JPS6255068A - たばこ煙用フイルタ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たばこ煙用フィルターに関するものであシ、
さらに詳しくはササ属の稈を原料とする破砕活性炭ある
いは成型活性炭を含有するたばこ煙用フィルターに関す
る。

たばこの吸煙に伴って発生する煙は、エアロゾル状態に
あり、大別すると粒子相成分とガス拳蒸気相成分になる
。粒子相成分は、テルペン類、フェノール類、カルボニ
ル類、有機酸類、ニコチンを主体とするアルカロイドな
ど多数の化学成分を含むタールと水などからなる。一方
、ガス・蒸気相成分は、空気、−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、
ベンゼン、トルエン、及び水蒸気などからなる。

以上のような多数の成分中には、たばこの香喫味上及び
喫煙衛生上好ましくない化学成分も存在する。たばこ煙
用フィルターは、これらの好ましくない化学成分の一部
を濾過あるいは吸着するとともに、たばこの香喫味に軽
快さをもたらすなどの効果もあって、現在市販されてい
るたばこ製品の殆どはフィルター付たばことなっている
。

〔従来の技術〕

現在実用化されているたばこ煙用フィルターの炉材とし
ては、アセテート繊維、クレープ紙、パルプ不織布など
が主として粒子相成分を濾過する目的で使用され、いず
れも３０〜６０′％のタール濾過性能を有している。し
かしこれらの繊維状炉材は、ガス・蒸気相成分に対して
は濾過吸着効果が期待できないため、ガス・蒸気状成分
の濾過吸着を主な目的として活性炭、ケイ酸マグネシウ
ム、シリカゲル及びイオン交換樹脂などの吸着剤を上記
炉材に添着又は炉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ってきた。すなわちアセテートフ
ィルターに粒状あるいは粉状活性炭を添加した活性炭添
着アセテートフィルターと、アセテート繊維からなる普
通のアセテートプレーンフィルターを組み合わせたデュ
アルフィルター、パルプ不織布に粉状活性炭を添加した
活性炭添着パルプ不織布フィルターとアセテートプレー
ンフィルターを組み合わせたデュアルフィルター、２つ
のアセテートフィルターあるいは紙フィルターとアセテ
ートフィルターの間に５■前後の間隙を設け、この間に
粒状活性炭などの吸着剤を充填したトリプルフィルター
などが実用化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

たばこ焼用フィルターに添加されている活性炭は、大部
分がココナツ殻を原料としたものであり、一部にあぶら
ヤシ核殻を原料としたもの、また欧米諸国の製品の中に
は、石炭を原料とする活性炭が使用されている例もある
。従来からたばこフィルター用の活性炭原料として、多
数の植物質、動物質、鉱物質の原料が試験されてきたが
、大部分の原料は製造された活性炭の物性がたばこフィ
ルター添加用として適合しないため実用に供されていな
い。また香喫味に悪影響を及ぼすものは用いられない。

一般的な木質系活性炭は、所定の吸着性能を持たせると
、もろく一連の製造工程で微粉になシやすい欠点を有し
、香喫味にも慾影響を及ぼす。石炭系活性炭も軟らかい
ため微粉が問題になるとともに、香喫味上はいや味が多
くなる傾向にあった。あるいは骨炭のように吸着性能が
低いため、大量に使用しないと所定の吸着性能を発揮で
きないものや、性能上は問題ないが、原材料として大量
の安定供給が不可能なものなどもある０従って現在たば
こフィルター用として利用されているものは、上述のよ
うな欠点をある程度クリヤーしたヤシ殻系活性炭が大部
分である。

しかるに、たばこの香喫味の多様化という立場からは、
使いやすい原料すなわちココナツ活性炭の吸着性能を変
化させても、たばこの香喫味としては狭い幅での変化し
か達成することができないなどの問題点があった。また
活性炭フィルターの香喫味は使用するに１料によって大
きく変化することはわかっていたが、フィルター添加用
としてヤシ系以外に適切な原料が考えられなかったため
、活性炭原料の柿類を変化させて香喫味°を多様化する
ことができにくかった。本発明の目的は、たばこ力１匂
用フィルターに用いる活性炭として適切な品質を持ち、
たばこ題詠気相成分の吸着性能にすぐれ、しかもすぐれ
た香喫味を発現し得る特性を持った活性炭を含有するた
ばこ焼用フィルターを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、たばこフィルター添加用として優れた物
性を有し、しかもたばこ煙の吸着性能が高く、いや味の
ない香喫味を有し、ココナツ活性炭に代わシ得る特性を
持った活性炭フィルターの開発を目的として研究を行な
ったところ、ササ属を原料とする活性炭によって、これ
らの目的をすべて達成し、たばこ煙の吸着性能や香喫味
がココナツ活性炭と同等あるいはより優れたフィルター
を製造し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明はササ属に分類される植物の稈を原料
とする活性炭を含有することを特徴とするたばこ焼用フ
ィルターである。

