JP7779464B2 - リヨセルトウを含むタバコフィルターおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リヨセルトウを含むタバコフィルターおよびその製造方法に関する。具体的には、リヨセルトウおよびバインダーを含み、タールとニコチン低減効果に優れたタバコフィルターおよびその製造方法に関する。

一般的に、タバコを製造するために、まず、様々な種類の葉タバコ（ｌｅａｆ ｔｏｂａｃｃｏ）をお好みの香りや味が得られるように配合して加工する。次に、加工した葉タバコを裁刻してタバコ刻み（ｃｕｔ ｔｏｂａｃｃｏ ｌｅａｆ）を製造し、シガレットペーパー（ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｐａｐｅｒ）でタバコ刻みを巻いて、フィルター無しのシガレットを製造する。次に、必要に応じてフィルター無しのシガレットにフィルターを付着する。

シガレットペーパーは、亜麻（ｆｌａｘ）、木材パルプなどで製造することができ、燃焼時に燃焼性とタバコの味を維持することが要求される。タバコフィルターは、活性炭、香味物質などを含んでもよいし、モノフィルターまたは多重フィルターからなることができ、タバコフィルター巻紙（ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｆｉｌｔｅｒ ｗｒａｐｐｉｎｇ ｐａｐｅｒ）により包まれている。チップペーパー（ｔｉｐｐｉｎｇ ｐａｐｅｒ）によりタバコ刻み部とタバコフィルターが連結され、チップペーパーは、微細な孔を含んでもよい。

一般的なタバコフィルターは、木材パルプからセルロースを抽出してアセチル化させたセルロースアセテートトウ（ｔｏｗ）を使用しており、これの代替素材として例えば、セルロースアセテートとは異なって、セルロース自体を繊維化させたリヨセル（ｌｙｏｃｅｌｌ）繊維を利用したトウの開発が行われている。

前記リヨセル繊維を利用したトウでタバコフィルターを製造する場合、タバコフィルターの硬度が低いため、適しておらず、タバコフィルターに活用するためには、一定レベル以上に硬度を向上させる必要がある。例えば、フィルターの硬度の向上方法は、硬化剤を使用する方法と可塑剤（ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ）を使用する方法がある。前記硬化剤を使用する方法は、バインダー性質の物質を利用して繊維ストランドを接合させてフィルターに硬度を付与する方法であり、フィルターを丈夫にさせる。前記可塑剤を使用する方法は、特定物質を利用して繊維自体を部分的に溶解またはプラスチック化して繊維間の接合点を形成した後に可塑化する方法である。従来のセルロースアセテートは、可塑剤（トリアセチン（Ｔｒｉａｃｅｔｉｎ）、トリエチルシトレート（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ Ｃｉｔｒａｔｅ）を活用したが、リヨセル繊維は、現在可塑剤がない状況であるから、主に硬化剤を活用して硬度を向上させている。

上述したように、リヨセル繊維の不十分な硬度などの不十分な物性は、さらなる添加剤などを活用して改善するとしても、タバコフィルターとしての機能性が確認されたセルロースアセテートとは異なって、新規の素材であるリヨセル繊維は、実際タバコフィルターへの適用時に、タバコフィルター本来のろ過機能性に関する検討が要求される。

本発明者は、リヨセル繊維適用タバコフィルターのろ過機能性について技術的課題を認識し、このような機能性を確保するために、リヨセル繊維をより適切に適用できる方案について持続的な研究の末に本発明を完成した。

環境に優しい素材としてリヨセルトウを含むタバコフィルターにおいて、リヨセルトウが基本的に有している硬度などの素材的問題点を解決し、ひいては、フィルターとしてのろ過機能性が向上したタバコフィルターを提供しようとする。

本発明の第１態様によれば、本発明は、複数個のリヨセル繊維からなるリヨセルトウと、前記リヨセル繊維を互いに結合するバインダーと、を含むタバコフィルターを提供する。

本発明の一具体例において、タバコの煙に移行するタールとニコチンをそれぞれ７０重量％～９５重量％低減する。

本発明の一具体例において、前記タバコフィルターは、８０ｍｍＷＧ～２００ｍｍＷＧの吸引抵抗を有する。

本発明の一具体例において、前記リヨセルトウは、０．２ｇ／ｍＬ～０．６ｇ／ｍＬの充填密度でタバコフィルターに充填される。

本発明の一具体例において、前記バインダーは、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアセテート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエステルまたはこれらの組み合わせである。

本発明の一具体例において、前記バインダーは、リヨセルトウ１００重量部を基準として０．１重量部～５重量部が含まれる。

本発明の一具体例において、前記タバコフィルターは、バインダー溶媒をさらに含み、前記バインダー溶媒は、水、１価アルコール、多価アルコールまたはこれらの組み合わせである。

本発明の一具体例において、前記１価アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノールまたはこれらの組み合わせである。

本発明の一具体例において、前記多価アルコールは、Ｃ１～Ｃ４のアルキレン基を有するジオールである。

本発明の一具体例において、前記多価アルコールは、リヨセルトウ１００重量部を基準として０．５重量部～２５重量部が含まれる。

本発明の第２態様によれば、本発明は、上述したタバコフィルターの製造方法を提供し、前記製造方法は、複数のリヨセル繊維を利用してリヨセルトウを製造する段階と、バインダーと溶媒を混合してバインダー溶液を製造する段階と、前記リヨセルトウにバインダー溶液を噴霧し、乾燥する段階と、バインダーによりリヨセル繊維が結合したリヨセルトウを巻紙で包んでタバコフィルターを製造する段階と、を含む。

