式たばこに用いられるたばこ材料のpHは、使用するたばこの種類もしくは添加する香料成分の種類によって異なるものの、含まれる様々な有機酸の寄与によって4~6程度であるが、このような小さいpHの場合、つまり酸性環境である場合、多くはアミン類であるたばこ内容成分が揮発され難くい。この点について、通常のシガレットや非燃焼加熱式たばこでは、使用時の加熱温度が高いために、多くはアミン類であるたばこ内容成分の所望の揮発量が確保されている。しかしながら、使用時の加熱温度が高い場合、エアロゾル生成基材の揮発だけでなく、他の成分の分解も生じることにより、白色のたばこベイパーが生じやすくなる。
一方で、たばこ材料のpHを上記範囲のようなアルカリ性とすることにより、使用時の加熱温度を低く保ったまま、つまり、白色のたばこベイパーの抑制を達成しつつ、所望のニコチンの揮発量を確保することができる。
たばこ材料(A)は、たばこ顆粒から構成される。
たばこ材料(A)の原料は、特に限定されないが、(a)粉砕されたたばこ材料、(b)水分、(c)炭酸カリウムおよび炭酸水素ナトリウムからなる群の中から選ばれる少なくとも1種の香味発現助剤、並びに(d)プルランおよびヒドロキシプロピルセルロースからなる群の中から選ばれる少なくとも1種のバインダーを挙げることができる。
たばこ材料(A)の原料混合物は、水分を、通常、3重量%以上、13重量%以下の量で含有する。また、たばこ材料(A)は、水分を、通常、乾燥減量の値が5重量%以上、17重量%以下となるような量で含有し得る。乾燥減量とは、試料の一部を測定のために採取し、採取された試料中の全水分を蒸発させることにより試料を完全乾燥させたとき(例えば、一定の温度(105℃)で15分間乾燥させたとき)の乾燥前後での重量変化を指し、具体的には、試料に含まれている水分の量および上記乾燥条件で揮発する揮発性成分の量の合算値の、試料重量に対する割合(重量%)を指す。すなわち、乾燥減量(重量%)は、以下の式(1)で表すことができる。
乾燥減量(重量%)=
{(完全乾燥前の試料の重量)-(完全乾燥後の試料の重量)}×100/完全乾燥前の試料の重量 (1)
たばこ材料(A)の原料混合物は、pH調整剤を、通常、5重量%以上、20重量%以下の量で含有し得る。
ース(CMC)、でんぷん、修飾でんぷん、またはこれらの混合物から構成される。
たばこ材料(A)の原料混合物は、バインダーを、通常、0.5重量%以上、15重量%以下の量で含有し得る。
追加の成分としては、(e)揮発性香料(「香料成分」または「香味材」とも称する、固体または液体)が挙げられる。揮発性香料は、100℃程度の低温で香料感を発現できる特徴のある香料として任意の香料を使用することができる。香料感とは、非燃焼加熱式たばこを使用した際に、その香料由来の香味を感じることができることを表す。香料成分としては、l-メントール、天然植物性香料(例えば、コニャック油、オレンジ油、ジャスミン油、スペアミント油、ペパーミント油、アニス油、コリアンダー油、レモン油、カモミール油、ラブダナム、ベチバー油、ローズ油、ロベージ油)、エステル類(例えば、酢酸メンチル、酢酸イソアミル、酢酸リナリル、プロピオン酸イソアミル、酪酸ブチル、サリチル酸メチル等)、ケトン類(例えば、メントン、イオノン、エチルマルトール等)、アルコール類(例えば、フェニルエチルアルコール、アネトール、シス-6-ノネン-1-オール、ユーカリプトール等)、アルデヒド類(例えば、ベンズアルデヒド等)、ラクトン類(例えば、ω-ペンタデカラクトン等)より選ばれる1種を用いることができる。たばこ材料に含まれる揮発性香料として特に好ましいのは、l-メントール、アネトール、メンチルアセテイト、ユーカリプトール、ω-ペンタデカラクトン、シス-6-ノネン-1-オールが挙げられる。或いは、たばこ材料に含まれる揮発性香料は、上記群より選ばれた2種以上を混合して用いてもよい。
上記原料混合物から得られるたばこ材料(A)中の香料の含有量は、特に限定されず、良好な香味の付与の観点から、通常100000ppm以下であり、好ましくは40000ppm以下であり、より好ましくは25000ppm以下である。
