KR101450419B1 - 챠콜 필터 및 궐련 - Google Patents

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니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
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Abstract

활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣는 것을 특징으로 하는 챠콜 필터.

Description

챠콜 필터 및 궐련{CHARCOAL FILTER AND CIGARETTE}
본 발명은, 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨(外添)한 챠콜 필터 및 그것을 이용한 궐련에 관한 것이다.
현재, 건강 리스크의 관점에서, 궐련의 주류연 중의 휘발성 유기 화합물(VOC)의 저감이 요구되고 있고, 활성탄을 이용하여 VOC 저감 능력을 높이고 있다. 그러나, 대량의 활성탄을 이용하면, 맛이나 향기에 기여하는 성분까지 활성탄에 흡착되어, 향끽미가 희박하게 된다는 문제가 있다. 이들의 상반되는 문제를 해결하기 위해서는, 챠콜 필터를 설치하여 활성탄에 의해 VOC를 저감하면서, 향료를 릴리스하는 섹션을 설치하여 향끽미의 희박화를 억제하도록 한, 멀티 세그먼트 필터를 채용하는 것이 유효하다.
특히 이와 같은 멀티 세그먼트 필터의 경우, 챠콜 필터에 요구되는 기능은, 이하와 같다. 즉,
(1) 필터 길이 당의 VOC 저감 능력이 높은 것,
(2) 타르, 니코틴의 여과 성능이 높은 것, 및
(3) 제조 프로세스가 간이하고 또한 저비용인 것이다.
종래, 주된 챠콜 필터의 형태는, 아세테이트 챠콜 필터, 펄프 소재의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 페이퍼 챠콜 필터, 캐비티 충전 챠콜 필터, 활성탄을 함유하는 펄프 소재를 끼워넣은 활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터(카본 스크러버 챠콜 필터로 불리기도 한다) 등이 알려져 있다.
아세테이트 챠콜 필터
필터 기재로서 아세테이트 섬유를 이용하고, 이것에 입상의 활성탄을 첨가한 챠콜 필터이며, 현재 가장 범용적으로 제조되고 있다. 일반적으로 필터 제조시에 필터 가소제인 트리아세틴을 2~10중량% 정도 첨가한다. 그러나, 트리아세틴에 의한 피독으로, 활성탄의 VOC 흡착 성능이 열화하는 것이 알려져 있다. 또한, 필터 기재인 아세테이트 섬유는 VOC 흡착 성능이 없다.
페이퍼 챠콜 필터
필터 기재로서 펄프 원료와 같은 종이(셀룰로오스)를 이용하고, 이것에 입상의 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 챠콜 필터이다. 일반적으로, 크레이프 롤로 종이에 소정의 크림프 처리를 실시한 후, 벨트 컨베이어로 종이 위에 활성탄을 정량 공급하여, 끼워넣는 기구를 실시하여 종이로 활성탄을 싸서 넣는 형태로 필터 로드를 제조한다(특허문헌 1 및 2). 일반적으로, 페이퍼 챠콜 필터는, 아세테이트 챠콜 필터보다도, 필터 통기 저항 당의 여과 효율이 높은 것이 알려져 있다(특허문헌 3).또한, 가소제를 첨가하지 않기 때문에, 가소제에 기인하는 활성탄의 흡착 성능의 열화라는 문제가 없다. 그러나, 필터 기재로서의 종이도, 아세테이트 섬유와 동일하게, VOC 흡착 성능이 없다.
캐비티-충전 챠콜 필터
필터와 필터의 사이에 공극부를 설치하고, 그 공간에 활성탄을 충전한 챠콜 필터이다. 이론적으로, 필터 단위 길이 당에 충전할 수 있는 활성탄량을 최대로 할 수 있다. 또한, 활성탄 충전 부분에 가소제를 필요로 하지 않기 때문에, 가소제에 기인하는 활성탄의 흡착 성능의 열화라는 문제가 없다. 그러나, 활성탄의 충전율이 내려가면, 연기가 활성탄 충전부에 있어서의 공극을 통과하여 활성탄과 접촉할 수 없게 되어, VOC 흡착 성능이 현저하게 저하한다. 이 때문에, 제조시의 불균일 및 제조 방법에 큰 문제가 있다. 활성탄의 충전 효율을 향상시키기 위해, 필터 제조시에 필터 단면으로부터 석션(suction)을 행하는 방법(특허문헌 4)이나, 균일 입자경의 활성탄을 이용하여 제조하는 방법(특허문헌 5)이 개발되고 있지만, 모두 장치 및 제조 프로세스가 번잡하게 된다는 문제가 있다. 또한, 캐비티-충전 챠콜 필터를 제조하려면, 반드시 활성탄 충전부의 양단에 필터에 의한 「뚜껑」을 필요로 하여, 필터 설계상의 제약이 있다. 더욱이, 활성탄 충전부의 통기 저항이 지나치게 상승하지 않도록, 활성탄의 입자경에 수백㎛ 이상이라는 제약이 있다.