本発明の一具体例によるタバコフィルターは、環境に優しい素材であるリヨセルトウを含みながらも、従来リヨセルトウが有していた素材的問題点を克服し、優れた硬度を有する。

本発明の一具体例によるタバコフィルターは、従来のセルロースアセテートタバコフィルターより優れたタールおよびニコチン低減効果を有する。

このようなタールおよびニコチン低減効果は、喫煙者の好みによって一定レベル以下のタールおよびニコチンを移行するタバコを製造するとき、喫煙物質部または巻紙などの他の構成を調節することなく、本発明の一具体例によるタバコフィルターへの交換だけでもタールおよびニコチンを低減させることができるので、このような製品を生産するに際して工程性などが向上することができる。

図１は、本発明の一具体例による喫煙物品の概略的な構成を示す図である。

以下、具体例を例示的な図面に基づいて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに際して、同じ構成要素については、異なる図面に表示されていても、できる限り、同一の符号を有するようにしていることに留意されたい。また、具体例を説明するに際して、関連する公知の構成または機能に関する具体的な説明が具体例の理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

また、具体例の構成要素を説明するに際して、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されない。任意の構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、当該構成要素は、他の構成要素に直接的に連結されたり接続されてもよいが、各構成要素の間にさらに他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されてもよいと理解すべきである。

いずれか１つの具体例に含まれた構成要素と、共通の機能を含む構成要素は、他の具体例において同じ名称を使用して説明することとする。反対される記載がない限り、いずれか１つの具体例に記載した説明は、他の実施例にも適用することができ、重複する範囲で具体的な説明を省略する。

本明細書において、用語「喫煙物品」は、タバコ（シガレット）、シガーなどのように、エアロゾルを発生させることができるものを意味し得る。喫煙物品は、エアロゾル発生物質またはエアロゾル形成基質を含んでもよい。また、喫煙物品は、板状葉タバコ、刻み、再構成タバコなどタバコ原料を基礎とする固体物質を含んでもよい。喫煙物質は、揮発性化合物を含んでもよい。前記喫煙物品は、それぞれの機能性を有する数個のセグメントを含んでもよいし、このようなセグメントは、「…部」で表示される。本明細書において喫煙物品は、燃焼型シガレットだけでなく、電子タバコ機器などのエアロゾル生成装置（不図示）とともに使用される加熱式シガレットなどであってもよい。

本明細書において、用語「上流」および「下流」は、ユーザが喫煙物品を使用して空気を吸引する方向を基準として、喫煙物品を構成するセグメントの相対的な位置を示すために使用された用語である。喫煙物品は、上流端部（すなわち、空気が入る部分）およびこれに対向する下流端部（すなわち、空気が出る部分）を含む。喫煙物品の使用時にユーザは、喫煙物品の下流端部をかむことができる。下流端部は、上流端部の下流に位置し、なお、用語「端部」は、また「末端」とも記述されることがある。

本発明は、喫煙物品に適用できるタバコフィルターに関し、本発明の一具体例によれば、前記タバコフィルターは、複数個のリヨセル（ｌｙｏｃｅｌｌ）繊維からなるリヨセルトウ（ｔｏｗ）と、前記リヨセル繊維を互いに結合するバインダーと、を含む。前記リヨセル繊維は、木材パルプから抽出したセルロースで作った環境に優しい繊維である。前記リヨセルトウは、隣接するリヨセル繊維同士が交差連結されて形成された束を意味する。本発明の一具体例によれば、前記リヨセル繊維は、１．０デニール～１２．０デニールの繊度を有していてもよい。本発明の一具体例によれば、リヨセルトウを構成するリヨセル繊維束は、１５，０００デニール～４５，０００デニールの繊度を有していてもよい。前記リヨセル繊維に適したバインダーを溶媒と混合してバインダー溶液を製造し、これをリヨセルトウに噴霧した後、乾燥することによって、リヨセルトウは、一定レベル以上の硬度を有する構造体を形成することができる。

本発明の一具体例によるタバコフィルターは、タバコの煙に移行するタールおよびニコチンの低減効果に優れている。セルロースアセテートは、当該技術分野においてタバコフィルター素材として長期間使用されてきた素材であり、セルロースアセテートを使用したタバコフィルターの性能は、当該技術分野においてタバコフィルターの性能を評価するに際して１つの基準となりうる。本発明の一具体例によるタバコフィルターは、同一吸引抵抗で製造するとき、セルロースアセテートを使用したタバコフィルターよりもタールおよびニコチンの低減効果に優れており、具体的には、タバコフィルターを通過した煙においてタールおよびニコチン成分は、セルロースアセテートを使用したタバコフィルターの含有量を基準として９０重量％未満である。リヨセル繊維素材がセルロースアセテート素材に比べて素材の特性上タールおよびニコチン成分の低減効果が必ずしも優れているとはいえないので、本発明の一具体例によるタバコフィルターは、当該術分野において技術的意義を有する。

本発明の一具体例によるタバコフィルターは、タバコの煙に移行するタールとニコチンをそれぞれ７０重量％～９５重量％低減する。前記低減率は、タバコフィルターを通過する前と後のタバコの煙中のタールとニコチンの重量を対比した値である。具体的には、タールとニコチン低減率は、７０重量％以上、７２重量％以上、７４重量％以上、７６重量％以上、７８重量％以上、８０重量％以上、８２重量％以上、８４重量％以上、８６重量％以上であり、９５重量％以下、９４重量％以下、９３重量％以下、９２重量％以下、９１重量％以下、９０重量％以下であってもよい。タバコの煙中のタールとニコチンを前記範囲に減少させる場合、喫煙者が喫煙するに適したレベルの組成となりうる。

