WO2023112258A1 - 香味吸引物品に用いる充填要素及びその製造方法 - Google Patents

香味吸引物品に用いる充填要素及びその製造方法 Download PDF

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WO2023112258A1
WO2023112258A1 PCT/JP2021/046519 JP2021046519W WO2023112258A1 WO 2023112258 A1 WO2023112258 A1 WO 2023112258A1 JP 2021046519 W JP2021046519 W JP 2021046519W WO 2023112258 A1 WO2023112258 A1 WO 2023112258A1
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WO
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sheet
filling element
filling
gathering
flavor
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Application number
PCT/JP2021/046519
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋輔 塩谷
啓佑 高木
勝男 加藤
佑太 柳井
Original Assignee
日本たばこ産業株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes

Definitions

  • the present invention relates to a filling element used for flavor inhaling articles and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a filter used for cigarettes. This filter is made by stacking two or more sheets having a filtering function as a filter material while shifting them by a certain width, bending each of the stacked sheets into an S-shape or a Z-shape, and then squeezing and rolling them up into a cylindrical shape. Formed by
  • the filter can be used for non-combustion heating flavor inhalation articles in addition to the combustion heating type cigarette-containing flavor inhalation articles described in Patent Document 1.
  • the filling density of the filter material with which the filter is filled greatly affects the ventilation resistance when the user inhales the flavor inhalation article, and thus the taste obtained by the user.
  • the packing density of the filter is lowered, gaps and cavities are formed in the filter element, which greatly impairs the taste and appearance of the flavor inhalation article. That is, the packing density of the filter element is an important factor in ensuring the quality of the flavor inhaling article.
  • Patent Document 1 when changing the specifications of the flavor inhaling article and the filter used therein, a plurality of sheets are prepared and the number of sheets is changed in order to adjust the packing density of the filter. In addition, it is necessary to adjust the shift width of each sheet, or to change the specifications of the sheets themselves.
  • a packing element used in a flavor inhaling article there are a wide variety of parameters for managing the packing density of a filter formed by filling a sheet, in other words, a packing element used in a flavor inhaling article. It is difficult to easily and precisely control the packing density of the elements.
  • acetate tow which has been widely used as a filter material so far, is made by processing acetate resin fibers made from cellulose acetate into a mesh structure, and is defined as a plastic material.
  • SDGs Stustainable Development Goals
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a filling element for use in flavor inhalation articles, and a method for manufacturing the same, which can easily and highly accurately control the packing density while taking marine pollution into consideration. intended to provide
  • a filling element for use in a flavor inhalation article, wherein a single sheet is randomly gathered in the width direction intersecting the longitudinal direction to reduce the diameter.
  • the sheet is a dry non-woven fabric made by bonding plant-derived fibers with a binder and drying them, including a sheet-filled part and a wrapping paper wrapped around the sheet-filled part.
  • a method for producing a filling element is a method for producing a filling element for use in a flavor inhalation article, wherein a series of sheets made of a dry nonwoven fabric obtained by bonding plant-derived fibers with a binder and drying them are conveyed. a sheet processing step in which the sheet is processed while being processed while the sheet is being conveyed, and a gathering step in which the sheet processed in the sheet processing step is gathered in a width direction intersecting the longitudinal direction of the sheet to form a gathering rod having a reduced diameter; A wrapping step of wrapping the gathering rod formed in the gathering step with wrapping paper to form a filler rod, and a cutting step of cutting the filler rod formed in the wrapping step into filler elements.
  • the filling density of the filling element can be easily and precisely controlled while considering marine pollution.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-combustion heated flavor inhalation article
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a non-combustion heating type flavor inhalation article according to a modification.
  • 1 is a cross-sectional view of a combustion-heated flavor inhalation article
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a combustion heating type flavor inhalation article according to a modification.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a combustion-heated flavor inhalation article according to another modification.
  • FIG. 3 is a longitudinal section through the filling element
  • FIG. 4 is a perspective view of a sheet before crimping;
  • FIG. 1 is a perspective view of a crimped sheet; FIG. It is a captured image which expanded the cross section of the sheet
  • FIG. 11 is an imaged image of a cross section of a sheet with a crimp depth greater than that of FIG. 10.
  • FIG. 1 is a schematic view of a filling element manufacturing apparatus; FIG. 4 is a flow chart describing a method of manufacturing a filler element; 4 is a perspective view of a roller set sandwiching a sheet; FIG. 1 is a table showing various specifications of sheets and the specifications of filling rods made from each sheet.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in airflow resistance PD of filled rods when the crimp depth is changed in sheets of different sheet widths.
  • FIG. 17 is a graph showing changes in the coefficient of variation of airflow resistance shown in FIG. 16;
  • Fig. 10 is a graph showing the sheet filling factor of packing elements made from sheets of different specifications;
  • 2 is a captured image of the end face of the packing element of Sample A;
  • 20 is an image obtained by binarizing the captured image of FIG. 19.
  • FIG. 2 is a captured image of the end face of the packing element of Sample A;
  • 10 is a captured image of the end face of the packing element of Sample E.
  • FIG. It is an image obtained by binarizing the captured image of FIG. 21 .
  • 10 is a captured image of the end face of the packing element of Sample C; It is an image obtained by binarizing the captured image of FIG. 23 .
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a non-combustion-heated flavor inhalation article 1 (hereinafter also referred to as an article).
  • the article 1 is composed of a flavor element 2, a tubular element 4, and a filling element 6 in order from the left side (the tip side of the article 1) as viewed in FIG.
  • Flavor element 2 is formed by filling flavor ingredient 8 .
  • the device (flavor sucker) used to heat the flavor element 2 includes a needle-shaped heater 10, for example. Only the heater 10 of the device is shown in FIG. An article 1 is set in the device, and a heater 10 is inserted into the flavor element 2 to heat it. As a result, the flavor component of the flavor raw material 8 volatilizes.
  • a conductive member such as a metal plate or metal grains may be mixed in the flavor raw material 8 filled in the flavor element 2 . This conductive member is heated by an induced current when the device generates a magnetic field, and the heated conductive member heats the flavor element 2, thereby volatilizing the flavor component of the flavor raw material 8.
  • the flavor raw material 8 is, for example, shredded tobacco, shredded tobacco sheets, or gathered tobacco sheets.
  • the flavor raw material 8 is a sheet formed of wood pulp fiber containing no tobacco to which a flavoring agent or tobacco extract is added, a sheet formed of a non-tobacco plant shredded, or a sheet made of these sheets in a gathered shape. It may be a folded product.
  • the peripheral surface of the flavor raw material 8 is rolled up with a wrapping paper 12. - ⁇
  • the tubular element 4 forms an airflow path in the article 1 and is formed from a cylindrical paper tube 14, for example.
  • the paper tube 14 is formed from a single or double paper web.
  • the packing element 6 is a filter body filled with a packing material 16 .
  • the filling material 16 is a single sheet 34 of non-woven fabric that is gathered, in other words, bundled together.
  • the peripheral surface of the filling element 6 is rolled up with wrapping paper 18 .
  • a continuum is formed by arranging the elements 2, 4, and 6 coaxially in the axial direction X and facing each other.
  • Each element 2, 4, 6 is connected to each other by wrapping chipping paper 20 around the circumference of the continuum.
  • the tubular element 4 and the tipping paper 20 are formed with vent holes 22 for drawing air into the article 1 when the article 1 is aspirated. The air taken into the article 1 from the outside through the ventilation holes 22 cools the flavor components of the flavor element 2 and the volatile components of additives described below, thereby promoting aerosolization of these components.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a non-combustion-heating article 1 according to a modification.
