KR20050085146A

KR20050085146A - 담배 연기 필터

Info

Publication number: KR20050085146A
Application number: KR1020057009336A
Authority: KR
Inventors: 앤소니 데니스 맥코맥
Original assignee: 필트로나 인터내셔날 리미티드
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-08-29
Also published as: CN100475066C; PL203942B1; RU2005114744A; US20060130856A1; AU2003285527A1; EP1571934A2; BR0316656B1; DE60315884D1; CN1717185A; GB2395650B; EP1571934B1; GB2395650A; WO2004047571A3; RU2332144C2; JP2006507824A; CA2504850C; BR0316656A; GB0227662D0; ES2293050T3; CO5690517A2

Abstract

본 발명은 허용 가능한 기상 여과 및 휘발성 향미제(예; 멘톨)의 존재 하에 향미의 전달을 제공하는 담배 연기 필터에 관한 것으로, 상기 필터는 활성 탄소를 함유하며, 상기 활성 탄소는 (1) 기공 직경이 2nm 미만인 기공(마이크로포어)에 의해 제공되는 0.3㎤/g(N₂) 이하의 기공 체적을 가지며, (2)(a) 기공 직경이 2∼50nm인 기공(메소포어)에 의해 제공되는 0.25㎤/g(N₂) 이상의 기공 체적을 가지고, 및/또는 (b) 기공 직경이 7∼50nm인 기공(더 큰 메소포어)에 의해 제공되는 0.12㎤/g(Hg) 이상의 기공 체적을 가진다.

Description

담배 연기 필터{TOBACCO SMOKE FILTER}

본 발명은 입자 흡착제(particulate sorbent)를 포함하는 담배 연기 필터에 관한 것이다.

담배 연기로부터 기상(vapour phase; VP) 성분을 제거하기 위해 흡착성 입자를 이용하는 것은 잘 알려져 있다.

휘발성 향미제(예; 멘톨)를 함유하는 궐련(cigarette)도 잘 알려져 있다. 그러나, 휘발성 향미제와 입자 흡착제 모두를 필터 궐련에 사용하려는 시도는 성공한 적이 없는데, 그것은 입자 흡착제에 의한 VP 성분의 제거를 만족스러운 수준으로 유지하면서 만족스러운 향미 전달 수준을 제공하는 것은 불가능하다고 입증되었기 때문이다.

본 발명자들은, (1) 직경이 2nm 미만인 기공(마이크로포어(micropore))은 0.3㎤/g(N₂) 이하의 기공 체적을 제공하고, (2) (a) 직경이 2∼50nm인 기공(메소포어(mesopore))은 0.25㎤/g(N₂) 이상의 기공 체적을 제공하고, 및/또는 (b) 직경이 7∼50nm인 기공(더 큰 메소포어)은 0.12㎤/g(Hg) 이상의 기공 체적을 제공하는, 활성 탄소를 함유하는 담배 연기 필터에 의해 이러한 문제를 극복할 수 있음을 발견했다. 마이크로 체적을 갖지 않은 활성 탄소는 VP 제거 성능이 나쁘며, 그 성능은 휘발성 향미제가 존재할 경우에는 더욱 감소되거나 완전 소실되며, 향미 전달과 VP 제거의 균형을 요구 수준으로 맞추기 위해서는 전술한 마이크로포어/메소포어 조합이 필요하다. 여기서, ㎤/g(N₂) 단위로 나타내는 기공 체적은 질소 다공도 측정법(porosimetry)에 의해 측정된 체적을 의미하며, 질소 흡착/탈착 등온선을 측정하기 위한 Micromeritics Tristar 3000을 이용하며 등온선의 탈착 부분(desorption branch) 상에 BJH 방법을 통해 기공 크기 분포의 특징을 파악한다. ㎤/g(Hg) 또는 ㎡/g(Hg) 단위로 나타내는 기공 체적 또는 표면적은 접촉각 140° 및 표면장력 480dynes/cm의 값을 이용하여 수은 다공도 측정법에 의해 측정된 값을 의미한다.

본 발명은, 따라서, 직경이 2nm 미만인 마이크로포어에 의해 제공되는 마이크로포어 체적이 0.3㎤/g(N₂) 이하이고, 직경이 2∼50nm인 탄소 메소포어는 0.25㎤/g(N₂) 이상의 기공 체적을 제공하는 활성 탄소를 함유하는 담배 연기 필터; 직경이 7∼50nm인 메소포어에 의해 0.12㎤/g(Hg) 이상의 기공 체적이 제공되는 상기 담배 연기 필터; 및

직경이 2nm 미만인 마이크로포어에 의해 제공되는 마이크로포어 체적이 0.3㎤/g(N₂) 이하이고, 직경이 7∼50nm인 탄소 메소포어는 0.12㎤/g(N₂) 이상의 기공 체적을 제공하는, 활성 탄소를 함유하는 담배 연기 필터를 제공한다.