本発明の一具体例によるタバコフィルターは、８０ｍｍＷＧ～２００ｍｍＷＧの吸引抵抗を有する。前記吸引抵抗は、体積流量が排出末端で１秒当たり１７．５ｍｍである正常条件下で気流により横断するとき、試料の２つの末端間の静圧差を意味する。前記吸引抵抗は、ＩＳＯ標準６５６５：２００２に規定された方法を用いて測定することができる。具体的には、前記吸引抵抗は、８０ｍｍＷＧ以上、８５ｍｍＷＧ以上、９０ｍｍＷＧ以上、９５ｍｍＷＧ以上、１００ｍｍＷＧ以上であり、２００ｍｍＷＧ以下、１９０ｍｍＷＧ以下、１８０ｍｍＷＧ以下、１７０ｍｍＷＧ以下、１６０ｍｍＷＧ以下、１５０ｍｍＷＧ以下であり、８０ｍｍＷＧ～２００ｍｍＷＧ、９０ｍｍＷＧ～１８０ｍｍＷＧ、１００ｍｍＷＧ～１５０ｍｍＷＧであってもよい。上述した範囲内でリヨセルトウを含むタバコフィルターのタールとニコチン低減に対する機能性は、より向上することができる。

本発明の一具体例によるタバコフィルターにおいてリヨセルトウは、０．２ｇ／ｍＬ～０．６ｇ／ｍＬの充填密度でタバコフィルターに充填される。リヨセルトウの充填密度を高めるほどフィルターの硬度やろ過性能は向上することができるが、タバコ内の空気流路を遮断できるという点から、適切なレベルに調節しなければならない。具体的には、前記充填密度は、０．２ｇ／ｍＬ以上、０．２２ｇ／ｍＬ以上、０．２４ｇ／ｍＬ以上、０．２６ｇ／ｍＬ以上、０．２８ｇ／ｍＬ以上、０．３ｇ／ｍＬ以上であり、０．６ｇ／ｍＬ以上、０．５８ｇ／ｍＬ以上、０．５６ｇ／ｍＬ以上、０．５４ｇ／ｍＬ以上、０．５２ｇ／ｍＬ以上、０．５ｇ／ｍＬ以上であり、０．２ｇ／ｍＬ～０．６ｇ／ｍＬ、０．２４ｇ／ｍＬ～０．５６ｇ／ｍＬ、０．３ｇ／ｍＬ～０．５ｇ／ｍＬであってもよい。上述した範囲内でリヨセルトウを含むタバコフィルターのタールとニコチン低減に対する機能性は、より向上することができる。

上述した充填密度は、タバコフィルターのタールとニコチン低減効果だけでなく、吸引抵抗も考慮したものでありうるが、このような充填密度では、タバコフィルターの硬度が低いことがあり、別途の硬度向上剤が要求される。硬度向上剤の一種としてバインダーが使用でき、前記バインダーは、リヨセル繊維を互いに結合してリヨセルトウに一定レベル以上の硬度を付与する。前記バインダーは、リヨセル繊維に適用するのに適切な物質であり、当該技術分野において知られた一般的な物質であれば、自由に使用することができる。本発明の一具体例によれば、前記バインダーは、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｐｒｏｐｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＨＰＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ｈｙｄｏｒｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ＨＰＣ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）、エチレンビニルアセテート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ，ＥＶＡ）、ポリビニルアセテート（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ，ＰＶＡｃ）、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，ＰＶＰ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）またはこれらの組み合わせが使用でき、具体的には、前記バインダーは、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエステルまたはこれらの組み合わせが使用できる。

前記ポリエステルは、多価有機酸と多価アルコールを反応させて作った合成樹脂であり、水と様々な化合物に対する適切な抵抗を有する。本発明の一具体例によれば、前記ポリエステルは、芳香族単量体と脂肪族単量体の共重合体である。前記芳香族単量体は、ポリエステルの構造的安定性を付加し、前記脂肪族単量体は、ポリエステルの構造的柔軟性を付加して、前記芳香族単量体と脂肪族単量体を含むポリエステルは、リヨセル繊維など他の成分と容易に接着してバインダーとしての機能性を付加することができる。前記芳香族単量体は、多価有機酸または多価アルコールであってもよく、同様に前記脂肪族単量体も多価有機酸または多価アルコールであってもよい。

本発明の一具体例によれば、前記芳香族単量体は、Ｃ５～Ｃ１２のアリレン基またはヘテロアリレン基を有するジカルボン酸である。例示的に、前記Ｃ５～Ｃ１２のアリレン基またはヘテロアリレン基を有するジカルボン酸は、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸であってもよい。本発明の一具体例によれば、前記脂肪族単量体は、Ｃ１～Ｃ６のアルキレン基を有するジオール、Ｃ２～Ｃ１２のアルキレン基を有するジカルボン酸またはこれらの組み合わせである。例示的に、前記Ｃ１～Ｃ６のアルキレン基を有するジオールは、エチレングリコールであり、前記Ｃ２～Ｃ１２のアルキレン基を有するジカルボン酸は、セバシン酸である。ポリエステルの場合、カルボン酸基とヒドロキシ基が１：１の割合で縮合反応により形成されることができるという点から、カルボン酸基を有する単量体として、上述したＣ５～Ｃ１２のアリレン基またはヘテロアリレン基を有するジカルボン酸、Ｃ２～Ｃ１２のアルキレン基を有するジカルボン酸またはこれらの組み合わせが使用でき、ヒドロキシ基を有する単量体として、Ｃ１～Ｃ６のアルキレン基を有するジオールが使用できる。前記アリレン基、ヘテロアリレン基またはアルキレン基は、置換または非置換状態で存在し、置換状態の場合、アリレン基、ヘテロアリレン基またはアルキレン基の主鎖にＣ１～Ｃ４のアルキル基、Ｃ１～Ｃ４のアルコキシ基、ハロゲン基など当該技術分野において一般的に知られた置換基が置換されてもよい。

