(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維担体と、及び
前記繊維担体に担持されたグラフェンと、Ａｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種を含むドーピング元素とを含み、
前記グラフェンと前記ドーピング元素は、バイオマスグラフェンにより導入されることを特徴とするグラフェン吸着材。
【請求項２】
前記繊維担体は、天然繊維、半合成繊維及び合成繊維のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のグラフェン吸着材。
【請求項３】
前記グラフェンの含有量は、前記繊維担体の０．１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン吸着材。
【請求項４】
前記グラフェンは、多孔質構造を有し、その気孔率が２〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン吸着材。
【請求項５】
前記ドーピング元素の含有量は、前記繊維担体の０．００２〜１重量％であることを特徴とする請求項１に記載のグラフェン吸着材。
【請求項６】
前記ドーピング元素は、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、及びＣｏのうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のグラフェン吸着材。
【請求項７】
グラフェンとＡｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種を含むドーピング元素とを含むグラフェン材を、繊維と接触させることにより、前記グラフェン材が前記繊維上に担持されて、グラフェン吸着材を得るステップを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のグラフェン吸着材の製造方法。
【請求項８】
前記グラフェン材を溶媒中に分散させてグラフェン溶液を製造するステップと、前記グラフェン溶液中に繊維を１０〜６０分浸漬し、洗浄し、乾燥させて、グラフェン吸着材を得るステップとを含み、
前記グラフェン材は、バイオマスグラフェンにより導入されるものであり、前記溶媒は、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール、及び水のうちの少なくとも１種を含み、前記グラフェン溶液にはさらにカップリング剤が溶解され、前記カップリング剤は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、及びジルコニウム系カップリング剤のうちの少なくとも１種を含み、且つ、前記カップリング剤の使用量は、前記グラフェンの使用量の１〜１０％であることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
タバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置を含む煙の濾過装置に適用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のグラフェン吸着材または請求項７または８に記載の製造方法によって製造されたグラフェン吸着材の、煙の濾過への適用。
【請求項１０】
タバコフィルターハウジング及びフィルターエレメントを備えるタバコフィルターであって、
前記タバコフィルターハウジングは、食品用プラスチック金型により成形され、前記タバコフィルターハウジングは、タバコホルダーゾーン、濾過ゾーン、及びタバコインターフェースゾーンを有し、
前記フィルターエレメントは、前記濾過ゾーンに密接して設置され、グラフェン吸着セクションを有し、前記グラフェン吸着セクションは請求項１〜６のいずれか一項に記載のグラフェン吸着材を含み、前記フィルターエレメントは円筒形であることを特徴とするタバコフィルター。
【請求項１１】
前記フィルターエレメントは、さらに繊維濾過セクションを備え、前記繊維濾過セクションは前記タバコホルダーゾーンに近接し、前記グラフェン吸着セクションは、前記タバコインターフェースゾーンに近接し、前記繊維濾過セクションの長さは２０〜４０ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載のタバコフィルター。
【請求項１２】
前記グラフェン吸着セクションは、修飾処理されたグラフェンが塗布され、前記グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合されることを特徴とする請求項１１に記載のタバコフィルター。
【請求項１３】
前記タバコホルダーゾーンおよび前記タバコインターフェースゾーンは、それぞれねじによって前記濾過ゾーンに接続され、前記タバコホルダーゾーンのハウジングが楕円形または円形であり、前記タバコホルダーゾーンの中心に通気管が設けられ、前記通気管の直径は１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のタバコフィルター。
【請求項１４】
フィルターと刻みタバコを有し、前記フィルターと前記刻みタバコの外部が包装紙により包装されるタバコであって、
前記フィルターは、グラフェン吸着セクションを有し、前記グラフェン吸着セクションは請求項１〜６のいずれか一項に記載のグラフェン吸着材を含むことを特徴とするタバコ。
【請求項１５】
前記フィルターは、さらに繊維濾過セクションを有し、前記グラフェン吸着セクションは、前記繊維濾過セクションと前記刻みタバコの間に位置され、前記繊維濾過セクションの一端にグラフェンが塗布され、前記繊維濾過セクションの長さは２５〜４５ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載のタバコ。
【請求項１６】
前記グラフェン吸着セクションは、修飾処理されたグラフェンが塗布され、前記グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合されることを特徴とする請求項１５に記載のタバコ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着技術分野、特にグラフェン吸着材、その製造方法とその適用、及びタバコフィルターとタバコに関わる。
【背景技術】
【０００２】
タバコ（またはシガレット）は、燃焼中に例えばＣＯ、フェノール、ベンゾピレン等の縮合環芳香族炭化水素類の有害成分が生成され、喫煙の際、煙と共に人体に入って危害を与える。フィルターは、タバコの上の部分を指し、タバコの主な流路ガスと体とに橋を掛けて、主に吸入煙の中のタールなどの有害物質の一部を除去するために使用され、人体に喫煙の害を減らすことができる。所望の機能を達成するために、タバコフィルタは、通常の単一のセルロースアセテートフィルタから、マルチフィルタおよび多種の材料から作られたフィルタに徐々に進展される。
【０００３】
喫煙の際に、毒物が人体に吸入する過程は大よそ以下の通りである。毒物は、基本的にタバコに均一に分布され、喫煙の際に、燃焼のタバコの大分は煙霧になり、毒物の一部が煙霧に運ばれて空気に進入し、他の一部がタバコに沿い行く。行きの過程に、一部の未燃焼タバコとフィルターに吸収され沈着された。残りは人体に入る。タバコに吸収され沈着された毒物は、その部分に延焼した時、一部が煙霧によって空気に進入し、他の一部がタバコに沿い行く。この過程は、タバコがフィルターに燃え尽きるまで続き行かれる。これにより、もともとタバコに分布される毒物が、空気に入った部分及びフィルターに吸収された部分以外、残りすべてが人体に吸収されることが分かる。実際の喫煙の過程が非常に複雑で人々によりものであり、燃焼の部分に、毒物の煙霧に運ばれて空気に進入した部分とタバコに沿い行く部分の比例は、喫煙の方法、環境などの多種の要因に関連する。煙霧がタバコを通過する速度は、喫煙動作の変化に伴って連続的に変化する。フィルターおよびタバコによる毒物の吸収作用も煙霧の移動する速度などの影響により変化する。
【０００４】
従来技術には、多種のタバコフィルタが開示されている。例えば、登録番号がＣＮ２８７２８７２Ｙである中国実用新案文献には、濾過繊維セクション、膨張黒鉛セクションおよび包装紙からなり、濾過繊維セクションと膨張黒鉛濾過セクションとが当接して、両方の外部に包装紙が包装されている、膨張黒鉛複合型タバコフィルターが開示されている。当該出願の技術案は、タバコフィルターに膨張黒鉛を含む濾過セクションを添加し膨張黒鉛複合型フィルターを得て、タバコの煙霧中のニコチンガス、灯油、ニコチンなどの有害物質を効果的に濾過することができるが、ベンゾピレンを吸着できない。
【０００５】
出願公開番号ＣＮ１０４８１５６３０Ａの中国特許文献には、ベンゾピレン及びフェノールを選択的に吸着するフィルタ繊維の製造方法であって、主に酸化グラフェンの水溶液または酸化グラフェンとキトサン水溶液との混合溶液を特定の修飾液として、繊維に対し処理時間５〜２０分、処理温度２５〜５０℃、スプレー処理などした後、処理された繊維が８０℃の真空中に置かれ、６ｈ乾燥し、修飾液により処理されたフィルタ繊維を製造し得る、ベンゾピレン及びフェノールを選択的に吸着するフィルタ繊維の製造方法が開示されている。当該出願の技術案は、製造し得たフィルタ繊維をタバコフィルタにして、煙中のベンゾピレン含量を低減することができる。しかしながら、本出願がキトサンのような他の添加剤に関連し製造プロセスが複雑であり、一方、ベンゾピレンの吸着効果を改善する必要もがある。
【０００６】
また、中国実用新案ＣＮ２０２５２５０６８Ｕには、フッ素プラスチックエレクトレット材からなるタバコ濾過材が開示されている。それがタバコの尾部と直接接触し、タバコの煙の温度が高いため、フッ素プラスチックエレクトレットが高温の煙と接触すると、ヒトに危害する気体を分解し生成する。中国特許ＣＮ１０３９１９２８０Ａには、タバコフィルタが開示されている。タバコフィルタ内にポリプロピレンエレクトレット濾過層が設けられているので、煙中の粒子状汚染物質の９０％以上を減少し、さらにタバコフィルタ内に無光触媒濾過層が設けられることにより、煙中のニコチン、ニトロソアミン、ベンゾピレンなどの有害物質を効果的に低減し、喫煙中に身体に対する危害を効果的に低減する。しかしながら、本技術案は、同様に、ポリプロピレンエレクトレット濾過層が高温の煙と接触すると、分解され、ヒトに危害する気体を生成する。
