TWI605765B

TWI605765B - 吸煙物品用過濾器、吸煙物品、及吸煙物品用過濾器之製造方法

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Publication number: TWI605765B
Application number: TW105110271A
Authority: TW
Inventors: 北岡龍; 宮內正人
Original assignee: 日本煙草產業股份有限公司
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-11-21
Also published as: TW201733466A

Description

吸煙物品用過濾器、吸煙物品、及吸煙物品用過濾器之製造方法

本發明係有關吸煙物品用過濾器、吸煙物品及吸煙物品用過濾器之製造方法。

在香煙(cigarette)等吸煙物品中，在過濾器添加吸附劑粒子，將主流煙中之化學成分予以吸附去除。作為吸附劑粒子而言，代表性地使用活性碳粒子，且嘗試種種吸附劑粒子的使用。例如，根據一個報告(專利文獻1)，提到將具有200至800μm的平均粒徑之水滑石粒子添加到香煙過濾器，以選擇性地去除主流煙中的甲醛。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2003/056947號

一般而言，已知使吸附劑粒子的粒徑減小且使比表面積增大時，吸附能會提高。本發明人們嘗試將水滑石粒子的粒徑減小到奈米層級且將之添加到香煙過濾器，以提高吸附能，發現通氣阻力顯著增大，而有不適合使用為香煙過濾器的吸附劑之問題。

在此，本發明的目的係在提供一種吸煙物品用過濾器，其係不過度增大通氣阻力，且可更有效地去除主流煙中的甲醛。

依據本發明之一個態樣，提供一種吸煙物品用過濾器，其包含複合粒子，前述複合粒子係由核心粒子以及奈米粒子所構成，其中，前述核心粒子具有200μm至1000μm的平均粒徑，而前述奈米粒子係被擔持在前述核心粒子之表面的至少一部分之上，且前述奈米粒子係由水滑石類化合物所構成，並具有200nm以下的平均粒徑。

依據別的態樣，提供一種吸煙物品，其包含此種吸煙物品用過濾器以及連接在前述吸煙物品用過濾器的一端之菸草桿(tobacco rod)。

復依據別的態樣，提供一種吸煙物品用過濾器的製造方法，其係包含：將在水中包含具有200μm至1000μm的平均粒徑之核心粒子與具有200nm以下的平均粒徑之水滑石粒子的懸浮液予以攪拌，之後，使前述懸浮液乾燥，而調製前述水滑石粒子被擔持在前述核心粒子的表面之至少一部分之上的複合粒子；以及將所得到之複合粒子編入到吸煙物品用過濾器。

依據本發明，不使通氣阻力過度增大，而可更有效地去除主流煙中的甲醛。

10‧‧‧過濾器

11‧‧‧複合粒子

11a‧‧‧核心粒子

11b‧‧‧奈米粒子

12‧‧‧過濾器塞頭

13‧‧‧塞頭捲取紙

20‧‧‧菸草桿

21‧‧‧菸草填充材料

22‧‧‧菸草捲紙

30‧‧‧香煙

31‧‧‧洗氣瓶

32‧‧‧收集液

33‧‧‧冰水浴

34‧‧‧玻璃管

35‧‧‧玻璃管

36‧‧‧劍橋式濾片

37‧‧‧自動吸煙器

第1圖係示意性地表示由核心粒子與奈米粒子所構成之複合粒子的一例之圖。

第2圖係表示本發明之過濾器的一例之分解透視圖。

第3圖係表示含複合粒子之過濾器及含奈米粒子之過濾器的過濾器通氣阻力之圖表。

第4圖係表示含複合粒子之過濾器及含核心粒子之過濾器的過濾器通氣阻力之圖表。

第5圖係示意性地表示在實施例所製作之香煙的圖。

第6圖係表示香煙主流煙中之甲醛的測量裝置之圖。

第7圖係表示香煙的甲醛降低率之圖表。

第8圖係表示水滑石粒子之對核心粒子的附著力之圖表。

第9圖係表示水滑石粒子的粒徑與甲醛吸附率之關係的圖表。

第10圖係表示水滑石粒子的粒徑與通氣阻力的關係之圖表。

以下，說明本發明，但以下的說明係以詳細說明本發明為目的，而不限定本發明。

本發明之吸煙物品用過濾器包含複合粒子，該複合粒子係由核心粒子以及奈米粒子所構成，其中，核心粒子具有200μm至1000μm的平均粒徑，而奈米粒子係被擔持在前述核心粒子的表面的至少一部分之上，且奈米粒子係由水滑石類化合物所構成，並具有200nm以下的平均粒徑。

