(57)【要約】  本発明は、紙巻きタバコ、葉巻、および細巻き葉巻のような喫煙品に使用するフィルターの改良に関する。この改良は詳細にはフィルター性能およびそのようなフィルターの製造に関するが、それらに限定されない。一具体例では、喫煙品用フィルターは、吸着材料粒子を中に分散させた吸収材料の無秩序に配向されている離散短繊維を含む。また本発明は、吸収材料および／または吸着材料を含む種々の他のフィルター構成を備える喫煙品用フィルターも提供する。
2015515856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収材料中に分散された吸着材料を含む喫煙品用フィルターであって、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料のｍｇ単位の量Ｃｗおよび１ｍｍ長あたりの前記吸収材料のｍｇ単位の量Ｔｗは
１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０
の範囲にある、
フィルター。
【請求項２】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記吸収材料の量は
１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８
の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記吸収材料の量は
１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７
の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルター。
【請求項４】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり６〜１６ｍｇの吸着材料と、
１ｍｍ長あたり１．５〜８ｍｇの吸収材料を
含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項５】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり８〜１６ｍｇの吸着材料と
１ｍｍ長あたり３．５〜５ｍｇの吸収材料を
含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項６】
前記吸収材料は可塑剤を用いずに前記フィルター内にまとめられている無秩序に配向されている短繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項７】
前記無秩序に配向されている短繊維は伸張時に約５〜２０ｍｍの平均長を有することを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
前記無秩序に配向されている短繊維は５〜９の範囲の平均繊維デニールを有することを特徴とする請求項６または７に記載のフィルター。
【請求項９】
前記無秩序に配向されている短繊維は第１の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維と、第２の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維を含むことを特徴とする請求項６乃至８いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記第１の材料は酢酸セルロースを含み、前記第２の材料は非捲縮材料を含むことを特徴とする請求項９に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記第２の材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料および多糖重合体から選択された少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記吸着材料は平均直径が約０．１〜１ｍｍの範囲の粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記吸着材料は活性炭を含むことを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記吸着材料は、イオン交換樹脂、ＣＲ２０、沸石、シリカゲル、海泡石、（活性または非活性）酸化アルミニウム、炭素樹脂、ケイ酸マグネシウム、セピオライト（ＭＧ４Ｓｉ６Ｏ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏ）、またはこれらの組合せから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１５】
３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍの範囲の圧力降下を有することを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１６】
フィルトローナフィルター硬度測定法による８５〜９５％の硬度を有することを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
請求項１乃至１６いずれか１項に記載のフィルターを備える喫煙品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は喫煙品に使用するフィルターの改良に関する。詳細には、この改良はフィルター性能およびそのようなフィルターの製造に関するがそれらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
紙巻きタバコフィルターに使用される既知のフィルター材は、トリアセチンで可塑化された繊維状酢酸セルロースの連続したトウである。酢酸セルロースはまとめられてロッドを形成し、それが切断されて個々のフィルターセグメントが形成される。喫煙品用フィルターは１つのセグメントからなるフィルターロッドで作られてもよく、あるいは間に空洞すなわち空間が有るもしくは無い複数のセグメントで作られてもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施形態によれば、吸収材料中に分散された吸着材料を含む喫煙品用フィルターが提供され、１ｍｍ長あたりの吸着材料のｍｇ単位の量Ｃｗおよび１ｍｍ長あたりの吸収材料のｍｇ単位の量Ｔｗは、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合以下の範囲にある。
１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０
【０００４】
１ｍｍ長あたりの吸着材料の量および吸収材料の量は、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合以下の範囲に従って選択することができる。
１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８
【０００５】
１ｍｍ長あたりの吸着材料の量および吸収材料の量は、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合以下の範囲に従って選択することができる。
１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７
【０００６】
フィルターは、その外周が約２３〜２５ｍｍの場合、
１ｍｍ長あたり６〜１６ｍｇの吸着材料と、
１ｍｍ長あたり１．５〜８ｍｇの吸収材料
を含んでもよい。
【０００７】
フィルターは、その外周が約２３〜２５ｍｍの場合、
１ｍｍ長あたり８〜１６ｍｇの吸着材料と、
１ｍｍ長あたり３．５〜５ｍｇの吸収材料
を含んでもよい。
【０００８】
吸収材料は、フィルター内に可塑剤を用いずにまとめられている無秩序に配向されている短繊維を含んでもよい。
【０００９】
無秩序に配向されている短繊維は伸張時に約５〜２０ｍｍの平均長を有してもよい。
【００１０】
無秩序に配向されている短繊維は５〜９の範囲の平均繊維デニールを有してもよい。
【００１１】
無秩序に配向されている短繊維は第１の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維と、第２の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維を含んでもよい。
【００１２】
第１の材料は酢酸セルロースを含んでもよく、第２の材料は非捲縮材料を含んでもよい。
【００１３】
第２の材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料、および多糖重合体から選択した少なくとも１つの材料を含んでもよい。
【００１４】
吸着材料は、平均直径が約０．１〜１ｍｍの範囲の粒子を含んでもよい。
【００１５】
吸着材料は活性炭を含んでもよい。
【００１６】
吸着材料は、イオン交換樹脂、ＣＲ２０、沸石、シリカゲル、海泡石、（活性または不活性）酸化アルミニウム、炭素樹脂、ケイ酸マグネシウム、セピオライト（Ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ、Ｍｇ４Ｓｉ６Ｏ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏ）、またはこれらの組合せから選択される少なくとも１つを含んでもよい。
【００１７】