【０００７】
現在の従来技術から見ると、既存のフィルタは、依然として濾過効果が低く、濾過効率が低いという問題がある。従って、如何にタバコフィルタの吸着能力をさらに改善するのは、タバコの健康被害の解決に解決すべき至急の問題である。
【発明の概要】
【０００８】
上記の従来技術の問題点を解決するために、本発明は、グラフェン吸着材、その製造方法と適用、及びタバコフィルターとタバコを提供する。本発明が提供されるタバコフィルターとタバコにより、煙中のニコチンや他の非有害物質を残るまま、煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系物質を選択的に吸着し濾過することができ、喫煙の香ばしい風味に影響を与えないことができる。
【０００９】
本発明の一態様において、グラフェン吸着材を提供する。当該グラフェン吸着材は、繊維担体と、及び前記繊維担体上に担持されたグラフェンと、ドーピング元素とを含む。前記ドーピング元素はＡｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種を含み、即ち、前記ドーピング元素（鉱物元素）は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの１種以上を含む。
【００１０】
好ましくは、前記グラフェンと前記ドーピング元素は、バイオマスグラフェンにより導入される。
【００１１】
任意的に、前記繊維担体は、天然繊維、半合成繊維及び合成繊維のうちの少なくとも１種を含み、即ち、前記繊維担体は、天然繊維、半合成繊維及び合成繊維の１種以上を含む。
【００１２】
任意的に、前記グラフェンの含有量は、前記繊維担体の０．１〜１０ｗｔ％である。
【００１３】
好ましくは、前記グラフェンは、多孔質構造を有し、気孔率が２〜１０％である。前記のグラフェンの多孔質構造を有するのは、グラフェンシート平面に多孔質分布構造を有することを指す。
【００１４】
任意的に、前記ドーピング元素の含有量は、前記繊維担体の０．００２〜１ｗｔ％である。
【００１５】
更に、前記ドーピング元素は、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、及びＣｏのうちの少なくとも１種を含み、即ち、前記ドーピング元素は、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、及びＣｏのうちの１種以上を含む。
【００１６】
本発明の他の一態様において、本発明の上記のグラフェン吸着材の製造方法を提供する。当該製造方法は、以下のステップを含み、
即ち、グラフェンとドーピング元素とを含むグラフェン材を、繊維と接触させることにより、前記グラフェン材が繊維上に担持され、グラフェン吸着材を得るステップを含む。ここで、前記ドーピング元素は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種を含む（即ち、前記ドーピング元素は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種以上を含む）。
【００１７】
更に、本発明の上記の製造方法は、具体的に、以下のステップを含み、
前記グラフェン材を溶媒中に分散させてグラフェン溶液を製造する（即ち、前記グラフェン溶液は前記グラフェン材を溶媒中に分散させることで製造される）ステップと、前記グラフェン溶液中に繊維を１０〜６０分浸漬し、洗浄し、乾燥して、グラフェン吸着材を得るステップとを含む。ここで、前記グラフェン材は、バイオマスグラフェンにより導入されるものであり（又は、前記グラフェン材はバイオマス多孔質グラフェンである）、好ましくは、前記溶媒がエチレングリコール、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール、及び水のうちの少なくとも１種を含み、好ましくは、前記グラフェン溶液にはさらにカップリング剤が溶解され、更に好ましくは、前記カップリング剤は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、及びジルコニウム系カップリング剤のうちの少なくとも１種を含み、且つ、前記カップリング剤の使用量は、前記グラフェンの使用量の１〜１０％である。
【００１８】
本発明の他の一態様において、本発明の上記のグラフェン吸着材または本発明の上記の製造方法によって製造されたグラフェン吸着材の、煙の濾過への適用を提供する。好ましくは、タバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置を含む前記煙の濾過装置に適用される（即ち、前記煙の濾過装置がタバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置を含む）。
【００１９】
本発明の他の一態様において、本発明の上記のグラフェン吸着材から製造された繊維セクションタを含むタバコフィルター（又はシガレットフィルター）を提供する。
【００２０】
本発明の他の一態様において、タバコフィルターを提供する。前記タバコフィルターは、タバコフィルターハウジング及びフィルターエレメントを備え、好ましくは、前記タバコフィルターハウジングは、食品用プラスチック金型により成形（キャスティング成形）され、前記タバコフィルターハウジングは、タバコホルダーゾーン、濾過ゾーン、及びタバコインターフェースゾーンを有し、前記フィルターエレメントは、前記濾過ゾーンに密接して配置され、グラフェン吸着セクションを有し、好ましくは、前記フィルターエレメントは円筒形であり、前記タバコフィルターハウジングの濾過ゾーンの内壁に緊密に接触する。
【００２１】
好ましくは、前記フィルターエレメントは、さらに繊維濾過セクションを備え、前記繊維濾過セクションは前記タバコホルダーゾーンに近接し、前記グラフェン吸着セクションは前記タバコインターフェースゾーンに近接し、好ましくは、前記繊維濾過セクションの長さは２０〜４０ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍである。
【００２２】
即ち、前記濾過ゾーンにフィルターエレメントが設置され、タバコホルダーゾーンの上の端末からタバコインターフェースの開始部分まで、フィルターエレメントの繊維濾過セクション、グラフェン吸着セクションが順次に設置され、前記フィルターエレメントは、前記濾過ゾーンに隙間なく埋め込まれる。前記フィルターエレメントの繊維濾過セクションの長さは２０〜４０ｍｍであり、塗布グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍである。
【００２３】
更に、前記グラフェン吸着セクションは修飾処理されたグラフェンが塗布され、前記グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合される（即ち、グラフェン吸着セクションに塗布されたグラフェンは修飾処理によって、グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、グラフェンが濾過繊維に強固的に結合される）。
【００２４】
好ましくは、前記グラフェン吸着セクションは、本発明の上記のグラフェン吸着材を含む。
【００２５】
更に、前記タバコホルダーゾーンおよび前記タバコインタフェースゾーンは、それぞれねじによって前記濾過ゾーンに接続され、濾過ゾーンのフィルターエレメントの汚染程度により、濾過ゾーンを開けることでフィルターエレメントを随時置き換えることができる。好ましくは、前記タバコホルダーゾーン内のハウジングは楕円形または円形であり、前記タバコホルダーゾーンの中心に通気管が設けられ、好ましくは、前記通気管の直径が１〜３ｍｍである。
【００２６】
本発明は、更にタバコを提供する。前記タバコは、フィルターとタバコを含むものであって、前記フィルターは、濾過繊維セクション、グラフェン吸着セクション及び包装紙からなり、濾過繊維の一端にグラフェンが塗布され、両者と刻みタバコの外部は包装紙により包装されて、グラフェン複合タバコフィルタータバコを構成する。前記濾過繊維セクションの長さは２５〜４５ｍｍであり、前記塗布グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍであり、グラフェン吸着セクションに塗布されたグラフェンは修飾処理によって、グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、グラフェンが濾過繊維に強固的に結合される。
【００２７】
本発明は、更にタバコを提供する。前記タバコは、フィルターと刻みタバコを有し、前記フィルターと前記刻みタバコの外部は、包装紙により包装され、前記フィルタは、グラフェン吸着セクションを有する。
【００２８】
好ましくは、前記フィルターは、さらに繊維濾過セクションを有し、前記グラフェン吸着セクションは、前記繊維濾過セクションと前記刻みタバコの間に位置され、好ましくは、前記繊維濾過セクションの一端にグラフェンが塗布され、好ましくは、前記繊維濾過セクションの長さは２５〜４５ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍである。
【００２９】
更に、前記グラフェン吸着セクションは、修飾処理されたグラフェンが塗布され、前記グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合される。
好ましくは、前記グラフェン吸着セクションは、本発明の上記のグラフェン吸着材を含む。
【００３０】
本発明によって提供されるグラフェン吸着材、その製造方法と適用、及びタバコフィルターとタバコは、以下の有益な効果の少なくとも一つをもたらすことができる。
【００３１】