第1圖係示意性地表示由核心粒子11a與奈米粒子11b所構成之複合粒子11的一例。如第1圖所示，奈米粒子11b被擔持在核心粒子11a之表面的至少一部分之上。

核心粒子較佳是具有作為吸附劑粒子之功能。核心粒子具有作為吸附劑粒子的功能時，奈米粒子較佳是沒有覆蓋整個核心粒子的表面。核心粒子具有作為吸附劑粒子的功能，且在該表面具有細孔時，奈米粒子亦可進入到細孔內，奈米粒子之至少一部分較佳是被擔持在細孔表面以外的核心粒子的表面。

核心粒子為了有效率地將奈米粒子吸附到該表面，核心粒子較佳是具有保水性。所謂保水性係指在核心粒子的表面保持水的性質。具體而言，所謂保水性係指核心粒子的表面為親水性及/或多孔性，藉此在核心粒子的表面保持水的性質。

核心粒子之保水性可由以下定義之保水率而進行數值化。

將核心粒子1g浸漬到水10ml，經過1分鐘後使用金屬網格(0.1mm)予以過濾，而將核心粒子與水予以分離。測量被分離之核心粒子的重量。從所測量之重量，依以下的式子求取核心粒子的保水率。

保水率(%)=[{(通過金屬網格後之核心粒子的重量)-(浸漬到水前之核心粒子的重量)}/(浸漬到水前之核心粒子的重量)]×100

核心粒子具有的保水率較佳是70%以上，更佳是70%至150%，再更佳是70%至100%。

作為核心粒子者，例如可使用多孔質粒子。更具體而言，作為多孔質粒子者，在吸煙物品用過濾器作為吸附劑所使用之多孔質粒子，例如可使用活性碳粒子、二氧化矽粒子、水滑石粒子、磷酸鈣粒子、沸石粒子等。作為多孔質粒子者，較佳是使用活性碳粒子。活性碳粒子較佳是具有400至2800m²/g之BET比表面積。作為核心粒子者，可使用非多孔質粒子，例如可使用碳酸鈣粒子、糖類粒子(例如，單糖、雙糖、寡醣、多糖或該等之任意的組合所構成的粒子)、纖維素粒子、三乙酸纖維素粒子等。

核心粒子具有200μm至1000μm的平均粒徑，較佳是具有300μm至700μm的平均粒徑，更佳是具有400μm至600μm的平均粒徑。在本說明書中核心粒子的平均粒徑係指使用透過CCD攝影機所拍攝的粒子之數位畫像所測量的值，例如係指使用畫像解析式粒度分布測量裝置(Camsizer，Retsch Technology公司)所測量的值。奈米粒子的平均粒徑係指穿透式電子顯微鏡(TITAN80-300，FEI公司)所測量的值。核心粒子及奈米粒子的平均粒徑係可藉由隨機選擇統計學上充分的個數(例如30個)之粒子來測量粒徑，且求取算術平均而得到。再者，複合粒子的平均粒徑可與核心粒子相同地來測量。

奈米粒子具有1至200nm的平均粒徑，較佳是具有10nm至150nm的平均粒徑，更佳是具有10nm至50nm的平均粒徑。奈米粒子係由水滑石類化合物所構成。

構成奈米粒子之水滑石類化合物係呈積層多數個金屬氫氧化物的八面體層之層狀構造，且在這些層之間插入(intercalation)陰離子。八面體層被稱為基質(host)並表示鹼性。認為藉由水滑石類化合物之甲醛去除係因基質的鹼性之作用及所插入的陰離子之離子交換作用等的結果而產生者。水滑石類化合物可為天然的或亦可為合成品。

水滑石類化合物係以下述通式來表示：[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂][(A^n-)_x/n‧mH₂O]

