JPS6044910B2 - たばこ煙フイルタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善されたたばこ煙フィルターに関する。

更に詳しくいえば、本発明はエステル基と酸性基を有す
る多孔性合成吸着剤を含有したたばこ煙フィルターに関
する。一般にたばこの喫煙に伴なつて発生する煙は粒子
相成分とガス蒸気相成分とに大別される。

粒子相成分はテルペン類、フェノール類、カルボニル類
および有機酸類など多数の化学成分を含むタールと、ニ
コチン、ノルニコチンなどのアルカロイドおよび水など
からなり、一方ガス蒸気相成分は空気、一酸化炭素、二
酸化炭素、メタン、イソプレン、アセトン、アセトアル
デヒド、トルエンおよび水蒸気などからなる。以上のよ
うな粒子相成分およびガス蒸気相成分中には、喫煙衛生
上またはたばこの香喫味上望ましくない化学成分も存在
する。

たばこ煙フィルターはこれらの望ましくない化学成分を
ろ過吸着すＪるとともに、たばこの喫味に軽快さを付与
するなどの効果もあつて、現在市販のたばこ製品は殆ど
フィルター付たばこに移行している現状である。現在実
用に供されているたばこ煙フィルター用ｐ材としては、
アセテート繊維、紙、パルプ、不織布などが主として粒
子相成分を淵過する目的で使用され、それぞれ約３０〜
６０％の淵過能を有している。しかしこれらの繊維はガ
ス蒸気相成分に対してはろ過吸着効果が期待できないた
め、ガス蒸気相成分の戸堝吸着を主な目的として活性炭
が上記Ｐ材に添着または戸材間に充填するなどの方法で
近年盛んに使用されるようになつてきた。しかるに、活
性炭を使用したいわゆるチヤコールフイルタ一付たばこ
は、通常チヤコールテイストと称される青臭いあるいは
生暖かいような独特の好ましくない香喫味を有しており
、これがチヤコールフイルタ一の大きな欠点とされてい
る。このチヤコールテイストの発現機構は明らかでない
が、活性炭がたばこ煙中の特定成分を相対的に多く吸着
することにより、煙構成成分間のバランスに変化を生じ
させることの起因することも考えられる。本発明者等は
、このようなチヤコールフイルタ一のチヤコールテイス
トがなく、しかもガス蒸気相成分の吸着能がすぐれ、か
つたばこ香喫味の発現を良好ならしめるフイルタ一の開
発を目的として研究を行なつた結果、エステル基と酸性
基を有する多孔性合成吸着剤を使用することによつて、
これらの目的をすべて達成しうることを見出し、本発明
をなすに至つた。

すなわち本発明はエステル基と酸性基を有する多孔性合
成吸着剤あるいは多孔性合成吸着剤と活性炭の両者を含
有することを特徴とするたばこ煙フイルタ一である。た
ばこ煙フイルタ一中にイオン交換樹脂、又は．小粒状の
物質を添加する試みは、すでに米国特許第３７１６５（
４）号、第３８８４７４１号及ひ第３９５７５６３号に
みられるが、これらの発明はポリフエノール系等の弱塩
基性陰イオン交換樹脂によつて煙中の酸性成分を除去し
ようとするもの及び小粒状の物質をフ３イルタ一に含有
させるための製造法に関するものである。

また特公昭４８−１２９９８号には少くとも５ｍ／ｇの
表面積を有するポリオレフイン粒子の構造的に単一の棒
状マスよりなるフイルタ一についての記載があるが、こ
れはたばこ煙粒子相成分４の高沖過性能を狙つたもので
ある。しかしながら本発明者等が前記の塩基性陰イオン
交換樹脂及びポリオレフイン粒子を製造し、それぞれア
セテートフイルタ一の間に充填してトリプルタイプのた
ばこ煙用フイルタ一にしてたばこ煙中の主要ガス蒸気相
成分の吸着性能を調べたところ、アセトアルデヒド、イ
ソプレン、アセトン等を吸着する効果は殆んど認められ
ず、また試喫をしたところ、良好なたばこ香喫味が発現
する効果はあまりなかつた。

なお、各種活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、合成ゼ
オライト、活性白土、天然ゼオライト、ケイ酸マグネシ
ウムなどの各種吸着剤を多孔フ性合成吸着剤の場合と同
様にトリプルフイルタ一用充填物として、たばこ煙蒸気
相成分の吸着除去能及びたばこ香喫味におよぼす影響に
ついて調査した結果、活性炭以外にたばこ煙ガス蒸気相
成分の吸着除去能にすぐれ、かつたばこ香喫味をよく・
する効果を有する吸着剤は見い出されなかつた。

