(57)【要約】【課題】ナノファイバーを用いた煙草用フィルタにおいて、ナノファイバーの使用量を抑えかつ吸気抵抗を高めずに、煙中のタール成分を効果的に捕捉できるようにする。【解決手段】煙草本体２に対して一体的に装着されるフィルタ３は、円柱状のフィルタ本体３１と通気体３２とを備えている。通気体３２は、静電紡糸法により製造された、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなる不織布状のシートであり、フィルタ本体３１と実質的に同径の円形に形成されてフィルタ本体３１の先端面の全面に装着されている。フィルタ３において用いられる通気体３２の質量は、通常、フィルタ本体３１の０．０４質量％以上０．４質量％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙草本体に対して一体的に装着される煙草用フィルタであって、
フィルタ本体と、
前記フィルタ本体に対し、前記煙草本体からの煙の通過方向との交差面の全面に配置された、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体と、
を備えた煙草用フィルタ。
【請求項２】
前記通気体は、目付が１〜５ｇ／ｍ２の不織布からなる、請求項１に記載の煙草用フィルタ。
【請求項３】
前記フィルタ本体が円柱状に形成されており、前記通気体が前記フィルタ本体のいずれかの端面の全面に装着されている、請求項１または２に記載の煙草用フィルタ。
【請求項４】
前記通気体の質量が前記フィルタ本体の０．０４質量％以上０．４質量％以下である、請求項１から３のいずれかに記載の煙草用フィルタ。
【請求項５】
煙草に対して着脱可能な喫煙補助フィルタであって、
前記煙草の端部を挿入可能な装着部を有し、かつ、前記装着部に連絡する煙道を有する本体と、
前記煙道の一部に充填された、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体と、
を備えた喫煙補助フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙草用フィルタ、特に、煙草本体に対して一体的に装着される煙草用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
非喫煙者に比べて喫煙者の肺気腫や肺がんの発生割合が高いことがよく知られている。これについては、煙草の煙中に含まれるタール成分等が喫煙により肺に沈着することが原因の一つとして考えられている。そこで、タール成分の肺への吸入を少なくする目的で、煙草（紙巻き煙草）は、セルロースアセテート、紙またはレーヨンからなる円柱型のフィルタを本体に対して一体的に装着したものが提供されているが、このフィルタについては、タール成分の捕捉効果をより高めるための工夫が進められている。
【０００３】
例えば、活性炭微粒子を担持させたフィルタが知られているが、煙草の煙の一部が活性炭微粒子と接触するだけであり、タール成分の捕捉の点で充分な効果を発揮していないのが現状である。また、このフィルタは、活性炭微粒子が煙中のタール成分等とともに水分を吸着するため、煙草の辛味を強くするといった問題もある。
【０００４】
一方、煙草用フィルタにおいて、ナノファイバーの利用が検討されている。例えば、特許文献１は、繊維径が２０μｍ程度の超極細繊維の間に繊維径が２００ｎｍ程度のナノファイバーを所定割合で配置することが記載されている。しかし、このフィルタは、超極細繊維の間にナノファイバーを配置していることから、煙草の煙の一部がナノファイバーと接触するだけであり、タール成分等の充分な捕捉が困難である。また、このフィルタは、ナノファイバーと煙との接触機会を高めるためにナノファイバーの使用量をフィルタ質量の０．５〜１０％程度の多量に設定していることから、高価である。
【０００５】
特許文献２は、通常の煙草用フィルタの製法と同様の方法で繊維径が１，０００ｎｍ以下のナノファイバーをフィルタ状に形成し、これを単独でまたはマイクロファイバーからなる通常のフィルタに装着して煙草用フィルタとて用いることを開示している。しかし、このフィルタは、ナノファイバーを円柱状に形成することから、その使用量が煙草１，０００本当たり５０〜４００ｇの多量になり、高価である。
【０００６】
特許文献３には、電界紡糸されたナノファイバーをフィルタの長手方向および主流煙方向と並行に配置することが開示されているが、このフィルタは、煙草の煙の一部がナノファイバーと接触するだけであり、タール成分等の充分な捕捉が困難である。
【０００７】