押出し造粒に際しては、混練物を周囲温度で、2kN以上の圧力で押出すことが好ましい。この高圧での押出しにより、押出し造粒機出口での混練物は温度が周囲温度から例えば90℃以上、100℃以下まで瞬間的に急激に上昇し、水分および揮発性成分が2重量%以上、4重量%以下で蒸発する。したがって、混練物を作るために配合する水は、得られるたばこ顆粒中の所望水分よりも上記蒸発量だけ多くの量で用いることができる。
たばこ材料(B)に含まれるたばこ刻みの材料は特に限定されず、ラミナや中骨等の公知のものを用いることができる。例えば、乾燥したたばこ葉を、幅0.5mm以上、2.0mm以下に刻んだものを用いてもよい。刻まれたたばこ葉の長さは0.5mm以上、10mm以下程度の範囲となる。また、乾燥したたばこ葉を平均粒径が20μm以上、200μm以下になるように粉砕してたばこ粉砕物とし、これを均一化したものをシート加工したもの(以下、単に均一化シートともいう)を幅0.5mm以上、2.0mm以下に刻んだものであってもよい。たばこ粉砕物の平均粒径は、粒度分布測定装置(例えば、Spectris社製のマスターサイザー)を用いて測定することができる。刻まれた均一化シートの長さは約0.5mm以上、10mm以下程度の範囲となる。前記たばこ刻み及び均一化シートの作製に用いるたばこ葉について、使用するたばこの種類は、様々なものを用いることができる。例えば、黄色種、バーレー種、オリエント種、在来種、その他のニコチアナ-タバカム系品種、ニコチアナ-ルスチカ系品種、及びこれらの混合物を挙げることができる。混合物については、目的とする味となるように、前記の各品種を適宜ブレンドして用いることができる。前記たばこの品種の詳細は、「たばこの事典、たばこ総合研究センター、2009.3.31」に開示されている。前記均一化シートの製造方法、すなわち、たばこ葉を粉砕して均一化シートに加工する方法は従来の方法が複数存在している。1つ目は抄紙プロセスを用いて抄造シートを作製する方法である。2つ目は水等の適切な溶媒を、粉砕したたばこ葉に混ぜて均一化した後に金属製板もしくは金属製板ベルトの上に均一化物を薄くキャスティングし、乾燥させてキャストシートを作製する方法である。3つ目は水等の適切な溶媒を、粉砕したたばこ葉に混ぜて混練したものをシート状に押し出し成型して圧延シートを作製する方法である。前記均一化シートの種類については、「たばこの事典、たばこ総合研究センター、2009.3.31」に詳細が開示されている。
たばこ材料(B)に含まれるたばこ刻みの大きさやその調製法については特に制限はない。例えば、乾燥したたばこ葉を、幅0.5mm以上、2.0mm以下に刻んだものを用いてもよい。
また、均一化シートの粉砕物を用いる場合、乾燥したたばこ葉を平均粒径が20μm以上、200μm以下程度になるように粉砕して均一化したものをシート加工し、それを幅0.5mm以上2.0mm以下に刻んだものを用いてもよい。
エアロゾル生成基材が含まれる場合の含有量は、たばこ材料100重量%に対して、10重量%以下を例示でき、別の態様では8重量%以下であり、さらに別の態様では5重量%以下であり、さらに別の態様では3重量%以下であり、さらに別の態様では1重量%以下であり、含有されていないこと(0重量%)を挙げることもできる。
巻取紙の構成は、特段制限されず、一般的な巻取紙、又は巻紙の態様とすることができる。
巻取紙としては、パルプが主成分のものを挙げることができる。パルプとしては、針葉樹パルプや広葉樹パルプなどの木材パルプで抄造される以外にも、亜麻パルプ、大麻パルプ、サイザル麻パルプ、エスパルトなど一般的にたばこ物品用の巻紙に使用される非木材パルプを混抄して製造して得たものでもよい。
パルプの種類としては、クラフト蒸解法、酸性・中性・アルカリ亜硫酸塩蒸解法、ソーダ塩蒸解法等による化学パルプ、グランドパルプ、ケミグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ等を使用できる。
パルプの繊維の長さ及び太さは、特段制限されず、通常0.1mm以上、5mm以下の長さ、10μm以上、60μm以下の太さを有する。
本明細書でいう通気度は、紙の片面(2cm2)から1kPaの一定圧力下で空気を通過させた際の、1分・1cm2あたりの通気(透過)した空気流量をいう。
不透過層を設けることにより、たばこ材料中の成分が巻取紙から染み出すことを抑制し易くなり、紙層を表面層及び裏面層に設けることで、巻取紙を巻装する際の接着が強力になり、剥離を抑制することができる。
