明 細 書 Specification
シガ レ ツ ト Cigarette
技術分野 Technical field
本発明は卷紙の通気度が小さ く 、 かつ 自 然燃焼速度が大き い シガ レ ツ ト に関する。 The present invention relates to a cigarette having a small air permeability of a wrapping paper and a high natural burning rate.
背景技術 Background art
近年、 喫煙者の嗜好に合わせてシガ レ ツ ト を設計する こ と が よ り 重視される よ う にな って き ている。 た と えば、 低タ ー ルで 、 自 然燃焼速度が大き く 、 かつ風味の高いシ ガ レ ッ ト が 要望 されている。 In recent years, there has been an increasing emphasis on designing cigarettes to suit smokers' preferences. For example, cigarettes with low tar, high natural combustion rate and high flavor are demanded.
従来、 シガ レ ッ ト の 自 然燃焼速度を大き く する には、 巻紙 の通気度を増加 させる と い う 対策が採 られている。 しカゝ し、 巻紙の通気度が大き い場合、 パ フ 当 り の主流煙が減少する た め喫煙者の嗜好に合わせたシガ レ ツ ト の設計が困難にな る。 Conventionally, to increase the natural burning rate of cigarettes, measures have been taken to increase the air permeability of the wrapping paper. However, if the wrapping paper has a high air permeability, the mainstream smoke per puff decreases, and it becomes difficult to design a cigarette according to the smoker's taste.
本発明の 目 的は、 卷紙の通気度が小 さ く 、 かつ 自 然燃焼速 度が大き いシガ レ ツ ト を提供する こ と にあ る。 An object of the present invention is to provide a cigarette having a small air permeability of a wrapping paper and a large natural burning speed.
発明の開示 Disclosure of the invention
本発明のシガ レ ツ ト は、 たばこ刻みを巻紙に よ り 巻いたシ ガ レ ツ ト において、 前記巻紙は通気度が 3 0 コ レ ス タ 単位以 下、 熱伝導度が 0 . 3 8 W m - 1 K - 1以下であ る こ と を特徴 と する。 The cigarette of the present invention is a cigarette obtained by winding a cigarette by a wrapper, wherein the wrapper has an air permeability of 30 collector units or less and a thermal conductivity of 0.38 W. m-1 K- 1 or less.
図面の簡単な説明 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1 はシガ レ ツ ト の断面におけ る伝導伝熱およ び放熱伝熱 の様子を示す説明図。 Figure 1 is an explanatory diagram showing the state of conduction heat transfer and heat radiation heat transfer in a cross section of a cigarette.
図 2 は本発明に係 る シガ レ ツ ト の巻紙着火点の温度の時間
変化を巻紙の熱伝導度をパラ メ ータ と して示す図。 Fig. 2 shows the temperature at the ignition point of the cigarette paper according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the change as a parameter of the thermal conductivity of the wrapping paper.
図 3 は本発明 に係 る シガ レ ツ ト の巻紙着火点の温度の時間 変化を巻紙灰の熱伝導度をパラ メ ータ と して示す図。 FIG. 3 is a diagram showing the time change of the temperature of the ignition point of the cigarette paper of the cigarette according to the present invention with the thermal conductivity of the paper ash as a parameter.
発明 を実施する ため の最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明 を さ ら に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明者 ら は、 自 然燃焼状態のシガ レ ツ ト は卷紙の着火お よび消火を繰 り 返 して燃焼が間欠的に進行 している こ と を見 出 した。 これは、 シガ レ ッ ト の燃焼を ビデォ撮影 し、 巻紙の 燃焼位置の経時変化を グラ フ化する こ と に よ り 明 らか と なつ た。 すなわち、 卷紙はいつ たん着火する と燃焼位置が少 し移 動するが、 巻紙はす ぐに消火 して燃焼位置が しば ら く 移動 し ない と レ、 う と い う 経過を繰 り 返すこ と がわかっ た。 The present inventors have found that a cigarette in a state of natural combustion repeatedly ignites and extinguishes the wrapping paper, and combustion proceeds intermittently. This was made clearer by taking a video of the burning of the cigarette and graphing the change over time in the burning position of the cigarette paper. That is, when the wrapping paper is ignited, the burning position moves a little, but the wrapping paper extinguishes immediately and the burning position does not move for a while. I understood.