  • This article 1 comprises a filling element 6 in a position similar to that of FIG.
  • the tip filling element 6 is connected to the flavoring element 2 by a wrapping paper 24 .
  • the heater 10 is inserted through the tip filling element 6 into the flavoring element 2 .
  • the filling element 6 at the tip prevents the flavor raw material 8 from spilling from the flavor element 2 to the base of the heater 10 . That is, the filling element 6 at the tip functions as a support segment that supports the flavor raw material 8 filled in the flavor element 2 in the article 1 so that it does not spill down to the heater 10 side. As a result, it is suppressed that the vicinity of the base of the heater 10 of the device is soiled by the spilled flavor raw material 8 .
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a combustion-heated article 1.
  • This article 1 is composed of a flavor element 2 and a filling element 6 in order from the tip side. By igniting and heating the flavor element 2, the flavor component of the flavor raw material 8 volatilizes.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a combustion-heated article 1 according to a variant.
  • This article 1 is composed of a flavor element 2, a filter element 26, and a filling element 6 in order from the tip side.
  • the filter element 26 is formed by wrapping a paper wrapper 30 around a filter material 28 different from the filler material 16 of the filler element 6, such as acetate tow. Filter element 26 is connected to filler element 6 by wrapping paper 32 .
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a combustion-heating article 1 according to another modification.
  • This article 1 is composed of a flavor element 2, a filling element 6, and a filter element 26 in order from the tip side, and has a pattern in which the arrangement of the filter element 26 and the filling element 6 of the article 1 in FIG. is the same as the article 1 in FIG.
  • FIG. 6 shows the end face of the filling element 6 .
  • the filling element 6 has a diameter D of 5.2 mm to 8.2 mm.
  • the diameter D of the filling element 6 was measured using a filter rod measuring instrument (manufactured by SODIM, "SODILINE series”"SODIM-D diameter (laser)". sheet 34 .
  • the sheet 34 is a dry nonwoven fabric made by bonding plant-derived fibers, such as wood pulp fibers, with a water-soluble binder and drying them.
  • plant-derived fibers such as wood pulp fibers
  • a water-soluble binder and drying them.
  • Starch, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, vinyl acetate acrylic copolymer, guar gum, gellan gum and the like are used as the binder.
  • One of the binders described above may be used, or two or more of them may be used in combination.
  • the sheet 34 is formed with a large number of crimped portions 40, which will be described later.
  • the sheet 34 may contain, as additives, an adsorbent such as activated carbon, a flavoring component, a support carrying a flavoring component, pulverized herb plants, pulverized tobacco plants, or tobacco plant extracts.
  • the flavor component contained in the additive can be volatilized not only from the flavor element 2 but also from the filling element 6 by heating with the heater 10 or the conductive member described above. That is, the filling element 6 using the sheet 34 made of nonwoven fabric containing the above-described additive has not only the function of the filter element serving as a filter medium, but also the function of the flavor element 2 .
  • the sheet 34 is randomly gathered in the width direction Z to reduce the diameter.
  • the width direction Z is a direction that crosses the longitudinal direction X of the sheet 34 (the same direction as the axial direction X), and is partially the same as the radial direction Y of the filling element 6 shown in FIG.
  • FIG. 6 schematically shows an example in which the sheet 34 is gathered in a spiral shape, but since the gathering is performed randomly, the gathering form of the sheet 34 is limited to the example shown in FIG. isn't it.
  • the filling element 6 is formed by wrapping the peripheral surface of the sheet filling portion 36 with the wrapping paper 18 and gluing both ends of the wrapping paper 18 for wrapping.
  • a plurality of sheets 34 are prepared in the conventional manner and each There is no need to change the number of sheets 34, adjust the shift width of each sheet 34, or change the specifications of the sheets 34 themselves.
  • the packing density of the sheet 34 in the sheet packing portion 36 can be optimized.
  • FIG. 7 shows a perspective view of the sheet 34 before the crimping process
  • FIG. 8 shows an enlarged cross-sectional image of the sheet 34 before the crimping process.
  • the sheet 34 has a basis weight of 30 g/m 2 to 100 g/m 2 , a thickness t of 0.7 mm to 2.0 mm, and a sheet width Ws of 40 mm to 350 mm in the width direction Z.
  • the basis weight was measured according to ISO 9073-1:1989, Textiles-Test methods for nonwovens-Part 1: Determination of mass per unit area.
  • the thickness t was measured according to ISO 9073-2:1995, Textiles-Test methods for nonwovens-Part 2: Determination of thickness.
  • the sheet 34 is formed of a web-like nonwoven fabric that is entangled without being woven, it has almost irreversible stretchability in the longitudinal direction X and has a large number of raised portions 38 on the front and back surfaces.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the crimped sheet 34
  • FIG. 10 shows a photographed image in which the section of the crimped sheet 34 is enlarged.
  • a predetermined number of crimped portions 40 are formed in the sheet 34 so as to extend in the width direction Y and in the longitudinal direction X.
  • the recess depth (crimp depth) d of the crimped portion 40 is 1.2 mm or less.
  • the crimping process is a crepe process in which the sheet 34 is shaped to have unevenness at intervals.
  • the crimped portion 40 is a concave-convex shape formed on the sheet 34, and is defined as concave portions recessed in various shapes or convex portions protruding in various shapes with respect to the flat surface of the sheet 34.
  • the crimp depth d of the crimped portion 40 formed in the sheet 34 is 0.3 mm.
  • the raised portion 38 is more significantly generated on the sheet 34 .
  • FIG. 11 shows a captured image of the cross section of the sheet 34 with the crimp depth d larger than that in FIG.
  • the crimp depth d of the crimped portion 40 formed in the sheet 34 is 1.0 mm, and the stretching and defibration of the fibers of the sheet 34 and the generation of the raised portion 38 are even more remarkable.
  • the crimped portion 40 formed in the sheet 34 and the drawn, defibrated, and raised portion 38 of the fibers resulting from the formation of the crimped portion 40 increase the surface area of the sheet 34 .
  • the crimped portion 40 in the sheet 34, the entanglement of the fibers of the sheet 34 is promoted when the sheet filling portion 36 is formed.
  • the crimp depth d of the crimped portion 40 it is possible to form the sheet filling portion 36 having a plurality of types of packing densities, and thus the filling elements 6, using one sheet 34 of one type. be. Therefore, the packing density of the packing elements 6 can be easily and precisely controlled as compared with the conventional case.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of an apparatus 50 for manufacturing the filling element 6, and FIG. 13 shows a flow chart explaining the method for manufacturing the filling element 6.
  • FIG. Manufacturing apparatus 50 includes a sheet feeding section 52, a sheet processing section 54, a gathering section 56, a wrapping section 58, a cutting section 60, and the like.
  • the sheet feeding section 52 feeds a series of sheets 34 to the transport path 62 (S1: sheet feeding step).
  • the sheet supply section 52 includes a bobbin 64 around which the sheet 34 is wound, an S-shaped roller set 66, and the like.
  • the S-shaped roller set 66 has a pair of rollers 66a and 66b spaced apart vertically. The outer peripheral surfaces of the rollers 66a and 66b are knurled so that the sheet 34 can be fed out from the bobbin 64 while gripping the sheet 34 without slipping.
  • the sheet 34 fed from the bobbin 64 is wound in an S-shape between a pair of rollers 66a and 66b and supplied to the transport path 62 (P1: S-shaped feed process).
  • the sheet 34 can be conveyed to the sheet processing section 54 while maintaining the thickness t of the sheet 34 without crushing the fibers including the raised portion 38 of the sheet 34 .