前記バインダーは、溶媒とともにバインダー溶液の形態でリヨセルトウに適用することができ、前記バインダーは、適用後にリヨセルトウが乾燥したり長時間放置されても流出せずにリヨセル繊維の間毎に位置して、リヨセルトウの硬度を向上させる。本発明の一具体例によれば、前記バインダーは、リヨセルトウ１００重量部を基準として０．１重量部～５重量部が含まれる。具体的には、前記バインダーの含有量は、０．１重量部以上、０．２重量部以上、０．３重量部以上、０．４重量部以上であり、５重量部以下、４．５重量部以下、４重量部以下、３．５重量部以下、３重量部以下、２．５重量部以下であり、０．１重量部～５重量部、０．２重量部～４重量部、０．３重量部～３重量部であってもよい。前記バインダーは、前記範囲内に適用するとき、リヨセルトウの基本的なフィルターとしての機能を低下させることなく、硬度を適切なレベルまで引き上げることができる。

前記タバコフィルターに含まれる溶媒は、基本的には、バインダーを分散させるためにバインダー溶液に含まれ、バインダー溶液をリヨセルトウに噴霧した後、乾燥したり長時間放置すると、溶媒の一部は除去される。前記バインダー溶液の溶媒として、基本的に水が使用できる。バインダーを溶解するためにバインダーに対して多量の水が使用できるが、大部分の水は乾燥して除去される。前記リヨセル繊維は、疎水性ベースのセルロースアセテートとは異なって、親水性物質と知られているので、水分は、硬度に否定的な影響を及ぼすことができる。これを補完するために、前記バインダー溶液は、水と共に使用したり水を代替するためにアルコール成分などが使用できる。

本発明の一具体例によれば、前記溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノールまたはこれらの組み合わせである１価アルコールを含む。前記１価アルコールは、水よりも揮発度が高い成分であり、乾燥後には、多量が消失され得るが、乾燥過程を経ずに常温で保管する場合、最終タバコフィルターでは、一定レベル以上の量が検出されることができる。前記１価アルコールは、バインダー溶液の溶媒において水を代替できるので、タバコフィルターの硬度の向上に役に立つだけでなく、殺菌力を有しているという点から、リヨセルトウへの適用時にさらなる機能性を発現することができる。本発明の一具体例によれば、前記１価アルコールは、リヨセルトウ１００００重量部を基準として１重量部～５００重量部が含まれる。前記１価アルコールは、多価アルコールまたは水よりも揮発性が高いため、前記１価アルコールの含有量は、変動性が大きいが、本発明の一具体例によって乾燥過程を低減し、常温で保管する場合、１価アルコールを投入しない場合と対比して、一定レベル以上の１価アルコールが検出されることができるという点から、前記含有量の範囲で上限よりは下限がさらに有意的に考慮される。

本発明の一具体例によれば、前記溶媒は、多価アルコールを含む。ここで、多価アルコールは、２つ以上のヒドロキシ基を含む化合物を意味する。前記多価アルコールは、タバコフィルターにリヨセルトウを適用するために、機械ロールなどで加工するとき、離型剤としての役割をする。具体的には、離型剤がなくリヨセルトウを機械ロールなどで加工する場合、バインダーなどの接着力に起因して機械ロールなどにリヨセルトウが巻き込まれる現象が発生することがあるが、多価アルコールを含むリヨセルトウは、このような現象が減少して加工性を高めることができる。また、前記多価アルコールは、リヨセルトウに適用されると、特に高温で長時間乾燥しないとしても、バインダーとともにリヨセル繊維の間毎に位置して、短期間でリヨセルトウの硬度を向上させることができるように助ける。これによって、多価アルコールを含む溶媒を使用する場合、乾燥時間を顕著に短縮することができ、タバコフィルターの製造において工程性を高めることができる。

本発明の一具体例によれば、前記多価アルコールは、Ｃ１～Ｃ４のアルキレン基を有するジオールである。前記ジオールは、２個のヒドロキシ基を有する化合物を意味し、グリコールとも呼ばれる。前記２個のヒドロキシ基の間は、Ｃ１～Ｃ４のアルキレン基で連結されてもよく、ここで、アルキレン基の炭素数は、２個のヒドロキシ基の間に直接連結された炭素数を意味する。前記アルキレン基は、置換または非置換状態で存在し、置換状態の場合、アルキレン基の主鎖にＣ１～Ｃ３のアルキル基、Ｃ１～Ｃ３のアルコキシ基、ハロゲン基など当該技術分野において一般的に知られた置換基が置換されてもよい。本発明の一具体例によれば、前記多価アルコールは、プロピレングリコールであってもよい。前記プロピレングリコールは、適当な長さの鎖を有する多価アルコールとして上述した機能性を有するのにさらに好ましい化合物であってもよい。

