(57)【要約】  喫煙物品は、喫煙可能材料および喫煙可能材料の下流にある活性炭粒子を含む。活性炭粒子は完全種子から生成される。活性炭粒子は長さ、幅、高さを持つ。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲である。粒子は球状体としうるが、その場合、長さ、幅、高さは同じかまたは類似したものとなる。
2018521649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
喫煙物品であって、
喫煙可能材料と、
前記喫煙可能材料の下流の活性炭粒子とを備え、前記活性炭粒子が完全種子から生成され、かつ長さ、幅、高さを持ち、前記長さ、前記幅、前記高さのうち少なくとも２つが独立的に１ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲である、喫煙物品。
【請求項２】
前記活性炭粒子が結合剤を含まない、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項３】
前記活性炭粒子が楕円体である、請求項１または２に記載の喫煙物品。
【請求項４】
前記活性炭粒子が球状体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項５】
前記活性炭粒子が前記完全種子の炭化および物理的活性化によって生成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項６】
前記活性炭が生成される前記種子が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径を持つ、請求項１〜５のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項７】
前記活性炭粒子が２．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲の直径を持つ、請求項１〜６のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項８】
前記活性炭粒子が１０ｍｇ〜６０ｍｇの範囲の重さを持つ、請求項１〜７のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項９】
前記活性炭粒子が２０ｍｇ〜４０ｍｇの範囲の重さを持つ、請求項１〜８のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１０】
前記活性炭粒子が５００ｍ2／ｇ〜２５００ｍ2／ｇの範囲の表面積（ＢＥＴ）を持つ、請求項１〜９のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１１】
フィルター材料を持つフィルターをさらに備え、前記活性炭粒子が前記フィルター材料内に配置される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１２】
請求項１２に記載の喫煙物品であって、前記フィルター内の活性炭が前記活性炭粒子から本質的に成る、喫煙物品。
【請求項１３】
喫煙物品用のフィルターを製造するための方法であって、
長さ、幅、高さを持つ完全種子を炭化および活性化する工程であって、前記長さ、幅、高さのうち少なくとも２つが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、前記材料から活性炭粒子を形成する工程と、
前記活性炭粒子を前記フィルターに組み込む工程とを含む、方法。
【請求項１４】
前記活性炭粒子が長さ、幅、高さを持ち、前記長さ、前記幅、前記高さのうち少なくとも２つが独立的に１ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に従い製造されたフィルターを喫煙可能材料の下流にある前記喫煙物品に組み込む工程を含む、喫煙物品を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、活性炭を含むフィルターを持つ喫煙物品に関連する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻たばこなどの可燃性喫煙物品は一般に、たばこロッドを形成する紙ラッパーによって囲まれた細かく切られたたばこ（通常はカットフィラーの形態）を持つ。紙巻たばこは、紙巻たばこの一方の端に点火し、たばこロッドを燃焼することにより、喫煙者によって使用される。次に喫煙者は、典型的にフィルターを含む紙巻たばこの反対の端または口側の端で吸い込むことにより、主流煙を受け入れる。フィルターは、主流煙が喫煙者に送達される前に主流煙のいくらかの成分を取り込むように位置する。
【０００３】
たばこなどのエアロゾル発生基体が燃焼式ではなく加熱式である数多くの喫煙物品も、当技術で提案されてきた。加熱式喫煙物品では、エアロゾルはエアロゾル発生基体の加熱により生成される。周知の加熱式喫煙物品には例えば、エアロゾルが電気的加熱によるか、または可燃性燃料要素または熱源からエアロゾル発生基体へ熱を移動することによって生成される喫煙物品が含まれる。喫煙中、揮発性化合物は、熱源からの熱伝達によりエアロゾル発生基体から放出され、喫煙物品を通して引き出された空気中に混入される。放出された化合物は冷めるにつれて凝縮してエアロゾルを形成し、これが消費者によって吸い込まれる。また、ニコチン含有エアロゾルがたばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン供与源から、燃焼することなく、また一部の場合には加熱することなく、例えば化学反応によって生成される、喫煙物品も周知である。こうした不燃性の喫煙物品は、主流煙がユーザーに送達される前に、煙成分を吸収するように位置付けられたフィルターを備えてもよい。
【０００４】
喫煙物品のフィルターは、可燃性または不燃性のどちらであっても、煙からの選択された成分を取り出す活性炭を含みうる。
【０００５】
活性炭顆粒または球形化された活性炭が煙成分を選択的に吸収するためにフィルターで一般に使用される。活性炭粉末のサイズは、酢酸セルローストウなどのフィルター材料によって保持されるには小さすぎるため、活性炭粉末は使用されない。しかしながら、活性炭の顆粒または球を含むフィルターはなおも、喫煙者が喫煙物品の口側の端を吸い込む際、活性炭の粒子がフィルターから放出されて喫煙者の口に入る時に発生する粒子破過による損害を受ける傾向にある。部分的に、粒子破過は活性炭が生成されるプロセスによるものでありうる。活性炭は一般に、炭素含有ポリマーまたは植物性炭素源（ココナッツの殻など）の炭化および活性化、およびその後の顆粒化または粉砕によって生成される。活性炭粉末または顆粒は、結合剤の使用によって球形化されてもよく、または押し出されてもよい。結果的にできる顆粒、球、または押し出された材料を含む活性炭組成は、破過につながる小さな粒子を含みうる。
【０００６】