フィルターは３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍの範囲の圧力降下を有してもよい。
【００１８】
フィルターはフィルトローナ（Ｆｉｌｔｒｏｎａ）フィルター硬度測定法による８５〜９５％の硬度を有してもよい。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、上記のフィルターを備える喫煙品がさらに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付図面を参照して、以下に本発明の実施形態を単に例示的に説明する。
【図１】少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。フィルターは、標準型フィルターの場合、１ｍｍ長あたり１２ｍｇの吸着材料と、１ｍｍ長あたり４ｍｇの吸収材料を有する。
【図２】本明細書に記載のフィルターの製造に用いるフィルター製造装置の概略図である。
【図３】フィルターの圧力降下および硬度の望ましい範囲に基づいてフィルター中の炭素重量とトウ重量を説明するグラフである。
【図４】炭素重量、トウ重量、および機械稼働速度がフィルターの圧力降下に及ぼす影響をそれぞれ説明する３つのグラフである。
【図５】炭素重量、トウ重量、および機械稼働速度がフィルターの圧力降下に及ぼす影響をそれぞれ説明する３つのグラフである。
【図６】７〜９の範囲の平均繊維デニールを有する第１の繊維状フィルター材料と、第１の繊維状フィルター材料中に分散され７未満の平均繊維デニールを有する第２の繊維状フィルター材料とによるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図７】主流煙の少なくとも１種の成分の低減を可能にするまたは低減を促進する添加剤を但持するナノ繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図８】糸が中を延びている無秩序に配向されている離散短繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図９】カプセルを中に配置した無秩序に配向されている離散短繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図１０】複数の微小カプセルを中に配置した無秩序に配向されている離散短繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図１１】裁断されたシート状材料を中に配置した無秩序に配向されている離散短繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図１２】分解性繊維を中に配置した無秩序に配向されている離散短繊維を含む少なくとも１つのセグメントからなるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図１３ａ】平均密度が大きい領域および平均密度が小さい領域を備えるフィルターロッドの概略図である。
【図１３ｂ】平均密度が大きい領域および平均密度が小さい領域を有するフィルターセグメントを製造するためのフィルター形成帯の断面の概略図である。
【図１４】楕円形断面を備えるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【図１５】矩形断面を備えるフィルターを有する喫煙品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書に使用されているように、「喫煙品」には、タバコ、タバコ派生物、拡張タバコ、再生タバコ、またはタバコ代用品、および加熱非燃焼製品を基にした、または基にしていない紙巻きタバコ、葉巻、および細巻き葉巻のような喫煙製品が含まれる。そのような喫煙品には、喫煙者に吸引される気体流用のフィルターが設けられていてもよい。
【００２２】
紙巻きタバコのような喫煙品およびそれらのフォーマットは、紙巻きタバコの長さに応じて以下のように名前が付けられることが多く、「標準」（一般に６８〜７５ｍｍの範囲、例えば約６８〜約７２ｍｍ）、「ショート」または「ミニ」（６８ｍｍ以下）、「キングサイズ」（一般に７５〜９１ｍｍの範囲、例えば約７９〜約８８ｍｍ）、「ロング」または「スーパーキング」（一般に９１〜１０５ｍｍの範囲、例えば約９４〜約１０１ｍｍ）、および「ウルトラロング」（一般に約１１０〜約１２１ｍｍの範囲）である。
【００２３】
また、喫煙品は紙巻きタバコ外周に応じて以下のようにも名前が付けられる。「標準」（約２３〜２５ｍｍ）、「ワイド」（２５ｍｍより大きい）、「スリム」（約２２〜２３ｍｍ）、「デミスリム」（約１９〜２２ｍｍ）、「スーパースリム」（約１６〜１９ｍｍ）、および「マイクロスリム」（約１６ｍｍ未満）。したがってキングサイズでスーパースリム型の紙巻きタバコは、例えば約８３ｍｍの長さおよび約１７ｍｍの外周を有することになる。標準、キングサイズ型の紙巻きタバコ、すなわち外周が２３〜２５ｍｍで全長が７５〜９１ｍｍの紙巻きタバコが多くの顧客に好まれている。
【００２４】
各フォーマットを異なる長さのフィルターで製造してもよく、一般に短いフィルターは長さと外周が短い型に用いられる。一般にフィルター長は、ショート、標準型と関係する１５ｍｍから、ウルトラロング、スーパースリム型と関係する３０ｍｍまでである。チップ紙の長さはフィルターよりも例えば３〜１０ｍｍ長い。
【００２５】
図１はフィルターを有する喫煙品１の概略図である。喫煙品１は標準、キングサイズ型であり、すなわち７５〜９１ｍｍの範囲の長さと２３〜２５ｍｍの範囲の外周を有する。喫煙品１は、この場合シガレットペーパーであるラッパー材３に包まれたタバコロッド２を含み、タバコロッド２はチッピング材５で長手方向にフィルター４に接続されており、チッピング材５はフィルター４を覆い、ラッパー材３を部分的に覆っている。フィルター４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ７を含む第１セグメント６を有し、さらにそのタバコロッド端に第２のプラグラッパー１２に包まれ中に吸着材料１１を分散させた吸収材料１０を含む第２セグメント９を有する。
【００２６】
第１セグメント６は、連続した酢酸セルロース繊維と可塑剤を用いて形成された酢酸セルロースからなるセグメントである。
【００２７】
第２セグメント９の吸収材料１０は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含み、吸着材料１１は活性炭粒子を含む。第２セグメント９の無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維は非可塑化繊維である。第２セグメント９の無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維は８デニール、繊維長１０ｍｍを備える。しかし、他のデニール繊維または繊維長を用いることができる。例えば、５〜９または７〜９の範囲の繊維デニールを用いることができる。繊維長に関し、本明細書で用いられる場合、「短」はフィルターセグメントに用いられる形態の繊維（すなわち適切な捲縮繊維または非捲縮繊維）の繊維長であって、フィルターセグメントの長さよりも短いものを意味する。５〜２５ｍｍの範囲の平均繊維長（繊維の伸張時）、すなわち６〜２０ｍｍ、７〜２０ｍｍ、または７〜１５ｍｍの範囲の平均繊維長を用いることができる。活性炭粒子は本具体例では網目寸法が３０／７０のヤシ殻炭であるが、他の炭素および／または寸法を用いることができる。例えば、直径が約０．１〜１．０ｍｍの範囲の粒子、すなわち約０．２〜０．９ｍｍ、０．２〜０．８ｍｍ、０．２〜０．７ｍｍ、０．２〜０．６ｍｍ、０．３〜０．９ｍｍ、０．３〜０．８ｍｍ、０．３〜０．７ｍｍ、または０．３〜０．６ｍｍの範囲の粒子を用いることができる。
【００２８】
第２セグメント９は、１ｍｍ長あたり１２ｍｇの吸着材料と、１ｍｍ長あたり４ｍｇの吸収材料を有する。しかし別の具体例では、吸着材料の量は１ｍｍ長あたり平均６〜１６ｍｇの範囲のどの範囲にすることもでき、すなわち１ｍｍ長あたり平均７〜１６ｍｇ、８〜１６ｍｇ、９〜１６ｍｇ、１０〜１６ｍｇ、１１〜１６ｍｇ、１２〜１６ｍｇ、または１３〜１６ｍｇにすることができ、吸収材料の量は１ｍｍ長あたり平均１．５〜８ｍｇにすることができ、すなわち１．５〜７ｍｇ、１．５〜６ｍｇ、１．５〜５ｍｇ、または１．５〜４ｍｇにすることができる。これらの範囲は全て標準型フィルターすなわち外周が約２３〜２５ｍｍのフィルター用である。これらのパラメータによりフィルターが消費者に受け入れられる喫煙品にふさわしい望ましい圧力降下と硬度値を備え、フィルター中の吸着材料または他の顆粒状添加剤の量を既知のフィルターを超えて増やすことができるようになることがわかっている。
【００２９】
第２セグメント９のフィルター材料は、例えば１４４ｍｍフィルター長（３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍ）とフィルトローナフィルター硬度測定法による８５〜９５％の望ましい硬度を有する試験試料の場合、５００〜７００ｍｍＷｇの範囲の望ましい圧力降下を示す（フィルトローナフィルター硬度測定法は、フィルターロッドの初期直径に対する圧縮直径の百分率で既定されており、ロッドの圧縮は既知重量を円形脚で規定時間加えて行われる）。標準以外の型、例えば平均直径がもっと細いまたは太い型のフィルターには、当業者には自明であるが、１ｍｍフィルター長あたり別の重量の吸着材料および吸収材料を用いることになる。
