JP5307810B2 - フィルターおよび紙巻きタバコ用フィルターの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙巻きタバコおよび類似の喫煙品用のフィルターに関する。

通常紙巻きタバコは、タバコロッドとこれに接続されたフィルターを含む。喫煙者は、タバコロッドの一端に火をつけ、フィルターを介して煙を吸い込む。

既に知られている構造、例えば英国特許出願ＧＢ−Ａ−２１３３２６９号ではフィルターは、フィルターロッドを包む多孔性の内方シート材（プラグ紙と言う場合もある）を含む。この多孔性の内方シート材は、フィルターロッドと外方ラッパー（チッピング紙と言う場合もある）の間に配される。内方シート材は、フィルターの軸に沿ってフィルターの吸い口端から延び、フィルターのタバコロッド端部の前で終結している複数の溝を形成するように成形されている。紙巻きタバコを吸うと、煙が内方シート材を介して、溝に沿ってフィルターロッドの内側から吸引される。煙が内方シート材を介して通過する所でシート材自体の抵抗および煙が溝に入る際の煙の突然の加速によって多くの煙成分が堆積する。

多くの紙巻きタバコにおいて、外方ラッパーは、紙巻きタバコの周囲を完全に包み、外方ラッパー自体がフィルターの長さに沿って延びた直線状の接着剤によってのり付けされる。この接着工程では、接着線に圧力が加えられ、これにより接着線の下の内方シート材の溝が潰れてしまい、従って塞がれてしまう。これはフィルターのろ過性状やフィルターの見栄えに影響を与える。

本発明の１つの態様は、多孔性のフィルターロッドとこの周囲を包む多孔性の内方シート材とを含む紙巻きタバコまたは他の喫煙品用のフィルターを提供する。この多孔性の内方シート材は、ロッドの軸に平行に延びた複数の溝を供するように成形されている。これらの溝は、少なくとも２つの溝の無い円周方向の領域ができるようにフィルターロッドの周囲に円周方向に配分される。また紙巻きタバコは、多孔性の内方シート材の周囲を包む外方シート材を含む。

この溝の無い領域は、紙巻きタバコの製造時に役に立つ。例えば外方シート材の接着を溝の無い領域に位置合わせして行ってもよい（外方シート材は、フィルターの周囲を１回以上完全に包んで外方シート材自体を接着してもよく、または多孔性の内方シート材に接着してもよい）。このように位置合わせすることによって製造時に溝が潰れたり、変形する危険を回避でき、紙巻きタバコのろ過性能がより確実に予測できるようになる。またこの溝の無い領域は、紙巻きタバコの吸引抵抗の調整を補助するために使用することもできる。

通常溝自体は、フィルターロッドの軸に平行な方向にフィルターの吸い口端から内方に部分的に延びている。これにより上述したように溝に多くの煙により堆積物が溜まる。

１つの態様では２つの溝の無い領域があり、その円周方向の配分は、次数２の回転対称性を有する。これにより例えば紙巻きタバコの周囲で外方シート材の接合部を接着する場合、バランスの取れた圧力を紙巻きタバコの両側から加えることができる。別の態様では３つの溝の無い領域があり、その円周方向の配分は、次数３の回転対称性を有する。他の態様では異なる数の溝の無い領域を有し、これらの領域の配分は異なってもよい（必ずしも対称である必要はない）。

各溝の無い領域は、例えば２０乃至１２０度の円周方向の角度の範囲を有してもよい。１つの態様では各溝の無い領域は、３５乃至７５度の円周方向の角度の範囲を有している。より大きな溝の無い領域を設けることによって製造時に隣接する溝が変形するリスクを軽減することができる（フィルターに設けられる溝の数が減少することになるが）。通常溝の無い領域は、例えば３またはそれ以上の溝といった複数の溝の大きさに合う角度の範囲を有する。