特許文献４には、ナノファイバーからなる円筒状の通気体をフィルタの中心部に煙道方向と並行に挿入したフィルタが開示されているが、このフィルタは、煙草の煙の一部がナノファイバーと接触するだけであり、タール成分等の充分な捕捉が困難である。
【０００８】
特許文献５には、特許文献４と同様の円筒状の通気体をフィルタの中心部に煙道方向と並行に挿入し、煙が通気体を通過して吸引されるよう端面の中心部を除く部分を閉鎖したフィルタが開示されているが、このフィルタは、吸気抵抗が大きくなるため、喫煙者に不快感を与えることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００９−５１２４５５号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／００９１５０Ａ２
【特許文献３】特表２００９−５４５３０７号公報
【特許文献４】ＵＳ００５８２６５９２Ａ
【特許文献５】ＥＰ０４５３２９９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、ナノファイバーを用いた煙草用フィルタにおいて、ナノファイバーの使用量を抑えかつ吸気抵抗を高めずに、煙中のタール成分を効果的に捕捉できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、煙草本体に対して一体的に装着される煙草用フィルタに関するものであり、この煙草用フィルタは、フィルタ本体と、フィルタ本体に対し、前記煙草本体からの煙の通過方向との交差面の全面に配置された、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体とを備えている。
【００１２】
ここで用いられる通気体は、例えば、目付が１〜５ｇ／ｍ２の不織布からなる。
【００１３】
この煙草用フィルタの一形態では、フィルタ本体が円柱状に形成されており、通気体がフィルタ本体のいずれかの端面の全面に装着されている。
【００１４】
本発明の煙草用フィルタは、通常、通気体の質量がフィルタ本体の０．０４質量％以上０．４質量％以下である。
【００１５】
他の観点に係る本発明は、煙草に対して着脱可能な喫煙補助フィルタに関するものである。この喫煙補助フィルタは、煙草の端部を挿入可能な装着部を有し、かつ、装着部に連絡する煙道を有する本体と、煙道の一部に充填された、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体とを備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の煙草用フィルタは、フィルタ本体に対し、煙草本体からの煙の通過方向との交差面の全面に繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体を配置しているため、ナノファイバーの使用量を抑えかつ吸気抵抗を高めずに、煙中のタール成分を効果的に捕捉することができる。
【００１７】
本発明の喫煙補助フィルタは、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメントからなるシート状の通気体を本体の煙道の一部に充填しているため、ナノファイバーの使用量を抑えかつ吸気抵抗を高めずに、煙草からの煙中のタール成分を効果的に捕捉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の一形態に係るフィルタを備えた煙草の断面図。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るフィルタを備えた煙草の断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態に係るフィルタを備えた煙草の断面図。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態に係るフィルタを備えた煙草の断面図。
【図５】本発明の実施の一形態に係る喫煙補助フィルタの断面図。
【図６】実験例において、製造した通気体について浮遊粒子の捕捉効果を調べたときに用いた空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を示す図。
【図７】実験例において製造した通気体Ａを通過後の空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を示す図。
【図８】実験例において製造した通気体Ｂを通過後の空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を示す図。