さらに、粒子破過は、活性炭を含むフィルターの処理、またはこうしたフィルターを喫煙物品に組み込むことによって発生しうる。例えば、活性炭を有するフィルターの連続ロッドは、喫煙物品製造ライン上の喫煙物品に組み込むために、より小さなセグメントに切断されることができ、活性炭を含むフィルターの切断により、以前に閉じ込められた活性炭粒子が開放されうる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一つの目的は、喫煙物品に使用するための活性炭を製造することであり、ここで活性炭は、活性炭を使用する現在の喫煙物品よりも喫煙中の粒子破過が少ない。本発明の別の目的は、喫煙物品で使用するための活性炭の製造プロセスを簡略化することである。本発明のその他の目的は、下記の請求の範囲および添付図面を含む本開示を読んで理解することで当業者にとって明らかとなろう。
【０００８】
本発明の様々な態様において、喫煙物品は喫煙可能材料および喫煙可能材料の下流にある活性炭粒子を含む。活性炭粒子は長さ、幅、高さを持つ。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲である。粒子は長さ、幅、高さが同じかまたは類似した場合に、球状などといった楕円形を持つことが好ましい。活性炭粒子は、結果的にできる活性炭粒子に類似したサイズおよび形状を有する生体材料から形成されることが好ましい。好ましい実施形態において、生体材料は種子である。種子は完全種子であることが好ましく、活性炭粒子は、完全種子の炭化および活性化によって生成される。従って、１個の種子は１個の活性炭粒子を生成できる。
【０００９】
本発明の好ましい態様において、喫煙物品は喫煙可能材料および喫煙可能材料の下流にある活性炭粒子を含む。活性炭粒子は種子から生成される。活性炭粒子は長さ、幅、高さを持つ。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、１ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲である。
【００１０】
本明細書で使用する「喫煙可能材料」は、材料が喫煙物品内に配置され、かつ喫煙物品がユーザーによって適切に使用された時に、喫煙物品のユーザーに送達可能なエアロゾルを発生する材料である。
【００１１】
本発明の様々な態様において、喫煙物品を製造するための方法には、材料を処理して活性炭粒子を形成する工程と、活性炭粒子材料をフィルターに組み込む工程が含まれる。材料は基本的に長さ、幅、高さを持つ生体材料から成る。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲である。
【００１２】
本発明の喫煙物品および方法の様々な態様は、そうした喫煙物品を製造するための活性炭または関連する方法を含む現在入手可能な喫煙物品と比べて一つ以上の利点を持ちうる。例えば、また本開示で説明した通り、ミリメートルサイズの活性炭粒子は、球形化または押し出しなどの追加的な処理工程なしで作成されうる。別の例として、ミリメートルサイズの活性炭粒子は、結合剤を使用することなく作成されうる。さらに別の例として、活性炭の生成における粉砕工程または造粒工程は必要ないため、粒子破過は低減されうる。加えて、天然の生物学的前駆体が、喫煙物品用のフィルターで使用するための適切な硬度を有する活性炭粒子の生成、ならびにこうしたフィルターおよびこうしたフィルターを含む喫煙物品の製造に使用されうることが分っている。さらに、フィルターは、活性炭を含むフィルターの作製に一般に使用されるフィルターコンバイナーの使用を回避できる、単一の活性炭粒子を含みうる。炭素キャリーオーバーは、一般的なフィルター製造工程による多数の活性炭粒子ではなく、単一または少数の活性炭粒子を使用することによって低減されうる。活性炭粒子は有利なことに、喫煙物品の煙中に風味剤を送達するための媒体としての役目もしうる。活性炭粒子は比較的大きな粒子サイズのため、喫煙物品内の流量制限器としても作用しうる。さらに、活性炭粒子は、主流煙から一定の煙成分の濃度を低下させる役目を果たしうる。当業者にとって、本開示を読んで理解することで、本明細書で説明した喫煙物品の一つ以上の態様のさらなる利点は明らかであろう。
【００１３】
適切な任意の原材料は長さ、幅、高さを持つ活性炭粒子を形成するために使用されうるが、ここで、その長さ、幅、高さのうち少なくとも２つ、および好ましくは３つすべてが独立的に約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲である。これらの寸法範囲内で、原材料は適切な任意の形状およびサイズを持ちうる。活性炭粒子は、炭化の前または後で、顆粒化、微粉砕またはその他の方法で原材料または結果的にできる炭化または活性化された粒子のサイズを減少させることなく、原材料から生成されることが好ましい。活性炭は、例えば、炭化または炭化および活性化の前または後で粒子を塊にすることによって、原材料のサイズを増大させることなく、原材料から生成されることが好ましい。従って、結果的にできる活性炭粒子は単一の原材料粒子に由来する。よって、原材料および結果的にできる活性炭粒子は、同じかまたは類似している形状およびサイズを持つ。
【００１４】
例えば、活性炭粒子炭素粒子は、活性炭粒子が生成された原材料のサイズの約４０％〜約１００％の範囲のサイズを持ちうる。本発明では、完全粒子の機械的な破砕を伴わないが、粒子のサイズは炭化および活性化の過程で減少しうる。一部の好ましい実施形態において、活性炭粒子炭素粒子は、活性炭粒子が生成された原材料の約５０％〜約１００％の範囲のサイズを持ちうるが、好ましくは約６０％〜約１００％、より好ましくは約７０％〜約１００％、さらに好ましくは約８０％〜約１００％である。
【００１５】
原材料は適切な任意の長さ、幅、高さを持ちうる。原材料は、結果的にできる活性炭粒子が、活性炭粒子が挿入されることが期待される喫煙物品の対応する寸法と類似しているか、それより小さい、少なくとも２つの寸法（幅、高さなど）を持つように、選択されることが好ましい。好ましい実施形態において、原材料は約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の長さを持つ。好ましい実施形態において、原材料は約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の幅を持つ。好ましい実施形態において、原材料は約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の高さを持つ。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲であることが好ましく、約２ｍｍ〜約８ｍｍの範囲であることがより好ましい。長さ、幅、高さの３つすべては独立的に、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲であることがより好ましく、約２ｍｍ〜約８ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００１６】
原材料は楕円形であることが好ましい。例えば、原材料は球状体でもよい。こうした実施形態において、原材料の長さ、幅、高さは同じかまたは類似したものとなる。
【００１７】
原材料の長さ、幅、高さのうち最も小さいものが、原材料の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約７０％〜約９９．９％であることが好ましい。原材料の長さ、幅、高さのうち最も小さいものが、原材料の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約８０％〜約９９．９％であることがより好ましい。原材料の長さ、幅、高さのうち最も小さいものが、原材料の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約９０％〜約９９．９％であることがさらに好ましい。