활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터(카본 스크라버 챠콜 필터)
필터 기재로서 일반적으로 입자경이 수십㎛의 활성탄을 초입(抄入)한 종이를 이용하여 끼워넣은 챠콜 필터이다. 입자경이 작은 활성탄에 의해 흡착 속도를 향상할 수 있기 때문에, 활성탄 중량당의 흡착 성능 향상을 도모하는 것이 가능하다(비특허문헌 1, 특허문헌 6, 7). 그러나, 필터 제조시에 종이에 걸리는 압력을 고려하면, 기재에는 일정 이상의 인장 강도가 필요하게 된다. 이 때문에, 종이에 초입하는 활성탄의 양에 한계가 있어, VOC의 대폭적인 저감은 어렵다.
아세테이트 챠콜 필터 및 페이퍼 챠콜 필터는, 기재가 흡착 성능을 가지지 않기 때문에, 흡착 성능의 점에서 문제가 있다. 더하여, 아세테이트 챠콜 필터는 트리아세틴에 의한 흡착 성능의 열화가 문제로 된다. 캐비티-충전 챠콜 필터는, 제조시의 충전율의 불균일에 의한 흡착 성능의 열화, 제조 장치의 코스트, 제조 프로세스의 번잡함이 문제로 된다. 활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터는, 종이에 초입하는 활성탄의 양에 제약이 있는 것이 문제로 된다. 이와 같이, 종래의 챠콜 필터는, 멀티 세그먼트 필터에 요구되는 성능을 만족시키지 않는다.
선행 기술 문헌
특허문헌
특허문헌 1 : 일본국 특허공보 3235962호
특허문헌 2 : 일본국 특허공보 3235963호
특허문헌 3 : 일본국 특허공보 4361850호
특허문헌 4 : WO2009/037568호 공보
특허문헌 5 : 미국 특허공보 제 6837281호
특허문헌 6 : 일본국 특허공보 3547768호
특허문헌 7 : 미국 특허공보 제 2801638호
비특허문헌
비특허문헌 1 : Carbon, 1978, Vol.16, pp.47-51, L.A. JONAS and J.A. REHMANN
발명의 개시
본 발명은, 필터 길이 당의 VOC 저감 능력이 높고, 타르, 니코틴의 여과 성능이 높으며, 제조 프로세스가 간이하고 또한 저비용인 챠콜 필터 및 이와 같은 챠콜 필터를 이용한 궐련을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일태양에 의하면, 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 것을 특징으로 하는 챠콜 필터가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 담배 로드와, 상기의 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 챠콜 필터를 가지는 것을 특징으로 하는 궐련이 제공된다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 관련되는 챠콜 필터는, 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 것이다.
본 발명에 있어서, 활성탄 함유지의 제조 공정상, 활성탄 함유지의 두께, 인장강도 등 품질 유지에는, 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 입자경은 100㎛ 이하, 및 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 양은 50mg/10mm필터 이하인 것이 바람직하다. 활성탄 제조 공정상, 취화(脆化), 분화(粉化) 억제 등 품질 유지에는, 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 BET 비표면적이 2000㎡/g 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 필터 제조 공정상, 활성탄 첨가량, 필터 통기 저항의 불균일 등 품질 유지에는, 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 양은 70mg/10mm 필터 이하, 및 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 입자경은 100~800㎛인 것이 바람직하다. 활성탄 제조 공정상, 취화, 분화 억제 등 품질 유지에는, 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 BET 비표면적은 2000㎡/g 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 관련되는, 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣은 페이퍼 챠콜 필터(이하, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터라고 하는 경우가 있다)에 의하면, 필터 기재가 VOC 흡착 성능을 가지기 때문에, 기존의 챠콜 필터에 비해 필터 단위당의 VOC 흡착 성능을 향상할 수 있어, 높은 여과이고 또한 저렴한 챠콜 필터를 제공할 수 있다.