１つの態様ではフィルターロッドは、セルロースアセテートトウおよび紙で構成された多孔性の内方シート材を含む（当業者には他の好適な材料も知られている）。多孔性の内方シート材は、溝を設けるためにエンボス加工されている。またこのエンボス加工により多孔性の内方シート材を多孔性にする。これとは別に（または加えて）、多孔性の内方シート材の多孔性は、シート材固有の特性によるものであってもよい。

１つの態様では外方シート材は、換気空気流を供するために多孔性であってもよい。外方シート材を介した換気空気流は、フィルターの吸引抵抗を調整するように設定される。例えば換気空気流の一部は、フィルターの溝内に入るように設定され、換気空気流の一部は、溝の無い領域でフィルターロッド内に入り込むように設定される。

フィルターは、ロッドの軸に沿って１つ以上のセグメントを含んでもよい。複数のセグメントが存在する場合、これらセグメントによって異なる種類のろ過効果が得られる。上記溝（および溝の無い領域）は、複数のセグメントの内の１つ以上に設けてもよい。１つの態様では各溝は、１つのセグメントに含まれる（そうでなければ溝に沿って流れる煙は、完全にそのセグメントを迂回してしまう）。溝は異なるセグメントで異なる方向に延びてもよい。

本発明の別の態様では、紙巻きタバコ用のフィルターの製造方法が提供される。この方法は、多孔性の内方シート材に複数の溝を設ける工程と、溝がフィルターロッドの軸に平行に延びるようにこの多孔性の内方シート材をフィルターロッドに巻く工程とを含む。さらに本発明の方法は、外方シート材を多孔性の内方シート材の周囲に巻く工程を含む。溝は、円周方向に溝の無い領域が少なくとも２つできるようにフィルターロッドの周囲に円周方向に配分される。

１つの態様では外方シート材は、内方シート材の溝の無い領域の１つと一致する外方シート材の重なり合う部分で接着される。別の態様では溝の無い領域の少なくとも１つは多孔性の外方シート材を多孔性の内方シート材に取り付けるための接着面を供する。

本発明の種々の態様を添付の図面を参照して説明するが、これはあくまで例示を目的としたものである。なお、図中同じ部材には同じ参照符号を付してある。

本発明の一態様によるフィルターの略式横断面図である。 本発明の一態様により外方シート材が内方シート材に貼り付ける際の図１のフィルターの略式横断面図である。 本発明の一態様による換気空気流を示す紙巻きタバコの略図である。 本発明の一態様による図３Ａの紙巻きタバコを異なる角度から見た際の長手方向断面図である。 本発明の一態様による図３Ａの紙巻きタバコを異なる角度から見た際の長手方向断面図である。 本発明の一態様による図３Ａの紙巻きタバコを異なる角度から見た際の長手方向断面図である。 本発明の一態様による複数のセグメントが設けられたフィルターを示す。

図１は本発明の一態様によるフィルター付き紙巻きタバコまたは他の喫煙品用のフィルター１の概念図である。このフィルターは、セルロースアセテートトウ（または他の好適な材料）などのフィルター材からなる中央ロッド２を含む。このセルロースアセテート材は、カーボンなどの他のろ過材を含浸させてもよく、またはこのような他のろ過材を付与してもよい。

フィルターロッド２の外側に同心に配されているのは、フィルターロッド２を包む内方シート材３（例えばプラグラップ紙）とこの内方シート材を包む外方シート材４（例えば外方プラグラップペーパー）である。図１に示す態様は、さらに外方シート材４を包む層５（例えばシガレットペーパー／チッピング紙）をも含む。

内方シート材３は、ロッドの主軸に平行に延びた一連の溝１２Ａ、１２Ｂを形成するようにエンボス加工または成形されている。各溝は内方シート材３の外面と外方シート材４の内側の間に小さい空気用の間隙を形成している。これとは対照的にフィルター材２は、溝の形状に合うように変形しているので、内方シート材の内面には空気用の間隙は存在しない。（注：溝の半径方向の境界は、図１では明確に示すために幾分誇張されている。）