〔作　用〕

次に本発明の詳細な説明する。

本発明に係る活性炭はササ属に分類される植物の中で、
チシマザサ節に属するチシマザサ、オクヤマザサ及びエ
ゾミヤマザサもしくは、クマザサ節に属するチマキザサ
、クマイザサ、ヤヒコザサ、オオバザサ及びミヤマザサ
、及びこれらの変種の稈を炭化し、水蒸気等を使用して
賦活し多孔性を持たせた活性炭である。製造上の立場か
らは、原料としてチシマザサなど稈長の高いササが望ま
しいが、他のササでも同等の品質の活性炭を得ることが
できる。ササは生のものでも、伐採後時間を置いたもの
でもよいが、乾燥しすぎた原料から製造した活性炭は硬
度が不足するため望ましくない。

適度な長さに切断あるいはチップとした原料は、炭化炉
内で不活性ガス雰囲気中で５００〜１０００℃の温度で
炭化し、揮発分を除く。炭化に際しては一般的ないわゆ
る炭焼釜等を利用することも可能であるが、不活性ガス
中での炭化の方が、・活性炭の品質上より望ましいもの
が得られる１、炭化物は、粗砕後炭酸ガス、水蒸気、空
気またはこれらの混合ガスを送りながら７００〜９００
℃の温度で賦活する。炭化や賦活に際して生成する揮発
性ガスは、極めて燃焼性良好であるため、各工程での熱
源として利用可能である。賦活炭は破砕や篩別により粒
径を整え粒状炭として、又必要に応じて粉末炭として利
用することができる。また賦活前に該炭化物粉末をター
ルやピッチで成塁した造粒炭として利用することも可能
である。

前述のようにして製造されたササ活性炭は種々の大きさ
と形状の細孔が複雑に入シ組んだ網目構Ａに渡り、又比
表面積は５００〜１７ｏｏ鳴程度の範囲にある。たばこ
煙中ガス・蒸気相成分の吸着には半径５０　Ａ以下のミ
、クロポア容積が大きいことのほかに１被成着物質が吸
着剤内部を拡散して行３　。

く通路となるべき１０　　Ａ以上のマクロポアが必要で
あると言われている。本発明で使用されるササ活性炭は
、典型的なたばこ用ココナツ活性炭と比較すると、比表
面積はほぼ同程度に製造でき、細孔分布のうちミクロボ
アは半径が約１０Ａ付近にあるため、ココナツ活性炭と
同程度であるが、マクロポアの割合が多くなっているた
め、優れた吸着性能が発現可能であると考えられる。

一般的なココナツや石炭系活性炭の充填密度は４５０〜
６００￥であって、ササ活性炭も同程度である。また強
制的に破壊させた時の微粉化率も本活性炭はココナツ炭
と遜色なく、石炭系活性炭より優れている。ココナツ活
性炭が多用される理山のひとつには、硬く微粉になりに
くい特性がらげられる０充填缶度と微粉化率は密接な関
係があシ、本活性炭のこれら物性値がココナツ炭と比類
すべき値であるため、輸送中の粉化はもとよシ、フィル
ター巻上機への供給や巻上機内での粉化によるたばこ香
喫味への悪影響や、作業性の低下などの恐れがなく、仁
の点における本活性炭の特性は、たばこフィルター添加
用として望ましいものである。

このようにして得られた活性炭をフィルターに添加する
ための最終粒径は、添加する方法やフィルターの形態に
依存するが、特定の粒径でのみ吸着剤としての効力が発
現するということはない。

そのフィルターの形態として、例えば２０−１００メツ
シユのものをアセテート繊維のトウにまぶし、これを別
のアセテートフィルター単独部分と組み合わせる方法、
４２〜２００メツシエのものを木材パルプやアセテート
繊維などの繊維素材と混合して不織布状に成型した後、
円筒状に巻き上げる方法、ｌＯ〜４２メツシュのものを
２つのアセテートフィルターや紙あるいは不織布フィル
ターの間に設けた空間に充填する方法、１５０メツシユ
以下の微粉をアルギン酸ソーダのようなバインダーを添
加して各種フィルター濾過材に固着せしめる方法などが
ある。