【図９】実験例において、喫煙後の試験品Ａから通気体Ａを分離後のフィルタ部端面の写真。
【図１０】実験例において、喫煙後の試験品Ａから分離した通気体Ａの写真。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照し、本発明の実施の一形態に係るフィルタを備えた煙草を説明する。図において、煙草１は、紙巻き煙草であり、煙草の葉を円柱状に紙巻きした煙草本体２とフィルタ３とを備えている。フィルタ３は、フィルタ本体３１と通気体３２とを備えている。また、フィルタ３は、煙草本体２の一部に掛る外装紙４により全体が包まれており、この外装紙４により、煙草本体２に対して一体的に装着されている。
【００２０】
フィルタ本体３１は、煙草本体２と実質的に同径の円柱状の部材であり、市販の煙草のフィルタ部と同様にセルロースアセテート、紙またはレーヨン等を用いて形成されたものであって、一端が煙草本体２の端面に密接している。そして、フィルタ本体３１は、喫煙時に煙草本体２からの煙を軸方向と並行に透過可能な通気性を有している。
【００２１】
通気体３２は、フィルタ本体３１と実質的に同径の円形のシート状部材であり、フィルタ本体３１の先端面の全面に対して配置されている。この通気体３２は、繊維径が１０ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ未満、より好ましくは１０ｎｍ以上４００ｎｍ未満のナノファイバーのフィラメント、特にモノフィラメントからなる不織布であり、通常、目付が１〜５ｇ/ｍ２のもの、好ましくは２〜４ｇ/ｍ２のものである。目付が１ｇ/ｍ２未満の場合、喫煙時において、煙中のタール成分がフィルタ３を通過しやすくなる可能性がある。逆に、５ｇ/ｍ２を超える場合は、それに従ったタール成分の捕捉効果の向上がみられずに不経済であるとともに、フィルタ３の吸気抵抗が喫煙者に不快感を与える程に高まる可能性がある。
【００２２】
このような通気体３２は、例えば、静電紡糸法（エレクトロスピニング法）または海島割繊紡糸法と呼ばれる紡糸法により製造することができる。静電紡糸法は、通常、溶剤に溶解した樹脂溶液を高電圧場でアース側に飛翔させると同時に溶剤を蒸発させることによりナノファイバーを製造し、このナノファイバーをアース上で捕集することで不織布を製造する方法であり、この方法によれば溶剤に溶解するものであればどのような樹脂もナノファイバー化することができる。例えば、ポリウレタン樹脂やポリオレフィン樹脂等は有機溶媒に溶解することで、また、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂およびポリエチレンオキシド樹脂等は水に溶解することで、ナノファイバー化することができる。なお、水に溶解した樹脂から得られるナノファイバーは、時間の経過とともに膨潤してしまうため、樹脂を架橋させるのが好ましい。
【００２３】
なお、静電紡糸法において、レーザー等の照射により溶融させた樹脂を上述のように高電圧場でアース側に飛翔させることでナノファイバー化することも知られている。この方法によれば、ポリオレフィン樹脂等の溶融可能な樹脂であれば、樹脂溶液を調製せずにナノファイバー化が可能である。
【００２４】
一方、海島割繊紡糸法とは、海島構造の繊維を紡糸した後、海に当たる部分を溶剤等により溶解除去することでナノファイバーを製造する方法であり、例えばポリエステル樹脂のナノファイバーは、この方法により製造可能である。
【００２５】
通気体３２は、粒径が２０ｎｍ以上の粒子を効果的に捕捉することができる。煙草の煙の粒径は１００ｎｍから１μｍ程度であることが知られていることから、通気体３２は、フィルタ本体３１を通過した煙中に残留しているタール成分を効果的に捕捉可能である。
【００２６】
フィルタ３において、通気体３２の使用量は、通常、フィルタ本体３１の０．０４質量％以上０．４質量％以下になるよう設定するのが好ましく、０．１質量％以上０．３質量％以下になるよう設定するのがより好ましい。この使用量が０．０４質量％未満の場合は、煙草の煙に含まれるタール成分を効果的に捕捉するのが困難になることがある。逆に、０．４質量％を超える場合は、それに従ったタール成分の捕捉効果の向上がみられずに不経済であるとともに、フィルタ３の吸気抵抗が喫煙者に不快感を与える程に高まる可能性がある。
【００２７】
フィルタ３は、煙草の煙中に含まれるタール成分を捕捉するための通気体３２の使用量を抑えることができる。また、通気体３２は、スリップーフロー効果と呼ばれるナノファイバー特有の効果を奏することから、吸気抵抗が高まりにくい。このため、このフィルタ３を備えた煙草１は、喫煙者に不快感を与えずに、煙中のタール成分が喫煙者の体内に吸引されるのを抑制することができる。