こ の よ う なシガ レ ツ ト の間欠的な燃焼は以下の よ う な機構 に よ る も のであ る と 考え られる。 シガ レ ツ ト に着火する と 、 たばこ刻み と と も に巻紙が燃焼 して巻紙の燃焼位置が移動す る が、 たばこ刻みの着火点か ら あ る程度離れた位置において 着火 していないたばこ刻み と の接触点で巻紙は消火 し、 巻紙 の燃焼位置は しばら く 移動 しな く なる。 そ して、 燃焼 してい る たばこ刻みを熱源 と して、 巻紙の温度が徐々 に上昇 した後 に巻紙が再着火する。 したがって、 燃焼速度はいつたん消火 した巻紙の再着火に要する 時間に よ り 異な り 、 こ の現象は伝 熱律速であ る と 考え られる。 Such intermittent combustion of cigarettes is thought to be due to the following mechanism. When the cigarette is ignited, the cigarette burns with the tobacco shred and the burning position of the cigarette moves, but the cigarette shred which is not ignited at a certain distance from the ignition point of the tobacco shred At the point of contact, the fire extinguishes the wrapping paper, and the burning position of the wrapping paper does not move for a while. The burning cigarette is used as a heat source, and the wrapping paper reignites after the temperature of the wrapping paper gradually increases. Therefore, the burning rate differs depending on the time required for re-ignition of the fire extinguishing paper, and this phenomenon is considered to be the rate of heat transfer.
そ こ で、 本発明者 ら は、 図 1 に示すよ う にシガ レ ッ ト の燃 焼に寄与する各種のパラ メ ータ を考慮 して、 いっ たん消火 し た巻紙が再着火する ま での温度変化を表す理論式を導き 出 し
た Therefore, as shown in FIG. 1, the present inventors considered various parameters contributing to the burning of cigarettes, and until the fire extinguishing paper once re-ignited. Derive a theoretical equation that represents the temperature change of Was
はシガ レ ツ ト 1 0 の断面を模式的に示 してお り 、 シガ レ ッ ト 1 0 はたばこ刻み 2 0 を巻紙 3 0 で巻いた構造を有す る。 図 1 において、 符号 2 1 は燃焼たばこ刻み、 符号 3 1 は 卷紙の着火点 (現時点では消火 している が再着火が起こ る ポ イ ン ト ) 、 符号 2 2 は巻紙の着火点に接する たばこ刻み、 符 号 3 2 は巻紙灰をそれぞれ示す。 また、 図 1 の矢印は、 伝導 伝熱または放射伝熱を示す。 Shows a cross section of a cigarette 10 schematically, and the cigarette 10 has a structure in which a cigarette cut 20 is wound with a wrapping paper 30. In Fig. 1, reference numeral 21 denotes the tobacco cut, reference 31 denotes the ignition point of the wrapping paper (the point where the fire is extinguished but reignition occurs at this time), and reference numeral 22 denotes the cigarette nick that contacts the ignition point of the paper. , Symbols 32 indicate rolled paper ash, respectively. The arrows in Fig. 1 indicate conduction or radiative heat transfer.
巻紙の着火点 3 1 の温度の時間変化は下記 ( 1 ) 式で表 さ れる。 ま た、 ( 1 ) 式中に含まれる卷紙着火点 3 1 に接する た ばこ刻み 2 2 の温度の時間変化は下記 ( 2 ) 式で表 さ れ る。 The time change of the temperature of the ignition point 31 of the wrapping paper is expressed by the following equation (1). The time change of the temperature of the tobacco cut 22 in contact with the paper ignition point 31 included in the expression (1) is expressed by the following expression (2).
+ τ · ( 1 )+ τ · (1)
: ρρ)ρ Δζ (Cpp)p Δζ · ζ ζ. : Ρ ρ) ρ Δζ (Cpp) p Δζ · ζ ζ.