しかるに本発明者等はモノエチレン性不飽和単量体と非
共役性のポリエチレン性不飽和単量体との共重合性より
なるエステル基と酸性基を有する多孔性合成吸着剤を単
独或いは活性炭と併用して”フイルタ一に含有させると
きに、活性炭のチヤコールテイストが著しく減少すると
同時に、活性炭単独で使用した場合に比較して、煙中ガ
ス蒸気相成分の吸着能が相対的に増大し、たはに煙の刺
激を除きその香味を著しく改善するとともに、たばこの
喫味特性上重要な要件となる喫煙開始時から終了時まで
の過程における喫味の一定性について、活性炭単独て使
用した場合と比較して、本発明フイルタ一を使用した方
が喫味の変化が少ないとの、驚くべき効果のあることを
見い出したのである。次に本発明を詳細に説明する。

本発明て使用されるエステル基と酸性基を有する多孔性
合成吸着剤は、既に公知の諸法によつて製造され特に比
表面積１０ｄ／ｇ以上、細孔容積０．１Ｔｎ１／ｇ以上
の、モノエチレン性不飽和単量体と非共役性のポリエチ
レン性不飽和単量体の共重合物が適している。

ここで比表面積はＢＥＴ法で測定したものてあり、細孔
容積は水銀圧入法で測定したものである。本発明を更に
詳細に説明するに本発明で使用されるエステル基と酸性
基を有する多孔性合成吸着剤は、例えば、モノエチレン
性不飽和単量体と、ポリエチレン性不飽和単量体とを、
これらの単量体を溶解し、かつ共重合体を膨潤させる能
力が全くないか又は少く、かつ水に不溶性又は難溶性の
、いわゆる沈澱剤と称される溶媒の存在下に、水性媒体
中で懸濁重合させた後、酸性基を部分的に導入すること
により得られる共重合樹脂である。

モノエチレン性不飽和単量体としては、メチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イ
ソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ｔ−ブ
チルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ベン
ジルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、グ
リシジルアクリレート等のアクリル酸エステル及びメタ
クリル酸の対応するエステル等の一種もしくは二種以上
が適宜選ばれる。非共役性のポリエチレン性の不飽和単
量体としては、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、
ジビニルキシレン、ジビニルエチルベンゼン、ジビニル
ナフタレン、エチレングリコールジメタクリレート、エ
チレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレー
ト、１，３−ブタンジオールジアクリレート、等の一種
もしくは二種以上が適宜選ばれる。沈澱剤の例としては
、ｔ−アミルアルコール、Ｓｅｃ−ブチルアルコール等
のアルコール、ヘキサン、イソオクタン等の脂肪族炭化
水素、四塩化炭素等の脂肪族ハロゲン化炭化水素、トル
エン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン等の芳香族炭
化水素等が挙げられる。ポリエチレン性不飽和単量体の
使用量は単量体の種類によつても異なるが、単量体混合
物に対し５〜８５重量％である。

沈澱剤の使用量は単量体混合物と沈澱剤の全重量に対し
２０〜印重量％である。重合はラジカル重合開始剤の存
在下でおこなわれる。

重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−
ブチルハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサ
イド、クメンハイドロパーオキサイド、メチルエチルケ
トンパーオキサイド、等の過酸化物が使用される。開始
剤の量は単量体混合物の０．０１〜５重量％てある。開
始剤としては、他にアゾビスイソブチロニトリル、アゾ
ビスα，α−ジメチルバレロニトリル、アゾビスα−メ
チルブチロニトリル、アゾビスイソブチルアミド等のア
ゾ化合物も使用される。アゾ化合物開始剤の使用量は単
量体の０．００５〜３重量％である。単量体の水（重合
分散媒）への溶解を防止するため、水にＮａＣ′、Ｃａ
ｃ′２ＮａＮ０３、Ｃａ（ＮＯ３）２等の塩類を溶解さ
せることもできる。又、分散を安定化させるために、ゼ
ラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセ
ルロース、等の分散安定剤を水中に加えることもできる
。酸性基を導入するためにはこの様にして得られた重合
物をアルカリ又は酸の存在下、部分的に加水分解するこ
とにより行い得る。他の例は、モノエチレン性不飽和単
量体とポリエチレン性不飽和単量体の重合系に、重合に
関与せず、かつ重合系と均一相を形成しうる線状重合体
、重合系と均一相を形成し、かつ水に不溶性又は難溶性
の有機溶媒を添加して、水性媒体中で懸濁重合させた後
、共重合樹脂から、線状重合体を溶出させて除去する方
法で得られる共重合樹脂である。