  • a single roller having a knurled outer peripheral surface is used instead of the pair of rollers 66a and 66b. You can Also, three or more similar rollers may be used. In any event, when using multiple rollers, it is important not to nip the sheet 34 between the rollers in order to maintain the thickness t of the sheet 34 .
  • Sheet processing section 54 processes the sheet 34 while conveying it along the conveying path 62 (S2: sheet processing step).
  • Sheet processing section 54 includes roller set 68 and control unit 70 .
  • the roller set 68 is composed of a first roller 72 and a second roller 74 , and the sheet 34 is sandwiched and conveyed in the conveying path 62 by the first and second rollers 72 and 74 .
  • At least one of the rotating shafts of the first and second rollers 72, 74 is connected to a drive shaft of a motor (not shown) and driven to rotate by the motor.
  • the motor is electrically connected to the control unit 70 .
  • the rotational speeds of the first and second rollers 72 and 74 are controlled via motors based on signals from the control unit 70 .
  • FIG. 14 shows a perspective view of the roller set 68 with the sheet 34 sandwiched therebetween.
  • the first roller 72 is formed with a ridge (protrusion) 76 protruding along the circumferential direction of the outer peripheral surface thereof.
  • the second roller 74 is formed with grooves (recesses) 78 that mesh with the ridges 76 along the circumferential direction of the outer peripheral surface thereof.
  • the roller set 68 is formed with a meshing region 82 in which a predetermined number of meshing portions 80 are formed in regions extending in the circumferential direction of the outer peripheral surfaces of the first and second rollers 72 and 74 .
  • the meshing region 82 is crimped by each meshing portion 80 in the longitudinal direction X of the sheet 34 .
  • a predetermined number of crimped portions 40 corresponding to the number of meshing portions 80 are formed on the sheet 34 (P2: crimping process).
  • the crimp depth d of the crimped portion 40 can be adjusted by changing the height of the ridges 76 and the depth of the grooves 78 in the meshing portion 80 .
  • the sheet 34 crimped in the crimping process P2 of the sheet processing step S2 is moved in the width direction while the sheet 34 is conveyed on the conveying path 62.
  • a gathering rod 84 having a reduced diameter is formed by gathering at Y (S3: gathering step). Gathering rod 84 becomes sheet filler 36 in a later step when it is formed into filler rod 94 and then cut into filler element 6 .
  • the gathering section 56 includes a liquid addition booth 86, a granule addition unit 88, a trumpet guide 90, a tongue 92, and the like in order from the upstream side in the conveying direction of the conveying path 62.
  • the liquid addition booth 86 sprays the liquid additive onto the sheet 34 before gathering (P3: liquid addition process).
  • Additives are liquids including, for example, plasticizers and perfumes.
  • the granule adding unit 88 comprises a hopper 88a and a spreading roller 88b.
  • Granules are stored in the hopper 88a, and the scatter roller 88b scatters the granules supplied from the hopper 88a onto the sheet 34 before gathering.
  • Granules are granular additives, including particles of, for example, activated charcoal or perfume.
  • Both the trumpet guide 90 and the tongue 92 are tubular. The inner peripheral surface of the trumpet guide 90 is gradually reduced in diameter from the upstream side of the conveying path 62 .
  • the trumpet guide 90 gathers the sheet 34 conveyed along the conveying path 62 at random, reduces the diameter of the sheet 34 into a bar shape, and discharges it toward the tongue 92 . By passing the gathered rod-shaped sheet 34 through the tongue 92 , the diameter of the rod-shaped sheet 34 is further reduced to the diameter of the filling element 6 or less to form the gathering rod 84 .
  • the wrapping section 58 wraps the gathering rod 84 with the supplied wrapping paper 18 to form a filling rod 94 (S4: wrapping step).
  • the cutting section 60 cuts the filling rod 94 to length to form the filling element 6 (S5: cutting step).
  • FIG. 15 shows sheets 34 of various specifications and specifications of filling rods 94 manufactured from each sheet 34 .
  • NBSK Nondic Bleached Softwood Kraft pulp
  • SBSK Southern Bleached Softwood Kraft pulp
  • A EVA / PVAc (mixture of ethylene-vinyl acetate copolymer and polyvinyl acetate)
  • B poly vinyl They were adhered with a binder of acetate-acrylic copolymer) and dried to prepare sheets 34 of sample No. 1 to No. 4.
  • each sample while the weight ratio of the wood pulp and the binder constituting the sheet 34 was varied, the length of the sheet 34 in the longitudinal direction X and the length in the sheet width Ws (length x width) was constant. Then, the thickness t, density, and air permeability of each sample without crimping were measured, and each sheet 34 was supplied to the manufacturing apparatus 50 to manufacture the filling rod 94 .
  • the manufacturing apparatus 50 of the embodiment can be used to manufacture a filling rod 94 with specifications not much different from conventional ones. turned out to be. It has also been found that, when using the manufacturing apparatus 50, the specification of the filling rod 94 and thus of the filling element 6 can be controlled by setting the specification of the sheet 34 in advance.
  • FIG. 16 shows changes in the airflow resistance PD of the filling rod 94 when the crimp depth d is changed in the sheets 34 with different sheet widths Ws.
  • SBSK fibers were adhered together with EVA/PVAc, dried, and had a basis weight of 53 g/m 2 and a thickness t of 1.3 mm.
  • the manufactured filling rod 94 had a length of 120 mm and a circumference of 24.2 mm.
  • five types of sheets 34 having a sheet width Ws ranging from 100 mm to 150 mm were prepared, and the crimp depth d of each sheet 34 was varied from 0 mm to 0.5 mm.
  • FIG. 17 shows changes in the coefficient of variation CV of the ventilation resistance PD shown in FIG.
  • a plurality of filling rods 94 manufactured using sheets 34 with different sheet widths Ws were prepared, and the airflow resistance PD of various filling rods 94 was measured.
  • the standard deviation and average value of the obtained airflow resistance PD were calculated, and the coefficient of variation CV was calculated.
  • the coefficient of variation CV of the airflow resistance PD decreases as the crimp depth d increases. In other words, it was found that increasing the crimp depth d reduces the variation in the airflow resistance PD of the filling rod 94 .
  • FIG. 18 shows the sheet filling factor of packing elements 6 made from sheets 34 of different specifications.
  • SBSK fibers were adhered together with EVA/PVAc, dried, and had a basis weight of 53 g/m 2 and a thickness t of 1.3 mm.
  • Filling elements 6 each having a constant diameter D were produced from the sheets 34 of samples A to D having a sheet width Ws of 100 mm, 110 mm, 120 mm and 128 mm and a crimp depth d of 0 mm or 0.5 mm.
  • sample E a filling element 6 was prepared using acetate tow as the filling material.
  • the end face of the filling element 6 (or the cross section of the filling rod 94) serving as each sample was imaged with a camera, and the captured image was binarized to calculate the sheet filling rate by image analysis.
  • the sheet filling rate approaches 100%, and the occurrence of gaps and cavities in the filling elements 6 can be effectively suppressed. It has been found that the appearance of the end face can be improved.
  • FIG. 19 shows a captured image of the end surface of the filling element 6 of sample A
  • FIG. 20 shows an image obtained by binarizing the captured image of FIG.
  • Sample A uses a sheet 34 having a relatively small sheet width Ws of 100 mm and a crimp depth d of 0 mm.
  • FIG. 21 shows a captured image of the end face of the filling element 6 of sample E
  • FIG. 22 shows an image obtained by binarizing the captured image of FIG.
  • Sample E uses acetate tow as the filling material, so that the sheet filling rate is almost 100%, as is clear from FIG.
