(57)【要約】  本発明は、喫煙品に導入されるフィルター材料であって、平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体であるフィルター材料に関する。また本発明は、平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む喫煙品に導入されるフィルター材料を製造する方法に関する。さらに本発明は、このフィルター材料を含むフィルターまたはフィルターエレメント、これらを含む喫煙品、煙ろ過におけるこのフィルター材料の使用に関する。
2017512476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
喫煙品に導入されるフィルター材料であって、平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体であるフィルター材料。
【請求項２】
トウまたは不織布シートが繊維から形成され、この繊維の少なくとも約８０重量％が微細セルロースアセテート繊維であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター材料。
【請求項３】
微細セルロースアセテート繊維の直径が０．３μｍ以上で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材料。
【請求項４】
微細セルロースアセテート繊維がセルロースアセテートおよび添加剤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材料。
【請求項５】
フィルター材料はトリアセチン、ポリエチレングリコール、トリエチルシトレートおよびトリエチレングリコールジアセテートから成る群より選ばれる１つ以上の可塑剤をさらに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材料。
【請求項６】
フィルター材料がタバコ煙から約５０〜約９０％のフェノールを除去する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材料。
【請求項７】
フィルター材料がタバコ煙から約５０〜約９０％のクレゾールを除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフィルター材料。
【請求項８】
喫煙品に導入される平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含むフィルター材料の製造方法であって、この方法は静電紡績、遠心紡績または溶融紡績を含む。
【請求項９】
セルロースアセテート濃度が約６〜約３０％のセルロースアセテート溶液から紡績することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
微細セルロースアセテート繊維が遠心力を利用した紡糸口金による紡績によって製造され、紡糸口金が約４５００〜約７５００ｒｐｍの速さで回転することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
紡糸口金のオリフィスを通るセルロースアセテート溶液の流速が約５〜約１００ｍｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
紡績した後直接、微細セルロースアセテート繊維は不織布シートまたはウェブとして敷設されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
微細セルロースアセテート繊維はベースシート上に延伸され、その際に真空引張、空気流、または静電気によって不織布シートまたはウェブが形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって得られるまたは得ることが可能なフィルター材料。
【請求項１５】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフィルター材料を含む、または請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって得られるフィルター材料を含むフィルターエレメントまたはフィルター。
【請求項１６】
圧力降下が約６０〜約１４０ｍｍＷＧであることを特徴とする請求項１５に記載のフィルター。
【請求項１７】
平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体であるフィルター材料を約３０〜約９０ｇ含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフィルター。
【請求項１８】
フィルター材料の含有量が約４０〜約８０ｇであることを特徴とする請求項１７に記載のフィルター。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載のフィルターまたはフィルターエレメントを含む喫煙品。
【請求項２０】
