JP7628604B2 - 非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシート、非燃焼加熱型香味吸引器、及び非燃焼加熱型香味吸引システム - Google Patents
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Description
前記たばこ含有セグメントが、エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントと、前記非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む第二のセグメントと、を含み、
前記マウスピースセグメントが、冷却セグメントと、フィルターセグメントと、を含む、[14]に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
前記マウスピースセグメントが、フィルター濾材を有するフィルターセグメントを備え、
前記フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成される、[14]に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
前記たばこ含有セグメントに隣接する隣接部材と、
前記たばこ含有セグメントを巻包する巻包材、または前記たばこ含有セグメントと前記隣接部材とを巻包する巻包材と、
をさらに備え、
前記巻包材が、当接する被巻装部材よりも高い伝熱性を有する高伝熱部を有し、
当該高伝熱部が、たばこ含有セグメントの下流端近傍を巻包している、[14]に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
前記たばこ含有セグメントを加熱する加熱装置と、
を備える非燃焼加熱型香味吸引システム。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシート(以下、「たばこシート」ともいう。)はファイバー状材料を含む。本実施形態に係るたばこシートはファイバー状材料を含むため、嵩高く、高い膨嵩性を有する。そのため、本実施形態に係るたばこシートを用いることでたばこ含有セグメントの総熱容量を低減することができ、たばこ含有セグメントに充填されたたばこシートをエアロゾル生成に十分に寄与させることができる。また、本実施形態に係るたばこシートはたばこ原料やエアロゾル発生剤、成型剤をさらに含むことが好ましく、これらの配合割合を所定の範囲内とすることで、たばこシートの膨嵩性がより向上する。
本実施形態に係るたばこシートに含まれるファイバー状材料としては、繊維のようなファイバー形状を有する材料であれば特に限定されない。ファイバー状材料としては、例えば、ファイバー状パルプ、ファイバー状たばこ材料、ファイバー状合成セルロース等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、繊維剛性の観点から、ファイバー状材料としてはファイバー状パルプが好ましい。
前記ファイバー状材料がファイバー状たばこ材料以外である場合、本実施形態に係るたばこシートは、さらにたばこ原料を含むことができる。たばこ原料としてはたばこ成分が含まれるものであれば特に限定されないが、例えばたばこ粉末やたばこ抽出物が挙げられる。たばこ粉末としては、例えば葉たばこ、中骨、残幹等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらを所定の大きさに裁刻することで、たばこ粉末として使用することができる。たばこ粉末の大きさとしては、乾式レーザー回折法により測定される体積基準の粒度分布における累積90%粒子径(D90)が200μm以上であることが、更なる膨嵩性向上の観点から好ましい。たばこ抽出物としては、例えば葉たばこを粗砕し、これを水等の溶媒と混合・攪拌することで葉たばこから水溶性成分を抽出し、得られた水抽出物を減圧乾燥して濃縮することで得られるたばこ抽出物が挙げられる。
前記ファイバー状材料がファイバー状合成セルロース等のファイバー状成型剤以外である場合、本実施形態に係るたばこシートは、形状担保の観点から、さらに成型剤を含むことが好ましい。成型剤としては、例えば多糖類、タンパク、合成ポリマー等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。多糖類としては、例えばセルロース誘導体、天然由来の多糖類が挙げられる。
本実施形態に係るたばこシートは、加熱時の煙量増加の観点から、さらにエアロゾル発生剤を含むことが好ましい。エアロゾル発生剤としては、例えばグリセリン、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記ファイバー状材料がファイバー状パルプ等のファイバー状補強剤以外である場合、本実施形態に係るたばこシートは、更なる物性向上の観点から、さらに補強剤を含むことができる。補強剤としては、例えばパルプ、ペクチン懸濁水など乾燥すると膜を形成する表面コーティング機能をもった液状物質等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るたばこシートは、品質保持の観点から、さらに保湿剤を含むことができる。保湿剤としては、例えばソルビトール、エリスリトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、マンニトール、還元麦芽糖水飴等の糖アルコール等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るたばこシートは、前記ファイバー状材料、前記たばこ原料、前記成型剤、前記エアロゾル発生剤、前記補強剤、前記保湿剤以外にも、必要に応じて香料、呈味料等の香味料、着色剤、湿潤剤、保存料、無機物質等の希釈剤等を含むことができる。
本実施形態に係るたばこシートの膨嵩性は、190cc/100g以上であることが好ましい。該膨嵩性が190cc/100g以上であることにより、非燃焼加熱型香味吸引器のたばこ含有セグメントの総熱容量を十分に低減することができ、たばこ含有セグメントに充填されたたばこシートがエアロゾル生成により寄与できるようになる。該膨嵩性は210cc/100g以上であることがより好ましく、230cc/100g以上であることがさらに好ましい。該膨嵩性の範囲の上限は特に限定されないが、例えば800cc/100g以下であることができる。なお、該膨嵩性は、たばこシートを0.8mm×9.5mmのサイズに裁刻し、22℃、60%の調和室内で48時間存置した後、DD-60A(商品名、ボルグワルド社製)にて測定される値である。測定は、裁刻されたたばこシート15gを内径60mmの円筒形容器に入れ、3kg荷重で30秒圧縮した時の容積を求めることで行われる。
本実施形態において「たばこシート」とは、たばこシートを構成する成分がシート形状に成形されたものである。ここで「シート」とは、略平行な1対の主面、及び側面を有する形状をいう。たばこシートの長さ及び幅は、特段制限されることはなく、充填する態様に合わせて適宜調整できる。たばこシートの厚さは、特に限定されないが、伝熱効率と強度の兼ね合いから、100~1000μmが好ましく、150~600μmがより好ましい。
本実施形態に係るたばこシートは、例えば圧延法、キャスト法等の公知の方法で製造することができる。このような方法で製造された各種たばこシートについては、「たばこの事典、たばこ総合研究センター、2009.3.31」に詳細が開示されている。
圧延法によりたばこシートを製造する方法としては、例えば、以下の工程を含む方法を挙げることができる。
(1)水、たばこ粉末、エアロゾル発生剤、成型剤、及びファイバー状パルプを混合して混合物を得る工程。
(2)当該混合物を圧延ローラーに投入して圧延する工程。
(3)圧延ローラー上の圧延成形品をドクターナイフで剥離し、ネットコンベアーに移送し、乾燥機で乾燥する工程。
この方法でたばこシートを製造する場合、目的に応じて、各圧延ローラーの表面を加温又は冷却してもよく、各圧延ローラーの回転数を調整してもよい。また、各圧延ローラーの間隔を調整することで、所望の坪量のたばこシートを得ることができる。
キャスト法によりたばこシートを製造する方法としては、例えば、以下の工程を含む方法を挙げることができる。
(1)水、たばこ粉末、エアロゾル発生剤、成型剤、及びファイバー状パルプを混合して混合物を得る工程。
(2)当該混合物を薄く延ばして(キャストして)乾燥し、たばこシートとする工程。
この方法でたばこシートを製造する場合、水、たばこ粉末、エアロゾル発生剤、成型剤、及びファイバー状パルプを混合したスラリーに対して紫外線照射もしくはX線照射することで、ニトロソアミン等の一部の成分を除去する工程を加えてもよい。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器は、本実施形態に係るたばこシートを含むたばこ含有セグメントを備える。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器は、本実施形態に係る膨嵩性の高いたばこシートが充填されたたばこ含有セグメントを備えるため、たばこ含有セグメントの総熱容量を十分に低減することができ、たばこ含有セグメントに充填されたたばこシートがエアロゾル生成により寄与できるようになる。
