(57)【要約】  喫煙製品用包装紙は、ウェブ；及び包装紙の一方の表面の少なくとも一部上のパターン化された堆積物を含み、ここで、パターン化された堆積物は、触媒粒子を含む。パターン化された堆積物は、喫煙製品の主流煙及び／又は副流煙における構成ガス成分の転化を触媒可能であるナノ粒子触媒を含んでいてもよい。構成ガス成分は、一酸化炭素及び／又は酸化窒素であってもよく、及び触媒粒子は、酸化鉄であってもよい。また、タバコロッドの周囲に形成された包装紙を有するタバコロッドを含む喫煙製品が提供され、包装紙は、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上にパターン化された堆積物を含む。包装紙を製造する方法及び包装紙を利用する喫煙製品を製造する方法もまた提供される。
2007511204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タバコロッドの周りに形成された包装紙を有するタバコロッドであって、包装紙が、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上にパターン化された堆積物を含むタバコロッドを含む喫煙製品であって、
パターン化された堆積物が、喫煙製品の主流煙及び／又は副流煙における構成ガス成分の転化を触媒し、酸化し及び／又は還元することが可能な触媒粒子を含む喫煙製品。
【請求項２】
構成ガス成分が、一酸化炭素及び／又は酸化窒素である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項３】
触媒が、一酸化炭素及び酸化窒素以外の煙構成要素の量を低減可能である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項４】
触媒の平均粒子サイズが、約５ミクロン未満又は約５０ｎｍ未満である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項５】
触媒が、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の少なくとも１つの酸化物を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項６】
触媒が、本質的に、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の少なくとも１つの酸化物からなる請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項７】
堆積物が、バインダーのないものである請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項８】
触媒が、酸化鉄を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項９】
触媒が、ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ又はそれらの混合物を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１０】
触媒が、第２化合物の粒子上に担持された第１酸化物の粒子を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１１】
第２化合物が、炭酸カルシウムを含む請求項１０に記載の喫煙製品。
【請求項１２】
堆積物が、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形を含む複数の別個の特徴を有するパターンを含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１３】
パターンが、低濃度特徴を有する第１部分及び高濃度特徴を有する第２部分の間に触媒の濃度勾配を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１４】
パターンの特徴が、喫煙製品の軸方向に沿って反復的なものである請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１５】
触媒が、包装紙の内面に堆積されている請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１６】
触媒が、包装紙の外面に堆積されている請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１７】
包装紙が、第１包装紙であり、及び喫煙製品が、さらに、第２包装紙を含む請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項１８】
第２包装紙が、第１包装紙の半径方向外側にある請求項１７に記載の喫煙製品。
【請求項１９】
第２包装紙上の全触媒量が０である請求項１７に記載の喫煙製品。
【請求項２０】
第１包装紙上の触媒に対する第２包装紙上の触媒の、質量％での比が、０．２５未満である請求項１７に記載の喫煙製品。
【請求項２１】
包装紙が、喫煙製品の第１末端に関し直線的に隣接部分及び直線的に遠位部分を有し、及び直線的に遠位部分が、触媒の第１装填物を有し、及び直線状隣接部分が、触媒の第２装填物を有する請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２２】
触媒の第１装填物が、触媒の第２装填物未満である請求項２１に記載の喫煙製品。
【請求項２３】
包装紙の浸透性が、１５ＣＯＲＥＳＴＡユニット以上である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２４】
包装紙上の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約９０％未満又は約５０％未満である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２５】
包装紙の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約１％より高いか又は約５％より高い請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２６】
パターンの特徴が、未被覆包装紙の最大面積が、１ミクロンの直径又は１０ｍｍの直径を有する円形面積を越えないように繰り返される請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２７】
全触媒量が、約１０ｍｇ未満／喫煙製品又は約１００ｍｇ未満／喫煙製品である請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２８】
粒子が、一酸化炭素及び／又は酸化窒素の主流煙及び／又は副流煙における濃度を少なくとも１０％又は少なくとも２５％低減するのに効果的な量で堆積されている請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項２９】
触媒が、包装紙水素結合されている請求項１に記載の喫煙製品。
【請求項３０】
包装紙を有するシガレットタバコロッドであって、包装紙が、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上にパターン化された堆積物を含むシガレットタバコロッドを含む喫煙製品であって、
パターン化された堆積物が、酸化鉄ナノ粒子触媒を含む喫煙製品。
【請求項３１】
喫煙製品の製造方法であって、
（ｉ）包装紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、包装紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成すること；
（ｉｉ）タバコを含むカットフィラーをシガレット製造機へ提供すること；及び
（ｉｉｉ）パターン化された堆積物を含む包装紙をカットフィラーの周囲に置いて、喫煙製品のタバコロッド部分を形成すること
を含む方法。
【請求項３２】
触媒粒子が、グラビア印刷、ロトグラビア印刷、フォトグラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、凹版印刷、リソグラフ印刷、スプレー、ブラッシング、ローリング又はサイズプレス技術により堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