또한, 이 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용하면, 챠콜 필터 길이를 짧게할 수 있기 때문에, 멀티 세그먼트 필터에서는 향료 담지 세그먼트를 신장할 수 있다. 향료 담지 세그먼트를 신장할 수 있으면, 향료 방출량을 증가할 수 있기 위해, 한정된 필터 길이로 VOC를 저감하면서 향끽미를 향상한 궐련을 실현할 수 있다.
또한, 챠콜 필터 부분을 단축할 수 있으므로, VOC 흡착 성능을 유지 또는 향상한 다음, 총 필터 길이를 짧게 할 수도 있어, 광범위한 궐련 설계가 가능한 멀티 세그먼트 필터를 가지는 궐련을 제공할 수 있다.
도 1에, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터의 감기는 시스템의 구성도를 나타낸다. 이와 같은 장치를 이용하여, 예를 들어 특허문헌 1의 방법에 따라서, 크레이프 처리한 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하는 것에 의해, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 제조할 수 있다.
이 감기는 시스템은, 여과재인 활성탄 함유지(FM)의 흐름에 따라서 원단부(10), 크레이프부(20), 죄어넣는 가이드부(40), 및 권상부(60)를 구비한다.
원단부(10)에 있어서, 활성탄 함유지(FM)의 원단지 롤(FR)은 에어 샤프트(12)에 장착된다. 활성탄 함유지(FM)는 샤프트(12)의 회전에 수반하여 원단지 롤(FR)로부터 조출(繰出)된다. 샤프트(12)에는 그 회전 속도를 제어하기 위한 파우더 브레이크(14)가 부설된다.
크레이프부(20)의 입구에는 댄서 롤러(dancer roller) 기구(22)가 배설된다. 댄서 롤러 기구(22)는, 원단지 롤(FR)의 지름의 변화, 활성탄 함유지(FM)의 전송 속도의 변화 등에 의한 활성탄 함유지(FM)의 장력 변화를 적게 하기 위해서 이용된다. 댄서 롤러 기구(22)는 4개의 상측 롤러(24)와 3개의 하측 롤러(26)를 구비하고, 활성탄 함유지(FM)는 상하 롤러(24, 26) 사이를 지그재그로 통과된다.
상측 롤러(24)는 고정 프레임에 지지되는 한편, 하측 롤러(26)는 상하 방향으로 선회 가능한 아암(arm)에 지지된다. 아암에는, 그 요동 각도를 검출하기 위한 피보트 센서가 부설된다. 피보트 센서의 검출 신호에 근거하여, 파우더 브레이크(14)의 브레이키힘이 조정된다. 또한, 아암에는, 에어 실린더가 접속되고, 그 에어압력을 조정하는 것에 의해, 활성탄 함유지(FM)의 지질에 있었던 장력을 얻을 수 있다.
댄서 롤러 기구(22)에 이어서 한쌍의 피드 롤러(32)가 배설된다. 피드 롤러(32)의 상측 롤러(32a)는 좌우 2개의 고무 롤러로 이루어지고, 하측 롤러(32b)는 표면이 평탄한 금속 롤러로 이루어진다. 상측 롤러(32a)를 구성하는 2개의 고무 롤러의 표면에는 나선이 형성되고, 피드 롤러(32)의 회전시에, 활성탄 함유지(FM)를 횡방향으로 넓혀지고, 이 시점에 있어서의 불용의한 주름의 발생이 방지되도록 되어 있다. 피드 롤러(32)의 구동계에는, 회전 속도를 보정하기 위한 무단변속기가 배설된다.
피드 롤러(32)에 이어서, 크레이프 처리를 실시하기 위한 크레이프 수단으로서 기능하는 한쌍의 크레이프 롤러(34)가 배설된다. 크레이프 롤러(34)는, 필터의 통기 저항을 높이기 위한 세로 주름을 활성탄 함유지(FM)에 형성하기 위해서 이용된다. 크레이프 롤러(34)의 구동계에는, 회전 속도를 보정하기 위한 무단변속기가 배설된다.