  • FIG. 23 shows a captured image of the end surface of the filling element 6 of sample C
  • FIG. 24 shows a binarized image of the captured image of FIG.
  • Sample C uses a sheet 34 having a relatively large sheet width Ws of 120 mm and a crimp depth d of 0.5 mm, so as is clear from FIG. .
  • sample D has a lower sheet packing rate than sample C.
  • the filling element 6 of the embodiment includes the sheet filling portion 36 obtained by randomly gathering one sheet 34 in the width direction Z to reduce the diameter, and the wrapping paper 18 wrapped in the sheet filling portion 36.
  • the sheet 34 is a dry nonwoven fabric made by bonding plant-derived fibers such as wood pulp together with a binder and drying them.
  • a sheet 34 made of a non-woven fabric of wood pulp fibers is formed on a gathering rod 84 in a gathering step S3 through a sheet processing step S2, and further through a wrapping step S4 and a cutting step S5 in order, to form a filling element 6 that does not use a plastic material. Become.
  • one sheet 34 of one type can be used to form a sheet filling portion 36 having a plurality of types of packing densities, and thus the filling elements 6 . Therefore, the packing density of the packing elements 6 can be easily and precisely controlled and optimized.
  • the packing density of the filling element 6 the generation of gaps and cavities in the filling element 6 can be suppressed, and the ventilation resistance PD of the filling element 6 can be optimized, so the taste of the article 1 is improved. can be achieved. Also, the appearance of the end face of the filling element 6 can be improved. Therefore, the quality of the article 1 can be ensured.
  • the filling element 6 has a diameter D of 5.2 mm to 8.2 mm
  • the sheet 34 has a basis weight of 30 g/m 2 to 100 g/m 2 and a thickness t of 0.7 mm to 100 g/m 2 . 2.0 mm
  • the sheet width Ws is from 40 mm to 350 mm. From the measurement results shown in FIGS. 15 to 18, it is possible to effectively suppress the occurrence of gaps and cavities in the filling element 6 by making the sheet 34 and the filling element 6 to the above specifications. Also, the appearance of the end face of the filling element 6 can be further improved.
  • the sheet 34 has crimped portions 40 that are aligned in the width direction Z and extend in the longitudinal direction X.
  • the crimped portion 40 is formed in the crimping process P2 of the sheet processing step S2 while the sheet 34 is conveyed.
  • the surface area of the sheet 34 can be increased, and the entanglement of the fibers of the sheet 34 when the sheet filling portion 36 is formed is promoted. Therefore, it is possible to more effectively suppress the formation of gaps and cavities in the filling element 6, and the appearance of the end surface of the filling element 6 can be further improved.
  • the crimp depth d of the crimped portion 40 is 1.2 mm or less.
  • the airflow resistance PD of the filling element 6 can be further optimized. Variation can be suppressed. Therefore, the quality of the article 1 is further improved.
  • an S-shaped feed process P1 is performed in which the sheet 34 fed from the bobbin 64 is passed between a pair of vertically spaced rollers 66a and 66b in an S-shaped manner to supply the sheet 34 to the conveying path 62. . Accordingly, the sheet 34 can be conveyed to the sheet processing section 54 while maintaining the thickness t of the sheet 34 without crushing the fibers including the raised portion 38 of the sheet 34 . Therefore, when adjusting the crimp depth d of the crimped portion 40, there is no need to strictly manage factors other than the crimp depth d, such as the degree of pressing and stretching of the sheet . Therefore, the packing density of the packing elements 6 can be controlled more easily and with high precision.
  • the meshing portion 80 of the roller set 68 can be formed by meshing projections and recesses having shapes other than the projections 76 and the recesses 78 .