不透過層を樹脂層とする場合、その種類は、特段制限されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、PET、ポリ乳酸等が挙げられる。
樹脂層を設ける方法は特段制限されないが、シート状の樹脂をバインダーを用いて紙に接着させてもよく、シート状の樹脂をホットメルトを利用して紙に接着させてもよく、また、紙に溶融した樹脂を直接塗布してもよい。紙と樹脂とを接着させるバインダーとしては、例えば、PVA、PVAc、EVA、CMC、HPMC、HPC等を用いることができる。
最終的にシート状の巻取紙を巻き取る際には、通常、バインダーを用いて、紙と紙、または、紙と樹脂を接着させる。例えば、紙と紙とを接着させるバインダーとしては、酢酸ビニルやEVA等を用いることができる。
巻取紙の厚さは、上述した巻き上げ機により製造した非燃焼加熱式たばこの巻取紙の接合部が剥離することを抑制する観点から、300μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましい。一方で、該巻取紙の厚さは、非燃焼加熱式たばこ製品のマウスピースによる非燃焼加熱式たばこの保持性能の観点や、たばこ材料に含まれる香料による巻取紙への染みが視認されない観点から、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましい。
なお、中間層は、樹脂層や金属層等からなる空気不透過層を含んでいれば、2層以上で構成されていてもよい。
巻取紙の表面紙層となる紙は、その厚さが30μm以上、100μm以下であることが好ましく、30μm以上、80μm以下であることがより好ましい。
巻取紙の裏面紙層となる紙は、その厚さが30μm以上、100μm以下であることが好ましく、40μm以上、70μm以下であることがより好ましい。
空気不透過性層を含む中間層は、その厚さが10μm以上、100μm以下であることが好ましく、20μm以上、50μm以下であることがより好ましい。
フィルター部及びたばこ材料を巻装するための巻取紙として利用する場合、その巻取紙のサイズは用途によって任意に変更し得る。たばこ材料を巻取紙で柱状に巻装する際は、例えば、図1のw方向の巻取紙の端部とその逆側の端部を2mm程度重ね合わせて糊付けすることで、柱状の紙管の形状となる。長方形形状の巻取紙のサイズは、出来上がった非燃焼加熱式たばこのサイズによって決めることができる。
填料としては、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン等を使用することができるが、香味や白色度を高める観点等から炭酸カルシウムを使用することが好ましい。填料を含ませることで、紙の不透明度が増大し、紙の白色度が増大し、また、紙の平滑性が増大する。
巻取紙には、その表面及び裏面の2面のうち、少なくとも1面にコーティング剤が添加されてもよい。コーティング剤としては特に制限はないが、紙の表面に膜を形成し、液体の透過性を減少させることができるコーティング剤が好ましい。例えばアルギン酸及びその塩(例えばナトリウム塩)、ペクチンのような多糖類、エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロースのようなセルロース誘導体、デンプンやその誘導体(例えばカルボキシメチルデンプン、ヒドロキシアルキルデンプン及びカチオンデンプンのようなエーテル誘導体、酢酸デンプン、リン酸デンプン及びオクテニルコハク酸デンプンのようなエステル誘導体)を挙げることができる。
本実施形態の非燃焼加熱式たばこは、第一フィルター部と第二フィルター部とを有しているが、これらに区別はなく、いずれのフィルター部を吸口側とするか、ヒーター側とするかは、使用時に用いられる電気加熱式たばこ製品の形態に応じて使用者が任意に決めることができる。以下のフィルター部の説明は、特段の記載がない限り、第一フィルター部又は第二フィルター部のいずれにも適用される。また、第一フィルター部の構成と第二フィルター部の構成とは、使用可能な範囲内で、異なっていてもよく、また、同一であってもよい。
フィルター部は、後述するフィルターを含む部分であり、一般的なフィルターとしての機能を有していれば特に制限されず、例えば、フィルターのみからなる、単一のセグメントから構成されてもよく、フィルターとその他の部材とを組合せてなる、複数のセグメントから構成されてもよい。