크레이프 롤러(34)의 상하 롤러(34a, 34b)의 각각은, 둘레방향으로 평행하게 길어지는 깊은 홈을 표면에 가지는 금속 롤러로 이루어진다. 상하 롤러(34a, 34b)의 홈의 맞물림 깊이(서로 맞물린 양)를 변경하면, 활성탄 함유지(FM)에 형성되는 세로 주름의 깊이 혹은 활성탄 함유지(FM)의 연신의 정도가 변화한다. 따라서, 상하 롤러(34a, 34b)의 홈의 맞물림 깊이를 조정하는 것에 의해, 필터의 통기 저항을 제어할 수 있다. 맞물림 깊이가 커질 수록, 필터의 통기 저항이 높아지게 된다.
크레이프 롤러(34)에 인접하여 터치 레버(36)가 배설된다. 터치 레버(36)는 크레이프 롤러(34)로부터 배출된 활성탄 함유지(FM) 위에 얹고, 그 느슨함 상태를 검출하기 위해서 이용된다. 활성탄 함유지(FM)의 느슨한 상태에 근거하여, 후술하는 바와 같이, 활성탄 함유지(FM)의 전송 속도가 제어된다.
터치 레버(36)에 이어 죄어넣는 가이드부(40)가 배설된다. 죄어넣는 가이드부(40)는, 크레이프 처리된 활성탄 함유지(FM)가, 다음의 권상부(60)에 있어서 균일한 권상 상태로 되도록 주행 가이드함과 동시에, 활성탄 함유지(FM)를 봉상으로 죄어넣기 위해서 이용된다. 보다 구체적으로는, 죄어넣는 가이드부(40)는 감아넣는 가이드(42), 집속 가이드(44), T제트(46)를 구비한다.
감아넣는 가이드(42)는 가운데가 팽창된 큰북모양의 종동 롤러로 이루어지고, 그 측면에 의해 크레이프 처리된 활성탄 함유지(FM)에 대해서 횡방향의 균일한 장력을 부여한다. 이것에 의해, 활성탄 함유지(FM)의 T제트(46)에의 급격한 죄어넣기를 피하여, 필터의 통기 저항의 안정화를 도모할 수 있다. 큰북모양 롤러는 상하로 위치 조정 가능하고, 위로 이동하면 활성탄 함유지(FM)의 양측이 해이해지고, 아래로 이동하면 활성탄 함유지(FM)의 중앙이 해이해진다.
집속 가이드(44)는, 상 4매, 하 5매의 가이드 플레이로 이루어지고, 활성탄 함유지 FM을 사이에 끼워넣어 주름 상자상으로 변형시킨다. 이것에 의해, 활성탄 함유지 FM이 T제트(46)에 대해서 규칙적으로 죄어넣어지도록 되어, 필터의 통기 저항의 안정화를 도모할 수 있다.
T제트(46)는 레듀서모양의 관체로 이루어지고, 활성탄 함유지(FM)를 집속시킨 상태로 권상부(60)로 이송한다. 권상부(60)의 집게(tongs)의 선단에 있어서의 마찰열을 억제하고 또한 활성탄 함유지(FM)의 이송을 안정시키기 위해, T제트(46) 내에는 압축 에어가 보내어진다.
죄어넣는 가이드부(40)에 대응하는 위치에서, 활성탄 함유지(FM)에 대해서 활성탄(챠콜)(CA)가 외첨된다. 죄어넣는 가이드부(40)의 윗쪽에 배치된 활성탄 첨가 장치 (50)가 사용된다. 활성탄 첨가 장치(50)는 활성탄을 모으기 위한 호퍼(52)와 호퍼(52)의 하부에 접속된 공급관(54)을 갖는다. 공급관(54) 내에는 활성탄의 공급량을 제어하기 위한 롤러(56)가 배설된다.
권상부(60)에는, 플러그 권취지(PM)를 공급하는 권취지 공급 기구(62)가 배설된다. 플러그 권취지(PM)는, 원단지 롤(PR)로부터 조출되고, 리자버(64)를 통과한 후, T제트(46)의 출구에 공급된다. 여기에서, 플러그 권취지(PM)는, T제트(46)으로 집속된 활성탄 함유지(FM)를 위에 얹도록 한 태양으로 공급된다.