即ち、本発明は繊維担体にグラフェンとドーピング元素を導入することにより、ニコチンや他の非有害物質を残るまま、煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系有害物質を特異的に吸着し濾過することができ、喫煙の風味を影響を与えない。本発明のタバコフィルターは、煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系発癌物質を効果的に吸着し、喫煙の危害を軽減することができると共に、煙の香ばしい味に影響を与えなく、喫煙の快適感を軽減しないことができる。更に、本発明のグラフェン吸着材は、環境湿度などの要因によるタバコホルダーのカビを防止することができる。本発明のタバコフィルターは、煙がタバコインタフェースゾーンを介して濾過ゾーンに進入し、フィルターエレメントのグラフェン吸着セクションと繊維濾過セクションを通じて、煙の粒子状汚染物質および有害ガスの大部分を濾過して、タバコの煙は喫煙ゾーンを通って喫煙者の口腔に吸い込まれ、喫煙過程におけるタバコの煙が体に対する危害を大幅に軽減する。本発明のタバコフィルターの各セクションは、それぞれねじによってに可動的に接続され、フィルターエレメントの汚染程度により、フィルターエレメントを随時置き換え、フィルターエレメントが煙中の有害物質を効率的に濾過除去することを確保できる。本発明のタバコフィルターとタバコは、グラフェン吸着セクションの優れた吸着効果を利用して、タバコ中のニコチンガス、タール、ニコチンおよびアンモニア等の有毒有害のガス、固体物を効果的に濾過することができ、これによって有毒物の喫煙者に対する危害を減少させる。その効果は既存のフィルターよりはるかに優れているだけでなく、コストが低く、容易に製造し、広く使用される利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の実施形態または従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施形態または従来技術を説明するために必要な添付図面を簡単に説明する。以下の説明における添付の図面は、本発明の一部の実施形態を示し、当業者は創造的な努力なしにこれらの添付の図面から他の図面を得ることは自明なことである。
【図１】本発明の実施例によるタバコフィルターの構造模式図（フィルターエレメントはグラフェン吸着セクションのみを含む）である。
【図２】本発明の別の実施例によるタバコフィルターの構造模式図（フィルターエレメントはグラフェン吸着セクションと繊維濾過セクションを含む）である。
【図３】本発明のまた別の実施例によるタバコの構造模式図（フィルターはグラフェン吸着セクションのみを含む）である。
【図４】本発明のさらに別の実施例によるタバコの構造模式図（フィルターはグラフェン吸着セクションと繊維濾過セクションを含む）である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例における技術案を明瞭的に詳しく説明する。勿論、以下の実施例が本発明の実施例の一部にすぎず、本発明の実施例の全てではない。本発明の実施例に基づいて当業者が創造的な努力なしに得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲内に入るべきものである。
【００３４】
本発明の一態様において、グラフェン吸着材を提供する。前記グラフェン吸着材は、繊維担体と、及び前記繊維担体上に担持されたグラフェンとドーピング元素とを含む。前記ドーピング元素はＡｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１種を含む（即ち、前記ドーピング元素は、Ａｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの１種又は複数種を含む）。好ましくは、前記グラフェンと前記ドーピング元素はバイオマスグラフェンにより導入される。グラフェンとドーピング元素はそれぞれ単独導入されてもよく、混合し導入されてもよい（「混合し導入」とは、予め混合してから導入することを含み、「予め混合してから導入」とは、合成過程に導入することとそもそも自身が有することを含む）。バイオマスグラフェンは、グラフェンとドーピング元素とを含む混合体である。
【００３５】
本発明に記載のグラフェンは、機械的剥離法、エピタキシャル成長法、化学気相成長法、グラファイト酸化還元法などの各種の製造方法により得ることができる。本発明に用いられるグラフェンは、バイオマス資源の水熱炭化の方法、および従来技術におけるその他の方法によって製造されたグラフェンであってもよい。しかしながら、どちらも厳密的な理論上のグラフェンを大規模化製造することは実現し難い。例えば、従来技術により製造されたグラフェンには、ある不純物元素、炭素元素の他の同素体、または層数が単層でなく、引いては多層のグラフェン構造（例えば、３層、５層、１０層、２０層等）が存在する。本発明に利用されるグラフェンは、上記の非厳密的な理論上のグラフェンも含む。また、本発明の「グラフェン含有量」における「グラフェン」は、単層のグラフェンに限定されず、多層のグラフェンでもよく、又は炭素元素の他の同素体を含んでもよい。上記の方法により市販のいわゆるグラフェンを製造することができる。
【００３６】
本発明により提供されるグラフェン吸着材は、煙中のベンゾピレンを選択的に吸着することができ、吸着効率が高く、喫煙の風味が良好である。
【００３７】
本発明により提供されるグラフェン吸着材が繊維担体を含む。前記繊維担体は、天然繊維、人造繊維および合成繊維の中の１種又は複数種又はそれらの混合物であってもよい。好ましくは、半合成繊維および合成繊維の中の１種又は複数種を含む。本発明の実施例において、前記天然繊維は、植物繊維、動物繊維を含み、植物繊維は綿繊維、麻繊維のような植物の種子、果実、茎、葉などから得られる繊維を含み、動物繊維は動物の髪類またはシルク類を含む。本発明の実施例において、人造繊維は半合成繊維も呼ばれ、ビスコース繊維、アセテート繊維、銅アンモニア繊維および他の従来技術の半合成繊維を含む。合成繊維は、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、ポリアクリロニトリル繊維（ＰＡＮ）、ポリビニルホルマール繊維（ビニロン）、ポリアミド繊維（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル）等を含む。本発明の一部の実施例において、繊維担体の技術的指標は以下の通りである：
繊維の長さが５ｍｍ以上で、細かさが制限されなく；
繊維含水率が５％〜１０％であり；
繊維強度が１グラム力以上である。
【００３８】
本発明において、前記繊維担体は任意の繊維繊度を有してもよく、繊度の範囲が０．１３〜１０Ｄであることがより好ましい。繊維の長さは任意の繊維の長さであってもよく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。繊維の含水率は特に限定されないが、５〜１０％がより好ましい。繊維強度は特に限定されないが、１グラム力以上がより好ましい。
【００３９】
本発明の実施例において、ビスコース繊維、アセテート繊維、銅アンモニア繊維、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、ポリアクリロニトリル繊維（ＰＡＮ）、ポリビニルホルマール繊維（ビニロン）、ポリアミド繊維（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート（ポリエステル）または他の合成繊維は、市販されているものであってもよく、従来技術の方法によって製造し得られたものであってもよい。
【００４０】
本発明の具体的な実施例において、繊維担体の市販品である上記の繊維仕様は、１．５Ｄ＊３８ｍｍ又は１．５Ｄ＊５１ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力を含むことができる。
【００４１】
以下、従来技術における製造方法を使用して製造された繊維を例としてあげる。
【００４２】
ビスコース繊維の製造を例として、本発明に使用されるビスコース液は従来技術でよく知られるビスコース液であり、その製造方法として、パルプを原料として使用し、含浸、圧搾、粉砕、エージング、スルホン化、溶解、熟成、濾過、脱泡などの工程を行う。パルプを約１８％の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に含浸させ、セルロースをアルカリセルロースに変化させ、ヘミセルロースが析出され、重合度が部分的に降下される。次に、圧搾により余分なアルカリ液を除去する。塊状のアルカリセルロースが粉砕機より粉砕され、ルーズフロックになり、表面積が増加されたので、後の化学反応の均一性が改善される。酸素の作用下でアルカリセルロースが酸化分解されて、平均重合度が低下され、これはエージングとして知られている。エージングした後、アルカリセルロースと二硫化炭素とを反応させ、セルロースキサンテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｘａｎｔｈａｔｅ）を生成し、これをスルホン化と呼ばれている。スルホン化によって、大分子の間の水素結合をさらに弱め、スルホン酸基の親水性により、希アルカリ溶液中でセルロースキサンテートの溶解性能が大幅に向上される。固体のセルロースキサンテートを希アルカリ溶液に溶解させるとビスコースになる。粘度と塩値が高いために、製造したばかりのビスコースは成形しにくいので、一定の温度に一定の時間置かなければならない。これは熟成と呼ばれ、これにより、ビスコースにおけるセルロースキサントゲン酸ナトリウムが徐々に加水分解と鹸化され、エステル化の程度が減少され、粘度および電解質作用に対する安定性も変化する。熟成後、気泡や不純物を除去するために、脱泡と濾過を行うべきである。
【００４３】
本発明の実施例において、ビスコース繊維フィラメントを製造するためのプロセスの流れおよび条件は以下の通りである：
１．アルカリ含浸プロセス条件：
アルカリ液（ＮａＯＨ）：濃度が２４０ｇ／Ｌであり、温度が２０℃であり；
含浸時間が１２０分である。
２．エージング（または時効）プロセス条件：
温度が２５℃であり、
時間は３４ｈである。
３．スルホン化プロセス条件：スルホン化方法は湿式スルホン化であり、その中に、アルカリ化は、時間が３０分であり、温度が２１．０±０．５℃であり、スルホン化は、時間が１２０分であり、初期温度が２１．０±０．５℃であり、終了温度が３０．０±０．５℃である。ＣＳ2の添加質量が３４．５％（メチルセルロースに対し）であり、前溶解は、時間が１２０分であり、温度が１６．５±０．５℃であり、後溶解は、時間が１８０分であり、温度が１６．５±０．５℃である。
４．質量％で、製造されたビスコース液の組成は、
メチルセルロースを８．３０±０．１０％；
ＮａＯＨを５．８０±０．１０％；
Ｓを２．２５±０．１％を含む。
５．ビスコース熟成条件：時間が３６ｈ〜３８ｈであり、温度が１９．０±０．５℃である。
６．得られた紡糸ゲルの指標：粘度が３０〜４０秒（２０℃、落球法）であり、熟成度が７．８〜８．６ｍＬ（１０％のＮＨ4Ｃｌ値）である。