【００２８】
上述の実施の形態に係るフィルタ３は、フィルタ本体３１の先端面の全面に対して通気体３２を配置しているが、通気体３２は、フィルタ本体３１に対し、煙草本体２からの煙の通過方向Ｄとの交差面の全面、好ましくは直交面の全面に配置されていればよく、この条件を充足可能であればフィルタ本体３１に対する装着位置を適宜変更することができる。
【００２９】
例えば、図２に示すように、通気体３２は、フィルタ本体３１の煙草本体２側の端面の全面に対して配置することもできる。また、図３に示すように、フィルタ本体３１を同径の円柱状の第１片３１ａと第２片３１ｂとに二分割し、その間に通気体３２を挟んで配置することもできる。この場合、図４に示すように、第１片３１ａの第２片３１ｂ側端面および第２片３１ｂの第１片３１ａ側端面を傾斜させ、通気体３２が傾斜状態で挟まれるようにすることもできる。
【００３０】
図５を参照し、本発明の実施の一形態に係る喫煙補助フィルタを説明する。図において、喫煙補助フィルタ４０は、本体５０と通気体６０とを備えている。本体５０は、合成樹脂の成形体からなる、両端が開口した筒状の部材であり、一端に煙草の端部を挿入可能な装着部５１を有している。また、本体５０は、装着部５１に連絡する煙道５２が軸方向に形成されている。通気体６０は、上述のフィルタ３において用いられる通気体３２と同様のものであり、煙道５２の一部を閉鎖するように充填されている。
【００３１】
この喫煙補助フィルタ４０を使用するときは、装着部５１に煙草７０の端部を挿入する。煙草７０は、フィルタ付または両切りのいずれでもよく、フィルタ付の場合はフィルタ部を装着部５１に挿入する。そして、喫煙者が本体５０の開口端を咥えて吸引すると、煙草７０からの煙は煙道５２を流れて通気体６０を通過後、開口から喫煙者の口内へ流れる。この際、煙草からの煙に含まれるタール成分は通気体６０により捕捉される。また、通気体６０は、吸気抵抗を高めにくいことから、喫煙者は、喫煙補助フィルタ４０を装着したことによる不快感を受けずに喫煙を楽しむことができる。
【００３２】
上述の実施の形態に係るフィルタ３および喫煙補助フィルタ４０においてそれぞれ用いられる通気体３２および通気体６０は、上述のようなナノファイバーの不織布のみからなるものであってもよいし、当該不織布をポリプロピレン樹脂繊維製などの一般的な不織布からなる基材上に積層したものであってもよい。ナノファイバーの不織布を静電紡糸法により製造する場合、このような積層状の通気体３２，６０は、通常、アース側に基材を配置し、当該基材上でナノファイバーを捕集することにより製造することができる。また、積層状の通気体３２，６０は、上述の基材の間にナノファイバーの不織布を挟んだ形態のものであってもよい。積層状の通気体３２，６０は、ナノファイバーの不織布が基材で補強されることから、フィルタ本体３１への装着が容易であり、また、喫煙補助フィルタ４０においては本体５０の煙道５２内への充填が容易である。
【００３３】
本発明に係る煙草用のフィルタ３および喫煙補助フィルタ４０は、煙草の煙中のタール成分を効果的に捕捉可能であることから、喫煙者が肺気腫や肺がんなどの疾病を喫煙を原因として発症するのを抑制できるものと期待される。
【００３４】
［実験例］
通気体の製造
ポリビニルアルコール（日本合成化学工業株式会社の「ゴーセファイマーＺ４１０」）６ｇを純水９４ｇに溶解し、濃度が６質量％の水溶液を調製した。この水溶液にポリビニルアルコールの架橋剤としてグリオキザール６ｍｇを溶解し、原料水溶液を得た。
【００３５】
得られた原料水溶液と製造機器（カトーテック株式会社の「ＮＡＮＯＦＩＢＥＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＰＩＮＮＩＮＧ  ＵＮＩＴ」）とを用い、エレクトロスピニング法により不織布状のシートからなる通気体を作製した。具体的には、製造機器において、ターゲットドラム（直径１００ｍｍ、幅３３０ｍｍ）上に旭化成せんい株式会社製のＰＰ（ポリプロピレン）スパンボンド（目付け２０ｇ／ｍ２）を巻きつけ、また、原料水溶液を充填した直径２５ｍｍ、内容積２５ｍｌのシリンジをセットした。そして、ターゲットドラムを１ｍ／分の回転速度で回転させながら、シリンジポンプの押し出し速度を０．１ｍｍ／分にセットしてシリンジから原料水溶液を押し出した。この際、出力電圧を２０ｋＶに設定し、ＰＰスパンボンド上にポリビリルアルコールのモノフィラメント状のナノファイバーをシート状に捕集することで積層し、通気体を製造した。