플러그 권취지(PM)는, 집속된 활성탄 함유지(FM)와 함께, 휘감는 수단으로서 기능하는 관상의 통(66)을 통과하는 사이에, 단면이 원형의 봉상체로 성형되는 활성탄 함유지(FM)에 휘감겨진다. 활성탄 함유지(FM) 및 플러그 권취지(PM)는 또한, 랩풀총(68), 아이로닝(72), 쿨러 바(74)를 거쳐서 일체화된 후, 커터(76)에 의해 순차 소정의 치수로 절단된다. 이와 같이 하여 제조된 필터(CF)는, 최종적으로 스토커(78)에 의해 모여진다.
상술한 바와 같이, 기존의 페이퍼 챠콜 필터의 권상 시스템을 이용하여, 원료 시트로서 활성탄 함유지를 이용하는 것만으로, 간이하고 또한 저렴하게 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 제조할 수 있다.
도 2는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터의 사시도이다. 이 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터(1)은, 활성탄을 외첨한 활성탄 함유지(FM)가 끼워넣어져서, 그 주위에 플러그 권취지(PM)이 휘감겨진 형태로 되어 있다.
도 3은, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 궐련의 사시도이다. 이 궐련은, 담배 로드(5)의 흡입구측에, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터(1)을 접속한 것이다.
도 4는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 다른 궐련의 사시도이다. 이 궐련은, 담배 로드(5)의 흡입구측에, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터(1) 및 필터 형태의 향료 담지 세그먼트(2)를 접속한 멀티 세그먼트 타입의 것이다.
도 5는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 또 다른 궐련의 사시도이다. 이 궐련은, 담배 로드(5)의 흡입구측에, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터(1), 향료 담지 세그먼트(2) 및 아세테이트 필터(3)을 접속한 멀티 세그먼트 타입의 것이다. 이 경우, 향료 담지 세그먼트(2)는 필터 형태의 것이어도 되고, 천연의 향초 등을 이용한 것이어도 된다.
도 1은, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터의 제조 장치의 구성도이다.
도 2는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터의 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 궐련의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 궐련의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터를 이용한 궐련의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다.
실시예
1. 실험
1.1. 시료
1.1.1. 활성탄
외첨 활성탄으로서, 쿠라레케미칼 주식회사로부터 입수한 28메쉬와 70메쉬의 체로 분급한 입자경 212~600㎛의 야자 찌꺼기 활성탄을 준비했다. 1.2.항에 나타낸 방법에 의해 해석한 바, 야자 찌꺼기 활성탄의 BET 비표면적은 1046㎡/g이었다.
1.1.2. 기재
표 1에 기재된 사양을 나타낸다. 기재 A, B로 하여, 쿠라레케미칼 주식회사로부터 입수한 이하의 2종의 원단을 준비했다. 종이 폭은 2종류 모두 220mm이다. 펄프 소재의 종류 및 평량을 가지런히 했다. 기재 A에 내첨한 활성탄은, 1.2.항의 방법으로 측정한 BET 비표면적이 1784㎡/g, 1.3.항의 방법으로 측정한 입자경이 13.6㎛이었다.
Figure 112012068578922-pct00001
표 2에 나타내는 4종류의 챠콜 필터를 제작했다.
실시예 1은 본 발명에 관련되는 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터이고, 기재 A에 1.1.1.의 활성탄을 필터 10mm당 46mg 외첨하여 끼워넣은 것이다.
비교예 1은 종래의 활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터이며, 기재 A를 끼워넣은 것이다.
비교예 2는 종래의 활성탄 외첨 페이퍼 챠콜 필터이며, 기재 B에 1.1.1.의 활성탄을 필터 10mm당 48mg 외첨하여 끼워넣은 것이다.
실시예 1과 비교예 2는, 활성탄의 외첨량 및 기재의 펄프 평량이 거의 동일한 정도이지만, 필터 통기 저항은 실시예 1의 쪽이 현저하게 컸다. 실시예 1의 통기 저항이 커진 것은, 기재에 내첨된 활성탄 분말에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 기재의 펄프 평량을 가지런히 했을 경우에서도, 기재에 활성탄을 내첨함으로써 통기 저항의 상승이 도모된다.
비교예 3은 종래의 아세테이트 챠콜 필터이며, 트리아세틴 첨가량은 6중량%로 했다. 비교예 3은, 실시예 1과 동등한 활성탄량 및 필터 통기 저항을 가진다.
