(57)【要約】収着を通じ主流煙から少なくとも1種の気相成分の少なくとも一部を除去することが可能である、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の使用に関連している、タバコ・フィルター、タバコ製造の方法及びタバコ吸引の方法を提供している。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、無極性スチレン及びジビニルベンゼンの重合生成物であってよい。例えばジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンのような、様々な気相成分を、タバコの主流煙から除去することができる。タバコ・フィルター及びタバコは、低い吸引抵抗及び／又は高い総粒子物質送出量を提供することができる。加えて、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、更に香味剤(複数)を含有してもよい。
2005536221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有するタバコ・フィルターであって、
官能基化されていないポリ芳香族樹脂が、収着を通じて主流煙から少なくとも1種の気相成分の少なくとも一部を除去することが可能である、タバコ・フィルター。
【請求項２】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、無極性スチレン及びジビニルベンゼンの重合生成物である、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項３】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、活性炭よりもより疎水性である、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項４】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、少なくとも500m2/gの表面積を有する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項５】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、少なくとも750m2/gの表面積を有する、請求項4記載のタバコ・フィルター。
【請求項６】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、少なくとも1000m2/gの表面積を有する、請求項5記載のタバコ・フィルター。
【請求項７】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、少なくとも1500m2/gの表面積を有する、請求項6記載のタバコ・フィルター。
【請求項８】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、約20Å〜約1000Åの平均細孔直径を有する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項９】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、約0.1mL/g〜約2.0mL/gの細孔容積を持つ、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１０】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、約50μm〜約3000μmのサイズであるビーズの形である、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１１】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、約100μm〜約2500μmのサイズであるビーズの形である、請求項10記載のタバコ・フィルター。
【請求項１２】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、約250μm〜約1500μmのサイズであるビーズの形である、請求項11記載のタバコ・フィルター。
【請求項１３】
少なくとも1種の気相成分が、ジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンからなる群より選択される、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１４】
少なくとも1種の気相成分が、プロペン、シアン化水素、プロパジエン、1,3-ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン、メチルシクロペンタジエン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、アセトン、ジアセチル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、ベンゼン、トルエン、アクリロニトリル、メチルフラン、2,5-ジメチルフラン、硫化水素、硫化カルボニル、メチルメルカプタン、及び1-メチルピロールからなる群より選択される、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１５】
少なくとも1種の気相成分が、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、メタノール、硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンからなる群より選択される、請求項14記載のタバコ・フィルター。
【請求項１６】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、タバコ主流煙からホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン及びメタノールを選択的に除去する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１７】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、タバコ主流煙から硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンを選択的に除去する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１８】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、タバコ主流煙中の少なくとも1種の気相成分を少なくとも50％を除去するのに有効量存在する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項１９】
タバコ・フィルターが、約5mg〜約300mgの官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂からなる、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２０】
タバコ・フィルターが、約75mg〜約225mgの官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂からなる、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２１】
タバコ・フィルターが、低い吸引抵抗を持つ、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２２】
タバコ・フィルターが、高い総粒状物質送出量を有する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２３】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、更に少なくとも1種の香味剤を含有する、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２４】
フィルターが、チッピングペーパーによりタバコ・ロッドに装着される、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２５】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、チッピングペーパー、成形したペーパーインサート、プラグ、空隙又は自在流れスリーブからなる群より選択される1個又はそれよりも多いタバコ・フィルター部品に組込まれる、請求項１記載のタバコ・フィルター。
【請求項２６】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、一重フィルター、二重フィルター、三重フィルター、空洞フィルター、埋込型フィルター、又は自在流れフィルター中に組込まれる、請求項1記載のタバコ・フィルター。
【請求項２７】
請求項1記載のタバコ・フィルターを含むタバコ。
【請求項２８】
タバコが、電気タバコである、請求項27記載のタバコ。
