JP7337263B2 - 非燃焼加熱式たばこ及び加熱式たばこ製品 - Google Patents

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Description

本発明は、非燃焼加熱式たばこ及び加熱式たばこ製品に関する。
燃焼を伴わずに電気加熱等を利用する、非燃焼加熱式たばこ、及び非燃焼加熱式たばこ製品が開発されている。該非燃焼加熱式たばこ製品は、一般的に、非燃焼加熱式たばこと、電池、コントローラ、及びヒーター等を含む加熱デバイスとからなる。該ヒーターは、電気抵抗によるものや誘導加熱(IH)によるものがある。該電気抵抗によるヒーターは、非燃焼加熱式たばこの外周面との接触部から加熱をするように構成されたもの、又は針状、ブレード状のヒーターを非燃焼加熱式たばこの先端からたばこ充填部に挿入するものなどがある。
例えば、特許文献1には、加熱式デバイスとマウスピースとを備えた非燃焼加熱式たばこ製品であって、加熱式デバイスのハウジングに非燃焼加熱式たばこが配置され、該非燃焼加熱式たばこの先端部を覆うようにマウスピースが設けられている非燃焼加熱式たばこ製品が記載されている。
また、前記非燃焼加熱式たばことしては、たばこ材料を巻取紙で巻装してなるたばこロッドとフィルターとをチップペーパー等を用いて連結する態様が一般的であり、通常、該巻取紙は紙から構成される。一方で、該たばこ材料について、近年、香味を向上させる等の目的で、たばこ材料に香料を多く含有させることが増えてきている。その結果、非燃焼加熱式たばこの蔵置中に、たばこ材料に含まれる該香料が巻取紙に滲出することで、巻取紙に「染み」が発生し、非燃焼加熱式たばこの外観が損なわれるという問題が発生している。このような巻取紙の「染み」発生を抑制するために、例えば、紙にポリエチレンフィルム等を積層して接着したラミネート加工紙を用いることが検討されている。
一方で、従来、たばこ材料を巻取紙で巻装する方法として、巻き上げ機が用いられている。巻取紙は、非燃焼加熱式たばこの長軸方向に沿って延びる一対の端部領域を有するところ、巻き上げ機による巻き上げの際、たばこ材料を巻装しつつ、円筒状に変形され、該一対の端部領域が所定の幅で重複して、バインダーにより接合される。
特表第2018-528788号
特許文献1に記載の技術では、使用後に非燃焼加熱式たばこを交換する際には、マウスピースを取り外して、加熱式デバイスのハウジングから非燃焼加熱式たばこを抜き取り、新たな非燃焼加熱式たばこをハウジングに入れて、マウスピースを取り付けるという作業が生じ、非燃焼加熱式たばことマウスピースとを別々に取り外す必要があり、手間がかかる。
また、たばこ材料による巻取紙の染み発生を抑制するために、上述のようなラミネート加工紙を用いた場合、高速巻き上げ機を用いた巻き上げの際に、巻取紙の一対の端部領域の接合が不良となり、蔵置中に剥離する可能性が高いことがわかった。
そこで、本発明は、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこが、加熱式デバイスのハウジングに残らない、すなわち、取り外したマウスピースとともに該非燃焼加熱式たばこを取り外すことができる、非燃焼加熱式たばこ及び非燃焼加熱式たばこ製品を提供することを課題とする。また、たばこ材料に含まれる香料による巻取紙の染みが非燃焼加熱式たばこの最外側面において視認されず、かつ、蔵置中に巻取紙の接着部が剥離することを抑制できることでその外観を良好に保つことができる非燃焼加熱式たばこを提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意検討した結果、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前記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し、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る筒状の非燃焼加熱式たばこであって、
前記巻取紙は、3層以上の層から構成され、
前記巻取紙の最外面側の2層は紙であり、
前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層が通気度100コレスタ単位以下であり、前記外周面側の層とは反対側の層が通気度1000コレスタ単位以上であり、
前記最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む、
非燃焼加熱式たばこが、上記の課題を解決できることを見出し、
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
[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前記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し、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る筒状の非燃焼加熱式たばこであって、
前記巻取紙は、3層以上の層から構成され、
前記巻取紙の最外面側の2層は紙からなる層であり、
前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層が通気度100コレスタ単位以下であり、前記外周面側の層とは反対側の層が通気度1000コレスタ単位以上であり、
前記最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む、
非燃焼加熱式たばこ。
[2] 前記巻取紙は、坪量が100gsm以上である、[1]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[3] 前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層は、平滑度が50秒以上である、[1]又は[2]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[4] 前記巻取紙は、前記非燃焼加熱式たばこの長軸方向に沿って延びる一対の第1端部領域と第2端部領域とを有し、前記第1端部領域および第2端部領域が2.5mmの幅で重複して接合されることで円周24.5mm、高さ20mmの円筒状に成形されたときに、
該円筒の軸方向に荷重をかけて測定される座屈強度が30.0N以上であり、
該円筒の軸方向の一端から他端方向に5mmまでの範囲に、該円筒の半径方向に荷重をかけ、該円筒の直径の50%まで円筒をひずませて測定される応力が0.15N以上である、[1]~[3]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[5] 前記空気不透過性層は、樹脂からなるフィルムである、[1]~[4]に記載の非燃焼加熱式たばこ。
[6] 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式デバイスと、該ヒーター部材に接触するように挿入される[1]~[5]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。
[7] 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、[6]に記載の電気加熱式たばこ製品。
本発明によれば、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこが、加熱式デバイスのハウジングに残らない、すなわち、取り外したマウスピースとともに該非燃焼加熱式たばこを取り外せる、非燃焼加熱式たばこ及び非燃焼加熱式たばこ製品を提供することができる。また、たばこ材料に含まれる香料による巻取紙の染みが非燃焼加熱式たばこの最外側面において視認されないことで、その外観を良好に保つことができ、かつ、蔵置中に巻取紙の接着部が剥離することを抑制した、非燃焼加熱式たばこを提供できる。
本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこの模式図である。 図1の非燃焼加熱式たばこの巻取紙の一態様を示す模式図であり、円筒形状とする前の巻取紙にバインダーを塗布する方法の一態様を示す。 図1の非燃焼加熱式たばこの巻取紙の一態様を示す模式図であり、円筒形状とする際の巻取紙の接合状況を示す。 図1の非燃焼加熱式たばこを収容する電気加熱式たばこ製品の一態様を示す斜視図である。 図3の電気加熱式たばこ製品のキャップを外した状態の斜視図である。 図4のIII-III線断面図である。 本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこの一態様であるカートリッジとマウスピースの部分断面図である。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、これら説明は本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限りこれらの内容に限定されない。
また、本明細書において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する
場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。
<非燃焼加熱式たばこ>