触媒粒子が、バインダーの不存在下で堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
乾燥触媒粒子が、包装紙のベースウェブ上に堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
触媒粒子の堆積が、粒子を液体中に分散させて、混合物を形成すること及び混合物を包装紙上に堆積させることにより行われる請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
液体が、アルコール、水及び／又は他の溶剤及びそれらの混合物を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、包装紙を加熱することにより、パターン化された堆積物を乾燥することを含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
さらに、顔料を混合物に添加することを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
包装紙が、第１包装紙であり、さらに、（ｉｖ）第２包装紙をタバコロッド部分の周囲に置くことを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
第２包装紙が、第１包装紙から半径方向外側にある請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
第２包装紙上の全触媒粒子量が０である請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
第１包装紙上の触媒粒子に対する第２包装紙上の触媒粒子の、質量％での比が、０．２５未満である請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
触媒粒子の平均粒子サイズが、約５ミクロン未満又は約５０ｎｍ未満である請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
触媒粒子が、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の少なくとも１つの酸化物を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４５】
触媒粒子が、酸化鉄を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４６】
触媒粒子が、ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ又はそれらの混合物を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４７】
触媒粒子が、第２化合物の粒子上に担持された第１酸化物の粒子を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４８】
第２化合物が、炭酸カルシウムを含む請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
パターン化された堆積物が、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形を含む複数の別個の特徴を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項５０】
パターン化された堆積物が、低濃度特徴を有する第１部分及び高濃度特徴を有する第２部分の間に触媒粒子の濃度勾配を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項５１】
触媒粒子が、包装紙の内面に堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項５２】
触媒粒子が、包装紙の外面に堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項５３】
包装紙が、喫煙製品の第１末端に関し直線的に隣接部分及び直線的に遠位部分を有し、及び直線的に遠位部分が、触媒粒子の第１装填物を有し、及び直線的に隣接部分が、触媒粒子の第２装填物を有する請求項３１に記載の方法。
【請求項５４】
触媒粒子の第１装填物が、触媒粒子の第２装填物未満である請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
包装紙の浸透性が、１５ＣＯＲＥＳＴＡユニット以上である請求項３１に記載の方法。
【請求項５６】
包装紙上の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約９０％未満又は約５０％未満である請求項３１に記載の方法。
【請求項５７】
包装紙の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約１％より高いか又は約５％より高い請求項３１に記載の方法。
【請求項５８】
パターンの特徴が、未被覆包装紙の最大面積が、１ミクロンの直径又は１０ｍｍの直径を有する円形面積を越えないように繰り返される請求項３１に記載の方法。
【請求項５９】
全触媒量が、約１０ｍｇ未満／喫煙製品又は約１００ｍｇ未満／喫煙製品である請求項３１に記載の方法。
【請求項６０】
粒子が、一酸化炭素及び／又は酸化窒素の主流煙及び／又は副流煙における濃度を少なくとも１０％又は少なくとも２５％低減するのに効果的な量で堆積される請求項３１に記載の方法。
【請求項６１】
触媒が、包装紙に水素結合している請求項３１に記載の方法。
【請求項６２】
喫煙製品用包装紙であって、
ウェブ；及び
包装紙の一方の表面の少なくとも一部上のパターン化された堆積物
を含み、パターン化された堆積物が、触媒粒子を含む包装紙。
【請求項６３】
請求項６２の包装紙を複数含むシガレット包装用紙のシート。
【請求項６４】
触媒の平均粒子サイズが、約５ミクロン未満又は約５０ｎｍ未満である請求項６２に記載の包装紙。
【請求項６５】
触媒が、酸化鉄を含む請求項６２に記載の包装紙。
【請求項６６】
触媒が、第２化合物の粒子上に担持された第１酸化物の粒子を含む請求項６２に記載の包装紙。
【請求項６７】
堆積物が、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形を含む複数の別個の特徴を有するパターンを含む請求項６２に記載の包装紙。
【請求項６８】
パターンが、低濃度特徴を有する第１部分及び高濃度特徴を有する第２部分の間に触媒の濃度勾配を含む請求項６２に記載の包装紙。
【請求項６９】
包装紙の浸透性が、１５ＣＯＲＥＳＴＡユニット以上である請求項６２に記載の包装紙。
【請求項７０】
包装紙上の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約９０％未満又は約５０％未満である請求項６２に記載の包装紙。
【請求項７１】
包装紙の触媒の面積範囲が、包装紙の全表面積の約１％より高いか又は約５％より高い請求項６２に記載の包装紙。
【請求項７２】
パターンの特徴が、未被覆包装紙の最大面積が、１ミクロンの直径又は１０ｍｍの直径を有する円形面積を越えないように繰り返される請求項６２に記載の包装紙。
【請求項７３】
触媒粒子のパターン化された堆積物を有するシガレット用紙を製造する方法であって、
（ｉ）シガレット用紙のシートを製紙機において形成すること；及び
（ｉｉ）用紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、用紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成すること
を含む方法。
【請求項７４】
触媒粒子が、グラビア印刷、ロトグラビア印刷、フォトグラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、凹版印刷、リソグラフ印刷、スプレー、ブラッシング、ローリング又はサイズプレス技術により堆積される請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
触媒粒子が、バインダーの不存在下で堆積される請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
触媒粒子の平均粒子サイズが、約５ミクロン未満又は約５０ｎｍ未満である請求項７３に記載の方法。
【請求項７７】
触媒粒子が、酸化鉄を含む請求項７３に記載の方法。