(在此，M²⁺係從由Mg、Zn、Ni及Ca所構成的群所選擇之2價的金屬離子，M³⁺為Al離子，A^n-為從由CO₃、SO₄、OOC-COO、Cl、Br、F、NO₃、Fe(CN)₆ ^3-、Fe(CN)₆ ^4-、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、順丁烯二酸、烯基酸及其衍生物、蘋果酸、柳酸、丙烯酸、己二酸、琥珀酸、檸檬酸以及磺酸所構成之群所選擇之n價的陰離子，x為 0.1<x<0.4，m為0<m<2)。

在上述通式中，較佳是M²⁺為Mg離子，M³⁺為Al離子，An^-為CO₃ ^2-或SO₄ ^2-，x為0.1<x<0.4，m為0<m<2。此種Mg-Al系水滑石類化合物係x在0.20至0.33的範圍時穩定。上述通式最佳為Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O。

Mg-Al系水滑石類化合物係可藉由在從硫酸鋁、乙酸鋁及明礬選出之水溶性的鋁鹽或鋁酸與水溶性鎂鹽之水溶液中，添加鹼金屬碳酸鹽或鹼金屬碳酸鹽與苛性鹼，且將反應混合物之pH保持在8.0以上使其反應而製造。藉由將所得到之水滑石類化合物予以粉碎且分級，可將之設為具有200nm以下的平均粒徑之奈米粒子。

核心粒子及奈米粒子可各別使用依照一般熟知的方法所調製者，或亦可使用市場販賣品。

由核心粒子與奈米粒子所構成的複合粒子可依如以下說明之方式來予以調製。藉由將在水中包含奈米粒子與核心粒子之懸浮液予以攪拌，之後，使懸浮液乾燥，而可調製奈米粒子被擔持在核心粒子的表面上之複合粒子。

核心粒子及奈米粒子可使用上述說明者。核心粒子較佳是具有70%以上的保水率，更佳是具有70至150%的保水率，再更佳是具有70至100%的保水率。核心粒子具有愈高的保水率(亦即，在表面保持水的能力高)，愈可提高奈米粒子的擔持率。此係因核心粒子與奈米粒子在懸浮液中，主要透過液體架橋附著力而結合，所以核心粒子具有愈高的保水率，液體架橋附著力變愈大之故。另一方面，保水率太高時，產生複合粒子彼此之間的凝聚，而難以進行對過濾器之均等添加，故在製造的適合性上具有70至100%的保水率為特別理想。此外，懸浮液乾燥後，於核心粒子的表面，主要透過凡得瓦力擔持奈米粒子，且維持該附著。

在複合粒子之調製中，核心粒子與奈米粒子例如以1000：1至1：1之重量比，而較佳是以100：1至2：1的重量比來予以混合。將20mg之核心粒子與10mg的奈米粒子予以混合時，將這些粒子例如添加到30至1000μL的水，而可調製懸浮液。以80至200℃且5至120分鐘使此種懸浮液乾燥，而可得到含複合粒子之樣本。乾燥較佳是進行直到將水分總量去除為止。

所使用的奈米粒子沒有全部被擔持於核心粒子時，於樣本中，包含不被擔持於核心粒子之奈米粒子。此時，亦可使用篩子來分離複合粒子與奈米粒子。

被擔持於核心粒子之奈米粒子的比例(擔持率)低時，亦可重複進行用以使奈米粒子被擔持於核心粒子之處理。具體而言，調製複合粒子後，使用篩子將複合粒子與奈米粒子予以分離，使所分離之奈米粒子懸浮於水，且將所得到之懸浮液與被分離之複合粒子混合且使之乾燥。藉此方式，可復使追加的奈米粒子附著在複合粒子。重複進行此操作，可提高擔持率。

複合粒子一般而言可將10至100mg，較佳是將15至40mg的量添加到具有直徑7.7mm、長度27mm的大小之過濾器。複合粒子一般而言可以佔過濾器總體積的3至33%，較佳是以佔過濾器總體積的5至13%之方式予以添加。

