JPH10507630A - タバコの煙用フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも一種の疎水性ゼオライト、好ましくはＳＴ１００、ＳＴ１０１、ＳＴ１０２、ＳＴ２０３及びＳＴ１０４として表記されるホージャサイト型のゼオライト、及び任意に、その他のフィルター材料との組合せでゼオライトを含むタバコの煙フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】 タバコの煙用フィルター 本発明は、タバコの煙用フィルター、特に、フィルター材料としてゼオライト を含む種類のフィルターに関する。本発明は、更に、フィルター材料として或る 種の特殊な型のゼオライトを含むタバコの煙用フィルターに関する。 タバコ生成物の組成においては、喫煙生成物並びにその他の消費形態にする積 もりの生成物を含めて、消費者へ移動する事の出来る望ましくない物質の量を、 最も可能な範囲まで減少する努力が、長期にわたって行われて来た。この事に関 する問題の１つは、タバコにとっては当然の、或いはタバコが燃焼する時に形成 される成分の多くが、生成物の味と芳香を構成するので、この努力を、消費者に とって受入れ可能な事の分かる生成物を製造する為の努力と結合させる事である 。 喫煙品(smoking article)、特に、喫煙品の口側でフィルターを使って紙巻き タバコを喫煙する時に生成される主な喫煙流中の望ましくない物質の濃度を減少 させる為の努力が、長期にわたって行われて来た。多くの異なる材料及び異なる フィルター構造が、その様な生成物に関する文献から知られている。 例えば、クレープ紙(crepe paper)の様な繊維状セルロースを基本とした材料 、異なる形態の再生セルロース、就中、セルロースアセテート繊維は、現在最も 使用されているフィルター材料の例である。その様な繊維状フィルター材料の第 １の目的は、煙から、エーロゾル粒子、即ち「タール」部分を除去する事である 。又、紙巻きタバコのフィルターは、異なる添加剤を含んでもよく、その添加剤 の目的は、ガス状煙成分を捕捉する事である。それらの添加剤で、最も一般的な ものは、異なる形態の活性炭である。又、活性炭とセルロースフィルター材料と の組合せを含む紙巻きタバコフィルターが知られており、その内のフィルターの １つは、登録商標のクルツエル(CURZEL)として市販されている。 紙巻きタバコフィルターでの使用として提案されているその他の材料は、ゼオ ライトから成る。例えば、米国特許第２，８３９，０６５号明細書（１９５８年 ７月１７登録）には、「モレキュラーシーブ」を含むタバコの煙フィルターが開 示され、３つの型のゼオライト、即ち、ナトリウムゼオライトＸ、ナトリウムゼ オライトＡ及びカルシウムゼオライトＡが、実施例の形で述べられている。然し ながら、フィルター効果のゼオライトの性質依存性に関しては、明確な説明が為 されていない。事実、この特許は、フィルター効果に関して明確な価値を与えて いない。従って、この特許は、特定の性質を有するゼオライトの選択により、フ ィルター特性を最適化する事に関して、当業者に対して、何等の手助けをも与え ない。 更に、米国特許第２，８３９，０６５号明細書は、タバコの煙からのエーロゾ ル粒子の除去を単に開示するに過ぎず、ガス状成分が、又除去され得る事を示唆 するものではない。 又、ドイツ特許第２，１２２，４７３号明細書は、紙巻きタバコフィルターで のゼオライトの使用を開示する。然しながら、この場合、ゼオライトは、煙変性 剤、特にメントールの為の担体を単に提供するに過ぎない。ゼオライトそれ自身 のフィルター特性に関する開示は全く存在しない。 米国特許第４，６６８，６４８号明細書（１９８７年５月２６登録）には、こ の出願に係るマグネシウム−シリケート結合ゼオライトが、紙巻きタバコフィル ターに使用出来る事が開示されている。この場合に使用されるゼオライトは、水 を吸着するそれらの能力が、有機化合物を吸着する能力よりも高い事から、親水 性型のものである事が、示される吸着性から明らかである。 又、日本特許６３２４８３８０号明細書及び０２３０８７８４号明細書は、タ バコの煙フィルターでのゼオライトの使用を開示するが、ゼオライトの性質につ いての明確な記載は与えられていない。 前述の全ての刊行物は、標準のゼオライト、即ち、極めて高い水吸着能力を有 する親水性のゼオライトの使用の概念を基本とするものである。この吸着は、有 機分子を効果的に吸着する可能性を本質的に排除するものである。 前述の刊行物との区別として、本発明は、所謂、全く異なる吸着性を有する疎 水性ゼオライトの使用を提案する。