【請求項２９】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂をタバコ・フィルターに組込むことを含む、タバコ・フィルターを製造する方法であり、ここで、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、収着を通じてタバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去することが可能である、方法。
【請求項３０】
(i)タバコ製造装置に刻んだ充填材を提供し、タバコ・ロッドを製造する工程；
(ii)タバコ・ロッドのまわりに包装紙を配置する工程；及び
(iii)チッピングペーパーを用い、請求項1記載のタバコ・フィルターを、タバコ・ロッドに装着し、タバコを形成する工程を含む、タバコ製造法。
【請求項３１】
タバコに点火し煙を形成すること、及びタバコを通して煙を吸引することを含む、請求項27記載のタバコの喫煙法であり、ここでタバコ喫煙時に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、収着を通じてタバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去する、方法。
【請求項３２】
タバコに点火し煙を形成すること、及びタバコを通して煙を吸引することを含む、請求項28記載のタバコの喫煙法であり、ここでタバコ喫煙時に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、収着を通じてタバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にタバコ主流煙中の気相成分を減少することに関する。より詳細に述べると、本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の使用が関与しているタバコ及びタバコ・フィルター、更にはタバコ・フィルター及びタバコの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タバコ・フィルターへ組込まれる、綿、紙、セルロース、及びある種の合成繊維を含む、ある種のフィルター材が示唆されている。しかしそのようなフィルター材は、一般にタバコ煙から粒子及び凝縮可能な成分を除去するのみである。従ってこれらは通常、タバコの煙からある気体成分、例えば、気相成分又は揮発性有機化合物の除去には最適ではない。同じくタバコ・フィルター内に配置されたある種の材料は、タバコ主流煙中の成分を非選択的に除去し、その結果望ましくない味の製品を生じることがある。
【０００３】
更にある種の材料は、化学反応は触媒反応を通して主流煙から成分を除去する。例えば、米国特許第6,119,699号は、ある種の官能基化されたシリカ又は樹脂粒子を開示し、並びに米国特許第5,204,376号は、特定のジアミン基で官能基化されたアニオン交換剤を開示している。米国特許第4,202,356号は、イミダゾール含有ポリマーを含んでいる煙用フィルターを開示し、ここで、イミダゾール基はこのポリマーに化学的に結合されている。米国特許第4,156,431号は、スルホン化されない架橋されたポリスチレンを開示している。米国特許第4,059,121号は、熱可塑性ポリマーの非-吸収材料を開示している。米国特許第4,033,361号は、揮発性のタバコ煙成分の吸着材として、実質的に第一級アミノ基を含む、マクロ細孔式アミン型アニオン交換樹脂を含む、タバコ煙フィルターを開示している。米国特許第3,217,719号は、フェノール及びフェノール化合物と複合体を形成するある種の官能基化されたポリマー化合物を開示している。
【０００４】
米国特許第4,700,723号は、繊維状イオン交換樹脂を伴うある種のタバコ・フィルターを開示しており、これは、ポリマーにカチオンもしくはアニオン交換基又はキレート基を導入することにより、イオン交換能を持つと言われている。同様に米国特許第4,226,250号は、カチオン交換材料を開示している。米国特許第3,093,144号は、タバコ煙のニコチン及びタール成分に結合することができる芳香族基を含むイオン交換樹脂を含んでいるタバコ・フィルターを開示し、並びに米国特許第2,815,760号は、イオン交換材料を、主流煙中のある種成分と化学反応する他の追加材料と共に含有する、化学的に主流煙のある種の成分の選択的な除去のためのタバコ煙フィルターを開示している。米国特許第2,754,829号は、例えば水素交換するカチオン交換剤のような、イオン交換物質を含有するフィルターを開示している。その他のフィルターが、米国特許第5,998,500号；第5,817,159号；及び、第5,570,707号、更に英国特許第1,100,727号；第1,097,748号；第908,185号；第858,864号；及び、第588,079号に開示されている。
【０００５】
更に現在まで開発にもかかわらず、タバコ・フィルターのための既存の材料の多くにいろいろな短所及び欠点が残っている。例えば、味に影響を及ぼすある種の化学反応及び／又は触媒反応を避けることは、有利であろう。加えてこれらの材料の多くは、タバコ主流煙から気相成分を除去することができないであろう。
【０００６】
従って、喫煙時のタバコの主流煙中のある種の気相成分を減少するための改善され及びより効率的な方法及び組成物に、継続して関心がよせられている。このような方法及び組成物は、高価であるか又は時間がかかる製造工程及び／又は処理工程が関わらないことが好ましい。
【発明の開示】
【０００７】
概要
本発明は、一般にタバコ主流煙からある種の気相成分を除去することに関する。特に本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の使用が関与する、タバコ・フィルター、タバコ製造法、タバコ・フィルター製造法、及びタバコ喫煙法に関する。
【０００８】
ひとつの態様において、本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含んでいるタバコ・フィルターに関し、ここで官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、収着を通じて主流煙から少なくとも1種の気相成分の少なくとも一部を除去することが可能である。好ましい態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、大きい表面積を持つ。この官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、好ましくは少なくとも500m2/g、少なくとも750m2/g、少なくとも1000m2/g、又は少なくとも1500m2/gの表面積を有する。本発明のひとつの態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、約20Å〜約1000Åの平均細孔直径、又は約0.1mL/g〜約2.0mL/gの細孔容積を持つ。
【０００９】
好ましくは、この官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、無極性のスチレン及びジビニルベンゼンの重合生成物である。更に好ましくは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、活性炭よりもより疎水性である。
【００１０】
本発明の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、約50μm〜約3000μmのサイズ、約100μm〜約2500μmのサイズ、又は約250μm〜約1500μmのサイズであるビーズの形で提供される。
【００１１】
更に別の本発明の態様において、少なくとも1種の気相成分は、ジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンからなる群より選択される。例えば、少なくとも1種の気相成分は、プロペン、シアン化水素、プロパジエン、1,3-ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン、メチルシクロペンタジエン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、アセトン、ジアセチル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、ベンゼン、トルエン、アクリロニトリル、メチルフラン、2,5-ジメチルフラン、硫化水素、硫化カルボニル、メチルメルカプタン、及び1-メチルピロールを含むが、これらに限定されるものではないものからなる群より選択することができる。好ましくは、少なくとも1種の気相成分は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、メタノール、硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンからなる群より選択される。
【００１２】
更に別の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、主流煙から1種又は複数の成分を選択的に除去するが、他のものは除去しない。例えば、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙からホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン及びメタノールを選択的に除去することができる。あるいは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙から硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンを選択的に除去してもよい。