【００１８】
原材料は生体材料であることが好ましい。生体原材料のサイズは、生体材料の変質していない自然状態のサイズであることが好ましい。例えば、生体材料は、その自然の状態で原材料について上述したサイズのものであることが好ましい。
【００１９】
生体材料は、本質的に種子から成ること、または種子から成ること、種子であることが好ましい。活性炭粒子の生成にとって好ましいサイズおよび形状を持つ種子の例には、ダンドク（Ｃａｎｎａ  ｉｎｄｉｃａ）種子などのカンナ（ａｃｈｉｒａ）の種子、ヒナゲシ（Ｐａｐａｖｅｒ  ｒｈｏｅａｓ）種子などのケシ（ａｍａｐｏｌａまたはｐｏｐｐｙ）の種子、アマランサス（Ａｍａｒａｎｔｕｓ  ｈｙｐｏｃｈｏｎｄｒｉａｃｕｓ）種子などのアマランス（ａｍａｒａｎｔｏまたはａｍａｒａｎｔｈ）の種子、キビ（Ｐａｎｉｃｕｍｍｉｌｉａｃｅｕｍ）種子などのキビ（ｍｉｊｏまたはｍｉｌｌｅｔ）種子、シロガラシ（Ｓｉｎａｐｉｓ  ａｌｂａ）種子などのカラシナ（ｍｏｓｔａｚａまたはｍｕｓｔａｒｄ）の種子、コショウ（Ｐｉｐｅｒ  ｎｉｇｒｕｍ）種子などのコショウ（ｐｉｍｉｅｎｔｏ  ｎｅｇｒａまたはｂｌａｃｋ  ｐｅｐｐｅｒ）の種子、ナツメヤシ（Ｐｈｏｅｎｉｘ  ｄａｃｔｙｌｉｆｅｒａ）種子などのヤシ（ｐａｌｍｅｒａまたはｐａｌｍ）の種子、クロウメモドキ（Ｒｈａｍｎｕｓ  ａｌａｔｅｒｎｕｓ）種子などのクロウメモドキ（ａｌａｄｉｅｒｎｏ）の種子、アフリカ白檀（Ｏｓｙｒｉｓ  ｌａｎｃｅｏｌａｔａ）種子などのビャクダン（ｂａｙoｎ）の種子、ケードネズ（Ｊｕｎｉｐｅｒｕｓ  ｏｘｙｃｅｄｒｕｓ）種子などのビャクシン（ｇｉｎｅｂｒｅまたはｊｕｎｉｐｅｒ）の種子、ヒノキ（Ｊｕｎｉｐｅｒｕｓ  ｐｈｏｅｎｉｃｅａ）種子などのビャクシン（Ｓａｂｉｎａ）の種子、コショウボク（Ｓｃｈｉｎｕｓｍｏｌｌｅ）種子などのサンショウモドキ（ｆａｌｓａ  ｐｉｍｉｅｎｔｏまたはｆａｌｓｅ  ｐｅｐｐｅｒ）の種子が含まれるが、これらに限定されない。
【００２０】
活性炭は、種子などの適切な任意の炭素質の原材料から生成されうる。活性炭は、広範囲に発達した内部空孔構造を有する炭素質の吸着剤の種類を説明するために使用される一般的な用語である。活性炭は、物理的活性化または化学的活性化などの適切な任意のプロセスによって生成されうる。物理的活性化では、原材料は高温ガスを用いた炭化および活性化によって活性炭にされる。炭化プロセスは、酸素の不在下で一般に約６００℃〜約９００℃の範囲の高温で原料物質を熱分解する工程を含む。活性化には、炭化した材料を蒸気、二酸化炭素または酸素などの酸化性雰囲気に、２５０℃を超える温度（例えば約８００℃）で暴露する工程が含まれる。活性化／酸化の温度は一般に、約６００℃〜約１２００℃（例えば約８５０℃など）の範囲である。
【００２１】
化学的活性化には、未加工の原料物質に、リン酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、塩化カルシウム、または塩化亜鉛などの酸、塩基または塩などの一定の化学薬品を浸み込ませる工程が含まれる。未加工の材料は次に、一般に物理的活性化炭化よりも低い温度で炭化される。例えば、化学的活性化炭化の温度は、約４５０℃〜約９００℃の範囲としうる。炭化および活性化は同時に発生しうる。
【００２２】
本開示の目的で、炭素質の原料物質は適切な任意のプロセスによって活性されうる。活性化は炭化に続く工程で起こることが好ましい。炭化粒子は、物理的活性化プロセスによって活性化されることが好ましい。
【００２３】
適切な任意の加熱レートが、炭化または活性化プロセスで使用されうる。一部の実施形態において、温度は、炭化中に望ましい温度に到達するまで、毎分約５℃または毎分約１０℃のレートで上昇される。温度上昇レートは、必要または希望に応じて、炭化中の粒子の凝集を防ぐために、毎分約１℃など、より低いレートでもよい。一部の実施形態において、活性化プロセスでの温度上昇レートは、毎分約５℃である。
【００２４】
空孔サイズおよび表面特性は、活性炭が、１，２−プロパジエン、１，３−ブタジエン、イソプレン、ベンゼン、１，２−ペンタジエン、１，３−シクロペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、１，３−シクロヘキサジエン、メチル−１，３−シクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、ｏ−キシレン、スチレン（ビニルベンゼン）、１−メチルピロール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、プロピオンアルデヒド、イソブチルアルデヒド、２−メチルイソバレルアルデヒド、アセトン、メチルビニールケトン、ジアセチル、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル２−フリルケトン、シアン化水素、アクリロニトリル、一酸化炭素、およびその組み合わせなど、選択した煙成分を除去できる効率に影響を及ぼすことができる周知の技法に応じて変化しうる。活性炭の空孔サイズの分布特性および表面特性（表面酸素濃度など）を制御する能力は当業界で周知である。例えば、（ｉ）ＷＯ  ２０１０／１０３３２３  Ａ１（題名：ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧｍＥＳＯＰＯＲＥＳ  ＩＮＴＯｍＩＣＲＯＰＯＲＯＵＳ  ＣＡＲＢＯＮ（微小孔性炭素内にメソ細孔を増大させる方法））、（ｉｉ）Ｌｉｌｌｏ−Ｒｏｄｅｎａｓ他（２００５年）、Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ｏｆ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｐｏｒｅ  ｓｉｚｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｘｙｇｅｎｇｒｏｕｐｓ  ｆｏｒ  ｂｅｎｚｅｎｅ  ａｎｄ  ｔｏｌｕｅｎｅ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ａｔ  ｌｏｗ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ（低濃度でのベンゼンおよびトルエンの吸着について異なる空孔サイズ分布および表面酸素群での活性炭の挙動）、Ｃａｒｂｏｎ  ４３：１７５８−１７６７、および（ｉｉｉ）Ｒｏｍｅｒｏ−Ａｎａｙａ、他（２０１０年）、Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｏｒ  ｌｏｗ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｔｏｌｕｅｎｅ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（低濃度トルエン吸着用の球体活性炭）、Ｃａｒｂｏｎ  ４８：２６２５−２６３３を参照のこと。一般に、空孔サイズ分布特性および表面特性は、活性化雰囲気（例えば、Ｏ2、ＣＯ2または蒸気）および活性化の時間および温度を調節することで容易に修正できる。さらなる処理（例えば、不活性雰囲気において）を実施して、空隙率を修正することなく、表面酸素含有量を修正しうる。当業者であれば、本発明のフィルターおよび喫煙物品で使用するための活性炭粒子を実現するための活性化パラメータを容易に調節しうる。