内方シート材３は、煙と空気がフィルターロッド２から内方シート材３を介して溝内に流れるように多孔性である。上述したように煙が内方シート材を通過する所で煙成分が多量に堆積する。これは一部シート材自身の比較的大きなろ過効果そして一部は煙と空気が溝内に入り込む際の煙と空気の急激な加速によりものである。いくつかの態様では内方シート材３の多孔性は、製紙工程の結果生じる固有のものであってもよい。他の場合においては多孔性は、内方シート材をエンボス加工することによって生じる非常に小さな裂け目によって得られるものであってもよい。

溝１２はフィルターロッド２の周囲に特定の円周方向の区分を有する。この円周方向の区分は、少なくとも２つの溝の無い領域６、７を含む。これらの２つの溝の無い領域６、７の間に２つの対応する溝が設けられた領域がある。図１の態様では溝が設けられた領域は、連続的な実質的に等間隔に位置し、同じ大きさの溝が密集している。他の態様ではこれより多くの溝の無い領域、例えば３または４つの溝の無い領域を設けてもよい。

図１の溝の無い領域の大きさは、フィルターロッドの中心軸で溝の無い領域７によって範囲が定められる角度（弧）を表す角度θによって示される。角度θで表される溝の無い領域の大きさは、複数の溝、例えば３つ以上の溝などに対応する。同様に溝が設けられた領域の大きさは、円周の周囲の複数（連続した）の溝に対応する。通常溝が設けられた領域は、溝の無い領域より大きい。

図２は本発明の一態様による図１のフィルター１の製造工程の一工程を示す概念図である。特に図２は既に内方シート材３に包まれていると想定したフィルターロッド２に外方シート材４を取り付ける方法を示している。この態様では接着剤が外方シート材４の領域２０で外方シート材の外面に線状に塗布される。ここで注目すべきことは外方シート材のこの領域２０が内方シート材３の溝の無い領域６に一致している（上に位置している）ということである。

外方シート材４は、それがフィルターロッドの円周の周りを一週以上して重なる部分８ができるような大きさを有する。この重なる部分８を面２０に対して押すことによって接着剤がこれら２つの面（８および２０）を接着する。この接着工程中にのり付けされた部分２０とは反対の外方シート材４の側に釣り合わせ圧力を加えることも好ましい。この外方シート材の反対の側は、図２に符号２２で示されており、別の溝の無い領域７と重なっている。接着が完了すると、外方シート材４は内方シート材３とフィルター材２を所定の位置に保持する。当然のことながらさらに外方シガレットペーパー５などの層を必要に応じて溝の無い領域６および／または７に位置合わせされた場所で圧力を加えることを含む外方シート材４と同じ方法で貼り付けてもよい。

内方シート材３に溝の無い領域６および７が設けられていないと、外方シート材の面２０および／または２２の下に位置する溝が接着工程中に加えられる圧力によって潰れたり、変形してしまう。一方、面２０および面２２それぞれに位置合わせされた溝の無い領域６および７を設けることによって、この危険を回避することができる。従って溝の無い領域６、７を設けることによって、溝が潰れたり、または変形したりするのを防ぎながら（あるいは少なくとも減少させる）、外方シート材４を内方シート材３に貼り付けることができる。このことによりフィルターの全体的特性が一定になり、また内方シート材の見栄えを損なう変形を防ぐことができる。

当然のことながら、外方シート材４および／または内方シート材３をフィルターに貼り付ける別の方法もある。例えば外方シート材に重なる部分８を設けず、外方シート材を内方シート材に直接接着してもよい（外方シート材自体を接着するのではなく）。このような内方シート材と外方シート材との接着部分を（内方シート材の外面におよび／または外方シート材の内面に接着剤を塗布することによって）、溝の損傷を軽減するまたは避けるために内方シート材の溝の無い領域の１つと合致させることができる。ここでも注目すべきことは、この場合内方シート材の平坦な部分は、溝が設けられた領域と比較して接着する際に良好な面であるということである。