本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこ(以下、単に「非燃焼加熱式たばこ」とも称する。)は、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前記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し、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る筒状の非燃焼加熱式たばこであって、前記巻取紙は、3層以上の層から構成され、前記巻取紙の最外面側の2層は紙であり、前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層が通気度100コレスタ単位以下であり、前記外周面側の層とは反対側の層が通気度1000コレスタ単位以上であり、前記最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む、非燃焼加熱式たばこである。
本発明の実施形態にかか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、非燃焼加熱式たばこの長軸方向である。
図1に示すように、本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこの構成は、第一フィルター部21、第二フィルター部22、これらのフィルター部の間に空間部23を形成するように巻装して筒状体を構成するための巻取紙24、及び、空間部23に移動可能に配置された粒子状のたばこ材料Tを含む。
巻取紙24は、3層以上の層から構成され、その最外面側に2つの層を有する。最外面側の2層のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側の層が24aであり、第一及び第二フィルター部と空間部に面する層が24cである。本明細書において、24aとなる層を単に「巻取紙の表面層」とも、24cとなる層を単に「巻取紙の裏面層」とも称する。すなわち、巻取紙の表面層24aは非燃焼加熱式たばこの外周面側に位置するように、巻取紙の裏面層は非燃焼加熱式たばこのたばこ材料T及びフィルター部側に位置するように配置される。また、巻取紙24は、上記最外面側の2層(すなわち、巻取紙の表面層24a及び巻取紙の裏面層24c)の間に位置する中間層24bを有する。なお、図1において、中間層24bは1層として表示されているが、これに限定されず、例えば2層以上であってもよい。
上記した各構成については後述する。
なお、第一フィルター部及び第二フィルター部について、本明細書及び図面では便宜的に区別しているが、特段の記載のない限り、これらは区別されず、いずれのフィルター部が第一フィルター部であっても、第二フィルター部であってもよい。
非燃焼加熱式たばこ20は、以下のように定義されるアスペクト比が1以上である形状を満たす柱状形状を有している。
アスペクト比=h/w
wは柱状体の底面の幅(本発明においては、第一フィルター部21又は第二フィルター部22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、本発明においては、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w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、底面が円である場合、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。また、幅wに対する高さhで表されるアスペクト比(h/w)は、1以上であることが好ましい。
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、後述する巻取紙の厚さの2倍の値と柱状体のフィルターの直径の値とを加えたものであるが、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。
図1に示すように、空間部23とは、第一フィルター部21と、第二フィルター部22と、巻取紙24とで囲まれた空間である。
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、500mm以上、3000mm以下や、500mm以上、800mm以下とすることができる。
非燃焼加熱式たばこの長軸方向を基準として、非燃焼加熱式たばこの長さhに対する空間部の長さの比率は、特段制限されないが、本発明の効果を発揮できる範囲でたばこ材料の量を確保する観点、また、吸い易い通気抵抗の達成の観点から、0.1以上、0.9以下であることが好ましく、0.4以上、0.7以下であることがより好ましい。
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は、特段制限されないが、吸い易さの観点から、通常10mmHO以上であり、13mmHO以上であることが好ましく、20mmHO以上であることがより好ましく、また、通常70mmHO以下であり、32mmHO以下であることが好ましく、28mmHO以下であることがより好ましい。
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フィルター部または第二フィルター部から17.5cm/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(mmHO)のことである。
また、通気抵抗を調整する手段としては、例えば、空間部に配置されるたばこ材料の量や、空間部の高さ、フィルターの高さを調整すること等が挙げられる。
また、第一フィルター又は第二フィルター部の高さ方向の通気抵抗は、特段制限されないが、吸い易さの観点から、通常5mmHO以下であり、4mmHO以下であることが好ましく、特段下限の好適範囲はないが、通常1mmHO以上である。
<巻取紙>
本発明の実施形態にかかる非燃焼加熱式たばこにおいて、巻取紙は、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し、柱状体を構成する。前記空間部には粒子状のたばこ材料が配置される。
該巻取紙は、3層以上の層から構成され、該巻取紙の最外面側の2層(すなわち巻取紙の表面層及び巻取紙の裏面層)が紙であり、かつ、該最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む。
巻取紙を構成する層数の上限は、特に限定されないが、巻き上げる際の加工容易性の観点から、7層以下であることが好ましい。
従前よりも多くの香料を含むたばこ材料による巻取紙の染み発生を抑制するために、当初、本発明者らは、1層の紙の両面に2層の空気不透過性の樹脂からなるフィルムを積層して接着した3層からなるラミネート加工紙を、巻取紙として用いることを検討した。該ラミネート加工紙を、巻き上げ機を用いてたばこフィルター及びたばこ材料を巻装して非燃焼加熱式たばこを作製したところ、該非燃焼加熱式たばこの最外側面において、巻取紙の染みが視認されることはなくなった。
しかしながら、その後、上述のラミネート加工紙を用いて作製された非燃焼加熱式たばこは、その蔵置中に、巻取紙の接着部が剥離する現象が発生することがわかった。この原因について、本発明者らは以下のように推測した。
図2aに示すとおり、巻取紙24は、非燃焼加熱式たばこの軸方向に沿って延びる一対の端部領域28を有する。そして、一般的な巻き上げ機による巻き上げの際、該巻取紙は
、フィルター及びたばこ材料を巻装しつつ、図2bに示すような円柱形状に変形し、該一対の端部領域28が所定の幅で重複して接合される。この接合には、通常、バインダーとして、複数の接着剤が用いられ、例えば第1の接着剤25として酢酸ビニルエマルジョン接着剤と、第2の接着剤26としてホットメルト接着剤とが、混合しないように設定された糊幅で糊ノズル27より塗布される。酢酸ビニルエマルジョン接着剤は、酢酸ビニル単量体を水中で乳化重合して得られる室温で液体の接着剤であり、接着対象物に塗布された後に水が乾燥して酢酸ビニルエマルジョンによって接着される。また、ホットメルト接着剤は、水や溶剤を含まず、エチレンと酢酸ビニルのコポリマー等の熱可塑性樹脂を主成分とした室温で固体の接着剤である。ホットメルト接着剤は、加熱により溶融させた状態で巻取紙に塗布され、その後急速に固化する。したがって、一般に、ホットメルト接着剤は速乾性であるという特徴を有し、一方で、酢酸ビニル接着剤の接着時間、すなわち水分の乾燥時間は、ホットメルト接着剤の接着時間、すなわち冷却時間よりも長い。しかし、酢酸ビニルエマルジョン接着剤は、ホットメルト接着剤よりも接着の強度が強いという特徴がある。そして、巻紙の接合にはこれらの接着剤が混合しないように用いられるため、ホットメルト接着剤による速乾性を担保しつつ、酢酸ビニルエマルジョン接着剤を用いてホットメルト接着剤の強度不足を補うというように、2種類の接着剤のそれぞれの長所を生かして巻取紙の接合を維持する。
しかしながら、巻取紙が上述のような1層の紙の両面に2層の樹脂からなるフィルムを積層して接着したラミネート加工紙である場合、これを巻き上げると、巻取紙の最外面及び最内面を構成する樹脂からなるフィルム同士が接合されることになる。一般的に、バインダーは液体の状態で巻取紙に塗布されるが、樹脂からなるフィルムへの液体の浸透は紙に比べて悪いことから、接合時にバインダーの糊幅が設定値以上に広がり、各バインダーが混合してしまうことが推定される。この結果、上述した酢酸ビニルエマルジョン接着剤及びホットメルト接着剤に期待される特性が、十分に発揮されず、蔵置中に巻取紙の接着部が剥離する現象が発生すると推測した。
本発明者らは、3層以上の層から構成される巻取紙であって、該巻取紙の最外面側の2層が、後述する特定の通気度を有する紙であり、かつ、該巻取紙の最外面側の2層の間に位置する中間層が空気不透過性層を含む、巻取紙を用いることで、上述の問題を解消できることを見出した。そのメカニズムについて、本発明者らは、以下のように考えている。
巻取紙の表面層及び裏面層が、特定の通気度を有する紙で構成されている場合、巻き上げの際に、紙同士が重複して接合される。そして、この紙が特定の通気度を有することにより、樹脂フィルムよりも接着剤の浸透に優れることから、巻取紙の接合の際に接着剤の糊幅が設定値以上に広がることが抑制でき、各接着剤の混合を防止できる。その結果、蔵置中に巻取紙の接着部が剥離する現象を抑制できる。