【００１３】
本発明の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙中の少なくとも1種の気相成分を少なくとも50％除去するための有効量で存在する。好ましくは、タバコ・フィルターは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を約5mg〜約300mg、又は官能基化されていないの多孔質ポリ芳香族樹脂を約75mg〜約225mg含む。
【００１４】
更に別の本発明の態様において、タバコ・フィルターは、低い吸引抵抗及び／又は高い総粒状物質送出量を持つ。好ましい態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は更に、少なくとも1種の香味剤を含有してもよい。
【００１５】
本発明は、先に述べたようなフィルターがチッピングペーパーによりタバコ・ロッドに装着されている、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含むタバコ・フィルターにも関する。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、チッピングペーパー、成形したペーパーインサート、プラグ、間隙又は自在流れスリーブからなる群より選択される1種又はそれよりも多いタバコ・フィルター部品に組込まれてもよい。このフィルターは、下記からなる群から選択されても良い：一重フィルター、二重フィルター、三重フィルター、空洞フィルター、埋込型フィルター、又は自在流れフィルターに加え、他の適当なフィルターデザインのいずれか。
【００１６】
ある態様において、本発明はタバコ・フィルターを含むタバコにも関する。
【００１７】
本発明は更に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂をタバコ・フィルターに組込まれることを含む、タバコ・フィルター製造法にも関し、ここで、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、収着を通じてタバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去することが可能である。
【００１８】
更に別の態様において、(i)タバコ製造装置に刻んだ充填材を提供し、タバコ・ロッドを形成する工程；(ii)タバコ・ロッドのまわりに包装紙を配置する工程；及び、(iii)チッピングペーパーを用い、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含むタバコ・フィルターを、タバコ・ロッドに装着し、タバコを形成する工程を含む、タバコ製造法にも関する。
【００１９】
本発明は更に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有するタバコを喫煙する方法に関し、これは、タバコに点火し煙を形成すること、及びタバコを通し煙を吸引することを含み、ここでタバコ吸引時に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去する。
【００２０】
発明の詳細な説明
本発明は、一般にタバコ主流煙からある種の気相成分を除去することに関する。特に本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の使用に関与するタバコ・フィルター、タバコ製造法、及びタバコ喫煙法に関する。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂利点は、例えば炭素のような材料よりもよい制御及び／又はより均一な規格に、そのような材料を容易に製造することができる能力である。加えて官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、容易に及び商業的に入手可能であり、主流煙の味の劣化(off-taste)に少しも関連せず、並びに様々な規格に簡単に仕立てることができる。
【００２１】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、三菱、ダウ・ケミカル及び／又はローム＆ハース社のような供給業者から市販されている。そのような樹脂は、ガスクロマトグラフィー用途における使用のために、広く開発されており、非常に大規模及び高収率で均一に製造することができる。例えばAmberlite(XAD-4、XAD-16hp）、DIAION(SP-825L、SP-850)、DOWEX(I-493、V-493、V-502)などのポリマー樹脂を使ってもよい。
【００２２】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、収着を通じ主流煙から気相成分を除去するために使用される。本願明細書において使用される用語「成分」、「化合物」及び「構成要素」は、タバコ煙中に認められる様々なガス又は有機化合物を説明するためにここでは互換的に使用される。用語「収着」は、吸収及び／又は吸着による濾過を意味する。収着は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の表面上の相互作用に加え、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の細孔及び溝内の相互作用を対象とすることが意図されている。言い換えると、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、その表面に気相成分の分子を凝縮もしくは維持するか、及び／又は気相成分をまとめて(in bulk)、すなわち、その内側構造へもしくはその細孔へのその他の物質を浸透させることによるか、又は物理的篩、すなわち官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の細孔へのある成分の捕獲により、組込むことができる。
【００２３】
用語「主流」煙は、喫煙混合物を通り抜け並びにフィルター端を通り発煙しているガス、蒸気及び粒子の混合物、すなわち例えばタバコ喫煙時に、喫煙商品の口側末端から発され及び吸引される煙を含む。これらの気相成分は、凝集塊又は分子の形で存在するが、これは一般に、タバコ主流煙の粒状物質よりサイズが非常に小さい。タバコ主流煙のより小さい気相成分を除去するために、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、十分に大きい表面積を持たなければならない。
【００２４】
タバコ主流煙から取り除かれるべき気相成分の例は、様々なジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンを含むが、これらに限定されるものではない。成分の具体例は、プロペン、シアン化水素、プロパジエン、1,3-ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン、メチルシクロペンタジエン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、アセトン、ジアセチル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、ベンゼン、トルエン、アクリロニトリル、メチルフラン、2,5-ジメチルフラン、硫化水素、硫化カルボニル、メチルメルカプタン、及び1-メチルピロールを含む。
【００２５】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、主流煙から一種又はそれよりも多い成分を選択的に除去するために、平均細孔直径分布、表面積、表面化学特性、細孔構造及び／又は粒子サイズに関して修飾することができる。「選択的な除去」とは、ある成分は主流煙から実質的に除去されるが、他の成分は実質的に除去されないことを意味している。用語「選択的」とは、ある種の成分の主流煙からの優先的除去、すなわち、1種よりも多い成分が除去されるが、1種の成分は他の成分よりより大きい程度に除去されることも包含している。
【００２６】
例えば、DOWEX(商標)(L-493、V-493、V-502)のような樹脂は、タバコ主流煙から、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン及びメタノールを、他の成分が取り除かれるよりも大きい程度で、選択的に除去することができることがわかっている。同じく、DIAION(商標)(SP-825L、SP-850)は、タバコ主流煙から硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンを、他の成分が取り除かれるよりも大きい程度で、選択的に除去することができることがわかっている。
【００２７】
タバコ主流煙のより少ない気相成分を除去するために、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、十分に大きい表面積を持たなければならない。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、好ましくは少なくとも500m2/g、少なくとも750m2/g、少なくとも1000m2/g、又は少なくとも1500m2/gを有する。本発明のひとつの態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、約20Å〜約1000Åの平均細孔直径、及び／又は約0.1mL/g〜約2.0mL/gまで細孔容積を有する。