8 Xt 5 Tt 8 X t 5 T t
+ 七 τ - dt (Cpp)t dx (Cpp)t z z
+ Seven τ-dt (Cpp) t dx (Cpp) tzz
で、 so,
T : 巻紙ま たは巻紙灰の温度 [ K ]
t : 時間 [ s ] T: Temperature of rolled paper or rolled ash [K] t: time [s]
λ p : 巻紙の熱伝導度または巻紙灰の熱伝導度 λ p: Thermal conductivity of roll paper or thermal conductivity of roll ash
[ W m -1 K -1 ] [W m- 1 K- 1 ]
( C p p ) p : 巻紙の熱容量または巻紙灰の熱容量 [ J m -3 ] x : たばこ ロ ッ ド方向の変位 [ m ] (C pp) p : Heat capacity of roll paper or heat capacity of roll ash [J m -3] x: Displacement in tobacco rod direction [m]
f p : 巻紙の放射率ま たは巻紙灰の放射率 [一 ] f p: emissivity of roll paper or emissivity of roll ash [1]
σ : Stefan-Boltzmann定数 [ W m "2K "4] σ: Stefan-Boltzmann constant [W m "2 K" 4 ]
Δ ζ : 巻紙厚さ または巻紙灰厚 さ [ m ] Δ :: Roll thickness or roll ash thickness [m]
T oo : 雰囲気温度 [ K ] T oo: Ambient temperature [K]
Φ tp : たばこ刻み と 巻紙または巻紙灰間の総括吸収率 [一 ] Θ : 燃焼刻み温度 [ K ] Φ t p: Total absorption rate between tobacco cut and wrapping paper or ash [1] :: Burning cut temperature [K]
z z : たばこ刻み厚 さ [ m ] z z: Tobacco cut thickness [m]
T t : たばこ刻みの温度 [ K ] T t : Tobacco temperature [K]
λ t : たばこ刻みの熱伝導度 [ W m - 1 K - 1 ] λ t : Tobacco cut thermal conductivity [W m-1 K- 1 ]
( C p ) t : たばこ刻みの熱容量 [ J m -3 ] (C p) t : heat capacity of tobacco cut [J m -3]
∑ t : たばこ刻みの放射率 [一 ] ∑ t : Emissivity of tobacco cut [1]
Φ tt : たばこ刻み間の総括吸収率 [一 ] である。 Φ tt : Total absorption rate between tobacco ticks [1].
( 1 ) 式は、 巻紙の着火点 3 1 の温度の時間変化 (左辺) が、 燃焼たばこ刻み 2 1 か ら巻紙灰 3 2 を通 しての巻紙着火 点 3 1 への伝導伝熱に よ る項 (右辺第 1 項) 、 シガ レ ッ ト外 表面か ら外部への放射伝熱に よ る項 (右辺第 2 項) 、 燃焼た ばこ刻み 2 1 か ら巻紙着火点 3 1 への放射伝熱に よ る項 (右 辺第 3 項) 、 お よび巻紙着火点 3 1 か ら巻紙を通 してのたば こ刻み 2 2 への伝導伝熱に よ る項 (右辺第 4 項) の合計で表 される こ と を意味する。
( 2 ) 式は、 卷紙着火点 3 1 に接する たばこ刻み 2 2 の温 度の時間変化 (左辺) が、 燃焼たばこ刻みか らたばこ刻みを 通 して のた ば こ刻み 2 2 への伝導伝熱に よ る 項 (右辺第 1 項) 、 巻紙着火点 3 1 か ら たばこ刻み 2 2 への伝導伝熱に よ る項 (右辺第 2 項) 、 燃焼たばこ刻みか ら たばこ刻みを通 し てのたばこ刻み 2 2 への放射伝熱に よ る項 (右辺第 3 項) 、 およ びたばこ刻み 2 2 力ゝ ら たばこ刻みを通 しての低温側のた ばこ刻み 2 0 への伝導伝熱に よ る項 (右辺第 4 項) の合計で 表 さ れる こ と を意味する。 In equation (1), the time change (left side) of the temperature of the ignition point 31 of the paper roll is due to the heat transfer from the tobacco cut 21 to the paper ignition point 31 through the paper ash 32. (The first term on the right side), the term based on the radiant heat transfer from the outer surface of the cigarette to the outside (the second term on the right side), The sum of the term due to heat (term 3 on the right side) and the term due to heat transfer from the ignition point 31 of the wrapper to the tobacco cut 22 through the wrapper (term 4 on the right side) Means that Equation (2) indicates that the time change (left side) of the temperature of the tobacco cut 22 in contact with the paper ignition point 3 1 indicates that the conduction transfer from the burning tobacco cut to the tobacco cut 22 through the tobacco cut 2 2 The term due to heat (the first term on the right side), the term due to conduction heat transfer from the paper ignition point 31 to the tobacco cut 22 (the second term on the right side), and from the burning tobacco cut to the tobacco cut The term due to radiative heat transfer to tobacco cut 22 (the third term on the right side), and the conduction transfer to tobacco cut 20 on the cold side through tobacco cut from tobacco cut 22 This means that it is expressed as the sum of the terms due to heat (the fourth term on the right side).