また、巻取紙の中間層には、後述する空気不透過性層が含まれることから、たばこ材料に含まれる香料による巻取紙の染み発生を抑制できる。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側の層の紙は、その通気度が、100コレスタ単位(以下「C.U.」とも表記する)以下である。該通気度は、50C.U.以下であることが好ましく、0C.U.であることが特に好ましい。
非燃焼加熱式たばこの外周面側の層(巻取紙の表面層)は、たばこブランドのロゴや図柄等が印刷される層であるため、印刷特性に優れることが要求される。そして、印刷特性に優れる紙は、ポーラス構造をできるだけ有しない紙であるから、通気度が低い紙である程、印刷特性に優れることになる。したがって、巻取紙の表面層となる紙の通気度が上記のような数値範囲を満たすことで、印刷特性に優れた巻取紙となるため好ましい。
本明細書において、通気度とは、ISO2965:2009に準拠して測定される値であり、紙の両面の差圧が1kPaのときに、1分間あたりに面積1cmを通過する気体の流量(cm)を表すものである。1コレスタ単位(1C.U.)とは、1kPa下でcm/(min・cm)である。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面の層の紙は、その平滑度が50秒以上であることが好ましい。該平滑度は、75秒以上であることがより好ましく、100秒以上であることが特に好ましい。
巻取紙の表面層となる紙の平滑度が上記のような数値範囲を満たすことで、印刷特性に優れた巻取紙となる。
なお、巻取紙の表面層となる紙の平滑度の上限は、特に限定されないが、通常1000秒以下であり、500秒以下、250秒以下、及び150秒以下を好ましい態様として挙げることができる。
本明細書において、平滑度とは、JIS P 8119:1998に準拠して測定される値であり、光学的表面を有する良く研磨された硝子面上に試験片を置き、上から0.1MPaの圧力を加え、真空ポンプで半気圧まで減圧した後、10ccの空気が測定試料面と硝子面との間隙から流入する時間(秒)を表すものである。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面の層(巻取紙の表面層)の紙は、巻取紙全体の坪量を後述する数値範囲内とするために、その坪量が30gsm以上、100gsm以下であることが好ましく、40gsm以上、80gsm以下であることがより好ましい。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面の層(巻取紙の表面層)の紙は、巻取紙全体の厚さを後述する数値範囲内とするために、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。
巻取紙の表面層となる紙は、上述したような数値範囲を満たせば特に限定されないが、例えば、日本製紙パピリア株式会社製の、OPN♯85(坪量:85gsm、通気度:40C.U.、厚さ:97μm)やOPN♯57(坪量:57gsm、通気度:40C.U.、厚さ:65μm)を挙げることができる。
一方で、巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側とは反対側の層(巻取紙の裏面層)の紙は、その通気度が、1000C.U.以上である。該通気度は、3000C.U.以上であることが好ましく、6000C.U.以上であることがより好ましく、9000C.U.以上であることが特に好ましい。
巻取紙の裏面層となる紙の通気度が上記のような数値範囲を満たすことで、紙への接着剤の浸透が良好となるため、上述のメカニズムに基づき、一般的な接着剤を用いて巻き上げ機で巻き上げた場合でも、蔵置中に巻取紙が剥離する現象を抑制できる。
なお、該巻取紙の裏面層となる紙の通気度の上限は、特に限定されないが、通常50000C.U.以下であり、30000C.U.以下、20000C.U.以下、及び15000C.U.以下を好ましい態様として挙げることができる。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側とは反対側の層(巻取紙の裏面層)の紙は、巻取紙全体の坪量を後述する数値範囲内とするために、その坪量が20gsm以上、100gsm以下であることが好ましく、30gsm以上、60gsm以下であることがより好ましい。
巻取紙の最外面側の2層の紙のうち、非燃焼加熱式たばこの外周面側とは反対側の層(巻取紙の裏面層)の紙は、巻取紙全体の厚さを後述する数値範囲内とするために、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。
巻取紙の裏面層となる紙は、上述したような数値範囲を満たせば特に限定されないが、例えば、日本製紙パピリア株式会社製の、S52-7000(坪量:52gsm、通気度:7000C.U.、厚さ:110μm)、同社製のP-10000C(坪量:24gsm、通気度:10000C.U.、厚さ60μm)、P-20000C(坪量:26.5gsm、通気度:20000C.U.、厚さ75μm)及びP-30000C(坪量:21gsm、通気度:30000C.U.、厚さ77μm)が挙げられる。
巻取紙の最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む。
空気不透過性層は、通気度が0C.U.の層である。また、該空気不透過性層は、空気を透過させないものであるとともに、液体も透過させないものである。
巻取紙の中間層に、上述のような性質を有する該空気不透過性層が含まれることで、たばこ材料に含まれる香料の滲出を中間層で堰き止めることができる。そして、該巻取紙はさらに上述の表面層を有することから、その染みが視認されなくなる。その結果、非燃焼加熱式たばこの外観を良好に保つことができる。
空気不透過性層の一態様としては、ポリオレフィンを代表とする樹脂からなるフィルムを挙げることができる。該樹脂からなるフィルムは市販されているものを使用でき、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンの共重合体、ナイロン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂からなるフィルムを挙げることができる。これらの中で、ラミネート加工が容易であることから、ポリエチレンからなるフィルムを用いることが好ましい。
ポリエチレンとしては、少なくとも、JIS K 6922-1:2018に準拠して測定される密度が、930kg/mよりも高いポリエチレンであることが好ましい。
後述する非燃焼加熱式たばこ製品において、非燃焼加熱式たばこは120℃程度の温度でその外周面が加熱され、これに含まれるたばこ材料が加熱される。したがって、巻取紙に用いられる樹脂フィルムには、ある程度の耐熱性が求められる。上記のような密度を有するポリエチレンであれば、この耐熱性を満足できる。
ポリエチレンの分子量としては特に制限はないが、GPC(Gel Permeation Chromatography)で測定し、標準ポリスチレンの検量線で換算した質量平均分子量(Mw)は、通常、20000~300000である態様を挙げることができる。
空気不透過性層の別の態様としては、アルミニウムを代表とする金属箔を挙げることができる。金属箔は市販されているものを使用することができる。例えば、アルミニウム箔やアルミ・紙貼合紙を挙げることができる。
巻取紙の空気不透過性層に樹脂フィルムを用いる場合、たばこ材料に含まれる香料の滲出を堰き止める以外の効果を非燃焼加熱式たばこに付与する。
非燃焼加熱式たばこを含むたばこ物品の製造においては、設定量のたばこ材料が搭載されていることを確認するために、マイクロ波等の電磁波の透過量を利用した製品検査が行われることがある。この方法はたばこ物品製造のライン中でリアルタイムに測定できるので効率に優れている。しかしながら、たばこ物品中に金属材料が含まれている場合、マイクロ波等の電磁波の透過量を利用した製品検査が行なうことができず、オフラインでの製品検査が必要となってくる。
一方で、上述のとおり、本発明の非燃焼加熱式たばこの巻取紙において、その表面層と裏面層は紙である。そして、中間層が樹脂からなるフィルムのみから構成される場合、非燃焼加熱式たばこは、その構成中に金属材料を含まないため、上記のようなマイクロ波等の電磁波を用いた製品検査を行うことができる。
一方で、巻取紙の空気不透過性層に金属箔を用いる場合、金属箔の熱伝導性は樹脂フィルムよりも高いことから、非燃焼加熱式たばこのたばこ材料を効率的に加熱することができる。
巻取紙の中間層は、その両面が、巻取紙の最外面側の2層のそれぞれの一面と、対向して接するように積層される。この際、巻取紙の最外面側の2層の紙は、それぞれの紙目が同一の方向となるように積層される。また、上述した巻き上げ機により巻き上げられた巻取紙の接合部の剥離を抑制する観点から、巻取紙の最外面側の2層の紙の紙目は、非燃焼加熱式たばこの長軸方向と平行となるように積層されることが好ましい。
なお、本明細書において、巻取紙の紙目は、巻取紙の各層を構成する紙の紙目と同じ方向と定義する。
積層の方法については、特に限定されないが、例えば、中間層と巻取紙の最外面側の2層とを重ねたうえで熱をかけて加圧してラミネート加工する方法等を挙げることができる。
巻取紙の空気不透過性層を含む中間層は、空気不透過性層からなる1層でもよく、空気不透過性層を含む2層以上であってもよい。該中間層が2層以上ある場合、該2層以上の材料の組み合わせは、空気不透過性層を含めば特に限定されないが、例えば、紙と樹脂フィルムとから構成される金属箔を含まない態様や、紙と金属箔とから構成される樹脂フィルムを含まない態様、金属箔と樹脂フィルムとから構成される紙を含まない態様、紙と金属箔と樹脂フィルムとから構成される態様を挙げることができる。これらの態様における、各素材の積層方向の順序は如何なるものであってもよい。中間層を構成する層数の上限は、特に限定されないが、巻き上げる際の加工容易性の観点から、5層以下であることが好ましい。