前記多価アルコールは、バインダーおよびその他溶媒とともにバインダー溶液の形態でリヨセルトウに適用することができ、乾燥前後にもリヨセルトウまたはこれを適用したタバコフィルターに変わりなしに残って、硬度だけでなく、工程性向上などの上述した機能性を付与する。本発明の一具体例によれば、前記多価アルコールは、リヨセルトウ１００重量部を基準として０．５重量部～２５重量部が含まれる。具体的には、前記多価アルコールの含有量は、０．５重量部以上、０．６重量部以上、０．７重量部以上、０．８重量部以上、０．９重量部以上、１重量部以上であり、２５重量部以下、２０重量部以下、１５重量部以下、１０重量部以下、５重量部以下であり、０．５重量部～１０重量部、０．７重量部～７重量部、１重量部～５重量部であってもよい。前記多価アルコールは、前記範囲内に適用するとき、リヨセルトウの基本的なフィルターとしての機能を低下させることなく、タバコフィルターにさらなる機能性を付与することができる。

本発明の一具体例によるリヨセルトウを含むタバコフィルターは、バインダーの結合により優れた硬度を有する。本発明の一具体例によれば、前記タバコフィルターは、８５％以上の硬度を有する。具体的には、前記タバコフィルターの硬度は、８５％以上、８６％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上であってもよい。前記タバコフィルターの硬度は、垂直方向の一定レベルの力でタバコフィルターを押圧するとき、タバコフィルターの直径が維持される程度を数値化した値であり、具体的には、下記計算式１により計算することができる。

［計算式１］
フィルター硬度（％）＝［Ｄ－ａ］／Ｄ×１００

ここで、Ｄは、フィルター直径（ｍｍ）であり、ａは、３００ｇの分銅で下降（フィルターが押圧される）する距離（ｍｍ）を示す。前記タバコフィルターの硬度を計算するに際して必要な測定値は、当該技術分野において一般的に使用される装置を利用して得ることができ、例えば、Ｆｉｌｔｒｏｎａ社のＤＨＴ ２００^ＴＭが使用できる。硬度を測定するに際して、加える力は、実際喫煙者がタバコを把持するときに加えられる力を考慮したものである。本発明の一具体例によるタバコフィルターを通じて得られた８５％以上の硬度値は、環境に優しい素材であるリヨセルトウを利用して従来のセルロースアセテートで構成されたタバコフィルターを代替できるレベルに硬度を確保することができるという点から技術的意義がある。また、本発明の一具体例によるタバコフィルターは、高温で乾燥過程を経ずに、常温でバインダーが定着できる時間程度の経過後にも、上述したように、８５％以上の優れた硬度値を具現することができるという点から、製品製造における工程性が顕著に向上することができる。

上述したタバコフィルターは、次のような製造方法により製造することができる。前記製造方法は、リヨセル繊維を利用してリヨセルトウを製造する段階と、バインダーと溶媒を混合してバインダー溶液を製造する段階と、前記リヨセルトウにバインダー溶液を噴霧し、乾燥する段階と、バインダーによりリヨセル繊維が結合したリヨセルトウを巻紙で包んでタバコフィルターを製造する段階と、を含む。前記製造方法は、基本的には、上述したタバコフィルターを製造する方法に関するものであるから、上述した内容において具体化された部分に対する説明を省略し、以下では、製造方法上の特徴についてより具体的に説明する。

まず、複数のリヨセル繊維を利用してリヨセルトウを製造する。製造したリヨセルトウは、隣接するリヨセル繊維同士が交差連結されて形成された束形状を有する。この際、ブルーミング（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）を通じてトウを膨らませる段階をさらに行う。前記ブルーミング段階を通じてトウを膨らませると、その後噴霧されるバインダー溶液がリヨセルトウを構成するリヨセル繊維の間に容易に浸透することができる。

次に、バインダーと溶媒を混合してバインダー溶液を製造する。前記バインダー溶液は、リヨセルトウの硬度などの機能性の向上のためにリヨセルトウに噴霧する物質である。噴霧後に乾燥過程を通じてバインダー溶液の一部成分が消失することがあるので、バインダー溶液の組成は、タバコフィルターを構成する成分の組成と差異がありえる。前記バインダーは、上述した内容によって具体化することができ、乾燥後にも成分が特に消失しないので、噴霧を通じてリヨセルトウに供給した量が最終タバコフィルターにもほぼそのまま残存する。前記溶媒は、水を含み、水は、乾燥過程で一部が消失する。バインダーと水のみでバインダー溶液を製造する場合、バインダー溶液からバインダーの含有量を除いた部分が水の含有量となる。本発明の一具体例によれば、前記バインダーは、バインダー溶液１００重量部を基準として５重量部～４０重量部が含まれる。具体的には、前記バインダーの含有量は、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上、１０重量部以上であり、４０重量部以下、３５重量部以下、３０重量部以下、２５重量部以下、２０重量部以下であり、５重量部～４０重量部、７重量部～３０重量部、１０重量部～２０重量部であってもよい。前記バインダーは、前記範囲内にバインダー溶液を形成するとき、噴霧してリヨセルトウに適用することが容易である。

前記溶媒が多価アルコールを含む場合、前記溶媒は、多価アルコールと共に水を含む。多価アルコールで溶媒の全体を構成する場合、粘度が過度に高まってバインダーの分散が容易でないことがある。水は、多価アルコールなどの溶媒が占める割合の残量分だけが含まれてもよく、乾燥過程で一部が消失される。本発明の一具体例によれば、前記多価アルコールは、バインダー溶液１００重量部を基準として５重量部～５０重量部が含まれる。具体的には、前記多価アルコールの含有量は、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上、１０重量部以上であり、５０重量部以下、４５重量部以下、４０重量部以下、３５重量部以下、３０重量部以下であり、５重量部～５０重量部、７重量部～４０重量部、１０重量部～３０重量部であってもよい。前記多価アルコールは、前記範囲内に適用するとき、リヨセルトウの基本的なフィルターとしての機能を低下させることなく、タバコフィルターにさらなる機能性を付与することができる。