複合粒子可編入到吸煙物品用過濾器，來製作如以下之種種形態之吸煙物品用過濾器。

(1)使複合粒子分散到濾材，例如分散到乙酸纖維素等纖維的絲束(tow)或不織布之過濾器。

(2)形成有紙片之過濾器，該紙片係將複合粒子添加到原料且進行抄紙者。

(3)一種由2區段(segment)以上所形成之過濾器，其至少1區段係由(1)或(2)之過濾器所形成。此時，其他的區段可設為以往的乙酸纖維素過濾器或木炭過濾器。

(4)在相互分離而配置之2個以上的過濾器塞頭(plug)之間的空間(過濾器腔部)填充有複合粒子之過濾器。此時，過濾器塞頭可為以往的乙酸纖維素過濾器或木炭過濾器，或亦可為(1)或(2)之過濾器。此外，具有2個以上的空間時，將複合粒子填充到至少1個空間即可，於其他的空間可填充活性碳粒子。將此過濾器的一例表示於第2圖。

在第2圖所示之過濾器10中，複合粒子11被配置在相互分離而配置之2個過濾器塞頭12之間的空間(過濾器腔部)，且於2個過濾器塞頭12的周圍捲繞有塞頭捲取紙13。

在以下的說明中，亦將編入有複合粒子之過濾器稱為含複合粒子之過濾器。含複合粒子之過濾器可編入到任意的吸煙物品，具體而言，可編入到使菸草填充材料燃燒之燃燒型吸煙物品(例如香煙)，或可編入到不使菸草填充材料燃燒之非燃燒型抽吸物品(例如加熱型抽吸器)等。加熱型抽吸器例如可參照WO2006/073065或WO2010/110226號。例如，將含菸草填充材料之菸草桿連結到含複合粒子之過濾器的一端，而可製作燃燒型吸煙物品，例如香煙。或者，例如於形成空洞之筒狀構件的一端或兩端配置含複合粒子之過濾器，且於前述空洞配置香味源，而可製作非燃燒型吸煙物品例如加熱型抽吸器。

含複合粒子之過濾器與直接添加有奈米粒子之過濾器相比，過濾器通氣阻力不易增大(參照後述之第1實驗)。複合粒子以10至100mg的量添加在具有直徑7.7mm、長度27mm的大小之過濾器時，含複合粒子之過濾器例如可表示40至80mmH₂O之過濾器通氣阻力。藉此方式，將表示上述過濾器通氣阻力之含複合粒子的過濾器編入到香煙時，所得到之香煙例如可表示80至120mmH₂O之香煙通氣阻力。

此外，將含複合粒子之過濾器編入到香煙時，所得到之香煙可更有效地去除主流煙中的甲醛(參照後述之第2實驗)。

[實施例]

第1實驗：過濾器通氣阻力

(1-1)含複合粒子之過濾器的製作

使水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O、平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)擔持在活性碳粒子(平均粒徑：400μm；BET比表面積：1252m²/g)，來調製水滑石擔持活性碳(以下，亦稱為複合粒子)。水滑石粒子之對活性碳粒子的擔持具體而言以如以下的方式進行。在活性碳粒子20mg與水滑石粒子10mg之混合物中，添加水40μL，且將之予以攪拌直到活性碳粒子與水滑石粒子均等地混合為止，而得到漿料(slurry)狀的樣本。利用烤箱(100℃、60分鐘)使所得到之漿料狀的樣本乾燥，之後，在22℃的溫度及60%的濕度之條件下放置48小時，調和而得到複合粒子。

藉由將所得到之複合粒子，配置在以相互分離之方式而配置之2個過濾器塞頭(濾材：乙酸纖維絲束；直徑：7.7mm；長度：5mm)之間的空間(過濾器腔部)，且在過濾器塞頭的周圍捲繞塞頭捲取紙，來製作含複合粒子之過濾器(參照第5圖)。

(1-2)含奈米粒子之過濾器的製作

藉由將水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O，平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)，配置在2個過濾器塞頭(濾材：乙酸纖維絲束；直徑：7.7mm；長度：5mm)之間的空間(過濾器腔部)，且在過濾器塞頭的周圍捲繞塞頭捲取紙，來製作含奈米粒子之過濾器(第1比較例)。