この方法で使用されるモノエチレン性不飽和単量体及び
非共役性のポリエチレン性不飽和単量体は先に挙げたも
のと同一である。線状重合体としては、ポリスチレン、
ポリメチルスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリアク
リル酸エチル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタク
リル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル等のポリメタク
リル酸エステル、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。重合
系に加える溶媒は、原料単量体がスチレン、メチルスチ
レン等の芳香族系の化合物の場合には、ベンゼン、トル
エン、キシレン、クロルベノンゼン、四塩化炭素、テト
ラクロルエタン、トリクロルエチレン等から適宜選ばれ
、又原料単量体がアクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル等の脂肪族系化合物の場合にはベンゼン、トルエ
ン、ジクロルエタン等から選ばれる。ここで非共７役性
のポリエチレン性単量体の使用量は、単量体混合物の全
重量に対し、２〜８５重量％、好ましくは１０〜５５重
量％である。又線状重合体の添加量は単量体混合物に対
し１〜１０呼量％、好ましくは６〜３０重量％である。
又溶媒の添加量は使用するフ非共役性のポリエチレン性
単量体の量によつても異なるが、単量体混合物に対して
２０〜３００重量％、好ましくは５０〜１（４）重量％
である。重合は先に記した方法に早じておこなわれる。
次いで生成した共重合体から重合時に添加した線状重合
体を溶出除去する。

線状重合体を除くには、適当な溶媒で抽出する方法が採
られる。抽出溶媒としては、重合時に添加した有機溶媒
と同一のものを使用するのが有利であり、抽出方法は、
ソツクスレ一法、あるいはバツチ法のいずれかの方法を
用いてもよい。酸性基を導入するためにの範囲てあるこ
とが好ましく、更に好ましくは０．２〜０．４の範囲で
ある。エステル基と酸性基を有する多孔性合成吸着剤を
、アセテートフイルタ一の間に充填してトリプルタイプ
のたばこ煙用フイルタ一にして試喫をしたところ、エス
テル基と酸性基の比率が上記の範囲のものが、良好なた
ばこ香喫味を発現した。

良好なたばこ香喫味発現の機構は必ずしも明らかではな
いが、エステル基と酸性基の極性上のバランスが、たば
こ煙中のガス蒸気相成分の吸着に影響し、香喫味上、好
ましくガス蒸気相成分を吸着するためと推察される。た
はこフイルタ一用として使用する多孔性合成吸着剤の粒
度は１２〜１００メツシユ（ＪＩＳ篩を使い１２メツシ
ユ通過、１００メツシユ残留の意であり、以下の記載に
おいても同じ）の範囲にあり、シカルツト１本当りフイ
ルタ一中に３０〜１２０ｍ９の範囲で含有するのが望ま
しい。

活性炭を多孔性合成吸着剤と併用する場合の活性炭の量
は多孔性合成吸着剤に対し０．２〜５重量倍であり、こ
の時の活性炭と多孔性合成吸着剤の合計量はシガレツト
１本当リフイルタ一中に３０〜１２０ｍｇの範囲てある
。また多孔性合成吸着剤の使用形態ないし活性炭に対す
る配合形態は、適宜選択することができる。すなわち該
多孔性合成吸着剤は球状に成型されているため単独であ
るいは活性炭と混合し、これを２個のアセテート繊維等
のチツプ間に装填し３たいわゆるトリプルフイルタ一の
形態で使用してもよく、又多孔性合成吸着剤と活性炭の
両者をアセテート繊維にまぶし、これをアセテート繊維
単独部分と組合わせた、いわゆるデユアルフイルタ一の
形態で使用してもよい。 ４以上説
明した様に本発明のたばこ煙フイルタ一はアセテートフ
イルタ一と比較した場合はもちろんの事活性炭を含有す
るアセテートフイルタ一との比較に於いてもたばこ煙中
のガス蒸気相成分の８は、この様にして得られた重合物
をアルカリ又は酸の存在下、部分的に加水分解すること
により行い得る。このようにして得られた多孔性合成吸
着剤をたばこ煙フイルタ一用として使用する場合、多孔
性合成吸着剤のエステル基と酸性基の割合は吸着能が相
対的に増大し、たばこ煙の刺激を除つき、その香味を著
しく改善するとともに、たばこの喫味特性上重要な要件
となる喫煙開始時から終了時までの喫味の一定性につい
ても、喫味の変化が少ない等の効果を奏するきわめて優
れたものである。