1.1.4. 연기 성분 평가 궐련
ISO3402에 따라서 22℃, 상대습도 60%에서 1주간 이상 조화를 이룬 마일드 세븐 스파라이트를 100개의 평균 중량±10mg로 중량 선별하고, 개공부를 테이프로 닫은 후, 필터 플러그를 제거하여, 필터 길이 10mm의 챠콜 필터를 막은 것을, 시험 궐련 샘플로 했다.
1.2. 활성탄의 비표면적 측정
전체 비표면적은 Autsorb-1-MP(Quantachrome사제)에 의한 77K에서의 질소의 흡탈착 등온선 측정 데이터로부터, 상대압 P/P0=0.01-0.1 사이에서의 MultiPoint BET법에 의해 산출했다. 약 0.010g의 활성탄 시료를, 0.1Pa, 573K로 15시간 전처리한 후에 평가를 행했다.
1.3. 활성탄의 입자경 측정
HORIBA LA-920(호리바제작소제)에 의해, 수중으로 분산시킨 활성탄의 레이저 산란의 측정으로부터, 구상당 지름의 50% 메디안 지름을 산출하여, 입자경을 산출하였다. 활성탄은 전처치를 행하지 않았다.
1.4. 물, 니코틴 분석
RM20 자동 끽연기(Borgwaldt KC Inc.제)를 이용하여, 궐련 샘플을 ISO4387(유량 17.5mL/sec, 흡연시간 2sec/회, 흡연빈도 1회/분)에 따라 자동 끽연시켰다. 켐브리지 필터 CM-133(Borgwaldt KC Inc.제)에 조(粗)타르를 포집했다. 켐브리지 필터를 10mL의 메탄올로 흔들어서, 추출한 후, GC-FID로 니코틴을, GC-TCD로 물을 분석했다. GC에는 Agilent7890(Agilent Technologies Inc.)을 이용하여, 다음의 조건에서 분석했다. 얻어진 조타르의 값으로부터 물, 니코틴의 값을 빼서 타르의 값을 구했다.
물의 GC분석 조건
컬럼 : PoraPakQ(80/100mesh, 1/8인치×6FT)
오븐 온도 : 160℃(홀드)
입구 온도 : 250℃
압력 : 12.081psi
토탈 플로우 : 15.3mL/min
검출기 : TCD
니코틴의 GC분석 조건
컬럼 : DB-WAX(30m×530㎛×1㎛)
오븐 온도 : 160℃(홀드)
입구 온도 : 250℃
압력 : 16psi
토탈 플로우 : 198mL/min
스프릿트 비 : 9.964:1
스프릿트 유량 : 40mL/min
검출기 : FID
1.5. VOC 분석
RM20 자동 끽연기(Borgwaldt KC Inc.제)를 이용하여, 궐련 샘플을 ISO4387(유량 17.5mL/sec, 흡연시간 2sec/회, 흡연빈도 1회/분)에 따라 자동 끽연시켰다. 켐브리지 필터 CM-133(Borgwaldt KC Inc.제)를 통과한 연기를 드라이아이스-이소프로판올 냉매에 의해 -70℃로 냉각한 메탄올에 포집했다. 이 메탄올 1μL을 마이크로시린지로 정량하여, GC-MSD로 분석했다. GC에는 Agilent6890(Agilent Technologies Inc.), MSD에는 Agilent5975B(Agilent TechnoIogies Inc.)를 이용하여, 다음의 조건에서 분석했다.
컬럼 : DB-5MS(60m×0.32mm×1.0㎛)
오븐 온도 : 273K(6분 홀드)-(20K/min)-498K(6분 홀드)
입구 온도 : 260℃
스프릿트비 : 10:1
검출기 : MS
중량 범위 : 40.0-200.0
슬렛숄드 : 40
MS이온원 : 230℃
MS사중극 : 150℃
1.6. 연기 성분의 여과율·흡착율
상기의 4종의 챠콜 필터의 각각을 부착한 궐련 샘플에 관하여 얻어진 가스크로마토그래피 그램의 피크 면적을, 단권 궐련의 가스크로마토그래피 그램의 피크 면적과 비교하여, 다음 식에 따라서 챠콜 필터의 여과율, 흡착률을 구했다.