(1-3)含核心粒子之過濾器的製作

藉由將活性碳粒子(平均粒徑：400μm；BET比表面積：1252m²/g)，配置在2個過濾器塞頭(濾材：乙酸纖維絲束；直徑：7.7mm；長度：5mm)之間的空間(過濾器腔部)，且在過濾器塞頭的周圍捲繞塞頭捲取紙，來製作含核心粒子之過濾器(第2比較例)。

(1-4)過濾器通氣阻力之測量

過濾器通氣阻力係依據ISO6565：2015Draw resistance of cigarettes and pressure drop of filter rods來實施測量。

(1-5)結果

將含複合粒子之過濾器及含奈米粒子之過濾器的過濾器通氣阻力表示在第3圖。將含複合粒子之過濾器及含核心粒子之過濾器的過濾器通氣阻力表示在第4圖。

在第3圖中，橫軸的添加量係指水滑石粒子(奈米粒子)的添加量(mg)。再者，在第3圖中，含複合粒子之過濾器的過濾器通氣阻力係表示依以下的式子所計算的值。

(含複合粒子之過濾器的過濾器通氣阻力)=(使用含複合粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)-(以包含與在含複合粒子之過濾器所使用的活性碳粒子同量的活性碳粒子之過濾器所測量的過濾器通氣阻力)

再者，在第3圖中，含奈米粒子之過濾器的過濾器通氣阻力係表示依以下的式子所計算之值。

(含奈米粒子之過濾器的過濾器通氣阻力)=(使用含奈米粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)-(使用不含奈米粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)。

在第4圖中，橫軸的添加量係指複合粒子或活性碳粒子的添加量(mg)。此外，在第4圖中，含複合粒子之過濾器的過濾器通氣阻力係表示依以下的式子所計算的值。

(含複合粒子之過濾器的過濾器通氣阻力)=(使用含複合粒子之過濾器所測量的過濾器通氣阻力)-(使用不含複合粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)

再者，在第4圖中，含核心粒子之過濾器的過濾器通氣阻力係表示依以下的式子所計算之值。

(含核心粒子之過濾器的過濾器通氣阻力)=(使用含核心粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)-(使用不含核心粒子之過濾器所測量之過濾器通氣阻力)。

從第3圖的結果可知以下的事宜。將平均粒徑50nm的水滑石粒子直接添加到過濾器時，按照水滑石粒子的添加量，過濾器通氣阻力顯著增大。另一方面，以水滑石擔持活性碳(複合粒子)的形態將平均粒徑50nm的水滑石粒子添加到過濾器時，水滑石粒子的存在不使過濾器通氣阻力大幅增大。

由第4圖的結果可知以下的事宜。以水滑石擔持活性碳(複合粒子)的形態將平均粒徑50nm的水滑石粒子添加到過濾器時，此種過濾器表示與添加有同量的活性碳粒子之過濾器同等的過濾器通氣阻力，且水滑石粒子的存在不使過濾器通氣阻力大幅增大。

由這些結果來看，平均粒徑50nm的水滑石粒子，以水滑石擔持活性碳(複合粒子)的形態被添加到過濾器時，與直接被添加到過濾器的情況相比，可知水滑石粒子的存在不易使過濾器通氣阻力增加。

第2實驗：甲醛降低率

(2-1)本發明之香煙的製作

以與第1實驗相同的方法，製作含複合粒子之過濾器。將所製作之含複合粒子之過濾器連結在菸草桿(直徑：7.7mm；長度：57mm；菸草填充材料：605mg)，來製作本發明的香煙。連結係以利用水松紙(Tipping paper)(未圖示)覆蓋連結部之方式進行。將所製作之本發明的香煙示意性地表示在第5圖。

在第5圖中，過濾器10係由2個過濾器塞頭12、塞頭捲取紙13以及複合粒子11所構成，其中2個過濾器塞頭12係以相互分離之方式而配置，塞頭捲取紙13係被捲繞在過濾器塞頭12周圍，複合粒子11係被配置在過濾器塞頭12之間。菸草桿20係由菸草填充材料21與被捲繞在其周圍之菸草捲紙22所構成。