【００２８】
好ましい態様において、このタバコ・フィルターは、低い吸引抵抗(RTD)及び高い総粒状物質(TPM)送出を持つ。表1-3に示すように、プラグ/空隙/プラグ（PSP）構造でポリ芳香族樹脂ビーズを使っている全ての修飾された1R4F-タバコ・フィルターのRTDは、炭素フィルター又はシリカゲルフィルターのそれよりも低い。これらは、ポリ芳香族樹脂ビーズの球形の均一な形の結果であり、このことはタバコ煙流れがそれを通過するのに好ましい空隙を粒子間にもたらしている。
【００２９】
更に別の本発明の態様において、このタバコ・フィルターは、低い吸引抵抗及び／又は高い総粒状物質送出量を持つ。この形成されたフィルターのRTD及び気相濾過性能は、樹脂ビーズの粒子サイズを調節することによって最適化することができる。例えば、V-493樹脂(粒径250〜850μm)は、V-502樹脂(粒径1500μm)の粒子サイズのより小さい型であり、これはわずかに増加したRTDで、試験されたほとんど全ての気相成分について、非常に大きい気相濾過効率を示す。ビーズがより小さければ小さいほど、ビーズ内に拡散する気相化合物の拡散経路は短く、及び濾過効率はより高い。しかし濾過効率も、適当なRTDが達成されるように、最適化されるべきである。RTDがあまりに高いならば、特に非常に小さい樹脂ビーズを使う場合には、TPMの効率的な送出が危うくなることがある。樹脂ビーズは、タバコ・フィルターに組込まれる場合、同じ又は異なるサイズを持つことができる。本発明の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、約50μm〜約3000μmのサイズ、約100μm〜約2500μmのサイズ、又は約250μm〜約1500μmのサイズであるビーズの形で提供される。
【００３０】
本発明の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙中の少なくとも1種の気相成分を少なくとも50％除去するのに有効量で存在する。例えばタバコ・フィルターは、約5mg〜約300mgの官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂、又は約75mg〜約225mgの官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂からなることができる。
【００３１】
好ましい態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、更に少なくとも1種の香味剤を含んでも良い。いずれかの適当な香味剤を使用することができる。香味剤の例は、メントール、甘草、クローブ、アニス、シナモン、白檀、ゼラニウム、バラ油、バニラ、レモン油、桂皮、スペアミント、ウイキョウ、ショウガなどを含むが、これらに限定されるものではない。香味剤は更に、米国特許第3,312,226号及び第3,499,452号に開示された炭酸エステルのような、香味剤-放出化合物の形であることもでき、これらの特許は本願明細書に参照として組入れられている。
【００３２】
適当なフィルターデザインのいずれかを使用することができ、これは一重フィルター、二重フィルター、三重フィルター、空洞フィルター、埋込型フィルター又は自在流れフィルターを含むが、これらに限定されるものではない。一重フィルターは、典型的には、様々な酢酸セルロースのトウ又はセルロース紙材料を含む。純粋な一重のセルロースフィルター又は紙フィルターは、良好なタール及びニコチン保持を提供し、並びに生分解性である。二重フィルターは、喫煙材料又はタバコ側の官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂と共に、口側の酢酸セルロース及び純粋なセルロースセグメント又は酢酸セルロースセグメントで、構成することができる。二重フィルターのふたつのセグメントの長さ及び圧力の降下は、許容できる吸引抵抗を維持する一方で、最適の吸着を提供するように調節することができる。三重フィルターは、口側及びタバコ側セグメントを有する一方で、中間のセグメントは官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有する材料又は紙で構成することができる。空洞フィルターは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含む空洞によって分離された、例えば、酢酸エステル-酢酸エステル、酢酸エステル-紙又は紙-紙のふたつのセグメントを持つ。埋込み型フィルターは、口側に開放空洞を持ち、及びプラグ材料に組込まれた官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含んでいる。これらのフィルターはまた、任意に換気されてもよく、及び／又は追加の収着剤（例えばチャコール、活性炭及び／又はケイ酸マグネシウム）、触媒、香味剤又はタバコ・フィルターのための他の添加剤を含んでもよい。
【００３３】
好ましい態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、喫煙商品の煙流れ経路中のフィルター集成品へ、好ましくは粒子サイズ20-60メッシュを有する成形された商品、ルース粒子、又は粉末として組込むことができる。下記の説明は、本発明のフィルターの様々な網羅的でない態様を例証している。
【００３４】
図1は、タバコ・ロッド4、フィルター部分6、及びマウスピースフィルター・プラグ8を備えるタバコ2を図示している。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、フィルター部6の一部を形成している自在流れスリーブ12の内部のような、中空の空洞に挿入された折畳み紙10に負荷することができる。
【００３５】
図2は、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6を備え、ここで、折畳み紙10が、マウスピースフィルター8と第二の自在流れスリーブ15の間に位置した第一の自在流れスリーブ13の中空の空洞に位置するような、タバコ2を示している。紙10は、折畳まれたシート以外の形で使用することができる。例えば、紙10は、1個又は複数の個別のストリップ、巻ロールなどとして配置することができる。いずれの形であっても、紙を被覆した試薬の量／面積、及び／又はフィルターにおいて使用される被覆された紙の総面積を組合せることによって、望ましい量の官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を、タバコ・フィルター部分に供給することができる（例えば、被覆した紙のより大きい小片を使用することにより、より多い量の官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を提供することができる。）。図1及び2において示したタバコにおいて、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6は、チッピングペーパー14と連結される。両方のタバコにおいて、フィルター部分6は、フィルター外装11によって一緒に維持されてもよい。
【００３６】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、多くの方法でフィルター紙に組込むことができる。例えば、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、水と混合され、スラリーを形成することができる。次にこのスラリーは、予め成形されたフィルター紙上に被覆され、及び乾燥させることができる。このフィルター紙は、その後図1及び2において示される様式で、タバコのフィルター部分に組込むことができる。あるいは、この乾燥した紙をプラグ形に包み、及びタバコのフィルター部分に挿入することができる。例えば、紙は、プラグ形に包むことができ、及びポリプロピレン又は酢酸セルロースのスリーブのような自在流れフィルター要素の内部にプラグとして挿入することができる。別の集成品において、紙は、そのような自在流れフィルター要素のインナーライナーを構成することができる。
【００３７】
あるいは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、それらの粒子が、例えば、約100μm未満、好ましくは25μm未満のように十分に小さいならば、紙製造プロセスの間にフィルター紙に添加することができる。例えば官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、嵩高のセルロースと混合し、セルロース・パルプ混合物を形成することができる。この混合物は、その後いずれか適当な方法で、フィルター紙に成形することができる。
【００３８】