【００２５】
本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、約５００ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＢＥＴ）を持つことが好ましい。一般的に、活性炭は約２５００ｍ2／ｇ以下のＢＥＴを持つ。活性炭は、約１０００ｍ2／ｇ〜約２０００ｍ2／ｇの範囲のＢＥＴを持つことが好ましい。
【００２６】
本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、既存のビーズ挿入システムで処理するのに適切な硬度を持つことが好ましい。活性炭粒子は約９５％を超えるボールパン硬度を持つことが好ましい。ボールパン硬度は、『ＡＳＴＭ  Ｄ３８０２−１０、活性炭のボールパン硬度の標準試験方法（ＤＯＩ：１０．１５２０／Ｄ３８０２−１０）』に従い測定されうる。ボールパン硬度は、活性炭が粒子の劣化に対してどの程度の耐性があるかについての大まかな情報を示すことができ、ボールパン硬度がより大きい活性炭は摩耗に対する高い耐性を持つ傾向がある。ボールパン硬度は、粉塵発生に関連した活性炭の測定可能な特性を確立するために広く使用されている測定基準である。好ましい実施形態において、本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、約９６％以上または９７％以上のボールパン硬度を持つ。本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、約９８％のボールパン硬度を持つことがより好ましい。当然のことながら、本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭は一般的に、１００％未満のボールパン硬度を持つ。
【００２７】
本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、適切な任意の密度を持ちうる。活性炭粒子の密度は、原材料の密度および使用する炭化および活性化のプロセスに部分的に依存する。密度は、『ＡＳＴＭ  Ｄ２８５４−０９（２０１４）、活性炭の見かけの密度の標準試験方法』により決定されうる。本発明の喫煙物品のフィルターで使用するための活性炭は、約０．３５ｇ／ｃｍ3〜約０．６５ｇ／ｃｍ3の密度を持つことが好ましい。本発明の喫煙物品のフィルターで使用するための活性炭は、約０．４ｇ／ｃｍ3〜約０．６０ｇ／ｃｍ3の密度を持つことがより好ましい。
【００２８】
本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、適切な任意の質量のものとしうる。活性炭粒子の質量は、原材料の質量および使用する炭化および活性化のプロセスに部分的に依存する。活性炭粒子は、約５ｍｇ〜約１００ｍｇの範囲の質量を持つことが好ましく、約１０ｍｇ〜約６０ｍｇであることがより好ましい。
【００２９】
本発明のフィルターまたは喫煙物品で使用するための活性炭粒子は、適切な任意の形状またはサイズのものとしうる。一般に、活性炭粒子は、原材料のサイズの７５％〜１００％であり、および原材料と同じかまたは類似した形状を持つ。結果的にできる活性炭粒子は、原材料と類似したサイズおよび形状を持つため、活性炭材料の形状を維持するために結合剤は必要としない。本発明による活性炭粒子は結合剤が添加されていないことが好ましく、すなわち、本明細書で説明されている活性炭粒子は結合剤を除外できる。このことは、望ましい形状で顆粒または粉末の粘着を維持するための結合剤を必要とする、喫煙物品または喫煙物品フィルターに現在使用されている活性炭材料とは対照的である。従って、本開示で説明した活性炭粒子は、喫煙物品産業で現在使用されている活性炭材料よりも少ない工程で生成されうる。
【００３０】
本発明の好ましい方法において、活性炭粒子は、それらの自然状態のサイズに対応するサイズを持つ生体原材料（種子など）から生成されるが、これは、生体材料のサイズが、凝集などによって増大されたり、あるいは一部の除去、微粉砕、またはそれに類する工程などによって縮小されたりしないことを意味する。例えば、炭化および活性化の対象となる種子は、完全種子であることが好ましく、および完全種子から除去した一部分や、種子を凝集させたものではないことが好ましい。生体原材料（完全種子など）のサイズは、結果的にできる活性炭粒子が喫煙物品で使用するために適切なサイズを持つように選択されうる。上記で考察した通り、炭化、活性化、または炭化および活性化は、結果的にできる活性炭粒子のサイズに影響を与えることができ、結果的にできる活性炭粒子は出発生体材料よりも小さいサイズであることがよくある。自然状態のサイズの生体原材料の炭化および活性化から結果的に生じる活性炭粒子は、顆粒化または微粉砕されないことが好ましい。従って、方法の好ましい実施形態は、（ｉ）完全種子などの自然状態のサイズの生体材料を取得する工程と、（ｉｉ）自然状態のサイズの生体材料を随意に乾燥する工程と、（ｉｉｉ）自然状態のサイズの生体材料または随意に乾燥させた材料を炭化して炭化粒子を得る工程と、（ｉｖ）炭化粒子を活性化する工程と、（ｖ）炭化粒子を喫煙物品に組み込む工程とから成るか、または本質的に成る。
【００３１】
本発明の、または本発明で使用するための活性炭粒子は、適切な任意のサイズおよび形状を持ちうる。例えば、活性炭粒子は、適切な任意の長さ、幅、高さを持ちうる。活性炭粒子は、活性炭粒子が挿入されることが期待される喫煙物品の対応する寸法と類似しているか、またはそれよりも小さい、少なくとも２つの寸法（幅、高さなど）を持つことが好ましい。
【００３２】
好ましい実施形態において、活性炭粒子は約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲の長さを持つ。好ましい実施形態において、原材料は約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲の幅を持つ。好ましい実施形態において、原材料は約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲の高さを持つ。長さ、幅、高さのうち少なくとも２つは独立的に、約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲であることが好ましく、約２．５ｍｍ〜約７ｍｍの範囲であることがより好ましい。長さ、幅、高さの３つすべては独立的に、約１ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲であることがより好ましく、約２．５ｍｍ〜約７ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００３３】
活性炭粒子は楕円形を持つことが好ましい。例えば、活性炭材料は球状体でもよい。こうした実施形態において、活性炭粒子材料の長さ、幅、高さは同じかまたは類似したものとなる。
【００３４】