また、フィルター部として、後述する添加剤放出容器を含むフィルター部を用いる態様でもよい。
フィルター部1つ当たりの高さは、良好な通気抵抗を確保する観点から、通常3mm以上であり、4mm以上であることが好ましく、また、通常15mm以下であり、10mm以下であることが好ましい。
非燃焼加熱式たばこが柱状体である場合、フィルター部も柱状体となるが、その直径(幅)は、理論的には、非燃焼加熱式たばこの柱状体の底面の幅wよりも小さく、上述した巻取紙の厚さの2倍の値に、柱状体のフィルター部の幅を加えた値が非燃焼加熱式たばこの柱状体の底面の幅wとなる。
また、セルロースアセテートトウを円柱状に加工する方法として、セルロースアセテートトウをフィルター用巻取紙で巻き上げる方法を用いることもできる。フィルター用巻取紙の物性は、特に限定されないが、例えば、通気度1000C.U.以上の高通気度紙や100C.U.未満の低通気度紙を用いる態様を挙げることができる。また、フィルター用巻取紙は通常のシガレット用フィルターで使用されている巻取紙を用いることができ、例えば、坪量が30~100g/m2、厚さが30~100μmのものを用いることができる。このような高通気度紙としては、特に限定されないが、日本製紙パピリア製のLPWS-OLL(通気度1300C.U.、坪量26.5gsm、厚さ48μm)、P-10000C(通気度10000C.U.、坪量24.0gsm、厚さ60μm)、もしくは、普通紙(通気度0C.U.、坪量24gsm、厚さ32μm)を例示することができる。
また、上述のようなアセテートトウ等のトウからなるフィルターの他、パルプを主成分とする紙や不織布のシートを充填したフィルターを用いる態様でもよい。
フィルター材料の製造において、通気抵抗の調整や添加物(公知の吸着剤や香料、香料保持材等)の添加を適宜設計できる。
第一フィルター部及び/又は第二フィルター部が単一のセグメントから構成される場合、例えば、フィルター部がセルロースアセテートトウを充填したフィルターのみから構成される態様や、パルプを主成分とする紙や不織布のシートを充填したフィルターのみから構成される態様が挙げることができる。また、これらのフィルター中に後述する添加剤放出容器を含む態様を挙げることもできる。
第一フィルター部及び/又は第二フィルター部が複数のセグメントから構成される場合の一態様としては、該複数のセグメントが、複数の同一又は異なるフィルターから構成される態様を挙げることができる。この場合、前記フィルターは、上述したアセテートトウを充填したものでもよく、パルプを主成分とする紙や不織布のシートを充填したものでもよく、後述する添加剤放出容器を含むものであってもよい。
また、第一及び第二のフィルター部が複数のセグメントから構成される別の態様としては、フィルターとそれ以外の部材とから構成される態様を挙げることができる。前記「それ以外の部材」としては、特に限定されないが、例えば厚紙を円筒状に加工した紙管を挙げることができる。非燃焼加熱式たばこの長さを長く設定したいときに、たばこ充填セクション長を増大すると、必要以上にたばこ材料を配置しなければならず、フィルター長を増大すると、フィルター部通気抵抗が増大し吸い込みやすさに影響を与える。この場合に、紙管を用いると、上記影響を受けずに非燃焼加熱式たばこの長さを調整することができる。
上述の非燃焼加熱式たばこ1は、図2A及び図2Bに示すように、第一フィルター部21及び/又は第二フィルター部22と隣接して設けられる付加セグメント25とともに、付加セグメント接合紙26で巻装されていてもよい。付加セグメント25を設けることにより、非燃焼加熱式たばこに更なる機能を付加することができる。
また、吸口側のフィルター部に、付加セグメントとしてフィルターを設ける場合、該フィルターの内部に、添加剤放出容器を設けることもできる。
フィルターや紙管、添加剤放出容器の態様は、上述のフィルター部で説明した態様を同様に適用でき、また、その効果は、上述のフィルター部で説明した通りである。
チップペーパーの態様は特段制限されず、公知のチップペーパーを用いることができる。
巻装時のチップペーパーの態様は特段制限されず、例えば、図2Aに示すように、非燃焼加熱式たばこの一部及び付加セグメントの全面を覆うように巻装する態様であっても、図2Bに示すように、非燃焼加熱式たばこの一部及び付加セグメントの一部を覆うように巻装する態様であってもよい。