【００３０】
フィルター中の１ｍｍあたりの吸着材料の量の増加に起因する圧力降下および／または硬度百分率の増大を、１ｍｍあたりの吸収材料の量の減少で相殺することができる。また、フィルター中の１ｍｍあたりの吸収材料の量の増加に起因する圧力降下および／または硬度百分率の増大を、１ｍｍあたりの吸着材料の量の減少で相殺することもできる。詳細には、発明者等は、標準型喫煙品の１ｍｍ長あたりのｍｇ単位の吸着材料の量Ｃｗおよび標準型喫煙品の１ｍｍ長あたりのｍｇ単位の吸収材料の量Ｔｗを以下の範囲に従って決めることができ、
１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０
これらの値により、フィルターが上記のような適切な値のフィルター圧力降下および硬度を示すことができるようになることを見出した。
【００３１】
標準外周の喫煙品の１ｍｍ長あたりのｍｇ単位の吸着材料の量および吸収材料の量が
１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８
の範囲に入り、あるいはより詳細には
１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７
の範囲に入る場合、特定の利点を達成することができる。
【００３２】
標準外周の喫煙品の１ｍｍ長あたりのｍｇ単位の吸着材料および吸収材料の他の範囲の重量、例えば１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１９、１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８、１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７、１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０、１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０、１３≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０、および１４≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０を用いても利点を達成することができる。
【００３３】
上記範囲内で選択した１ｍｍあたりの吸着材料重量および吸収材料重量に加えて、吸着材料重量および吸収材料重量Ｃｗ、Ｔｗの少なくとも１つを最小値より大きくすることができる。例えば、吸収材料値を本発明の一部の実施形態で１ｍｍあたり約１．５ｍｇ以上にすることができ、および／または吸着材料を１ｍｍあたり６ｍｇ以上にすることができる。これら最小値は共に約２３〜２５ｍｍの標準外周フィルター用である。
【００３４】
また、上記の範囲を吸着材料以外の特定の芳香剤のような顆粒状添加剤の使用（その国の規制が許す場合）に適用することもできる。
【００３５】
第２のフィルターセグメント９は、ドイツのハウニマシーネンバウＡＧ（Ｈａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＡＧ）から販売されているトルマリン（Ｔｕｒｍａｌｉｎ）装置のようなフィルター製造装置を用いて製造することができる。
【００３６】
１ｍｍあたりの吸収材料重量が３．５ｍｇ未満あるいは１ｍｍあたりの吸着材料重量が９ｍｇ未満の場合（共に標準外周喫煙品）の場合、さらに／あるいは１ｍｍあたりの吸着材料と吸収材料の合計重量が上記範囲の下限値、例えば１ｍｍあたり１２ｍｇ以下の場合、発明者等は、これらの低重量に起因する硬度低下を、例えば堅めのプラグラッパーおよび／または堅めのチッピング材を用いてフィルターを取り囲むことによって相殺することができることを見出した。例えば、プラグラッパーおよび／またはチッピング材は、３０ｇ／ｍ２を超える基本重量、４０ｇ／ｍ２を超える基本重量、５０ｇ／ｍ２を超える基本重量、６０ｇ／ｍ２を超える基本重量、７０ｇ／ｍ２を超える基本重量、または８０ｇ／ｍ２を超える基本重量を有してもよい。また、多層のプラグラッパーおよび／またはチッピング材を使用することができる。
【００３７】
既知のダルメシアン（Ｄａｌｍａｔｉａｎ）フィルター、すなわちフィルターセグメントの必要な長さに従って切断された連続酢酸セルローストウの中に分散炭素粒子を備える標準型のフィルターは、圧力降下を消費者に望ましい値に維持するために、一般に５ｍｇ／ｍｍの炭素投入量上限を有する。投入量が多いと圧力降下が大き過ぎてしまう。投入量を増やすことが望まれる場合、これまでは一般に、吸い口端とタバコ端部分に酢酸セルローストウセクションを有し、これら２つのセクションの間の空洞に炭素を充填した３重空洞フィルターを使用する必要があった。そのような空洞フィルターは所定のフィルター長の酢酸セルロースの量を減らすことになり、したがって例えばタール濾過およびフェノール選択性のような特定の側面に悪影響を及ぼすことがある。このように、大きな圧力降下を生じずかつフィルター材料を減らさずに添加剤の投入量を増やすことができるということには明らかな利点がある。
【００３８】
したがって発明者等は、ドイツのハウニマシーネンバウＡＧから販売されているトルマリン装置のようなフィルター製造装置を用いて製造されるフィルターの形成に無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を使用し、かつ標準外周の紙巻きタバコの吸着材料の量を１ｍｍあたり平均６〜１６ｍｇの範囲に選択し吸収材料の量を１ｍｍあたり平均１．５〜８ｍｇの範囲に（または上記の他の範囲および限度に）選択することで、改良されたフィルターを提供し、許容可能な圧力降下とフィルター硬度パラメータを維持することができることを見出した。
【００３９】
図２はドイツのハウニマシーネンバウＡＧから販売されているトルマリン装置のような、フィルターの製造に用いられるフィルター製造装置の概略図である。
【００４０】
図２を参照すると、酢酸セルロースまたは他のフィルター材料の原料２１がフィルター製造装置２０に供給される。フィルター製造装置２０は複数の構成部分２２〜２６を備える。供給部２２は、フィルター材料例えば捲縮された酢酸セルローストウのような捲縮連続繊維の供給を受ける。フィルター材料はそこから切断無秩序化装置２３に供給される。切断無秩序化装置２３はフィルター材料を切断して、例えば１０ｍｍ長の短繊維長にする。図１を参照して喫煙品１に関して先に述べたように、他の繊維長を用いることができる。フィルター結合装置２４が真空帯を備え、切断されたフィルター材料はそこに供給される。フィルター材料はロッド成形機２５に供給され、切断フィルター材料の帯がロッド状に形成され、このロッドがプラグラッパーで包まれる。最後にこのロッドはフィルターセグメント切断機２６を用いて切断されて所望の長さのフィルターセグメントになる。
【００４１】
フィルター結合装置２４は、切断繊維を真空帯上に均等に分布させる梳毛装置と、例えば顆粒または追加繊維の形態の添加剤を加える複数の容器（本具体例では２つ）を備える。必要なら切断フィルター材料の帯に第３の添加剤を供給するために使用可能な着脱式の装置も存在する。この着脱式装置はまた、散らばってしまった切断フィルター材料を切断無秩序化装置２３に戻して廃棄を減らすのに用いてもよい。フィルター結合装置２４は計量ローラーを備える。計量ローラーは調整式で、添加剤の充填を制御し、切断フィルター材料の帯の形成時の均一性を確保することできる。またフィルター結合装置２４は噴流式挿入機を備える。噴流式挿入機により、芳香剤のような液体をフィルターロッドに直接注入できるようになる（その国の規制が芳香剤の使用を許す場合）。
【００４２】
使用時、トルマリン装置は以下のように作動する。供給部２２が捲縮酢酸セルローストウのようなフィルター材料を切断無秩序化装置２３に供給する。切断無秩序化装置２３がトウ繊維を切断して、本具体例では１０ｍｍの短繊維長にする。切断されたフィルター材料はフィルター結合装置２４の梳毛装置に吹き付けられ、そこから真空帯上に吸引され、無秩序に配向されているフィルター材料の帯に形成される。結合装置２４は、得られたフィルター材料の帯が機械的に結合されるように作動する。フィルター繊維を運ぶ気流に添加剤が供給され、ロッド成形機２５が上記帯を連続したフィルターロッドに形成し、このフィルターロッドがフィルタープラグラッパーで巻かれる。フィルターセグメント切断機２６が無秩序に配向されている繊維を含む連続フィルターロッドを切断して所望の長さのフィルターセグメントにする。
【００４３】
トルマリン装置の自明な利点には、添加剤例えば炭素の大量含有、炭素添加剤の活性の保持（トリアセチンのような可塑剤が無く活性炭を汚染する可能性がないため）、製品寿命の長さがある。以下に述べる発明者等によるフィルター設計および製造開発が更なる利点および改良に繋がる。
【００４４】
異なるトウ重量、添加剤充填量、および機械稼働速度に対する一連のフィルター性能曲線を作ることができるため、フィルター設計を最適化して所望の圧力降下や硬度値のようなフィルター特性にすることができる。これによって製造可能な種々のフィルターの範囲が広がる。これらのフィルターは特定の製品の要求事項に応じて意図的に異なる性能を有する場合がある。
【００４５】