タバコ煙のろ過における請求項１乃至７および請求項１４のいずれか１項に記載のフィルター材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、喫煙品に使用されるフィルター材料に関する。また本発明は、このフィルター材料を含むフィルターまたはフィルターエレメント、これらを含む喫煙品、煙ろ過におけるこのフィルター材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻きタバコ煙のフィルターとして幅広い繊維材料が提案されている。セルロースアセテートトウが最も一般的に使用されるフィルター材料であり、繊維の平均直径は一般的に２０μｍ近傍である。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様では喫煙品に導入されるフィルター材料が提供され、このフィルター材料は平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体である。
【０００４】
一部の実施態様ではトウまたは不織布シートが繊維から形成され、この繊維の少なくとも約８０重量％が微細セルロースアセテート繊維である。
【０００５】
一部の実施態様では微細セルロースアセテート繊維の直径は０．３μｍ以上である。
【０００６】
一部の実施態様では微細セルロースアセテート繊維はセルロースアセテートおよび添加剤を含む。
【０００７】
一部の実施態様ではフィルター材料はトリアセチン、ポリエチレングリコール、トリエチルシトレートおよびトリエチレングリコールジアセテートから成る群より選ばれる１以上の可塑剤をさらに含む。
【０００８】
一部の実施態様ではフィルター材料はタバコ煙から約５０〜約９０％のフェノールを除去する。
【０００９】
一部の実施態様ではフィルター材料はタバコ煙から約５０〜約９０％のクレゾールを除去する。
【００１０】
本発明の第２の態様では喫煙品に導入される平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含むフィルター材料を製造する方法が提供され、この方法は静電紡績、遠心紡績または溶融紡績を含む。
【００１１】
一部の実施態様では、セルロースアセテート溶液が紡績され、その溶液のセルロースアセテート濃度は約６〜約３０％である。
【００１２】
一部の実施態様では微細セルロースアセテート繊維は、遠心力を利用した紡糸口金による紡績によって製造され、紡糸口金は約４５００〜約７５００ｒｐｍの速さで回転する。
【００１３】
一部の実施態様では紡糸口金のオリフィスを通るセルロースアセテート溶液の流速は、約５〜約１００ｍｌ／ｍｉｎである。
【００１４】
一部の実施態様では紡績した後直接、微細セルロースアセテート繊維は不織布シートまたはウェブとして直接敷設される。
【００１５】
一部の実施態様では、微細セルロースアセテート繊維はベースシート上に延伸され、その際に真空引張、空気流、または静電気によって不織布シートまたはウェブが形成される。
【００１６】
本発明の第３の態様ではフィルター材料が第２の態様による方法によって提供される、得られるまたは得ることが可能である。
【００１７】
本発明の第４の態様では喫煙品に導入されるフィルターエレメントまたはフィルターが提供され、このフィルターエレメントまたはフィルターは第１の態様のフィルター材料を含む、または第２の態様の方法によって得られるフィルター材料を含む。
【００１８】
一部の実施態様ではフィルターの圧力降下は、約６０〜約１４０ｍｍＷＧである。
【００１９】
一部の実施態様ではフィルターは、平均直径が約１〜約１５μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体であるフィルター材料を約３０〜約９０ｇ含む。
【００２０】
一部の実施態様ではフィルターは、前記フィルター材料を約４０〜約８０ｇ含む。
【００２１】
本発明の第５の態様では第４の態様のフィルターまたはフィルターエレメントを含む喫煙品が提供される。
【００２２】
本発明の第６の態様では、タバコ煙のろ過における第１または第３の態様のフィルター材料の使用が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の実施態様を添付図面を参照し、あくまで例示を目的として説明する。
【００２４】
【図１】一部の実施態様のフィルターを含む喫煙品の側面から見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
市販の紙巻きタバコフィルターの殆どはセルロースアセテート（ＣＡ）繊維または「トウ」から製造される。このＣＡトウは市販の多くのフィルター付き紙巻きタバコのフィルター材料として使用されており、本明細書では「従来」のセルロースアセテートと称する。従来のＣＡの置換度は典型的には３．０未満であり、好ましくは２．０〜２．８の範囲であり、最も好ましくは２．３〜２．５の範囲である。
【００２６】
従来ＣＡトウのフィラメントの直径はおよそ２０μｍである。従来使用されているＣＡトウのフィラメントは一般的にＹ字型の断面をしている。しかし、フィラメントを小円鋸歯状、Ｘ字型およびＩ字型（または「ドッグボーン」）を含む他の断面形状にすることも知られている。
【００２７】
フィルターロッド中のフィルタートウの量（「トウ重量」と呼ばれるパラメータと関連する）はフィルターロッドの密度を決定する。フィルターロッドの硬さはいわゆる「可塑剤」を添加することで制御可能である。可塑剤としては例えば通常トリアセチンと呼ばれるグリセロールトリアセテートなどがある。可塑剤は接触している箇所で隣接する繊維と結合するバインダーとして実際的に機能する。これによりトウから形成されるロッドの強度または構造的剛性の向上に繋がる。
【００２８】
常に測定されるフィルターパラメータには圧力降下、並びに「タール」またはＮＦＤＰＭ（ニコチンを除く乾燥粒状物）があり、ニコチンのろ過効率とこれらパラメータは相関がある。
【００２９】