活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も小さいものは、活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約７０％〜約９９．９％の範囲であることが好ましい。活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も小さいものが、活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約８０％〜約９９．９％であることがより好ましい。活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も小さいものが、活性炭粒子の長さ、幅、高さのうち最も大きいものの約９０％〜約９９．９％であることがさらに好ましい。
【００３５】
本発明の活性炭粒子を含むフィルターおよび喫煙物品は、活性炭を含む現在入手可能なフィルターおよび喫煙物品よりも少ない粒子破過を示すことが好ましい。例えば、本発明の活性炭粒子を含むフィルターおよび喫煙物品は、メッシュサイズ３０〜７０を持ち、ＢＥＴが１１００ｍ2／ｇである、ココナッツの殻由来の活性炭を含むフィルターおよび喫煙物品よりも少ない粒子破過を示すことが好ましい。
【００３６】
粒子破過は、適切な任意のプロセスによって判定できる。粒子破過は、活性炭を含むフィルターでのドライ吸煙（未点火）分析によって測定されることが好ましい。粒子破過は、フィルター（随意に喫煙物品に組み込まれる）が約０．３μｍ〜約１０μｍの範囲のサイズの粒子を検出するように構成された粒子カウンターを備えた喫煙機械と操作できるように連結された時に分析される。粒子カウンターは、ＡＥＲＯＴＲＡＫ（登録商標）粒子カウンターなどのレーザー光散乱粒子カウンターであることが好ましい。喫煙機械は、フィルター（随意に喫煙物品に組み込まれる）当たり１３秒毎に２秒間で５５ｍＬを１２回吸煙するように構成されることが好ましい。粒子破過の結果は、数多くのフィルターまたは喫煙物品、５つまたは１０つまたはそれ以上のフィルターまたは喫煙物品などについての試験から平均を取ることが好ましい。
【００３７】
本発明のフィルターおよび喫煙物品には、一つ以上の感覚増強剤が吸着されている活性炭粒子が含まれうる。活性炭粒子は従って、一つ以上の成分を煙から除去することと、一つ以上の感覚増強剤を送達することの二重目的を果たすことができる。
【００３８】
一つ以上の感覚増強剤は、適切な任意の方法で活性炭粒子上に被覆されるか、それに対して吸着されうる。一部の実施形態において、一つ以上の感覚増強剤を含む液体またはガス状の組成は、活性炭粒子に適用されうる。例えば、活性炭粒子は、一つ以上の感覚増強剤を含む液体組成物とともに噴霧されてもよい。さらなる一例として、活性炭粒子は、一つ以上の感覚増強剤を含む液体組成物の中に浸漬させる、温置させる、またはその流れ内に配置させることができる。なお別の一例として、活性炭粒子は、一つ以上の感覚増強剤を含むガス状組成物の流れ内に配置させる、またはそのガス状組成物の中に温置させることができる。
【００３９】
一部の実施形態において、液体組成物は、流動床内の活性炭粒子に適用される。一例として、例えば、活性炭粒子は容器内に導入されてもよく、流動化ガスもまた、活性炭粒子が流動化するように容器内に導入されてもよく、また一つ以上の感覚剤を含む液体組成物は、活性炭粒子が流動化状態の時に、容器内に導入されてもよく、これは国際特許出願ＷＯ  ０３／７１８８６  Ａ１号に記載の通りであり、本明細書で提示した開示と矛盾しない範囲で、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれている。液体組成物中の一つ以上の感覚剤は、流動床の活性炭粒子に吸着または吸収されうる。
【００４０】
一部の実施形態において、一つ以上の感覚増強剤および一つ以上の感覚増強剤保持材料を含む組成が活性炭粒子に適用される。一つ以上の感覚増強剤保持材料には、必要に応じて膜形成材料および乳化剤が含まれうる。膜形成剤の例には、プルラン、マルトデキストリンおよびヒドロキシプロピルセルロースなどのグルカンが含まれる。米国特許出願ＵＳ  ２０１４０１２３９９１Ａ１号は、風味剤および風味保持材料を活性炭に適用するためのいくつかの適切な方法に関する詳細を提供しており、その方法は、修正されて、本開示で説明した活性炭粒子への感覚増強剤の塗布に適用されうる。ＵＳ  ２０１４０１２３９９１Ａ１号の開示は、本明細書で提示した開示と矛盾しない範囲で、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれている。
【００４１】
一つ以上の感覚増強剤は、感覚増強剤が貯蔵時に粒子によって保持され、かつ活性炭粒子を含む喫煙物品の喫煙時に放出されるように、活性炭粒子上に被覆されるか、またはそれに吸収されることが好ましい。欧州特許出願ＥＰ  ２６３  ０  ８７９  Ａ１号は、１５００ｍ2／ｇ〜１７００ｍ2／ｇの比表面積を持ち、およびメントールとの飽和と比べて８０％〜９２％の収着レートで吸収されたメントールを持つ活性炭を持つ紙巻たばこを開示している。ＥＰ  ２６３  ０  ８７９  Ａ１号は、活性炭が貯蔵中にメントールを保持でき、メントールが吸収された活性炭を通してたばこの煙が通過する時にのみメントールを放出することを開示している。ＥＰ  ２６３  ０  ８７９  Ａ１号の開示は、本明細書で提示した開示と矛盾しない範囲で、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれている。
【００４２】
適切な任意の感覚増強剤は、活性炭粒子上に被覆されるか、それに対して吸着されうる。適切な感覚増強剤の例には、風味剤、清涼剤、冷却剤、および高温効果剤が含まれる。適切な風味剤は、風味または芳香の組成物の調製に従来的に使用されている芳香族または芳香性の分子を含みうる。風味剤は、芳香族、テルペン系またはセスキテルペン系の炭化水素であることが好ましい。風味剤は、精油、アルコール、アルデヒド、フェノール系分子、様々な形態のカルボン酸、芳香族アセタールおよびエーテル、窒素性複素環、ケトン、硫化物、ジスルフィドおよびメルカプタン（芳香族または非芳香族のどちらでもよい）としうる。風味剤の例には、天然または合成の芳香または香料が含まれる。適切な香料の例は、フルーティ系、お菓子系、フローラル系、スイート系、ウッディ系の香料である。適切な芳香の例は、ココナッツ、バニラ、コーヒー、チョコレート、シナモン、ミント、またはロースト系またはトースト系の芳香である。適切な清涼剤は、コハク酸メンチルおよびその誘導体としうるが、これに限定されない。適切な高温効果剤は、バニリルエチルエーテルとしうるが、これに限定されない。一部の好ましい実施形態において、メントールは、活性炭粒子上に被覆されるか、またはそれに吸収される感覚増強剤である。
【００４３】
活性炭粒子上に被覆されるか、またはそれに吸収された感覚促進剤の濃度は調節するかまたは変化させて、望ましい量の感覚促進剤を提供できる。
【００４４】
一部の実施形態において、一つ以上の甘味料は活性炭粒子上に被覆されるか、またはそれに吸収される。甘味料は、例えば、エタノールの溶液または懸濁液中で粒子に適用されうる。適切な甘味料の例には、ソルビトール、アスパルテーム、サッカリン、ＮＨＤＣ、スクラロース、アセスルファム、およびネオテームが含まれるが、これに限定されない。
【００４５】