また、活性炭との併用に於いてもチヤコーJャ泣eイスト
が著しく傾少する等の効果を奏する。次に製造例及び実
施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれら
の例に限定されるものではない。製造例 １ ノ（１）重合 アクリル酸エチル４８．６ｇ１工業用ジビニルベンゼン
（純度５７．４％）１１１．６％、トルエン２４０ｇ１
分子量２００００のポリスチレン１６ｇ及び過酸化ベン
ゾイル１．６ｇからなる混合物を塩化ナトリウム４８ｇ
及び市販のポリビニルアルコールＫｇを含有する水溶液
１２００ｍ１に加えた。

油滴の直径が３００〜１０００ミクロンになるように攪
拌しながら、８時間７０゜Ｃに加熱し重合させた。生成
した重合体を過し、水で洗浄し、重合体に含有するポリ
スチレンをトルエンで抽出除去した後、１００゜Ｃに加
熱してトルエンを除去し、白色不透明な球状粒子（樹脂
ＮＯ．ｌ）１４３ｇを得た。

（２）加水分解（１）で得られた樹脂ＮＯ．ｌ３Ｏｇを
内容積５００ｍｔのオートクレーブに入れ、これにメチ
ルアルコール１００ｍ１１２０％の水酸化ナトリウム水
溶液１５０ｍ．１の混合溶液を加え、第１表に記載の条
件で加熱し、加水分解をおこなつた。

冷却後生成物を？別し水で洗浄した後カラムに詰め、１
規定の塩酸水溶液１０００ｍ１を２時間て通液し、水１
０００ｒ１１１で洗浄した。生成物を淵別し、８０℃に
加熱して乾燥した。得られた樹脂は白色不透明の球状粒
子で、その収量及び性状は第１表に示したとおりであつ
た。尚、表中、加水分解率はで定義され るものであり下記の式より求めた。

Ｑ；アルカリ吸着量 Ｅｑ／ｇ−ＲｅｓｉｎＡ；仕込単
量体中のモノエチレン性不飽和単 量体の重量分率（
℃）また、アルカリ吸着量、比表面積、細孔容積は次の
方法で測定した。

（アルカリ吸着量） 樹脂を遠心分離して付着水分を除く。

その試料の５ｇを正確に秤りとり、５０℃、１０ｒ０ｔ
Ｈｇで８時間乾燥し、重量減から水分を求める。

次に２５０ｍｔの１／１０Ｎ−ＮａＯＨ水溶液中に、付
着水分を除いた試料３ｇを精秤して入れる。時時振とう
しながら一夜放置後、上澄み液２５ｍ．ｔを採取し、こ
れを１／１０Ｎ−ＨＣｅで滴定する。（Ａｍｌ）はじめ
の１／１０Ｎ−ＮａＯＨ水溶液も同様に滴定する。

（Ｂｍｔ）（細孔容積） 水銀圧入法によつた。

装置はＣＡＲＬＯ−ＥＲＢＡ水銀ポロシメーターＡＧ−
６５を用いた。（比表面積） ュアサＱＵＡＮＴＡＳＯＲＢ型装置を用いて、ヘリウム
吸着量を求めＢＥＴ式から比表面積を算出した。

実施例 １ 製造例１で得られた試料をそれぞれ単糸繊度４デニール
、総繊度４３０００デニールのアセテート繊維製フイル
ターチツプの中間に設けた巾５Ｔｍｍの空間に充填し、
全長２０７０７７！のトリプルフイルタ一を作つた。

またこれらの試料をそれぞれ嵩密度５２５ｇ／ｆ１粒度
４２〜８０メツシユのやし殻活性炭と混合し、上記のア
セテート繊維に添加したフイルターチツプ１０ＴｍＩｎ
と上記アセテートフイルターチツプ１０Ｔｒ＄Ｌからな
るデユアルフイルタ一を作つた。

以上のように試製した各種フイルタ一について通気抵抗
、粒子相成分としてのタールおよびニコチンの沖過率、
ガス蒸気相成分の主要成分としてのアセトアルデヒド、
イソプレンおよびアセトンの吸着率をそれぞれ測定比較
した結果は、第２表の通りであつた。なお第２表の通気
抵抗、沖過率および吸着率の測定は次の方法によつた。
（通気抵抗の測定法） 太陽社製自動通気抵抗測定器を使用し、フイルタ一に空
気を１７．５ｍ１／Ｓｅｃの量で通気したとき、フイル
タ一の空気入口と出口とで生する圧力差（大気圧に対す
る圧力降下）を測定し水柱の高さで表示した。

（粒子相成分の淵過率測定法） 作成したフイルタ一をし〜イライトョ（１）本専売公社
商標名）からフイルターチツプを取除いた部分に接合し
たものを供試シガレツトとし、同じ「ハイライトョより
やはりフイルターチツプを除いたものをコントロールと
して、定流量型自動吸煙器を用い、次の標準条件で吸煙
させた。