図１および２の態様では、互いに直径方向に対向して位置する２つの溝の無い領域６、７が設けられている（これは次数２の回転対称に相当する）。このように対称に溝の無い領域を設けることによって、上述したように外方シート材を接着するために紙巻きタバコの両側に均等に圧力を加えることができる。しかしながら、他の溝の無い領域の構成も採用可能である。例えば、溝の無い領域を１２０度毎に配分してもよい（次数３の回転対称に相当する）。

当然のことながら、他の態様ではフィルターは異なる数の溝の無い領域および／または異なる分布の溝の無い領域を有してもよい。例えばフィルターの周囲の溝の無い領域は、互いに大きさが異なってもよく、その位置も対称または規則的である必要はない。

図１に示すように溝の無い領域７は、フィルターロッドの中心で角度θによって定められる範囲を有する。角度θが大きくなると上述したように外方ラッパーの接着剤による接着工程中に溝が潰れたり、歪んだりするのを防ぎやすくなる。しかしながら、角度θを大きくするとろ過のために設けられる溝の数および大きさが制限されてしまう。代わって溝の無い領域が比較的小さい角度θの範囲を有すると、溝が潰れたり、あるいは歪んだりするのを防ぐことが難しくなるが（圧力が全て溝に近いところに加えられるため）、フィルターは、より多くの溝を含むことになる。角度θは、最も一般的には２０乃至１２０度であり、特定の態様では、３５乃至７５度であり、例えば約４０または５０度である。

図３Ａはタバコロッド３２とフィルター３３とを含む紙巻きタバコ３１を示している。燃焼領域３０から煙３６がタバコロッドを介してフィルター３３内へと吸引される。フィルター３３の外方ラッパーは、換気空気３５が紙巻きタバコの外側からフィルター内を通るように多孔性になっている。これらの孔は、外方ラッパーの一組以上の穴４０によって設けてもよく（図３Ａに示すように）および／または外方ラッパー自体の固有の特性によるものであってもよい。外方ラッパーを介して入り込む換気空気３５は、紙巻きタバコの吸い口端から出る煙３４を希釈する。換気空気流３５の量は、その量が多くなると吸引抵抗を小さくするというように紙巻きタバコの吸引抵抗に影響を与える。吸引抵抗は、消費者にとって重要な紙巻きタバコの特性である。

図３Ｂに示すようにフィルター３３は、セルロースアセテートトウなどのフィルター材からなる中央ロッド２を含む。フィルター３３にも上述したように内方ラッパーと外方ラッパーとの間に溝１２が設けられている。タバコロッド３２からの煙３６の一部は、矢印３４Ｂで示すように吸い口端で紙巻きタバコから出る前に中央のフィルター材を通過し、残りの煙は、矢印３６Ａおよび３６Ｂで示すように内方ラッパーを介して溝１２内を通過する。この煙は、矢印３４Ａで示すように吸い口端で紙巻きタバコから出る前に溝に沿って移動する。

図３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、換気穴４０と溝１２の相対位置の３つの異なる形態を示している。図３Ｂにおいては上述したように換気穴４０は、溝１２と位置合わせされている。従って換気空気流３５は、換気穴４０を介して溝１２内を通過し、紙巻きタバコの吸い口端から出るまで直接溝１２を進んで行く。図３Ｃは換気穴４０が溝の無い領域に位置合わせされている状態を示している。この場合、換気空気流３５は、換気穴４０を介してそして内方シート材を介してフィルターロッド２の主胴体部内を通過する。内方シート材を介した換気空気流の通過は、内方シート材固有の多孔性に依存させてもよく、あるいは内方シート材に外方シート材の穴４０に位置合わせされた穴または穿孔を設けてもよい。換気空気流３５は、それから中央のフィルターロッドを介して流れる主流煙と混ざる。図３Ｄは溝１２は設けられているが、換気穴が設けられていない状態を示している。この場合煙は、矢印３６Ａおよび３６Ｂで示すようにフィルターロッド２から溝１２内へと移動する。しかしながら、溝１２に流れる換気空気流３５は発生しない。