[수 1]
Figure 112012068578922-pct00002
여기에서, Ai , in과 Ai , out은 챠콜 필터 부착 궐련 및 단권 궐련의 연기 중 성분 i의 피크 면적을 나타냈다.
2. 결과
표 2에 결과를 나타냈다.
Figure 112012068578922-pct00003
실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터와, 비교예 2의 활성탄 외첨 페이퍼 챠콜 필터에 관하여, 타르, 니코틴의 저감율을 비교하면, 실시예 1의 저감율이 유의하게 높았다. 타르, 니코틴의 저감율의 차이는 필터 통기 저항에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 기재에 활성탄 분말을 내첨하면 챠콜 필터의 통기 저항을 상승할 수 있으므로, 기재의 파이프 평량을 가지런히 했을 경우에는, 실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼-챠콜 필터의 쪽이, 비교예 2의 활성탄 외첨 페이퍼 챠콜 필터보다도, 타르, 니코틴의 저감 성능에는 유리하게 되는 것을 알 수 있었다.
실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터와, 비교예 3의 아세테이트 챠콜 필터에 관하여, 타르, 니코틴의 저감율을 비교하면, 필터의 통기 저항이 동일한 정도인 것임에도 불구하고, 실시예 1의 저감율이 유의하게 높았다.
이것으로부터, 실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터와, 비교예 3의 아세테이트 챠콜 필터의 타르, 니코틴의 저감율의 차이는, 기재의 저감 성능의 차이라고 생각할 수 있다. 즉, 아세테이트 섬유보다도, 활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터의 쪽이, 통기 저항당의 타르, 니코틴 저감 성능은 높아지게 되어, 결과로서 실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터의 쪽이, 비교예 3의 아세테이트 챠콜 필터보다도, 타르, 니코틴의 저감 성능에는 유리하다.
이상과 같이, 실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터는 종래의 챠콜 필터에 비해서, 타르, 니코틴 여과 성능이 향상한다.
실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터와, 비교예 2의 활성탄 외첨 페이퍼 챠콜 필터 및 비교예 3의 아세테이트 챠콜 필터에 관하여, 증기상 성분의 저감율을 비교하면, 실시예 1에서는 어느 VOC도 한결같게 저감율이 높아져 있는 것을 알 수 있다.
비교예 1의 활성탄 내첨 페이퍼 챠콜 필터에 VOC 저감 성능이 발견되는 것은, 기재 A에 내첨된 활성탄에 의한 것이라고 생각된다.
비교예 2의 활성탄 외첨 페이퍼 챠콜 필터와 비교예 3의 아세테이트 챠콜 필터의 VOC 저감율의 차이는, 주로 아세테이트 챠콜 필터에 첨가된 트리아세틴에 의한 활성탄의 실활에 의한 것이라고 생각된다.
이상과 같이, 실시예 1의 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터는, 필터 기재에 VOC 저감 능력이 부여되기 때문에, 종래의 챠콜 필터에 비해서, VOC 흡착 성능이 향상한다.
이것으로부터, 활성탄 내첨외첨 페이퍼 챠콜 필터는, 종래의 챠콜 필터에 비해, 타르, 니코틴 여과 성능 및 VOC 저감 성능의 향상을 도모할 수 있다는 것이 분명해졌다.

Claims (10)

  1. 크레이프 처리한 활성탄 함유지의 표면에 활성탄을 외첨하여 끼워넣고,
    상기 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 입자경이 100㎛ 이하이고,
    상기 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 양이 50mg/10mm 필터 이하이고,
    상기 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 양이 70mg/10mm필터 이하이고,
    또한, 상기 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 양보다도 크고,
    상기 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 입자경이 100~800㎛인 챠콜 필터와,
    담배 로드와,
    상기 챠콜 필터보다도 흡구측에, 향료 담지 혹은 천연의 향초를 가지는 세그먼트,
    를 구비하는 궐련.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 활성탄 함유지에 함유되는 활성탄의 BET 비표면적이 2000㎡/g 이하인 것을 특징으로 하는 궐련.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 활성탄 함유지의 표면에 외첨되는 활성탄의 BET 비표면적이 2000㎡/g 이하인 것을 특징으로 하는 궐련.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 상기 향료 담지 세그먼트보다도 흡구측에, 아세테이트 필터를 더 가지는 것을 특징으로 하는 궐련.
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