また、上述した巻取紙の中間層と巻取紙の最外面側の2層との積層方法は、中間層が2層以上ある場合に、2層以上ある中間層の積層を行う方法として用いることもできる。
なお、中間層に紙の層が含まれる場合、その紙目は、上述した巻取紙の接合部の剥離を抑制する観点から、巻取紙の表面層及び裏面層を構成する紙の紙目と同一の方向となるように積層されることが好ましい。
巻取紙の空気不透過性層を含む中間層は、巻取紙全体の坪量を後述する数値範囲内とするために、その坪量が15gsm以上、100gsm以下であることが好ましく、20gsm以上、60gsm以下であることがより好ましい。
巻取紙の空気不透過性層を含む中間層は、巻取紙全体の厚さを後述する数値範囲内とするために、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。
上述した、最外面側の2層と中間層とから構成される巻取紙は、その坪量が100gsm以上であることが好ましい。該坪量は、110gsm以上であることがより好ましく、120gsm以上であることが特に好ましく、一方で180gsm以下であることが好ましく、160gsm以下であることがより好ましい。
該巻取紙の坪量を、上記数値範囲内とすることで、後述する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が良好となり、また、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。
巻取紙の縦方向剛度は、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、500cm/100以下であることが好ましく、400cm/100以下であることがより好ましい。一方で、該縦方向剛度の下限は、特に限定されず、通常100cm/100以上である態様を挙げることができる。
巻取紙の縦方向剛度の「縦方向」とは、上述のように定義された、巻取紙の紙目と平行する方向である。また、巻取紙の「縦方向」は、巻取紙製造時の「縦方向」または「MD(マシンダイレクション)」と同一方向となる。
本明細書における縦方向剛度は、JIS P 8143:2009に準拠し、クラークこわさ試験機により測定される値である。その試験片は、幅27mm、長さ200mmの長方形であり、該長方形の長辺の方向と紙目とが平行となるようにサンプリングされるものである。
一方で、巻取紙の横方向剛度は、特に限定されないが、円柱状の非燃焼加熱式たばこの真円性を良くする観点から、通常300cm/100以下であり、250cm/100以下であることが好ましい。一方で、該横方向剛度の下限は、特に限定されず、通常100cm/100以上である態様を挙げることができる。
巻取紙の横方向剛度の「横方向」とは、上述のように定義された、巻取紙の紙目と直交する方向である。また、巻取紙の「方向」は、巻取紙製造時の「横方向」または「CD(クロスダイレクション)」と同一方向となる。
本明細書における横方向剛度も、JIS P 8143:2009に準拠し、クラークこわさ試験機により測定される値である。その試験片は、幅27mm、長さ200mmの長方形であり、該長方形の長辺の方向と紙目とが垂直となるようにサンプリングされるものである。
巻取紙は、非燃焼加熱式たばこの長軸方向に沿って延びる一対の第1端部領域と第2端部領域とを有し、該第1端部領域および該第2端部領域が2.5mmの幅で重複して接合されることで円周24.5mmの円筒状に成形される。該円筒状に成形された巻取紙の軸方向に荷重をかけて測定される座屈強度は、30.0N以上であることが好ましい。該座屈強度は、35.0N以上であることがより好ましく、40.0N以上であることが特に好ましい。なお、座屈強度の測定に供される円筒状に成形された巻取紙は、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を巻装している。
該座屈強度が上記のような数値範囲を満たすことで、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が良好となり、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこが、取り外したマウスピースとともに該非燃焼加熱式たばこを取り外すことができる。
一方で、該座屈強度が、30.0N未満である場合、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が不十分となり、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこが、マウスピースと共に取り出されず、加熱式デバイスのハウジングに残る。
該座屈強度の上限は、特に限定されないが、巻き上げ機による変形が可能である観点から、100.0N以下を挙げることができる。
該座屈強度は、巻取紙の坪量、厚さ、及び縦方向剛度を変更することで、調整することができる。
巻取紙を円筒状にする際の、巻取紙の第1端部領域と第2端部領域との接合には、接着剤を使用する。該接着剤としては、巻き上げ機による巻取紙の巻き上げを再現することが望ましいため、酢酸ビニルエマルジョン接着剤と、ホットメルト接着剤とを混合しないように平行に塗布する態様で使用する。
酢酸ビニルエマルジョン接着剤とは、酢酸ビニル単量体を乳化重合して得られる室温で液体の接着剤であり、乳化剤として一般にポリビニルアルコールが用いられる接着剤である。本発明においては、例えば、セビアンA20753(ダイセルファインケム株式会社製)等を用いることができる。
また、ホットメルト接着剤とは、水や溶剤を含まず、エチレンと酢酸ビニルのコポリマー等の熱可塑性樹脂を主成分とした室温で固形の接着剤である。本発明においては、例えば、ダイカラックS1101B(大同化成工業株式会社製)等を用いることができ、加熱溶融状態にした後に巻取紙に塗布される。
これらの接着剤は、巻取紙の第1端部領域と第2端部領域のいずれかに塗布される。それぞれの接着剤の糊幅は、巻取紙の第1端部領域と第2端部領域を接合する際に、各接着剤が混合しないような幅であれば特に限定されないが、例えば、酢酸ビニル接着剤の糊幅が0.5mm以上、1.2mm以内であり、ホットメルト接着剤の糊幅が0.5mm以上、1.2mm以内である態様を挙げることができる。
また、巻取紙の第1端部領域又は第2端部領域における、各接着剤の塗布量は、両端部領域の接合が十分にできれば特に限定されないが、例えば、酢酸ビニル接着剤が3.0mg/80mm以上、6.0mg/80mm以下であり、ホットメルト接着剤が4.0mg/80mm以上、7.0mg/80mm以内である態様を挙げることができる。
上述の座屈強度は、具体的には以下の方法で測定される。
(1)非燃焼加熱式たばこの長軸方向となる辺の長さが20mm、これと直交する辺の長さが27.0mmの巻取紙を準備する。該巻取紙の第1端部領域又は第2端部領域に、酢酸ビニル接着剤1.0mg、及び、ホットメルト接着剤1.25mgを、各接着剤が混合しないように平行に塗布し、両端部領域を2.5mmの幅で重ね、接合することで、円周24.5mmの円筒を成形する。なお、巻取紙を円筒状に成形する際、巻取紙は、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(高さ:各4mm)を巻装している。
(2)該円筒を、レオメータ―(例えば、株式会社サン科学製、製品名:CR-3000EX-S)の試料台に、円筒の軸方向が試料台と垂直となるように載置する。
(3)レオメータ接触子を、変位速度100.0mm/minで降下させ、該円筒に触れた時点を歪み距離0mmとして応力の測定を開始する。
(4)レオメータ接触子が降下するにつれ、応力が上昇するが、該円筒が大きく変形(座屈)すると該応力が瞬間的に低下する。この低下する直前の応力の最大値を、座屈強度(N)として記録する。
巻取紙は、上述の座屈強度を有するとともに、円筒状に成形された巻取紙の直径の50%まで該円筒をひずませて測定される応力が0.15N以上であることが好ましい。該応力は、0.50N以上であることがより好ましく、0.80N以上であることが特に好ましい。なお、本明細書において、該応力を「1/2歪み応力」とも称する。また、1/2歪み応力の測定に供される円筒状に成形された巻取紙は、フィルターを巻装していない。
1/2歪み応力が上記のような数値範囲を満たすことで、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が良好となり、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこを、取り外したマウスピースとともに取り外すことができる。
一方で、1/2歪み応力が、0.15N未満である場合、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が不十分となり、使用後の非燃焼加熱式たばこを交換する際に、該非燃焼加熱式たばこが、マウスピースと共に取り出されず、加熱式デバイスのハウジングに残ってしまう。
1/2歪み応力の上限は、特に限定されないが、巻き上げ機による変形が可能である観点から、20.0N以下である態様を挙げることができる。
1/2歪み応力は、巻取紙の坪量、厚さ、及び縦方向剛度を変更することで、調整することができる。
上述の1/2歪み応力は、具体的には以下の方法で測定される。
(1)フィルターを巻装していない以外は、上述の座屈強度の測定に用いたものと同様の巻取紙から成形した円筒を準備する。
(2)該円筒を、レオメータ―(例えば、サン科学製、製品名:CR-3000EX-S)の試料台に、円筒の軸方向が試料台と平行となるように載置する。