(2-2)比較例之香煙的製作

除了使用10mg的水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O、平均粒徑：700μm；BET比表面積：103.8m²/g)代替水滑石擔持活性碳(複合粒子)之外，以與本發明之香煙相同的方法，來製作比較例之香煙。平均粒徑700μm的水滑石粒子相當於在先前技術文獻(WO2003/056947)所使用之吸附劑粒子。

(2-3)主流煙中之甲醛量的測量

利用加拿大公定方法(2,4-DNPH-HPLC法)測量主流煙中之甲醛的量，來求取甲醛的降低率。

首先，將2,4-二硝基苯肼(DNPH)9.51g加溫溶解在乙腈(acetonitrile)1L後，添加60%過氯酸5.6mL，且添加超純水來調製2L的收集液。

參照第6圖說明測量裝置的概要。如第6圖所示，將DNPH收集液32裝入到收集用洗氣瓶31。洗氣瓶31的容量為100mL，且將DNPH收集液32的量設為80ml。將此洗氣瓶31裝入到冰水浴33而進行冰冷。將安裝香煙30之玻璃管34的下端浸漬到洗氣瓶31內之收集液32。以與洗氣瓶31之怠體積(dead volume)相通之方式安裝玻璃管35及劍橋式濾片36，且將劍橋式濾片36與自動吸煙器37予以連接。

將香煙30安裝在玻璃管34，且在依據ISO之標準吸煙條件下自動抽吸香煙30。亦即，每一根香煙，以每隔58秒的間隔重複空抽吸1次2秒鐘吸煙35mL之動作。於主流煙起泡(bubbling)期間，甲醛透過DNPH進行衍生物化。測量用香煙設為2根。此時，以即使利用使用任一的吸附劑粒子之香煙壓力損失皆成為相同之方式進行調整。

透過高效液相層析(high performance liquid chromatography，HPLC)測量如上述方式產生之衍生物。首先，過濾收集液後，以Trizma Base液加以稀釋(收集液4ml，Trizma Base液6ml)。以HPLC測量此液。HPLC測量條件如以下。

管柱：HP LiChrospher 100RP-18(5μ)250×4mm

保護管柱：HP LiChrospher 100RP-18(5μ)4×4mm

管柱溫度：30℃

檢測波長：DAD 356nm

注入量：20μL

移動相：3相之梯度(A液：含乙腈30%、四氫呋喃10%及異丙醇1%之超純水水溶液，B液：含乙腈65%、四氫呋喃1%及異丙醇1%之超純水水溶液，C液：乙腈100%)。

作為對照實驗者，針對具備有未含有水滑石擔持活性碳(複合粒子)與水滑石粒子(平均粒徑：700μm)之過濾器的香煙(以下亦稱為對照香煙)，測量主流煙中的甲醛量。

藉由將所測量之甲醛量代入到以下的式子中，來求得甲醛降低率。

甲醛低減率=[{(以對照香煙所測量之甲醛量)-(以本發明的香煙或比較例的香煙所測量之甲醛量)}/以對照香煙所測量之甲醛量)]×100

(2-4)結果

將本發明之香煙及比較例之香煙的甲醛(FA)降低率表示在第7圖。

由第7圖的結果，可知水滑石擔持活性碳(複合粒子)比起平均粒徑700μm之水滑石粒子，可有效地去除主流煙中的甲醛。

第3實驗：水滑石粒子之對核心粒子的附著力

(3-1)水滑石擔持粒子的製作

作為核心粒子者，使用以下的核心粒子A至C。

核心粒子A：活性碳粒子(平均粒徑：400μm；BET比表面積：1252m²/g)。

核心粒子B：水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O，平均粒徑：700μm；BET比表面積：103.8m²/g)

核心粒子C：三乙酸纖維素顆粒(平均粒徑：400μm；日本國專利第5786038號所記載之粒子)

核心粒子A及核心粒子B為多孔質粒子。

使100mg之水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O，平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)懸浮於水500μL，並與1g的核心粒子混合，且予以攪拌直到水滑石粒子與核心粒子均等地混合為止，而得到漿料狀的樣本。利用烤箱(100℃、60分鐘)使所得到之漿料狀的樣本乾燥，來製作水滑石擔持粒子(複合粒子)。將使用核心粒子A所得到之水滑石擔持粒子稱為複合粒子A，且將使用核心粒子B所得到之水滑石擔持粒子稱為複合粒子B，而將使用核心粒子C所得到之水滑石擔持粒子稱為複合粒子C。