【請求項７８】
パターン化された堆積物が、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形を含む複数の別個の特徴を含む請求項７３に記載の方法。
【請求項７９】
喫煙製品用包装紙の製造に利用される触媒インクであって、
液体；及び
液体中に懸濁されたナノ粒子触媒
を含む触媒インク。
【請求項８０】
喫煙製品用包装紙の製造に利用される触媒インクであって、本質的に、
液体；及び
液体中に懸濁されたナノ粒子触媒
からなる触媒インク。
【請求項８１】
インクが、バインダーを含まない請求項８０に記載の触媒インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は、３５ＵＳＣ１１９の下に、触媒フィラーを有するシガレット包装紙及び同一物の製造方法とのタイトルで２００３年６月１３日に出願された米国仮出願第60/477,922号の優先権を主張するものであり、その全内容は参考文献として本願明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
以下に続く記載において、参照は、一定の構造及び方法についてなされるが、そのような参照は、必ずしも、これらの構造及び方法が、適切な法による規定の下に従来技術として認められるという了解として解釈されるべきでない。出願人は、参照対象が従来技術を構成しないことを説明する権利を留保する。
【背景技術】
【０００３】
喫煙製品(smoking article)、例えば、シガレット又は葉巻は、タバコを吹かした間の主流煙及び静的燃焼の間の副流煙の双方を生じさせる。主流煙及び副流煙の双方の構成成分は、一酸化炭素（ＣＯ）及び、酸化窒素（ＮＯ）及び粒子状物質（例えばタール）である。シガレットの煙における一酸化炭素、酸化窒素及び粒子状物質の低減が望ましい。
【０００４】
喫煙製品用触媒、吸着剤及び／又は酸化剤は、以下のものに開示されている：Sniderらにより登録された米国特許第6,371,127号明細書、Bowenらにより登録された米国特許第6,286,516号明細書、山崎らにより登録された米国特許第6,138,684号明細書、Rongvedにより登録された米国特許第5,671,758号明細書、Quincy,IIIらにより登録された米国特許第5,386,838号明細書、Shannonらにより登録された米国特許第5,211,684号明細書、Doffevesらにより登録された米国特許第4,744,374号明細書、Cohnにより登録された米国特許第4,453,553号明細書、Owensにより登録された米国特許第4,450,847号明細書、Seehoferらにより登録された米国特許第4,182,348号明細書、Martinらにより登録された米国特許第4,108,151号明細書、米国特許第3,807,416号明細書及び米国特許第3,720,214号明細書。発行された出願WO 02/24005、WO 87/06104、WO 00/40104及び米国特許出願2002/0002979 A1、2003/0037792 A1及び2002/0062834 A1は、また、触媒、吸着剤、及び／又は酸化剤を言及している。
【０００５】
鉄及び／又は酸化鉄が、タバコ製品における使用について記載されている（例えば、米国特許第4,197,861号、第4,489,739号及び第5,728,462号明細書参照）。酸化鉄は、着色剤として（例えば米国特許第4,119,104号、第4,195,645号及び第5,284,166号明細書）、及び燃焼調整剤として（例えば米国特許第3,931,824号、第4,109,663号及び第4,195,645号明細書）記載され、及び味、色彩及び／又は外観を改良するために使用されている（例えば米国特許第6,095,152号、第5,598,868号、第5,129,408号、第5,105,836号及び第5,101,839号明細書）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今日までの開発にもかかわらず、喫煙製品の主流煙及び／又は副流煙におけるガス構成成分の量を低減するための改良された及びより効果的な方法及び組成物についての関心が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
タバコロッドの周囲に形成された包装紙(wrapper)を有するタバコロッドを含む喫煙製品が提供されており、該包装紙は、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上にパターン化された堆積物を含み、ここで、パターン化された堆積物は、喫煙製品の主流煙及び／又は副流煙中における構成ガス成分を触媒、酸化及び／又は還元することが可能な触媒粒子を含む。包装紙を含む喫煙製品において、一酸化炭素、酸化窒素及び／又は全粒子状物質の主流煙及び／又は副流煙における濃度が低減され得る。
【０００８】
好ましい実施態様においては、喫煙製品用包装紙は、ウェブ及び包装紙の一方の表面の少なくとも一部上のパターン化された堆積物を含み、ここで、パターン化された堆積物は触媒粒子を含む。複数の包装紙は、シガレット包装用紙(cigarette wrapping paper)のシートを含み得る。
【０００９】
触媒粒子のパターン化された堆積物を有するシガレット用紙を製造する方法は、（ｉ）製紙機においてシガレット用紙のシートを形成すること；及び（ｉｉ）包装紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、包装紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成することを含む。好ましい実施態様においては、触媒粒子は、バインダーを用いずに堆積させ、及び包装紙に水素結合させる（例えば包装紙を含むウェブに結合させる）。
【００１０】
好ましくは、触媒粒子は、ナノスケールの粒子を含み、それは、約５ミクロン未満、好ましくは約５０ｎｍ未満、最も好ましくは約１０ｎｍ未満の平均粒子サイズを有し得る。触媒粒子は、好ましくは、金属酸化物、例えば酸化鉄（例えば、ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ又はそれらの混合物）であるが、触媒粒子は、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の少なくとも１つの酸化物を含み得る。触媒粒子は、第２化合物の粒子上に担持された第１酸化物の粒子（例えば、炭酸カルシウム粒子上に担持された酸化鉄粒子）を含み得る。
【００１１】
堆積物は、好ましくは、複数の別個の特徴、例えば、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形をパターンを含み、それは、用紙の長さに沿って繰り返され得る。パターンは、特徴のランダムな又は規則正しい列を含み得る。パターンの第１部分は、触媒粒子の第１濃度を有し得、及びパターンの第２部分は、触媒粒子の第２濃度を有し得る。さらに、触媒−パターン化用紙は、用紙の長さに沿って及び／又は用紙の面に垂直に触媒量の勾配を伴って提供され得る。
【００１２】
触媒粒子は、包装紙の内面及び／又は外面上に堆積され得る。喫煙製品は、第１包装紙とは異なる触媒及び／又は異なる量の触媒が堆積された第２包装紙を有し得る。好ましい包装紙の透過性は、１５ＣＯＲＥＳＴＡユニット以上であり、及び包装紙の触媒の好ましい面積範囲は、包装紙の全表面積の約９０％未満又は約５０％未満である。触媒粒子は、包装紙の全表面積の約１％より高いか又は約５％より高くをカバーし得る。好ましい実施態様において、包装紙上の触媒パターンの特徴は、未被覆包装紙の最大面積が、１０ｍｍの直径、より好ましくは１ミクロンの直径を有する円形面積を越えないように繰り返される。
【００１３】
典型的な喫煙製品は、喫煙製品あたり約１０ｍｇ未満の触媒又は喫煙製品あたり約１００ｍｇ未満の触媒を含む。触媒は、喫煙製品中に、一酸化炭素、酸化窒素及び／又は他の煙構成成分の主流煙及び／又は副流煙における濃度を少なくとも１０％又は少なくとも２５％低減するのに効果的な量で導入され得る。
【００１４】
喫煙製品を製造する好ましい方法は、（ｉ）包装紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、包装紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成すること；（ｉｉ）タバコを含むカットフィルターをシガレット製造機に提供すること；及び（ｉｉｉ）パターン化された堆積物を含む包装紙をカットフィルターの周囲に置いて、喫煙製品のタバコロッド部分を形成することを含む。