(3)該円筒の軸方向の一端から他端方向に5mmまでの範囲に、レオメータ接触子が接触するように、試料台上の円筒の位置を調整する。
(4)レオメータ接触子を、変位速度100.0mm/minで降下させ、該円筒に触れた時点を歪み距離0mmとして応力の測定を開始する。
(5)レオメータ接触子が降下し、該円筒がその直径の50%まで歪んだ時に測定される応力を、1/2歪み応力(N)として記録する。
<フィルター部>
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を用いる態様でもよい。
第一フィルター部及び第二フィルター部の大きさは特段制限されず、使用時に用いられる非燃焼加熱式たばこの形態、また、使用時に用いる電気加熱式たばこ製品の形態に合わせて適宜設定できるが、例えば、以下のような態様をとることができる。フィルター部において、非燃焼加熱式たばこの長軸方向の長さを「高さ」とする。
フィルター部1つ当たりの高さは、通気抵抗の観点から、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、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。
フィルターの材料としては、セルロースアセテートトウを円柱状に加工したものを挙げることができる。一般的な、燃焼式たばこと比較して、本発明の実施形態に係る非燃焼加熱式たばこは、フィルター部でのたばこベイパーの除去量が少ない方が好ましい。このような観点から、円周24.5mmの非燃焼加熱式たばこの場合、セルロースアセテートトウの単糸繊度は、5g/9000m以上、20g/9000m以下、好ましくは5g/9000m以上、12g/9000m以下であり、総繊度は、12000g/9000m以上、35000g/9000m以下、好ましくは12000g/9000m以上、28000g/9000m以下である。また、繊維充填密度は0.09g/cc以上、0.12g/cc以下であることが好ましい。セルロースアセテートトウの繊維の断面形状は、Y断面でもよいしR断面でもよい。セルロースアセテートトウを充填したフィルターの場合は、フィルター硬さを向上させるためにトリアセチンをセルロースアセテートトウ重量に対して、5重量%以上、10重量%以下添加してもよい。
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30~100gsm、厚さが30~100μmのものを用いることができる。このような通気度紙としては、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。
上述のとおり、第一フィルター部及び第二フィルター部は、それぞれ単一のセグメントから構成されていてもよく、複数のセグメントから構成されていてもよい。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ている場合であっても、前記巻取紙はこれらを巻装し、非燃焼加熱式たばこを構成する。
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。例えば、非燃焼加熱式たばこ長軸方向の長さを伸ばそうとしたときに、たばこ充填セクション(空間部)の長さを伸ばすと、必要以上にたばこ材料を配置しなければならず、フィルターの長さを伸ばすと、フィルター部の通気抵抗が増大し、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軸方向の長さを調整することができる。
第一フィルター部及び第二フィルター部のいずれか一方は、ゼラチン等の破砕可能な外殻を含む破砕可能な添加剤放出容器(例えば、カプセル)を含むフィルターを含んでもよい。この場合には、該添加剤放出容器を含むフィルターが吸口端側となる。このカプセルは、非燃焼加熱式たばこの使用者により使用前、使用中、または使用後に破壊されると、カプセル内に含まれる液体または物質(通常、香味材)を放出し、次に、該液体または物質は、非燃焼加熱式たばこを使用する間はたばこの煙に伝達され、使用後においては周囲の環境へと伝達される。
添加剤放出容器の形態は、特段限定されず、例えば、易破壊性のカプセル等のカプセルであってよく、その形状は球であることが好ましい。添加剤放出容器に含まれる添加剤としては、上述した任意の添加剤を含んでいてもよいが、特に、香味材や活性炭素を含むことが好ましい。また、添加剤として、煙を濾過する一助となる1種類以上の材料を加えてもよい。添加剤の形態は、特段限定されないが、通常、液体又は固体である。なお、添加剤を含むカプセルの使用は、当技術分野において周知である。易破壊性のカプセルおよびその製造方法は、本技術分野において周知である。
香味材としては、例えば、メントール、スペアミント、ペパーミント、フェヌグリーク、またはクローブ等であってよい。香味材は、これらを単独で用いることができ、又はこれらの組合せを用いることができる。
<たばこ材料>
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。たいして、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。
空間部の全体積に対するたばこ材料の体積の比率は、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、体積基準で該空間部の体積に対して、通常25体積%以上であり、30体積%以上であることが好ましく、40体積%以上であることがより好ましく、50体積%以上であることが更に好ましい。30体積%以上であることで、たばこ材料に含まれる香味成分が使用者に対して十分に放出される。また、通常75体積%以下であり、70体積%以下であることが好ましく、65体積%以下であることがより好ましく、60体積%以下であることが更に好ましい。70体積%以下であることで、通気抵抗が大きくなりすぎず、良好な吸い応えを確保することができるとともに、たばこ材料の上記空間内での流動性を確保することができる。
また、上述のとおり、本発明の実施形態に係る非燃焼加熱式たばこは、その空間部にたばこ材料が移動可能に配置されている。一般的に、空間部にたばこ材料が充填されている態様、すなわち、空間部の全体積に対するたばこ材料の体積の比率が100体積%に近い態様の非燃焼加熱式たばこと比較すると、空間部にたばこ材料が移動可能に配置されている非燃焼加熱式たばこは、たばこ材料による応力を得られないことから、外部からの圧力に対して変形しやすいと推測される。しかしながら、本発明の実施形態に係る非燃焼加熱式たばこは、上述したような3層以上の層から構成される巻取紙を採用しているため、その空間部にたばこ材料が移動可能に配置されている態様においても、外部からの圧力に対して変形しにくい。
空間部の全体積100体積%に対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/cm以上であり、0.3g/cm以上であることが好ましく、また、通常1.5g/cm以下であり、1.0g/cm以下であることが好ましく、0.6g/cm以下であることがより好ましい。
本発明の実施形態に係る粒子状のたばこ材料は、以下の篩目を有する篩により分級されたものであることが好ましい。例えば、空間部における移動の容易性や高比表面積が達成され易くなり、ひいては通気抵抗の容易な制御や優れた香喫味の効果が得られ易い観点から、通常、149μmの篩目を有する篩を通過せず(>149μm(149μm超))、1680μmの篩目を有する篩を通過する(<1680μm(1680μm未満))ものであることが好ましい。より好ましくは、250μmの篩目を有する篩を通過せず(>250μm(250μm超))、840μmの篩目を有する篩を通過するもの(840μm未満)である。
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。
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、通気抵抗が大きくなりすぎず、良好な吸い応えを確保することができるとともに、たばこ材料の適切な流動性を担保することができる。
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。当該測定は、ふるい振とう機(例えば、レッチェ社製のAS 200 CONTROL)を用いて行うことができる。
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。
また、上記の平均粒度の測定対象は、造粒後の顆粒であれば、香味材やエアロゾル生成基材が添加されている顆粒であっても、香味材やエアロゾル生成基材が添加されていない顆粒であってもよいが、より精確な平均粒度を測定できる観点から、香味材やエアロゾル生成基材が添加されていない顆粒を測定することが好ましい。顆粒の大きさは、香味材やエアロゾル生成基材の添加によっては、ほとんど変化しないと推測されるためである。
[香味発現助剤]
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6.5~11.0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。
たばこ材料のpHは、特段制限されないが、ニコチンをはじめ、多くはアミン類であるたばこ内容成分の揮発を確保する観点から、通常6.5以上であり、7.0以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、また、通常11.0以下であり、10.0以下であることが好ましい。なお、pHは、上述の香味発現助剤の種類や量で主として決定し易いが、他の材料でも変化し得る。
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を上記範囲にすることにより、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。