  • the formation area of the crimped portion 40 formed on the sheet 34, the crimp pattern, and the shape of the crimped portion 40 are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are permitted. This increases the degree of freedom in crimping the sheet 34, so that the packing density of the packing elements 6 can be controlled more easily and with high accuracy.
  • the configuration of the article 1 and the location and number of filling elements 6 in the article 1 are not limited to the forms described. Since the filling element 6 of the embodiment can be used as various elements of the article 1, various variations of the article 1 can be realized.

Landscapes

  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)

Abstract

香味吸引物品１に用いる充填要素６であって、１枚のシート３４をその長手方向Ｘと交差する幅方向Ｚにランダムにギャザリングして縮径させたシート充填部３６と、シート充填部３６にラッピングされる巻紙１８とを含み、シート３４は、植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布である。

Description

香味吸引物品に用いる充填要素及びその製造方法
　本発明は、香味吸引物品に用いる充填要素及びその製造方法に関する。
　特許文献１には、シガレットに用いるフィルタの製造方法が開示されている。このフィルタは、フィルタ材料として濾過機能を有する２枚以上のシートを一定幅にずらして重ね合わせ、重ね合わせた各シートをＳ字形状、或いはＺ字形状に折り曲げた後に絞って円柱状に巻き上げることにより形成される。
特公昭４４－３７２７号公報
　フィルタは、特許文献１に記載の燃焼加熱型のシガレットを含む香味吸引物品の他、非燃焼加熱型の香味吸引物品に用いることができる。フィルタに充填されるフィルタ材料の充填密度は、ユーザが香味吸引物品を吸引する際の通気抵抗、ひいてはユーザが得られる喫味に大きく影響する。フィルタの充填密度が低下すると、フィルタ要素に隙間や空洞が生じ、香味吸引物品の喫味及び外観が大きく損なわれる。すなわち、フィルタ要素の充填密度は、香味吸引物品の品質を確保するうえでの重要なファクターとなる。
　特許文献１に記載の製造方法においては、香味吸引物品及びそれに用いるフィルタの仕様を変更する際、フィルタの充填密度を調整するために、シートを複数枚用意して、各シートの枚数を変更したり、重ねた各シートのずらし幅を調整したり、或いは、シート自体の仕様を変更したりしなければならならない。このように、従来においては、シートを充填して形成されるフィルタ、換言すると、香味吸引物品に用いる充填要素の充填密度を管理するためのパラメータが多種多様となるため、要求仕様に応じて充填要素の充填密度を容易に且つ高精度に制御するのは困難である。
　また、これまでフィルタ材料として多く用いられてきたアセテート・トウは、酢酸セルロースから作られるアセテート樹脂の繊維を網目構造に加工したものであり、プラスチック材として定義される。昨今、ＳＤＧｓ（Sustainable Development Goals（持続可能な開発目標））において掲げられている１４番目の「海の豊かさを守ろう」という目標を達成する取り組みとして、プラスチック材の使用量削減が求められている。従って、海洋汚染の観点から、フィルタ材料、換言すると、充填材料の見直しが必要である。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、海洋汚染に配慮しつつ、充填密度を容易に且つ高精度に制御することができる、香味吸引物品に用いる充填要素及びその製造方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するべく、一態様に係る充填要素は、香味吸引物品に用いる充填要素であって、１枚のシートをその長手方向と交差する幅方向にランダムにギャザリングして縮径させたシート充填部と、シート充填部にラッピングされる巻紙とを含み、シートは、植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布である。
　一態様に係る充填要素の製造方法は、香味吸引物品に用いる充填要素の製造方法であって、植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布からなる一連のシートを搬送しながら処理するシート処理ステップと、シートの搬送過程にて、シート処理ステップにて処理されたシートをその長手方向と交差する幅方向にギャザリングして縮径させたギャザリングロッドを形成するギャザリングステップと、ギャザリングステップにて形成されたギャザリングロッドを巻紙でラッピングして充填ロッドを形成するラッピングステップと、ラッピングステップで形成された充填ロッドを充填要素に切断する切断ステップとを含む。
　海洋汚染に配慮しつつ、充填要素の充填密度を容易に且つ高精度に制御することができる。
非燃焼加熱型の香味吸引物品の横断面図である。 変形例に係る非燃焼加熱型の香味吸引物品の横断面図である。 燃焼加熱型の香味吸引物品の横断面図である。 変形例に係る燃焼加熱型の香味吸引物品の横断面図である。 別の変形例に係る燃焼加熱型の香味吸引物品の横断面図である。 充填要素の縦断面図である。 捲縮処理前のシートの斜視図である。 捲縮処理前のシートの断面を拡大した撮像画像である。 捲縮処理を施したシートの斜視図である。 捲縮処理を施したシートの断面を拡大した撮像画像である。 図１０の場合よりも捲縮深さを大きくしたシートの断面の撮像画像である。 充填要素の製造装置の概略図である。 充填要素の製造方法を説明するフローチャートである。 シートを挟んだローラセットの斜視図である。 各種仕様のシートと各シートから製造した充填ロッドの仕様とを示す表である。 異なるシート幅のシートにおいて捲縮深さを変えたときの充填ロッドの通気抵抗ＰＤの変化を示すグラフである。 図１６に示した通気抵抗の変動係数の変化を示すグラフである。 異なる仕様のシートから製造した充填要素のシート充填率を示すグラフである。 サンプルＡの充填要素の端面の撮像画像である。 図１９の撮像画像を二値化処理した画像である。サンプルＡの充填要素の端面の撮像画像である。 サンプルＥの充填要素の端面の撮像画像である。 図２１の撮像画像を二値化処理した画像である。 サンプルＣの充填要素の端面の撮像画像である。 図２３の撮像画像を二値化処理した画像である。
＜香味吸引物品＞
　図１は、非燃焼加熱型の香味吸引物品１（以下、物品ともいう）の横断面図を示す。物品１は、図１で見て左側（物品１の先端側）から順に、香味要素２、管状要素４、及び充填要素６から構成されている。香味要素２は、香味原料８を充填することにより形成されている。
　香味要素２を加熱するために使用するデバイス（香味吸引器）は、例えばニードル形状のヒータ１０を備えている。図１にはデバイスのヒータ１０のみが示される。デバイスに物品１をセットし、香味要素２にヒータ１０を差し込んで加熱する。これにより、香味原料８の香味成分が揮散する。なお、香味要素２に充填された香味原料８内に、金属板や金属粒等の導電性部材を混在させても良い。この導電性部材は、デバイスが磁場を発生することにより誘導電流によって加熱され、加熱された導電性部材が香味要素２を加熱することにより、香味原料８の香味成分が揮散する。
　香味原料８は、例えば、刻みたばこ、たばこシートを細断した物、或いは、たばこシートをギャザー状に折り畳んだ物である。香味原料８は、たばこを含まない木材パルプ繊維から形成されたシートに香料やたばこ抽出物を添加した物、非たばこ植物から形成されたシートを細断した物、或いは、これらのシートをギャザー状に折り畳んだ物であっても良い。香味原料８の周面は巻紙１２で巻き上げられている。