たばこ含有セグメント2は、本実施形態に係るたばこシートが巻紙(以下、「ラッパー」ともいう)内に充填されている。たばこシートを巻紙内に充填する方法は特に限定されないが、例えばたばこシートをラッパーで包んでもよく、筒状のラッパー内にたばこシートを充填してもよい。たばこシートの形状が矩形状のように長手方向を有する場合、たばこシートは該長手方向がラッパー内でそれぞれ不特定の方向となるように充填されていてもよく、たばこ含有セグメント2の軸方向又は該軸方向に対して垂直な方向となるように整列させて充填されていてもよい。
図1に示されるように、冷却セグメント3は筒状部材7で構成される態様を挙げることができる。筒状部材7は例えば厚紙を円筒状に加工した紙管であってもよい。
センターホールセグメントは1つまたは複数の中空部を有する充填層と、該充填層を覆うインナープラグラッパー(内側巻紙)とで構成される。例えば、図1に示されるように、センターホールセグメント4は、中空部を有する第二の充填層9と、第二の充填層9を覆う第二のインナープラグラッパー10とで構成される。センターホールセグメント4は、マウスピースセグメント6の強度を高める機能を有する。第二の充填層9は、例えば酢酸セルロース繊維が高密度で充填されトリアセチンを含む可塑剤が酢酸セルロース質量に対して、6質量%以上、20質量%以下添加されて硬化された内径φ1.0mm以上、φ5.0mm以下のロッドとすることができる。第二の充填層9は繊維の充填密度が高いため、吸引時は、空気やエアロゾルは中空部のみを流れることになり、第二の充填層9内はほとんど流れない。センターホールセグメント4内部の第二の充填層9が繊維充填層であることから、使用時の外側からの触り心地は、使用者に違和感を生じさせることが少ない。なお、センターホールセグメント4が第二のインナープラグラッパー10を持たず、熱成型によってその形が保たれていてもよい。
フィルターセグメント5の構成は特に限定されないが、単数または複数の充填層から構成されてよい。充填層の外側は一枚または複数枚の巻紙で巻装されてよい。フィルターセグメント5のセグメント当たりの通気抵抗は、フィルターセグメント5に充填される充填物の量、材料等により適宜変更することができる。例えば、充填物が酢酸セルロース繊維である場合、フィルターセグメント5に充填される酢酸セルロース繊維の量を増加させれば、通気抵抗を増加させることができる。充填物が酢酸セルロース繊維である場合、酢酸セルロース繊維の充填密度は0.13~0.18g/cm3であることができる。なお、通気抵抗は通気抵抗測定器(商品名:SODIMAX、SODIM製)により測定される値である。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器と、該非燃焼加熱型香味吸引器のたばこ含有セグメントを加熱する加熱装置と、を備える。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器及び前記加熱装置以外に、他の構成を有していてもよい。
本実施態様は、以下の[1a]~[19a]を含む。本実施形態によれば、使用の前半から後半にわたって使用者に供給される各成分のバランスが均一な非燃焼加熱型香味吸引器及び非燃焼加熱型香味吸引システムを提供することができる。
前記たばこ含有セグメントが、エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントと、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む第二のセグメントと、を含み、
前記マウスピースセグメントが、冷却セグメントと、フィルターセグメントと、を含む非燃焼加熱型香味吸引器。
前記液体不透過層が、金属箔、ポリマーフィルム、又は、修飾セルロース、修飾でんぷん、ポリビニルアルコール及び酢酸ビニルからなる群から選択されるコート剤の層からなり、
前記ラッパーの一方の端部と他方の端部において、前記ラッパーの前記液体不透過層同士が接着されることで、前記ラッパーが筒状に形成されている、[4a]~[6a]のいずれかに記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
前記非燃焼加熱型香味吸引器の前記たばこ含有セグメントを加熱するヒータを備える加熱装置と、
を備える非燃焼加熱型香味吸引システム。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器では、たばこ含有セグメントが、エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントと、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む第二のセグメントを含む。そのため、たばこ含有セグメントを加熱する際に、沸点が高い(蒸気圧が低い)エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントの加熱温度を高くし、かつ、沸点が低い(蒸気圧が高い)たばこ成分等の香味成分を含む第二のセグメントの加熱温度を低くすることができる。これにより、使用の前半における沸点が低い(蒸気圧が高い)香味成分の揮発を抑制でき、使用の後半まで香味成分の揮発及び供給を維持することができる。さらに、使用の前半における沸点が高い(蒸気圧が低い)エアロゾル発生剤の揮発を促進できる。したがって、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器では、使用の前半から後半にわたって使用者に供給される各成分のバランスを均一にすることができる。
本実施形態に係るたばこ含有セグメントは、エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントと、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む第二のセグメントと、を含む。本実施形態に係るたばこ含有セグメントは、前記第一のセグメント及び/又は前記第二のセグメントを複数含んでもよい。
本実施形態に係る第一のセグメントは、エアロゾル発生剤を含む。エアロゾル発生剤としては、例えばグリセリン、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る第二のセグメントは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む。すなわち、第二のセグメントはたばこ成分等の香味成分を含む。第二のセグメントは、例えば筒状のラッパーと、前記ラッパー内部に充填された本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートとを含むことができる。
たばこ含有セグメントの構成は、たばこ含有セグメントが前記第一のセグメントと前記第二のセグメントを含めば特に限定されないが、前記第二のセグメントが、前記第一のセグメントに対して前記マウスピースセグメント側(下流側)に配置されていることが好ましい。例えば図3(a)に示されるように、柱状の第二のセグメント105が柱状の第一のセグメント104に対してマウスピースセグメント103側(下流側)に配置されていることができる。図3(a)において、第一のセグメント104は、エアロゾル発生剤を含み植物繊維で構成される不織布109が第一のラッパー110内に充填されて構成されることができる。また、第二のセグメント5は、たばこシート111が第二のラッパー112内に充填されて構成されることができる。第一のセグメント及び第二のセグメントに含まれる各成分の揮発のしやすさは主に加熱温度で決まるが、揮発する成分と相溶性が高い物質が周辺に存在することで、前記成分の揮発が促進される。前記構成では、第一のセグメントで揮発したエアロゾル発生剤が、吸引時に第二のセグメントに流れ込んだ瞬間に冷却されて液化(エアロゾル化)し、第二のセグメント内に存在する香味成分(例えばニコチン)をエアロゾル内に溶解してたばこ含有セグメント外に運び出すことで、第二のセグメント内の前記香味成分の濃度が下がり、揮発が促進される。これにより、第二のセグメントの温度をそれほど上げなくても、リリース効率が担保される。そのため、低温においてパフ動作の都度、第二のセグメントから前記香味成分をリリースさせることができ、結果として前記香味成分が出尽くしてしまうことを抑制することができる。たばこ含有セグメントの軸方向における、第二のセグメントの長さ(B)に対する第一のセグメントの長さ(A)の比率(A/B)は、0.3~3.0が好ましく、0.5~2.0がより好ましい。
本実施形態に係るマウスピースセグメントは、冷却セグメントと、フィルターセグメントと、を含む。本実施形態に係るマウスピースセグメントは、冷却セグメント及び/又はフィルターセグメントを複数含んでもよい。また、本実施形態に係るマウスピースセグメントは、前記冷却セグメント及び前記フィルターセグメント以外の他のセグメントを含んでもよい。他のセグメントとしては、例えばセンターホールセグメント等が挙げられる。
図3(a)に示されるように、冷却セグメント106は筒状部材113で構成される態様を挙げることができる。筒状部材113は例えば厚紙を円筒状に加工した紙管であってもよい。