圧力降下（「吸引抵抗」とも言う）は、フィルターを介して煙を吸引するために必要とされる紙巻きタバコに喫煙者がかける吸い込み量を決定する。タバコカラムの圧力降下に加算されるフィルターの圧力降下は消費者に許容される範囲になければならず、その範囲は典型的には水位計（ＷＧ）で８０〜１６０ｍｍの範囲である。繊維径や断面形状などのフィルター材料の物理性状によって圧力降下は影響を受ける。加えてフィルター材料をフィルターに導入する方法によっても影響を受ける。例えば、フィルター内でのフィルター材料の充填密度は圧力降下に影響を及ぼす。
【００３０】
ろ過効率とは、フィルターに入る物質に対するフィルターによって保持される物質の割合である。ろ過効率は煙流速に影響され、典型的には標準機械的喫煙方法を利用して決定される。紙巻きタバコフィルターの主目的は、エアロゾル分子を機械的ろ過によって達成される煙粒状物発生量を減少させることである。
【００３１】
本明細書において、ろ過効率は換気領域を塞いだ状態における６０秒間隔で持続時間２秒の３５ｍＬパフで喫煙して測定される。
【００３２】
微粒子相の特定の成分の除去は一般的に「タール」ろ過効率に比例する。気相煙はほぼ影響を受けることなくセルロースアセテートフィルターを通過する。いくつかの半揮発性成分、例えばフェノール種は、従来ＣＡトウによって選択的に保持され、この選択的保持は特定の可塑剤によってさらに強化させてもよい。紙巻きタバコ煙のろ過に使用される時、従来のセルロースアセテートトウはフェノール、クレゾールおよびピリジンを選択的に除去することがわかっている。
【００３３】
驚くべきことに、従来のセルロースアセテートトウを平均直径の小さいセルロースアセテート繊維に置き換えると、選択したフェノール化合物のタバコ煙からの選択的低減度合いが予測よりも大きくなることを発明者らは見出した。
【００３４】
従って、本発明のある態様では喫煙品に導入するフィルター材料であって、従来ＣＡトウを形成する繊維より平均直径が小さいセルロースアセテート繊維を含むフィルター材料が提供される。
【００３５】
フィルター材料は繊維トウまたは不織布シートの形体であり、トウまたはシートは平均直径が約１〜約１５μｍのセルロースアセテート繊維を含む。一部の実施態様では、フィルター材料は、微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウまたは不織布シートの形体である。
【００３６】
本明細書で使用する「微細繊維」、「微細セルロースアセテート繊維」または「微細ＣＡ繊維」とは、その平均直径が約１〜約１５μｍ、約１〜約１０μｍ、約５〜約１０μｍまたは約１〜約７μｍのセルロースアセテート繊維である。
【００３７】
一部の実施態様では平均直径は繊維の数に基づいて計算される。一部の実施態様では平均直径は繊維の質量に基づいて計算される。
【００３８】
一部の実施態様ではフィルター材料は喫煙品中に使用される従来ＣＡトウと類似の構造を備えた繊維トウの形体が好ましい。
【００３９】
一部の実施態様ではフィルター材料は、相対的に短い繊維（具体的に言えば、長さが最大約１００ｍｍの繊維）が融着してウェブを形成するメルトブロー製法によって形成されるシートではない。
【００４０】
一部の実施態様ではフィルター材料、即ちトウまたは不織布シートは、繊維から形成され、その繊維重量の少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％、少なくとも約９９．８％は微細セルロースアセテート繊維である。
【００４１】
これとは別にまたは加えて、一部の実施態様ではフィルター材料は体積基準で少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％、少なくとも約９９．８％の微細繊維を含む。
【００４２】
これとは別にまたは加えて、一部の実施態様ではフィルター材料は表面積基準で少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、少なくとも約９９．５％、少なくとも約９９．８％の微細セルロースアセテート繊維を含む。
【００４３】
トウまたは不織布シートは微細セルロースアセテート繊維のみから構成されてもよく、または微細セルロースアセテート繊維を主成分に構成されてもよい。
【００４４】
一部の実施態様ではトウまたはシートは、微細繊維をフィラメントにする必要がなく、微細セルロースアセテート繊維を使用して例えば紡績または類似の方法によって直接形成することができる。従ってトウまたはシートは個々の微細繊維から作られる。
【００４５】
一部の実施態様では個々の微細繊維の直径は充分に大きく、タバコ煙のろ過などの使用時において消失しない。一部の実施態様では、微細セルロースアセテート繊維の直径は０．３μｍ以上である。
【００４６】
微細繊維がトウの形体である場合、トウは、微細セルロースアセテート繊維から生成されるフィラメントから形成されるのではなく、セルロースアセテートの繊維から直接作られる。
【００４７】
微細セルロースアセテート繊維はセルロースアセテートを含む、またはこれのみから構成される。一部の実施態様ではセルロースアセテートと、これらの製造時および／またはトウまたはシートなどのフィルター材料の製造時に使用されるいずれかの添加剤またはその類似物とを繊維は含む。
【００４８】