　管状要素４は、物品１において気流経路を形成し、例えば円筒状の紙管１４から形成されている。紙管１４は、一重又は二重のペーパウエブから形成される。充填要素６は、充填材料１６を充填した濾過体である。充填材料１６は、不織布からなる１枚のシート３４がギャザリングされて、換言すると寄せ集めて束ねられている。充填要素６の周面は巻紙１８で巻き上げられている。
　各要素２、４、６を軸線方向Ｘに同軸に並べて突き合せて配置することにより連続体が形成される。各要素２、４、６は、連続体の周面にチップペーパ２０を巻き付けることにより互いに接続される。管状要素４及びチップペーパ２０には、物品１の吸引時に物品１内に空気を取り込むための通気孔２２が形成される。通気孔２２を介して外部から物品１内に取り込まれた空気により、香味要素２の香味成分や後述する添加剤の揮発成分が冷却され、これらの成分のエアロゾル化が促進される。
　図２は、変形例に係る非燃焼加熱型の物品１の横断面図を示す。この物品１は、図１と同様の位置に充填要素６を備え、さらに香味要素２の管状要素４とは反対側の隣接位置、すなわち物品１の先端に充填要素６を備える。先端の充填要素６は、巻紙２４により香味要素２に接続される。ヒータ１０は、先端の充填要素６を貫通して香味要素２に差し込まれる。
　この際、先端の充填要素６は、香味要素２から香味原料８がヒータ１０の根元に零れ落ちることを抑制する。すなわち、先端の充填要素６は、物品１において、香味要素２に充填された香味原料８がヒータ１０側に零れ落ちないように支持する支持セグメントとして機能する。これにより、零れ落ちた香味原料８によってデバイスのヒータ１０の根元周辺が汚れることが抑制される。
　図３は、燃焼加熱型の物品１の横断面図を示す。この物品１は、先端側から順に、香味要素２、及び充填要素６から構成され、香味要素２を着火して加熱することにより香味原料８の香味成分が揮発する。図４は、変形例に係る燃焼加熱型の物品１の横断面図を示す。この物品１は、先端側から順に、香味要素２、フィルタ要素２６、及び充填要素６から構成されている。フィルタ要素２６は、充填要素６の充填材料１６とは異なるフィルタ材料２８、例えばアセテート・トウに巻紙３０を巻き付けて形成される。フィルタ要素２６は、充填要素６と巻紙３２により接続されている。
　図５は、別の変形例に係る燃焼加熱型の物品１の横断面図を示す。この物品１は、先端側から順に、香味要素２、充填要素６、及びフィルタ要素２６から構成され、図４の物品１のフィルタ要素２６と充填要素６との配置を変えたパターンであり、その他の構成は図４の物品１と同様である。
＜充填要素＞
　図６は、充填要素６の端面を示す。充填要素６は、直径Ｄが５．２ｍｍから８．２ｍｍである。なお、充填要素６の直径Ｄは、フィルタロッド測定器（SODIM社製、「SODILINE series」の「SODIM-D diameter(laser)」を用いて測定した。また、充填要素６の充填材料１６は１枚のシート３４である。
　シート３４は、植物由来の繊維、例えば木材パルプ繊維同士を水溶性のバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布である。バインダは、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニルアクリルコポリマー、グアガム、ジェランガム等を用いる。これらのバインダは前述したうちの一種類を用いても良く、二種類以上を併用しても良い。
　また、シート３４には、後述する捲縮部４０が多数形成されている。シート３４に、添加剤として、活性炭等の吸着剤、香料成分、香料成分を担持させた担持体、ハーブ植物の粉砕物、たばこ植物の粉砕物、たばこ植物の抽出物を含ませても良い。この場合、前述したヒータ１０や導電性部材による加熱により、香味要素２のみならず、充填要素６からも、前述した添加剤に含まれる香味成分を揮散させることができる。すなわち、前述した添加剤を含ませた不織布からなるシート３４を用いた充填要素６は、濾過体となるフィルタ要素の機能のみならず、香味要素２の機能をも有する。このシート３４を幅方向Ｚにランダムにギャザリングして縮径する。
　これにより、後述するギャザリングロッド８４が形成され、さらに切断を経て、シート充填部３６が形成される。なお、幅方向Ｚは、シート３４の長手方向Ｘ（軸線方向Ｘと同一方向）と交差する方向であり、図６に示す充填要素６の径方向Ｙと一部において同一方向である。また、図６は、シート３４が渦巻き状にギャザリングされた一例を模式的に示しているが、ギャザリングはランダムに行われるため、シート３４のギャザリング形態は、図６で示す例に限定されるものではない。
　シート充填部３６の周面を巻紙１８で包み込み、巻紙１８の両端を糊付けしてラッピングすることにより充填要素６が形成される。１枚のシート３４をギャザリングしてシート充填部３６ひいては充填要素６を形成することにより、充填要素６の充填密度を調整するために、従来のように、シート３４を複数枚用意して、各シート３４の枚数を変更したり、重ねた各シート３４のずらし幅を調整したり、或いは、シート３４自体の仕様を変更したりする必要はない。さらに、シート３４に捲縮処理を施して捲縮部４０を形成することにより、シート充填部３６におけるシート３４の充填密度の最適化が可能である。
　図７は捲縮処理前のシート３４の斜視図を示し、図８は捲縮処理前のシート３４の断面を拡大した撮像画像を示す。シート３４は、坪量が３０ｇ／ｍ２から１００ｇ／ｍ２であり、厚みｔが０．７ｍｍから２．０ｍｍであり、幅方向Ｚにおけるシート幅Ｗｓが４０ｍｍから３５０ｍｍである。なお、坪量は、ISO 9073-1:1989，Textiles-Test methods for nonwovens-Part 1: Determination of mass per unit areaに則って測定した。また、厚みｔは、ISO 9073-2:1995，Textiles-Test methods for nonwovens-Part 2: Determination of thicknessに則って測定した。
　また、シート３４は、織り込まずに絡み合わせたウエブ状の不織布から形成されるため、長手方向Ｘにおいてほぼ不可逆的な延伸性を有するとともに、表裏面に多数の起毛部３８を有する。
＜シートの捲縮処理＞
　図９は捲縮処理を施したシート３４の斜視図を示し、図１０は捲縮処理を施したシート３４の断面を拡大した撮像画像を示す。シート３４には、幅方向Ｙに亘って並び且つ長手方向Ｘに延びる凹条の捲縮部４０が所定数形成されている。捲縮部４０の凹深さ（捲縮深さ）ｄは１．２ｍｍ以下である。なお、捲縮処理とは、シート３４に間隔を存して凹凸に型付けするクレープ加工のことである。
　捲縮部４０とは、シート３４に形成される凸凹型であり、シート３４の平坦な表面に対し、種々形状で凹んだ凹部、又は種々形状で突出した凸部と定義される。図１０に示す場合、シート３４に形成される捲縮部４０の捲縮深さｄは０．３ｍｍであり、シート３４の繊維が延伸されて解繊されることにより、図８に示す場合に比して、シート３４に起毛部３８がより顕著に発生する。
　図１１は、図１０の場合よりも捲縮深さｄを大きくしたシート３４の断面の撮像画像を示す。図１１に示す場合、シート３４に形成される捲縮部４０の捲縮深さｄは１．０ｍｍであり、シート３４の繊維の延伸、解繊、及び起毛部３８の発生はより一層顕著となる。シート３４に形成された捲縮部４０、及び捲縮部４０の形成に伴い生ずる繊維の延伸、解繊、起毛部３８は、シート３４の表面積を増大させる。
　また、シート３４に捲縮部４０を形成することにより、シート充填部３６を形成したときのシート３４の繊維の絡み合いが促進される。また、捲縮部４０の捲縮深さｄを調整することにより、１種類且つ１枚のシート３４を用いて、複数種類の充填密度を有するシート充填部３６、ひいては充填要素６を形成可能である。従って、従来の場合に比して、充填要素６の充填密度を容易に且つ高精度に制御することができる。また、充填要素６における隙間や空洞の発生を効果的に抑制することができ、さらに、充填要素６の端面の外観を向上することができる。
＜充填要素の製造装置及び製造方法＞
　図１２は、充填要素６の製造装置５０の概略図を示し、図１３は、充填要素６の製造方法を説明するフローチャートを示す。製造装置５０は、シート供給セクション５２、シート処理セクション５４、ギャザリングセクション５６、ラッピングセクション５８、及び切断セクション６０などを備えている。充填要素６の製造が開始されると、シート供給セクション５２は、一連のシート３４を搬送経路６２に供給する（Ｓ１：シート供給ステップ）。
　シート供給セクション５２は、シート３４が巻回されたボビン６４、及びＳ字ローラセット６６などを備えている。Ｓ字ローラセット６６は、上下に離間した一対のローラ６６ａ，６６ｂを有する。ローラ６６ａ，６６ｂは、それぞれ外周面にローレット加工が施されており、シート３４を滑らないようにグリップした状態でボビン６４から繰り出すことができる。シート供給ステップＳ１において、ボビン６４から繰り出されたシート３４は、一対のローラ６６ａ，６６ｂの間にＳ字状に掛け回されて搬送経路６２に供給される（Ｐ１：Ｓ字フィードプロセス）。