前記溶媒は、１価アルコールをさらに含んでもよい。前記１価アルコールは、水よりも揮発度が高い成分であり、乾燥後には、多量が消失され得るが、乾燥過程を経ずに常温で保管する場合、最終タバコフィルターでは、一定レベル以上の量が検出されることができる。前記１価アルコールは、バインダー溶液の溶媒において水を代替できる成分であり、最終タバコフィルターの水の含有量を調節することができる。本発明の一具体例によれば、前記１価アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノールまたはこれらの組み合わせである。具体的には、前記１価アルコールは、エタノールであってもよい。

前記１価アルコールは、水を代替するために、一定レベル以上が含まれてもよい。本発明の一具体例によれば、前記１価アルコールは、バインダー溶液１００重量部を基準として５重量部～６０重量部が含まれる。具体的には、前記１価アルコールの含有量は、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上、１０重量部以上であり、６０重量部以下、５５重量部以下、５０重量部以下、４５重量部以下、４０重量部以下、３５重量部以下、３０重量部以下であり、５重量部～６０重量部、７重量部～４５重量部、１０重量部～３０重量部であってもよい。前記１価アルコールは、前記範囲内に適用するとき、効果上有意味な数値でタバコフィルター内の水の含有量を減少させることができる。

上述した内容によって製造されたバインダー溶液をリヨセルトウに噴霧する。前記バインダー溶液は、リヨセルトウの基本的なフィルターとしての機能を低下させることなく、リヨセルトウが素材上有する硬度などの問題点を解消できる程度にリヨセルトウに噴霧することができる。本発明の一具体例によれば、前記バインダー溶液は、リヨセルトウ１００重量部を基準として５重量部～３０重量部をリヨセルトウに噴霧する。具体的には、前記バインダー溶液の噴霧量は、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上、１０重量部以上であり、３０重量部以下、２８重量部以下、２６重量部以下、２４重量部以下、２２重量部以下、２０重量部以下であり、５重量部～３０重量部、７重量部～２４重量部、１０重量部～２０重量部であってもよい。前記バインダー溶液は、上述した範囲内に噴霧するとき、リヨセルトウの硬度などの機能性を改善することができる。前記バインダー溶液を噴霧する方法は、当該技術分野において一般的に使用される方法が使用でき、特に制限されない。例えば、前記バインダー溶液の噴霧は、ノズル噴霧、ブラッシュ噴霧または電気噴霧などを活用することができる。

バインダー溶液をリヨセルトウに噴霧した後、バインダーが定着してバインダーによりリヨセル繊維が互いに結合することができるように乾燥する。このような乾燥過程は、常温または高温で当該技術分野における通常の方法で行われ得る。バインダーによりリヨセル繊維が結合したリヨセルトウを巻紙で包んでタバコフィルターを製造する。必要に応じて前記リヨセルトウは、機械式ロール、または切断機などを利用してタバコフィルターに適用するのに適当な規格で加工することができる。前記タバコフィルターにリヨセルトウを充填する程度は、上述した内容によって調節することができる。

上述したタバコフィルターは、喫煙物品に適用することができる。図１は、本発明の一具体例による喫煙物品の概略的な構成を示す図を提供する。前記喫煙物品１００は、喫煙物質部１０およびフィルター部２０を含み、上述したタバコフィルターは、喫煙物品１００のフィルター部２０に適用される。前記喫煙物品１００において喫煙物質部１０は、フィルター部２０に比べて上流に位置する。

前記喫煙物質部１０は、原料葉タバコ、板状葉または葉タバコと板状葉が配合された混合物のような喫煙物質で充填することができる。加工された喫煙物質は、シート形態または刻み形態で喫煙物質部１０に充填することができる。前記喫煙物質部１０は、長く延びたロッド形態を有することができ、その長さ、周りおよび直径は、特に限定されるものではないが、喫煙物質の充填量、ユーザの嗜好などを考慮した当該技術分野において一般的に使用されるサイズに調節することができる。前記喫煙物質部１０は、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエテレングリコール、テトラエチレングリコールおよびオレイルアルコールのうち少なくとも１つのエアロゾル発生物質を含んでもよい。前記喫煙物質部１０は、風味剤、湿潤剤および／またはアセテート化合物のような他の添加物質を含有することができる。前記エアロゾル発生物質および添加物質は、喫煙物質に含有されてもよい。

前記フィルター部２０は、喫煙物質部１０の下流に配置され、喫煙物質部１０で発生したエアロゾル物質をユーザが吸入する直前に通過するフィルターとしての役割を行う。前記フィルター部２０は、様々な材質または形態で製造することができる。本発明の一具体例によるフィルター部２０は、基本的に、複数個のリヨセル繊維がバインダーにより結合したリヨセルトウを含む上述したタバコフィルターを含む。前記リヨセルトウを含むタバコフィルターは、従来喫煙物品のフィルター部２０の全部または一部を代替することができ、一部を代替する場合、従来使用したフィルター素材を共に使用することができる。従来のフィルター素材は、例えば、セルロースアセテートフィルター、中空チューブフィルターなどが使用できる。