好ましい別の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ・フィルター部分それ自身の繊維状材料に組込まれる。このようなフィルター材料は、紙を含む繊維状フィルター材、酢酸セルロース繊維及びポリプロピレン繊維を含むが、これらに限定されるものではない。この態様は、図3に図示されており、これは、タバコ・ロッド4、並びにマウスピースフィルター8、プラグ16及び空隙18を備えるプラグ-空隙-プラグフィルターの形のフィルター部分6で構成されるタバコ2を示す。プラグ16は、ポリプロピレン又は酢酸セルロース繊維のような材料の管状又は中実の小片で構成することができる。タバコ・ロッド4及びフィルター部分6は、チッピングペーパー14でまとめられている。フィルター部分6は、フィルター外装11を含んでもよい。従来の繊維状フィルター材料及び官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含むフィルター外装11は、それらの上を被覆することなどにより、フィルター外装11内又はその上に組込むことができる。あるいは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、マウスピースフィルター8内、プラグ16内及び／又は間隙18内に組込むことができる。更に官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコのフィルター部分のあらゆる要素中に組込むことができる。例えばフィルター部分は、マウスピースフィルター8のみから成ってもよく、及び官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、マウスピースフィルター8中及び／又はチッピングペーパー14中に組込むことができる。
【００３９】
図4は、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6で構成されるタバコ2を示す。この集成品は、空隙18が、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の顆粒(例えばビーズ)で充填されているか、又はプラグ15が官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有している繊維状ポリプロピレン又は酢酸セルロースのような材料で製造されていること以外は、図3に類似している。先の態様のように、プラグ16は、中空又は中実であることができ、並びにタバコ・ロッド4及びフィルター部分6は、チッピングペーパー14でまとめられている。フィルター外装11も存在する。
【００４０】
図5は、タバコ・ロッド4、並びにフィルター部分6が、マウスピースフィルター8、フィルター外装11、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6を連結するチッピングペーパー14、空隙18、プラグ16、及び中空のスリーブ20を備えるフィルター部分6で構成されるタバコ2を示している。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、フィルター部分6の1種又は複数の要素に組込むことができる。例えば、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂はスリーブ20に組込むことができるか、又は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の顆粒はスリーブ20内の空隙に充填することができる。望ましいならば、プラグ16及びスリーブ20は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有する繊維状ポリプロピレン又は酢酸セルロースのような材料で製造することができる。先の態様のように、プラグ16は、中空又は中実であることができる。
【００４１】
図6及び7は更に、フィルター部分6の修飾を示す。図6において、タバコ2は、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6で構成される。フィルター部分6は、マウスピースフィルター8、フィルター外装11、プラグ22、及びスリーブ20を備え、並びに官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を、これらのフィルター要素の1種又は複数に組込むことができる。図7において、フィルター部分6は、マウスピースフィルター8及びプラグ24を備え、並びに官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を、これらのフィルター要素の1種又は複数に組込むことができる。プラグ16のように、プラグ22及び24は、中実又は中空であることができる。図6及び7に示されるタバコにおいて、タバコ・ロッド4及びフィルター部分6は、チッピングペーパー14によってまとめられる。
【００４２】
いろいろな技術を使用し、フィルター繊維又は他の基体支持体へ、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を適用することができる。例えば、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、それらがフィルター・カートリッジ、例えばタバコチップに成形される前に、フィルター繊維に添加することができる。例えば、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、乾燥粉末又はスラリーの形でフィルター繊維に添加することができる。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂がスラリーの形で適用されるならば、これらの繊維は、それらがフィルター・カートリッジに成形される前に、乾燥させられる。
【００４３】
別の好ましい態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ・フィルターの中空部分において使用される。例えば、一部のタバコ・フィルターは、プラグが繊維状フィルター材料を含み、及び空隙が2個のフィルター・プラグの間の単なる間隙であるようなプラグ/空隙/プラグの配置を有し、これは官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂で充填されている。この態様の一例は、図3に示されている。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、顆粒形であるか、又は繊維もしくは糸のような、適当な支持体上に負荷することができる。
【００４４】
別の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、米国特許第5,692,525号に開示されたような喫煙器具と共に使用するためのタバコのフィルター部分において使用することができ、この特許の全内容は本願明細書に参照として組入れられている。図8は、電気喫煙器具で使用することができるタバコ100の構造のひとつの型を示している。示されたようにタバコ100は、チッピングペーパー64により連結されたタバコ・ロッド60及びフィルター部分62を備える。このフィルター部分62は、好ましくは管状の自在流れフィルター要素102及びマウスピースフィルター・プラグ104を含む。自在流れフィルター要素102及びマウスピースフィルター・プラグ104は、プラグ・ラップ112と組合わせたプラグ110としてまとめられる。タバコ・ロッド60は、以下の商品の1種又は複数を組込んだいろいろな形を有することができる：外装71、別の管状の自在流れフィルター要素74、好ましくはプラグ・ラップ84で包まれた円筒形のタバコ・プラグ80、基本ウェブ68及びタバコ用香味材料70を含むタバコ・ウェブ66、並びに隙間91。自在流れフィルター要素74は、タバコ・ロッド60のチップされた端72に構造上の境界及び支持体を提供する。タバコ・ロッド60の自由端78で、タバコ・ウェブ66は、外装71と共に、円筒形のタバコ・プラグ80の周囲を包んでいる。様々な修飾を、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を組込んでいるタバコのようなフィルター集成品に施すことができる。
【００４５】
そのようなタバコにおいて、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、その中の管状の自在流れフィルター要素102の通路に嵌合される紙又は他の基体材料に負荷されることによるなど、様々な方法で組込むことができる。これは、管状の自在流れフィルター要素102の内部にライナー又はプラグとして配置することもできる。あるいは官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、管状の自在流れフィルター要素102それ自身の繊維状隔壁部分に組込むことができる。例えば、管状の自在流れフィルター要素又はスリーブ102は、ポリプロピレン又は酢酸セルロースの繊維のような適当な材料で製造することができ、及び官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、スリーブ形成プロセスの前又はその一部として、そのような繊維と混合することができる。
【００４６】
別の態様において、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、要素102の代わりに、マウスピースフィルター・プラグ104に組込むことができる。しかし先の態様において説明したように、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、マウスピースフィルター・プラグ104へ及び管状の自在流れフィルター要素102へ組込むことなどにより、フィルター部分の1種よりも多い成分に組込むことができる。