これは、以下に詳細に説明される。 本発明によれば、タバコの煙フィルター、特に、或る観点では、通常のフィル ター材料を含む最上の公知のフィルターのフィルター特性より優れるフィルター 特性を有する紙巻きタバコフィルターを製造する事が可能である事が分かった。 本発明は、特定の性質を有するゼオライトの開発並びに、タバコの煙から望まし くない化合物を排除するそれらの能力を基本とする、その様なゼオライトの選択 を基本とするものである。これらのゼオライトは、驚く程に、良好なフィルター 効果を提供する事が分かった。 本発明によれば、フィルター材料が、少なくとも一種の疎水性ゼオライトを含 む事を特徴とするタバコの煙フィルターが提供される。使用されるゼオライトは 、ホージャサイト型が好ましく、ここでは、ＳＴ１００、ＳＴ１０１、ＳＴ１０ ２、ＳＴ１０３及びＳＴ１０４と表記される。これらのゼオライトの内、ＳＴ１ ０３及びＳＴ１０４は、それらの非常に特殊な選択性と、それによるそれらの優 れたフィルター特性の故に、特に好ましい。それらのゼオライトに関する、より 特殊な性質は、以下に与えられる。 本発明に関して使用されるゼオライトは、５〜１０Å、特に６〜８Åの細孔寸 法を適当に有する。ゼオライトは、0.2〜１ｍｍ、特に約0.5ｍｍの粒度を有する のが好ましい。 ゼオライトは、結晶性の、最も単純な化学式のNaAlSiO₄.H₂Oを持つ、水和金属 アルミニウムシリケートを構成する。AlSiO₄の部分は、無限の三次元ネットワー クを構築し、そこでは、アルミニウム原子及び珪素原子（中心原子）は、酸素原 子によって、四面体に配位結合される。各酸素原子は、２つの中心元素に結合し 、その様な原子の全てが、空間で結合される。ゼオライト構造のこの部分は、普 通スケルトンと呼ばれ、無限のアニオン性空間ネットワークを形成する。このネ ットワークでの化学結合は、共有結合で、比較的強力である。 異なる化学組成と、空間配置を異にしたネットワーク構造を持つ多数の異なる ゼオライトが存在する。然しながら、これら全てのゼオライトに共通の特徴は、 空間ネットワークが、チャンネル及び異なる配列の空隙を含み、そこの空間が、 その他のイオン及び分子の為に利用できる事である。 陽イオンは、空間ネットトワークの中のアルミニウム原子と同じ数だけ、常に 存在し、それらの陽イオンは、電荷等価剤(electric charge equalizer)として 機能する。これらの陽イオンは、順に、それ自身を、大きな或いは小さな範囲に 、 空間ネットワークの残りの空隙を充たす水分子で取り囲む。空隙分子は、空間ネ ットワークに比較的弱く結合し、異なる方法で、ネットワークに影響する事なし に、ゼオライトから排出できる。例えば、水分子は、加熱によって除去できる。 これを、普通、ゼオライトが活性化されるという。 アルミニウム原子を高い割合で含み、それによって空隙内に高い濃度の陽イオ ンを含むゼオライトは、水分子の吸着に対して高い親和性を有し、親水性と言わ れるが、低いアルミニウム含有量のゼオライト、又は、全くアルミニウムを含ま ないゼオライトは、水に対して低い親和性を有し、疎水性であると言われる。 有機分子及び水蒸気は、共にタバコの煙のガス状物質中に存在する。親水性ゼ オライトがフィルターとして使用される場合、フィルターは、本質的に水蒸気だ けを吸着し、有機分子については極めて限定された効果を有する。一方、非常に 低い水親和性を有する疎水性ゼオライトを使用すると、有機物質の顕著な吸着が 期待出来る。 又、ゼオライトの吸着能力は、有機物質に関係して顕著に異なる。この吸着能 力を調節する性質は、有機分子の性質に依存し、又、選択される疎水性ゼオライ トの性質に依存する。ゼオライトに関する決定的な要因は、主にその空隙率とこ の細孔系の寸法にある。異なる細孔系を有する異なるゼオライト及び、異なる物 理的性質、例えば、大きさ、形、空隙率及び化学組成を有する、多数の異なるタ イプの分子から成る分子混合物での望ましい吸着を達成する為の異なる疎水性の 程度を選択する事が可能である。 又、タバコの煙の中の望ましくない物質の濃度を減少させる為の努力で、望ま しい吸着性を調節し且つ達成する為に、全ての型の疎水性ゼオライト及びそれら の混合物を使用する事が可能である。本発明は、以下の型のゼオライトに関する 研究をその基礎に置くものである。 アルミニウム原子は、アルミニウム原子の幾つかはその細孔及びゼオライトの 空隙中に未だ残留出来るものの、脱アルミ化方法(de-aluminating process)で空 間のネットワーク構造を出る。この事は、ａ₀値が、SiO₂/Al₂O₃のモル比より、 一層効果的に疎水性を物語る事を意味する。