　Ｓ字フィードプロセスＰ１を行うことにより、シート３４の起毛部３８を含む繊維を押し潰すことなく、シート３４の厚みｔを維持した状態でシート処理セクション５４に搬送することができる。なお、シート３４の厚みｔを維持した状態で、シート３４をシート処理セクション５４に搬送可能であれば、一対のローラ６６ａ，６６ｂの代わりに、外周面にローレット加工を施した単数のローラを使用しても良い。また、同様のローラを３つ以上使用しても良い。何れにせよ、複数のローラを使用する際には、シート３４の厚みｔを維持するために、ローラ間においてシート３４をニップさせないことが重要である。
　次に、シート処理セクション５４は、シート３４を搬送経路６２にて搬送しながら処理する（Ｓ２：シート処理ステップ）。シート処理セクション５４は、ローラセット６８と制御ユニット７０とを備えている。ローラセット６８は、第１ローラ７２と第２ローラ７４とから構成され、第１及び第２ローラ７２，７４により搬送経路６２においてシート３４を挟んで搬送する。
　第１及び第２ローラ７２，７４の少なくとも一方の回転軸は、図示しないモータの駆動軸に連結され、モータにより回転駆動される。モータは、制御ユニット７０に電気的に接続されている。第１及び第２ローラ７２，７４の回転速度は、制御ユニット７０からの信号に基づいてモータを介して制御される。
　図１４は、シート３４を挟んだローラセット６８の斜視図を示す。第１ローラ７２には、その外周面の周方向に亘って突出した凸条（凸部）７６が形成される。第２ローラ７４には、その外周面の周方向に亘って、凸条７６に噛み合う凹条（凹部）７８が形成される。ローラセット６８がシート３４を挟んで搬送する際、第１及び第２ローラ７２，７４が図５に示す矢印方向に回転することにより、凸条７６と凹条７８とがシート３４を介して噛み合い、ローラセット６８に噛合部８０が形成される。
　ローラセット６８には、第１及び第２ローラ７２，７４の各外周面の周方向に亘る領域に、所定数の噛合部８０が形成された噛合領域８２が形成される。噛合領域８２は、シート３４の長手方向Ｘに亘る領域に、各噛合部８０によって捲縮処理を施す。これにより、シート３４に噛合部８０の数に対応する所定数の捲縮部４０が形成される（Ｐ２：捲縮プロセス）。噛合部８０における凸条７６の高さ及び凹条７８の深さを変更することにより、捲縮部４０の捲縮深さｄを調整することができる。
　次に、図１２及び図１３に示すように、ギャザリングセクション５６では、搬送経路６２におけるシート３４の搬送過程にて、シート処理ステップＳ２の捲縮プロセスＰ２で捲縮処理されたシート３４を幅方向Ｙにギャザリングして縮径させたギャザリングロッド８４を形成する（Ｓ３：ギャザリングステップ）。ギャザリングロッド８４は、後のステップにおいて充填ロッド９４に成形された後に切断られて充填要素６となったとき、シート充填部３６となる。
　詳しくは、ギャザリングセクション５６は、搬送経路６２の搬送方向における上流側から順に、液体添加ブース８６、顆粒添加ユニット８８、トランペットガイド９０、及びトング９２などを備えている。液体添加ブース８６は、ギャザリング前のシート３４に液体の添加剤を吹き付ける（Ｐ３：液体添加プロセス）。添加剤は、例えば可塑剤や香料を含む液体である。顆粒添加ユニット８８は、ホッパ８８ａ及び散布ローラ８８ｂを備える。
　ホッパ８８ａには顆粒が貯留され、散布ローラ８８ｂはホッパ８８ａから供給される顆粒をギャザリング前のシート３４に散布する。顆粒は、粒状の添加剤であって、例えば活性炭や香料の粒子を含む。トランペットガイド９０及びトング９２は、何れも筒状をなす。トランペットガイド９０は、その内周面が搬送経路６２の上流側から徐々に縮径されている。
　トランペットガイド９０は、搬送経路６２を搬送されるシート３４をランダムにギャザリングしつつ棒状に縮径し、トング９２に向けて放出する。ギャザリングされた棒状のシート３４がトング９２を通過することにより、棒状のシート３４は、充填要素６の直径以下にさらに縮径されてギャザリングロッド８４に成形される。
　次に、ラッピングセクション５８は、供給された巻紙１８でギャザリングロッド８４をラッピングして充填ロッド９４を形成する（Ｓ４：ラッピングステップ）。次に、切断セクション６０は、充填ロッド９４を所定長さに切断して充填要素６を形成する（Ｓ５：切断ステップ）。
　図１５は、各種仕様のシート３４と各シート３４から製造した充填ロッド９４の仕様とを示す。木材パルプとしてのＮＢＳＫ(Nordic Bleached Softwood Kraft pulp)又はＳＢＳＫ(Southern Bleached Softwood Kraft pulp)の繊維同士を、Ａ(EVA/PVAc（ethylene-vinyl acetate copolymerとpolyvinyl acetateとの混合物)）又はＢ(poly vinyl acetate-acrylic copolymer)のバインダで接着して乾燥させ、サンプルNo.１からNo.４のシート３４を作成した。
　図１５に示すように、各サンプルにおいては、シート３４を構成する木材パルプとバインダとの重量比を異ならしめる一方、シート３４の長手方向Ｘの長さ及びシート幅Ｗｓ（縦×横）における長さは一定とした。そして、捲縮処理を施していない状態の各サンプルにおけるシート３４の厚みｔ、密度、及び通気度をそれぞれ測定したうえで、各シート３４を製造装置５０に供給し、充填ロッド９４を製造した。
　さらに、各サンプルにおける所定長さの充填ロッド９４を複数本用意したうえで、各充填ロッド９４の重量、周長、充填密度、真円率、ＰＤ（通気抵抗）、及び硬さを測定し、これらの各測定値の平均値をそれぞれ算出した。また、ＰＤの平均値と標準偏差からＰＤのＣＶ（変動係数）を算出した。図１５に示すこれらの算出値を確認した結果、各種仕様のシート３４を用いた場合であっても、実施形態の製造装置５０を用いることにより、従来と大差ない仕様の充填ロッド９４を製造可能であることが判明した。また、製造装置５０を用いた場合、シート３４の仕様を予め設定することにより、充填ロッド９４ひいては充填要素６の仕様を制御可能であることが判明した。
　図１６は、異なるシート幅Ｗｓのシート３４において捲縮深さｄを変えたときの充填ロッド９４の通気抵抗ＰＤの変化を示す。シート３４は、ＳＢＳＫの繊維同士を、EVA/PVAcで接着して乾燥させ、坪量を５３ｇ／ｍ２とし、厚みｔを１．３ｍｍとした。また、製造した充填ロッド９４の長さは１２０ｍｍとし、周長は２４．２ｍｍとした。さらに、上記シート３４をシート幅Ｗｓが１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲となる５種類用意し、各シート３４において、捲縮深さｄを０ｍｍから０．５ｍｍの範囲で変更した。
　この結果、充填ロッド９４の直径Ｄが一定である場合、シート３４のシート幅Ｗｓが大きいと、充填ロッド９４のシート充填率が増大し、通気抵抗ＰＤも大きくなることが判明した。また、シート３４に捲縮処理を施した場合、施さない場合に比して、通気抵抗ＰＤは小さくなることが判明した。さらに、捲縮深さｄを大きくすると、通気抵抗ＰＤも大きくなることが判明した。
　図１７は、図１６に示した通気抵抗ＰＤの変動係数ＣＶの変化を示す。異なるシート幅Ｗｓのシート３４を用いて製造した充填ロッド９４を複数本用意し、各種の充填ロッド９４の通気抵抗ＰＤを測定した。得られた通気抵抗ＰＤの標準偏差及び平均値を算出し、ひいては変動係数ＣＶを算出した。この結果、シート幅Ｗｓの大きさに拘わらず、捲縮深さｄを大きくすると、通気抵抗ＰＤの変動係数ＣＶは小さくなることが判明した。すなわち、捲縮深さｄを大きくすることにより、充填ロッド９４における通気抵抗ＰＤのばらつきは小さくなることが判明した。
　図１８は、異なる仕様のシート３４から製造した充填要素６のシート充填率を示す。シート３４は、ＳＢＳＫの繊維同士を、EVA/PVAcで接着して乾燥させ、坪量を５３ｇ／ｍ２とし、厚みｔを１．３ｍｍとした。また、シート幅Ｗｓを１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、１２８ｍｍとし、捲縮深さｄを０ｍｍ又は０．５ｍｍとしたサンプルＡからＤのシート３４からそれぞれ一定の直径Ｄとなる充填要素６を製造した。また、サンプルＥとして、アセテート・トウを充填材料とした充填要素６を用意した。
　各サンプルとなる充填要素６の端面（又は充填ロッド９４の断面）をカメラで撮像し、撮像画像を二値化処理することによりシート充填率を画像分析により算出した。この結果、捲縮深さｄを大きくすることにより、シート充填率が１００％に近づく値となり、充填要素６における隙間や空洞の発生を効果的に抑制することができ、さらに、充填要素６の端面の外観を向上することができることが判明した。