본 발명에 따라 사용되는 활성 탄소에서, 직경이 50nm 이상인 기공(마크로포어(macropore)는 바람직하게 5㎡/g(Hg) 이상의 표면적, 가장 바람직하게는 6㎡/g(Hg) 이상의 표면적을 제공한다.

직경이 2nm 미만, 2∼50nm 및 50nm 초과인 기공을 각각 마이크로포어, 메소포어 및 마크로포어로 지칭하는 것은 허용된 IUPAC 용어 및 정의에 따른 것이다.

상기 마이크로포어에 의해 제공되는 마이크로포어 체적은 바람직하게 0.26㎤/g(N₂) 이하, 보다 바람직하게는 0.15㎤/g(N₂) 이하이다. 직경이 2∼50nm인 메소포어에 의해 제공되는 메소포어 체적은 예를 들면 약 0.3㎤/g(N₂)일 수 있고, 바람직하게는 0.4㎤/g(N₂) 초과 또는 0.3㎤/g(N₂) 초과이고, 따라서 바람직한 범위는 0.3∼0.5㎤/g(N₂) 또는 그 이상이다. 직경이 7∼50nm인 더 큰 메소포어에 의해 제공되는 메소포어 체적은 바람직하게 0.13㎤/g(Hg) 이상이고, 0.3㎤/g(Hg) 또는 0.5㎤/g(Hg) 초과일 수 있고, 따라서 바람직한 범위는 0.13㎤/g(Hg) 또는 0.5㎤/g(Hg) 초과이다.

본 발명자들은 이와 같이 주의 깊게 제어한 마이크로/메소 다공도, 및 바람직하게는 마이크로/메소/마크로 다공도를 가진 활성 탄소가, (a) 멘톨과 같은 휘발성 향미제에 대해 만족할 만한 수준의 흡착을 나타내고; (b) 흡연 조건 하에서 만족스러운 맛을 전달하도록 향미제를 충분히 방출하고; (c) 담배 연기로부터 VP 성분의 양호한 흡착을 나타내며; (d) 멘톨과 같은 휘발성 향미제의 존재 하에서도 이러한 VP의 제거를 (저하되기는 했으나) 만족할 만한 수준으로 유지한다는 것을 발견했다. 이와 같은 물성의 조합은 이제까지 얻을 수 없었다.

따라서, 본 발명은 또한 멘톨과 같은 휘발성 향미제를 함유하는 필터 궐련에 수반되는 본 발명에 따른 담배 연기 필터를 제공한다. 상기 필터 궐련은, 흡족한 향미를 가진 맛을 내는 향미 전달과 아울러 VP 연기 성분의 전달에서의 만족할 만한 감소를 제공하는 최초의 제품이다.

본 발명에 따른 필터는 입자 흡착제 함유 담배 연기 필터로서 종래에 제안된 임의의 디자인으로 되어 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 활성 탄소를 합쳐져서 플러그(plug)를 형성하는 토우(tow), 섬유 또는 시트 재료 상에 운반되는 필터 플러그 전체에 분배할 수 있고; 그와는 달리 상기 필터 플러그의 매트릭스를 통해 연장되는 하나 이상의 스레드(thread)에 부착되거나 상기 필터 플러그를 둘러싼 랩퍼(wrapper)의 내면에 부착될 수 있고; 또는 공통 래퍼에서의 한 쌍의 플러그(예로서 셀룰로오스 아세테이트 토우로 되어 있는 것) 사이에 삽입된 베드(bed)를 형성할 수도 있다. 활성 탄소는 향미제의 운반체로서 작용하고 보관중에 향미제의 이동을 최소화하도록, 필터 제조에 앞서서 향미제로 처리할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 활성 탄소를 향미제 미처리 상태로 적당한 필터 내에 사용하고, 향미제는 필터의 또 다른 부분 및/또는 필터가 사용되는 궐련 및/또는 필터 궐련 포장재(packaging)에 첨가될 수 있다. 향미제는 필터 플러그를 둘러싼 래퍼 상에, 또는 필터 플러그를 관통하는 하나 이상의 스레드 상에 운반될 수 있고, 그러한 플러그는 활성 탄소도 운반하는 플러그일 수도 있고 별도의 플러그일 수도 있다.

본 발명에 따른 필터는 본 발명에 의해 요구되는 상기 활성 탄소 이외의 입자 흡착제(예로서, 실리카겔 또는 다른 탄소)를, 본 발명에 의해 요구되는 활성 탄소와 혼합 및/또는 별도로 하여, 1종 이상 추가로 포함할 수 있다.

이하의 실시예에 따라 본 발명을 예시하는데, 실시예에서 B, C, D 및 H는 본 발명에 따른 실시예이고 그 외에는 비교예이다.