例えば、一部の実施態様では繊維形成の際に潤滑剤として機能し、および／または溶剤蒸発速度の制御を補助するポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などの添加剤を含むセルロースアセテート溶液から繊維は形成される。そのような方法で製造された微細繊維中に一部のＰＥＯは残存し得る。誤解を避けるためにＰＥＯは分子質量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｍａｓｓ）が２０，０００ｇ／ｍｏｌを超えるまたは分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ）が１００，０００を超えるエチレンオキサイドのオリゴマーまたはポリマーである。
【００４９】
一部の実施態様では微細繊維は、微細繊維重量の少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％の添加剤を含む。これとは別にまたは加えて、一部の実施態様では微細繊維は、微細繊維重量の最大約２０％、約１５％、約１０％、約５％、約２％の添加剤を含む。
【００５０】
一部の実施態様ではフィルター材料はフィルター材料全量基準で、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％の添加剤を含む。これとは別にまたは加えて、一部の実施態様ではフィルター材料はフィルター材料全量基準で最大約２０％、約１５％、約１０％、約５％、約２％の添加剤を含む。
【００５１】
一部の実施態様では微細繊維は、重量基準で少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％のセルロースアセテートを含む。
【００５２】
微細繊維製造後、フィルター材料は可塑剤などの他の添加剤で処理してもよい。繊維に添加されるこのような添加剤は、繊維それ自体の一部を形成するものとは一般的に扱われない。
【００５３】
一部の実施態様では可塑剤は、トリアセチン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、トリエチルシトレート（ＴＥＣ）およびトリエチレングリコールジアセテート（ＴＥＧＤＡ）から成る群より選ばれる１以上の化合物である。誤解を避けるためにＰＥＧは分子質量が２０，０００ｇ／ｍｏｌ未満または分子量が１００，０００未満のエチレンオキサイドのオリゴマーまたはポリマーである。
【００５４】
一部の実施態様ではフィルター材料は、フィルター材料全量基準で、少なくとも約０．１％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％の可塑剤を含む。これとは別にまたは加えて、一部の実施態様では、フィルター材料はフィルター材料全量基準で最大約２０％、約１５％、約１０％、約５％、約２％の可塑剤を含む。
【００５５】
一部の実施態様ではフィルター材料は、重量基準で少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％のセルロースアセテートを含む。
【００５６】
フィルター材料は許容できるおよび／または望ましいろ過効率を有する。フィルター材料は、タバコ煙などのエアロゾルに対して許容できるおよび／または望ましいろ過効率を有する。
【００５７】
本発明のフィルター材料は、従来のセルロースアセテートトウと比べて、グラム当たりろ過効率が同じかそれ以上であることがわかった。実際多くの実施態様において、本発明のフィルター材料のフィルター材料１グラム当たりろ過効率は、従来セルロースアセテートのそれよりも高い。これによって、同じろ過効果を維持しつつ使用するフィルター材料の量を減らすことができる。
【００５８】
一部の実施態様では、タバコ煙のろ過において許容できるろ過効率とは、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％のニコチンを除く乾燥粒状物（ＮＦＤＰＭ）の除去である。一部の実施態様では、タバコ煙のろ過において許容できるろ過効率とは、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％のニコチンの除去である。
【００５９】
一部の実施態様では本発明のフィルター材料は、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％のＮＦＤＰＭを除去する。一部の実施態様では本発明のフィルター材料は、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％のニコチンを除去する。
【００６０】
微細繊維セルロースアセテートフィルター材料は、従来セルロースアセテートトウと比べて高いフェノール選択性を発揮することもわかった。
【００６１】
一部の実施態様では本発明のフィルター材料は、タバコ煙から約５０％〜約９０％のフェノールを除去する。一部の実施態様では本発明のフィルター材料は、タバコ煙から約５０％〜約９０％のクレゾールを除去する。
【００６２】
従って、本発明のフィルター材料は、フェノールおよびクレゾールに対して従来のセルロースアセテートトウよりも高い選択性を発揮する（後述する実施例でも示す）。
【００６３】
ＣＡ繊維の直径を低減することで、煙微粒子相に対するろ過効率の向上し、および上記予測されるフェノールおよびクレゾールに対するろ過効率の増大することが実験データからわかる。
【００６４】
（製造工程）
セルロースアセテートから繊維を形成するため、セルロースアセテートをアセトン中に溶かして溶液とし、次にこれを１つ以上のオリフィスを通じて強制的に押し出して繊維を形成する。押し出す前にセルロースアセテート溶液をろ過することが好ましい場合が多い。