図１には、フィルター部２０が単一のフィルターからなるモノフィルターであることが示されているが、これに限定されない。例えば、前記フィルター部２０は、フィルター効率を上げるために、２個のアセテートフィルターを具備したデュアルフィルターまたは三重フィルターなどで設けられてもよい。また、図示してはいないが、フィルター部２０の内部には、香料を含む内用液を被膜で包んだ構造の破砕可能なカプセル（不図示）が含まれてもよい。

前記喫煙物質部１０およびフィルター部２０の外部は、ラッパー３０ａまたは３０ｂにより包装することができる。

前記喫煙物質部１０は、喫煙物質部ラッパー３０ａにより包装することができる。一般的な喫煙物質部１０の燃焼過程で発生するタバコ煙中の一部は、タバコフィルターを通過する前に喫煙物質部ラッパー３０ａを介して大気中に放出され、副流煙は、間接喫煙者などに不快感を与えることとなる。このような副流煙の低減のための従来シガレットペーパーに酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ジルコニウムなどの充填材を入れるなど様々な試みがあったが、単にこのような充填材を適用して副流煙を低減するとき、喫味感が低下したり燃焼オフ、灰固結性の低下などが発生するので、充填材に入る物質の適切な組み合わせを通じて上記した問題点を解決するのに困難があった。本発明の一具体例による喫煙物質部ラッパー３０ａは、副流煙を低減させると同時に、喫味感、灰固結性の低下および燃焼オフを防止するために、マグネシウム酸化物（ＭｇＯおよび／またはＭｇ（ＯＨ）_２）および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）が混合された充填剤が適用される。

前記フィルター部２０は、フィルター部ラッパー３０ｂにより包装することができる。フィルター部ラッパー３０ｂは、耐油性を有する巻紙で製作することができ、フィルター部ラッパー３０ｂの内側面には、アルミホイルがさらに含まれてもよい。

前記喫煙物質部ラッパー３０ａにより包装された喫煙物質部１０およびフィルター部ラッパー３０ｂにより包装されたフィルター部２０は、チップペーパー４０により結合包装することができる。前記チップペーパー４０は、図１に示されたように、喫煙物質部ラッパー３０ａの少なくとも一部分（例えば、下流の一部領域）およびフィルター部ラッパー３０ｂの外郭に包まれてもよい。換言すれば、喫煙物質部１０の少なくとも一部分およびフィルター部２０は、チップペーパー４０によりさらに包装され、物理的に結合されてもよい。本発明の一具体例によれば、前記チップペーパー４０は、耐油処理が施されていない非多孔性巻紙で製作することができるが、これに限定されない。また、前記チップペーパー４０は、不燃性物質を含むことによってフィルター部２０が燃焼する現象を防止することもできるが、これに限定されない。

本発明の一具体例による喫煙物品は、タール移行量が３．７ｍｇ未満であり、ニコチン移行量が０．３６ｍｇ未満である。これは、セルロースアセテートフィルターを適用したものより低いタールおよびニコチン移行量である。具体的には、前記タール移行量は、３．７ｍｇ未満、３．６ｍｇ以下、３．５ｍｇ以下、３．４ｍｇ以下、３．３ｍｇ以下、３．２ｍｇ以下であってもよく、前記ニコチン移行量は、０．３６ｍｇ未満、０．３５ｍｇ以下、０．３４ｍｇ以下、０．３３ｍｇ以下、０．３２ｍｇ以下、０．３１ｍｇ以下、０．３ｍｇ以下、０．２９ｍｇ以下であってもよい。本発明の一具体例による喫煙物品は、セルロースアセテートフィルターよりタールおよびニコチン低減効果に優れている点から有意味である。

以下、実施例と比較例に基づいて本発明の構成およびそれによる効果をより詳細に説明する。しかしながら、本実施例は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例
実施例１
繊維１本が約３．０デニールであるリヨセル繊維を利用して、トウ繊維束が約３５，０００デニールであるリヨセルトウを使用した。また、バインダーと溶媒の混合物であるバインダー溶液を製造した。具体的には、前記バインダー溶液は、バインダー溶液全重量を基準として１５重量％のポリエステル（フタル酸およびセバシン酸とエチレングリコールの共重合体、重量平均分子量（Ｍ_ｗ）＝３，０００～６，０００）を８５重量％の溶媒（３０重量％のプロピレングリコール、５５重量％の水の混合溶媒）に添加して製造された。製造されたバインダー溶液をノズル噴霧を通じてリヨセルトウに噴霧した。前記バインダー溶液をリヨセルトウの重量を基準として１５重量％を噴霧し、常温で６時間保管して、バインダーを含むリヨセルトウを製造した。製造したリヨセルトウを巻紙で包んで、軸方向の長さが約２７ｍｍであり、円周が約２３．７ｍｍであるタバコフィルターを製造した。前記タバコフィルターでリヨセルトウは、約０．４ｇ／ｍＬの充填密度を有し、この際、リヨセルトウは、バインダーを含まない状態を意味する。前記タバコフィルターの吸引抵抗は、吸引抵抗測定装置（製造社：キャディアン、製品名：ＢＷＳＰｔＨＴ－１）で測定したとき、約１１２．５ｍｍＷＧと測定された。