非燃焼加熱式たばこは、マウスピースが係合されてもよい。マウスピースを使用しなくとも、非燃焼加熱式たばこを使用することは可能であるが、この場合、非燃焼加熱式たばこと使用者の口とが直接触れることになり、該たばこ、特に吸口端側のフィルターが濡れ易くなってしまう。これにより、通気抵抗が上がってしまうという問題、また、触感が悪化してしまうという問題が生じる。これらの問題を改善するため、マウスピースを使用することが好ましい。
また、咥え易さ等の使用時の扱い易さという点では、非燃焼加熱式たばこが挿入された電気加熱式たばこ製品と使用者の口との距離はある程度の長さを確保することが好ましいため、この点からもマウスピースを使用することが好ましい。
なお、マウスピースは、非燃焼加熱式たばこに直接的に係合されてよいが、上述の付加セグメントを介して間接的に係合されてもよい。
マウスピースの材料は、特段制限されず、樹脂やゴム等の高分子材料や金属材料、無機材料のいずれとしてもよいが、製造の容易性や軽量性の観点から、樹脂であることが好ましい。
非燃焼加熱式たばことの係合部の長軸方向に直行する穴の断面の形状は、特段制限されないが、円であると係合される非燃焼加熱式たばこが回転し易いために外れ易くなってしまうため、非燃焼加熱式たばこの係合される部分が撓むように圧をかける(引っかける)ような突起部を有するような形状であることが好ましい。また、マウスピースが非燃焼加熱式たばこに与える力を均一にするため、係合部の穴の形状や突起部の配置は対称的であることが好ましい。
長軸方向のマウスピースの長さは、特段制限されないが、吸い易さの確保の観点から、20mm以上、50mm以下であってよく、25mm以上、30mm以下であってもよい。
非燃焼加熱式たばこにおいて、マウスピースが係合される部分の長軸方向の長さは、特段制限されないが、非燃焼加熱式たばこの長さhに対して、通常10%以上であり、30%以下であり、20%程度であることが好ましい。
非燃焼加熱式たばこは繰り返しの使用ができないため、マウスピースは、非燃焼加熱式たばこの使用開始時に係合され、使用終了時に取り外すことができるものである、つまり、非燃焼加熱式たばこと着脱可能なものであることが好ましい。
本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこは、以下で説明する通り、電気加熱式たばこ製品に収容されるカートリッジとして用いることができる。本発明の実施形態にかかる電気加熱式たばこ製品について説明する。
なお、以下では本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこを「カートリッジ」と記載する。
本発明の電気加熱式たばこ製品の一実施形態は、ハウジングと、マウスピースと、を備える。ハウジングは、軸方向に延び該軸方向の第一端部に開口が形成されている。ハウジングは、前記開口と連通して内部に収容空間が形成されている。ハウジングの前記収容空間には、香味成分が含有された非燃焼加熱式たばこ(カートリッジ)が収容されている。前記マウスピースは、係合部と、保持部と、を有している。係合部は、前記開口に係合される。
保持部は、前記非燃焼加熱式たばこを保持するように構成されている。
本実施態様によれば、非燃焼加熱式たばこを交換する際には、マウスピースをハウジングから取り外すと、マウスピースの係合部とハウジングの開口との係合が解除され、マウスピースの保持部に保持された非燃焼加熱式たばこがマウスピースとともにハウジングから取り外される。よって、カートリッジをマウスピースと別に取り外す必要がないため、カートリッジの交換を容易に行うことができる。
また、本実施形態に係る電気加熱式たばこ製品では、前記マウスピースは、前記開口に係合された状態で、前記開口を挟んで前記軸方向の両側に延在するように構成されている。本態様によれば、マウスピースをハウジングから取り外す際には、マウスピースにおけるハウジングの開口よりも外方に突出している部分を掴めばよいため、マウスピースの取り外し作業がしやすい。
図3に示すように、第1実施形態に係る電気加熱式たばこ製品の一例である吸引器1は、たばこ葉を加熱して発生した蒸気を吸引することで、たばこ葉の香味を味わうものである。