【００６５】
紡績はセルロースアセテートなどの溶液中物質から繊維を形成するため利用される基本的な技術である。一般的に溶液は、紡糸口金と呼ばれるキャップまたはノズルを通過させられる。紡糸口金は小さな複数の穴を備えるように穿たれ、フィラメントはこの穴それぞれを通じて押し出される。紡糸口金は百から数百、あるいは数千にも及ぶ穴を有する。フィラメントが紡糸口金の穴から出ている間、液状ポリマーはまずゴム状に変質し、そして凝固する。終わりのないフィラメントの押し出しおよび凝固のこの工程は紡績と呼ばれている（しかし、こちらも紡績と呼ばれる、複数の繊維を束ねてフィラメントにするため利用されるプロセスとは区別するべきである）。
【００６６】
押し出したポリマーの凝固は、暖かい空気または不活性ガスの流れの中で溶液を蒸発させることで実施される。
【００６７】
押し出された繊維が凝固する間、または一部の場合これらが固まった後でさえも、強度を与えるためフィラメントを延伸してもよい。延伸は分子鎖を共に引っ張り、繊維の軸に沿ってこれらを配向し、より充分に強い繊維を形成する。これは繊維径を小さくすることもできる。
【００６８】
紡糸口金からセルロースアセテートが出た後、押し出されたフィラメントの表面から溶液が迅速に蒸発する場合がある。これにより表面上にスキンレイヤーの形成が促される。次にフィラメントの胴体内部から溶液が蒸発すると、スキンレイヤーが崩壊し、崩れた形状の断面をした繊維となる。
【００６９】
本発明のフィルター材料は紡績工程によって作られる。このような工程では、平均直径が約１〜約１５μｍの繊維を得るために、溶液のセルロースアセテート濃度、オリフィスサイズおよび／または紡糸口金を通るポリマー溶液の流速などの様々な要素が変化し、および／または制御される。一部の実施態様では紡績工程によって形成される微細セルロースアセテート繊維の平均直径は、約１〜約１５μｍ、約１〜約１０μｍ、約５〜約１０μｍまたは約１〜約７μｍである。一部の実施態様では紡績プロセスによって形成される微細セルロースアセテート繊維の平均直径は、約０．３μｍ以上である。
【００７０】
一部の実施態様では、従来のセルロースアセテートトウで見られるものより細い繊維を提供するため紡績工程は制御される。一部の実施態様では、これは繊維を引き延ばすため静電気を利用した結果（静電紡績）もしくは繊維を吹き出すため高速空気流れを利用した結果であってもよく、または繊維を液状供給ストックから外へ吸引するため遠心力の利用によるもの（いわゆる力学紡績）もしくは溶融紡績によるものであってもよい。
【００７１】
一部の実施態様では遠心紡績を含む工程によって微細セルロースアセテート繊維を形成することが好ましい。
【００７２】
セルロースアセテートの繊維が溶融紡績によって製造される実施態様では、セルロースアセテートがその工程のために所望の粘度を有する温度に加熱される。
【００７３】
セルロースアセテートの繊維が別の紡績工程によって製造される一部の実施態様では、繊維はセルロースアセテート溶液から作製される。一部の実施態様ではセルロースアセテート溶液は、アセトン中のセルロースアセテートから形成され、そのセルロースアセテート濃度は約６〜約３０％、約７％〜約２５％、約８％〜約２０％である。
【００７４】
一部の実施態様では紡績の間に供給ストックは、例えば一部のセルロースアセテート溶液で見られるゲル化とその結果伴うオリフィスの閉塞を防ぐために加熱される。例えば、紡績される供給ストックの温度はおよそ室温（例えば２０℃または２５℃）から約６０℃であってもよい。
【００７５】
遠心力を利用する紡績によって微細繊維が製造される実施態様では、紡糸口金の回転速度は約４５００〜約７５００ｒｐｍまたは約５０００〜約７０００ｒｐｍであってもよい。
【００７６】
一部の実施態様では紡糸口金のオリフィスを通過する供給ストック、即ちセルロースアセテート溶液の流速は約５〜約１００ｍｌ／ｍｉｎ、または約１０〜約５０ｍｌ／ｍｉｎである。一部の実施態様では、この流速は遠心力紡績における上述の回転速度と組み合わせてもよい。
【００７７】
一部の実施態様では、紡績の後直接、微細繊維は不織布シートまたは不織布ウェブとして敷設される。一部の実施態様では、繊維はベースシート上に延伸され、その際に真空引張、空気流、または静電気によって不織布シートが形成される。
【００７８】
一部の実施態様では不織布シートの基本重量または秤量は、約５〜約５０ｇ／ｍ２（ｇｓｍとも言う）、約１０〜約４０ｇ／ｍ２、または約１５〜約３５ｇ／ｍ２である。
【００７９】
一部の実施態様では不織布シートの厚さは、約１００〜約１５００μｍまたは約２５０〜約７５０μｍである。
【００８０】
一部の実施態様では本発明の微細セルロースアセテート繊維は、溶融噴出工程によっては形成されない。
【００８１】
一部の実施態様では本発明の工程は１００ｍｍより長い微細セルロースアセテート繊維を形成することを含む。これら繊維は繊維トウまたは不織布シートを形成するために使用してもよい。一部の実施態様では繊維トウまたは不織布シートは、次にフィルターまたはフィルターエレメント中に導入するのに望ましい大きさに切断される。
【００８２】
（フィルターおよび喫煙品）
フィルター材料は喫煙品またはその一部に導入してもよい。一部の実施態様ではこのフィルター材料を含んだフィルターまたはフィルターエレメントを喫煙品に導入してもよい。フィルター材料、フィルターまたはフィルターエレメントを当業界で既知の方法によって喫煙品に導入してもよい。
【００８３】