比較例１
リヨセルトウの代わりに同じデニール条件のセルロースアセテートトウを使用した。硬度向上剤としてバインダーの代わりに可塑剤としてトリエチルシトレート（Ｔｒｉｅｔｈｙｌ ｃｉｔｒａｔｅ，ＴＥＣ）を使用した。前記可塑剤をノズル噴霧を通じてセルロースアセテートトウに噴霧した。前記可塑剤溶液をセルロースアセテートトウの重量を基準として７重量％を噴霧して、可塑剤を含むセルロースアセテートトウを製造した。製造したセルロースアセテートトウを巻紙で包んで、軸方向の長さが約２７ｍｍであり、円周が約２４．２ｍｍであるタバコフィルターを製造した。前記タバコフィルターにおいてセルロースアセテートトウは、約０．３６ｇ／ｍＬの充填密度を有し、この際、セルロースアセテートトウは、可塑剤を含まない状態を意味する。前記タバコフィルターの吸引抵抗は、吸引抵抗測定装置（製造社：キャディアン、製品名：ＢＷＳＰｔＨＴ－１）で測定したとき、約１１２．５ｍｍＷＧと測定された。

実験例
シガレットの刻みを５８０ｍｇ使用して喫煙物質部を製造した。実施例１および比較例１で製造されたそれぞれのタバコフィルターを喫煙物質部と結合してタバコを製造した。以下では、喫煙物質部のみで構成されたタバコを「実験例１」のタバコ、実施例１で製造されたタバコフィルターと喫煙物質部を結合して製造されたタバコを「実験例２」のタバコ、比較例１で製造されたタバコフィルターと喫煙物質部を結合して製造されたタバコを「実験例３」のタバコとして、それぞれのタバコを喫煙装置（製造社：ＢＯＲＧＷＡＬＤＴ、製品名：ＲＭ２ＯＨ）を用いて喫煙して煙を捕集した後、ＧＣ（Ｇａｓ Ｃｈｏｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）で成分を分析した。成分の分析結果を下記表１に示した。

前記表１によれば、実施例１によるタバコフィルターを適用する場合（実験例２）、同じ吸引抵抗にもかかわらず、比較例１によるタバコフィルターを適用する場合（実験例３）に比べてタールおよびニコチン低減効果に優れていることが確認された。喫煙者の好みによって一定レベル以下のタールおよびニコチンを移行するタバコが要求されることができるが、タールおよびニコチン低減効果に優れた実施例１によるタバコフィルターを使用する場合、喫煙物質部または巻紙などの他の構成の調節なくとも、さらに容易にタールおよびニコチンを低減させることができるので、製品生産における工程性などが向上することができる。

以上のように実施例が限定された実施例と図面により説明されたが、当該技術分野における通常の知識を有する者なら、上記の記載から様々な修正および変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で行われたり、および／または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合されるかまたは組み合わせられたり、他の構成要素または均等物によって代替または置換されても、適切な結果を達成することができる。

Claims (14)

1. 複数個のリヨセル繊維からなるリヨセルトウと、
   前記リヨセル繊維を互いに結合するバインダーと、を含み、
   前記バインダーは、ポリエステルを含み、
   タバコの煙に移行するタールとニコチンをそれぞれ７０重量％～９５重量％低減するタバコフィルター。
2. 前記ポリエステルは、芳香族単量体と脂肪族単量体の共重合体である、請求項１に記載のタバコフィルター。
3. 前記ポリエステルは、重量平均分子量（Ｍｗ）＝３，０００～６，０００の、フタル酸、セバシン酸、およびエチレングリコールの共重合体である、請求項１に記載のタバコフィルター。
4. 前記タバコフィルターは、８０ｍｍＷＧ～２００ｍｍＷＧの吸引抵抗を有する、請求項１に記載のタバコフィルター。
5. 前記リヨセルトウは、０．２ｇ／ｍＬ～０．６ｇ／ｍＬの充填密度で前記タバコフィルターに充填される、請求項１に記載のタバコフィルター。
6. 前記バインダーは、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアセテート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、またはこれらの組み合わせをさらに含む、請求項１に記載のタバコフィルター。
7. 前記バインダーは、前記リヨセルトウ１００重量部を基準として０．１重量部～５重量部が含まれる、請求項１に記載のタバコフィルター。
8. 前記タバコフィルターは、バインダー溶媒をさらに含み、
   前記バインダー溶媒は、水、１価アルコール、多価アルコールまたはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のタバコフィルター。
9. 前記１価アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノールまたはこれらの組み合わせである、請求項８に記載のタバコフィルター。
10. 前記多価アルコールは、Ｃ１～Ｃ４のアルキレン基を有するジオールである、請求項８に記載のタバコフィルター。
11. 前記多価アルコールは、前記リヨセルトウ１００重量部を基準として０．５重量部～２５重量部が含まれる、請求項１０に記載のタバコフィルター。
12. 前記タバコフィルターは、バインダー溶媒をさらに含み、前記バインダー溶媒は、多価アルコールを含み、前記多価アルコールは、前記リヨセルトウ１００重量部を基準として０．５重量部～２５重量部が含まれ、前記リヨセルトウは、０．２ｇ／ｍＬ～０．６ｇ／ｍＬの充填密度で前記タバコフィルターに充填され、前記バインダーは、前記リヨセルトウ１００重量部を基準として０．１重量部～５重量部が含まれる、請求項１に記載のタバコフィルター。
13. タバコフィルターの製造方法であって、前記製造方法は、
    複数のリヨセル繊維を利用して製造されるリヨセルトウにポリエステルを含むバインダーと溶媒を混合して製造されるバインダー溶液を噴霧し、乾燥する段階と、
    前記バインダーにより前記複数のリヨセル繊維が結合した前記リヨセルトウを巻紙で包んで前記タバコフィルターを製造する段階と、を含むタバコフィルターの製造方法。
14. 前記複数のリヨセル繊維を利用して前記リヨセルトウを製造する段階と、
    前記バインダーと前記溶媒を混合して前記バインダー溶液を製造する段階と、をさらに含む、請求項１３に記載のタバコフィルターの製造方法。