【００１５】
触媒粒子は、グラビア印刷、ロトグラビア(rotogravure)印刷、フォトグラビア(photogravure)印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、凹版印刷、リソグラフ印刷、スプレー、ブラッシング、ローリング又はサイズプレス技術により堆積され得る。触媒粒子は、粒子を液体（例えばアルコール、水及び／又は他の溶剤）中に分散させて、混合物を形成すること、及び混合物を包装紙上に堆積させること、又は乾燥粒子を包装紙のベースウェブ上に堆積させることにより堆積させ得る。
場合により、触媒粒子は、顔料を含む触媒インクの形態で包装紙上に堆積させることができる。触媒インクは、好ましくは、液体及び液体中に懸濁されたナノ粒子触媒を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
包装紙を含む喫煙製品、喫煙製品において使用するのに適する包装紙並びに喫煙製品及び包装紙を製造する方法は、包装紙の少なくとも一方の表面上における触媒粒子のパターン化された堆積物を含む。触媒粒子は、喫煙製品の主流煙及び／又は副流煙における１又はそれより多くのガス構成要素を転化可能である。例えば、包装紙に触媒粒子のパターン化された堆積物を提供することにより、主流煙及び／又は副流煙における一酸化炭素、酸化窒素及び／又は全粒子状物質の量を低減することができる。“堆積物”は、触媒粒子が包装紙の表面上に分散されていることを意味する。
【００１７】
好ましくは、触媒粒子は、ナノ粒子を含む。“ナノ粒子”は、粒子が、約５００ナノメーター未満、好ましくは約５０ｎｍ未満、より好ましくは約１０ｎｍ未満の平均粒子直径を有することを意味する。触媒粒子は、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の少なくとも１つの酸化物を含む。好ましい触媒粒子は、酸化鉄粒子（例えば、ナノスケールの酸化鉄粒子）である。好ましいナノ粒子酸化鉄触媒は、Mach I, Inc., of King of Prussia, PAから入手可能なNANOCAT（登録商標）スーパーファイン酸化鉄である。ナノ粒子酸化鉄触媒は、ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ又はそれらの混合物を含み得る。
【００１８】
実施態様は、触媒粒子のパターン化された堆積物を有するシガレット用紙を製造する方法に関し、該方法は製紙機においてシガレット用紙のシートを形成すること及び用紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、用紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成することを含む。そのような用紙包装紙(paper wrapper)は、使用されて、喫煙製品、例えばシガレットが組み立てられ、及び喫煙の間に消費される。触媒粒子のパターン化された堆積物は、包装紙のベースウェブ上に乾燥粒子として堆積され得る。さらなる実施態様においては、触媒粒子が、液体と組み合せられて、スラリーが形成され得、及びスラリーは、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上に堆積され得る。好ましくは、スラリーは、液体及び触媒粒子からなる（即ち、スラリーは、バインダーを含まない）。
【００１９】
さらなる実施態様は、喫煙製品の製造方法であって、
（ｉ）包装紙の表面の少なくとも一部上に触媒粒子を堆積させて、包装紙上に粒子のパターン化された堆積物を形成すること；
（ｉｉ）タバコを含むカットフィラーをシガレット製造機へ提供すること；及び
（ｉｉｉ）パターン化された堆積物を含む包装紙をカットフィラーの周囲に置いて、喫煙製品のタバコロッド部分を形成すること
を含む方法に関する。
【００２０】
理論に拘束されることを望む訳ではないが、喫煙の間、粒子、例えば酸化鉄ナノスケール粒子のパターン化された堆積物は、喫煙製品の気流中における酸素との反応を介して、化学反応式２ＣＯ＋Ｏ2＝２ＣＯ2に従って、一酸化炭素の二酸化炭素への転化を触媒すると考えられる。粒子は、また、反応２ＮＯ＋２ＣＯ→２ＣＯ2＋Ｎ2に従って、酸化窒素を窒素に転化（例えば還元）し得る。
【００２１】
また、触媒反応の後に、粒子は、また、主流煙及び／又は副流煙におけるＣＯレベルを低減するために、酸素の不存在下でＣＯをＣＯ2に転化可能な酸化剤として作用し得ると考えられる。本願明細書において使用されているように、触媒は、化学反応の速度に影響し得、例えば、触媒は、反応体又は反応生成物として加わることなしに一酸化炭素の酸化速度を上昇させ得る。酸化剤は、例えば、酸素を反応体に提供することにより、酸化剤自体が還元されるように、反応体を酸化し得る。還元剤は、例えば、反応体から酸素を受け取ることにより、還元剤自体が酸化されるように、反応体を還元し得る。触媒粒子は、また、気流における全粒子状物質（ＴＰＭ）（例えばタール）を低減し得る。
【００２２】
好ましくは、触媒粒子は、一酸化炭素、酸化窒素及び／又は全粒子状物質の主流煙及び／又は副流煙における濃度を少なくとも５％（例えば、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）低減するのに効果的な量で喫煙製品の包装紙上に堆積させる。
【００２３】
シガレットの“喫煙(smoking)”は、シガレットが加熱又は燃焼して、シガレットを通じて吸引され得る煙を形成することを意味する。一般に、シガレットの喫煙は、シガレットの一方の末端に火をつけることを含み、及びその中に含まれるタバコが燃焼反応を受けつつ、燃焼からの煙がシガレットの口末端を通じて引き込まれる。シガレットは、また、他の手段により喫煙され得る。例えば、シガレットは、同一出願人による米国特許第6,053,176号；第5,934,289号；第5,591,368号又は第5,322,075号明細書に記載されているようにシガレットを加熱すること及び／又は電気加熱手段を用いて加熱することにより喫煙され得る。
【００２４】
用語“主流”煙は、タバコロッドを下降し及びフィルター末端を通過するガスの混合物、即ち、シガレットの喫煙の間にシガレットの口末端から出る又は引き込まれる煙の量を意味する。主流煙は、火がついた領域及びシガレット用紙包装紙(cigarette paper wrapper)の双方から引き込まれる煙を含む。用語“副流”煙は、シガレット用紙包装紙を通じてタバコロッドから及び／又は火のついた末端におけるタバコロッドの燃焼コール(burning coal)からでるガスの混合物を意味する。
【００２５】
いくつかの因子が、シガレットにおける一酸化炭素の形成の一因となっている。タバコにおける構成要素に加え、燃焼の間のシガレットにおける温度及び酸素濃度が、一酸化炭素及び二酸化炭素の形成及び反応に影響し得る。喫煙の間に形成される一酸化炭素の全量は、３つの主な源の組み合わせに由来する：熱分解（約３０％）、燃焼（約３６％）及び炭化されたタバコによる二酸化炭素の還元（少なくとも２３％）。主に化学反応動力学により制御される熱分解からの一酸化炭素の形成は、約１８０℃の温度で始まり、約１０５０℃で終了する。燃焼の間の一酸化炭素及び二酸化炭素の形成は、主に、表面への酸素の拡散（ｋa）により及び表面反応（ｋb）を介して制御される。２５０℃で、ｋa及びｋbは、ほぼ同一である。４００℃において、反応は拡散により制御されるようになる。最終的に、炭化タバコ又は木炭での二酸化炭素の還元が、約３９０℃の温度又はそれより高くで生じる。
【００２６】
喫煙の間、シガレット内に３つの異なる領域が存在する：燃焼ゾーン、熱分解／蒸留ゾーン、及び凝縮／ろ過ゾーン。理論に拘束されることを望む訳ではないが、触媒粒子のパターン化された堆積物は、喫煙の間にシガレットの異なる領域において生じる種々の反応をターゲットにし得ると考えられる。触媒粒子のパターン化された堆積物は、外部源の酸素の不存在下又は存在下で、ＣＯをＣＯ2に転化し得る。
【００２７】