図３は、フィルターの好ましい圧力降下および硬度の範囲に基づき、フィルター中の添加剤重量（この具体例では炭素重量）およびトウ重量を説明するグラフである。具体的には、１４４ｍｍフィルター長（３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍ）のフィルター圧力降下５００〜７００ｍｍＷｇとフィルトローナフィルター硬度測定法による８５〜９５％のフィルター硬度値に必要なトウ重量および炭素重量がこのグラフに示されている。グラフにはハウニ社トルマリン装置を用いて製造されたフィルターのデータが示されている。この装置は５０ｍ／分未満から最大２００ｍ／分を超える速度設定で作動可能である。使用された炭素は網目寸法３０／７０のヤシ殻炭で、これを１０ｍｍ長に切断された８デニールの非可塑化捲縮無秩序に配向されている酢酸セルローストウ繊維中に分散させた。これらの特定のフィルターパラメータに対し得られた図３の曲線は、標準外周の喫煙品の１ｍｍあたりのトウ重量および炭素重量の範囲を説明しており、この範囲は所望の範囲の圧力降下や硬度といった所望の特性を達成しつつ実現可能な範囲である。
【００４６】
フィルターの圧力降下に関し、図４は炭素重量、トウ重量、および機械の作動速度がフィルターの圧力降下に及ぼす影響を説明するグラフである。ここでも、使用された炭素は網目寸法３０／７０のヤシ殻炭で、これを１０ｍｍ長に切断された８デニールの非可塑化捲縮無秩序に配向されている酢酸セルローストウ繊維に分散させた。機械の作動速度が圧力降下に及ぼす影響は比較的小さいが、トウ重量は全体に比例関係があり、驚くべきことに発明者等は、トルマリン装置を用いて製造されたフィルターでは、炭素重量が１０ｍｇ／ｍｍを超えると所定のトウ密度のフィルター圧力降下が減る場合があることを見出した。これは、フィルター圧力降下に悪影響を及ぼすこと無く炭素量を１０ｍｇ／ｍｍを超えて増やすことができることを示す重要な結果である。
【００４７】
フィルターの硬度に関し、図５には、炭素重量、トウ重量、および機械の作動速度がフィルターの硬度に及ぼす影響を説明する３つのグラフが示されている。ここでも、使用された炭素は網目寸法３０／７０のヤシ殻炭で、これを１０ｍｍ長に切断された８デニールの非可塑化捲縮無秩序に配向されている酢酸セルローストウ繊維に分散させた。圧力降下と同様に、機械の作動速度が硬度に及ぼす影響は比較的小さいが、トウ重量は全体に比例関係があり、驚くべきことに発明者等は、トルマリン装置を用いて製造されたフィルターでは、炭素重量が１０ｍｇ／ｍｍを超えて増えると所定のトウ密度のフィルター硬度が実際に下がることを見出した。これは、フィルター硬度に悪影響を与えること無く炭素量を１０ｍｇ／ｍｍを超えて増やすことができることを示す重要な結果である。
【００４８】
上記の実施形態の添加剤は吸着材料、具体的には活性炭の粒子であると述べたが、他の吸着材料または他の添加剤を使用することもできる。例えば、吸着材料をＣＲ２０のようなイオン交換樹脂または他の材料にすることができる。他の材料には例えば、沸石、シリカゲル、海泡石、（活性または非活性）酸化アルミニウム、炭素樹脂、セピオライト（ＭＧ４Ｓｉ６Ｏ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏ）を含むケイ酸マグネシウム、または活性炭を含むまたは含まないこれらの組合せがある。また、フィルターを通って吸引される煙を改良する芳香剤のような他の添加剤（その国の規制が芳香剤の使用を許す場合）、例えばメントール結晶または保湿剤粒子を使用することができる。
【００４９】
無秩序に配向されている離散トウ繊維を含むフィルターを製造することは、例えば国際公開第２００９／０９３０５１に記述されているように既知である。しかし従来のアセテートトウフィルターと同様、国際公開第２００９／０９３０５１に記述された製造技術も可塑剤、例えばトリアセチンを使用して無秩序に配向されている繊維内の結合を生じさせて安定構造を得る必要がある。トルマリン装置の利点は可塑剤を使用する必要がないことである。トルマリン装置は繊維内に機械的結合を生じさせ、可塑剤の必要性を無くしている。したがってトリアセチンのような生成物の使用に起因する望ましくないいかなる影響も除去される。
【００５０】
上記利点に加え発明者等は、トルマリン装置または類似の装置により種々のフィルター設計が可能になり、さらなる改良および利点が得られることを見出した。そのような改良および利点を以下に詳細に述べる。
【００５１】
発明者等は、トルマリン装置のような過程を用いて製造されたフィルターの性能を、粒子径が従来使用されていたものより小さい材料を用いて改良できることを見出した。粒子が小さくなるほどその表面積は大きくなるため、小さい粒子によって濾過性能が上がる。
【００５２】
図６は喫煙品３１の概略図である。喫煙品３１はタバコロッド３２を備える。タバコロッド３２はラッパー材３３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター３４にチッピング材３５で接続されており、チッピング材３５はフィルター３４を覆い、ラッパー材３３を部分的に覆っている。フィルター３４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー３８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ３７を含む第１セグメント３６と、そのタバコロッド端に第２のプラグラッパー４２に包まれた第１の吸収材料４０および第２の吸収材料４１を含む第２セグメント３９を有する。
【００５３】
第１セグメント３６は、連続した酢酸セルロース繊維および可塑剤を用いて形成された酢酸セルロースセグメントである。
【００５４】
第１の吸収材料４０は平均繊維デニール範囲が７〜９である繊維フィルター材料を含み、第１の吸収材料４０内に分散された第２の吸収材料４１は平均繊維デニールが７未満、例えば約１〜６、２〜６、３〜６、または約６、５、４、３、２、もしくは１である繊維フィルター材料を含む。第１および第２の繊維フィルター材料４０、４１は短繊維を含み、この短繊維はフィルター内で方向性を持たない。
【００５５】
第２のフィルターセグメント３９はトルマリン装置を用いて製造することができ、例えば第１の吸収材料４０の連続したトウを供給機２２に供給し、第２の吸収材料の繊維をフィルター結合装置２４内の添加剤容器の１つから加えることで製造することができる。あるいは第１および第２のフィルター材料４０、４１をトルマリン装置の供給機２１にそれぞれ供給することができるため、フィルター材料４０、４１を切断し、不規則に一緒にし、単一のフィルター材料と同様の方法で加工することができる。
【００５６】
第１および第２の材料４０、４１の繊維はこの具体例では（本明細書で述べたように）酢酸セルロース離散短繊維を含むが、別の繊維を用いることもできる。例えば、第１および／または第２の材料の繊維は酢酸セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料、および多糖重合体、またはこれらの組合せを含んでもよい。
【００５７】
フィルター性能を強化する触媒の基剤としてナノ繊維材料を使用することによって別の利点を実現することができる。ナノ繊維は体積比で十分に大きな表面積を有し、潜在的な触媒作用を有する。そのようなナノ繊維を図２の装置を用いてフィルターに加えてもよく、例えばフィルター結合装置２４の１つ以上の容器から添加剤を投入するときに、ナノ繊維を計量してフィルター結合装置２４内の気流に入れるように加えることができる。
【００５８】
図７はフィルターを有する喫煙品５１の概略図である。フィルターは添加剤を但持するナノ繊維を含む。添加剤は、喫煙品５１の使用時にその中に吸引される主流煙の少なくとも１種の成分の低減を促進または可能にする。
【００５９】
図７を参照すると、喫煙品５１はタバコロッド５２を備える。タバコロッド５２はラッパー材５３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター５４にチッピング材５５で接続されており、チッピング材５５はフィルター５４を覆い、ラッパー材５３を部分的に覆っている。フィルター５４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー５８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ５７を含む第１セグメント５６と、そのタバコロッド端に第２のプラグラッパー６１に包まれたナノ繊維６０を含む第２セグメント５９を有する。第１セグメント５６は連続した酢酸セルロース繊維および可塑剤を用いて形成された酢酸セルロースセグメントである。この具体例ではナノ繊維６０は無秩序に配向されている短繊維であり、無秩序に配向されている酢酸セルロース短繊維と混合されている。ナノ繊維は炭素ナノ繊維６０ａを含み、炭素ナノ繊維６０ａは酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子を但持しており、酸化亜鉛粒子は触媒６０ｂとして作用し、例えば紙巻きタバコ煙中のＨＣＮの低減を促進する。別の実施形態では、他のナノ繊維材料および／または金（Ａｕ）のような他の触媒を単独または組み合わせて（炭素および／またはＺｎＯとの組合せを含む）、例えば紙巻きタバコ煙の一酸化炭素（ＣＯ）の低減に用いることができる。図２のフィルター製造装置２０を用い、ナノ繊維６０を添加剤として無秩序に配向されている酢酸セルロース短繊維に加えることができる。
【００６０】
ナノ繊維をフィルターセグメントに入れるには、ナノ繊維の長さは任意の適した長さ、例えば１〜１５ｍｍまたは５〜１２ｍｍにすることができる。使用するナノ繊維の直径は２５〜９００ｎｍ、または５０〜５００ｎｍ、または１００〜３００ｎｍにすることができる。