図4に示すように、吸引器1は、本体ユニット10と、カートリッジ20と、マウスピース30と、キャップ40(図3参照)と、を備えている。各実施形態及び変形例のカートリッジ20は、上記で説明したとおり、典型的には、巻取紙および2つのフィルター材料で形成されており、弾力性ないし可撓性を備えている。
図5に示すように、本体ユニット10は、ハウジング11と、電源ユニット15と、ヒーター16と、を有している。ハウジング11は、ハウジング本体110と、マウスピース支持部材120と、カートリッジ収容部材130と、を有している。
外側ハウジング111は、軸線Oを中心軸として略四角筒状に形成されている。外側ハウジング111は、吸引器1の外面を構成している。なお、外側ハウジング111の形状は、軸線O方向に延びていれば、適宜設定可能である。
ここで、本実施形態では、径方向のうち、軸線Oとスイッチ用開口111cとを結ぶ方向を表裏面方向とする。この場合、軸線Oに対してスイッチ用開口111c側を表面側とし、軸線Oに対してスイッチ用開口111cと反対側を裏面側とする。
隔壁118は、吸口側隔壁部118aと、側部隔壁部118bとを有している。これにより、ヒータ16により加熱された空気が、バッテリ151を収容する空間内に流入することが抑制される。よって、バッテリ151の温度上昇が抑制される。
マウスピース支持部材120は、外側ハウジング111における吸口側開口111aに設けられている。
図6に示すように、係合周壁部33では、反吸口側の部分331が吸口側の部分332よりも肉厚が薄くなっている。これにより、反吸口側の部分331と吸口側の部分332との境界部には、段部333が形成されている。段部333は、O方向から見た平面視で略環状に形成されている。図6に示すように、カートリッジ20の吸口側の端部20aは、マウスピース30の係合周壁部33の段部333に当接している。吸口部31と基部32との接続部分では、吸口側から反吸口側に向かうにしたがって、開口幅が広くなっている。カートリッジ20の吸口側の端部20aとマウスピース30の吸口部31の反吸口側の面との間には、空間部s3が形成されている。これにより、カートリッジ20の吸口側の端部20aの閉塞領域が小さくなり、通気抵抗が抑えられている。
吸口部31の外周面には、指かけ部311が設けられている。指かけ部311は、吸口部31の外周面から径方向の外側に向かって突出している。指かけ部311は、吸口部31の外周面の周方向全周にわたって設けられている。
マウスピース30には、軸線O方向に貫通する流路s2が形成されている。流路s2には、カートリッジ20から発生した蒸気が流通可能である。
該ヒーター部材の長軸方向の長さは、非燃焼加熱式たばこの長軸方向の長さをLmmとしたときに、L±5.0mmの範囲内とすることができる。
上記X(℃)は、たばこの揮発成分のデリバリーの観点から80℃以上、200℃以下であることが好ましい。具体的には、上記X(℃)は、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃とすることができる。
電気加熱式たばこ製品1において、ヒーター部材16の加熱により、空間部に配置されたたばこ材料から生じる香味成分等を含む蒸気は、吸口端部側のフィルターを通して使用者の口腔内に到達する。
また、上述したように、マウスピースに突起部を設ける等により、非燃焼加熱式たばことマウスピースとの係合を強くする態様は、非燃焼加熱式たばこを電気加熱式デバイスから外す際に、非燃焼加熱式たばことマウスピースとを一度に電気加熱式デバイスから取り出せるために好ましい。具体的には、マウスピースと非燃焼加熱式たばことの間に作用する静止摩擦力が、電気加熱式デバイスの内壁と非燃焼加熱式たばことの間に作用する静止摩擦力よりも大きいことが好ましい。
[たばこ材料の原料]
・粉砕されたたばこ材料1;黄色種、平均粒径70μm(粒度分布測定装置(Spectris社製のマスターサイザー)で測定)
・粉砕されたたばこ材料2;バーレー種、平均粒径70μm(粒度分布測定装置(Spectris社製のマスターサイザー)で測定)
・水
・香味発現助剤;炭酸カリウム
・バインダー;ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)
・1次香味材;l-メントール
・2次香味材;エタノール
・エアロゾル生成基材;グリセリン