本明細書に用いられる用語「喫煙品」は、タバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコ、またはタバコ代替え品をベースにしたかに関係なくシガレット、シガー、シガリロなどの喫煙可能な製品および非燃焼熱製品を含むが、これらに限定されない。一部の実施態様では、本明細書に用いられる用語「喫煙品」にはさらに、内部のタバコを燃やすのではなく加熱する所謂「燃やさない加熱」装置などの吸入装置と同様に、電子タバコや他のニコチン吸入器などのエアロゾル発生器が含まれる。
【００８４】
図１を参照すると、本発明の実施態様の喫煙品１はフィルター２とタバコなどの喫煙材の円筒ロッド３とを含む。喫煙材ロッド３の一端がフィルター２の一端と当接するようにロッド３はフィルター２と並んでいる。フィルター２はプラグラップ（図示せず）に包装され、従来方法でチッピング紙（図示せず）によって喫煙材ロッド３はフィルター２と結合している。フィルター２は実質的に円筒であり、吸い口端４および喫煙材端５を有する。フィルター２は本明細書で説明したフィルター材料６を含む。
【００８５】
微細ＣＡ繊維のろ過特性が向上した影響で、少ないフィルター材料を使用しても、従来ＣＡフィルターと同じかそれ以上のろ過を達成することが可能となる。これは使用に必要なフィルター材料が減ることを意味する。一部の実施態様では、従来の紙巻きタバコのデザインと同一の寸法、つまり目標長さ１４４ｍｍおよび目標円周２４．３ｍｍにすることが好ましい。別の実施態様では、いわゆるスーパースリム、デミスリムなどの異なるフォーマットの喫煙品にフィルターは使用してもよく、それに応じてフィルターの寸法も異なってくる。
【００８６】
フィルターまたはフィルターエレメントに導入した時、フィルター材料は望ましい物理性状を付与する。例えば、フィルターまたはフィルターエレメントの圧力降下は６０〜１４０ｍｍＷＧの間であり、これはフィルターまたはフィルターエレメントが喫煙品に導入される時に望ましい圧力降下となり得るものである。
【００８７】
一部の実施態様では本発明のフィルター材料を含むフィルターの圧力降下は、約６０〜約１４０ｍｍＷＧ、約７０〜約１３０ｍｍＷＧ、約７５〜約１２０ｍｍＷＧ、約８０〜約１１０ｍｍＷＧ、約８５〜約１００ｍｍＷＧまたは約９０〜約９５ｍｍＷＧである。
【００８８】
一部の実施態様では本発明のフィルター材料を含むフィルターは、約３０〜約９０ｍｇまたは約４０〜約８０ｍｇのフィルター材料を含む。これをおよそ１２０〜１３０ｍｇのセルロースアセテートトウが配合される（いわゆるキングサイズフォーマットの）従来のセルロースアセテートフィルターと比較する。別のフィルターフォーマット、具体的に言えばスーパースリム、デミスリム喫煙品のフォーマットでは、使用されるフィルター材料の量は明らかに減少することになる。
【００８９】
従来寸法のフィルターに本発明のフィルター材料を従来より少なく導入する実施態様において、これはフィルターがより低密度でフィルター材料が詰め込まれるものであることを意味する。別の実施態様では空所または他の材料によって囲まれた中心軸ロッドなどのフィルターロッドの一部にのみフィルター材料が存在するようにフィルターが設計される。このような実施態様ではフィルターロッドを介して吸引される主流煙の流路がフィルター材料を確実に通るようにすることが望ましい。また別の実施態様では流路は変化してもよい。別の試みとしてはフィルターは１以上の空洞を有してもよい。このような空洞はフィルター材料プラグと同じ直径を有しなければならない。例えば、この空洞はフィルター材料の２つのプラグの間に形成され、またはフィルター材料の１つのプラグと喫煙材ロッドとの間に形成される。一部の実施態様では、この空洞の中に吸着材、風味剤または添加剤放出部材などのフィルター部材が収容されてもよい。
【００９０】
一部の実施態様ではフィルター材料は、使用時、具体的にはフィルター材料を喫煙品に導入した時に、許容できるおよび／または望ましいろ過効率と、許容できるおよび／または望ましい圧力降下を有する。
【実施例】
【００９１】
セルロースアセテート溶液の遠心紡績によって以下に記載する実験例に使用する微細セルロースアセテート繊維を作製した。濃度および紡糸口金の回転は所望の平均直径の繊維を得るように調整した。繊維を基板シート上に堆積させて除去し、微細セルロースアセテート繊維の不織布シートを得た。
【００９２】
（実施例１）
平均直径が２μｍのセルロースアセテートトウを作製した。この材料のみから構成されるフィルターのろ過特性を試験するため、試験紙巻きタバコを製造して、平均直径が約２０μｍの従来のセルロースアセテートトウのみから構成されるフィルター材料のフィルターを含む対照と比較した。
【００９３】
使用した対照の紙巻きタバコは、平均直径が２０μｍのセルロースアセテートトウから作られるフィルターおよび可塑剤として７％のトリアセチンを含む市販のＬｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ紙巻きタバコである。試験紙巻きタバコを調製するため、Ｌｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ紙巻きタバコのフィルターを取り除いて、平均２μｍ繊維径の可塑剤を加えていないセルロースアセテートフィルターチップのみから構成されるフィルター材料に換えた。
【００９４】
両方の紙巻きタバコにおいて、フィルターチップの換気孔を全て封止した。
【００９５】
対照の紙巻きタバコと同等の圧力降下になるように試験紙巻きタバコのフィルターを形成した。
【００９６】