センターホールセグメントは1つまたは複数の中空部を有する充填層と、該充填層を覆うインナープラグラッパー(内側巻紙)とで構成される。例えば、図3(a)に示されるように、センターホールセグメント107は、中空部を有する第二の充填層115と、第二の充填層115を覆う第二のインナープラグラッパー116とで構成される。センターホールセグメント107は、マウスピースセグメント103の強度を高める機能を有する。第二の充填層115は、例えば酢酸セルロース繊維が高密度で充填されトリアセチンを含む可塑剤が酢酸セルロース質量に対して、6質量%以上、20質量%以下添加されて硬化された内径φ1.0mm以上、φ5.0mm以下のロッドとすることができる。第二の充填層115は繊維の充填密度が高いため、吸引時は、空気やエアロゾルは中空部のみを流れることになり、第二の充填層115内はほとんど流れない。センターホールセグメント107内部の第二の充填層115が繊維充填層であることから、使用時の外側からの触り心地は、使用者に違和感を生じさせることが少ない。なお、センターホールセグメント107が第二のインナープラグラッパー116を持たず、熱成型によってその形が保たれていてもよい。
フィルターセグメントの構成は特に限定されないが、単数または複数の充填層から構成されてよい。例えば図3(a)に示されるように、フィルターセグメント108において、第一の充填層117の外側は第一のインナープラグラッパー118(内側巻紙)で巻装されてよい。フィルターセグメントのセグメント当たりの通気抵抗は、フィルターセグメントに充填される充填物の量、材料等により適宜変更することができる。例えば、充填物が酢酸セルロース繊維である場合、フィルターセグメントに充填される酢酸セルロース繊維の量を増加させれば、通気抵抗を増加させることができる。充填物が酢酸セルロース繊維である場合、酢酸セルロース繊維の充填密度は0.13~0.18g/cm3であることができる。また、同じ充填密度においても、充填する酢酸セルロース繊維の太さは太い方が低い通気抵抗を発現するためには好ましい。酢酸セルロース繊維の1本の太さは、5~20デニール/フィラメントが好ましい。さらには、フィルターセグメントの高速製造の観点で7~13デニール/フィラメントであることがさらに好ましい。なお、通気抵抗は通気抵抗測定器(商品名:SODIMAX、SODIM製)により測定される値である。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器の軸方向の長さは特に限定されないが、40mm以上、90mm以下であることが好ましく、50mm以上、75mm以下であることがより好ましく、50mm以上、60mm以下であることがさらに好ましい。また、非燃焼加熱型香味吸引器の周の長さは16mm以上、25mm以下であることが好ましく、20mm以上、24mm以下であることがより好ましく、21mm以上、23mm以下であることがさらに好ましい。例えば、たばこ含有セグメントの長さは20mm、冷却セグメントの長さは20mm、センターホールセグメントの長さは8mm、フィルターセグメントの長さは7mmである態様を挙げることができる。なお、フィルターセグメントの長さは4mm以上、20mm以下の範囲内で選択可能である。また、その際のフィルターセグメントの通気抵抗は、セグメント当たり10mmH2O/seg以上、60mmH2O/seg以下であるように選択される。これら個々のセグメント長さは、製造適性、要求品質等に応じて、適宜変更できる。さらには、センターホールセグメントを用いずに、冷却セグメントの下流側にフィルターセグメントのみを配置しても、非燃焼加熱型香味吸引器として機能させることができる。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器と、前記非燃焼加熱型香味吸引器の前記たばこ含有セグメントを加熱するヒータを備える加熱装置と、を備える。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器を備えるため、使用の前半から後半にわたって使用者に供給される各成分のバランスが均一である。本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システムは、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器及び前記加熱装置以外の他の構成を有していてもよい。
本実施態様は、以下の[1b]~[7b]を含む。本実施形態によれば、加熱により生成される成分のデリバリー量が改善された非燃焼加熱型香味吸引器及び非燃焼加熱型香味吸引システムを提供できる。
前記マウスピースセグメントが、フィルター濾材を有するフィルターセグメントを備え、
前記フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成される、非燃焼加熱型香味吸引器。
P=(D1×100)/D2 (1)
P(%):圧縮変化率
D1(mm):フィルター濾材が通気方向に垂直な方向に変形するように、長軸方向の単位長さ当たりの圧縮荷重3N/mm、圧縮時間10秒の条件でフィルター濾材を圧縮した後の圧縮方向のフィルター濾材の直径
D2(mm):圧縮前のフィルター濾材の平均直径
本発明の一実施形態である非燃焼加熱型香味吸引器(単に「非燃焼加熱型香味吸引器」とも称する。)は、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含むたばこ含有セグメントと、マウスピースセグメントとを備える棒状の非燃焼加熱型香味吸引器であって、
前記マウスピースセグメントが、フィルター濾材を有するフィルターセグメントを備え、
前記フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成される、非燃焼加熱型香味吸引器である。
本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器の一例を図9に示す。以下、該図9を参照しながら非燃焼加熱型香味吸引器の説明を行う。
非燃焼加熱型香味吸引器210では、たばこ含有セグメント211等の加熱により生成される成分がマウスピースセグメントを通過して使用者の口内に運ばれる。加熱により生成される成分としては、例えば、香料由来の香味成分や、たばこ葉由来のニコチンやタール、エアロゾル発生剤由来のエアロゾル成分が挙げられる。なお、本明細書において、エアロゾル発生剤とは、エアロゾルを生成するための基材である。
アスペクト比=h/w
wは柱状体の底面の幅(本明細書においては、たばこ含有セグメント側の底面の幅とする。)、hは高さであり、h≧wであることが好ましい。本明細書においては、長軸方向はhで示された方向であると規定する。したがって、仮にw≧hである場合においてもhで示された方向を便宜上長軸方向と称する。底面の形状は限定されず、多角、角丸多角、円、または楕円等であってよく、幅wは当該底面が円形の場合は直径、楕円形である場合は長径、または多角形もしくは角丸多角である場合は外接円の直径もしくは外接楕円の長径である。
非燃焼加熱型香味吸引器210の長軸方向の長さhは、特段制限されず、例えば、通常40mm以上であり、45mm以上であることが好ましく、50mm以上であることがより好ましい。また、通常100mm以下であり、90mm以下であることが好ましく、80mm以下であることがより好ましい。
非燃焼加熱型香味吸引器210の柱状体の底面の幅wは、特段制限されず、例えば、通常5mm以上であり、5.5mm以上であることが好ましい。また、通常10mm以下であり、9mm以下であることが好ましく、8mm以下であることがより好ましい。
非燃焼加熱型香味吸引器の長軸方向の長さにおける、前記冷却セグメント、及び前記フィルターセグメントの長さの割合(冷却セグメント:フィルターセグメント)は、特段制限されないが、香料のデリバリー量の観点から、通常0.60:1.40~1.40:0.60であり、0.80~1.20:0.80~1.20であり、0.85~1.15:0.85~1.15であることが好ましく、0.90~1.10:0.90~1.10であることがより好ましく、0.95~1.05:0.95~1.05であることがさらに好ましい。
冷却セグメント及びフィルターセグメントの長さの割合を上記範囲内とすることで、冷却効果、生成した蒸気及びエアロゾルが冷却セグメントの内壁に付着することによるロスを抑制する効果、及びフィルターの空気量及び香味の調整機能のバランスがとれて、良好な香味を呈する効果を実現できる。特に、冷却セグメントを長くすると、エアロゾル等の粒子化が促進され良好な香味を実現できるが、長すぎると通過する物質の内壁への付着が生じてしまう。
通気抵抗は、ISO標準法(ISO6565:2015)に従って、例えばセルリアン社製フィルター通気抵抗測定器を使用して測定される。通気抵抗は、非燃焼加熱型香味吸引器210の側面における空気の透過が行なわれない状態で一方の端面(第1端面)から他方の端面(第2端面)に所定の空気流量(17.5cc/min)の空気を流した際の、第1端面と第2端面との気圧差を指す。単位は、一般的にはmmH2Oで表す。通気抵抗と非燃焼加熱型香味吸引器の長さとの関係は、通常実施する長さ範囲(長さ5mm~200mm)においては比例関係であることが知られていて、長さが倍になれば、非燃焼加熱型香味吸引器の通気抵抗は倍になる。