このように、本発明に係る活性炭を含有するフィルター
は、以下の実施例で示すようにたばこ煙に対する吸着性
能が、従来のココナツ活性炭と同等以上である上、刺激
の除去やくせの改善に著しい効果があり、香喫味上も優
れたものであって、これまでたばこフィルター用活性炭
の原料として検討されて来た多くのものにない特色を有
している。フィルターに添加する活性炭の吸着性能は、
目的とするたばこの香喫味及びフィルターの性能によっ
て調節しなければならないが、アセトン蒸気の平衡吸着
量（８７，５／　１１度のアセトン含有乾燥空気を毎分
２ｔの流量で通過させた時の吸着量）で１０〜８５　％
が好適である。また活性炭添加の効果は広範囲にわたっ
て認められるが、１０％以上では特に顕著に認められ好
適である。

実施例　１ チシマザサの秤部を約５０傷長に切断し、炭焼釜に入れ
空気の流入をセーブしながら着火し、自然炭化させる。

８目抜空気の入口と出口を開き、空気を入れてガス抜き
を１０時間行った後、入口と出口を再び閉じ４日間かけ
て自然消火を行う。

このようにしてチシマザサの黒炭を得た。この黒炭を粗
砕し、５０Ｆを流動層賦活炉に入れ、滞留時間３時間８
０分、温度約８５０℃、水蒸気約１０チ含有雰囲気中で
賦活処理し、賦活収率４８チでチシマザサ活性炭を得た
。さらにこれをＪＩＳ規格のふるいで分粒し、粒度１６
〜６０メツシユの試料を得た（サンプル名：活性炭Ａと
する）０ 実施例　２ 実施例１で得られたチシマザサ黒炭粗砕物を、流動層賦
活炉中で温度約８５０℃、水蒸気約１０％含有雰囲気中
で賦活処理した。滞留時間を８時間、２時間３０分、２
時間、１時間と変えることにより、それぞれ賦活収率５
５％（活性炭Ｂ）、６２１％（活性炭Ｃ）、６９チ（活
性炭Ｄ）、７５％（活性炭Ｅ）で５種類のチシマザサ活
性炭を得た。いずれも１６〜６０メツシユの範囲に篩別
した。

実施例　３ 実施例！及び２で得られたチシマザサ活性炭Ａ〜Ｅを再
破砕し、ＪＩＳ規格ふるいで分粒し、それぞれ粒度４２
〜１００メツシユの活性炭を得た（サンプル名二活性炭
Ｎ、Ｗ、Ｃ’、Ｄ’、及びＥ／　）。

実施例　４ 実施例１で得られたチシマザサ黒炭粗砕物をボールミル
で２４時間粉砕することによって粒径２０μｍの微粉を
得た。この微粉に重量割合で５１％のタールを加え混練
した後、押出造粒機を用いて外径０．５■に造粒し８０
０℃で乾留した。これを流動層賦活炉中で実施例１と同
じ条件で２時間賦活処理し、収率６４−で活性炭を得た
後、８２〜８０メツシユの範囲に篩別した（サンプル名
：活性炭Ｆ）。

実施例　５ クマイザサの秤部を実施例１のチシマザサと同一条件で
炭化し、粗砕後５０　Ｆを流動層賦活炉に入れ、滞留時
間２時間、温度８５０℃、水蒸気的１０　％雰囲気中で
処理し、賦活収率６８％でクマイザサ活性炭を試製した
。この活性炭を篩別し１６〜６０メツシ二の試料を得た
（サンプル名：活性炭Ｇ）。

実施例　６ オクヤマザサ及びオオバザサの秤部を実施例１と同一条
件で炭化し、粗砕後各５０ｆを流動層賦活炉に入れ、滞
留時間２時間、温度約８５０℃、水蒸気約１０チ雰囲気
中で賦活し、収率６５％でオクヤマザサ活性炭（活性炭
Ｈ）及び収率６１チでオオパザサ活性炭（活性炭りを試
製し九。これらを篩別し１６〜６０メツシユの試料を得
た。

（活性炭の品質測定） 以上の実施例で得られた活性炭の品質比較試験を行った
。対照品としてたばこフィルター用に検討されたココナ
ツと石炭系活性炭も試験した。品質測定のうち、粒度、
充填密度、ＰＨ，強熱残分はＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ−１４７
４（１９７５）　　粒状活性炭試験法によった。またア
セトン蒸気平衡吸着性能は、前記粒状活性炭試験法の／
のａ度の溶剤蒸気の平衡吸着性能の測定方法に準じて測
定した。微粉化率は、試料約１（ｌを３０−の血清瓶に
入れ、振盪機（３８０”／）で８０分振盪した後、粒度
下限のふ分 るいて篩別し、パスしたものの重量の全体に対する割合
をパーセントで表わし微粉化率とした。結果を表１に示
す。