【００３６】
ここでは、上記条件での稼働時間を変更することで、次の二種類の通気体を製造した。
＜通気体Ａ＞
上記条件で１０５分間稼動させ、繊維径約２００ｎｍの未架橋ナノファイバーからなる、目付け約３ｇ／ｍ２の不織布状シートをＰＰスパンボンド上に積層した。この積層体を１０５℃の真空乾燥機内で２０分加熱することで未架橋ナノファイバーを架橋させ、通気体Ａを得た。
【００３７】
＜通気体Ｂ＞
上記条件で１７０分間稼動させ、繊維径約２００ｎｍの未架橋ナノファイバーからなる、目付け約５ｇ／ｍ２の不織布状シートをＰＰスパンボンド上に積層した。この積層体を１０５℃の真空乾燥機内で２０分加熱することで未架橋ナノファイバーを架橋させ、通気体Ｂを得た。
【００３８】
各通気体について、浮遊粒子の捕捉効果を調べた。具体的には、ＴＲＵＳＴ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ社の「ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＭＯＢＩＬＩＴＹ  ＰＡＲＴＩＣＬＥ  ＳＩＺＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ３９３６」を用い、各通気体に対して流速０．７ｍ／分で空気を通過させたときの通過後の空気中の浮遊粒子数を測定した。
【００３９】
各通気体に対して通過させた空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を図６に示す。また、通気体Ａを通過後の空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を図７に示し、通気体Ｂを通過後の空気中の浮遊粒子の径と個数との測定結果を図８に示す。煙草の煙の粒径は１００ｎｍから１μｍ程度であることから、図７および８によると、通気体ＡおよびＢは、煙草の煙をほぼ完全に捕捉できることが分かる。
【００４０】
煙草試験品の作製
通気体ＡまたはＢを市販の煙草「ＫＥＮＴ１  １００ｍｍ」のフィルタ端面（喫煙者が咥える側の端面）の全面に装着することで次の試験品を作成した。
【００４１】
＜試験品Ａ＞
煙草の上記フィルタ端面に対して通気体Ａを装着したもの。この試験品における架橋ナノファイバーの使用量は、煙草１，０００本当り０．２４ｇであり、煙草１本当りのフィルタ質量０．２ｇに対して０．１２質量％である。
【００４２】
＜試験品Ｂ＞
煙草の上記フィルタ端面に対して通気体Ｂを装着したもの。この試験品における架橋ナノファイバーの使用量は、煙草１，０００本当り０．４ｇであり、煙草１本当りのフィルタ質量０．２ｇに対して０．２質量％である。
【００４３】
試験品ＡおよびＢについて、次の試験をした。
（通気抵抗）
内径１０ｍｍのポリエチレン製チューブ内に試験品をセットし、空気通気量を１，０００ｍＬ／分、２，０００ｍＬ／分および３，０００ｍＬ／分と変化させ、試験品前後の差圧をＵ字マノメーターで測定した。比較のため、通気体を装着していない煙草（ＫＥＮＴ１  １００ｍｍ）のみおよび当該煙草のフィルタ部のみについて、同様の試験をした。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
試験品ＡおよびＢは、煙草のみおよびそのフィルタ部のみよりも僅かに通気抵抗が高まるが、実際に喫煙したときの違和感や不快感は気にならなかった。
【００４６】
（喫煙時のタール成分等の捕捉状況）
試験品Ａを煙草本体の末端付近まで喫煙後にフィルタ部と通気体Ａとに分離し、フィルタ部および通気体Ａの状態を観察した。フィルタ部端面の写真を図９に示し、通気体Ａの写真を図１０に示す。
【００４７】
図９および１０によると、フィルタ部にタール等の成分は捕捉されているが、通気体Ａにおいても相当量のタール成分が捕捉されていることがわかる。
【００４８】
（試験品の官能評価）
試験品ＡおよびＢを１０人が喫煙したときの状況を官能評価した。喫煙時において、喫煙者の吐息中に煙草の煙は認められず、吐息の臭気も殆ど感じられなかった。また、１０人中８人の喫煙者は、喫煙時の喉への刺激や口内のイガイガ感も感じられないと評価した。
【符号の説明】
【００４９】
２  煙草本体
３  フィルタ
３１  フィルタ本体
３２  通気体
４０  喫煙補助フィルタ
５０  本体
５１  装着部
５２  煙道
６０  通気体
【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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