マウスピースセグメント214は、フィルター濾材を有するフィルターセグメント213を備え、該フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成されていれば特段制限されず、例えば、図9に示すように、冷却セグメント212と、上記のフィルター濾材を含むフィルターセグメント213とを含み、非燃焼加熱型香味吸引器210の軸方向に対して、冷却セグメント212が、たばこ含有セグメント211とフィルターセグメント213とに隣接して挟持されるように構成されている態様とすることができる。以下、フィルターセグメント213及び冷却セグメント212について詳細に説明する。
フィルターセグメント213は、フィルター濾材を含み、該フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成されており、一般的なフィルターとしての機能を有していれば特に制限されない。フィルターの一般的な機能とは、例えば、エアロゾル等を吸引する際に混ざる空気量の調整や、香味の軽減、ニコチンやタールの軽減等が挙げられるが、これらの機能を全て備えていることは要しない。また、紙巻きたばこ製品と比較して、生成される成分が少なく、また、たばこ充填物の充填率が低くなる傾向のある非燃焼加熱型香味吸引システムにおいては、濾過機能を抑えつつたばこ充填物の落下を防止する、ということも重要な機能の一つである。
フィルターセグメント213の周方向断面形状の周の長さは、製品のサイズに合わせて適宜変更し得るが、通常14.0mm以上、27.0mm以下であり、15.0mm以上、26.0mm以下であることが好ましく、16.0mm以上、25.0mm以下であることがより好ましい。
フィルターセグメント213の長軸方向の長さは、製品のサイズに合わせて適宜変更し得るが、通常15mm以上、35mm以下であり、17.5mm以上、32.5mm以下であることが好ましく、20.0mm以上、30.0mm以下であることがより好ましい。
フィルターセグメント213の形状や寸法が上記範囲となるように、フィルター濾材の形状や寸法を適宜調整できるが、フィルター濾材の長軸方向の長さは、製品のサイズに合わせて適宜変更することができ、所望の硬さを得ることができる観点から、通常3mm以上、30mm以下であり、5mm以上、20mm以下であることが好ましく、8mm以上、18mm以下であることがより好ましく、10mm以上、15mm以下であることがさらに好ましい。
上記の通気抵抗は、ISO標準法(ISO6565)に従って、例えばセルリアン社製フィルター通気抵抗測定器を使用して測定される。フィルターセグメント213の通気抵抗は、フィルターセグメント213の側面における空気の透過が行なわれない状態で一方の端面(第1端面)から他方の端面(第2端面)に所定の空気流量(17.5cc/min)の空気を流した際の、第1端面と第2端面との気圧差を指す。単位は、一般的にはmmH2Oで表す。フィルターセグメント213の通気抵抗とフィルターセグメント213の長さとの関係は、通常実施する長さ範囲(長さ5mm~200mm)においては比例関係であることが知られていて、長さが倍になれば、フィルターセグメント213の通気抵抗は倍になる。
フィルターセグメント213の製造において、通気抵抗の調整や添加物(公知の吸着剤や香料(例えばメンソール)、粒状の活性炭、香料保持材等)のフィルター濾材への添加を適宜設計できる。
トウを構成する繊維の周方向断面の形状は、Y形状である。Y形状の繊維形状を有するトウを用いた場合、円形状等の一般的な繊維形状を有するトウを用いた場合と比較して、その繊維形状が複雑であるため、デリバリー量に優れるフィルターセグメントが得られやすく、特に、少ない使用量で、つまりコストを抑えつつ、高い成分デリバリー量及び所望の硬さを有するフィルターセグメントを製造することができる。
繊維の単繊維デニール(g/9000m)は、加熱により生成される成分のデリバリー量の向上の観点から、8以上、12以下であれば特段制限されず、9以上、11以下であってもよい。繊維の単繊維デニールが上記範囲を下回ると、フィルター濾材を構成する繊維の構造が密になりすぎるため成分のデリバリー量が減少し、また、上記範囲を上回ると、フィルター濾材を構成する繊維の構造が疎になりすぎるため十分な硬さが得られない。繊維の総繊維デニール(g/9000m)は、特段制限されないが、加熱により生成される成分のデリバリー量の向上の観点から、総繊デニールは12000以上、35000以下であってよく、15000以上、30000以下であることが好ましい。これらの単繊維デニール及び総繊維デニールは、マウスピースセグメントの円周が22mmであるときに特に好ましい。繊維を充填したフィルターの場合は、フィルター硬さを向上させるためにトリアセチンを総繊維重量に対して、5重量%以上、10重量%以下で添加してもよい。
周方向断面がY形状の繊維の製造方法は、特段制限されないが、例えばアセテート繊維とする場合、パルプ原料の酢化を経てアセテートフレーク(酢酸繊維素)を製造し、その後、溶解機でアセトンにアセテートフレークを溶解させ(ドープ)、紡糸することで繊維状の束を製造することができるが、この紡糸工程において、ノズル口金の形状を変更することで周方向断面をY形状とすることができ、また、ノズル孔径を変更することで繊維の太さ(フィラメントデニール)を変更することができる。その後、必要な通気抵抗に応じてトータルデニールを決定し、それにより集束糸数(トータルでニール÷フィラメントデニール)が決定され、必要な紡糸室数を使用して紡糸され、紡糸集束されたアセテート繊維が、捲縮機にて均一の波型(クリンプ)がかけられ、リボン状で流れてくるトウを梱包機にてあや振り込みをしながら層積みして梱包し得る。
P=(D1×100)/D2 (1)
P(%):圧縮変化率
D1(mm):フィルター濾材が通気方向に垂直な方向(円柱形状の場合には円周方向)に変形するように、長軸方向の単位長さ当たりの圧縮荷重3N/mm、圧縮時間10秒の条件でフィルター濾材を圧縮した後の圧縮方向のフィルター濾材の直径
D2(mm):圧縮前のフィルター濾材の平均直径
また、圧縮変化率は、フィルター濾材の硬さを表す指標の一つであるため、本明細書では、圧縮変化率を「硬さ」とも表す。
フィルター濾材中の香味剤(特にメンソール)の含有量(後述する香料カプセル中の香味剤は除く)は、特段制限されず、通常0.5重量%以上、15重量%以下であり、3重量%以上、10重量%以下であることが好ましく、10重量%以上、5重量%以下であることがより好ましい。
香料カプセルの形態は、特段限定されず、例えば、易破壊性の香料カプセルであってよく、その形状は球であることが好ましい。香料カプセルに含まれる添加剤としては、上述した任意の添加剤を含んでいてもよいが、特に、香味剤や活性炭素を含むことが好ましい。また、添加剤として、煙を濾過する一助となる1種類以上の材料を加えてもよい。添加剤の形態は、特段限定されないが、通常、液体又は固体である。なお、添加剤を含むカプセルの使用は、当技術分野において周知である。易破壊性の香料カプセルおよびその製造方法は、本技術分野において周知である。
香味剤としては、例えば、メンソール、スペアミント、ペパーミント、フェヌグリーク、またはクローブ、中鎖脂肪酸トリグリセリド(MCT)等であってよい。香味剤は、メンソールである、またはメンソール等、又はこれらの組合せを用いることができる。
香料カプセルを用いた場合、上述のフィルター濾材を構成する繊維の単繊維デニールが上述の範囲の上限を上回ると、香料カプセルから放出された成分のフィルターへの染みの広がりが不十分となりやすく、また、下限を下回ると、フィルターへの染みの広がりが促進され過ぎるため、成分デリバリー量が過度に抑制されやすくなる。
巻取紙の材料は特段制限されず、公知のものを用いることができ、また、炭酸カルシウム等の充填剤等を含んでいてよい。
巻取紙の厚さは、特段制限されず、通常20μm以上、140μm以下であり、30μm以上、130μm以下であることが好ましく、30μm以上、120μm以下であることがより好ましい。
巻取紙の坪量は、特段制限されず、通常20gsm以上、100gsm以下であり、22gsm以上、95gsm以下であることが好ましく、23gsm以上、90gsm以下であることがより好ましい。
また、巻取紙は、コーティングされていても、されていなくともよいが、強度や構造剛性以外の機能を付与できる観点からは、所望の材料でコーティングされることが好ましい。
冷却セグメント212は、たばこ含有セグメントとフィルターセグメントとに隣接して挟持され、通常、円筒等の周方向の断面が中空(空洞)となるキャビティが設けられた棒状の部材である。
冷却セグメント212には、その周方向に、かつ、同心状に開孔V(本技術分野では「ベンチレーションフィルター(Vf)」とも称する。)が設けられていてよい。
たばこ含有セグメントにエアロゾル発生剤が用いられる場合、たばこロッドが加熱されることで生じるエアロゾル発生剤とたばこ香味成分とを含む蒸気が、外部からの空気と接触して温度が低下することで液化し、エアロゾルが生成されることを促進させることができる。
また、同心円状に存在する開孔Vを1つの開孔群として扱った場合、開孔群は1つであってもよく、また、2つ以上であってもよい。開孔群が2つ以上存在する場合、加熱により生成される成分のデリバリー量向上の観点から、冷却セグメントとフィルターセグメントとの境界から、冷却セグメント側の方向の4mm未満の領域には開孔群を設けないことが好ましい。