以下、たばこ材料(A)および(B)についてそれぞれ具体的に説明するが、特段の記載がない場合には、各々のたばこ材料に記載された種々の条件や好適範囲は、他のたばこ材料にも適用され得る。
<たばこ材料(A)>
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)の原料に含まれる、粉砕されたたばこ材料(成分(a))には、たばこ葉や粉砕されたたばこシート、後述するたばこ材料(B)等を粉砕したものが含まれる。たばこの種類には、バーレー種、黄色種、オリエンタル種が含まれる。粉砕されたたばこ材料は、30μm以上、300μm以下の平均粒径に粉砕されていることが好ましい。この平均粒径は、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。
たばこ材料(A)に含まれる、水分(成分(b))は、たばこ顆粒の一体性を維持するためのものである。
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)に含まれる香味発現助剤(成分(c))は、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムまたはそれらの混合物からなる。これら香味発現助剤は、たばこ材料(A)のpHをアルカリ側に調整し、以ってたばこ材料(A)に含まれる香味成分をたばこ顆粒から放出させることを促進し、使用者に満足され得る香味をもたらす。
たばこ材料(A)の原料混合物は、香味発現助剤を、通常、5重量%以上、20重量%以下の量で含有し得る。
たばこ材料(A)に含まれるバインダー(成分(d))は、たばこ顆粒成分を結着させてたばこ顆粒の一体性を保持するものである。バインダーは、プルラン、ジェランガム、カラギーナン、寒天、グアガム、ローストビーンガム、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)、カルボキシメチルセル
ロース(CMC)、澱でんぷん、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。
たばこ材料(A)は、上記成分(a)、(b)、(c)および(d)からなることができるが、さらに追加の成分を包含することができる。
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。
たばこ材料(A)に含まれる揮発性香料は、固体で使用されてもよいし、適切な溶媒、例えばプロピレングリコール、エチルアルコール、ベンジルアルコール、水、グリセリンに溶解または分散させて使用されてもよい。好ましくは、乳化剤の添加により溶媒中で分散状態が形成されやすい香料、たとえば疎水性香料や油溶性香料等を用いることができる。これらの香料成分は、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
たばこ材料(A)の原料混合物は、上記香味材を、通常、0.5重量%以上、30重量%以下の量で含有し得る。上記香味材は、成分(a)、(b)、(c)、(d)および(e)と直接混練することにより上記成分に添加してもよいし、あるいは、サイクロデキストリンなどの公知の包接ホスト化合物に担持して包接化合物を調製してからそれを上記成分と混練することにより上記成分に添加してもよい。また、香味材を添加せずにたばこ材料(A)を作成した後に、溶剤に溶かした香味材をスプレー噴霧して添加することもできる
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100ppm以上であり、好ましくは1000ppm以上であり、より好ましくは5000pp以上であり、また、通常10000ppm以下であり、好ましくは25000ppm以下であり、より好ましくは40000ppm以下である。
たばこ材料(A)は、上記成分(a)、(b)、(c)、(d)および(e)からなる場合、そのたばこ材料(A)の原料混合物は、成分(a)を、通常、約20重量%以上(約80重量%以下)の量で含有し得る。
たばこ材料(A)は、例えば、成分(a)、(b)、(c)および(d)並びに所望により成分(e)を混合し、得られた混練物を湿式押出し造粒機で造粒(長柱状)した後、短柱状あるいは球状に整粒することによって得られる。
押出し造粒に際する押出圧力は、混練物の粘度等に応じて任意に設定することができる。例えば、混練物を周囲温度で、2kN以上の圧力で押出す態様を挙げることができる。
このような比較的高圧で押出すことにより、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、このような態様で押出し造粒を行う場合には、混練物を作るために配合する水を、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することが求められる。
押出し造粒により得られたたばこ顆粒は、水分調整のために、必要に応じてさらに乾燥させてもよい。たとえば、押出し造粒により得られたたばこ顆粒の乾燥減量を測定し、それが、所望の乾燥減量(たとえば5重量%以上、17重量%以下)より高い場合、所望の乾燥減量を得るためにたばこ顆粒をさらに乾燥させてもよい。所望の乾燥減量を得るための乾燥条件(温度および時間)は、乾燥減量を所定の値だけ減少させるために必要な乾燥条件(温度および時間)を予め決定し、その条件に基づいて設定することができる。
たばこ材料(A)は、上記のたばこ顆粒のみからなることができるが、その他に、追加のたばこ材料をさらに含むことができる。追加のたばこ材料は、通常、たばこ葉の刻もしくは細粉である。追加のたばこ材料は、たばこ顆粒と混合して使用することができる。
<たばこ材料(B)>
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約0.5mmから約10mm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から約10mm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)の水分含有量は、たばこ材料の全量に対して10重量%以上、15重量%以下を挙げることができ、11重量%以上、13重量%以下であることが好ましい。このような水分含有量であると、製造時製造後の水分変化が少ないことから、製造時の工程管理や製造後の品質劣化が少ない。
たばこ材料(B)は、上述したたばこ材料(A)における(a)~(e)の材料を含んでいてもよい。これらの材料の種類や含有量、その他の使用態様は、上述のたばこ材料(A)と同様にして設計することができる。
なお、上記で説明したたばこ材料(A)やたばこ材料(B)には、エアロゾル生成基材を含んでも含まなくてもよい。エアロゾル生成基材の種類は特段制限されず、用途に応じて種々の天然物からの抽出物質および/またはそれらの構成成分を選択することができる。エアロゾル生成基材としては、グリセリン、プロピレングリコール、トリアセチン、1,3-ブタンジオール、及びこれらの混合物を挙げることができる。
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。
<マウスピース>
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。
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。
マウスピースの形状は、使用者が吸引するたばこベイパーが流通する流路s2が確保できるものであれば特段制限されず、円筒状や多角筒状の筒状としてもよいが、吸い易さを向上させる観点から、吸口側で細くなることが好ましいが、図4に示すように、均一に細くなるのではなく、使用者の唇の形状に合わせるように、吸口端側の長軸方向に直交する断面の形状が扁平形状となるように細くなることが好ましい。これにより、使用者がマウスピースを咥えた際に、唇の上下方向の開きが小さくなるため、唇の左右方向の端部とマウスピースとの隙間から空気が口腔内に流入することを抑制することができる。
非燃焼加熱式たばことの係合部の長軸方向に直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。
また、図6のマウスピースの細くなっている部分に存在するような凸部(指かけ部311)を設けることは、マウスピースの取り外しが容易となるため好ましい。
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。
<電気加熱式たばこ製品>
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。なお、一般的に、「消費材」と称される場合もある。
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は、本発明の一実施形態に係る電気加熱式たばこ製品(香味吸引器、以下、単に吸引器ともいう)の斜視図である。
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は、吸引器1からキャップ40を取り外した状態の斜視図である。
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、3層以上の層から構成され、紙で形成された外周面を有し、特定の座屈強度及び1/2歪み応力を備えている。