７．紡糸プロセス条件：紡糸速度が８２ｍ／分であり、伸長が２５％であり、張力伸長が４．１２％である。
８．凝固浴の条件は以下の通りである。
酸性浴は、
Ｈ2ＳＯ4が１３２．０±１．０ｇ／Ｌであり、
ＺｎＳＯ4が１０．５±０．５ｇ／Ｌであり、
Ｎａ2ＳＯ4が２６５．０±５．０ｇ／Ｌであり、
温度が５２．０±１．０℃で、比重が１．２７０±０．００５である。
【００４４】
本発明により提供されるグラフェン吸着材は、繊維担体上に、担持されたグラフェンとＡｌ、ＳｉおよびＦｅの１種または複数種を含むドーピング元素とを含む。本発明は、繊維担体にグラフェンとドーピング元素を導入することにより、吸着材が煙中のベンゾピレンなどの有害物質を濾過する効果をさらに向上することができると共に、喫煙の風味が良好であることを確保できる。
【００４５】
グラフェンは、多くの優れた特性を有するｓｐ2混成炭素原子の単一層からなるハニカム構造の二次元材料である。前記グラフェンの構造は式１に示す。  
【式１】
【００４６】
0006790095.tif 000002
【００４７】
本発明のグラフェンは、繊維担体がグラフェンを含むように、繊維担体上に分散される。本発明の好ましい実施例において、前記グラフェンの含有量が繊維担体の０．１〜１０ｗｔ％であり、好ましくは０．５〜７．８ｗｔ％であり、より好ましくは１〜４ｗｔ％であり、例えば０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．５ｗｔ％、０．７ｗｔ％、１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、６ｗｔ％、７．８ｗｔ％、８．９ｗｔ％、１０ｗｔ％などである。本発明の一部の実施例において、前記グラフェンは多孔質構造を有し、具体的に、前処理を経て不規則な分布の細孔を有し、気孔率（Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が２％〜１０％であってもよく、好ましくは３％〜７％であり、孔径の範囲が１〜２０ｎｍである。
【００４８】
本発明において、好ましくは、前記グラフェンはバイオマスグラフェンであり、又は、前記グラフェンおよびドーピング元素はバイオマスグラフェンにより導入されるものである。バイオマスグラフェンは１０層以下のグラフェンシート構造、炭素のｓｐ3混成構造及び鉱物元素を含む。前記鉱物元素はＦｅ、ＳｉおよびＡｌ元素を含む。本発明の実施例において、前記鉱物元素の含有量は、バイオマスグラフェンの０．５ｗｔ％〜６ｗｔ％、好ましくは１．５ｗｔ％〜５ｗｔ％である。前記鉱物元素は、さらにＰ、Ｃａ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃｒ、ＳおよびＣｏのうちのいずれか１種又は多種を含むことが好ましく、前記鉱物元素は単体および／又は化合物の形で存在し、前記化合物は、バイオマスグラフェンの表面または内部に吸着される酸化物、炭化物を含む。本発明の実施例において、バイオマスグラフェン中の炭素含有量が８０ｗｔ％以上、好ましくは８５ｗｔ％より多く、さらにより好ましくは９０ｗｔ％より多く、最も好ましくは９５ｗｔ％より多い。本発明の実施例において、前記グラフェンは、厚さが１００ｎｍ以下の炭素の六員環ハニカムシート構造を有するものである。本発明の実施例において、当該多孔質グラフェンが煙と空気との対流通路を提供し、刻みタバコの不完全燃焼を防止し、不完全燃焼の有害物質の発生を低減することができる。一方、当該多孔質グラフェンは大きな比表面積の特性を有し、発癌性ベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系物質（ＰＡＨｓ）を効果的に選択吸着することができる。
【００４９】
本発明において、前記ドーピング元素は、Ａｌ、Ｓｉ及びＦｅのうちの１種又は複数種を含み、好ましくはＡｌ、Ｓｉ及びＦｅを含む。前記ドーピング元素は、繊維担体がドーピング元素を含むように、繊維担体上に分散される。本発明の好ましい実施例において、前記ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．００２〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗｔ％、より好ましくは０．２〜０．５ｗｔ％である。その他、前記ドーピング元素は、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの１種又は複数種を含むことが好ましい。
【００５０】
本発明により提供するグラフェン吸着材がカーボンナノ材の製品に属し、喫煙の風味に影響を与えなく、煙中のベンゾピレンなどの有害物質を特異的に吸着する特異的な吸着機能を有する。
【００５１】
相応的に、本発明は、以下のステップを含むグラフェン吸着材の製造方法を提供する。即ち、グラフェンとＡｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの１種又は複数種を含むドーピング元素とを含むグラフェン材が繊維上に担持されるように前記繊維を前記グラフェン材と接触し担持させて、グラフェン吸着材を得るステップを含む。
【００５２】
本発明により製造されたグラフェン吸着材は、喫煙の風味に影響を与えなく、煙中のベンゾピレン等の有害物質を効果的に吸着することができる。そのた、本発明のグラフェン吸着材の製造方法は、操作が容易で工業化に適している。
【００５３】
本発明において、繊維を担体として、繊維担体にグラフェンとドーピング元素を担持させてグラフェン吸着材を得る。ここで、前記繊維担体の内容は前文の通りであり、詳細の説明は省略する。
【００５４】
本発明の好ましい実施例において、前記グラフェンの含有量が繊維担体の０．１〜１０ｗｔ％、好ましくは０．５−８ｗｔ％、より好ましくは１〜４ｗｔ％、例えば、０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．５ｗｔに％、０．７ｗｔ％、１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、６ｗｔ％、７．８ｗｔ％、８．９ｗｔ％、１０ｗｔ％などである。本発明の一部の実施例において、前記グラフェンは多孔質構造を有し、具体的に、前処理を経て不規則な分布の細孔を有し、気孔率が２％〜１０％であってもよく、好ましくは３％〜７％であり、孔径の範囲が１〜２０ｎｍである。本発明において、グラフェンの由来に特に限定されるものではなく、市販の製品や製造されたものを使用することができる。前記グラフェンは、機械的剥離法、エピタキシャル成長法、化学気相成長法、グラファイト酸化還元法及びバイオマス資源の水熱炭化法によって製造される。
【００５５】
本発明の一つの実施例において、好ましくは、前記グラフェンはバイオマスグラフェンであり、又は、前記グラフェンおよびドーピング元素はバイオマスグラフェンにより導入されるものである。前記バイオマスグラフェンは１０層以下のグラフェンシート構造、炭素のｓｐ3混成構造及び鉱物元素を含む。前記鉱物元素はＦｅ、ＳｉおよびＡｌ元素を含む。本発明の実施例において、前記鉱物元素の含有量は、バイオマスグラフェンの０．５ｗｔ％〜６ｗｔ％、好ましくは１．５ｗｔ％〜５ｗｔ％である。前記鉱物元素は、さらにＰ、Ｃａ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃｒ、ＳおよびＣｏのうちのいずれか１種又は多種を含むことが好ましく、前記鉱物元素は単体および／又は化合物の形で存在し、前記化合物は、バイオマスグラフェンの表面または内部に吸着される酸化物、炭化物を含む。本発明の実施例において、前記バイオマスグラフェン中の炭素含有量が８０ｗｔ％以上、好ましくは８５ｗｔ％より多く、さらにより好ましくは９０ｗｔ％より多く、最も好ましくは９５ｗｔ％より多い。本発明の実施例において、前記グラフェンは、厚さが１００ｎｍ以下の炭素の六員環ハニカムシート構造を有するものである。
本発明の実施例において、前記バイオマスグラフェンは、バイオマス資源の水熱炭化法によって製造される。具体的に、以下は単なる例を挙げる。
【００５６】
方法１：
（１）触媒の作用でバイオマス炭素ソースを触媒処理して前駆体を得る。
（２）保護ガスの条件で、前駆体を１４０〜１８０℃で１．５〜２．５ｈ保温して第１中間体を得る。
（３）保護ガスの条件で、前記第１中間体を３５０℃〜４５０℃に昇温して３ｈ〜４ｈ保温して、第２中間体を得る。
（４）保護ガスの条件で、前記第２中間体を１１００℃〜１３００℃に昇温して２ｈ〜４ｈ保温して、第３中間体を得る。
（５）前記第３中間体を順次にアルカリ洗浄して、酸洗浄して、水洗浄して、グラフェンを得る。
前記ステップ（３）および（４）における昇温速度は、１４℃／分〜１８℃／分である。
【００５７】
上記の方法１において製造されたバイオマスグラフェン（従来技術により製造されたグラフェンにおいて、ある不純物元素、炭素元素の他の同素体、または層数が単層でなく、引いては多層のグラフェン構造が存在し、当該バイオマス法により製造されたグラフェンも混合物であり、即ちグラフェン材である）には、グラフェン、アモルファスカーボン及び非炭素非酸素元素を含む。
【００５８】
具体的に：
まず、バイオマス炭素ソースと触媒とを混合し、攪拌し、触媒処理を行なった後、乾燥して前駆体を得る。
次いで、保護雰囲気中に、前駆体を１４０〜１８０℃で１．５〜２．５ｈ保温して第１中間体を得る。本発明の一部の具体的な実施例において、前記温度は１４２℃、１４８℃、１５５℃、１６００℃、１７２℃、または１７８℃であり、前記保温時間は１．６ｈ、１．８ｈ、２ｈ、２．２ｈ、または２．４ｈである。
次いで、３５０〜４５０℃までプログラム昇温して、３〜４ｈ保温して、第２中間体を得る。本発明の一部の具体的な実施例において、前記温度は３６０℃、３７０℃、３８０℃、３９０℃、４１０℃、４２０℃、４３０℃または４４０℃であり、前記保温時間は３．１ｈ、３．３ｈ、３．５ｈ、３．８ｈまたは３．９ｈである。
その後、１１００℃〜１３００℃に昇温して、２〜４ｈ保温して、第３中間体、即ち、粗生成物を得る。本発明の一部の具体的な実施例において、前記温度は１１３０℃、１１７０℃、１２１０℃または１２８０℃であり、前記時間は２．２ｈ、２．４ｈ、２．６ｈ、２．８ｈ、３．０ｈ、３．２ｈ、３．４ｈ、３．６ｈまたは３．８ｈである。
前記プログラム昇温の昇温速度は１４℃／分〜１８℃／分である。本発明の一部の具体的な実施例において、前記昇温速度は１５℃／分、１６℃／分又は１７℃／分である。