また、非燃焼加熱型香味吸引器210が、たばこ含有セグメント211、冷却セグメント212及びフィルターセグメント213がチップペーパー215で巻装されてなる態様である場合、チップペーパー215には、冷却セグメント212に設けられた開孔Vの直上の位置に開孔が設けられていることが好ましい。このような非燃焼加熱型香味吸引器210を作製する場合、開孔Vと重なるような開孔を設けたチップペーパー215を準備して巻装してもよいが、製造容易性の観点から、開孔Vを有さない冷却セグメント212を用いて非燃焼加熱型香味吸引器210を作製した後、冷却セグメント212及びチップペーパー215を同時に貫通する孔を開けることが好ましい。
開孔Vが存在する領域は、加熱により生成される成分のデリバリー量を向上させる観点から、非燃焼加熱型香味吸引器の吸口端から冷却セグメント側の方向の22mm以上の領域であることが好ましく、23.5mm以上の領域であることが好ましく、24mm以上の領域であることが好ましく、25mm以上の領域であることがより好ましく、また、冷却機能を確保する観点から、38mm以下の領域であることが好ましく、36.5mm以下の領域であることがより好ましく、33mm以下の領域であることがさらに好ましい。
また、冷却セグメント212とたばこ含有セグメント211との境界を基準に考えると、冷却セグメント212の軸方向の長さが20mm以上である場合、開孔Vが存在する領域は、冷却機能を確保する観点から、冷却セグメント212とたばこ含有セグメント211との境界から、冷却セグメント側の方向に2mm以上の領域であることが好ましく、3.5mm以上の領域であることがより好ましく、7mm以上の領域であることがさらに好ましく、また、加熱により生成される成分のデリバリー量を向上させる観点から、18mm以下であることが好ましく、16.5mm以下の領域であることがより好ましく、15mm以下の領域であることがさらに好ましく、14.5mm以下の領域であることが特に好ましい。
冷却のための冷却シート等を冷却セグメント212に充填する場合、冷却セグメント212の全表面積は、特段制限されず、例えば、150mm2/mm以上、1000mm2/mm以下を挙げることができる。この表面積は、冷却セグメント212の通気方向の長さ(mm)当たりの表面積である。冷却セグメント212の全表面積は、200mm2/mm以上であることが好ましく、250mm2/mm以上であることがより好ましく、一方、600mm2/mm以下であることが好ましく、400mm2/mm以下であることがより好ましい。
たばこ含有セグメント211の態様は、本実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含めば特段制限されないが、たばこシートを含むたばこ充填物を巻紙で巻装してなる態様であることができる。たばこ充填物は、エアロゾル発生剤を含んでいてもよい。エアロゾル発生剤は、加熱されることによりエアロゾルを生成する基材であり、グリセリン、プロピレングリコール、トリアセチン、1,3-ブタンジオール、及びこれらの混合物が例示される。
たばこ充填物中のエアロゾル発生剤の含有量は、特に限定されず、十分にエアロゾルを生成させるとともに、良好な香味の付与の観点から、たばこ充填物の全量に対して通常5重量%以上であり、好ましくは10重量%以上であり、また、通常50重量%以下であり、好ましくは15重量%以上、25重量%以下である。
たばこ充填物を巻紙で巻装してなるたばこ含有セグメント211は、柱状形状を有していることが好ましく、この場合には、たばこ含有セグメント211の底面の幅に対するたばこ含有セグメント211の長軸方向の高さで表されるアスペクト比が1以上であることが好ましい。
底面の形状は限定されず、多角、角丸多角、円、楕円等であってよく、幅は当該底面が円形の場合は直径、楕円形である場合は長径、多角形または角丸多角である場合は外接円の直径または外接楕円の長径である。たばこ含有セグメント211を構成するたばこ充填物の高さは10~70mm程度、幅は4~9mm程度であることが好ましい。
巻紙の構成は、特段制限されず、一般的な態様とすることができ、例えば、パルプが主成分のものを挙げることができる。パルプとしては、針葉樹パルプや広葉樹パルプなどの木材パルプで抄造される以外にも、亜麻パルプ、大麻パルプ、サイザル麻パルプ、エスパルトなど一般的にたばこ製品用の巻紙に使用される非木材パルプを混抄して製造して得たものでもよい。
パルプの種類としては、クラフト蒸解法、酸性・中性・アルカリ亜硫酸塩蒸解法、ソーダ塩蒸解法等による化学パルプ、グランドパルプ、ケミグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ等を使用できる。
上記の特性を有する巻紙の厚みは、特に限定されず、剛性、通気性、及び製紙時の調整の容易性の観点から、通常10μm以上であり、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは30μm以上であり、また、通常100μm以下であり、好ましくは75μm以下であり、より好ましくは50μm以下である。
該非燃焼加熱型香味吸引器の巻紙として、その形状は正方形又は長方形を挙げることができる。
たばこ充填物を巻装するため(たばこ含有セグメントを作製するため)の巻紙として利用する場合、一辺の長さとして12~70mm程度を挙げることができ、もう一辺の長さとして15~28mm、もう一辺の好ましい長さとして22~24mm、さらに好ましい長さとして23mm程度を挙げることができる。たばこ充填物を巻紙で柱状に巻装する際は、例えばw方向の巻紙の端部とその逆側の端部を2mm程度重ね合わせて糊付けすることで、柱状の紙管の形状となり、その中にたばこ充填物が充填されている形状となる。長方形形状の巻紙のサイズは、出来上がったたばこ含有セグメント211のサイズによって決めることができる。
チップペーパーのように、たばこ含有セグメント211とたばこ含有セグメント211に隣接するその他の部材を連結して巻装するものである場合、一辺の長さとして20~60mm、もう一辺の長さとして15~28mmを挙げることができる。
巻紙では、好ましい坪量の範囲(25gsm以上、45gsm以下)において、填料が15重量%以上、45重量%以下であることが好ましい。
さらに、坪量が25gsm以上、35gsm以下のとき、填料が15重量%以上、45重量%以下であることが好ましく、坪量が35gsm超、45gsm以下のとき、填料が25重量%以上、45重量%以下であることが好ましい。
填料としては、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン等を使用することができるが、香味や白色度を高める観点等から炭酸カルシウムを使用することが好ましい。
助剤として、紙力増強剤を添加してもよく、例えば、ポリアクリルアミド、カチオンでんぷん、酸化でんぷん、CMC、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂、ポリビニルアルコール等を挙げられる。特に、酸化でんぷんについては、極少量用いることにより、通気度が向上することが知られている(特開2017-218699号公報)。
また、巻紙は、適宜コーティングされていてもよい。
チップペーパー215の構成は、特段制限されず、一般的な態様とすることができ、例えば、パルプが主成分のものを挙げることができる。パルプとしては、針葉樹パルプや広葉樹パルプなどの木材パルプで抄造される以外にも、亜麻パルプ、大麻パルプ、サイザル麻パルプ、エスパルトなど一般的にたばこ物品用の巻紙に使用される非木材パルプを混抄して製造して得たものでもよい。これらのパルプは、単独の種類で用いてもよく、複数の種類を任意の割合で組み合わせて用いてもよい。
また、チップペーパー215は一枚で構成されていてもよいが、複数枚以上で構成されていてもよい。
パルプの態様としては、クラフト蒸解法、酸性・中性・アルカリ亜硫酸塩蒸解法、ソーダ塩蒸解法等による化学パルプ、グランドパルプ、ケミグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ等を使用できる。
なお、チップペーパー215は、後述する製造方法により製造したものでも、市販品を用いてもよい。
チップペーパー215の形状は、特段制限されず、例えば、正方形または長方形とすることができる。
チップペーパー215の通気度は、特段制限されないが、通常0コレスタユニット以上、30000コレスタユニット以下であり、0コレスタユニット超、10000コレスタユニット以下であることが好ましい。通気度は、ISO 2965:2009に準拠して測定される値であり、紙の両面の差圧が1kPaのときに、1分ごとに面積1cm2を通過する気体の流量(cm3)で表される。1コレスタユニット(1コレスタ単位、1C.U.)は、1kPa下においてcm3/(min・cm2)である。
上述した非燃焼加熱型香味吸引器の製造方法は、特段制限されず、公知の方法を適用することができ、例えば、たばこ含有セグメント及びマウスピースセグメントをチップペーパーで巻き上げることで製造することができる。