流 量；１７．５ｒｒＬＬ／ＳｅＣ吸煙時間；２ｓｅ
ｃ／回吸煙頻度；１回／７０７７！ 吸煙長：５０ＴＷ
ｔ吸煙本数；４本／極細ガラスフイルタ一吸煙した煙中
の粒子相成分を極細ガラスフイルタ一（ケンブリツジフ
イルタ一ＣＭ−１１３）で捕集する。

粒子相成分のうち、極細ガラスフイルタ一増加重量より
水分重量を除いたものをタール量とし、極細ガラスフイ
ルタ一を水蒸気蒸留として得た留出液の紫外部吸収（２
５９Ｔ！ｒ！Ｒｉ）を測定し得た全アルカロイド量をニ
コチン量とした。極細ガラスフイルタ一に捕集された粒
子相成分量について、本発明フイルタ一付たばこの方を
Ｃ，、コントロールたばこの方をＣとして、ろ過率Ｅは
次式で求めた。Ｅ（％）＝（Ｃ−Ｃ，）／Ｃ×１００ （ガス蒸気相成分の吸着率測定法） シろ過率の測定において使用したのと同様の供試シガレ
ツトとコントロールをハインリツヒ●ボルクヴアルト社
製定容量型自動吸煙器を用い、同様の吸煙条件で吸煙さ
せた。

ただし吸煙本数は１本／極細ガラスフイルタ一とした。
極細ガラスフイルタ一を通過した８吸煙分の煙のうち１
．９５ｍＬをガスクロマトグラフに導入し、コントロー
ルたばこのピーク高さをＨ１供試シガレツトのピーク高
さをＨ，とし、次式より吸着率Ｆを求めた。

Ｆ（％）＝（Ｈ−Ｈ，）／Ｈ×１００ 淵過率と吸着率の測定結果は第２表に示す。

尚、表中４Ｙ／４３０００は単繊維の断面形状がＹ型で
あり、その単繊維度が４デニールであり、総繊維度が４
３０００デニールであるとを意味する。第２表に記載の
結果から明らかなように、官能．基がエステル基と酸性
基からなる多孔性合成吸着剤を含有した本発明の場合に
、たばこ煙中ガス蒸気相中の主要成分であるアセトアル
デヒド、イソプレン及びアセトンの吸着率は対照のアセ
テートフイルタ一に比較し、いずれも著しくすぐれてお
．り、特に煙の刺激性に関与するアセトアルデヒド３の
吸着能が選択的に向上することは、たばこの香喫味の改
善に大きく寄与しているものと考えられる。実施例 ２ 実施例１て作成した第２表のフイルタ一区分１〜７の各
フイルタ一をし＼イライトョ（日本専売公社商品名）か
らフイルターチツプを取除いた部分に接合して供試シガ
レツトを作成し、１０名の官能検査パネルにより、にお
い、味、くせ、しげきおよびチヤコールテイストの各項
目について香喫味特性を調査した。

その結果は第３表に示すとおりであつた。表中の数値は
充填物なしのアセテートフイルタ一をＯとし（ただしチ
ヤコールテイストについてはアン殻活性炭単独を０）、
２点識別法により比較した値で、＋３；非常によい
−３；非常にわるい＋２；かなりよい −２：かなり
わるい＋１；よい −１；わるい を基準として評価した。

第３表に記載の結果から明らかなように、本発明のフイ
ルタ一はチヤコールテイスト及びたばこのしげきを著し
く改善するとともに、その他の香喫味特性についても著
しく改善する効果を有することがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エステル基と酸性基を有する多孔性合成吸着剤を含
   有することを特徴とするたばこ煙フィルター。 ２ エステル基と酸性基の割合いが 酸性基（モル）／（エステル基（モル）＋酸性基（モル
   ））＝０．１〜０．５であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のたばこ煙フィルター。 ３ 多孔性合成吸着剤の比表面積が１０ｍ＾２／ｇ以上
   、細孔容積が０．１ｍｌ／ｇ以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のたばこ煙フィ
   ルター。 ４ 多孔性合成吸着剤がモノエチレン性不飽和単量体と
   非共役性のポリエチレン性不飽和単量体との共重合物で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載のたばこ煙フィルター。 ５ 活性炭を配合してなる特許請求の範囲第１項ないし
   第４項のいずれかに記載のたばこ煙フィルター。 ６ 活性炭の配合量が多孔性合成吸着剤に対し、０．２
   〜５重量倍であることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載のたばこ煙フィルター。