【００６１】
本発明の別の実施形態では、その国の規制が許す場合、トルマリン装置を用いて製造したフィルターに芳香剤を加えてもよい。
【００６２】
フィルターへの芳香剤の添加を、糸を担体として用いて実現することができる。糸をフィルター材料に挿入するのに適した装置の一例が特許公報番号国際公開第２０１０／１０８７３９号、および対応する米国特許出願番号第１３／２５９，６３４号の米国特許出願公報に提供されており、その内容を参照によって本明細書に援用する。特許公報国際公開第２０１０／１０８７３９号に記述されているような糸挿入装置を、フィルターロッドの形成時にその軸領域に糸を運ぶ糸挿入針と共に、フィルター真空帯の中央部に設置することができる。糸をフィルターに挿入することを含む本明細書に記載の実施形態は、スリム型およびスーパースリム型すなわち直径が２２ｍｍ未満の場合、具体的には２１ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１８ｍｍ未満、１６ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、および１４ｍｍ未満の場合に特に有利である。
【００６３】
図８はフィルターを有する喫煙品の概略図である。フィルターは無秩序に配向されている離散短繊維を含み、その中を延びる糸を有する。
【００６４】
図８を参照すると、喫煙品１５１はタバコロッド１５２を備える。タバコロッド１５２はラッパー材１５３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター１５４にチッピング材１５５で接続されており、チッピング材１５５はフィルター１５４を覆い、ラッパー材１５３を部分的に覆っている。フィルター１５４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー１５８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ１５７を含む第１セグメント１５６と、そのタバコロッド端に吸収材料１６０を含む第２セグメント１５９を有する。糸１６１が第２セグメント１５９内を軸方向に延びている。第２セグメント１５９は第２のプラグラッパー１６２に包まれている。この具体例では、吸収材料１６０は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。
【００６５】
また発明者等は、トルマリン装置または同様の装置を調整して、カプセル、微小カプセル、または他のカプセル型材料を無秩序に配向されている離散短繊維フィルターに入れ、芳香剤（その国の規制が許す場合）または希釈材のようなカプセル内容物の均一な分配を確保してもよいことを見出した。
【００６６】
炭素の充填に関連して述べたのと同様の方法で、そのような材料を多量に加えてより多くの芳香剤を供給することができる。直径が３〜８ｍｍのような大きなカプセル、微細カプセル、または他のカプセル型材料のようなどのようなカプセルであろうと、カプセルをトルマリン装置のような装置内でフィルタートウに押し込むことができる。この挿入は、フィルター結合装置の下流端でカプセルを管からフィルタートウに向けることによって行われる。カプセルは例えばフィルター結合装置の速度に応じた周波数の高圧ガスを用いてフィルター材料に吹き込まれるため、得られるフィルターロッド内に適切な間隔で配置され、フィルターロッドから切断されたフィルターセグメントは所望の数のカプセルを含んでもよい。あるいは、上記の添加剤容器の１つを用いて添加剤と類似の方法で、微小カプセルを計量してフィルター帯に載せることもできる。カプセル型芳香剤をフィルターに挿入することを含む本明細書に述べた実施形態は、スリム型およびスーパースリム型すなわち直径が２２ｍｍ未満の場合、具体的には２１ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、１８ｍｍ未満、１６ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、および１４ｍｍ未満の場合に特に有利である。
【００６７】
図９はフィルターを有する喫煙品１７１の概略図である。フィルターは、中にカプセルが配置された無秩序に配向されている離散短繊維を含む。図９を参照すると、喫煙品１７１はタバコロッド１７２を備える。タバコロッド１７２はラッパー材１７３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター１７４にチッピング材１７５で接続されており、チッピング材１７５はフィルター１７４を覆い、ラッパー材１７３を部分的に覆っている。フィルター１７４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー１７８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ１７７を含む第１セグメント１７６と、そのタバコロッド端に吸収材料１８０を含む第２セグメント１７９を有する。この場合カプセルの形態であるカプセル型芳香剤１８１は第２セグメント１７９内に配置されている。第２セグメント１７９は第２のプラグラッパー１８２に包まれている。この具体例では、吸収材料１８０は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。
【００６８】
図１０はフィルターを有する喫煙品の概略図である。フィルターは、中に微小カプセルが配置された無秩序に配向されている離散短繊維を含む。
【００６９】
図１０を参照すると、喫煙品１９１はタバコロッド１９２を備える。タバコロッド１９２はラッパー材１９３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター１９４にチッピング材１９５で接続されており、チッピング材１９５はフィルター１９４を覆い、ラッパー材１９３を部分的に覆っている。フィルター１９４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー１９８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ１９７を含む第１セグメント１９６と、そのタバコロッド端に吸収材料２００を含む第２セグメント１９９を有する。この場合複数のカプセルの形態であるカプセル型芳香剤２０１は第２セグメント１９９内に配置されている。第２セグメント１９９は第２のプラグラッパー２０２に包まれている。この具体例では、吸収材料２００は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。
【００７０】
カプセル型芳香剤に加え他の形態の芳香添加剤を、無秩序に配向されている離散短繊維を含むフィルターに加えることができる（そのような添加剤の使用をその国の規制が許す場合）。例えば芳香添加剤をミントまたはタバコの葉または他の植物の葉、植物の種、植物の実のような植物形態で加えることができる。そのような添加剤をトルマリン装置の帯形成装置の添加剤容器に加えることができ、したがってこれらの添加剤を計量して、例えば本明細書に述べた酢酸セルロース離散短繊維を用いたフィルター帯の形成時に、フィルター材料の気流に入れることができる。無秩序に配向されている離散短繊維フィルターに可塑剤は使用しないため、植物添加剤からの芳香剤放出を促進することができる。
【００７１】
発明者等は、フィルター製造にこれまでは使用されなかった追加材料をトルマリン装置または類似の装置を用いる製造に使用できると考えている。
【００７２】
一実施形態では、新しいシート状材料を含む細断されたシート状材料がフィルター材料に入れられる。そのようなシート状材料にはミントおよび／またはメントール、タバコ、または再生タバコのような植物から形成されたシート状材料が含まれる。当業者には明らかだが、これら提供されたものは限定目的ではなく任意の適したシート状材料を使用してもよい。そのようなシート状材料を細断形態で用いる利点は、これらの材料のフィルター内の分散性を向上させることができること、ならびにフィルター材料の分解性も向上することである。さらに、新しい材料を使用してフィルターの性能を向上させ、フィルター内に吸引される煙の特性を改良してもよい。
【００７３】
図１１はフィルターを有する喫煙品の概略図である。フィルターは、細断シート状材料を中に配置した無秩序に配向されている離散短繊維を含む。
【００７４】
図１１を参照すると、喫煙品２１１はタバコロッド２１２を備える。タバコロッド２１２はラッパー材２１３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター２１４にチッピング材２１５で接続されており、チッピング材２１５はフィルター２１４を覆い、ラッパー材２１３を部分的に覆っている。フィルター２１４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー２１８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ２１７を含む第１セグメント２１６と、そのタバコロッド端に吸収材料２２０を含む第２セグメント２１９を有し、吸収材料２２０中には細断シート状材料２２１が配置されている。第２セグメント２１９は第２のプラグラッパー２２２に包まれている。この具体例では、吸収材料２００は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含み、細断シート状材料２２１は裁断された細断再生タバコシートを含む。