シガ レ ッ ト の 自 然燃焼速度 ( S B R ) を大き く する と い う 本発明の 目 的を達成する ためには、 ( 1 ) 式およ び ( 2 ) 式 で表 される温度の時間変化を大き く すればよい。 In order to achieve the purpose of the present invention of increasing the natural burning rate (SBR) of a cigarette, the temperature change represented by the equations (1) and (2) must be changed over time. Should be increased.
そ こ で、 本発明者 ら は、 ( 1 ) 式お よび ( 2 ) 式中の各種 パラ メ ータ を変化させて、 巻紙の着火点 3 1 の温度の時間変 化に及ぼす影響を計算に よ り 求めた。 こ の際、 ノ、。ラ メ ータ と して巻紙 · 巻紙灰の熱伝導度、 熱容量およ び放射率について それぞれ検討 した。 そ の結果、 シガ レ ッ ト の 自 然燃焼速度 ( S B R ) を大き く する には、 巻紙の熱伝導度を小さ く する か、 または巻紙灰の熱伝導度を大き く する か、 または巻紙の 放射率を小さ く する こ と が最も効果的であ り 、 巻紙 · 巻紙灰 の熱容量お よび放射率の変化は温度の時間変化にそれほ ど影 響を与えないこ と がわかっ た。 Therefore, the present inventors calculated the effect of the temperature of the ignition point 31 of the wrapping paper on the time change by changing various parameters in the equations (1) and (2). I asked. At this time, no. The thermal conductivity, heat capacity and emissivity of the wrapping paper and wrapping paper ash were examined as parameters. As a result, to increase the natural burning rate (SBR) of a cigarette, either reduce the thermal conductivity of the paper wrap, increase the thermal conductivity of the paper ash, or increase the thermal conductivity of the paper ash. It was found that reducing the emissivity was most effective, and that changes in the heat capacity and emissivity of the wrapping paper and ash did not significantly affect the time change of the temperature.
図 2 に巻紙の着火点の温度の時間変化を、 巻紙の熱伝導度 をパラ メ ータ と して示す。 図 2 において、 参照例は巻紙の熱 伝導度が標準的な値であ る場合の計算例、 実線は巻紙の熱伝
導度が参照例 に対 して 2 0 %低い場合 ( — 2 0 % ) の計算 例、 一点鎖線は巻紙の熱伝導度が参照例に対 して 2 0 %高い 場合 ( + 2 0 % ) の計算例であ る。 こ の図力ゝ ら、 巻紙の熱伝 導度を小 さ く する こ と に よ り 巻紙の着火点の温度が時間に対 して上昇 しやすい ( 自 然燃焼速度が大き く な る) こ と がわか る。 Figure 2 shows the change over time of the ignition point of the wrapping paper, and the thermal conductivity of the wrapping paper as a parameter. In Fig. 2, the reference example is a calculation example when the thermal conductivity of the wrapping paper is a standard value, and the solid line is the thermal conductivity of the wrapping paper. Calculation example when the conductivity is 20% lower than the reference example (— 20%). The dashed line indicates the case where the thermal conductivity of the wrapping paper is 20% higher than the reference example (+ 20%). This is a calculation example of. From this figure, it can be seen that by reducing the thermal conductivity of the wrapping paper, the temperature of the ignition point of the wrapping paper tends to rise over time (the natural combustion rate increases). I understand.