まず、燃焼ゾーンは、通常シガレットの火のついた末端に、シガレットの喫煙の間に生じるシガレットの燃焼ゾーンである。燃焼ゾーンにおける温度は、約６００℃〜約９５０℃の範囲内にあり、及び加熱速度は、５００℃／秒と同程度に高いかもしれない。酸素の濃度は、燃焼ゾーンにおいては低く、なぜなら、酸素が、タバコの燃焼において消費されて、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気及び種々の有機化合物が生じているからである。高温とつながれる低酸素濃度は、炭化タバコにより二酸化炭素の一酸化炭素への還元を導く。この領域においては、触媒粒子は、酸化及び／又は触媒メカニズムを介して、一酸化炭素を二酸化炭素に転化し得る。燃焼ゾーンは、高度に発熱性であり、及び生じる熱は、熱分解／蒸留ゾーンへ運ばれる。
【００２８】
熱分解ゾーンは、燃焼ゾーンの後の領域であり、ここでは、温度が、２００〜６００℃の範囲内にある。燃焼ゾーンにおいては、触媒粒子は、また、ＣＯのＣＯ2への転化を直接酸化し、及び／又はＮＯをＮ2へ還元する。主な反応は、燃焼ゾーン内において生じる熱を用いて一酸化炭素、二酸化炭素、煙成分及び木炭を生じるタバコの熱分解（即ち熱的分解）である。この領域に存在するいくつかの酸素があり、及び従って、触媒粒子は、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を触媒し得る。触媒反応は、約５０℃で始まり、及び１５０〜３００℃の周辺で最大活性に達し、及びその最大活性を約３００℃より高い温度で維持する。
【００２９】
凝縮／ろ過ゾーンにおいては、温度は、周囲温度〜約１５０℃の範囲内にある。このゾーンにおける主な工程は、煙成分の凝縮／ろ過である。いくつかの量の一酸化炭素、二酸化炭素及び酸化窒素は、シガレットの外に拡散し、及びいくつかの酸素は、シガレット内に拡散する。凝縮／ろ過ゾーンにおける酸素の分圧は、一般に、大気レベルまで回復しない。比較的低い温度の凝縮／ろ過ゾーンにおいては、触媒粒子は、場合により、一酸化炭素の二酸化炭素への転化及び／又は酸化窒素の窒素への転化を触媒し得る。
【００３０】
シガレットの喫煙の間、主流煙における一酸化炭素及び酸化窒素は、シガレットのフィルター末端に向かって流れる。これらのガスは、シガレット内を移動するので、包装紙を通してシガレット内に酸素が拡散し、及びシガレット外に一酸化炭素及び酸化窒素が拡散する。シガレットの典型的な２秒間の吹かしの後、ＣＯ及びＮＯは、シガレットの周辺において、即ち、シガレット包装紙の近くにおいて、燃焼ゾーンの前において濃縮される。Ｏ2のシガレットへの拡散のために、酸素濃縮は、また、周辺領域において高い。タバコロッドへのエアフローは、喫煙製品の周辺での燃焼ゾーン付近で最大であり、及び温度勾配を伴っておよそ釣り合っており、即ち、より高いエアフローは、より大きな温度勾配に関連する。典型的なシガレットにおいては、最も高い温度勾配が、燃焼ゾーンから（＞８５０〜９００℃）軸方向にシガレットのフィルター末端に向かっている。燃焼ゾーンの後、数ミリ内で温度は、周囲温度付近まで降下する。エアフローパターン、喫煙の間のシガレットにおける構成物質の形成及び煙形成及びデリバリーについてのさらなる情報は、Richard R. Bakerの“Mechanism of Smoke Formation and Delivery”, Recent Advances in Tobacco Science, vol. 6, pp. 184-224, (1980)及びRichard R. Bakerの“Variation of the Gas Formation Region within a Cigarette Combustion Coal during the Smoking Cycle”, Beitrage zur Tabakfroschung International, vol. 11, no. 1, pp. 1-17, (1981)にみられ、双方の内容は、本願明細書に参考文献として組み込まれるものとする。
【００３１】
パターン化された触媒粒子によるＣＯからＣＯ2及び／又はＮＯからＮ2への転化速度は、急速な及び効果的なＣＯ及び／又はＮＯの触媒領域への運搬及びＣＯ2及び／又はＮ2が触媒領域から離れることにより、例えば、喫煙製品内のガスフローを介して強化される。一緒に、操作温度及び喫煙製品内のエアフローは、触媒の働きに影響し得る。
【００３２】
パターン化された堆積物の包装紙上における量、位値及び分布は、ＣＯからＣＯ2及び／又はＮＯからＮ2への転化速度を調整する、例えば増加させ又は最大化するために、喫煙中に示される温度とエアフロー特性との関数として選択され得る。触媒粒子は、所定の温度範囲内で触媒及び／又は酸化するように選択され得、及び堆積物のパターン幾何学／分布は、触媒／酸化に適切な温度に適合するように選択され得る。
【００３３】
多くの場合、包装紙の領域における印刷材料の完全なコーティングは、閉塞作用(occlusive effect)を有する傾向にあり、それは、コール(coal)の包装紙アップストリームを介するＣＯの拡散を抑制する傾向にある。パターン印刷により、シガレットの包装紙の領域は、未印刷のままとされ、及び包装紙を介するＣＯの拡散を促進するために利用可能であり、一方、それと同時に、印刷された領域は、それらの触媒作用に貢献するように存在する。結果として、拡散及び触媒作用の双方が連動して、シガレットの喫煙の間ＣＯを低減する。
【００３４】
本願明細書に記載する喫煙製品の実施態様においては、適切なタバコ混合物が、カットフィラーのために使用され得る。適切なタイプのタバコ材料の例は、火力乾燥(flue cure)されたバーレイ・メリーランド又はオリエンタルタバコ、希少な又は特殊な例えばタバコ、及びそれらのブレンドを含む。タバコ材料は、タバコラミナ、加工タバコ材料、例えば増量又は膨らんだ(puffed)タバコ、加工タバコステム(stem)、例えばカットロール(cut roll)又はカットパフ(cut puff)されたステム、再構成されたタバコ材料、又はそれらのブレンドの形態で提供され得る。タバコは、また、タバコ代用品を含み得る。
【００３５】
タバコカラムは、好ましくは、明るいBurley及びOrientalタバコを含むブレンド及び他のブレンド成分を含み、伝統的シガレットフレーバーを含む、工業の典型的タバコのブレンドのカットフィラーを含む。好ましい実施態様においては、タバコカラムの細断(shredded)タバコ（カットフィラー）が、再構成タバコの包含を伴って又は伴わずに又はカットフレーバーの後に、明るいBurley, Maryland及びOrientalタバコのブレンドを含む。場合により、膨張(expanded)タバコ成分は、ブレンド中に包含されて、ロッド密度を調整することができ、及びフレーバーを添加することができる。場合により、前述のタバコの単一種を、ブレンドの代わりに使用してもよい。
【００３６】
シガレット製造において、タバコは、通常、カットフィラーの形態で、即ち、約２．５４mm（１／１０インチ）〜約１．２７mm（１／２０インチ）又はさらには０．６３５mm（１／４０）インチの範囲の幅にカットされた小片又はストランドの形態で使用される。ストランドの長さは、約０．２５〜約３．０インチ（約６．３５mm〜約７．６２cm）の範囲内である。シガレットは、さらに、１又はそれより多くのフレーバー(flavorant)又は他の添加剤（例えば燃焼添加剤、燃焼改良剤、着色剤、バインダーなど）を含んでいてもよい。
【００３７】
包装紙は、フラックス、麻、ケナフ麻、アフリカハネガヤ、稲わら、セルロースなどを含む包装紙を含む、カットフィラーを取り囲むラッピング(wrapping)のいずれであってよい。任意のフィラー材料、フレーバー添加剤及び燃焼添加剤が包含されていてもよい。喫煙製品、例えばシガレットの製造においては、包装紙は、カットフィラーの周りに巻き付けて、シガレット製造機により喫煙製品のタバコロッド部分を形成し、それは、予め、供給されているか又は連続的にタバコカットフィラー及び包装紙の１又はそれより多くのリボンを供給する。シガレット製造機に供給される場合、包装紙は、連続シートにおける単一ボビンから（モノラップ）又は複数のボビンから（マルチラップ(multiwrap)、例えば２つのボビンからのデュアル(dual)ラップ）供給することができる。さらに、包装紙は、横断面に１より多くの層を、例えば、公有(commonly-owned)米国特許第5,143,098号明細書に開示されているような二層用紙において有していてもよく、その全開示内容は、本願明細書において、参考文献として組み込まれるものとする。
【００３８】
シガレットは、約５０〜約１２０ｍｍの長さの範囲内にあり得る。一般に、標準シガレットは、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、通常、長さ約１２０ｍｍである。円周は、約１５〜約３０ｍｍ、及び好ましくは約２５ｍｍである。タバコ充填密度は、典型的には、約１００〜約３００ｍｇ／ｃｍ3、及び好ましくは１５０〜約２７５ｍｇ／ｃｍ3である。