【００４７】
図8のフィルター部分62はまた、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が挿入され得るような、隙間を作成するように修飾することができる。
【００４８】
先に説明したように、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、いろいろな支持体材料に組込むことができる。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の粒子がフィルター紙で使用される場合は、これらの粒子は、平均粒径が、100μm未満、好ましくは50μm未満、及び最も好ましくは1〜25μmである。官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が顆粒の形状で使用される場合は、より大きい粒子を使用してよい。そのような粒子は、好ましくは25〜60メッシュ、及びより好ましくは35〜60メッシュのメッシュ・サイズを有する。
【００４９】
フィルター紙及び／又はフィルター繊維のような適当な支持体への組込により、タバコ・フィルター中で使用される官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂の量は、タバコ煙中の成分の量及び除去されるべき選択された成分の量に左右される。例として、フィルター紙及びフィルター繊維は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を10質量％〜50質量％含むことができる。タバコの場合、フィルターは、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を約10mg〜約300mg、より好ましくは約20mg〜約100mg含むことができる。
【００５０】
ある態様において、本発明は、タバコ・フィルターを構成しているタバコにも関する。
【００５１】
本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂をタバコ・フィルターに組込む工程を含む、タバコ・フィルター製造法にも関し、ここで官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、収着を通じ、タバコ主流煙中の少なくとも1種の成分の少なくとも一部を除去することが可能である。あらゆるタバコ・フィルター製造の従来の方法又は変更された方法を、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を組込むために使用することができる。
【００５２】
更に別の態様において、本発明は、(i)タバコ製造装置に刻んだ充填材を提供し、タバコ・ロッドを製造する工程；(ii)タバコ・ロッドのまわりに包装紙を配置する工程；及び、(iii)チッピングペーパーを用い、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有するタバコ・フィルターを、タバコ・ロッドに装着し、タバコを形成する工程を含む、タバコ製造法に関する。
【００５３】
使用することができるタバコ材料の適当な型の例は、煙道乾燥した(flue-cured)バーレー種、メリーランド種又はオリエンタル種のタバコ、稀なもしくは特徴的なタバコ、及びそれらの配合物を含む。タバコ材料は、タバコの薄層；増量された又はパフ型のタバコなどの処理されたタバコ材料、ロール型に切断(cut-rolled)又はパフ型に切断(cut-puffed)した茎などの処理されたタバコ茎；又は、それらの配合物の形で提供することができる。このタバコは、タバコ代用品を含んでも良い。
【００５４】
タバコ製造において、タバコは、通常、刻み充填材の形で、すなわち約1/10インチ(0.25cm)〜約1/20インチ(0.13cm)又は1/40インチ(0.06cm)までも変動する幅に切断された細長薄片(shred)又はストランドの形で使用される。ストランドの長さは、約0.25インチ(0.6cm)〜約3.0インチ(7.6cm)の範囲を変動する。タバコは、更に1種又は複数の香味剤又は他の添加剤(例えば、燃焼添加剤、燃焼補助剤、着色剤、結合剤など)を含んでもよい。
【００５５】
官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を取込んでいるタバコは、標準又は改変されたタバコ製造技術及び装置を用い、いずれか望ましい規格に製造することができる。タバコは、長さ約50mm〜約120mmを変動することができる。一般に、通常のタバコは、長さ約70mmであり、「キングサイズ」は長さ約85mmであり、「スーパーキングサイズ」は長さ約100mmであり、及び「ロング」は長さ約120mmである。円周は、約15mm〜約30mm、好ましくは25mm内外の円周である。タバコの充填密度は、典型的には、約100mg/cm3〜約300mg/cm3であり、好ましくは150mg/cm3〜約275mg/cm3である。
【００５６】
本発明は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有するタバコの喫煙方法にも関し、これは、タバコに点火し煙を形成すること、及びタバコを通し煙を吸引することを含み、ここでタバコの喫煙時に、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂は、タバコ主流煙中の少なく一つの成分の少なくとも一部を除去する。
【００５７】
下記実施例は更に、様々な本発明の局面を例証している。これらの実施例は、いかなる方法においても本発明を制限する意味はなく、そのために構築されない。更に本発明は、それらの好ましい態様を参照し詳細に説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、並びに同等物を使用することができることは、当業者には明らかであろう。
【００５８】
実施例
様々な官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を、主流煙から気相成分を除去するそれらの能力について試験した。本試験において試験した全てのタバコは、標準の1R4Fケンタッキー参照タバコ、又は修飾されたプラグ/空隙/プラグ・フィルターを伴う1R4Fタバコからなる被験タバコのいずれかであった。これらは、下記の方法に従い加工した：最初に、酢酸セルロース(CA)フィルターを、1R4Fタバコから取り除き、フィルター外装をそのまま残した。CAフィルターは、8〜10mmまで短くし、このフィルター外装に再挿入し、PSPフィルター中の第一の「プラグ」とした。次に被験吸着材を添加し、及びCAの第二のプラグを挿入し、PSPフィルターを完成した。CAプラグの過剰部分は更に、剃刀刃で切除した。形成されたPSP型タバコの被験試料の概略を、図1に示した。含まれた吸着材は、換気に対する変化を最小にするために、希釈用穴のすぐ後ろに置いた点に注意。
【００５９】
図9に示したように、修飾された1R4F研究用モデルタバコを使用し、これは、換気穴(114)、吸収材顆粒(116)及び酢酸セルロース(118)を伴う、試料を試験するために形成されたPSP(プラグ/空隙/プラグ)型タバコである。(試験される吸着材は、商業的供給業者から得た。カーボン-ピカ(Carbon-Pica)は、G277 20x50メッシュであった。シリカゲルグレースデーヴィソングレード(Silica Gel-Grace Davison Grade)646は、35x60メッシュであった。ポリ芳香族樹脂-XAD-16hは、20-60メッシュであった。)。吸着材の物理的特性の一部を、下記表に列記した：
【００６０】
PSP吸着材フィルターを伴うタバコ試料の物理的パラメータの一部
2005536221.tif 000003
【００６１】
同じく、調製した被験タバコの吸引抵抗(RTD)及び希釈率(％)も示した。これらの値は、参照1R4Fタバコと比較することが好ましい。一般に、20-60メッシュ吸着材の約100mgは、より小さい35x60メッシュのシリカゲル顆粒を使用する場合以外は、PSP空隙に入れ、その場合高いRTDを避けるために77mgだけ含んだ。
【００６２】
試料は、Thomas, C. E.及びKoller, K. Bの論文(「Puff-by-Puff Mainstream Smoke Analyses by Multiplex Gas Chromatography/Mass Spectrometry」、2000 CORRESTA会議、リスボン、ポルトガル、2000年9月)において説明されたFTCパラメータ及び手法を用いる、Multiplex GC/MS法を用い分析した。この手法において、タバコ煙の複数回の一吹き(puff)を、最初に注入された一吹きの溶離が完了する前に、GC/MSシステムに連続して注入した。GCカラムのクロマトグラフィー分離及びMS検出システムの分光法に頼り、複雑なクロマトグラフィーデータを、選択されたタバコ煙成分の各々に関する、意味のある一吹き毎の(puff-by-puff)送出結果に換算した。図10及び11に示したように、一吹き毎の送出値は、1R4Fタバコの平均総送出に関する対照に対する割合として報告した。
【００６３】
一吹き毎の送出プロフィル