最後に、第３中間体（すなわち、粗生成物）をアルカリ洗浄して、酸洗浄して、水洗浄して、複合体を得る。
【００５９】
本発明において、前記バイオマス炭素ソースと触媒との質量比は、１：（０．５〜５）、好ましくは１：（１〜３）であり、本発明の一部の具体的な実施例において、前記質量比は１：  ０．５、１：１または１：３である。
【００６０】
本発明において、前記触媒は、マンガンのハロゲン化合物、鉄含有化合物、コバルト含有化合物、ニッケル含有化合物のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。
【００６１】
好ましくは、前記鉄含有化合物は、鉄のハロゲン化合物、鉄のシアン化物、および鉄含有酸塩のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。前記鉄含有酸塩は、鉄元素を含む有機酸の塩または鉄元素を含む無機酸の塩である。前記鉄のハロゲン化合物は、塩化第二鉄および／または臭化第二鉄であってもよい。
【００６２】
好ましくは、前記コバルト含有化合物は、コバルトのハロゲン化合物、及びコバルト含有酸塩のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。前記コバルト含有酸塩は、コバルト元素を含む有機酸の塩またはコバルト元素を含む無機酸の塩である。前記コバルトのハロゲン化合物は、塩化コバルトおよび／または臭化コバルトであってもよい。
【００６３】
好ましくは、前記ニッケル含有化合物は、ニッケルの塩化物塩及びニッケル含有酸塩のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。前記ニッケル含有酸塩は、ニッケル元素を含む有機酸の塩またはニッケル元素を含む無機酸の塩である。前記ニッケルのハロゲン化合物は、塩化ニッケルおよび／または臭化ニッケルであってもよい。
【００６４】
好ましくは、前記触媒は、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硝酸第二鉄、硝酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化カリウム、トリオキサラト鉄(III)酸カリウム、塩化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト、酢酸コバルト、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル及び酢酸ニッケルのうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。
【００６５】
本発明の典型的な触媒の処方の例は、塩化第一鉄と硫酸第二鉄の組み合わせ、フェリシアン化カリウムとトリオキサラト鉄(III)酸カリウムの組み合わせ、塩化コバルト、硝酸コバルトと塩化第二鉄の組み合わせ、硫酸コバルト、酢酸コバルトと硝酸ニッケルの組み合わせ、塩化第二鉄、塩化コバルトと酢酸ニッケルの組み合わせを挙げるが、これらに限定されていない。
【００６６】
前記攪拌による触媒処理の温度は、１５０℃〜２００℃であり、例えば、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃などであり、時間が≧４ｈであり、好ましくは４ｈ〜１４ｈであり、本発明の一部の具体的な実施例において、前記時間は４．２ｈ、７ｈ、９ｈ、１２ｈ、１６ｈ、１９ｈ、２３ｈである。
【００６７】
好ましくは、前記前駆体の水分含有量が１０ｗｔ％以下であり、本発明の一部の具体的な実施例において、前記水分含有量が、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗｔ％、６ｗｔ％、７ｗｔ％、８ｗｔ％、１０ｗｔ％などが挙げられる。
【００６８】
好ましくは、保護雰囲気は、窒素ガス、ヘリウムガスおよびアルゴンガスのうちのいずれか１種または２種以上の組み合わせであり、好ましくは窒素である。
【００６９】
好ましくは、前記酸洗浄は、濃度３ｗｔ％〜６ｗｔ％の塩酸水溶液を使用して、より好ましくは濃度５ｗｔ％の塩酸水溶液を使用する。好ましくは、前記水洗浄は脱イオン水及び／又は蒸留水を使用する。前記アルカリ洗浄は、濃度５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液を使用し、より好ましくは濃度１０ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液を使用する。
【００７０】
好ましくは、前記洗浄の温度は５５〜６５℃であり、例えば５６℃、５７℃、５８℃、６０℃、６３℃などであり、好ましくは６０℃である。
【００７１】
前記バイオマス炭素ソースは、セルロース及び／又は木質素であり、好ましくはセルロースであり、より好ましくは多孔質セルロースである。
【００７２】
本発明の多孔質セルロースは、従来技術によって得ることができる。多孔質セルロースを得る典型的な従来技術として、例えば、中国特許公開番号ＣＮ１０４０１６３４１Ａに記載されている方法により多孔質セルロースを製造し、中国特許公開番号ＣＮ１０３８９８７８２Ａに記載されている方法によりセルロースを製造することがあるが、これらに限定されていない。
【００７３】
好ましくは、前記多孔質セルロースは以下の方法により得られる。
【００７４】
バイオマス資源を、酸で加水分解することによりリグノセルロースを得て、多孔質化処理を行って多孔質セルロースを得る。任意的に、多孔質セルロースは漂白処理された後、使用される。
【００７５】
前記バイオマス資源は、植物および／又は農林廃棄物のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。好ましくは、農林廃棄物のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。
【００７６】
好ましくは、前記農林廃棄物がトウモロコシの茎、トウモロコシの穂軸、モロコシの茎、甜菜パルプ、砂糖黍のかす、フルフラールのかす、キシロースのかす、木の屑、綿の茎及び葦のうちのいずれか一種又は二種以上の組み合わせから選択される。好ましくはトウモロコシの穂軸である。
【００７７】
本発明の典型的なバイオマス資源の処方の例として、トウモロコシの茎とトウモロコシの穂軸の組み合わせ、砂糖黍のかす、モロコシの茎と木の屑の組み合わせ、甜菜パルプ、砂糖黍のかすとトウモロコシの穂軸の組み合わせ、モロコシの茎、甜菜パルプとキシロースのかすの組み合わせなどを挙げるが、これらに限定されていない。
【００７８】
更に、以下のさまざまな方法で製造することができる。
方法２：ＣＮ１０４１１８８７３Ａに開示されている方法。
方法３：ＣＮ１０４０１６３４１Ａに開示されている方法。
方法４：ＣＮ１０４７２４６９６Ａに開示されている方法。
方法５：ＣＮ１０４７２４６９９Ａに開示されている方法。
方法６：ＣＮ１０５０６０２８９Ａに開示されている方法。
【００７９】
本発明において、前記ドーピング元素は、Ａｌ、Ｓｉ及びＦｅのうちの１種又は複数種を含み、好ましくはＡｌ、Ｓｉ及びＦｅを含む。前記ドーピング元素は、繊維担体がドーピング元素を含むように、繊維担体上に分散される。本発明の好ましい実施例において、前記ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．００２〜１ｗｔ％、好ましくは０．０２〜０．８ｗｔ％、より好ましくは０．２〜０．５ｗｔ％である。その他、前記ドーピング元素は、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの１種又は複数種を含むことが好ましい。
【００８０】
本発明において、前記ドーピング元素は、ドーピング元素を含むナノ材料を添加することにより導入されてもよく、グラフェンとドーピング元素との混合物で導入されてもよい。前記の混合物の形式は、通常のグラフェン製造プロセスにおいて、ドーピング元素の含有量を制御して形成された混合物であってもよく、好ましくは、グラファイトを利用して酸化還元法によりグラフェンを製造する過程に、グラファイト自体に鉱物元素が存在するため、元素の種類と含有量を合理的に制御し、鉱物元素含有グラフェンを製造し得る。または、バイオマス資源を原料としてグラフェンを製造し、プロセス制御によりドーピング元素の含有量を調整してもよく、本発明において、好ましくは、バイオマス資源を利用して水熱炭化処理することにより、鉱物元素含有グラフェンを製造し得る。ここで、鉱物元素はドーピング元素である。
【００８１】
具体的に、本発明の実施例において、上記の方法により製造されたグラフェン材（バイオマスグラフェン）を溶媒（エチレングリコール、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール及び水のうちの少なくとも１種を含む）に分散し、グラフェン溶液を製造し得て、繊維を当該グラフェン溶液に所定時間浸漬し、例えば１０〜６０分浸漬して、洗浄、乾燥を経て、グラフェン吸着材を得る。すなわち、前記グラフェン溶液は、溶媒中にグラフェン材を分散させて得たものである。さらに、前記グラフェン材、グラフェンとドーピング元素を含む材料とからなってもよく、ドーピング元素を含むグラフェンであってもよく、好ましくは、バイオマス多孔質グラフェン（即ち、バイオマスグラフェンである）である。
【００８２】
本発明の好ましい実施例において、前記グラフェン溶液にカップリング剤も溶解されている。前記カップリング剤は、好ましくは、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ジルコネート系カップリング剤等の１種又は複数種を含み、前記カップリング剤の使用量は、好ましくは、グラフェン質量の１〜１０％であり、２％〜８％であることが好ましい。
【００８３】
本発明の一部の実施例において、バイオマス多孔質グラフェンを溶媒中に均一に分散させ、グラフェン溶液を形成する。本発明の他の一部の実施例において、グラフェンとドーピング元素を含む材料を溶媒中に均一に分散させ、グラフェン溶液を形成する。ドーピング元素は、少なくともＦｅ、Ｓｉ、Ａｌであり、さらにＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの１種又は複数種を含んでいてもよい。前記ドーピング元素を含む材料は、具体的に、ナノ五酸化リン、ナノシリコン粉末、ナノアルミ粉末、ナノ鉄、ナノマグネシウム粉末、ナノ炭酸ナトリウム、ナノ炭酸カリウム、ナノ炭酸カルシウム、ナノ酸化マンガン、ナノコバルトなどであってもよい。