一つ以上の活性炭粒子は、喫煙可能材料の下流にある喫煙物品内に、適切な任意の方法で配置されうる。「下流」という用語は、喫煙可能材料からユーザーの口へと引き出され時の主流煙の方向に関連して説明された、喫煙物品の要素間の相対的位置を意味する。一つ以上の活性炭粒子は、フィルター要素内に配置されることが好ましい。
【００４６】
一つ以上の活性炭粒子は、フィルター内の空隙またはくぼみ内に配置されうる。例えば、一つ以上の活性炭粒子は、プラグ−スペース−プラグ構成での一つ以上のくぼみ内に配置されうる。フィルターは、一つ以上の活性炭粒子が配置されうる複数のフィルター要素を含みうる。
【００４７】
活性炭粒子は、酢酸セルローストウなどのフィルター材料内に包埋されることが好ましい。例えば、フィルターは、風味含有の壊れやすいカプセルが紙巻たばこフィルターに組み込まれるのと類似した方法で、フィルター材料内に包埋できる。
【００４８】
喫煙物品またはフィルター要素には、活性炭粒子一つのみが含まれることが好ましい。
【００４９】
活性炭粒子は、活性炭粒子が挿入されることが期待されるフィルターの対応する寸法と類似しているか、または小さい、少なくとも２つの寸法（幅、高さなど）を持つことが好ましい。
【００５０】
好ましい一つの実施形態において、フィルターセグメントおよび活性炭粒子は断面が円形であり、フィルターセグメントの直径は約３．６ｍｍ〜約６．５ｍｍであり、フィルターの長軸方向に直角に測定した活性炭粒子の直径は約２．５ｍｍ〜約４．５ｍｍである。全体的な直径が約７．０ｍｍである「スリム紙巻たばこ」では、直径が約６．１ｍｍのフィルターを使用しうる。
【００５１】
好ましい別の実施形態において、フィルターセグメントおよび活性炭粒子は断面が円形であり、フィルターセグメントの直径は約３．６ｍｍ〜約５．５ｍｍであり、フィルターの長軸方向に直角に測定した活性炭粒子の直径は約３．０ｍｍ〜約３．５ｍｍである。全体的な直径が約５．４ｍｍ未満である「スーパースリム紙巻たばこ」では、直径が約４．５ｍｍ未満のフィルターを使用しうる。
【００５２】
好ましい別の実施形態において、フィルターセグメントおよび活性炭粒子は断面が円形であり、フィルターセグメントの直径は約３．６ｍｍ〜約４．５ｍｍであり、フィルターの長軸方向に直角に測定した活性炭粒子の直径は約３．０ｍｍ〜約３．５ｍｍである。全体的な直径が約４．７ｍｍである「マイクロスリム紙巻たばこ」では、直径が約３．８ｍｍのフィルターを使用しうる。
【００５３】
「喫煙物品」という用語は、紙巻たばこ、葉巻たばこ、シガリロおよびたばこなどの喫煙可能材料が点火されて燃焼されて煙を生成するその他の物品を含む。「喫煙物品」という用語はまた、直接的または間接的に喫煙用組成物を加熱する喫煙物品、または熱源の有無にかかわらず、空気の流れまたは化学反応を使用して、喫煙可能材料からニコチンまたはその他の材料を送達する喫煙物品などであるがこれに限定されない、喫煙可能材料が燃焼しない物品を含む。
【００５４】
本明細書で使用される時、「煙」という用語は、喫煙物品により生成されるエアロゾルを描写するために使用される。喫煙物品によって生成されるエアロゾルは、例えば、紙巻たばこなどの可燃性の喫煙物品によって生成される煙、または加熱式喫煙物品もしくは非加熱式喫煙物品などの不燃性の喫煙物品によって生成されるエアロゾルでもよい。
【００５５】
すべての学術的および技術的な用語は本明細書で使用される場合、別途指定のない限り、当技術分野で一般に使用される意味を持つ。本明細書で提供した定義は、本明細書で頻繁に使用される一定の用語の理解を容易にするために提供されている。
【００５６】
単数形（「一つの」および「その」）は本明細書で使用される場合、複数形の対象を持つ実施形態を含蓄するが、その内容によって明らかに別途定められている場合はその限りではない。
【００５７】
「または」は本明細書で使用される場合、一般的に、その内容によって明らかにそうでないことが定められている限り、「および／または」を含めた意味で使用される。「および／または」は、列挙された要素の一つまたはすべて、または列挙された要素のうち任意の二つ以上の組み合わせを意味する。
【００５８】
「持つ」、「含む」、「備える」またはこれに類する表現は本明細書で使用される場合、制約のない意味で使用され、一般的に「含むが、これに限定されない」を意味する。「実質的に構成される」、「構成される」およびこれに類する表現は、「含む」およびこれに類する表現に包摂されることが理解される。
【００５９】
「好ましい」および「好ましくは」という語は、ある特定の状況下で、ある特定のメリットをもたらし得る本発明の実施形態を言及する。ただし、同一またはその他の状況下で、その他の実施形態もまた好ましいものでありうる。その上、一つ以上の好ましい実施形態の列挙は、その他の実施形態が有用ではないことを暗に意味するものではなく、請求の範囲を含めて、本開示の範囲からその他の実施形態を除外する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、部分的に広げられた喫煙物品の実施形態の概略斜視図である。
【図２】図２は、活性炭粒子を含むフィルターの実施形態の概略的な長軸方向の断面図である。
【図３】図３は、活性炭粒子を含むフィルターの実施形態の概略的な長軸方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図１〜３に示した喫煙物品およびフィルターは、上記の喫煙物品の実施形態または喫煙物品の構成要素を図示する。概略図の縮尺は必ずしも正確なものではなく、図解の目的で提示されるものであり、限定するものではない。図面は本開示で記述した一つ以上の態様を示す。ただし、図面に描かれていないその他の態様が本開示の範囲および精神に則るものと理解される。
【００６２】
ここで図１を参照するが、喫煙物品１０（この場合では紙巻たばこ）が図示されている。喫煙物品１０には、たばこロッドなどのロッド２０、および酢酸セルローストウなどのフィルター材料３２を含む口側端フィルター３０が含まれる。図示された喫煙物品１０には、プラグラップ６０、紙巻たばこ用紙４０、およびチッピングペーパー紙５０が含まれる。図示した実施形態において、プラグラップ６０はフィルター３０の少なくとも一部分を囲む。紙巻たばこ用紙４０はロッド２０の少なくとも一部分を囲む。チッピングペーパー５０またはその他の適切なラッパーは、当業界で一般的に周知のように、プラグラップ６０および紙巻たばこ用紙４０の一部分を囲む。フィルター３０には活性炭粒子が含まれるが、例えば、図２および図３に図示された向きとしうる。
【００６３】
図２は、フィルター３０がプラグ３２−スペース３３−プラグ３４構成である実施形態を図示する。プラグ３２は口側の端のプラグであり、白色の酢酸セルローストウであることが好ましい。活性炭粒子８０は、プラグ３２と３４の間の空隙３３内に配置される。
【００６４】
図３は、フィルター３０の活性炭粒子８０がフィルター材料３２中に包埋される実施形態を図示する。
【００６５】
下記の非限定的な例では、上述の活性炭粒子および方法の例証的な実施形態を提供する。これらの例は、本明細書で提示されている開示の範囲を制限することは意図されていない。
【実施例】
【００６６】
様々な種子を入手、炭化、活性化した。
【００６７】
下記の表１は、使用した一部の種子の自然状態のサイズをまとめたものである。
表１  研究対象の一部の種子のまとめ
2018521649.tif 000003
【００６８】