表１で明らかなように、チシマザサ活性炭のＰＨ及び強
熱残分はココナツや石炭系活性炭と同じであるが、微粉
化率が小さく石炭系活性炭と比較するとかなシ硬いこと
がわかる。またクマイザサ、オクヤマザサ及びオオバザ
サ活性炭の品質もチシマザサ活性炭同様優れていること
がわかる。

（活性炭フィルターの性能比較） 実施例１〜６で得られた活性炭を用いて、以下のような
方法でたばこ焼用フィルターを作成した。

対照品として、表１に示したココナツ及び石炭系活性炭
をフィルターに添加したものと比較した。

所定量の試作活性炭を２つの１０肩の長さのアセテート
フィルター（４Ｙ／　４３．０００　：　　単糸繊度４
デニール、総繊度４３．０００　　デニール、断面Ｙ型
）の間に設けた空間に充填し、トリプルフィルターとし
た。また所定量の試作活性炭を１０日の４　Ｙ　／　４
Ｂ、０００　　アセテートフィルターにまぶし、これを
１０■の　４　Ｙ　／　４Ｂ、０００　　アセテートフ
ィルターと接続し、デュアルフィルターとした。

以上のようＫして試製した各種活性炭フィルターについ
て、たばこ煙中蒸気相成分中のアセトアルデヒド、イソ
プレン及びアセトンの吸着率を測定した。結果を表２に
示す。なお吸着率は次のようにして求めた。

作成したフィルターを「ハイライト」（商品名）からフ
ィルターを取除いた部分に接続したものを供試シガレッ
トとし、同じ「ハイライト」よシやはりフィルターを除
いたものをコントロールとして、定容量型自動吸煙器を
用い、次の標準条件で吸煙させた。

流量：　１７．５　／　　　　吸煙時間：　２３ｃｃ／
回ｅＣ 吸煙頻度＝１回／ｍｉｎ　　吸煙長＝５０■極細ガラス
繊維フィルターを通過した８バフ分の煙のうち、２−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Ｈ２供試シガレットのピーク高さをＨｓとし
、次式よシ吸着率Ｆを求めた。

Ｆ　（％　）　＝　（Ｈ−Ｈｓ　）／　Ｈｘ　１３９表
２の結果から明らかなように、同じアセトン蒸気平衡吸
着性能の活性炭でも、チシマザサを始めとするササ活性
炭の方が全般にたばこ煙吸着性能が高くバランスもとれ
ているため、ココナツ活性炭よシ優れていることがわか
る。石炭系活性炭は、たばこ煙中刺激性成分であると言
われるアセトアルデヒド吸着率が相対的に低いため、こ
れが石炭系活性炭の香喫味が劣る原因のひとつと考えら
れる。

（活性炭フィルター〇香喫味比較） 市販のたばこである「ハイライト」からフィルターを取
除いた部分に、試製した各種活性炭フィルターを接合し
たものを供試シガレットとし、特に訓練された１０名の
官能検査パネルにょシ、におい、味、くせ、刺激の各項
目について香喫味特性を調査した。その結果は表−３に
示すとおシであった。

表３の結果から明らかなように、本発明のフィルターは
刺激の除去及びたばこのくせの改善に著しい効果を示す
とともに、その他の香喫味についても改善効果が認めら
れる。

たばこの香喫味と密接な関係があると言われている活性
炭の品質特性のなかのアセトン蒸気平衡吸着性能と、本
発明の香喫味との比較は、充填量とも関係があるため一
概に述べることは出来ないが、表３の結果から明らかな
ように、アセトン蒸気平衡吸着性能が２０％以上である
ものの評価が高かった。特に活性炭Ａは小量使用した場
合でも改善効果が認められ、活性炭Ｅは大量使用すると
味及びくせに対する改善効果が著しいことがわかる。本
活性炭の原料として用いられるササの中では、テシマザ
サ活性炭が香喫味１最も良かったが、表３で明らかなよ
うに他のササでも顕著な香喫味改善効果が認められた。