吸引器1の外形は、軸線Oを中心軸として、略四角柱状に形成されている。本体ユニット10、カートリッジ20、マウスピース30及びキャップ40は、軸線O上に並んで配置されている。以下の説明では、軸線O方向(軸線Oに沿う方向、軸方向)において、本体ユニット10からマウスピース30に向かう側を吸口側と称し、マウスピース30から本体ユニット10に向かう方向を反吸口側と称する。また、軸線O方向から見た平面視で軸線Oに交差する方向を径方向と称する。径方向のうち、軸線Oに近接する方向を内側と称し、軸線Oから離間する方向を外側と称する。軸線O周りに周回する方向を周方向と称する。本明細書において、「方向」とは2つの向きを意味し、「方向」のうち1つの向きを示す場合には「側」と記載する。
図5は、図4のIII-III線断面図である。
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。
ハウジング本体110は、外側ハウジング111と、底部キャップ116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。
外側ハウジング111の吸口側の端部には、軸線O方向に貫通する吸口側開口111aが形成されている。外側ハウジング111の反吸口側の端部には、軸線O方向に貫通する反吸口側開口111bが形成されている。外側ハウジング111の周方向の一部には、径方向に貫通するスイッチ用開口111cが形成されている。スイッチ用開口111cには、スイッチ112が設けられている。
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。
底部キャップ116は、外側ハウジング111の反吸口側開口111bに設けられている。底部キャップ116は、軸線O方向から見た平面視で略矩形状に形成されている。底部キャップ116は、外側ハウジング111の反吸口側開口111bを閉塞している。なお、底部キャップ116の形状は、外側ハウジング111の反吸口側開口111bを閉塞していれば、適宜設定可能である。
ハウジング本体110の内部には、内側筒部材117が設けられている。内側筒部材117は、軸線O方向に延び、略四角筒状に形成されている。内側筒部材117は、軸線O方向に沿って分割された一対の半割り部材が連結されて構成されている。内側筒部材117の全長(軸線O方向の沿う長さ)は、外側ハウジング111の全長よりも短い。なお、内側筒部材117の形状は、適宜設定可能である。
内側筒部材117の内部には、バッテリ151が収容される空間とヒーター16が収容される空間とを分離するように隔壁118が設けられている。
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、ヒーター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。
吸口側隔壁部118aは、バッテリ151よりも吸口側に配置されている。側部隔壁部118bは、バッテリ151の周方向の外側を覆うように配置されている。
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。
は、マウスピース30とカートリッジ20部分の幅方向に沿う断面図である。
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。
カートリッジ20は、第一フィルター部21と、第二フィルター部22と、空間部23と、巻取紙24と、を有している。
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。
電気加熱式デバイス10のヒーター部材16は、例えばシート状ヒーター、平板状ヒー
ター、筒状ヒーターであってよい。シート状ヒーターとは柔軟なシート形のヒーターであり、例えばポリイミド等の耐熱性ポリマーのフィルム(厚み20μm以上、225μm以下程度)を含むヒーターが挙げられる。平板状ヒーターとは剛直な平板形のヒーター(厚み200μm以上、500μm以下程度)であり、例えば、平板基材上に抵抗回路を有し、当該部分を発熱部とするヒーターが挙げられる。筒状ヒーターとは中空または中実の筒形のヒーターであり、例えば金属製等の筒の外周面に抵抗回路を有し、当該部分を発熱部とするヒーター(厚み200μm以上、500μm以下程度)が挙げられる。また、内部に抵抗回路を有し、当該部分を発熱部とする金属製等の柱状ヒーター、錐状ヒーターも挙げられる。筒状ヒーターの断面形状は円、楕円、多角、角丸多角等であってよい。
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。
ヒーター部材16による非燃焼加熱式たばこ20の加熱時間や加熱温度といった加熱強度は、電気加熱式たばこ製品1ごとにあらかじめ設定することができる。例えば、電気加熱式デバイス10に非燃焼加熱式たばこ20を挿入した後に、一定時間の予備加熱を行うことで、非燃焼加熱式たばこ20における、たばこ材料の少なくとも一部の温度がX(℃)になるまで加熱し、その後、該温度がX(℃)以下の一定温度を保つように、あらかじめ設定することができる。
上記X(℃)は、エアロゾル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部を通して使用者の口腔内に到達する。
使用時のマウスピースと電気加熱式デバイスとの関係は特段制限されないが、電気加熱式デバイスの外側で接触するような態様でもよく、また、電気加熱式デバイスにマウスピース用の篏合部を設けてそこに篏合するような態様でもよいが、使用時のマウスピースの落下を防止する観点から、篏合する態様であることが好ましい。
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。
電気加熱式たばこ製品は、上記の構成以外の他の構成を有していてよく、該他の構成については、例えば、温度センサやガス成分濃度センサ(化学センサ)等が挙げられる。
本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨から逸脱しない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
<実施例1>
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、通気度:40C.U.、坪量:85gsm、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、通気度:7000C.U.、坪量:52gsm、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:150.6gsm、厚さ204μm)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。巻取紙1の物性を表1に示す。
<実施例2及び3>
巻取紙1の裏面層となる紙を、P-10000C(日本製紙パピリア株式会社製、通気度10000C.U.、坪量24.0gsm、厚さ:60μm)とした以外は、巻取紙1と同じ構成となる巻取紙2を準備した。
また、巻取紙2の表面層となる紙を、OPN♯57(日本製紙パピリア株式会社製、坪量:57gsm、通気度:40C.U.、厚さ:65μm)とした以外は、巻取紙2と同じ構成となる巻取紙3を準備した。
巻取紙2及び3の物性を表1に示す。
<比較例1>
巻取紙1の裏面層となる紙を、OPN♯57(日本製紙パピリア株式会社製、坪量:57gsm、通気度:40C.U.、厚さ:65μm)とした以外は、巻取紙1と同じ構成となる比較巻取紙1を準備した。比較巻取紙1の物性を表1に示す。
<比較例2の準備>
1層の紙からなるS-2000(日本製紙パピリア株式会社製、通気度:2000C.U.、坪量:117gsm、厚さ:220μm)を準備し、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となる長方形に切断加工することで、比較巻取紙2とした。比較巻取紙2の物性を表1に示す。なお、比較巻取紙2は1層で構成されているため、表1においては、この1層を表面層として表示している。
<比較例3の準備>
ポリエチレン樹脂フィルム(巻取紙の裏面層)とインジケータベース紙(巻取紙の表面層)とがラミネート加工された、2層のラミ加工インジケータベース紙(日本製紙パピリア株式会社製、通気度:0C.U.、坪量:150gsm、厚さ:350μm)を準備し、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となる長方形に切断加工することで、比較巻取紙3とした。比較巻取紙3の物性を表1に示す。なお、比較巻取紙3は2層で構成されているが、上記及び表1においては、非燃焼加熱式たばこの最外面側の層を巻取紙の表面層として、これとは反対側の層を巻取紙の裏面層として表示している。
<比較例4の準備>
巻取紙の裏面層及び表面層がポリエチレン樹脂からなるフィルムであり、中間層が紙(OPN♯104)である、オーパーMMW170(日本製紙パピリア株式会社製、通気度:0C.U.、坪量:140gsm、厚さ:170μm)を準備し、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となる長方形に切断加工することで、比較巻取紙4とした。比較巻取紙4の物性を表1に示す。
<比較例5の準備>
1層の紙からなるLPWS-OLL(日本製紙パピリア製、通気度1300C.U.、坪量26.5gsm、厚さ:48μm)を準備し、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となる長方形に切断加工することで、比較巻取紙5とした。比較巻取紙5の物性を表1に示す。なお、比較巻取紙5は1層で構成されているため、表1においては、この1層を表面層として表示している。
<巻取紙1~3の座屈強度測定>
巻取紙1~3の座屈強度を以下の方法で測定した。
(1)非燃焼加熱式たばこの長軸方向に沿って延びる、巻取紙の第1端部領域又は第2端部領域に、酢酸ビニル接着剤1.0mgと、ホットメルト接着剤1.25mgを、各接着剤が混合しないように平行に塗布した後、両端部領域を2.5mmの幅で重ね、接合することで、円周24.5mmの円筒を成形した。なお、巻取紙を円筒状に成形する際、後述するフィルター(2個)が、非燃焼加熱式たばこの長軸方向の両端に配置されるように巻取紙で巻装した。