換気穴４０が図３Ｂに示すように溝１２内に直接開口するように位置している場合、吸引抵抗は比較的小さくなる。しかしながら、換気穴が図３Ｃに示すように溝が設けられた部分を避けて位置する（即ち内方シート材の溝が設けられていない領域に一致して）場合、吸引抵抗は、比較的大きくなる。吸引抵抗の中間値は、いくつかの換気穴を溝に位置合わせし、いくつかの換気穴を溝の無い領域に位置合わせすることによって得ることができる。従って換気穴を溝の無い領域に向かい合わせに配置することは、換気穴の総数および大きさに加えて、吸引抵抗の制御を補助するために使用することができる別のパラメーターを供する。当然のことながら、この柔軟性および調整能力は、溝の無い領域がない場合には存在しない（全ての換気穴が溝と位置合わせさせるので）。さらに溝の無い領域が無く、よっていくつかの溝が製造中に潰れたり、変形しやすくなる場合、紙巻きタバコの吸引抵抗を良好に制御するのが困難になる（紙巻きタバコがなんらかの換気空気流を有するように設計されていたとしても）。

図４はより複雑なフィルター３３を示し、このフィルターは３つのセグメント４８、５０および４９を含む。最初のフィルター部には溝が設けられている。２番目の部分５０は例えばチャコールなどの異なるフィルター材を含んでいる。３番目の部分４９は第１のフィルター部分４８と類似しているが、反対方向に延びた溝を有する（タバコ端部の途中から吸い口端に向かって）。従ってタバコロッド３２からの煙４６の一部は、矢印４６Ｂで示すようにフィルター４９の中央部分を通過し、他の煙は矢印４６Ａで示すように主フィルター材内を通過する前にフィルター部分４９の溝１２を通過する。その後煙は中央部分５０を通過し、最終部分４８（図３を参照して説明したように作用する）を通過する。

フィルター部分４８および／またはフィルター部分４９は、図１〜３に示したフィルターに関して上述したように少なくとも２つの溝の無い領域を含む円周方向に配分された溝が設けられている。さらに図４のフィルター３３には必要に応じて換気穴４０を設けてもよい。

ここで注目すべきことは、フィルター部分４９の鏡像のようにフィルター部分４８を設けることは、製造工程において役に立つということである。特に中央部分に沿って延びた溝を有するフィルターロッドを半分に切断し、左側の部分を１本の紙巻きタバコのフィルター部分４９として使用し、右側部分を別の紙巻きタバコのフィルター部分４８として使用することができる。

いままで説明してきた種々のフィルターは、所望の溝を設けるために内方ラッパーにエンボス加工された紙を用いて製造されているが、当業者にとっては当然のことながら、他の方法を使用することも可能である。例えば１つの可能性としてフィルター材の周囲を平坦なプラグラップ紙で包むことが挙げられる。その後フィルターロッドを所望の溝形状（溝の無い領域を含む）を有するように削られたまたは成型された成形機またはダイを通過させる。フィルターロッドは、成形機／ダイを通過する際に加熱され（例えば成形機／ダイ自体を加熱することによって）、これにより成形機／ダイの溝形状を保持したフィルターが得られる。

上述の態様に対する種々の他の修正は、本発明の範囲を逸脱することなく可能である。例えば本発明のいくつかの態様では溝はフィルターの全長に沿って、またはフィルターの中央部分に沿って延びてもよく、あるいはあらゆる好適な形状を有してもよい。当業者であれば多くのさらなる可能な変更または修正が可能である。従って本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその同等物によって定められる。