【００３９】
図１（ａ）を参照すると、喫煙製品１００の好ましい実施態様は、タバコロッド部分１０２及びフィルタリングチップ１０４を有する。場合により、喫煙製品１００の実施態様は、フィルタリングチップ１０４なしに実施され得る。好ましくは、タバコロッド部分１０２は、シガレット（タバコ）包装紙１０８で包まれたタバコ１０６のカラムを含む。図１（ｂ）の拡大図に示されるように、触媒粒子１１０のランダムな堆積が、包装紙１０８の表面の少なくとも一部において存在する。実際には、触媒粒子１１０は、包装紙１０８のベース材料を形成する繊維状セルロース材料１１２のウェブの外側部を貫通し得る。
【００４０】
包装紙の表面における触媒粒子のサイズ分布及び密度は、包装紙１０８の浸透性に影響し得る（典型的にはＣＯＲＥＳＴＡのユニットにおいて測定され、それは、１キロパスカルの圧力降下で１分で材料の１平方センチメートルを通過する空気の量として定義され、立方センチメートルで測定される）。
【００４１】
特徴(feature)のランダムな又は規則正しい列を含み得る触媒粒子のパターンは、包装紙の単位面積あたりで粒子の濃度勾配又は分布を含み得る。例えば、パターン内の触媒の濃度勾配は、低濃度特徴を有する第１部分及び高濃度特徴を有する第２部分の間で変動し得る。第１の、低濃度部分における触媒粒子の全装填(loading)は、第２の、高濃度部分におけるものより低いものであり得る。第１の、低濃度部分は、好ましくは、触媒の全装填量が、約１ｍｇ未満、より好ましくは０ｍｇである。第２の、高濃度部分は、好ましくは、触媒の全装填量が、約１００ｍｇ未満、より好ましくは１〜５０ｍｇである。第１の低濃度部分及び第２の高濃度部分は、それぞれ、喫煙製品の末端、例えば存在するならフィルタリングチップでの末端に関して、包装紙の直線的に遠位部分(linearly distal portion)及び直線的に隣接部分(linearly proximal portion)であり得る。さらなる実施態様においては、触媒粒子の装填量は、連続的に又は不連続的に及び／又は直線的に遠位部分から直線的に隣接部分に線状的に又は非線状的に変動し得る。
【００４２】
濃度勾配は、パターンの表面積を変動すること（例えば、幾何学的特徴のサイズ又は英数字特徴のフォントサイズを上昇させること）により達成することができる。また、濃度勾配は、堆積されるスラリーにおける触媒濃度を変動させること（例えば、第１印刷工程において第１濃度源及び第２印刷工程において第２濃度源を用いて、堆積物を形成すること）により達成され得る。堆積されるスラリーの濃度を変動することにより、パターンにおける個別特徴の厚さを変動することが可能である（例えば、高濃度の触媒粒子を有するスラリーを使用して、低濃度の触媒粒子のスラリーより厚い特徴を印刷することができる）。より厚い特徴は、パターン化された堆積物の面積あたりの粒子が多い。最終的に、異なる触媒材料を堆積させることができる（例えば、第１の低活性触媒材料及び第２の高活性触媒材料を使用して、触媒活性が変動するパターン化された堆積物を形成することができる）。例により、パターン化された触媒粒子の堆積は、単一ローラーを用いる連続適用を用いて（例えば、各工程で異なる触媒及び／又は触媒濃度を用いて）、又は各ローラーが粒子状触媒及び／又は触媒濃度を堆積させる複数ローラーを用いることにより行うことができる。
【００４３】
触媒粒子のパターンは、触媒粒子が印刷される、空気通過用表面積を低減することにより包装紙の浸透性を低減し得る。パターンが堆積される包装紙は、任意の適切な従来の包装紙であってもよい。例えば、それらの上にパターン化された堆積物を有する好ましい包装紙は、約１８〜約６０ｇ／ｍ2の秤量及び約１５〜約８０ＣＯＲＥＳＴＡユニットの浸透性を有し得る。より好ましくは、包装紙は、約３０〜約４５ｇ／ｍ2の秤量及び約３０〜３５ＣＯＲＥＳＴＡユニットの浸透性を有する。しかしながら、任意の適切な秤量及び浸透性を包装紙について選択することができる。堆積された触媒の濃度及び粒子サイズを調整して、所望の結果を達成することができる。
【００４４】
好ましくは、触媒は、パターン化された堆積物を含む包装紙の浸透性が、１５ＣＯＲＥＳＴＡユニット以上、好ましくは３０〜４０ＣＯＲＥＳＴＡユニットであるように包装紙上に堆積させる。包装紙の他の透過性（ＣＯＲＥＳＴＡユニットにより測定される）は、包装紙の適用及び位置に基づいて選択され得る。例えば、多層包装紙において、第１層の透過性は、１０００ＣＯＲＥＳＴＡユニット未満であるが、より高い透過性を使用することができる。単一層包装紙の厚さは、好ましくは、１５〜１００ミクロン、より好ましくは２０〜５０ミクロンであり得る。多層包装紙における追加の層は、第１層の浸透性の０．１〜１０倍であってもよく、第１層の厚さの０．１〜２倍の厚さを有していてもよい。第１層及び第２層の浸透性及び厚さの双方は、喫煙製品について所望の全空気透過性及び全厚さを達成するように選択され得る。
【００４５】
再び、図１を参照すると、所望なら、包装紙１０８は、場合により、表面のパターンのない部分を含んでいてもよい。図１（ａ）及び１（ｂ）における包装紙１０８の外側表面上に見られるパターン化された堆積物は、所望なら、包装紙の内側表面に又は内側及び外側表面の双方に存在し得ると理解すべきである。
【００４６】
図２（ａ）及び２（ｂ）は、第２最外包装紙を有する第１包装紙の表面の一部におけるパターン化された堆積物を有する喫煙製品の実施態様を示す。図２（ａ）の実施態様においては、喫煙製品１００は、第１内部包装紙１１４により囲まれたシガレットタバコカラム１０６を含む。図２（ｂ）の拡大図に示されているように、パターン化された堆積物１１６は、第１包装紙１１４の少なくとも一部の表面上に存在する。所望なら、第１包装紙１１４は、場合により、堆積物のない表面又は表面の堆積物のない部分を含んでいてもよい。
【００４７】
図２（ａ）及び２（ｂ）においては、喫煙製品１００は、第１包装紙１１４を囲む第２包装紙１１８を有する。第２外側包装紙１１８における全触媒量は、好ましくは、所定の単一喫煙製品、例えば単一シガレットについて１ｍｇ未満である。ある好ましい実施態様においては、第２包装紙１１８は、触媒からの着色により影響を受けないシガレット１００の外観を提供するように触媒を含まない。典型的な実施態様においては、第１包装紙の全触媒粒子量は、１〜１００ｍｇであり、第２包装紙においては、１ｍｇ未満、好ましくは０ｍｇであり及び／又は第１包装紙１１２における触媒に対する第２包装紙１２０における触媒の質量％での比は、０．２５未満である。例により、シガレットあたりの好ましい触媒量は、１〜１００ｍｇ、１〜５０ｍｇ又は５０〜１００ｍｇ、２〜２５ｍｇ又は２５〜５０ｍｇ、１〜１５ｍｇ又は１５〜４０ｍｇ、又は４〜１０ｍｇ又は１０〜２０ｍｇである。
【００４８】
第１包装紙及び第２包装紙は、所望なら、交換可能であると理解するべきである。例えば、外側第２包装紙は、パターン化された堆積物を含んでいてもよく、及び内側第１包装紙は、同一の又は異なる配列の触媒粒子を有していてもよく又は触媒を含まなくてもよい。さらに、堆積物が見られることを意図されない、例えば所望のイメージを伝達するパターン又は観察消費者(viewing consumer)へのメッセージでない場合には、美的観点から、第１包装紙の内側表面上に堆積物を置くことが望ましいことであるかもしれず、なぜなら、いくつかの触媒は、包装紙を変色させるからである。任意の、触媒を含まない、外側第２包装紙は、その後、内部第１包装紙について置かれる。
図３（ａ）〜３（ｅ）は、喫煙製品用包装紙における触媒粒子の規則正しいパターンの例を説明する。パターンは、複数の別個の特徴を含む。典型的実施態様においては、別個の特徴は、英数字配列、絵文字又は幾何学的図形を含む。他の任意の形態のパターンは、種々の別個のパターン、例えば、クロスハッチ、ランプ(ramp)及び／又は勾配、異形などの形態を含む。図３（ａ）及び３（ｂ）においては、喫煙製品３００の包装紙３０２は、英数字配列３０６を含む別個の特徴のパターン３０４を有する。パターン３０４は、また、ライン３０８に示されるように幾何学的図形の繰り返しシリーズを含む。パターンは、第１方向において、喫煙製品の長さに沿って直線的又は円周に繰り返しである。パターン３０４の英数字配列３０６は、所定の審美的影響について望まれるように向かわされ得、例えば直線的に（図３（ａ））又は円周に（図３（ｂ））向かわされ得る。図３（ｃ）〜３（ｅ）においては、喫煙製品３００の包装紙３０２は、幾何学的図形を含む別個の特徴のパターン３０４を有する。説明的例においては、幾何学的図形は、円周ライン３１０（図３（ｃ））、及び第１密度（図３（ｄ））及び第２高密度（図３（ｅ））の重複らせん３１２のシリーズを含む。