(2)該円筒を、レオメータ(株式会社サン科学製、製品名:CR-3000EX-S)の試料台に、作製した円筒の軸方向が試料台の面と垂直となるように立てて載置した。
(3)レオメータ接触子を、変位速度100.0mm/minで降下させ、これが該円筒に触れた時点を歪み距離0mmとして応力の測定を開始した。
(4)レオメータ接触子の降下により、該円筒が大きく変形(座屈)したとき、すなわち、測定される応力が瞬間的に低下する以前の応力の最大値を、座屈強度(N)として記録した。
測定結果を表1に示す。
<巻取紙1~3の1/2歪み応力の測定>
巻取紙1~3の1/2歪み応力を以下の方法で測定した。
(1)フィルターを巻装していない以外は、上述した座屈強度の測定に用いたものと同じ、円筒に成形した巻取紙を準備する。
(2)該円筒を、レオメータ(株式会社サン科学製、製品名:CR-3000EX-S)の試料台に、円筒の軸方向が試料台の面と平行となるように載置した。
(3)該円筒の軸方向の一端から他端方向に5mmまでの範囲に、レオメータ接触子が接触するように、試料台上の円筒の位置を調整した。
(4)レオメータ接触子を、変位速度100.0mm/minで降下させ、該円筒に触れた時点を歪み距離0mmとして応力の測定を開始した。
(5)レオメータ接触子が降下し、該円筒がその直径の50%まで歪んだ時に測定された応力を、1/2歪み応力(N)として記録した。
試験結果を表1に示す。
Figure 0007337263000001
<非燃焼加熱式たばこ1の作製>
上記の巻取紙1を使用した非燃焼加熱式たばこ1を作製した。巻取紙以外の材料は以下のとおりである。
[使用したたばこ材料の原料]
・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)
・香味材;l-メントール
・エアロゾル生成基材;グリセリン
[使用したフィルター]
・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3.7mmHO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、香味発現助剤、およびバインダーを準備し、これらを混合した後、水を加えて混練し、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。上述の粒子状のたばこ材料の粒度の測定方法に記載の条件に従い、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%、香味発現助剤 7.95重量%、バインダー 5.30重量%、香味材 9.09重量%であった。
上記たばこ顆粒を2つのフィルター部の間に配置し、これらを巻取紙1で巻取り、円柱状の非燃焼加熱式たばこ1を得た。巻取紙の表面層の紙層と裏面層の紙層を接着して円筒状にする際のバインダーとしては、酢酸ビニル接着剤及びホットメルト接着剤を用いた。
非燃焼加熱式たばこ1において、底面の直径は7.8mm、長軸方向の高さは20mmであり、空間部の全体積に対するたばこ材料の体積比率(充填率)は45体積%であった。また、非燃焼加熱式たばこの長軸方向の通気抵抗は18mmHO(流量;35cc/2秒)であった。
<非燃焼加熱式たばこ2及び3の作製>
上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、巻取紙2にした以外は、同じ内容で作製することで、非燃焼加熱式たばこ2を得た。
同様に、上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、巻取紙3にした以外は、同じ内容で作製することで、非燃焼加熱式たばこ3を得た。
<比較非燃焼加熱式たばこ1~5の作製>
上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、比較巻取紙1にした以外は、同じ内容で作製することで、比較非燃焼加熱式たばこ1を得た。
同様に、上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、比較巻取紙2にした以外は、同じ内容で作製することで、比較非燃焼加熱式たばこ2を得た。
同様に、上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、比較巻取紙3にした以外は、同じ内容で作製することで、比較非燃焼加熱式たばこ3を得た。
同様に、上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、比較巻取紙4にした以外は、同じ内容で作製することで、比較非燃焼加熱式たばこ4を得た。
同様に、上述した非燃焼加熱式たばこ1において、巻取紙1を、比較巻取紙5にした以外は、同じ内容で作製することで、比較非燃焼加熱式たばこ5を得た。
以下の方法に従って性能評価を行った。
<巻取紙の接合維持性能>
非燃焼加熱式たばこ1~3、及び比較非燃焼加熱式たばこ1~5を蔵置し、巻取紙の接合部の剥離状況について観察し、以下の基準により評価した。蔵置条件は、高温高湿環境下(温度60℃、湿度60%RH)で4週間とした。
評価基準
A:蔵置期間後も巻取紙の接合が維持された(剥離は発生しなかった)。
B:蔵置期間中に巻取紙の接合部に剥離が発生した。
C:巻き上げ後、蔵置前に、巻取紙の接合部に剥離が発生した。
評価結果を表2に示す。
<外観維持性能>
上述した<巻取紙の接合維持性能>における蔵置期間後に、非燃焼加熱式たばこ1~3、及び比較非燃焼加熱式たばこ1~5の外観を観察し、以下の基準により評価した。
評価基準
A:非燃焼加熱式たばこの表面に染みは発生せず、かつ視認されなかった。
B:非燃焼加熱式たばこの表面に染みは発生しなかったが、視認された。
C:非燃焼加熱式たばこの表面に染みが発生した。
評価結果を表2に示す。
<マウスピース保持性能>
上述の方法で作製した非燃焼加熱式たばこ1~3を、非燃焼加熱式たばこ製品の電気加熱デバイスのハウジングの収容空間に収容し、マウスピースと係合した。その後、マウスピースを引き抜いたときに、マウスピースと共に非燃焼加熱式たばこ1~3が引き抜かれるか否かを試験した。この試験を10回繰り返し、以下の基準により評価した。
評価基準
A:非燃焼加熱式たばこが、9回以上、マウスピースとともに引き抜かれた。
B:非燃焼加熱式たばこが、マウスピースと共に引き抜かれたのは、6回以上8回以下であった。
C:非燃焼加熱式たばこが、マウスピースと共に引き抜かれたのは、5回以下であった。
評価結果を表2に示す。
Figure 0007337263000002
1 非燃焼加熱式たばこ(吸引器)
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
T たばこ材料
24 巻取紙
24a 非燃焼加熱式たばこの外周面側の層(巻取紙の表面層)
24b 中間層
24c 非燃焼加熱式たばこの外周面側とは反対側の層(巻取紙の裏面層)
25 第1の接着剤
26 第2の接着剤
27 糊ノズル
28 巻取紙の一対の端部領域
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 (7)

  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前記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し、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る筒状の非燃焼加熱式たばこであって、
    前記巻取紙は、3層以上の層から構成され、
    前記巻取紙の最外面側の2層は紙からなる層であり、
    前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層が通気度100コレスタ単位以下であり、前記外周面側の層とは反対側の層が通気度1000コレスタ単位以上であり、
    前記最外面側の2層の間に位置する中間層は、空気不透過性層を含む、
    非燃焼加熱式たばこ。
  2. 前記巻取紙は、坪量が100gsm以上である、請求項1に記載の非燃焼加熱式たばこ。
  3. 前記巻取紙の最外面側の2層のうち、前記非燃焼加熱式たばこの外周面側の層は、平滑度が50秒以上である、請求項1又は2に記載の非燃焼加熱式たばこ。
  4. 前記巻取紙は、前記非燃焼加熱式たばこの長軸方向に沿って延びる一対の第1端部領域と第2端部領域とを有し、前記第1端部領域および第2端部領域が2.5mmの幅で重複して接合されることで円周24.5mm、高さ20mmの円筒状に成形されたときに、
    該円筒の軸方向に荷重をかけて測定される座屈強度が30.0N以上であり、
    該円筒の軸方向の一端から他端方向に5mmまでの範囲に、該円筒の半径方向に荷重をかけ、該円筒の直径の50%まで円筒をひずませて測定される応力が0.15N以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
  5. 前記空気不透過性層は、樹脂からなるフィルムである、請求項1~4のいずれか1項に記載の非燃焼加熱式たばこ。
  6. 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式デバイスと、該ヒーター部材に接触するように挿入される請求項1~5のいずれか1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。
  7. 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6に記載の電気加熱式たばこ製品。
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