完全に脱アルミ化したゼオライトは 、次のパラメーターを有する。 テストした全てのゼオライトは合成したものであり、ST100 からST104 までの シリーズは、ホージャサイト-Y- 型である。然しながら、本発明は、ホージャサ イト- 型ゼオライトの使用のみに限定されるものではなく、そして、それらのゼ オライトは、単に、例として与えられる事が理解される。一般に、疎水性を有す るゼオライトであれば、本発明のフィルターに使用できる。 特に、SiO₂/Al₂O₃比が、5.5 より大きいゼオライトの使用が好ましい。SiO₂/A l₂O₃比の値の増加は、疎水性を増加し、水親和性を減少する事が分かった。格子 定数は、空隙率の減少と同時に減少する。この事は、タバコの煙フィルター材料 としてのゼオライトの有用性が、前記比の値の増加と共に増加する事を意味する 。 細孔径は、５〜１０Åの範囲、好ましくは６〜８Åの範囲にあるのが適当であ る。 ゼオライト材料は、適当な結合剤の助けを借りて、前記材料を粒状形態に凝集 する事によって、本発明のフィルターの使用の為に調製される。ゼオライト材料 １００重量部に対して、約２５重量部の結合剤の使用が好ましく、製造される粒 子は、前述の通り、0.2〜１ｍｍ、好ましくは約0.5ｍｍの直径を有する。 本発明のフィルターは、単独のガス相吸着剤として前述の一種以上のゼオライ トを含んでもよい。然しながら、良好なフィルター効果は、ゼオライトを、その 他の公知のフィルター材料と一緒に使用する時に達成される。 ゼオライトは、異なる方法で、その他のガス相活性フィルター材と組み合わせ る事が出来る。 例えば、異なる材料を、単純に、一緒に混合し、この混合物を、紙巻きタバコ の口側の中間室を持つ粒子フィルターの２つの部分から成るフィルター空間に適 用してもよい。別の実施態様では、フィルターは、異なるフィルター材料又はフ ィルター材料の異なる混合物を含んでもよい数個の区画に分割してもよい。 ゼオライトを含む本発明の紙巻きタバコフィルターのフィルター効果は、室内 フィルターでのゼオライトを用いて調べた。又、比較テストを、従来のフィルタ ーを用いて行った。煙の中のガス相成分の濃度の減少及びガス相の毒性効果の減 少は、Ｖ７９系で測定し、このテストで決定した。このテストについては、以下 に更に詳細に説明する。 化学的ガス相分析では、異なるガス相成分の一連の濃度が（官能基によって分 類された）、通常の方法で、高解像度ガスクロマトグラフィーで、定量的に決定 された。テストフィルター付き紙巻きタバコから製造された煙の中のガス相成分 の濃度の百分率減少が、対照の紙巻きタバコから製造された煙中の成分濃度との 関連において計算された。濃度の減少は、それぞれの化学基それ自身に対して、 或いは全てのグループに対する平均値として与えられる。 細胞毒性は、公知の方法で、チャイニーズハムスターの肺由来のＶ７９細胞の コロニー形成能力を抑制するガス相の能力を測定する事によって決定した(Jenss en，D．in? G.J．Kilbey，M．Legator，W．-Nichols and C．Ramel(Eds):Handbo k of Mutagenicity Test Procrdures，Elsevier Science Publishers BV，Amste rdam(1984)，pp．269-290)。結果は、ＩＣ−５０％値、即ち、コロニー形成を５ ０％まで抑制する紙巻きタバコの「一服」の数として与えられる。 多数のゼオライトのテストでは、試験済のゼオライトを１５０ｍｇ含んだ室内 フィルターを有するアメリカンブレンド紙巻きタバコのタイプを使用した。同じ 紙巻きタバコを、対照紙巻きタバコとして使用したが、室内が空のフィルターを 使用した。テストは、コレスタ標準(C0RESTA standards)による標準喫煙機械(st andard smoke mashine)で行った。 以下に示す結果が得られた。化学的ガス相分析 細胞毒性テスト 表から、全てのゼオライト材料は、顕著なフィルター効果を有し、ST103 及び ST104 タイプは、事実上の最上の結果を用意する事が分かる。 ゼオライトタイプのST103 及びST104 のフィルター性能を、更なるテストで、 セルロースアセテート繊維と活性炭の組合せから成るフィルターとして知られる 、クルツエルフィルターの性能と比較した。テストで使用した紙巻きタバコは、 アメリカンブレンドタイプのタバコを含み、使用したフィルターは、8mm のアセ テートと12mmのアセテート＋ゼオライト（４０ｍｇ）とを含む二重フィルターで あった。全てのフィルターを、５１％に換気した。