【００４９】
１つのアプローチにおいて、触媒粒子は、印刷技術により喫煙製品の包装紙上に堆積させる。例えば、従来のシガレット製造技術により製造され及び従来のタバコブレンド及びタバコフレーバー添加剤を有するシガレットは、シガレット製造において知られる手段により包装用紙上に印刷されるパターンを有し得る。そのような手段は、一般的に、所望の形状のソフトインプレッションローラーの使用を包含する。シガレット包装紙に施されるスラリー、例えば、液体中に分散された触媒粒子を含むスラリーにおいて回転するピックアップローラーは、印刷工程用インプレッションローラーに液体を移送するように機能する。好ましいスラリーは、バインダーを含まない。同様に、パターンは、従来技術のグラビア印刷、フレキソ印刷及び／又は凸版印刷、凹版印刷又は他の印刷方法により印刷され得る。パターンは、サイズプレス技術、塗装技術、ロトグラビア技術、フォトグラビア技術などを用いて包装用紙上に導入され得る。包装用紙の表面上に触媒粒子を堆積させるのに使用される他の技術は、静電堆積、接着剤での適用、印刷アプリケータでのパターン化適用、印刷方法を用いるインク溶液における適用、スプレー、ブラッシングなどを含む。さらに、触媒粒子は、包装紙に、単一コーティング工程において又は複数のコーティング工程において、印刷技術を用いて及びいずれか１つの堆積において施されるスラリーの量を制御して施され得る。ある実施態様によれば、乾燥触媒粒子は、湿潤包装紙表面上に堆積され得る。
【００５０】
パターン印刷は、前述の印刷技術のいずれか１つ又は組み合わせにより行われ得る。さらに、これらの印刷操作は、組み立てられたシガレットの包装紙上及び／又はシガレットの組み立て前のいずれかのポイントで包装紙のいずれかの側上に触媒粒子のパターン化された堆積物を形成し得る。
【００５１】
好ましい実施態様においては、触媒粒子は、適切な液体中に分散及び／又は懸濁されて、触媒インク（例えばスラリー）を形成する。急速乾燥液体、例えば水、エタノール又はアセトンを使用して、スラリーを形成することができる。触媒インクは、また、他の構成物質、例えば、水性成分、非水性成分及び／又は界面活性剤を含んでいてもよい。好ましくは、スラリーは、バインダーを含まない。触媒インクのさらなる任意の成分は、レオロジー剤(rheology agent)を含み、それは、印刷方法の間のインクの適切な移送を提供する。用紙基材、例えば喫煙製品に使用される包装紙上における印刷のために、印刷インクは、好ましくは、用紙基材に適合させられ、及び１又はそれより多くの樹脂、溶剤、消泡剤及びドライヤーを含んでいてもよい。
【００５２】
任意の実施態様においては、触媒インクは、着色剤、例えば有機又は無機顔料を含む。着色剤の例においては、顔料は、白色乾燥触媒堆積物を生じる触媒インクを生じるシリカベース顔料である。顔料に加えて又はその代わりに、乾燥堆積物に色彩又は色合いを付与するナノ粒子触媒をまた使用してもよい。例えば、チタンベースのナノ粒子触媒は、白色又はシェード(shade)を乾燥堆積物に付与し得る。
【００５３】
製紙方法は、従来の用紙製造装置を用いて行うことができる。シガレット包装紙は、セルロース材料を含んでいてもよく、それは、ウェブ及びウェブフィラーを形成し、それが使用されて、用紙の浸透性が制御される。
【００５４】
サポートウェブは、従来のウェブ、例えばフラックスサポートウェブであってもよく、又は導入される触媒成分、例えばナノ粒子触媒を有するウェブを含んでいてもよい。サポートウェブが触媒成分を含む場合、導入される触媒成分は、ウェブフィラー材料上に担持され得、又はウェブフィラー材料なしに直接的にサポートウェブ上に担持され得る。ウェブフィラーは、ＣａＣＯ3粒子又は他の適切なウェブフィラー材料、例えば第ＩＩ族、第ＩＩＩ族又は第ＩＶ族金属の酸化物、炭酸塩、水酸化物、ＣａＣＯ3、ＴｉＯ2、シリケート、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＣｏ3、ＭｇＯ及びＭｇ（ＯＨ）2を含む。
【００５５】
包装紙は、ラミネート化された包装紙、二層包装紙又は多層包装紙を含み得る。二層及び多層包装紙の例は、公有の米国特許第5,143,098に開示されており、その全開示内容は、本願明細書において、参考文献として組み込まれるものとする。
【００５６】
触媒粒子のパターン化された堆積物を含む二層又は多層包装紙の実施態様においては、半径方向に内側の層及び／又は半径方向に外側の層の少なくとも１つの表面が、パターン化された堆積物を含み得る。好ましくは、多層用紙の半径方向に最も内側の層が、触媒粒子を含む。
【００５７】
それらの上に触媒粒子のパターン化された堆積物を有する包装紙を使用して、従来のシガレット又は非従来のシガレット、例えば、一般に割り当てられた(commonly-assigned)米国特許第6,026,820号；第5,988,176号；第5,915,387号；第5,692,526号；第5,692,525号；第5,666,976号；第5,499,636号及び第5,388,594号明細書に記載された電気喫煙システム又は一般に割り当てられた米国特許第5,345,951号明細書に記載されたような燃料ロッドを有する非従来タイプのシガレットを製造することができる。
【００５８】
図４は、あるタイプのシガレット３００の構成を説明するものであり、それは、電気喫煙デバイスについて使用することができる。示されるように、シガレット３００は、先端用紙(tipping paper)３６４により結合されるフィルター部分３６２及びタバコロッド３６０を含む。フィルター部分３６２は、好ましくは、チューブ状フリーフロー(free-flow)フィルター要素３０２及びマウスピースフィルタープラグ３０４を含む。フリーフローフィルター要素３０２及びマウスピースフィルタープラグ３０４は、プラグラップ３１２を用いて組み合せられたプラグ３１０として一緒に結合され得る。タバコロッド３６０は、以下のものを１又はそれより多く導入する種々の形態を有し得る：オーバーラップ３７１、別のチューブ状フリーフローフィルター要素３７４、好ましくはプラグラップ３８４においてラップされている円筒状タバコプラグ３８０、ベースウェブ３６８を含むタバコウェブ３６６、及びボイドスペース３９１。触媒粒子のパターン化された堆積物、例えばナノスケールの触媒粒子は、好ましくは、オーバーラップ３７１に印刷されるが、これに加えて又はこれに代えて、タバコウェブ３６６の成分又はプラグラップ３８４の１又はそれより多くの上に印刷及び／又は堆積させることができる。
【００５９】
図５は、米国特許第5,345,951号明細書に記載されるような燃料要素４１１を有するシガレット４１０構成を説明するものであり、その開示内容は参考文献として本願明細書に組み込まれるものとする。シガレット４１０は、シガレットラッピングペーパー４１４によりオーバーラップされる燃料要素４１１及び拡大チューブ４１２、及びチッピングペーパー４０５により結合されるフィルター要素４１３を含む。図６を参照すると、燃料要素４１１は、加熱源４２０、及び加熱源において１又はそれより多くの縦通路(longitudinal passage)を流れるホットガスにより接触したときにフレーバー付き蒸気及びガスを放出するフレーバーベッド４２１を含む。蒸気は、拡大チャンバー４１２に通過し及び次いでマウスピース要素４１３へ通過する。加熱源は、実質的に純粋な炭素及び場合により触媒又は燃焼添加剤を含み得る。加熱源４２０を囲む用紙４１８の１又はそれより多くの層は、例えば、触媒インクのパターンを印刷することにより、それらの上に印刷される、パターン化された触媒粒子を含み得、及び使用して、加熱源４２０により生じるＣＯ、ＮＯ及び／又はＴＰＭを低減することができる。あるいはまた、又はそれらに加えて、パターン化された堆積物を有する用紙は、加熱源４２０のダウンストリームを提供し得る。例えば、それらの少なくとも一方の表面上にパターン化された堆積物を含む用紙は、加熱源及びフレーバーベッド４２１の間に又はフレーバーベッド４２１の中に位置付けることができる。フレーバーベッド４２１は、望ましいフレーバーを放出する材料、例えばタバコフィラー又はフレーバー形成化合物（例えばメントール）が導入される物質を含み得る。
【００６０】