【００８４】
本発明のグラフェンは、例えば、機械的剥離法、エピタキシャル成長法、化学気相成長法、グラファイト酸化還元法などの各種の製造方法により得ることができる。本発明に用いられるグラフェンは、バイオマス資源の水熱炭化の方法、および従来技術におけるその他の方法によって製造されたグラフェンであってもよい。しかしながら、どちらも厳密的な理論上のグラフェンを大規模化製造することは実現し難い。例えば、従来技術により製造し得られたグラフェンには、ある不純物元素、炭素元素の他の同素体、または層数が単層でなく、引いては多層のグラフェン構造（例えば、３層、５層、１０層、２０層等）が存在する。本発明に利用されるグラフェンは、上記の非厳密的な理論上のグラフェンも含む。例えば、グラファイト鉱を原料として製造されたグラフェンは、グラファイト鉱自身に存在する一部の鉱物元素を含むことができる。前記バイオマスグラフェンは、バイオマス資源を原料として利用して製造されたグラフェンを指す。そして、植物が自身の必要のために土壌から吸収し得られた鉱物元素や炭素の他の同素体が存在することができる。したがって、本発明でいうグラフェンとは、具体的に、グラフェンを含む混合体である。
【００８５】
本発明の実施例において、前記グラフェン溶液の溶媒は、エチレングリコール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール及び水のうちの１種又は複数種の混合体であることが好ましい。前記の分散の方法として超音波分散法が好ましく、グラフェン濃度が０．１〜１０ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造することができ、その濃度は０．５〜３ｍｇ／ｍＬであることが好ましい。
【００８６】
本発明は、繊維に対して負担する前に、好ましくは、繊維を活性化させて担体自身に含まれる不純物および不純気体を除去し、乾燥させて、活性化された繊維担体を得る。本発明の実施例において、前記活性化処理は、沸騰水で煮沸することであってもよく、好ましくは沸騰水で２５〜３０分煮沸する。
【００８７】
本発明の実施例において、活性化された繊維担体をグラフェン溶液中に１０〜６０分浸漬し、洗浄して、乾燥して、グラフェン吸着材を得る。ここで、前記浸漬の方法は、好ましくは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。好ましくは、本発明は、浸漬と洗浄の間にさらに固定化処理を含む。前記固定化処理は、化学の方法であってもい。使用される試薬は、無水エタノール、無水メタノール、希硝酸のうちの一種または複数種の組み合わせを含むことが好ましい。
【００８８】
本発明により製造されたグラフェン吸着材は、繊維担体と、前記繊維担体上に担持されたグラフェンとＡｌ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの１種又は複数種を含むドーピング元素とを含む。本発明により提供されたグラフェン吸着材は、煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系有害物質を選択的に吸着し、吸着率が高く、喫煙の風味が良好で、タバコフィルタに使用される。また、本発明により製造されたグラフェン吸着材は、環境湿度などの要因によるタバコホルダーのカビを防止することができる。
【００８９】
本発明は、さらに上記のグラフェン吸着材又は上記製造方法により製造されたグラフェン吸着材の、煙の濾過における適用を提供する。さらに、煙の濾過に使用される装置は、タバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置を含み、即ち、上記のグラフェン吸着材の、タバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置における適用を提供する。前記の煙の濾過装置は、タバコフィルター、空調フィルターエレメント、または車両排気の排出装置を含み、本発明において、上述したグラフェン吸着材を採用して従来の方法によって煙の濾過装置を製造することができる。
【００９０】
図１は、本発明の実施例によるタバコフィルターの構造模式図（フィルターエレメントはグラフェン吸着セクションのみ含む）である。図１を参照すると、本発明は、シガレットフィルター又はタバコフィルターを提供し、本フィルターと略称する。本フィルターは、タバコフィルターハウジング１及びフィルターエレメントを備える。好ましくは、前記タバコフィルターハウジング１は、食品用プラスチック金型により成形（キャスティング成形）され、前記タバコフィルターハウジング１は、タバコホルダーゾーン４、濾過ゾーン、及びタバコインターフェースゾーン５を備え、前記フィルターエレメントは、前記濾過ゾーンに密接して配置され、グラフェン吸着セクション２を有する。好ましくは、前記フィルターエレメントは円筒形であり、前記タバコフィルターハウジング１の濾過ゾーンの内壁に緊密に接触する。即ち、本フィルターのフィルターエレメントは通常のグラフェン材により製造された繊維セクション（すなわち、グラフェン吸着セクション２）を備えてもよく、前文に記載のグラフェン吸着材または前文に記載の製造方法により製造されたグラフェン吸着材により製造された繊維セクション（すなわち、グラフェン吸着セクション２）を備えてもよい。製造された繊維セクションは、前記グラフェン吸着セクション２に修飾処理を経たグラフェンが塗布されたもので、前記グラフェンは濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合される（即ち、前記グラフェン吸着セクション２に塗布されたグラフェンは、修飾処理（化学修飾）によって、前記グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、前記濾過繊維に強固的に結合される）。
【００９１】
図２は、本発明の別の実施例によるタバコフィルターの構造模式図（フィルターエレメントは、グラフェン吸着セクションと繊維濾過セクションを備える）である。図２を参照すると、好ましくは、前記タバコフィルターのフィルターエレメントは、さらに濾過し、およびグラフェン吸着セクション２による粒子を濾過するために、さらに繊維濾過セクション３を備え、前記繊維濾過セクション３は前記タバコホルダーゾーンに近接し、前記グラフェン吸着セクション２は前記タバコインターフェースゾーン５に近接し、好ましくは、前記繊維濾過セクション３の長さは２０〜４０ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクション２の長さは１５〜３０ｍｍである。
【００９２】
即ち、前記濾過ゾーンにフィルターエレメントが設置されている。タバコホルダーゾーン４の上の端末からタバコインターフェース５の開始部分までに、フィルターエレメントの繊維濾過セクション３、グラフェン吸着セクション２が順次に設置され、前記フィルターエレメントは、前記濾過ゾーンに隙間なく埋め込まれる。前記フィルターエレメントの繊維濾過セクション３の長さは２０〜４０ｍｍであり、塗布グラフェン吸着セクション２の長さは１５〜３０ｍｍである。
【００９３】
前記タバコホルダーゾーン４および前記タバコインタフェースゾーン５は、それぞれねじによって前記濾過ゾーンに接続され、濾過ゾーンのフィルターエレメントの汚染程度により、濾過ゾーンを開けることでフィルターエレメントを随時置き換えることができる。好ましくは、前記タバコホルダーゾーン４内のハウジング１は楕円形または円形であり、前記タバコホルダーゾーン４の中心に通気管４１が設けられ、好ましくは、前記通気管４１の直径は１〜３ｍｍである。
【００９４】
本発明のシガレット（タバコ）フィルターは、ニコチンと無害物質を保留しながら、煙中のベンゾピレンなどの有害物質を効果的に吸着し、喫煙の危害を軽減することができると共に、喫煙の風味に影響を与えなく、喫煙の快適感を軽減しないことができる。
【００９５】
本発明は、通常のフィルター(チップ)製造方法を採用して、従来のグラフェン材又は前文に記載されるグラフェン吸着材をフィルター(チップ)に製造する。本発明の実施例において、前文に記載されるグラフェン吸着材からなる繊維セクションの厚さは、１〜４ｍｍであることが好ましく、前記繊維セクションの厚さは、フィルター(チップ)の軸方向に延びる厚さである。本発明の実施例において、前記フィルター(チップ)は二成分複合フィルター(チップ)であり、刻みタバコに接触する端末は、グラフェンとドーピング元素が担持される繊維セクションと緊密的に接続してから、普通繊維セクションが接続される。
【００９６】
図３は、本発明のまた別の実施例によるタバコの構造模式図（フィルター(チップ)はグラフェン吸着セクションのみ有する）である。図３を参照すると、本発明は、タバコを提供する。前記タバコは、フィルター(チップ)とタバコを備えるものであって、前記フィルター(チップ)は、濾過繊維セクション（又は繊維濾過セクション３）、グラフェン吸着セクション２及び包装紙１,からなり、濾過繊維（又は繊維濾過セクション３）の１つ端末にグラフェンが塗布され、両者と刻みタバコ６の外部は包装紙１,により包装されて、グラフェン複合タバコフィルタータバコを構成する。前記濾過繊維セクション（又は繊維濾過セクション３）の長さは２５〜４５ｍｍであり、前記塗布グラフェン吸着セクションの長さは１５〜３０ｍｍであり、グラフェン吸着セクション２に塗布されたグラフェンは修飾処理によって、グラフェンが濾過繊維と化学結合で結合され、グラフェンが濾過繊維に強固的に結合される。
【００９７】
また、本発明は、更にタバコを提供する。前記タバコは、フィルター(チップ)と刻みタバコ６を含み、前記フィルターと前記刻みタバコ６の外部は包装紙１,により包装され、前記フィルターは、グラフェン吸着セクション２を有する。前記グラフェン吸着セクション２は、通常のグラフェン材料を含んでもよく、前文に記載されるグラフェン吸着材又は前文に記載の製造方法により製造されたグラフェン吸着材を含んでもよい。
【００９８】