【００７５】
細断シート状材料２２１は、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料、もしくは多糖重合体、および／またはこれらの組合せから形成された材料を含んでもよい。
【００７６】
発明者等はＰＶＯＨ繊維のような分解性繊維または他の繊維を従来の酢酸セルロース繊維と組み合わせる可能性も見出した。ＰＶＯＨは通常捲縮できないことから、一般に従来のフィルター製造には使用されない。ＰＶＯＨまたは他の非捲縮繊維を他の材料すなわち酢酸セルロースと一緒に含有させることはこの問題を解決することができることを意味する。そのような材料を使用すれば結果としてフィルターの分解性および水溶解性を改良することになる。他の材料には、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料、および多糖重合体が含まれる。
【００７７】
また、ＰＬＡのような他の捲縮材料を従来の酢酸セルロース繊維と組み合わせることもできる。
【００７８】
一実施形態では、ＰＶＯＨもしくは他の非捲縮繊維をフィルターに加えるために、あるいはＰＬＡもしくは他の捲縮繊維をフィルターに加えるために、トルマリン供給機２２を調整してフィルター原材料の２本のロープを切断無秩序化装置２３に供給する。そのようにすると最初に材料をシート状材料に変えるのではなく材料をトウ状に真っ直ぐに引っ張ることで加工工程の数が減る。
【００７９】
また、材料をトウ材料に変える工程が省略できる場合は加工工程の数をさらに減らしてもよい。そのような実施形態ではさらに繊維を供給、切断、無秩序に配向する必要性がない。さらには原繊維形態のＰＶＯＨ、ＰＬＡ、または他の材料を、トルマリン装置に直接入れられる袋入りの酢酸セルロース短繊維と直接混合することができる。
【００８０】
別の実施形態では、ＰＶＯＨ繊維（もしくは他の非捲縮繊維）またはＰＬＡ繊維（もしくは他の捲縮繊維）を計量して、上記の添加剤容器の１つを用いてフィルター結合装置２４内のフィルタートウに入れることができる。
【００８１】
図１２はフィルターを有する喫煙品の概略図である。フィルターは、中に分解性繊維が配置されている無秩序に配向されている離散短繊維を含む。図１２を参照すると、喫煙品２３１はタバコロッド２３２を備える。タバコロッド２３２はラッパー材２３３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター２３４にチッピング材２３５で接続されており、チッピング材２３５はフィルター２３４を覆い、ラッパー材２３３を部分的に覆っている。フィルター２３４は、その吸い口端に第１のプラグラッパー２３８に包まれた捲縮酢酸セルローストウ２３７を含む第１セグメント２３６と、そのタバコロッド端に吸収材料２４０を含む第２セグメント２３９を有し、吸収材料２４０中にはＰＶＯＨ繊維２４１が配置されている。第２セグメント２３９は第２のプラグラッパー２４２に包まれている。この具体例では、吸収材料２４０は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。
【００８２】
従来のフィルター製造技術はフィルターロッドを長手方向に均一な密度で製造する。発明者等はフィルターロッドの長さに沿って変化する密度を意図的に付与することができることを見出した。一実施形態では、フィルターロッドが個々のセグメントに切断されるときにフィルターセグメントが高密度の両端と低密度の中央部を備えるように密度を変化させてもよい。これの利点は、繊維をフィルター状に保持するためのトウの捲縮に依存しないからである。
【００８３】
図１３ａはフィルターロッド２４５の概略図である。フィルターロッド２４５は、交互に配置された平均密度が大きい長手方向領域２４６と平均密度が小さい長手方向領域２４７を備える。フィルターロッド２４５を用いて複数のフィルターセグメントを作ることができ、各セグメントがフィルター材料の同質の単位を構成し、例えば喫煙品フィルターに使用時はセグメントの長さに沿って密度だけが変化する。例えばフィルターロッド２４５を平均密度が大きい領域２４６のそれぞれの中央部２４８で切断することができ、そのようにすると得られるフィルターセグメントは「密な端部」を有するようになる。グラフ２４９にはフィルターロッド２４５の長さに沿ったフィルター材料の密度が説明されており、この具体例では波形すなわち正弦的に変化している。別の具体例では、フィルターロッド２４５の長さに沿ったフィルター材料の密度を他の方法で変化させることができる。例えばフィルターロッド２４５の長さに沿った密度の各周期に対し、密度が連続的に１段、２段、３段、４段または更に多段に変化するようにすることができる。図１３ａに説明されているフィルター材料は酢酸セルロース離散短繊維を含むが、代わりに本明細書に記載したポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料、および多糖重合体、またはこれらの組合せのような別の繊維フィルター材料にすることができる。この材料は本明細書に記載した吸着材料のような添加剤を含むこともできる。
【００８４】
密度が大きい部分は、図１３ａに示すように、繊維の一部または全てが捲縮していない場合であってもフィルターセグメントを切断したときに繊維がフィルターセグメントからこぼれ出ないようになっている。したがって図１３ａの実施形態では、捲縮に適さない材料、例えばＰＶＯＨや不繊材料が使用できるようになる。さらにこれは上記の分解性および水溶性の向上に繋がる。したがってフィルター材料を単一の繊維材料または他の材料の繊維と結合された酢酸セルロース繊維のような複数混合材料で形成することができる。
【００８５】
当業者には当然だが、フィルターロッド２４５の密度を長さに沿って変えることができる別の方法がわかっている。例えば、吸引帯上にフィルター材料を形成時に可変速装置を有する機械を用いて、あるいは大量のフィルター材料または添加剤を脈動させて、長さに沿って変わる密度を実現することができる。代わりにまたはそれに加えて、平均密度が大きい領域および平均密度が小さい領域をフィルター吸引帯上に形成できるようにフィルター吸引帯を適応させることができる。これは例えば帯の異なる複数領域の空気抵抗を変化させることによって実施することができ、帯の複数の開口の大きさおよび／または頻度を所望の密度パターンに応じて変化させるというようなことによって実施することができる。セグメントの長さが制御され適宜切断されるように製造ラインの時間を制御することができる。
【００８６】
図１３ｂは、例えばトルマリン装置のフィルター結合装置２４に使用され、平均密度が大きい領域および平均密度が小さい領域を有するフィルターセグメントを製造するフィルター形成吸引帯の断面の概略図である。図１３ｂを参照すると、フィルター形成吸引帯２５０はナイロン網２５１で構成されている。ナイロン網２５１は、網目が大きく低密度の網材料を有する第１の領域２５２および網目が小さく高密度の網材料を有する第２の領域２５３を有するように形成されている。したがって第１の領域２５２の空気に対する抵抗は第２の領域２５３よりも小さい。使用時、フィルター結合装置の空気流内の繊維は、網目が小さい第２の領域２５３よりも網目が大きい第１の領域２５２の方により大きな力で吸引される。その結果、平均密度が大きいフィルター繊維が第２の領域２５３よりも第１の領域２５２に堆積する。したがって得られるフィルターは、吸引帯２５０の第１の領域２５２に対応する平均密度が大きい領域と、吸引帯２５０の第２の領域２５３に対応する平均密度が小さい領域を有することになる。
【００８７】
図１３ｂの具体例では開口の大きさおよび数が吸引帯２５０の長さに沿って波打つように変化している。しかし別の実施形態では開口の大きさだけを吸引帯の長さに沿って変化させることができる。これは例えば開口の大きさが変化している中実の帯を用い、この帯を長手方向に反復する異なる間隔で切断して実施することができる。また別の実施形態では吸引帯の長さに沿って開口の数だけが変えられる。例えば帯の所定の領域で開口の数が変化している中実の帯を用い、その帯に沿って長手方向に反復する異なる間隔で切断して実施することができる。また、吸引帯の長さに沿った空気抵抗の波打つような変化に従うのではなく、フィルター材料の１段、２段、３段、４段、またはそれ以上の段数の密度変化が帯の長さに沿って複数間隔で反復して発生するように開口を配置することもできる。
【００８８】
また発明者等は、断面が従来とは異なるフィルターを作ることができることも見い出した。従来のフィルターロッドでは、非円形形状が望ましい場合、必要な形状に形成するにはかなりの量の可塑剤および蒸気が必要となった。実際にはこれを達成するのは容易ではない。しかし発明者等は、機械的強度を有する矩形の帯をトルマリン装置で作る方法を、フィルター材料の他の断面形状に適応させることができることを見出した。例えば、矩形以外の帯を作るようにトルマリン装置を適応させることができる。またはフィルター材料を例えば成形された開口から押し出して所望の形状にしたり、または適切に成形された付属ベルトを用いて所望の形状にしたりすることができる。例えばフィルター材料の帯をフィルター結合装置２４のベルト上で形成してもよく、または適切に成形された開口または付属ベルトに通して、フィルターが多角形断面、例えば三角形、正方形、矩形、五角形、もしくは六角形の断面、または卵形すなわち楕円形の断面のような他の非円形断面を有するようしてもよく、材料の帯の構造的安定性を帯が所望の形状を維持するようなものにしてもよい。別の実施形態では、適切に設計された包装過程および蒸気処理過程を用いてもよい。得られるフィルターは外周が１６ｍｍより小さいまたは２５ｍｍより大きい断面を有してもよい。