Claims (20)

1. 多孔性のフィルターロッドと、
   このフィルターロッドの周囲に巻かれ、ロッドの軸に平行に延びた複数の溝を供し、少なくとも２つの溝の無い領域が形成されるようにこれらの溝が円周方向に区分されるように成形されている多孔性の内方シート材と、
   この多孔性の内方シート材の周囲に巻かれた外方シート材とを含み、外方シート材の接着が前記溝の無い領域に位置合わせされ、外方シート材は、フィルターの周囲を１回以上包んで外方シート材自体を接着する、または前記多孔性の内方シート材に接着される、紙巻きタバコまたは他の喫煙品用のフィルター。
2. 溝の無い領域が２つあり、前記円周方向の区分が次数２の回転対称性を有することを特徴とする請求項１記載のフィルター。
3. 溝の無い領域が３つあり、前記円周方向の区分が次数３の回転対称性を有することを特徴とする請求項１記載のフィルター。
4. 各溝の無い領域が２０乃至１２０度の円周方向の角度の範囲を有することを特徴とする請求項１または２記載のフィルター。
5. 各溝の無い領域が３５乃至７５度の円周方向の角度の範囲を有することを特徴とする請求項１記載のフィルター。
6. 前記フィルターロッドがセルロースアセテートトウを含むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のフィルター。
7. 前記多孔性の内方シート材が紙を含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のフィルター。
8. 前記多孔性の内方シート材がエンボス加工されることによって溝が設けられていることを特徴とする請求項７記載のフィルター。
9. 前記多孔性の内方シート材をエンボス加工することによって前記多孔性の内方シート材が多孔性になることを特徴とする請求項８記載のフィルター。
10. 前記外方シート材が換気空気流を生じさせるために多孔性であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載のフィルター。
11. 前記外方シート材を通過する換気空気流がフィルターの吸引抵抗を調整するために設定されていることを特徴とする請求項１０記載のフィルター。
12. 換気空気流の一部が前記溝内に入り、また換気空気流の一部が前記溝の無い領域内に入ることを特徴とする請求項１１記載のフィルター。
13. 前記溝がフィルターロッドの軸に平行な方向に部分的に延びていることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項記載のフィルター。
14. 前記フィルターがその軸に沿って複数のセグメントを含み、溝がその内の１つのセグメントに含まれることを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載のフィルター。
15. 少なくともいくつかの前記溝がフィルターの吸い口端からフィルターのタバコロッド端部に向かって延びていることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項記載のフィルター。
16. 少なくともいくつかの前記溝がフィルターのタバコロッド端部からフィルターの吸い口端に向かって延びていることを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項記載のフィルター。
17. タバコロッドと、請求項１乃至１６いずれか１項記載のフィルターとを含む紙巻きタバコ。
18. 複数の溝を設けるために多孔性の内方シート材を成形する工程と、
    前記多孔性の内方シート材をフィルターロッドの周囲に巻いて、前記溝がフィルターロッドの軸に平行に延びるようにする工程と、
    前記多孔性の内方シート材の周囲に外方シート材を巻く工程とを含み、
    円周方向に溝の無い領域が少なくとも２つ形成されるように前記溝がフィルターロッドの周囲で円周方向に区分され、外方シート材の接着が前記溝の無い領域に位置合わせされ、外方シート材は、フィルターの周囲を１回以上包んで外方シート材自体を接着する、または前記多孔性の内方シート材に接着される、紙巻きタバコまたは他の喫煙品用のフィルターの製造方法。
19. 前記外方シート材が前記内方シート材の溝の無い領域の１つと一致する外方シート材の重なり合う部分で外方シート材自体に接着されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 前記溝の無い領域の少なくとも１つが多孔性の外方シート材を多孔性の内方シート材に接着するための接着面を供することを特徴とする請求項１８記載の方法。

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