図４は、本発明のさらに別の実施例によるタバコの構造模式図（フィルター(チップ)はグラフェン吸着セクションと繊維濾過セクションを有する）である。図４を参照すると、好ましくは、前記タバコのフィルターは、さらに繊維濾過セクション３を備え、前記グラフェン吸着セクション２は前記繊維濾過セクション３と前記刻みタバコ６の間に位置され、好ましくは、前記繊維濾過セクション３の一端にグラフェンが塗布され、好ましくは、前記繊維濾過セクション３の長さは２５〜４５ｍｍであり、前記グラフェン吸着セクション２の長さは１５〜３０ｍｍである。
【００９９】
本発明は、同一の操作条件下で、同じ重量の刻みタバコから巻き取られたタバコに対して、喫煙装置を使用して煙を収集して、収集されたサンプルについてガスクロマトグラフ−質量分析計を通じて分析し、吸着前後の煙中の異なる成分のピーク形状の変化を測定する。
【０１００】
本発明により提供されるタバコフィルターとタバコの喫煙の風味に対し評価する。具体的に、その香り、不純気体、刺激性および後味に対し評価する。各実施例において、２００人の評価者によりブラインドテストを実行することで評価する。評価基準を以下の表１に示す。
【０１０１】
【表１】
0006790095.tif 000003
【０１０２】
結果から、本発明により提供されるタバコフィルターとタバコにおけるフィルターは、煙中のベンゾピレンなどの有害物質を効果的に吸着し、喫煙の危害を軽減することができると共に、喫煙の香ばしい風味に影響を与えなく、喫煙の快適感を減少しないことができる。
【０１０３】
さらに本願を理解するために、本願によって提供されるグラフェン吸着材、その製造方法およびタバコフィルターについて、実施例を参照して、以下に詳細に説明する。
【０１０４】
本発明のバイオマスグラフェンは、以下の方法によって製造される。
（１）触媒の作用でバイオマス炭素ソースを触媒処理して前駆体を得る。
（２）保護ガスの条件で、前駆体を１４０〜１８０℃で１．５〜２．５ｈ保温して第１中間体を得る。
（３）保護ガスの条件で、前記第１中間体を３５０℃〜４５０℃に昇温して３ｈ〜４ｈ保温して、第２中間体を得る。
（４）保護ガスの条件で、前記第２中間体を１１００℃〜１３００℃に昇温して２ｈ〜４ｈ保温して、第３中間体を得る。
（５）前記第３中間体が順次にアルカリ洗浄して、酸洗浄して、水洗浄して、複合体を得る。
【０１０５】
前記ステップ（３）および（４）における昇温速度は、１４℃／分〜１８℃／分である。前記バイオマスグラフェンは１０層以下のグラフェンのシート構造、炭素のｓｐ3混成構造及び鉱物元素を有する。前記鉱物元素はＦｅ、ＳｉおよびＡｌ元素を含む。本発明の実施例において、前記鉱物元素の含有量は、バイオマスグラフェンの０．５ｗｔ％〜６ｗｔ％、例えば、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％、５ｗｔ％などである。前記鉱物元素は、主に、Ｐ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ元素を含んでもよい。
【０１０６】
より具体的には、本出願に使用されるバイオマスグラフェンは、以下の製造例１〜４によって製造された。
【０１０７】
製造例１
（１）塩化第一鉄の作用でトウモロコシの穂軸セルロースを触媒処理して前駆体を得る。
（２）窒素ガスの条件で、前駆体を１５０℃で２ｈ保温して第１中間体を得る。
（３）窒素ガスの条件で、前記第１中間体を４００℃に昇温して３．５ｈ保温して、第２中間体を得る。
（４）窒素ガスの条件で、前記第２中間体を１２００℃に昇温して３ｈ保温して、第３中間体を得る。
（５）前記第３中間体が順次に１０ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液の洗浄、４ｗｔ％塩酸の酸洗浄、水洗浄してバイオマスグラフェンを得る。
【０１０８】
前記ステップ（３）および（４）における昇温速度は、１５℃／分〜１６℃／分である。
【０１０９】
ＸＲＤによって、本発明の製造例１に製造されたバイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素の含有量が前記バイオマスグラフェンの４ｗｔ％であり、前記バイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素として、主に、Ｐ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ元素を含む。
【０１１０】
製造例２
以下の点以外、製造例１と同じ方法でバイオマスグラフェンを製造する。ステップ（１）に使用される触媒は塩化第二鉄と硝酸ニッケルとの混合物（質量比３：１）であり、バイオマス炭素ソースは過酸化水素により漂白されたトウモロコシの穂軸セルロースである。ステップ（２）〜（４）に使用される保護ガスがアルゴンガスであり、前駆体が１４０℃に２．５ｈ保温し、第１中間体が２５０℃に昇温して４ｈ保温して、第２中間体が１１００℃に昇温して２ｈ保温する。ステップ（５）に使用されるアルカリが５ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液であり、使用される酸は３ｗｔ％塩酸水溶液である。
【０１１１】
検出を経て、本発明の製造例２によって製造されたバイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素の含有量が前記バイオマスグラフェンの２ｗｔ％であり、前記バイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素として、主に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ元素を含む。
【０１１２】
製造例３
以下の点以外、製造例１と同じ方法でバイオマスグラフェンを製造する。ステップ（１）に使用される触媒は塩化第一鉄と硫酸第二鉄との混合物（質量比３：１）であり、バイオマス炭素ソースはリグノセルロースである。ステップ（２）〜（４）に、前駆体が１８０℃に１．５ｈ保温し、第１中間体が４５０℃に昇温して４ｈ保温して、第２中間体が１３００℃に昇温して４ｈ保温する。ステップ（５）に使用されるアルカリが１５ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液であり、使用される酸は６ｗｔ％塩酸水溶液である。
【０１１３】
本発明の製造例３に製造されたバイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素の含有量が前記バイオマスグラフェンの０．８ｗｔ％であり、前記バイオマスグラフェンにおいて、検出を経て、鉱物元素として、主に、Ｓｉ、Ｆｅ元素を含む。
【０１１４】
製造例４
以下の点以外、製造例１と同じ方法でバイオマスグラフェンを製造する。ステップ（１）に使用される触媒は硫酸ニッケルと硫酸コバルトとの混合物（質量比３：１）であり、バイオマス炭素ソースは葦セルロースである。
【０１１５】
本発明の製造例３に製造されたバイオマスグラフェンにおいて、鉱物元素の含有量が前記バイオマスグラフェンの６ｗｔ％であり、前記バイオマスグラフェンにおいて、検出を経て、鉱物元素として、主に、Ｓｉ、Ｆｅ、Na、K元素を含む。
【０１１６】
実施例１
製造例１により製造されたバイオマスグラフェンをエチレングリコールに均一に分散させて０．５ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造する。
繊維担体（従来技術で市販される酢酸セルロースを使用し、技術規格として、１．５Ｄ×３８ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力である）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１１７】
処理された繊維担体をグラフェン溶液に１０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラフェン吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラフェンの質量が繊維担体の質量の１％である。すなわち、グラフェンの含有量は繊維担体の１ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．０４ｗｔ％である。
【０１１８】
実施例２
製造例１により製造されたバイオマスグラフェンをエチレングリコールに均一に分散させて３ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造する。
繊維担体（実施例１と同じ）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１１９】
処理された繊維担体をグラフェン溶液に６０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラフェン吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラフェンの質量が繊維担体の質量の４％である。すなわち、グラフェンの含有量は繊維担体の４ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．１６ｗｔ％である。
【０１２０】
実施例３
製造例１により製造されたバイオマスグラフェンをエチレングリコールに均一に分散させて１．５ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造する。
【０１２１】
繊維担体（実施例１と同じ）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１２２】
処理された繊維担体をグラフェン溶液に２５分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラフェン吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラフェンの質量が繊維担体の質量の２．５％である。すなわち、グラフェンの含有量は繊維担体の２．５ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．１ｗｔ％である。
【０１２３】
実施例４
製造例１により製造されたバイオマスグラフェンをエチレングリコールに均一に分散させて０．５ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造する。
【０１２４】