図 3 に卷紙の着火点の温度の時間変化を、 巻紙灰の熱伝導 度をパラ メ ータ と して示す。 図 3 において、 参照例は巻紙灰 の熱伝導度が標準的な値であ る場合の計算例、 実線は巻紙灰 の熱伝導度が参照例に対 して 2 0 %高い場合 ( + 2 0 % ) の 計算例、 一点鎖線は巻紙灰の熱伝導度が参照例 に対 して 2 ◦ %低い場合 ( 一 2 0 % ) の計算例である。 こ の図か ら、 巻 紙灰の熱伝導度を大き く する こ と に よ り 巻紙の着火点の温度 が時間に対 して上昇 しやすい ( 自 然燃焼速度が大き く な る) こ と がわカゝる。 Figure 3 shows the temporal change of the ignition point temperature of the paper wrap, and the thermal conductivity of the paper ash as a parameter. In Fig. 3, the reference example is a calculation example in which the thermal conductivity of the paper ash is a standard value, and the solid line is a case in which the thermal conductivity of the paper ash is 20% higher than the reference example (+20) %), And the dashed line is a calculation example when the thermal conductivity of the wrapping paper ash is 2 °% lower than the reference example (120%). From this figure, it can be seen that by increasing the thermal conductivity of the paper ash, the temperature of the ignition point of the paper wrap tends to rise with time (the natural combustion rate increases). Wakapuru.
巻紙お よび巻紙灰の熱伝導度は巻紙の通気度だけでは決定 しないので、 通気度の低い巻紙を用い る こ と ができ る。 した がっ て、 本発明 に よれば、 通気度が 3 0 コ レ ス タ 単位以下 と 低 く 、 しかも熱伝導度が 0 . 3 8 W m - 1 K - 1以下であ る巻紙 を用い、 自 然燃焼速度が大き いシガ レ ッ ト を提供する こ と が でき る。 こ の よ う に通気度が低 く 自 然燃焼速度が大き いシガ レ ツ ト は従来知 られてレヽなかっ た ものであ る。 本発明 におい ては、 巻紙の通気度は 0 コ レス タ 単位以上である こ と が好ま し く 、 巻紙の熱伝導度は 0 . 1 W m - 1 K - 1以上、 0 . 3 8 W m -i K -1以下で あ る こ と が好ま し く 、 0 . 2 〜 0 . 3 7 W
ΙΏ - 1 K - 1であ る こ と が よ り 好ま しい。 Since the thermal conductivity of the wrapping paper and ash is not determined solely by the air permeability of the wrapping paper, a wrapping paper with low air permeability can be used. Therefore, according to the present invention, a paper roll having a low air permeability of 30 collector units or less and a thermal conductivity of 0.38 W m-1 K- 1 or less is used. Cigarettes with a high natural combustion rate can be provided. Such a cigarette with low air permeability and high natural combustion rate has never been known before. In the present invention, the air permeability of the wrapping paper is preferably at least 0 core units, and the thermal conductivity of the wrapping paper is at least 0.1 Wm-1 K-1 and 0.38 Wm. -i K- 1 or less, preferably between 0.2 and 0.37 W ΙΏ-1 K-1 is more preferable.
本発明 において、 巻紙の熱伝導度を小さ く する 具体的な方 法 と しては、 以下の よ う な方法が考え られる。 ( a ) 巻紙中 の填料量を増大 させる。 填料の粒子は巻紙の熱伝導度を低下 させる作用があ る ので、 巻紙中の填料量を増大させる と 卷紙 の熱伝導度が小 さ く な る。 ( b ) 巻紙を構成する繊維量を減 少 さ せる。 繊維は巻紙の熱伝導度を増大させる作用があ る の で、 繊維量を減少 さ せる と 巻紙の熱伝導度が小 さ く な る 。 ( c ) 巻紙を構成する繊維の配列度合を乱れさせる こ と に よ り 、 巻紙の熱伝導度を小さ く する。 ( d ) 巻紙に熱伝導度の 低い材料を混入 して、 巻紙の熱伝導度を小 さ く する。 In the present invention, the following method can be considered as a specific method for reducing the thermal conductivity of the wrapping paper. (A) Increase the amount of filler in the wrapping paper. Since filler particles have the effect of reducing the thermal conductivity of the wrapping paper, increasing the amount of filler in the wrapping paper decreases the thermal conductivity of the wrapping paper. (B) Reduce the amount of fibers that make up the wrapping paper. Since the fiber has the effect of increasing the thermal conductivity of the wrapping paper, reducing the amount of fiber reduces the thermal conductivity of the wrapping paper. (c) The thermal conductivity of the wrapping paper is reduced by disturbing the degree of arrangement of the fibers constituting the wrapping paper. (D) Reduce the thermal conductivity of the wrapping paper by mixing a material with low thermal conductivity into the wrapping paper.