表１に記載した結果からわかるように、合致させた圧力降下において、対照の紙巻きタバコのフィルター中に使用される直径の小さいセルロースアセテートフィルター材料の量が極めて少ないにも関わらず（対照は１２４ｍｇに対して試験紙巻きは３０ｍｇのセルロースアセテート）、試験紙巻きタバコは相対的に良好なろ過効率を発揮した。タール単位で標準化すると、試験紙巻きタバコのフィルター材料が可塑剤を含まない状態でさえ、フェノールおよびクレゾールの大きな低減が見られる。セルロースアセテート上のトリアセチンはフェノールおよびクレゾールに対する選択的ろ過効率を向上させることが知られている。紙巻きタバコはＩＳＯ喫煙条件で喫煙した。
【００９７】
【表１】
2017512476.tif 000003
【００９８】
負の低減％は発生量の増加を意味し、正の低減％は発生量の減少を意味する。
【００９９】
（実施例２）
異なる繊維径のセルロースアセテートフィルター材料の効果を調査するためこの実験を行った。
【０１００】
対照の紙巻きタバコを得るために、Ｌｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ紙巻きタバコからフィルターチップを取り除き、２０μｍ繊維径の標準セルロースアセテートフィルターチップ（ＣＡ２０μｍと表示する）に換えた。試験紙巻きタバコとして、Ｌｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ紙巻きタバコからフィルターチップを取り除き、（ｉ）平均直径が７μｍの繊維のみから構成されるフィルター材料のセルロースアセテートフィルターチップ、（ｉｉ）平均直径が２μｍの繊維のみから構成されるフィルター材料のセルロースアセテートフィルターチップ、（ｉｉｉ）平均直径が０．８μｍの繊維のみから構成されるフィルター材料のセルロースアセテートフィルターチップに換えた。
【０１０１】
ろ過に必要な直径の小さいセルロースアセテートの量が少ないことから、口径の狭いフィルターチューブに導入して、より良好な「充填」値とした。
【０１０２】
今回いずれのフィルターでも可塑剤は使用せず、またフィルターチップの換気もなかった。紙巻きタバコはＩＳＯ喫煙条件で喫煙した。
【０１０３】
煙微粒子状物質（ＮＦＤＰＭ、ニコチン、ヒドロキノン、レソルシノール、カテコール）に対するろ過効率を表２に示す。直径の小さいセルロースアセテート繊維を使用するとろ過効率が上昇することを結果は証明している。フェノールおよびクレゾールのろ過効率は直径の小さいセルロースアセテート繊維の使用量が増えることで向上する。
【０１０４】
【表２】
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＊チューブＣＡを取り除いたもの
【０１０５】
表２記載の選択性データは、フェノール除去において微細繊維が非常に好ましいことを強く示している。選択性は煙分析対象物のろ過効率に対するＮＦＤＰＭのろ過効率の比として定義される。ある毒性物質に対して１より大きい選択性があれば選択性があると言え、数値が大きいほど選択性が高い。煙からタールよりも毒性物質をより多く除去できることを意味するので選択性は好ましい性状である。
【０１０６】
（実施例３）
可塑剤および直径の低減の効果について調査するためこの実験を行った。
【０１０７】
対照の紙巻きタバコは、直径が約２０μｍの繊維の可塑剤を加えた従来のセルロースアセテートトウを含むフィルターを有する市販のＬｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅである（以下ＣＡ＋Ｐｚと称する）。試験紙巻きタバコとして、Ｌｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ紙巻きタバコからフィルターチップを取り除き、（ｉ）繊維径が２０μｍの可塑剤を加えていないセルロースアセテートトウ（ＣＡ  ｎｏ  Ｐｚと表示する）、（ｉｉ）平均直径が９μｍの可塑剤を加えていないセルロースアセテートトウ（９μｍと表示する）に置き換えた。
【０１０８】
全ての紙巻きタバコにおいて、いずれのフィルターチップの換気も完全に封止した。Ｌｕｃｋｙ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｂｌｕｅ対照フィルターは７％のトリアセチンを含有している。これはフェノールおよびクレゾールに対する選択性を高めるものとして知られている。
【０１０９】
フィルターチップの圧力降下をおよそ８５ｍｍＷＧに合わせた。標準セルロースアセテート重量は１２５ｍｇであるのに対して、直径の小さいセルロースアセテート繊維フィルターチップの重量は９１ｍｇだった。紙巻きタバコはＩＳＯ喫煙条件で喫煙した。
【０１１０】
前記した通り、圧力降下を合致させると、より直径の小さい繊維の材料は必要量が少なくなる。また表３記載の結果が示すように、これはより高いろ過効率を与える。
【０１１１】
【表３】
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【０１１２】
トリアセチンがフェノールおよびクレゾールのろ過に大きな影響を及ぼすことがわかる。しかし可塑剤を加えていない材料を鑑みると、直径の小さい繊維はフェノールおよびクレゾールに対する選択性を向上させるように考えられる。
【０１１３】