각 실시예에서, 각각의 활성 탄소의 샘플을 55℃의 데시케이터 내에서 4일간 건조와 동시에 멘톨 분위기에 노출시키고, 중량 증가를 기록했다. 다음에 '삼중 과립형(triple granular)' 궐련 필터를 조립하였는데, 각 필터는 2개의 셀룰로오스 아세테이트 필터 세그먼트 사이의 충전 베드 내에 100mg의 멘톨 처리 탄소를 함유했다. 필터 궐련을 ISO 조건(1회 흡입에 35㎤, 각각 2초의 지속시간으로 1분당 1회 흡입) 하에 피우고, 상기 궐련으로부터의 멘톨 수율을 측정했다. 또한, 담배 연기의 증기상을 포집하고 선택된 수의 기상 화합물의 감소 퍼센트를 측정하고; 이들 VP 화합물의 평균 감소율 및 멘톨에 노출시키기 전 동일한 탄소 100mg을 가진 동등한 필터로부터 얻어진 감소율을 탄소가 없는 동등한 필터 궐련에 상대적으로 측정했다.

그 결과가 하기 표에 종합되어 있는데, 하기 표는 사용된 여러 가지 탄소에 대한 다공도 파라미터 및 그것을 사용한 필터에 대해 측정된 성능을 나타낸다. 실시예 B, C, D 및 H는 본 발명에 따른 활성 탄소를 사용한 것이고, 그 외에는 활성 탄소를 사용하지 않은 것이다. 비교예 A는 종래의 궐련 필터에 일반적으로 사용된 표준 코코넛계 탄소를 사용했고, 비교예 E 내지 G 및 비교예 I 내지 M은 불량한 결과를 나타낸 마이크로/메소/마크로 다공도를 가진 다른 탄소를 사용했다. 비교예 K는 양호한 멘톨 소비량 및 수율을 나타냈지만, 측정 불가할 정도로 낮은 탄소 마이크로포어 체적을 가지므로, 그 VP 제거 성능은 낮았고 멘톨 존재 하에서 실질적으로 제로로 감소되었다. 비교예 I, J, L 및 M은 멘톨 처리 후 활발한 VP제거를 나타냈지만, 멘톨 수율은 두드러지게 부적합한 반면, 나머지 비교예(A 및 E 내지 G)는 VP 제거와 멘톨 수율 모두에 대해 두드러지게 부적합했다.

표

표(계속)

Claims

활성 탄소를 함유하는 담배 연기 필터에 있어서,

상기 활성 탄소는 기공 직경(pore diameter)이 2nm 미만인 마이크로포어(micropore)에 의해 제공되는 0.3㎤/g(N₂) 이하의 마이크로포어 체적을 가지며,

기공 직경이 2∼50nm인 상기 탄소의 메소포어(mesopore)는 0.25㎤/g(N₂) 이상의 메소포어 체적을 제공하는

담배 연기 필터(tobacco smoke filter).
활성 탄소를 함유하는 담배 연기 필터에 있어서,

상기 활성 탄소는 기공 직경이 2nm 미만인 마이크로포어에 의해 제공되는 0.3㎤/g(N₂) 이하의 마이크로포어 체적을 가지며,

기공 직경이 7∼50nm인 상기 탄소의 메소포어는 0.12㎤/g(Hg) 이상의 메소포어 체적을 제공하는

담배 연기 필터.
제1항에 있어서,

상기 0.12㎤/g(Hg) 이상의 메소포어 체적은 기공 직경이 7∼50nm인 메소포어에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

기공 직경이 50nm를 초과하는 마크로포어(macropore)가 5㎡/g(Hg) 이상의 표면적을 제공하는 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 마이크로포어 체적이 0.26㎤/g(N₂) 이하인 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 마이크로포어 체적이 0.15㎤/g(N₂) 이하인 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

기공 직경이 2∼50nm인 상기 메소포어 체적이 약 0.3㎤/g(N₂)인 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

기공 직경이 2∼50nm인 상기 메소포어의 체적이 0.4㎤/g(N₂)를 초과하거나 0.5㎤/g(N₂)를 초과하는 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

기공 직경이 7∼50nm인 상기 메소포어의 체적이 0.13㎤/g(Hg) 이상인 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

기공 직경이 7∼50nm인 상기 메소포어의 체적이 0.3㎤/g(Hg)를 초과하거나 0.5㎤/g(H_g)를 초과하는 것을 특징으로 하는 담배 연기 필터.
휘발성 향미제(flavourant)를 함유하고, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 필터를 포함하는 필터 궐련(filter cigarette).
제11항에 있어서,

상기 향미제가 멘톨을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 궐련.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 향미제가 상기 활성 탄소에 적용되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 궐련.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 향미제가 상기 활성 탄소를 제외한 상기 필터의 일부분 또는 상기 궐련 및/또는 상기 궐련용 포장재(packaging)에 적용되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 궐련.