[巻取紙]
巻取紙の最外面側の2層のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側となる層(巻取紙の表面層)として、紙であるOPN♯85(日本製紙パピリア株式会社製、厚さ:97μm)を、これとは反対側となる層(巻取紙の裏面層)として、紙であるS52-7000(日本製紙パピリア株式会社製、厚さ:110μm)を準備した。また、巻取紙の中間層(空気不透過性層)として、ポリエチレン樹脂からなるフィルムであるラミネート層(日本製紙パピリア株式会社製、厚さ:20μm)を準備した。これらを、非燃焼加熱式たばこの長軸方向となる1辺の長さが20mm、これと直交する1辺の長さが27.0mmの長方形となるように切断加工した。
切断加工した3層を積層し熱をかけながら加圧(ラミネート加工)することで、巻取紙1(坪量:124.7gsm、厚さ157μm)を得た。なお、ラミネート加工時に紙層が圧縮されること、及び、紙層の一部が熱可塑性樹脂層(ここでは、ラミネート層)に埋め込まれることにより、得られる巻取紙は積層前の各層の厚さを合計した厚さよりも薄くなる。
[フィルター]
単糸繊度12g/9000m、総糸繊度28000g/9000mのセルロースアセテートトウを原料に、三條機械製作所製フィルター製造装置(FRA3SE)を用いて、円柱状のフィルター素材を作製した。次いで、該フィルター素材をフィルター用巻取紙(日本製紙パピリア製、名称:LPWS-OLL、通気度1300C.U.、坪量26.5gsm、厚さ48μm)で巻取り、円周24.5mm、高さ80mmのフィルター用巻取紙付フィルター素材を作製した。次いで、これを高さ4mmとなるように切断加工し、高さ方向の通気抵抗が3.7mmH2Oである円柱状のフィルターを作製した。
原料として、粉砕されたたばこ材料1、たばこ材料2、pH調整剤、およびバインダーを準備し、これらを混合した後、水を加えて混錬し、得られた混練物を湿式押出し造粒機(ダルトン社製;メッシュサイズφ0.9mm、押出し出口での混練物の温度50~60℃)で造粒した。
上記原料中の各成分の含有量は、たばこ材料1 50.00重量%、たばこ材料2 12.50重量%、水 25.00重量%、香味発現助剤 7.50重量%、バインダー 5.00重量%とした。そして、混練物を乾燥機で水12.50重量%になるまで乾燥後、粉砕分級機(フロイント・ターボ社製;メッシュサイズ上段φ710mm、下段φ250mm)で分級した。得られた顆粒の平均粒度は530μmであった。
その後、香味材を、たばこ顆粒中の含有量が9.09重量%となるように、ピペットで添加し、22℃環境下、バイアル瓶内で24時間以上回転撹拌して均一分散させた。得られたたばこ顆粒のpHは9.5(測定温度 22℃)であった。
得られたたばこ顆粒中の各成分の含有量は、たばこ材料1 53.03重量%、たばこ材料2 13.26重量%、水 11.36重量%、pH調整剤 7.95重量%、バインダー 5.30重量%、香味材 9.09重量%であった。
喫煙試験は図3等に示される香味吸引システム(電気加熱式たばこ製品)に上記のカートリッジを挿入し、パネラーがヒータースイッチを入れた時点(加熱開始時点)から3分間経過後に、1回の捨てパフを行い、加熱開始時点から3分30秒経過時点(評価開始時
点)で評価1回目のパフ(一般的な使用者の使用の際の流量である55~110ml/2
sec)を行い、以降のパフ(回/30秒)でも同様の流量で官能評価を行った。
表1中、官能評価の「吸い応え」については、5点:非常に好ましい、4点:好ましい、3点:許容、2点:好ましくない、1点:非常に好ましくない、という基準で評価した。
表1中、官能評価の「持続性」については、5点:満18puff(18puffまで持続した)、4点:満15Puff、3点:満12Puff、2点:満9Puff、1点:8Puff以下、という基準で評価した。
図3に示される香味吸引システム(電気加熱式たばこ製品)に上記のカートリッジを挿入し、たばこロッド吸口端をBorgwaldt社製5本掛けロータリー型自動喫煙器に挿入した後、ヒータースイッチを入れた時点(加熱開始時点)から30秒間経過後より吸煙を開始した。カナダ保健省(Health Canada)喫煙方法(吸煙量55cc/2sec、吸煙時間2secおよび吸煙間隔30秒、喫煙回数13回の吸煙)の条件下で測定を行なった。予め設置したガラス繊維フィルタ(捕集用ケンブリッジフィルター(borgwaldt、400 Filter 44mm))に主流煙成分を捕集し、これをイソプロパノール10mLで20分間振盪抽出し、ガスクロマトグラフ(GC-FID/TCD(6890N、Agilent))により水、ニコチン、およびメントール量を測定した。