再者，使用震盪器將100mg的水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O，平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)與1g的核心粒子A充分地混合，來製作水滑石擔持粒子(複合粒子)。將此複合粒子稱為複合粒子D。

(3-2)保水率之測量

將核心粒子1g浸漬到水10mL，經過1分鐘後使用金屬網格(0.1mm)予以過濾，而將核心粒子與水予以分離。將所分離之核心粒子的重量予以測量。從所測量之重量，依以下的式子求取核心粒子的保水率。

保水率(%)=[{(通過金屬網格後之核心粒子的重量)-(浸漬到水之前的核心粒子之重量)}/(浸漬到水之前的核心粒子之重量)]×100

(3-3)附著力之測量

如以下的方式測量水滑石粒子之對核心粒子之附著力。

複合粒子A至C的情況

使100mg之水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O、平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)懸浮於水500μL，並與1g的核心粒子混合，且將混合液予以攪拌直到水滑石粒子與核心粒子均等地混合為止，而得到漿料狀的樣本。利用烤箱(100℃、60分鐘)使所得到之漿料狀的樣本乾燥。將被乾燥之樣本放到網格0.15mm之篩子。

使穿透篩子之微粉體懸浮於水500μL，且添加到不穿透篩子之粒子並混合，且利用烤箱(100℃、60分鐘)使之乾燥。將被乾燥之樣本再次放到篩子。重複此作業(混合、乾燥及篩選的作業)共計3次。最後測量穿透篩子之微粉體的重量。

複合粒子D的情況

使用震盪器將100mg之水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O、平均粒徑：50nm；BET比表面積：111.5m²/g)與1g的核心粒子A充分地混合。將所得到之混合物放到網格0.15mm的篩子。

將穿透篩子之微粉體添加到不穿過篩子之粒子並混合。將所得到之混合物再次放到篩子。重複此作業(混合及篩選的作業)共計3次。最後測量穿透篩子之微粉體的重量。

透過以下的式子求取水滑石粒子(平均粒徑： 50nm)之對核心粒子之附著力。

附著力(%)={(100(mg)-穿透篩子之微粉體的重量(mg))/100(mg)}×100

(3-4)結果

以下表示核心粒子A至C的保水率。

核心粒子A：保水率95%

核心粒子B：保水率74%

核心粒子C：保水率34%

將水滑石粒子(平均粒徑：50nm)之對核心粒子之附著力(%)表示於第8圖。

從保水率的結果及第8圖的結果可知以下的事宜。在水存在下將奈米粒子與具有保水率之核心粒子予以混合，且使混合物乾燥來製作複合粒子時，可使奈米粒子擔持(附著)在核心粒子(複合粒子A至C)。另一方面，在水不存在下將奈米粒子與具有保水率之核心粒子予以混合來製作複合粒子時，水滑石粒子之附著率變低(複合粒子D)。此外，從複合粒子A至C的結果，可知核心粒子具有愈高的保水率(亦即，在表面保持水的能力高)，愈可提高水滑石粒子的附著率。

第4實驗：參考例

針對水滑石粒子之粒徑與甲醛吸附率的關係，以及水滑石粒子的粒徑與通氣阻力的關係做了調查。

(4-1)水滑石粒子之調製

藉由將水滑石粒子(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O)予以粉碎且分級，來調製100至300μm之粒徑的水滑石粒子、300至500μm之粒徑的水滑石粒子、500至700μm之粒徑的水滑石粒子以及700μm以上之粒徑的水滑石粒子。

(4-2)香煙之製作

藉由將所得到之水滑石粒子，配置在以相互分離之方式而配置之2個過濾器塞頭(濾材：乙酸纖維絲束；直徑：7.7mm；長度：5mm)之間的空間(過濾器腔部)，且將塞頭捲取紙捲繞在過濾器塞頭的周圍，來製作含吸附劑粒子之過濾器。