1R4Fタバコ中の気相成分に関する平均一吹き毎送出値を、吸着材が存在しない場合の各個別の化合物に関するいくつかの典型的送出特性に関する対照として使用することができる。これらの成分の送出挙動は、燃焼化学、試料採取法、タバコカラム充填、換気、及び酢酸セルロースプラグとの相互作用を含む、多くのパラメータによって影響を受けるが、4種の典型的な送出挙動を、図10に示したように測定した26種の化合物中に認めることができ、これI-IV型プロフィルと称した。
【００６４】
I型プロフィルにおいて、これらの成分は、図10aで示すように、最初の一吹きの点火時に、比較的低い濃度で送出されるが、その後2回目及び後続する一吹き中では増加する。このカテゴリーの化合物は、ジアセチル、トルエン、シアン化水素、硫化カルボニル、硫化水素、2,5-ジメチルフラン、メチルフラン、メチルエチルケトン及びシクロペンタノンである。
【００６５】
II型プロフィルは、I型と対極にある。これらの成分は、図10bで示すように、最初の一吹きの点火時に、比較的高い濃度で送出され、及びその後2回目及び後続する一吹き中では著しく減少する。このカテゴリーの化合物は、例えば、ホルムアルデヒド、プロパジエン及び1,3-ブタジエンである。
【００６６】
III型プロフィルの化合物は、全ての喫煙期間の間、送出のいかなる突然の変化も示さない傾向がある。換気比の変化及びタバコ紙を通しての拡散のために、送出の若干の段階的増加が、1回目の一吹きから8回目の一吹きまで観察されることがある。このカテゴリーの化合物は、プロペン、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、アセトアルデヒド、アクロレイン及びベンゼンを含む。
【００６７】
IV型送出特性を伴う化合物は、最後の数回の一吹きの間に濃度が急激に増大する。一般に最後の2〜3回の一吹きの間に、濃度の急激な上昇が存在した。このカテゴリーの化合物は、メチルピロール、アセトン、メチルメルカプタン、アクリロニトリル、イソプレン及び1,3-シクロヘキサジエンである。
【００６８】
活性炭、シリカゲル又はポリ芳香族樹脂を含むPSPフィルターにおいて、使用した吸着材によって気相化合物の減少のレベルが異なった。図11は、吸着材を伴うPSPフィルターによる、選択された気相化合物の一吹き毎の濾過を示している。活性炭を伴うPSPフィルターが、全ての気相化合物を除去する点で、最も効率的だった。その濾過性能は、シリカゲル及びXAD-16樹脂より優れている。シリカゲル及びXAD-16ポリ芳香族樹脂の濾過性能は、下記項において考察したように、個々の成分の化学特性によって変化した。
【００６９】
図11A及び11bに示したように、ジアセチル及びトルエンは両方とも、対照1R4FタバコにおいてI型送出プロフィルを示した。トルエンも、若干のIV型送出・プロフィル特性を示した。比較すると、XAD-16樹脂は、シリカゲルよりもトルエンを除去する点で効率的であったが、しかしシリカゲルは、より極性のあるジアセチルを除去する点ではより効率的だった。トルエンについて、シリカゲルは、最初の2回の一吹きで約75％を除去したが、4回目一吹きによってこの活性は急激に失われた。XAD-16樹脂は、シリカゲルと同じトルエンに関する最初の除去効率を有したが、後続する一吹きを通じてその効率を維持した。
【００７０】
図11c及び11dは、1R4Fタバコのホルムアルデヒド及び1,3-ブタジエンの一吹き毎送出は、II型プロフィルを発揮したことを示している。シリカゲル及びXAD-16樹脂を含んでいるPSPフィルターと比較すると、シリカゲルは、極性ホルムアルデヒドを除去する点でより効率的であるのに対し、XAD-16樹脂は、1,3-ブタジエンを除去する点でより優れていた。
【００７１】
図11e及び11fにおいて、対照1R4Fタバコのアセトアルデヒド及びアクロレインの両方が、III型送出・プロフィルを示した。同様の結果が、PSPシリカゲル及びXAD-16フィルターによる、アセトアルデヒド及びアクロレイン除去率について得られた。両方の場合において、シリカゲルは、極性アルデヒド基を持つ化合物を除去する点でより効果的であった。より大きい違いが、アクロレインの場合に示され、ここでPSPフィルターへのシリカゲルの70mg負荷は、5回目の一吹きまで約90％の除去を維持したのに対し、XAD-16樹脂の100mgの負荷レベルは、わずかに約20％の除去活性をこの一吹きで示した。
【００７２】
図11g及び11hにおいて、1-メチルピロール及びイソプレンは、対照1R4FタバコにおいてIV型送出プロフィルを示した。XAD-16樹脂及びシリカゲルの両方を伴うPSPフィルターは、1-メチルピロールに関し同等の除去を有した。しかし、XAD-16のみがイソプレン送出に対する作用を有した。理論に結びつけることは欲さないが、XADポリ芳香族樹脂は、π-π相互作用を介して、1-メチルピロールのような極性芳香族分子の芳香環と相互に作用することができるのに対し、シリカゲルは、水素結合によってそのN原子と相互作用することができる。イソプレンに関するXAD樹脂の活性も、π-π相互作用から生じるであろう。
【００７３】
一吹き毎の送出データの比較に加え、吸着材の濾過性能も、1本のタバコあたりの全気相成分送出量を使って比較した。1R4F全送出量と比較すると、各特定の吸収材による濾過のために測定された各気相化合物に関する全割合の低下を、決定することができた。低下率(％)のデータを表1-3にまとめた。低下率の各値は、統計学的に評価し、及び特定の気相化合物の有意な％低下が認められた場合は、その低下の量を表1-3に示した。％低下が有意でないように見える(30％未満及び3RSD)場合は、それは空欄として示した。試料の気相成分はまた、FTIR検出システムによる自家製喫煙システムを使って分析した。表3に示した結果は、TPMあたりの各成分の気相送出における％低下である。
【００７４】
活性炭は、CO2及びエタンを除いて観察された気相成分の全てを有意に減らした。活性炭は大きい表面積(1590m2/g)及び多様な表面活性を有するので、これらの結果は予想されたことである。比較において、はるかに小さい表面積(275〜375m2/g)を持つシリカゲルは、依然アルデヒド、アクロレイン、ケトン及びピロールのような極性化合物についての、有意な低下を示した。シリカゲルによって減らされる全ての気相化合物は、共通して、水素-結合可能なO又はN原子を有している。理論に結びつけることは欲さないが、これらの化合物の濾過性能は、孤立電子対を伴う、Si-OH及びO又はN原子の間の水素結合の結果であるかもしれない。XAD-16樹脂に注目すると、これは、シリカゲルよりもより大きい表面積(800m2/g)を持ち、ベンゼン、トルエン及びフランなどの芳香族化合物についてのみではなく、1,3-シクロペンタジエン及びメチルペンタジエンなどの環状ジエン、並びに例えばアセトン、メチルエチルケトン及びシクロペンタノンなどのケトンに対しても吸着活性を示す。再度、これらのクラスの化合物の濾過性能は、ポリ芳香族樹脂の芳香族システムと吸着材の二重結合システムの間のπ-π分子軌道(MO)相互作用の結果であろう。
【００７５】
表1-3に示すように、Amberlite(XAD-4、XAD-16hp)、DIAION(SP-825L、SP-850)及びDOWEX(I-493、V-493、V-502)などのポリマーの樹脂は、煙の気相成分の減少において様々な活性を示す。このデータを基に、ある大きい表面積の樹脂が、タバコ・フィルター添加剤として使用される場合、これは、ジエン、アルデヒド、アクロレイン及び芳香族化合物などの、広範囲にわたる気相成分の除去において効果的であることができる。様々なクラスの煙成分の中で高分子樹脂の選択性又は活性に対するいくつかの要因の作用を、下記段落において考察した。
【００７６】
これらの結果は、樹脂の活性が、それらの比表面積に大きく左右されることを示している。表1d-fに示されるように、XAD-2樹脂は、その小さい表面積(＜375m2/g）のために、検出されたほとんどすべての気相化合物について、いかなる有意な活性も示さなかった。XAD-4及びXAD-16hpは、増加した比表面積(725〜800m2/g)を伴い、ジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンについて、有意に増加した活性を示した。更により大きい比表面積(1000m2/g以上)さえ伴う、DIAION(SP-825L、SP-850)及びDOWEX(L-493、V-493、V-502)樹脂は、前述の化合物を除去するために非常により大きい活性を示した。これらのジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンの低下に関する選択性は、同量のPica G-277カーボンを使用するフィルターのそれと同等であったが、これはG-277カーボンよりもはるかに低い比表面積を伴った。
【００７７】
これらの実験で使用されるポリ芳香族樹脂は、無極性のスチレン及びジビニルベンゼンの重合生成物であった。それらの表面は一般に、活性炭のそれよりより疎水性であると思われる。いくつかのポリ芳香族樹脂を使用するフィルターは、ジエン、フラン、ピロール、芳香族炭化水素及びケトンに加え、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、メタノール、硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンなどの極性のあるガス成分を除去する高い選択性を示す。活性炭とは対照的に、主流煙の様々な気相成分間の選択性は、異なる銘柄の官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を使用することによって変えることができる。表2及び表3に示すように、DOWEX(L-493、V-493、V-502)樹脂フィルターは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン及びメタノールについて高い選択的低下(50〜90％)を示すが、DIAION(SP-825L、SP-850)樹脂フィルターは、硫化水素、硫化カルボニル及びメチルメルカプタンについて非常に高い選択的低下(70％)を示した。