10 電気加熱式デバイス(本体ユニット)
11 ハウジング
15 電源ユニット
16 ヒーター部材
20 カートリッジ
21 第一フィルター部
22 第二フィルター部
23 空間部
24 巻取紙
25 付加セグメント
26 付加セグメント接合紙
T たばこ材料
30 マウスピース(引出し治具)
31 吸口部
32 基部
33 係合周壁部
40 キャップ
110 ハウジング本体
111 外側ハウジング
111a 吸口側開口
117 内側筒部材
120 マウスピース支持部材
125 マウスピース開口(開口)
130 カートリッジ収容部材
140 カートリッジ支持部材
151 バッテリ
152 制御ユニット
311 指かけ部
s2 流路
Claims (11)
- 第一フィルター部と、第二フィルター部と、前記第一フィルター部と第二フィルター部の間に空間部を形成するようにこれらのフィルター部を巻装する巻取紙と、を有する筒状の非燃焼加熱式たばこであって、
前記空間部に粒子状のたばこ材料が移動可能に配置され、
前記第一フィルター部または第二フィルター部の一方が底面となるように前記非燃焼加熱式たばこを載置させたときの、前記第一フィルター部から第二フィルター部までの通気抵抗が13~32mmH2Oであり、
前記粒子状のたばこ材料の嵩比重が55g/100cc以上である、非燃焼加熱式たばこ。 - 前記第一フィルター部と前記第二フィルター部の合計の通気抵抗が8mm/H2O未満である、請求項1に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記空間部の全体積における粒子状のたばこ材料の体積の比率が、前記空間部の体積の30体積%以上、70体積%以下である、請求項1または2に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記非燃焼加熱式たばこが円筒状であり、該円筒の円の直径が7.0mm以上、8.0mm以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記非燃焼加熱式たばこが円筒状であり、前記空間部内での前記第一端部から前記第二端部までの長さが10.0mm以上、20.0mm以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記粒子状のたばこ材料の平均粒度が400μm以上、700μm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記粒子状のたばこ材料の篩により測定される粒度が、>250μm及び<840μmである、請求項1~6のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記粒子状のたばこ材料のpHが7以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- 前記粒子状のたばこ材料がたばこ顆粒である、請求項1~8のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
- ヒーター部材と、該ヒーター部材の電力源となる電池ユニットと、該ヒーター部材を制御するための制御ユニットとを備える電気加熱型デバイスと、該ヒーター部材に接触するように挿入される、請求項1~9のいずれか一項に記載の非燃焼加熱式たばこと、から構成される、電気加熱式たばこ製品。
- 前記電気加熱型デバイスは、ハウジングと、マウスピースと、を備え、
前記ハウジングは、軸方向に延び該軸方向の第一端部に開口が形成されて、該ハウジングは、前記開口と連通して内部に収容空間が形成されており、該ハウジングの前記収容空間に前記非燃焼加熱式たばこが収容され、前記マウスピースは、係合部と、保持部と、を有している、請求項10に記載の電気加熱式たばこ製品。
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