本発明の別の実施形態に係る非燃焼加熱型香味吸引システム(単に「非燃焼加熱型香味吸引システム」とも称する。)は、ヒータと、該ヒータの電力源となる電池ユニットと、該ヒータを制御するための制御ユニットとを備える加熱装置と、該ヒータに接触するように挿入される、上記の非燃焼加熱型香味吸引器と、から構成される、非燃焼加熱型香味吸引システムである。
非燃焼加熱型香味吸引システムの態様としては図10に示すような、非燃焼加熱型香味吸引器210の外周面を加熱する態様であってもよく、図11に示すような、非燃焼加熱型香味吸引器210におけるたばこ含有セグメント211の内部から加熱する態様であってもよい。なお、図10及び図11に示す加熱装置220には空気導入孔が設けられているが、ここでは図示しない。以下、図11を用いて非燃焼加熱型香味吸引システム230を説明する。なお、図10及び11における非燃焼加熱型香味吸引器210について、図10及び11に示す各構成を表す符号は一部省略する。
非燃焼加熱型香味吸引システム230は、加熱装置220の内部に配置された、ヒータ221に、上記で説明した非燃焼加熱型香味吸引器210が接触するように挿入されて使用される。
加熱装置220は、例えば樹脂性の躯体224の内部に、電池ユニット222と制御ユニット223とを有する。
非燃焼加熱型香味吸引器210を加熱装置220に挿入すると、たばこ含有セグメント211の外周面が加熱装置220のヒータ221と接触し、やがてたばこ含有セグメント211の外周面の全部とチップペーパーの外周面の一部がヒータ221に接触する。
加熱装置220のヒータ221は、制御ユニット223による制御により発熱する。その熱が非燃焼加熱型香味吸引器210のたばこ含有セグメント211に伝わることで、たばこ含有セグメント211のたばこ充填物に含まれるエアロゾル発生剤や香味成分等が揮発する。
図10に示すような、非燃焼加熱型香味吸引器210の外周面を加熱する態様である場合、上記のシート状ヒータ、平板状ヒータ、筒状ヒータを用いることができる。一方で、図11に示すような、非燃焼加熱型香味吸引器210におけるたばこ含有セグメント11の内部から加熱する態様である場合は、上記の平板状ヒータや柱状ヒータ、錐状ヒータを用いることができる。
ヒータ221の長軸方向の長さは、たばこ含有セグメント211の長軸方向の長さをLmmとしたときに、L±5.0mmの範囲内とすることができる。ヒータ221の長軸方向の長さは、たばこ含有セグメント211に十分に熱を伝え、たばこ充填物に含まれるエアロゾル発生剤や香味成分等を十分に揮発させる、すなわちエアロゾルデリバリーの観点から、Lmm以上であることが好ましく、香味等へ不所望な影響を及ぼす成分の発生を抑制する観点からL+0.5mm以下、L+1.0mm以下、L+1.5mm以下、L+2.0mm以下、L+2.5mm以下、L+3.0mm以下、L+3.5mm以下、L+4.0mm以下、L+4.5mm以下又はL+5.0mm以下であることが好ましい。
上記X(℃)は、加熱により生成される成分等のデリバリー量の観点から、80℃以上400℃以下であることが好ましい。具体的には、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃とすることができる。
ヒータ221による加熱により、たばこ含有セグメント211から生じるエアロゾル発生剤由来の成分や香味成分由来の成分等を含む蒸気は、冷却セグメント212やフィルターセグメント213等から構成されるマウスピースセグメント214を通して使用者の口腔内に到達する。
本実施態様は、以下の[1c]~[13c]を含む。本実施形態によれば、破断折れの抑制と伝熱効率のバランスに優れたたばこ含有セグメントを備える非燃焼加熱型香味吸引器を提供できる。
当該たばこ含有セグメントに隣接する隣接部材と、
当該たばこ含有セグメントを巻包する巻包材、または当該たばこ含有セグメントと隣接部材とを巻包する巻包材と、
を備える非燃焼加熱型香味吸引器であって、
前記巻包材が、当接する被巻装部材よりも高い伝熱性を有する高伝熱部を有し、
当該高伝熱部が、たばこ含有セグメントの下流端近傍を巻包している、非燃焼加熱型香味吸引器。
QdT≧330(W/℃)・・・(1)
ここで、QdTは円筒形状サンプルに基づいて算出された下記式で定義される伝熱量係数である、
QdT=K×2πL/ln(r2/r1)
K=熱伝導係数(W/m/℃)
L=サンプルの軸方向長さ(mm)
r2=サンプルの外半径(mm)
r1=サンプルの内半径(mm)
[1c]~[4c]のいずれかに記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
当該非燃焼加熱型香味吸引器のたばこ含有セグメントにおける前記高伝熱部が巻包している部分を加熱するヒータを
備える加熱装置と、
を備える、非燃焼加熱型香味吸引システム。
図18は本実施形態の非燃焼加熱型香味吸引器の一態様を示す。図中、310は非燃焼加熱型香味吸引器、301はたばこ含有セグメント、303はたばこ含有セグメントに隣接する隣接部材(好ましくは冷却部材)、305はマウスピース、352はフィルター、354はセンターホールフィルター、307はチップペーパー、309は巻包材、Vはベンチレーションである。図18に示す態様は、たばこシートを直接加熱するので非燃焼直接加熱型香味吸引器ともいう。
たばこ含有セグメントは本実施形態に係るたばこシートを含み、該たばこシートに含まれる香喫味成分を発生するための略円柱状の部材である。たばこ含有セグメントはたばこシートとその周囲を巻装する巻紙(ラッパー)を備える。巻紙内に充填されるたばこシートの形状は限定されず、例えばシートそのもの、または当該シートを幅0.8~1.2mmに裁刻したものなどが挙げられる。前記シートを裁刻せずにギャザー加工、折り畳み、あるいは渦巻き状にして巻紙内に充填してたばこ含有セグメントとしてもよい。また、当該シートを短冊状に裁断してこれらを巻紙に、同心円状にあるいは短冊の長手方向がたばこ含有セグメントの長手方向と平行になるように充填してたばこ含有セグメントとしてもよい。
隣接部材303とは、たばこ含有セグメント301の下流側に隣接する部材である。本実施形態において、下流とは吸口端への方向をいう。隣接部材としては、エアロゾルを冷却するための冷却部材、器全体の強度を高めるための支持部材、または後述するマウスピースが挙げられる。本実施形態において隣接部材303は冷却部材であることが好ましい。
巻包材は、たばこ含有セグメント、または当該たばこ含有セグメントと隣接部材とを巻包する。巻包材は、当接する被巻装部材よりも伝熱性が高い高伝熱部を備える。当該構成を備える非燃焼加熱型香味吸引器は、破断折れの抑制と伝熱効率のバランスに優れ、総煙量を増加させる。高伝熱部を構成する材料としては、熱伝導係数が50(W/m/℃)以上である材料が挙げられる。このような材料の具体例としては、アルミニウム、鉄、ステンレス、亜鉛、金、または銀が挙げられる。
QdT≧330(W/℃)・・・(1)
ここで、QdTは図21に示す円筒形状サンプルに基づき算出された下記式で定義される伝熱量係数である。
QdT=K×2πL/ln(r2/r1)
K=熱伝導係数(W/m/℃)
L=サンプルの軸方向長さ(mm)
r2=サンプルの外半径(mm)
r1=サンプルの内半径(mm)
図21は、内半径r1、外半径r2、高さLの円筒サンプルであり、内壁の温度がT1、外壁の温度がT2である。この場合、伝熱速度Q(W)は、フーリエの法則から式(i)で与えられる。Kは熱伝導係数(W/m/℃)、Amは対数平均面積(m2)である。
マウスピースは吸口端を構成する部材である。一態様においてマウスピース305は、フィルター352とセンターホールフィルター354を備える。フィルター352およびセンターホールフィルター354としては公知のものを使用できる。
非燃焼加熱型香味吸引器と加熱ユニットの組合せを非燃焼加熱型香味吸引システムともいう。図19に当該システムの一態様を示す。図中、300は非燃焼加熱型香味吸引システム、310は非燃焼加熱型香味吸引器、330はヒータを備える加熱ユニットである。加熱ユニットは、ヒータとハウジングと電源等を備える。
たばこラミナ(葉たばこ)をホソカワミクロンACM機にて乾式粉砕し、たばこ粉末を得た。該たばこ粉末について、マスターサイザー(商品名、スペクトリス株式会社マルバーン・パナリティカル事業部製)を用いて、乾式レーザー回折法により測定される体積基準の粒度分布における累積90%粒子径(D90)を測定したところ、200μmであった。
実施例1と同様にたばこ粉末を調製した。該たばこ粉末をたばこ原料として用いて、圧延法にてたばこシートを製造した。具体的には、前記たばこ原料87質量部と、エアロゾル発生剤としてのグリセリン12質量部と、成型剤としてのカルボキシメチルセルロース1質量部とを混合し、押出成形機にて混練した。混練物を2対の金属製ロールにてシート状に成型し、80℃の熱風循環式オーブンにて乾燥してたばこシートを得た。該たばこシートをシュレッダーにて0.8mm×9.5mmのサイズに裁刻した。裁刻されたたばこシートについて、実施例1と同様に膨嵩性を測定した。結果を表4に示す。
[参考例1b]
たばこ充填物として、グリセリン15g/100g、およびプロピレングリコール4g/100gをシートたばこの刻みに混合したものを準備した。高速巻き上げ機を用い、巻紙(日本製紙パピリア製、坪量35g/m2、厚み52μm)でたばこ充填物を巻き上げた。