吸着性能を上げると賦活収率が下がるため、活性炭製造
上好ましくない。また微粉化率も高くなるため取扱中に
発生する微粉が香喫味に悪影響を及ぼしたり、フィルタ
ー製造工程の作業性低下の原因となる。従って本活性炭
のアセトン蒸気平衡吸着性能は表ＩＫ示した程度の範囲
が望ましく、フィルター１本当りの添加量は１０η以上
になると香喫味がすぐれ好適である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明のササ活性炭は活性
炭に要求される重要な品質項目である硬さ及び低分子化
合物の吸着性能に優れ、該活性炭を含有したたばこ焼用
フィルターは、従来の活、性炭フィルターに比し格段に
すぐれたたばこ煙成分吸着性能及び香喫味が得られるも
のである。

表　１　　ササ活性炭の品質 Ｂ　　　Ｉ　　　４５２　９．５　４．２　　０．２５
　２９．９Ｃ＃　　　４９８　９．５　　ｇ、８　　０
．２１　２５．１Ｄ　　　＃　　　５８６　９．７　　
Ｂ、６　　０．１９　２０．８Ｅ　　　　　　５５８　
９．６　　Ｂ、５　　０．１２　１０．２Ｂ’　　　＃
　　　４５９　９．５　４．２　　０．２６　８０．Ｉ
Ｃ’　　　１　　５１１　９．７　　Ｂ、８　　０．１
８　２５．４Ｄ’　　　＃　　　５４２　９．７　４．
０　　０．１９　２０．９Ｅ’　　　＃　　　５６４　
９．９　　ｇ、４　　０．１５　１Ｇ、７ＨＩ　　　４
９５　９．５　８．９　　０．２９　２５．７表　２　
　活性炭フィルターの吸着性能ｌ　　トリプル　Ａ　　
　　　５０　　　８５．４　　　　９５．２　　　９５
．７２　　１　　　Ｂ　　　＃　　　８１．０　　９８
．５　　９４．２８　　１　　　ＣＩ　　　６７．２　
　７７．８　　７６．１４　　１　　　Ｄ　　　Ｉ　　
　５８．４　　６７．１　　６８．４５　　　＃　　　
Ｅ　　　＃　　　２４．６　　２９．７　２８．８６　
　　＃　　　Ｆ　　　＃　　　６８．１　　８８．８　
８８．５７　　　＃　　　Ｇ　　　Ｉ　　　６７．９　
　８５．７　８６．０８　　１　　　ＨＩ　　　６５．
２　　８１．８　８２．１９　　１　　　Ｉ　　　ｌ　
　　６４．７　　７９．９　８０．６１０　　　＃　　
　Ａ　　　２０　　１６．２　　８８．６　８Ｂ、７１
１　　　＃　　　Ｅ　　１２０　　６１．４　　５９．
０　６１．２１２　デュアル　Ｂ’　　　　４０　　　
７６．５　　　　　ｇ７．１　　　８６．２１８　　＃
　　　Ｃ’　　　＃　　　６Ｂ、２　　８２．３　８２
．１表　８　　活性炭フィルターの香喫味 １Ａ５０１０１２ ２Ｂ＃１０２２ ’３Ｃ＃１１２１ ４　　　Ｄ　　　＃　　　Ｏｆ　　　１　　０５ＥＯ１
１−１ ７Ｇ＃００１１ ８　　　Ｈ＃　　　　１０　　１　　１１０　　　Ａ　
　　２０　　０　　１　　１　　０１１　　　Ｅ　　１
２０　　１　　２　　２　　１１３　　　Ｃ’　　　４
０　　０　　１　　１　　０１４　３す２ 活性炭　５０　　　０　　０　　　０　　　０１５　　
石炭系　５０　　−１　　−１　　−１　　　０活性炭 表中の数値はココナツ活性炭含有フィルターを０とし、
２点誠別法により比較した値で、＋８：非常によい　　
−８：非常にわるい＋２：かなシよい　−２：かなシわ
るい＋１：よい　　　　−１：わるい を基準として評価した０ 出願人　　日本たばこ産業株式会社 クラレケミカル株式会社 代理人　　弁理士　　小出中　壽雄 手続補正書（自発） 二゛

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ササ属に分類される植物の稈を原料とする活性炭
   を含有することを特徴とするたばこ煙用フィルター。
2. （２）ササ属に属する植物がチシマザサ、オクヤマザサ
   、エゾミヤマザサ、チマキザサ、クマイザサ、ヤヒコザ
   サ、オオバザサ、ミヤマザサである特許請求の範囲第１
   項記載のたばこ煙用フィルター。
3. （３）ササ活性炭の含有量が１０ｍｇ／本以上である特
   許請求の範囲第１項記載のたばこ煙用フィルター。