將所製作之含吸附劑粒子之過濾器連結在菸草桿(直徑：7.7mm；長度：57mm；菸草填充材料：605mg)，來製作香煙(參照第5圖)。連結係以利用水松紙覆蓋連結部之方式來進行。

(4-3)甲醛吸附率的測量

藉由以與第2實驗所記載的方法相同的方法，測量主流煙中的甲醛量，且將所測量之甲醛量代入到以下的式子中，以求取甲醛吸附率。

(甲醛吸附率)=[{(利用對照香煙所測量的甲醛量)-(所測量的甲醛量)}/(利用對照香煙所測量的甲醛量)]

此外，對照香煙除了不添加吸附劑粒子之外，具有與如上述所製作之香煙相同的構成。

(4-4)過濾器通氣阻力的測量

以與第1實驗所記載的方法相同的方法，測量過濾器通氣阻力。

(4-5)結果

各別將甲醛吸附率及香煙通氣阻力的結果表示在第9圖及第10圖。第9圖的橫軸係以體積表示被添加在過濾器之水滑石粒子的量。第10圖的橫軸係以重量表示被添加在過濾器之水滑石粒子的量。

從第9圖的結果，可知減小吸附劑粒子的粒徑時，甲醛吸附能提高。由第10圖的結果，可知減小吸附劑粒子的粒徑時，通氣阻力增大。

10‧‧‧過濾器

11‧‧‧複合粒子

12‧‧‧過濾器塞頭

13‧‧‧塞頭捲取紙

Claims

一種吸煙物品用過濾器，其包含複合粒子，前述複合粒子係由核心粒子以及奈米粒子所構成，其中，前述核心粒子具有200μm至1000μm的平均粒徑，而前述奈米粒子係被擔持在前述核心粒子之表面的至少一部分之上，且前述奈米粒子係由水滑石類化合物所構成，並具有1至200nm的平均粒徑。
如申請專利範圍第1項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述核心粒子具有保水性。
如申請專利範圍第2項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述核心粒子具有70%以上的保水率。
如申請專利範圍第2項或第3項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述核心粒子為多孔質粒子。
如申請專利範圍第4項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述多孔質粒子為活性碳粒子。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述奈米粒子係由下述通式所表示之水滑石類化合物而成者，[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂][(A^n-)_x/n‧mH₂O]在此，M²⁺係從由Mg、Zn、Ni及Ca所構成的群所選擇之2價的金屬離子，M³⁺為Al離子，A^n-為從由CO₃、SO₄、OOC-COO、Cl、Br、F、NO₃、Fe(CN)₆ ^3-、Fe(CN)₆ ^4-、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、順丁烯二酸、烯基酸及其衍生物、蘋果酸、柳酸、丙烯酸、己二酸、琥珀酸、檸檬酸以及磺酸所構成之群所選擇之n價的陰離子，x為0.1<x<0.4，m為0<m<2。
如申請專利範圍第6項所述之吸煙物品用過濾器，其中，在前述通式中，M²⁺為Mg離子，M³⁺為Al離子，An^-為CO₃ ^2-或SO₄ ^2-，x為0.1<x<0.4，m為0<m<2。
如申請專利範圍第6項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述通式為Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃‧4H₂O。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述核心粒子的平均粒徑為300μm至700μm。
如申請專利範圍第9項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述核心粒子的平均粒徑為400μm至600μm。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述奈米粒子之平均粒徑為10nm至150nm。
如申請專利範圍第11項所述之吸煙物品用過濾器，其中，前述奈米粒子之平均粒徑為10nm至50nm。
一種吸煙物品，其包含申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述之吸煙物品用過濾器以及被連接在前述吸煙物品用過濾器的一端之菸草桿。
一種吸煙物品用過濾器的製造方法，其係包含：將在水中包含由水滑石類化合物所構成且具有1 至200nm的平均粒徑之奈米粒子、與具有200μm至1000μm的平均粒徑之核心粒子的懸浮液予以攪拌，之後，使前述懸浮液乾燥，而調製前述奈米粒子被擔持在前述核心粒子的表面之至少一部分之上的複合粒子；以及將所得到之複合粒子編入到吸煙物品用過濾器。