対照の紙巻きタバコは、セル ロースアセテート繊維のみを含むフィルターを含んでいた。 次の表は、この２つのゼオライトフィルター紙巻きタバコに関する煙中のガス 相成分の、異なる基での減少を、クルツエルフィルターで得られた減少との関連 で示す。 表に列挙した結果から、脱離の観点から、本発明のゼオライトを含むフィルタ ーは、今までに、市販で最も効果的フィルターの一つと考えられているクルツエ ルフィルターに対して、幾つかの点で優れている事が分かる。 又、知覚テストでは、本発明のゼオライトを含むフィルターは、公知のクルツ エルフィルターと比較して、味覚の損失が無い事を示した。一方、テスト喫煙パ ネルは、その知覚評価で、味覚の改善及び、ガスクロマトグラフィーで示される 刺激剤の濃度の減少に係わる刺激水準の減少を報告した。 特定の型のゼオライトの包含を除けば、喫煙品及びフィルターは、タバコ産業 での一般的な構造を有する。使用されるタバコ材料及びタバコストランドとフィ ター用のケース材料は、今までに、普通に使用されてきたものと異ならない。 又、フィルターは、第二の空気で煙を希釈する為に、換気されてもよい。換気 は、望ましくない煙成分の濃度を更に減少する結果となる。換気の程度は、８０ ％まででもよく、タバコ産業での通常の方法で決定される。換気は、当該技術分 野において公知の幾つかの異なる方法、例えば、フィルターケースを貫通する方 法で達成出来る。 この様に、本発明は、フィルター性能が、今までに市販されている中で、最上 と考えられていたフィルターよりも優れるタバコの煙フィルターの製造を可能と する。又、異なる型のゼオライトの使用によって、芳香及び生物学的品質を調節 する事を可能とした。これらの調節可能性は、その他のフィルター材料、特に炭 素と一緒にゼオライトを使用する場合、異なる材料間の吸着性能の相違が、異な るフィルター材料の組合せにおいて使用出来るが故に、尚一層その範囲を拡げる 事となる。改良されたフィルター効果は、望ましくない損失も、或いは喫煙した 時の喫煙品の芳香及び味覚の悪化も招く事はない。 本発明のフィルターは、紙巻きタバコに関して、主として前述では述べられた 。然しながら、当業者は、本発明が、この組合せに限定されない事を理解するで あろう。例えば、本発明のフィルターは、紙巻きタバコ、シガー−シガレット又 は葉巻き用のホルダー、或いはタバコパイプの柄に挿入出来、それによって、全 ての例において、選択的且つ良好なフィルター効果を得る事ができる。又、本発 明のその他の変形及び変更は、次のクレームで定義される発明の概念から離れる 事なしに可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 アンデルソン エリック ギュナール スウェーデン エス−15270 セーデルテ ールイェ ヘーゲサヴェーイェン 24 (72)発明者 フェルト ラルス スウェーデン エス−27531 シェーボ ヴィーデヴェーイェン 50

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．タバコの煙フィルターであって、疎水性を有する少なくとも一種のゼオライ トをフィルター材料として含む事を特徴とするフィルター。 ２．疎水性ゼオライトが、５．５より大きいSiO₂/Al₂O₃のモル比を有する、請求 項１記載のフィルター。 ３．フィルターが、少なくとも一種のＳＴ１００、ＳＴ１０１、ＳＴ１０２、Ｓ Ｔ１０３及びＳＴ１０４型の少なくとも一種のゼオライトを含む、請求項１又は ２記載のフィルター。 ４．ゼオライトが、５〜１０Å、好ましくは６〜８Åの細孔寸法を有する、請求 項１〜３のいずれか１項記載のフィルター。 ５．ゼオライトが、0.2〜１ｍｍ、好ましくは約0.5ｍｍの粒度を有する凝集粒子 の形態で使用される事を特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載のフィル ター。 ６．フィルターが、一種以上の他の公知のフィルター材料も含む、請求項１〜５ のいずれか１項記載のフィルター。 ７．フィルターが、煙が連続的に流れるようになっている、数個の区画に分割さ れ、少なくとも１つの区画が少なくとも一種のゼオライトを含む、請求項１〜６ のいずれか１項記載のフィルター。 ８．フィルターが、紙巻きタバコに取付けられている、請求項１〜７のいずれか １項記載のフィルター。 ９．フィルターが換気される、請求項８記載のフィルター。 10．フィルターが、紙巻きタバコ、シガー−シガレット又は葉巻き用のホルダー 又はタバコパイプの柄に適合する様に配置される、請求項１〜７のいずれか１項 記載のフィルター。