これらの天然の種子を乾燥（例えば、オーブンで１１０℃で３時間）して炭化させて、球体の炭（またはヤシの木の場合、楕円体の炭）を得た。球体（または楕円体）の活性炭を得るために使用した方法は、種子の直接的な物理的活性化（例えば、ＣＯ2または蒸気）（１工程の手順）、または球体バイオ炭の活性化（２工程の手順）であった。
【００６９】
一例として、乾燥させた種子が、それを通して窒素（Ｎ2）が３００ｍｌ／分のレートで流れる水平オーブンに導入された。オーブンを数分間パージした後、種子は５℃／分の加熱レートで８５０℃まで加熱して炭化し、この温度を２時間にわたり維持した。次に、炭化された種子の重さを測定して、炭化プロセスの終了を計算した。下記の表２は、こうした乾燥工程中の前駆種子の湿度パーセント、炭化プロセスの収量、および結果的にできる炭化種子の直径サイズを示す。
【００７０】
選択したすべて種子がその元の形状（球体または楕円体）を維持したが、多くの種子のサイズは炭化プロセスの後でいくらか減少した。興味深いことに、すべての種子の炭は適切な機械的強度を持ち、従って適切な活性炭粒子がこれらの種子の炭から得られる。
表２  次の条件の下で炭化された種子の結果：５℃／分の加熱、８５０℃で２時間、３００ｍｌ／分の窒素流
2018521649.tif 000004
【００７１】
上述の例の間（加熱レート５℃／分）、一部の場合で（例えば、キビ（Ｐａｎｉｃｕｍｍｉｌｉａｃｅｕｍ）種子）、炭化プロセスによるいくらかの種子の凝集があった。種子のこうした凝集を防ぐために、低い加熱ランプレート（１℃／分）を使用した。低い加熱レートでは、種子は凝集しなかった。表３は、両方の加熱レート（５℃／分および１℃／分）を使用した結果を示す。
表３  ８５０℃で２時間、窒素流量３００ｍｌ／分、異なる加熱レート：ａ）５℃／分およびｂ）１℃／分で炭化されたキビ種子の結果。
2018521649.tif 000005
【００７２】
一部の種子は、物理的活性化（ＣＯ2、蒸気、またはＣＯ2と蒸気）による１工程の調製で直接活性化し、また一部は２工程の調製でまず炭にしてから活性化した。一例として、種子または炭化された種子をオーブンに入れて、ＣＯ2雰囲気下８０ｍｌ／分の流量でパージした。パージ後、オーブンを５℃／分のレートで８００℃まで加熱した。活性化された種子では、この温度を特定の時間にわたり維持した（５〜３０時間）。最後に、活性化された種子の重さを測定し、それぞれの場合での活性化のパーセント値を計算した。
【００７３】
表４は、炭化されたそれぞれの種子で使用した活性化の条件と、活性化プロセス後に得られた直径サイズおよび収量に関する情報を示す。
表４  異なる炭種子の活性化プロセスの結果
2018521649.tif 000006
【００７４】
すべての種子で活性化後に適切な硬度を持つ球体または楕円体の形態が維持された。所定の活性化度合いに到達する条件は使用する前駆体に依存する。
【００７５】
炭化される、または炭化されて活性化されるこれらの種子の適合性の例は、これらの種子（Ｃａｎｎａ  ｉｎｄｉｃａ）の一つがかなり高い炭化温度（９００℃）で炭化され、８８０℃で非常に高い活性化の度合い（８９％）まで、かなり速く（わずか３時間で）活性化されたことを考慮して、簡単に観察されうる。これらの非常に厳しい条件下でさえも、結果的にできる活性炭は、適切な硬度および非常に高いＢＥＴ表面積を持つその球体の形態を維持する。
【００７６】
一部の活性化された種子の組織的特性評価は、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製の体積測定Ａｕｔｏｓｏｒｂ−６Ｂ装置内で、−１９６℃での窒素（Ｎ2）吸着および０℃でのＣＯ2吸着を使用して実施された。分析の前に、サンプルは２５０℃で４時間ガス放出された。窒素収着等温線にＢＥＴ等式を適用して見かけのＢＥＴ表面積を得た。Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ｒａｄｕｓｈｋｅｖｉｃｈ等式を窒素収着等温線に適用して合計微小孔容積を決定し、また二酸化炭素収着等温線に適用して狭小な微小孔容積を決定した。表５は、異なる３つの前駆体から準備した一部の活性化種子について、一部の予備的な結果をまとめたものである。
表５  異なる天然の種子から調製された球体の活性化された（および楕円体の）炭素の活性化条件および組織的属性。
2018521649.tif 000007
【００７７】
結果は、異なる天然の種子を使用して異なる活性化の度合いおよび異なる表面積が得られうることを示す。従って、種子の選択は、望ましい空隙率の範囲を得ることに関連する。
【００７８】
さらに、活性化時間および活性化温度の効果が研究された。一例として、クロウメモドキの種子について実施された研究が提示されている。得られた一部の結果を表６に示す。
表６  異なる活性化時間および温度を使用してクロウメモドキの炭から調製した球体活性炭の活性化条件および組織的属性
2018521649.tif 000008
【００７９】
クロウメモドキの異なる炭種子を、同一の活性化温度（８００℃）を使用しつつも、異なる活性化時間（１０、３０および４０時間）で活性化させた。結果は、活性化時間を長くすると、活性化の度合いおよび表面積が増大することを示す。さらに、活性化温度を８５０℃（活性化時間を１０時間に設定）に上昇させて、活性化温度の効果を研究した。期待通り、結果は、同一の活性化時間を使用すると、より高い温度では、より高い空隙率の活性化が得られることを示す。
【００８０】
多数の活性炭粒子の表面の酸素濃度をテストした。例えば、コロンビア種の種子に由来する活性炭粒子の表面での酸素の昇温脱離法を評価した。コロンビア種の種子を、９９０℃で５時間、温度ランプ毎分１０℃、１００ｍｌ／分  Ｎ2で炭化（収量２２％）し、８８０℃で３時間、温度ランプ毎分１０℃、８０ｍｌ／分  ＣＯ2で活性化（８９％活性化）した。
【００８１】
サンプルは以下の通り特性評価された。すべてのサンプルの特性評価は、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製の体積測定Ａｕｔｏｓｏｒｂ−６Ｂ装置内で、−１９６℃での窒素（Ｎ2）吸着および０℃でのＣＯ2吸着を使用して実施された。分析の前に、サンプルは２５０℃で４時間ガス放出された。見かけＢＥＴ表面積（ＳＢＥＴ）を得るためにＢＥＴ式が窒素吸着データに適用された（Ｌｉｎａｒｅｓ−Ｓｏｌａｎｏ他、Ｔａｎｓｏ  １９９８；１８５：３１６−３２５）。合計微小孔容積（サイズ  ＜  ２ｎｍの空孔）Ｖ−ＤＲ−Ｎ２、および合計空孔容積（Ｖ  Ｎ２、Ｐ／Ｐ０  ＝  ０．９５）を決定するために、Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ｒａｄｕｓｈｋｅｖｉｃｈ式が窒素吸着データに適用された。Ｄｕｂｉｎｉｎ−Ｒａｄｕｓｈｋｅｖｉｃｈ式が二酸化炭素吸着等温線に適用され、細い微小孔容積Ｖ−ＤＲ−ＣＯ２（サイズ  ＜  ０．７ｎｍの空孔）が決定された。
【００８２】