繊維担体（従来技術で市販される酢酸セルロースを使用し、技術規格として、１．５Ｄ×３８ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力である）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１２５】
処理された繊維担体をグラフェン溶液に１０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラフェン吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラフェンの含有量は繊維担体の０．１ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．００４ｗｔ％である。
【０１２６】
実施例５
実施例４と比べて、相違点は、３ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造し、処理された繊維担体をグラフェン溶液に６０分浸漬し、グラフェンの含有量は繊維担体の１０ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．４ｗｔ％であることである。
【０１２７】
実施例６
実施例４と比べて、相違点は、１．５ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造し、処理された繊維担体をグラフェン溶液に２５分浸漬し、グラフェンの含有量は繊維担体の５ｗｔ％であり、ドーピング元素の含有量は繊維担体の０．２ｗｔ％であることである。
【０１２８】
実施例７
実施例４と比べて、相違点は、製造例２により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．００２ｗｔ％であることである。
【０１２９】
実施例８
実施例５と比べて、相違点は、製造例２により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．２ｗｔ％であることである。
【０１３０】
実施例９
実施例６と比べて、相違点は、製造例２により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．１ｗｔ％であることである。
【０１３１】
実施例１０
実施例４と比べて、相違点は、製造例３により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．０００８ｗｔ％であることである。
【０１３２】
実施例１１
実施例５と比べて、相違点は、製造例３により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．０８ｗｔ％であることである。
【０１３３】
実施例１２
実施例６と比べて、相違点は、製造例３により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．０４ｗｔ％であることである。
【０１３４】
実施例１３
実施例４と比べて、相違点は、製造例４により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．００６ｗｔ％であることである。
【０１３５】
実施例１４
実施例５と比べて、相違点は、製造例４により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．６ｗｔ％であることである。
【０１３６】
実施例１５
実施例６と比べて、相違点は、製造例４により製造されたバイオマスグラフェンを採用し、ドーピング元素の含有量が繊維担体の０．３ｗｔ％であることである。
【０１３７】
実施例１６
実施例６と比べ、バイオマスグラフェンの代わり、酸化還元グラフェン、ナノシリコン粉末、ナノアルミナ、ナノ鉄材料の混合物を採用する。
【０１３８】
比較例１
酸化還元グラフェンをエチレングリコールに均一に分散させて０．５ｍｇ／ｍＬのグラフェン溶液を製造する。
【０１３９】
繊維担体（従来技術で市販される酢酸セルロースを使用し、技術規格として、１．５Ｄ×３８ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力である）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１４０】
処理された繊維担体をグラフェン溶液に１０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラフェン吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラフェンの含有量は繊維担体の５％である。
【０１４１】
比較例２
天然黒鉛をエチレングリコールに均一に分散させて０．５ｍｇ／ｍＬのグラファイト溶液を製造する。
【０１４２】
繊維担体（従来技術で市販される酢酸セルロースを使用し、技術規格として、１．５Ｄ×３８ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力である）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１４３】
処理された繊維担体をグラファイト溶液に１０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、グラファイト吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。グラファイトの含有量は繊維担体の５％である。
【０１４４】
比較例３
竹炭をエチレングリコールに均一に分散させて０．５ｍｇ／ｍＬの竹炭溶液を製造する。
【０１４５】
繊維担体（従来技術で市販される酢酸セルロースを使用し、技術規格として、１．５Ｄ×３８ｍｍ、含水率７％、繊維強度１．５グラム力である）を沸騰水中で２５分煮沸して、担体自身に含有される不純物、不純気体を除去し、乾燥して、活性化された繊維担体を得る。
【０１４６】
処理された繊維担体を竹炭溶液に１０分浸漬した後、無水エタノールで固定化処理を行い、洗浄し、乾燥させ、竹炭吸着材を得る。前記の浸漬とは、超音波を付与した後、振動を付与して、次いで、静止することを含む。竹炭の含有量は繊維担体の５％である。
【０１４７】
比較例４
フィルターの従来の製造方法を用いて市販の酢酸セルロースにより通常のタバコフィルターを作製し、当該タバコフィルターのフィルターエレメントは、繊維濾過セクション３のみ備える。
【０１４８】
従来のフィルターの製造方法を用いて実施例１〜１６と比較例１〜４により製造された繊維吸着材を長さ２０ｍｍのタバコフィルター（即ち、タバコフィルターのフィルターエレメントはグラフェン吸着セクション２のみ備える）に作製した。上記の実施例１〜１６と比較例１〜４のタバコフィルターに対して、吸着前後の煙成分を検出する。具体的な方法は、以下である。
【０１４９】
タバコ製品は泰山（ブランド）タバコを使用し、フィルターはそれぞれ実施例１〜１６と比較例１〜４に製造されたタバコフィルターを使用し、タバコフィルターの長さは２０ｍｍであり、周長は２２〜２５ｍｍである。実験前に、Ａｒｔｉｋｅｌ−Ｎｒ９０２０−００３９恒温恒湿箱を使用し、（２２±１）℃、相対湿度（６０±２）％条件で４８ｈ平衡化される。Ｂｏｒｇｗａｌｔｄｔ−ＫＣ喫煙機を採用して、タバコサンプルに対し検出を行い、一口に２秒ずつ吸入し、体積が３５ｍＬであり、吸入の間歇が５８秒あり、温度が２２±２℃で、相対湿度が６０±５％で、煙を収集する。収集されたサンプルがガスクロマトグラフ−質量分析計で分析された。
【０１５０】
以下、実施例１〜１６及び比較例１〜４に製造されたタバコフィルターについて、煙を評価した。その結果を以下の表２に示す。
【０１５１】
【表２】
0006790095.tif 000004
【０１５２】
実施例１〜１６の結果から、喫煙機及びガスクロマトグラフ−質量分析計を使用して煙成分の分析を行い得られたクロマトグラフィーデータにより、同じ質量の刻みタバコによる煙がグラフェン担持繊維に濾過された後、総粒子物及びベンゾピレンのデータは大幅に減少し、ニコチンなどの物質を含むその他の成分のデータはほぼ変化しなかったであり、喫煙の風味が影響されなかったことが分かる。
【０１５３】
実施例４と７と１０、実施例５と８と１１、及び実施例６と９と１２を、それぞれ比べることにより、同じグラフェン含有量の場合、ドーピング元素の含有量が一定の範囲内に多いほど、総粒子物及びベンゾピレンの吸収に寄与することが分かる。
【０１５４】
比較例１のデータにより、ニコチンをほぼ吸収しなく、喫煙の風味にも影響しないが、総粒子物及びベンゾピレンの吸収効果が明らかでないことが分かる。
【０１５５】
比較例２および３のデータにより、グラファイト及び竹炭と繊維と複合し得られたタバコ吸着材が、ニコチン、総粒子物、ベンゾピレンに対する吸収効果がいずれも良好であり、且つ、喫煙の風味がひどく影響されることが分かる。
【０１５６】
上記の実施例及び比較例により、本発明において、繊維担体にグラフェンとドーピング元素を導入することにより、ニコチンや他の非有害物質を残るまま、煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系有害物質を特異的に吸着し濾過することができ、喫煙の風味を影響を与えなく、本発明により提供されるタバコフィルターは煙中のベンゾピレンなどの縮合環芳香族炭化水素系発癌物質を効果的に吸着し、喫煙の危害を軽減することができると共に、喫煙の風味に影響を与えなく喫煙の快適感を低減しないことができる。
【０１５７】
本発明は上記実施例によって本発明のプロセスを説明したが、本発明は上記プロセスのステップに限定されない。すなわち、本発明は、必ずしも上記プロセスにおけるステップのみに従って実施可能であるものではない。当業者にとっては、本発明に対するいかなる改良、本発明で使用される原料の同等な置換及び補助的成分の添加、及び具体的な実施態様の選択等は、いずれも本発明の保護範囲及び開示範囲に属することは自明なことである。
【符号の説明】
【０１５８】
図面における符号の意味が以下である。
１  タバコフィルターハウジング、２  グラフェンの吸着セクション、３  繊維濾過セクション、４  タバコホルダーゾーン、４１  通気管、５  タバコインターフェースゾーン、１,包装紙、６  刻みタバコ
【図１】
0006790095.tif 000005
【図２】
0006790095.tif 000006
【図３】
0006790095.tif 000007
【図４】
0006790095.tif 000008