【００８９】
図１４は楕円形断面を有するフィルターを有する喫煙品２９１の概略図である。
【００９０】
図１４を参照すると、喫煙品２９１は楕円形断面のタバコロッド２９２を備える。タバコロッド２９２はラッパー材２９３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター２９４にチッピング材２９５で接続されており、チッピング材２９５はフィルター２９４を覆い、ラッパー材２９３を部分的に覆っている。フィルター２９４は、喫煙品２９１の吸い口端に第１のプラグラッパー２９８０に包まれた吸収材料２９７を含む単一のフィルターセグメント２９６を有する。このセグメント２９６は楕円形断面を有する。この具体例では、吸収材料２９７は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。追加のプラスチック製の網、布、または他の透過性障壁（図示せず）をフィルター２９４の吸い口端全体に施して、個々のフィルター繊維がフィルター２９４から外れないようにすることができる。
【００９１】
図１５は矩形断面を有するフィルターを有する喫煙品３１１の概略図である。  
【００９２】
図１５を参照すると、喫煙品３１１は矩形断面のタバコロッド３１２を備える。タバコロッド３１２はラッパー材３１３、ここではシガレットペーパーで包まれており、長手方向にフィルター３１４にチッピング材３１５で接続されており、チッピング材３１５はフィルター３１４を覆い、ラッパー材３１３を部分的に覆っている。フィルター３１４は、喫煙品３１１の吸い口にプラグラッパー３１８に包まれた吸収材料３１７を含む単一区域３１６を備える。セグメント３１６は矩形断面を有する。この具体例では、吸収材料３１７、３２０は無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を含む。追加のプラスチック製の網、布、または他の浸透性障壁（図示せず）をフィルター３１４の吸い口端全体に施して個々のフィルター繊維がフィルター３１４から外れないようにすることができる。
【００９３】
また図１４および１５に説明されている実施形態のフィルター２９４、３１４は他の特徴も備えることができ、それらの特徴には、例えばフィルター繊維中に分散されている添加剤および／または例えばレーザー形成された孔のようなフィルターに施された通気口がある。
【００９４】
また発明者等は、外周が１６ｍｍ、１５ｍｍ、１４ｍｍ、もしくは１３ｍｍより小さい円筒形、または２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、もしくは２８ｍｍより大きい円筒形に形成された無秩序に配向されている短繊維を含むフィルターを作ることができることを見出した。例えばデニールが約７〜約９の単一のデニール繊維を用い、１ｍｍあたりのフィルターに使用される量は必要なフィルター外周に応じて変えることができる。例えば、１ｍｍあたりの無秩序に配向されている短繊維の量をスーパースリム型のフィルターでは減らし、標準型のフィルターでは増やすことができる。これは外周が異なるフィルターには一般に異なる繊維デニールが必要となる既知の連続トウフィルター製造とは異なる。
【００９５】
これまでの具体例では、無秩序に配向されている離散短繊維を含む第２のフィルターセグメント９、３９、５９、１５９、１７９、１９９、２１９、および２３９（図１および６〜１２に示す）は二重フィルターのタバコ端部材であって、吸い口端に既知の酢酸セルロースの第１のフィルターセグメントを有すると記述してきた。しかし他の配置が可能である。例えば第２セグメントを紙巻きタバコフィルターの吸い口端での使用に適応させることができる。これは、個々の繊維が使用中にフィルターセグメントから外れないようにすることによって実現することができる。例えば可塑剤を含有させて（例えば可塑剤を吸い口端フィルターセグメントの吸い口端の一部に局在させて）無秩序に配向されている離散短繊維および／またはその中の所定位置に分散させた任意の添加剤を保持させることで、またはプラスチック製の網、布、または他の透過性障壁を用いることで、個々の繊維が消費者の口に到達しないようにして実現することができる。また、第２のフィルターセグメントを３部分構成フィルターの中央フィルターセグメントもしくはタバコ端フィルターセグメントとして用いることもでき、または必要なら４、５、もしくは６部分構成フィルターの任意のセグメントとして用いることもできる。第１のフィルターセグメントを、プラグラッパーに包まれた従来の酢酸セルロースセグメント以外にすることができる。例えば、非包装アセテート（ＮＷＡ）セクションを本明細書で述べた第１のフィルターセグメントとして用いることができる。
【００９６】
また、図１および６〜１２に説明した実施形態の第１および第２のフィルターセグメントは、個々にプラグラッパーを有し、１つに保持され、チッピング材を用いてタバコロッドに接続されているように示されている。しかしその代わりに、更に外側プラグラッパー（図示せず）を第１および第２のフィルターセグメントの周りに巻き、これを用いて第１および第２のフィルターセグメントを互いに接続し、結合されたフィルターユニットを次にタバコロッドにチッピング材を用いて接続することができる。
【００９７】
本明細書に記載の無秩序に配向されている繊維は捲縮されていると述べてきたが、非捲縮繊維を単独で用いることも、または捲縮繊維と混ぜて用いることもできる。また、無秩序に配向されている繊維は繊維長（伸張時）が１０ｍｍ、または５〜２５ｍｍすなわち６〜２０ｍｍ、７〜２０ｍｍ、もしくは７〜１５ｍｍの範囲の長さであると説明してきた。第２セグメントは、フィルター関連要件および入手繊維材料の要件によって、この範囲外の平均繊維長を含むことも平均長が種々の繊維群の混合物を含むこともできる。
【００９８】
本明細書に述べたフィルター構成を改良してプラグラッパーおよび／またはチッピング紙に１つ以上の透明部を設けて内部のフィルター部品が喫煙品の消費者に見えるようにすることができる。例えば、第２のフィルターセグメントを包むのに使用される第２のプラグラッパーは、英国のＩｎｎｏｖｉａ  Ｆｉｌｍｓ社から販売されているナチュレフレックス（Ｎａｔｕｒｅｆｌｅｘ、登録商標）膜のような透明材料で構成されてもよい。チッピング紙は１つ以上の切り抜き窓またはナチュレフレックス膜のような透明材料の部分を備えて、内部のフィルター部品がチッピング紙およびプラグラッパーを通して見えるようにすることができる。または、チッピング紙を２つの帯状に施してその間に隙間を設け、下の透明なプラグラッパーが見えるようにすることができる。またはチッピング紙全体をナチュレフレックス膜のような材料で作ることもできる。一部の実施形態は、特許公報番号国際公開第２００９／１０６３７４号に記述されているような透明の「窓」部フィルターを有してもよく、その全内容を（全ての米国出願を含め）参照によって本明細書に援用する。
【００９９】
種々の問題の対処と技術の発展のため、本開示全体は種々の実施形態を例示的に示しており、これらの実施形態では特許請求された発明が実践され、優れた喫煙品フィルターを提供することができる。本開示の利点および特徴は実施形態の単なる代表的な具体例であり、包括的でも排他的でもない。これらは特許請求された特徴の理解と教示の単なる補助に提供されている。当然だが、本開示の利点、実施形態、具体例、機能、特徴、構造、および／または他の側面は本開示を特許請求の範囲に規定されたとおりに限定するあるいは特許請求の範囲の均等物に限定すると考えるべきではなく、本開示の範囲および／または思想から乖離することなく他の実施形態を利用しても改変してもよいと考えるべきである。種々の実施形態は、開示された構成要素、成分、特徴、部品、工程、手段他の組合せを適切に備えても、これらで構成されても、基本的にこれらで構成されてもよい。また本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性がある他の発明を含む。
【図１】
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【図２】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月3日(2014.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収材料中に分散された吸着材料を含む喫煙品用フィルターであって、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料のｍｇ単位の量Ｃｗおよび１ｍｍ長あたりの前記吸収材料のｍｇ単位の量Ｔｗは
１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０
の範囲にあり、
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合の、前記１ｍｍ長あたりの前記吸着材料のｍｇ単位の量は、６ｍｇ以上であるフィルター。
【請求項２】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記吸収材料の量は
１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８
の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記吸収材料の量は