活性炭の表面の表面酸素含有量は、標準状態下で昇温脱離法（ＴＰＤ）により決定できる。サンプルの表面酸素含有量は以下の通り決定された。ＴＰＤ実験は、質量分析計（Ｂａｌｚｅｒｓ、ＯｍｎｉＳｔａｒ）に結合された示差走査熱量測定（ＤＳＣ）および熱重量分析（ＴＧＡ）（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＳＤＴ  ２９６０  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ）用の装置で、すべてのサンプルについて、不活性雰囲気下での水、一酸化炭素、二酸化炭素の含有量の測定を含む酸素表面化学を特性評価するために実施された。例えば、（ｉ）Ｒｏｍａｎ−Ｍａｒｔｉｎｅｚ他（１９９３年）、ＴＰＤ  ａｎｄ  ＴＰＲ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ  ｓｕｐｐｏｒｔｓ  ａｎｄ  Ｐｔ／Ｃ  ｃａｔａｌｙｓｔｓ（炭素質の担体およびＰｔ／Ｃ触媒のＴＰＤおよびＴＰＲ特性評価）、Ｃａｒｂｏｎ  ３１：８９４−９０２；（ｉｉ）Ｏｔａｋｅ  Ｙ．およびＪｅｎｋｉｎｓ  Ｒ．Ｇ．（１９９３年）、Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｘｙｇｅｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｃｒｅａｔｅｄ  ｏｎｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｂｙ  ａｉｒ  ａｎｄ  ｎｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（空気および硝酸での処理による微小孔性の炭素上に生成された酸素含有表面錯体の特性評価）、Ｃａｒｂｏｎ  ３１：１０９−２１；および（ｉｉｉ）Ｚｉｅｌｇｅ他（１９９６年）、Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｘｉｄｉｚｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒｓ：  Ｉ．  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（表面酸化された炭素繊維：  Ｉ．表面構造および化学）、Ｃａｒｂｏｎ  ３４：９８３−９８を参照のこと。これらの実験では、１０ｍｇのサンプルがヘリウム流量レート１００ｍｌ／分で９５０℃（加熱レート２０℃／分）まで加熱された。
【００８３】
コロンビア種の種子由来の活性炭粒子の合計酸素（Ｏ）、ＣＯ、ＣＯ2吸着容量を下記の表７に示す。
表７  コロンビア種の種子の活性炭粒子の吸着容量
2018521649.tif 000009
【００８４】
炭化および活性化の条件を変化させることで、異なる組織的属性を備えた種子を得ることができると結論付けることができる。従って、天然の種子前駆体の選択のほか、炭化条件（加熱レートおよび温度）および活性化条件（温度および時間）の選択は、結果的にできるバイオ炭および生物活性炭素（形態、サイズ、空隙率、表面積および硬度）の属性の選択を可能にする。
【００８５】
従って、喫煙物品用の活性炭ビーズの方法、システム、装置、化合物および組成が説明されている。発明についての様々な改良や変形が、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、当業者にとって明らかとなる。本発明は特定の好ましい実施形態に関連して記述してきたが、当然のことながら、本発明は主張の通り、こうした特定の実施形態に不当に限定されるべきではない。実際に、化学、化学工学、フィルター製造、紙巻たばこ製造、または関連する分野の当業者にとって明らかである、本発明を実施するための記述された方法の様々な改良は、以下の特許請求の範囲の範囲内に収まるものであることが意図される。
【図１】
2018521649.tif 000010
【図２】
2018521649.tif 000011
【図３】
2018521649.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月18日(2018.1.18)
【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】
喫煙物品であって、
喫煙可能材料と、
前記喫煙可能材料の下流の活性炭粒子とを備え、
前記活性炭粒子が機械的な粉砕なしで完全種子から生成され、前記活性炭粒子が長さ、幅、高さを持ち、前記長さ、前記幅、前記高さのうち少なくとも２つが独立的に１ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲である、喫煙物品。
【請求項２】
前記活性炭粒子が結合剤を含まない、請求項１に記載の喫煙物品。
【請求項３】
前記活性炭粒子が楕円体である、請求項１または２に記載の喫煙物品。
【請求項４】
前記活性炭粒子が球状体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項５】
前記活性炭粒子が前記完全種子の炭化および物理的活性化によって生成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項６】
前記活性炭が生成される前記種子が１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の直径を持つ、請求項１〜５のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項７】
前記活性炭粒子が２．５ｍｍ〜７ｍｍの範囲の直径を持つ、請求項１〜６のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項８】
前記活性炭粒子が１０ｍｇ〜６０ｍｇの範囲の重さを持つ、請求項１〜７のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項９】
前記活性炭粒子が２０ｍｇ〜４０ｍｇの範囲の重さを持つ、請求項１〜８のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１０】
前記活性炭粒子が５００ｍ2／ｇ〜２５００ｍ2／ｇの範囲の表面積（ＢＥＴ）を持つ、請求項１〜９のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１１】
フィルター材料を持つフィルターをさらに備え、前記活性炭粒子が前記フィルター材料内に配置される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の喫煙物品。
【請求項１２】
請求項１１に記載の喫煙物品であって、前記フィルター内の活性炭が前記活性炭粒子から本質的に成る、喫煙物品。
【請求項１３】
喫煙物品用のフィルターを製造するための方法であって、
長さ、幅、高さを持つ完全種子を炭化および活性化する工程であって、
前記長さ、幅、高さのうち少なくとも２つが１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、前記材料から活性炭粒子を形成する工程と、
機械的な粉砕なしで、前記活性炭粒子を前記フィルターに組み込む工程とを含む、方法。
【請求項１４】
前記活性炭粒子が長さ、幅、高さを持ち、前記長さ、前記幅、前記高さのうち少なくとも２つが独立的に１ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に従い製造されたフィルターを喫煙可能材料の下流にある前記喫煙物品に組み込む工程を含む、喫煙物品を製造する方法。
【国際調査報告】
2018521649.tif 000013
2018521649.tif 000014