【００７８】
表1A
2005536221.tif 000004
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００７９】
表1B
2005536221.tif 000005
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８０】
表1C
2005536221.tif 000006
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８１】
表1D
2005536221.tif 000007
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８２】
表1E
2005536221.tif 000008
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８３】
表1F
2005536221.tif 000009
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８４】
表2A
2005536221.tif 000010
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８５】
表2B
2005536221.tif 000011
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８６】
表2C 
2005536221.tif 000012
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８７】
表2D
2005536221.tif 000013
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８８】
表2E
2005536221.tif 000014
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００８９】
表2F
2005536221.tif 000015
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００９０】
表2G
2005536221.tif 000016
*減少は、Puff Multoplex GC/MS法によって一吹きから測定した：絶対減少値が30％及び3シグマ未満である場合は空欄として示した。
【００９１】
表3A
2005536221.tif 000017
*気相成分の1 TPM送出量を基にしたFTJRデータの減少
AA=アセトアルデヒド
HCN=シアン化水素
MEOH=メタノール
ISOP=イソプロパノール
【００９２】
表3B
2005536221.tif 000018
*気相成分の1 TPM送出量を基にしたFTJRデータの減少
【００９３】
本発明は、好ましい態様を参照し説明されているが、当業者に明らかであるように、変更及び修飾を行っても良いことは理解されなければならない。このような変更及び修飾は、添付された「特許請求の範囲」により定義される、本発明の権限及び範囲内であると考えられる。
【００９４】
前述の参考文献は全て、その全体が本願明細書に参照として組入れられていることをそれぞれ個別の参考文献について具体的及び個別に指摘するのと同等に、それらの全体が本願明細書に参照として組入れられている。
【００９５】
本発明のいろいろな特徴及び利点は、添付の図面と組合せて好ましい態様の下記の詳細な説明から明らかであろう：
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図1は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂を含有する折畳み紙が、タバコの管式フィルター要素の中空の部分に挿入されている、本発明のひとつの態様が組込まれているタバコの部分的分解透視図である。
【図２】図2は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、折畳み紙に組込まれ及び第二の自在流れスリーブの隣に管式フィルター要素の第一の自在流れスリーブの中空の部分に挿入されている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図３】図3は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、プラグ-空隙-プラグフィルター要素中に組込まれている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図４】図4は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、3個のプラグを有する3-部品フィルター要素中に組込まれる、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図５】図5は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、プラグ-空隙-プラグ集成品及び中空のスリーブを有する4-部品フィルター要素中に組込まれている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図６】図6は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、2つのプラグ及び中空のスリーブを有する3-部品フィルター要素に組込まれている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図７】図7は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、2個のプラグを有する2-部品フィルター要素に組込まれている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図８】図8は、官能基化されていない多孔質ポリ芳香族樹脂が、喫煙商品において使用することができるフィルター要素中に組込まれている、本発明の別の態様の部分的分解透視図である。
【図９】図9は、換気穴(114)、吸収材顆粒(116)及び酢酸セルロース(118)を伴う、試料を試験するために形成されたPSP(プラグ/空隙/プラグ)型のタバコを概略図である。カーボン-ピカは、G277 20x50メッシュであった。シリカゲル-グレースデーヴィソングレード646は、35x60メッシュであった。ポリ芳香族樹脂-XAD-16hは、20-60メッシュであった。
【図１０】図10a-10dは、1R4Fタバコの主流煙中の気相成分のI-IV型-送出プロフィルを表す。各事例において、8個の複製品の平均値が示されている。各図の横軸は「総1R4F送出率(％)」を表している。
【図１１】図11a-11hは、代表的気相成分、例えばジアセチル(図11a)、トルエン(図11b)、ホルムアルデヒド(図11c)、1,3-ブタジエン(図11d)、アセトアルデヒド(図11e)、アクロレイン(図11f)、1-メチルピロール(図11g)及びイソプレン(図11h)の一吹き毎の送出プロフィルに対する、PSP吸着材フィルターの作用を表す。各図の縦軸は「総1R4F送出率(％)」を示す。
【図１】
2005536221.tif 000019
【図２】
2005536221.tif 000020
【図３】
2005536221.tif 000021
【図４】
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【図５】
2005536221.tif 000023
【図６】
2005536221.tif 000024
【図７】
2005536221.tif 000025
【図８】
2005536221.tif 000026
【図９】
2005536221.tif 000027
【図１０ａ】
2005536221.tif 000028
【図１０ｂ】
2005536221.tif 000029
【図１０ｃ】
2005536221.tif 000030
【図１０ｄ】
2005536221.tif 000031
【図１１ａ】
2005536221.tif 000032
【図１１ｂ】
2005536221.tif 000033
【図１１ｃ】
2005536221.tif 000034
【図１１ｄ】
2005536221.tif 000035
【図１１ｅ】
2005536221.tif 000036
【図１１ｆ】
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【図１１ｇ】
2005536221.tif 000038
【図１１ｈ】
2005536221.tif 000039
【国際調査報告】
2005536221.tif 000040