燃料要素４１１は、放射エネルギーリフレクタスリーブ４２２（例えば有孔金属化紙）及び任意の内部スリーブ４２３（例えば有孔金属化紙）を有する複合スリーブ内に収納される。内部スリーブ４２２は、折り畳まれて、それらの間の環状スペースを有するリフレクタスリーブ４２２の内壁から離れてサスペンドされた加熱源を保持するためにそれらのアップストリーム末端にリップ４２４を形成することができる。燃料要素及び拡大チャンバー４１２を一緒に保持する包装紙４１４は、好ましくは、空気が用紙４１４を通して収容され得、及び加熱源の燃焼をサポートするのに十分な多孔性を有する。燃料要素４１１は、また、燃料要素４１１に空気を許容するために１又はそれより多くの開口部４１６を有する反射エンドキャップ４１５を含む。喫煙製品は、二重の用紙包装紙、例えば内部包装紙及び外部包装紙を含み得る。所望なら、それらの上にパターン化された触媒堆積物を有する用紙を、他の位置に及び／又は図５及び６に示されるシガレットの用紙層のいずれかのために使用することができる。さらに、燃料要素シガレットのある実施態様が図５及び６に示されているが、パターン化された触媒粒子を含む用紙を使用して、燃料要素を囲むことができ及び／又は他の燃料要素シガレットアレンジメントにおいて用紙層の代わりとして使用することができる。
【００６１】
図７は、包装紙の一方の表面の少なくとも一部上に触媒粒子のパターン化された堆積物を有するシガレット包装紙５１５の内部チューブ又はシースを含む同心のタバコロッド５１０を有するシガレット５００を説明する。示されるように、シガレット５００は、フィルター５０５及びタバコロッド５１０を含み、それらは、チッピング用紙(tipping paper)５１１により互いに結合されている。タバコロッド５１０は、Hauni Machinenbau AG of Hamburg, Germanyより入手可能なHauni Babyロッド製造機において製造され得る“同心のコア”又は“コアキシャル”構造である。内部コア領域５１２は、タバコカットフィラー材料５２０により囲まれる内部包装紙５１５により明確にされる。外側シガレット包装紙５２５は、タバコロッド５１０の外側に沿って拡大する。フィルター５０５は、セルローストウ(tow)のプラグ１又はそれより多くを含み得、及び場合により、吸着剤、例えば炭素を含み得る。この実施態様においては、内部包装紙５１５における用紙上における触媒粒子の堆積物により生じる着色が、視界から隠されている。
【００６２】
中心コア領域５１２は、中空のものであってもよく及び／又は部分的に又は全体的に、タバコカットフィラーで満たされていてもよく、及び好ましくは、直径約２〜５ｍｍ、より好ましくは直径約２〜３ｍｍである。ある代替においては、内部包装５１５は、それらの表面において触媒粒子のパターン化された堆積物を有する用紙から形成される少なくとも１つの層を有する層状アレンジメントにおいて構成され得る。触媒粒子は、内部包装紙の内部表面、内部包装紙の外部表面、外部包装紙の内部表面及び／又は外部包装紙の外部表面上に堆積され得る。
【００６３】
再び、図２（ａ）及び２（ｂ）の実施態様を参照すると、内部包装紙及び外部包装紙は、別の製紙方法において形成された個々の包装紙であり、及びシガレットタバコロッドを形成するためにタバコカットフィラーを包装する層である。内部包装紙、外部包装紙、又は双方の包装紙は、ナノ粒子触媒を含む乾燥堆積物を含み得る。双方の包装紙が、触媒粒子のパターン化された堆積物を含む例においては、特定の触媒粒子及び各包装紙上に充填(load)される触媒は、同一であっても異なっていてもよい。いくつかの実施態様においては、触媒粒子の添加は、包装紙を変色させるかもしれず、例えば包装紙が非白色又は褐色になる。審美的理由のために、従来の色彩、例えば白色である外層は、内部包装紙の周りに置かれ得る。内部包装紙及び外部包装紙の双方は、喫煙製品特性、例えばパフカウント(puff count)、タール、燃焼速度、及び灰出現(ash appearance)に関し喫煙製品の所望の性能を得るように選択し得る。例えば、図２（ａ）及び２（ｂ）に関して従って及び示されるように及び記載されるように、喫煙製品及び喫煙製品を製造する方法の好ましい実施態様は、第１包装紙上における触媒粒子のパターン化された堆積物を有し、さらに、それらの上に触媒粒子が堆積されていない第２最外包装紙を含む、シガレットのタバコロッド部分を含み得る。
【００６４】
喫煙製品用包装紙において使用するのに好ましい触媒は、周囲温度と同等の低い温度で触媒的に活性なものであり、及びより好ましくは、９００℃と同等の高い温度でさえ非活性化しないものである。触媒粒子は、例えば喫煙製品のフィルター末端にだけでなく、燃焼が予期されるゾーンの全軸長さに沿って印刷され得、及び使用の間、火のついた末端からフィルターまで触媒的に活性であり得る。触媒の軸分布は、ＣＯ2に転化されるＣＯ及び／又はＮ2に転化されるＮＯについての触媒及び主流煙との間の十分な接触時間を提供する。
【００６５】
さらなる例においては、触媒粒子は、混合触媒、例えば、異なる温度範囲又は重複温度範囲で各々作用する個々の触媒複合物の組み合わせである触媒を含み得る。異なる触媒粒子のそのような混合物を使用して、ＣＯのＣＯ2への転化及び／又はＮＯのＮ2への転化が生じ得る温度範囲を拡大し及び喫煙製品が燃焼する際の触媒の触媒効果を上昇させることができる。例えば、混合触媒は、燃焼ゾーンで及び燃焼ゾーンの後での双方で、ＣＯをＣＯ2に及び／又はＮＯをＮ2に転化し得る。
【００６６】
用紙において使用される際、パターン化された触媒が、ＣＯに対して選択的であり得る。従って、ＣＯは、粒子状物質（ＴＰＭ）より多い割合で低減され得る。従って、ＣＯ：ＴＰＭの比が低減される。対照のシガレットを、商業用喫煙機において喫煙し、主流煙における粒子状物質及び一酸化炭素の量を測定した。対照のシガレットは、従来の包装紙を含んでいた。包装紙の内側において印刷されたナノスケールの酸化鉄粒子１２．５質量％を有する包装紙を含む試験シガレットについての主流煙の構成を、また、測定した。対照のシガレットからでた全粒子状物質（ＴＰＭ）及び一酸化炭素の量は、それぞれ、１８．３ｍｇ及び１４．７ｍｇであった。試験シガレットについてのＴＰＭ及びＣＯ量は、それぞれ、１２．９ｍｇ及び７．６ｍｇであり、３０％及び４８％のＴＰＭ及びＣＯの低減に相当する。
【００６７】
本願明細書において記載される堆積物材料、包装紙、喫煙製品又は方法のいずれかは、喫煙製品用包装紙において従来使用されるさらなる添加剤を含み得る。これらの添加剤は、例えば、包装紙の外観を制御するための添加剤、例えば、着色剤、包装しｈの燃焼速度を制御するための添加剤、及び／又は所望の灰出現及び／又はシガレット用紙において使用されるウェブフィラーを生じるための添加剤を含み得る。
【００６８】
本発明は、それらの例示的実施態様に関連して記載してきたが、当該技術分野における当業者により、具体的に記載されていない付加、削除、変更及び置換が、請求項に記載の発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされ得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１（ａ）】は、包装紙のウェブフィラー材料上に担持された粒子状触媒を有する典型的な喫煙製品を示す。
【図１（ｂ）】は、図１（ａ）の包装紙の拡大図を示す。
【図２（ａ）】は、第２最外部包装紙を有する第１包装紙のウェブフィラー材料上に担持された粒子状触媒を有する典型的喫煙製品を示す。
【図２（ｂ）】は、第２最外部包装紙を有する第１包装紙の拡大図を示す。
【図３（ａ）】は、喫煙製品用包装紙上の触媒粒子の典型的な別個の特徴及び／又はパターンを説明する。
【図３（ｂ）】は、喫煙製品用包装紙上の触媒粒子の典型的な別個の特徴及び／又はパターンを説明する。
【図３（ｃ）】は、喫煙製品用包装紙上の触媒粒子の典型的な別個の特徴及び／又はパターンを説明する。
【図３（ｄ）】は、喫煙製品用包装紙上の触媒粒子の典型的な別個の特徴及び／又はパターンを説明する。
【図３（ｅ）】は、喫煙製品用包装紙上の触媒粒子の典型的な別個の特徴及び／又はパターンを説明する。
【図４】は、電気喫煙デバイスで使用され得るシガレットの典型的構造を説明する。
【図５】は、燃料要素を囲む触媒改質用紙を有するシガレットの透視図である。
【図６】は、図５のシガレットの断面図である。
【図７】は、シガレット包装紙の内部チューブ又はシースを含む同心のタバコロッドを有するシガレットの断面図である。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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