　図１９は、サンプルＡの充填要素６の端面の撮像画像を示し、図２０は、図１９の撮像画像を二値化処理した画像を示す。サンプルＡは、シート幅Ｗｓが比較的小さい１００ｍｍ、捲縮深さｄが０ｍｍのシート３４を用いているため、図２０から明らかなように、充填要素６には隙間９６が多数発生する。一方、図２１は、サンプルＥの充填要素６の端面の撮像画像を示し、図２２は、図２０の撮像画像を二値化処理した画像を示す。
　サンプルＥは、アセテート・トウを充填材料としていることにより、図２２から明らかなように、シート充填率はほぼ１００％となる。これに対し、図２３は、サンプルＣの充填要素６の端面の撮像画像を示し、図２４は、図２３の撮像画像を二値化処理した画像を示す。サンプルＣは、シート幅Ｗｓが比較的大きい１２０ｍｍ、捲縮深さｄが０．５ｍｍのシート３４を用いているため、図２３から明らかなように、充填要素６には隙間９６がそれほど発生しない。
　すなわち、シート幅Ｗｓを所定の大きさとし、さらにシート３４に所定の捲縮深さｄとなる捲縮部４０を形成することにより、充填材料をシート３４とした場合であっても、アセテート・トウを充填材料とした充填要素６に近いシート充填率を実現可能であることが判明した。また、図１８に示されるように、サンプルＤは、サンプルＣに比してシート充填率が低下している。
　これは、一定の直径Ｄとなる充填要素６を製造する際、シート幅Ｗｓが大きすぎると、たとえシート３４に捲縮処理を施したとしても、隙間９６が生じ易くなるためであると考えられる。従って、充填要素６の直径Ｄに応じて、最適なシート幅Ｗｓ及び最適な捲縮深さｄが存在することが判明した。
　以上のように、実施形態の充填要素６は、１枚のシート３４を幅方向Ｚにランダムにギャザリングして縮径させたシート充填部３６と、シート充填部３６にラッピングされる巻紙１８とを含み、シート３４は、木材パルプなどの植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布である。木材パルプ繊維の不織布からなるシート３４は、シート処理ステップＳ２を経てギャザリングステップＳ３にてギャザリングロッド８４に形成され、さらにラッピングステップＳ４、切断ステップＳ５を順に経て、プラスチック材を使用しない充填要素６となる。
　これにより、ＳＤＧｓにおいて掲げられている１４番目の「海の豊かさを守ろう」という目標を達成することができ、プラスチック材による海洋汚染の阻止に貢献することができる。また、１種類且つ１枚のシート３４を用いて、複数種類の充填密度を有するシート充填部３６、ひいては充填要素６を形成することができる。従って、充填要素６の充填密度を容易に且つ高精度に制御し、最適化することができる。
　また、充填要素６の充填密度を最適化することにより、充填要素６における隙間や空洞の発生を抑制し、充填要素６の通気抵抗ＰＤを最適化することができるため、物品１の喫味の向上を図ることができる。また、充填要素６の端面の外観を向上することができる。従って、物品１の品質を確保することができる。
　より具体的には、充填要素６は、直径Ｄが５．２ｍｍから８．２ｍｍであり、シート３４は、坪量が３０ｇ／ｍ２から１００ｇ／ｍ２であり、厚みｔが０．７ｍｍから２．０ｍｍであり、シート幅Ｗｓが４０ｍｍから３５０ｍｍである。図１５から図１８に示した測定結果から、シート３４及び充填要素６を上記仕様とすることにより、充填要素６における隙間や空洞の発生を効果的に抑制することができる。また、充填要素６の端面の外観をさらに向上することができる。
　また、シート３４は、幅方向Ｚに亘って並び且つ長手方向Ｘに延びる捲縮部４０を有する。捲縮部４０は、シート３４の搬送過程にて、シート処理ステップＳ２の捲縮プロセスＰ２において形成される。これにより、シート３４の表面積の増大を図ることができるとともに、シート充填部３６を形成したときのシート３４の繊維の絡み合いが促進される。従って、充填要素６における隙間や空洞の発生をさらに効果的に抑制することができ、充填要素６の端面の外観をさらに向上することができる。
　また、捲縮部４０の捲縮深さｄは１．２ｍｍ以下である。特に図１６及び図１８に示した測定結果から、シート３４及び充填要素６を上記仕様とすることにより、充填要素６の通気抵抗ＰＤのさらなる最適化を図ることができ、また、通気抵抗ＰＤのばらつきを抑制することができる。従って、物品１の品質がさらに向上する。
　また、シート供給ステップＳ２において、ボビン６４から繰り出されたシート３４を上下に離間した一対のローラ６６ａ，６６ｂの間にＳ字状に掛け回して搬送経路６２に供給するＳ字フィードプロセスＰ１を行う。これにより、シート３４の起毛部３８を含む繊維を押し潰すことなく、シート３４の厚みｔを維持した状態でシート処理セクション５４に搬送することができる。従って、捲縮部４０の捲縮深さｄを調整する際、シート３４の押圧度合や延伸度合などの捲縮深さｄ以外の要素を厳密に管理する必要がない。従って、充填要素６の充填密度をより一層容易に且つ高精度に制御することができる。
　以上で実施形態についての説明を終えるが、上記実施形態は、限定的ではなく、趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。例えば、ローラセット６８の噛合部８０は、凸条７６及び凹条７８以外の形状の凸部及び凹部による噛み合いにより形成することができる。これにより、シート３４に形成する捲縮部４０の形成領域、捲縮パターン、捲縮部４０の形状は、前述した実施形態に限らず、種々の変更が許容される。これにより、シート３４の捲縮処理の自由度が高まるため、充填要素６の充填密度をより一層容易に且つ高精度に制御することができる。
　また、シート３４の仕様によっては、シート３４に捲縮処理を施さない場合（捲縮深さｄ＝０ｍｍ）もあり得る。また、物品１の構成、及び物品１における充填要素６の位置及び数は、説明した形態に限定されない。実施形態の充填要素６は、物品１の多様な要素として用いることができるため、物品１の多様なバリエーションを実現することができる。
　　１　　香味吸引物品
　　６　　充填要素
　１８　　巻紙
　３４　　シート（不織布）
　３６　　シート充填部
　４０　　捲縮部
　６４　　ボビン
６６ａ，６６ｂ　　一対のローラ
　　Ｘ　　長手方向
　　Ｚ　　幅方向
　　ｄ　　捲縮深さ

Claims (7)

  1. 　香味吸引物品に用いる充填要素であって、
    　１枚のシートをその長手方向と交差する幅方向にランダムにギャザリングして縮径させたシート充填部と、
    　前記シート充填部にラッピングされる巻紙と
    を含み、
    　前記シートは、植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布である、充填要素。
  2. 　前記充填要素は、直径が５．２ｍｍから８．２ｍｍであり、
    　前記シートは、坪量が３０ｇ／ｍ２から１００ｇ／ｍ２であり、厚みが０．７ｍｍから２．０ｍｍであり、前記幅方向におけるシート幅が４０ｍｍから３５０ｍｍである、請求項１に記載の充填要素。
  3. 　前記シートは、前記幅方向に亘って並び且つ前記長手方向に延びる捲縮部を有する、請求項１又は２に記載の充填要素。
  4. 　前記捲縮部の捲縮深さは１．２ｍｍ以下である、請求項３に記載の充填要素。
  5. 　香味吸引物品に用いる充填要素の製造方法であって、
    　植物由来の繊維同士をバインダで接着して乾燥させた乾式の不織布からなる一連のシートを搬送しながら処理するシート処理ステップと、
    　前記シートの搬送過程にて、前記シート処理ステップにて処理された前記シートをその長手方向と交差する幅方向にギャザリングして縮径させたギャザリングロッドを形成するギャザリングステップと、
    　前記ギャザリングステップにて形成された前記ギャザリングロッドを巻紙でラッピングして充填ロッドを形成するラッピングステップと、
    　前記ラッピングステップで形成された前記充填ロッドを前記充填要素に切断する切断ステップと
    を含む、充填要素の製造方法。
  6. 　前記シート処理ステップでは、前記シートの搬送過程にて、前記幅方向に亘って並び且つ前記長手方向に延びる捲縮部を前記シートに形成する捲縮プロセスを行う、請求項５に記載の充填要素の製造方法。
  7. 　前記シート処理ステップの前に、一連の前記シートを搬送経路に供給するシート供給ステップを含み、
    　前記シート供給ステップでは、ボビンから繰り出された前記シートを上下に離間した一対のローラの間にＳ字状に掛け回して前記搬送経路に供給するＳ字フィードプロセスを行う、請求項６に記載の充填要素の製造方法。

     
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JP2017524368A (ja) * 2014-08-13 2017-08-31 フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム 制御された空隙率分布を有するエアロゾル形成基体として使用するためのロッドを作製する方法

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