一方、 巻紙灰の熱伝導 を大き く する 具体的な方法 と して は、 粒径の細かい填料を用いる方法が考え られる。 粒径の細 かい填料を含む卷紙が灰になっ た と き には、 灰の構造も細か く な る た め熱伝導が大き く な る。 On the other hand, as a specific method for increasing the heat conduction of the paper ash, a method using a filler having a small particle size can be considered. When the wrapping paper containing the filler having a fine particle size turns into ash, the structure of the ash becomes finer and the heat conduction increases.
ま た、 卷紙の放射率を小 さ く する方法 と しては、 表面に放 射率の小 さ い粒子層 を形成する方法が考え られる。 Further, as a method of reducing the emissivity of the wrapping paper, a method of forming a particle layer having a low emissivity on the surface can be considered.
以下、 本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
表 1 に示すよ う なシガレ ツ ト A〜 F を設計 した。 シガ レ ツ ト A〜 C は従来の も のであ り 、 シガ レ ツ ト D 〜 F は本発明に 係る ものである。 The cigarettes AF shown in Table 1 were designed. Cigarettes A to C are conventional ones, and cigarettes D to F relate to the present invention.
巻紙 と して は、 坪量が 3 0 g / m 2で添加剤 (燃焼調節 剤) を添力 Π していない も のを用いてい る。 填料と しては平均 粒径 0 . 3 mの炭酸カルシウ ム を用いた。 これ らの巻紙の 通気度は 0 〜 2 0 コ レス タ 単位 [ C U ] の範囲である。 巻紙
の熱伝導度およ び巻紙灰の熱伝導度は表 1 に示 した通 り であ る。 The wrapping paper used has a basis weight of 30 g / m 2 and has no additive (combustion control agent). As the filler, calcium carbonate having an average particle diameter of 0.3 m was used. The air permeability of these wrappers is in the range of 0 to 20 core units [CU]. Paper roll The thermal conductivity of the paper and the thermal conductivity of the paper ash are as shown in Table 1.
一方、 たばこ刻み と して は、 密度 2 3 0 m g / c m 3の商 用ブ レン ド 0 . 6 9 g を用いた。 これ ら のたばこ刻みお よび 巻紙を用い、 外径 8 m m の シガ レ ツ ト を製造 した。 On the other hand, 0.69 g of commercial blend having a density of 230 mg / cm 3 was used as the tobacco cut. Using these tobacco cuts and wrapping paper, cigarettes with an outer diameter of 8 mm were manufactured.
シガ レ ッ ト A〜 F について 、 標準喫煙状態 ( I S O ) の も と で 自 然燃焼速度 ( S B R ) を測定 した結果を表 1 に示す。 表 1 Table 1 shows the results of measuring the natural burning rate (SBR) of cigarettes AF under the standard smoking condition (ISO). table 1
表 1 カゝ ら 明 ら かな よ う に、 本発明に係る D〜 F のシガ レ ッ ト は填料の配合割合を高 く する こ と に よ り 卷紙の熱伝導度を 小さ く している ので、 低い通気度 と 大き い 自 然燃焼速度の両 方を満足でき ている。 As is clear from Table 1, the cigarettes D to F according to the present invention reduce the thermal conductivity of the wrapping paper by increasing the blending ratio of the filler. Therefore, both low air permeability and high natural combustion rate are satisfied.
以上詳述 した よ う に本発明に よれば、 巻紙の通気度が小 さ く 、 かつ 自 然燃焼速度が大き いシガ レ ツ ト を提供する こ と が でき る。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a cigarette in which the wrapping paper has a low air permeability and a high natural combustion rate.