1本あたりの刻み重量は0.8g、巻円周は22mm、巻き長さは68mmとした。
巻き上げたたばこ含有セグメントは水準毎に200本ずつプラスチックの密閉容器に入れて保管した。
保管したたばこ含有セグメントを長さ20mmに切断した。その後、たばこ含有セグメントと、長さ20mmの紙管と、長さ12mmの貫通孔(直径4.5mm)を有したセンターホール、及び長さ8mmの周方向断面がY形状の酢酸セルロース繊維(単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000)から構成されるフィルター濾材(密度:0.122g/cm3、圧縮変化率P(以下「硬さ」と称する。):88%)とを、上記で準備したチップペーパーで巻装することで、開孔を有しない非燃焼加熱型香味吸引器を作製した後、紙管とセンターホールフィルターとの境界から、紙管側の方向の5.5mm(非燃焼加熱型香味吸引器の吸口端から25.5mm)の位置に、紙管の周方向に同心状に、かつ、チップペーパーと紙管とをともに貫通するように17個の孔を開けて開孔を設け、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、1.35mmH2O/mmであった。
なお、上述した式(1)で表される上記のフィルター濾材の圧縮変化率P(硬さ)は、Sodim SAS社製のSODIM-H Hardness module等を用いて測定した。これは、以下の全ての参考例及び比較例で同様である。
単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3)から、単繊維デニール(g/9000m):5.9、総繊維デニール(g/9000m):35000のフィルター濾材(密度0.143g/cm3、硬さ:87%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、比較例1bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、2.62mmH2O/mmであった。
メンソールを含む香料カプセル(直径3.5mmの球形状である。他の参考例及び比較例における香料カプセルも同様。)をフィルター濾材の内部に配置し、センターホールの長さを12mmから8mmに、フィルター濾材の長さを8mmから12mmに変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例2bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの密度(香料カプセルを除いた状態の密度)、硬さ、及び長軸方向の通気抵抗は、それぞれ0.122g/cm3、88%、1.93mmH2O/mmであった。なお、フィルターセグメントに係るパラメータは、香料カプセルを破砕せずに評価を行った。これは、香料カプセルを用いた他の参考例及び比較例でも同様である。
単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3)から、単繊維デニール(g/9000m):8、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.119g/cm3、硬さ:89%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例3bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、1.69mmH2O/mmであった。
メンソールを含む香料カプセルをフィルター濾材の内部に配置し、センターホールの長さを12mmから8mmに、フィルター濾材の長さを8mmから12mmに変更し、単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3、硬さ:88%)から、単繊維デニール(g/9000m):8、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.123g/cm3、硬さ:91%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例4bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、2.76mmH2O/mmであった。
センターホールの長さを12mmから6mmに、フィルター濾材の長さを8mmから14mmに変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例5bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの密度、硬さ、及び長軸方向の通気抵抗は、それぞれ0.129g/cm3、90%、1.58mmH2O/mmであった。
センターホールの長さを12mmから6mmに、フィルター濾材の長さを8mmから14mmに変更し、単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3、硬さ:88%)から、単繊維デニール(g/9000m):8、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.119g/cm3、硬さ:89%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例6bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、1.69mmH2O/mmであった。
メンソールを含む香料カプセルをフィルター濾材の内部に配置し、かつ、フィルター濾材にメンソール6mg/12mmを添加し、センターホールの長さを12mmから8mmに、フィルター濾材の長さを8mmから12mmに変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、参考例7bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの密度(香料カプセルを除いた状態の密度)、硬さ、及び長軸方向の通気抵抗は、それぞれ0.122g/cm3、91%、2.48mmH2O/mmであった。
メンソールを含む香料カプセルをフィルター濾材の内部に配置し、かつ、フィルター濾材にメンソール6mg/12mmを添加し、センターホールの長さを12mmから8mmに、フィルター濾材の長さを8mmから12mmに変更し、単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3、硬さ:88%)から、単繊維デニール(g/9000m):5.9、総繊維デニール(g/9000m):35000のフィルター濾材(密度(香料カプセルを除いた状態の密度):0.152g/cm3、硬さ:94%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、比較例2bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、それぞれ6.23mmH2O/mmであった。
単繊維デニール(g/9000m):12、総繊維デニール(g/9000m):28000のフィルター濾材(密度:0.122g/cm3)から、単繊維デニール(g/9000m):20、総繊維デニール(g/9000m):25000のフィルター濾材(密度0.113g/cm3、硬さ:85%)に変更したこと以外は、参考例1bの非燃焼加熱型香味吸引器と同様の方法により、比較例3bの非燃焼加熱型香味吸引器を作製した。該非燃焼加熱型香味吸引器のフィルターセグメントの長軸方向の通気抵抗は、0.80mmH2O/mmであった。比較例3bの非燃焼加熱型香味吸引器は、十分な硬さが得られなかったため、後述のデリバリー量の評価は行わなかった。
参考例1b~7b及び比較例1b~3bで作製した各非燃焼加熱型香味吸引器を喫煙試験に供し、加熱により生成される成分のデリバリー量を評価した。
喫煙試験は、Canadian Intense Smoking(CIR)を参考に下記の条件で行った。
外周加熱を行う加熱装置を使用し、非燃焼加熱型香味吸引器を挿入した後に、ヒータ温度を21秒間以内で295℃まで昇温し、5秒間以内で260℃まで降温し、評価終了まで(約330秒間)260℃で維持した。この後、喫煙試験はBorgwaldt社製1本がけ自動喫煙機を用いて、流量55cc/2秒、喫煙間隔30秒の条件で自動喫煙を行った。この際、冷却セグメントに施された開孔が、非燃焼加熱型香味吸引器と加熱装置とが接触する領域の吸口端側の端部から25.5mmとなるようにした。喫煙試験で発生した主流煙をケンブリッジパッドに捕集し、参考例1b~6b及び比較例1bについてはパフ動作を12回、参考例7b及び8b並びに比較例2b及び3bについてはパフ動作10回行なった後にケンブリッジパッドを取り出し、10mlのエタノールにて抽出し、GC-MSを用いて各パフ動作で採取した主流煙中の各成分の量を測定した。