様々な課題を解決し技術を発展させることを目的として、図示を含むこの開示全体は、請求項に係る発明を実施して優れたフィルター材料を提供し得る種々の実施形体を示している。この開示の利点および特徴は、実施形体という典型的な例を示すことのみであって、包括的および／または排他的ではない。それらは理解を助けるため、および請求された特徴を教示するためだけに提出される。当然のことながら、開示の利点、実施態様、例示、機能、特徴、構造および／または他の側面は請求項または請求項の均等物の限定によって定義されるように、開示されたものに限定されず、また開示の範囲および／またはその意図から外れない限り他の実施態様を利用しても良く、変更を加えても良い。種々の実施態様は、説明した要素、成分、特徴、部品、工程、手法などの種々の組み合わせを適宜含んでも良いし、それらのみから構成されても良いし、またはそれらを主に構成されても良い。加えて、この開示は現在請求していないが将来請求し得る他の発明を含んでいる。
【図１】
2017512476.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月29日(2015.9.29)
【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】
喫煙品に導入されるフィルター材料であって、平均直径が約１〜約１０μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウの形体であるフィルター材料。
【請求項２】
トウが繊維から形成され、この繊維の少なくとも約８０重量％が微細セルロースアセテート繊維であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター材料。
【請求項３】
微細セルロースアセテート繊維の直径が０．３μｍ以上で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材料。
【請求項４】
微細セルロースアセテート繊維がセルロースアセテートおよび添加剤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材料。
【請求項５】
フィルター材料はトリアセチン、ポリエチレングリコール、トリエチルシトレートおよびトリエチレングリコールジアセテートから成る群より選ばれる１つ以上の可塑剤をさらに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材料。
【請求項６】
フィルター材料がタバコ煙から約５０〜約９０％のフェノールを除去する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材料。
【請求項７】
フィルター材料がタバコ煙から約５０〜約９０％のクレゾールを除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフィルター材料。
【請求項８】
喫煙品に導入される平均直径が約１〜約１０μｍの微細セルロースアセテート繊維を含むフィルター材料の製造方法であって、この方法は静電紡績、遠心紡績または溶融紡績を含む。
【請求項９】
セルロースアセテート濃度が約６〜約３０％のセルロースアセテート溶液から紡績することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
微細セルロースアセテート繊維が遠心力を利用した紡糸口金による紡績によって製造され、紡糸口金が約４５００〜約７５００ｒｐｍの速さで回転することを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
紡糸口金のオリフィスを通るセルロースアセテート溶液の流速が約５〜約１００ｍｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
紡績した後直接、微細セルロースアセテート繊維は不織布シートまたはウェブとして敷設されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
微細セルロースアセテート繊維はベースシート上に延伸され、その際に真空引張、空気流、または静電気によって不織布シートまたはウェブが形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって得られるまたは得ることが可能なフィルター材料。
【請求項１５】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフィルター材料を含む、または請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって得られるフィルター材料を含むフィルターエレメントまたはフィルター。
【請求項１６】
圧力降下が約６０〜約１４０ｍｍＷＧであることを特徴とする請求項１５に記載のフィルター。
【請求項１７】
平均直径が約１〜約１０μｍの微細セルロースアセテート繊維を含む繊維トウの形体であるフィルター材料を約３０〜約９０ｇ含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフィルター。
【請求項１８】
フィルター材料の含有量が約４０〜約８０ｇであることを特徴とする請求項１７に記載のフィルター。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載のフィルターまたはフィルターエレメントを含む喫煙品。
【請求項２０】
タバコ煙のろ過における請求項１乃至７および請求項１４のいずれか１項に記載のフィルター材料の使用。
【国際調査報告】
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