１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７
の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルター。
【請求項４】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり６〜１６ｍｇの吸着材料と、
１ｍｍ長あたり１．５〜８ｍｇの吸収材料を
含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項５】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり８〜１６ｍｇの吸着材料と
１ｍｍ長あたり３．５〜５ｍｇの吸収材料を
含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項６】
前記吸収材料は可塑剤を用いずに前記フィルター内にまとめられている無秩序に配向されている短繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項７】
前記無秩序に配向されている短繊維は伸張時に約５〜２０ｍｍの平均長を有することを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
前記無秩序に配向されている短繊維は５〜９の範囲の平均繊維デニールを有することを特徴とする請求項６または７に記載のフィルター。
【請求項９】
前記無秩序に配向されている短繊維は第１の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維と、第２の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維を含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記第１の材料は酢酸セルロースを含み、前記第２の材料は非捲縮材料を含むことを特徴とする請求項９に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記第２の材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料および多糖重合体から選択された少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記吸着材料は平均直径が約０．１〜１ｍｍの範囲の粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記吸着材料は活性炭を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記吸着材料は、イオン交換樹脂、ＣＲ２０、沸石、シリカゲル、海泡石、（活性または非活性）酸化アルミニウム、炭素樹脂、ケイ酸マグネシウム、セピオライト（ＭＧ４Ｓｉ６Ｏ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏ）、またはこれらの組合せから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１５】
３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍの範囲の圧力降下を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１６】
フィルトローナフィルター硬度測定法による８５〜９５％の硬度を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のフィルターを備える喫煙品。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月4日(2014.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維中に分散された吸着材料を含む喫煙品用フィルターであって、フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料のｍｇ単位の量Ｃｗおよび１ｍｍ長あたりの前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維のｍｇ単位の量Ｔｗは
１０≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦２０
の範囲にあり、
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合の、前記１ｍｍ長あたりの前記吸着材料のｍｇ単位の量は、６ｍｇ以上であるフィルター。
【請求項２】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維の量は
１１≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１８
の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のフィルター。
【請求項３】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、１ｍｍ長あたりの前記吸着材料の量および前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維の量は
１２≦（Ｃｗ＋Ｔｗ）≦１７
の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルター。
【請求項４】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり６〜１６ｍｇの吸着材料と、
１ｍｍ長あたり１．５〜８ｍｇの前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を
含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項５】
フィルター外周が約２３〜２５ｍｍの場合に、
１ｍｍ長あたり８〜１６ｍｇの吸着材料と
１ｍｍ長あたり３．５〜５ｍｇの前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維を
含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項６】
前記無秩序に配向されている酢酸セルロース離散短繊維は可塑剤を用いずに前記フィルター内にまとめられている無秩序に配向されている短繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項７】
前記無秩序に配向されている短繊維は伸張時に約５〜２０ｍｍの平均長を有することを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
前記無秩序に配向されている短繊維は５〜９の範囲の平均繊維デニールを有することを特徴とする請求項６または７に記載のフィルター。
【請求項９】
前記フィルターは、酢酸セルロース以外の第２の材料で形成された無秩序に配向されている短繊維をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記第２の材料は非捲縮材料を含むことを特徴とする請求項９に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記第２の材料は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ε−カプロラクトン）（ＰＣＬ）、コハク酸１，４−ブタンジオールエステル重合体（ＰＢＳ）、アジピン酸ブチレンとテレフタル酸ブチレンエステルの共重合体（ＰＢＡＴ）、澱粉を基にした材料、紙、脂肪族ポリエステル材料および多糖重合体から選択された少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記吸着材料は平均直径が約０．１〜１ｍｍの範囲の粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記吸着材料は活性炭を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記吸着材料は、イオン交換樹脂、ＣＲ２０、沸石、シリカゲル、海泡石、（活性または非活性）酸化アルミニウム、炭素樹脂、ケイ酸マグネシウム、セピオライト（ＭＧ４Ｓｉ６Ｏ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏ）、またはこれらの組合せから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１５】
３．４７〜４．８６ｍｍＷｇ／ｍｍの範囲の圧力降下を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１６】
フィルトローナフィルター硬度測定法による８５〜９５％の硬度を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のフィルター。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のフィルターを備える喫煙品。
【国際調査報告】
2015515856.tif 000019
2015515856.tif 000020