参考例1b~9b及び比較例1bにおける非燃焼加熱型香味吸引器において、上記の測定から得られた主流煙中の成分量の指標として、ニコチン及びグリセリンの各成分の量を下記の表6及び7、並びに図14~17に示す。具体的に、図14には参考例1b及び3b、並びに比較例1bの結果(カプセルなし、メンソールなし、センターホールの長さ:フィルターセグメントの長さ=12:8の条件における繊維デニールの影響の検討)を示し、図15には参考例7b及び比較例2bの結果(カプセルあり、メンソールあり、センターホールの長さ:フィルターセグメントの長さ=8:12の条件における繊維デニールの影響の検討)を示し、図16には参考例2b及び4bの結果(カプセルあり、メンソールなし、センターホールの長さ:フィルターセグメントの長さ=12:8の条件における繊維デニールの影響の検討)を示し、また図17には参考例5b及び6bの結果(カプセルなし、メンソールなし、センターホールの長さ:フィルターセグメントの長さ=6:14の条件における単繊維デニールの影響の検討)を示す。なお、カプセル添加を行った参考例及び比較例については、香料カプセルを破砕した後に上記の評価を行った。
図18に示すような非燃焼加熱型香味吸引器を準備した。外径は7mm、全長は55mmであり、各セグメントの寸法は以下のとおりであった。
たばこ含有セグメント:20mm
冷却セグメント:20mm
マウスピースセグメント:15mm
アルミニウム箔A1:非燃焼加熱型香味吸引器の軸方向長さが15mm、厚さ30μm
アルミニウム箔A2:非燃焼加熱型香味吸引器の軸方向長さが22mm、厚さ30μm
貼合紙AP:非燃焼加熱型香味吸引器の軸方向長さが15mm、厚さ50μmの紙と厚さ15μmアルミニウム箔を貼合せた積層体
それぞれの巻包材を用いて非燃焼加熱型香味吸引器を巻包した。非燃焼加熱型香味吸引器の上流端を基準とした巻包材の上流端の位置を表8に示した。
巻包材を巻包しなかったこと以外は、参考例1cと同じ非燃焼加熱型香味吸引器を準備した。喫煙試験に供する前の当該香味吸引器について、参考例1cと同じ方法で破断試験を行った。さらに、参考例1cと同じ非燃焼加熱型香味吸引器を準備した。巻包材を巻包しない当該香味吸引器を参考例1cと同じ方法で喫煙試験に供し、その後、破断試験に供した。結果を表8に示した。
前述の条件で自動喫煙器を用いて喫煙試験を行い、1パフごとの煙量を測定した。ただし加熱温度は295℃とした。具体的には、フィルターを介さずに喫煙機から吐出された煙の光透過度を、フォトセンサーを用いて検出し、煙量を測定した。一般的な煙量測定には、パフ毎に煙成分をガラス繊維フィルターに捕集して秤量する捕集法が用いられる。しかしながらこの方法は比較的煩雑な操作が必要で、またリアルタイムに迅速な計測が困難である。そこで本実施形態においてはフォトセンサーを使用した測定システムを新たに構築して使用した。測定システムの精度を検証するため、市販品PloomTech+(登録商標)(日本たばこ産業株式会社製)をエアロゾル発生源として使用し、一定の煙量に対する電圧値の関係におけるこの測定システム自体の精度を検証した。その結果σ0.005V(CV値2%未満)の結果が得られたため、本システムはデータ評価に際し十分な精度であることが確認された。
前述の煙量測定値(センサー電圧値)と煙量の感覚との関係を調べるため、パネリストによる煙量の官能評価を行った。パネリストは当該煙量の官能評価について十分な訓練を受けた6名とし、下記の評価基準を基に、市販品PloomS(登録商標)(日本たばこ産業株式会社製)をエアロゾル発生源として使用し、一定の煙量に対する官能評価を実施した。同時に前述のシステムで煙量を測定し、その相関性を検証した。具体的には、感覚と刺激量の間には対数相関があるというヴェーバー-フェヒナーの法則に基づいて検証を行った。結果を図24に示す。
0:全く煙が出ていない
1:微かに煙が出ている
2:煙がやや出ている
3:煙が出ている
4:煙がかなり出ている
5:煙が非常に多く出ている
参考例1cと同じ巻き包材を備える非燃焼加熱型香味吸引器を準備した。各香味吸引器について、前述のとおり煙量の測定を行った。フォトセンサーからの電圧値は煙の濃度を反映しており、データロガーでリアルタイムに記録することができた。1パフ内電圧値の最大値とベースラインの差をもって煙量とした。結果を図23に示した。電圧値の差0.05Vは、パネリストが適切に煙量の差を認識できるレベルである。なお、データのバラつきについて統計的な検証を行うため、比較例、参考例それぞれのパフごとの値を対象に標準偏差を算出してその平均値を求めた。その結果、当該平均値は0.04Vであり、比較例に対し、各参考例は、特に3パフ以降において差異があることが確認された。
巻包材を巻包しなかったこと以外は、参考例1cと同じ非燃焼加熱型香味吸引器を準備した。参考例2cと同じ方法で喫煙試験を行い、各パフにおける煙量を求めた。結果を図23に示した。
2 たばこ含有セグメント
3 冷却セグメント
4 センターホールセグメント
5 フィルターセグメント
6 マウスピースセグメント
7 筒状部材
8 穿孔
9 第二の充填層
10 第二のインナープラグラッパー
11 アウタープラグラッパー
12 マウスピースライニングペーパー
13 加熱装置
14 ボディ
15 ヒータ
16 金属管
17 電池ユニット
18 制御ユニット
19 凹部
Claims (19)
- 非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含むたばこ含有セグメントを備える非燃焼加熱型香味吸引器であって、
前記たばこシートは、ファイバー状材料を含む圧延成形品であり(但し、中鎖トリグリセリド油を含むたばこシートを除く)、
前記たばこシート100質量%に含まれる前記ファイバー状材料の割合が10~50質量%であり、
前記たばこシートの膨嵩性は190cc/100g以上であり、
前記たばこ含有セグメントにおける前記たばこシートの充填密度は250~800mg/cm3である、非燃焼加熱型香味吸引器。 - 前記ファイバー状材料が、ファイバー状パルプ、ファイバー状たばこ材料及びファイバー状合成セルロースからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記ファイバー状材料がファイバー状パルプである、請求項2に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシートがさらにたばこ原料を含む、請求項3に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこ原料が、葉たばこ、中骨及び残幹からなる群から選択される少なくとも一種のたばこ粉末である、請求項4に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシート100質量%に含まれる前記たばこ原料の割合が30~91質量%である、請求項4に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシートが成型剤をさらに含む、請求項3に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記成型剤が、多糖類、タンパク及び合成ポリマーからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項7に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシート100質量%に含まれる前記成型剤の割合が0.1~15質量%である、請求項7に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシートがさらにエアロゾル発生剤を含む、請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記エアロゾル発生剤が、グリセリン、プロピレングリコール及び1,3-ブタンジオールからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項10に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記たばこシート100質量%に含まれる前記エアロゾル発生剤の割合が5~50質量%である、請求項10に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記非燃焼加熱型香味吸引器がマウスピースセグメントをさらに含み、
前記たばこ含有セグメントが、エアロゾル発生剤を含む第一のセグメントと、前記非燃焼加熱型香味吸引器用たばこシートを含む第二のセグメントと、を含み、
前記マウスピースセグメントが、冷却セグメントと、フィルターセグメントと、を含む、請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。 - 前記第一のセグメントが、筒状のラッパーと、前記ラッパー内部に充填された植物繊維で構成される不織布と、を含み、前記不織布が前記エアロゾル発生剤を含む、請求項13に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記非燃焼加熱型香味吸引器が棒状であり、マウスピースセグメントをさらに備え、
前記マウスピースセグメントが、フィルター濾材を有するフィルターセグメントを備え、
前記フィルター濾材が、周方向断面がY形状であり、かつ、単繊維デニールが8以上、12以下である繊維から構成される、請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。 - 前記フィルター濾材の密度が、0.09g/cm3以上、0.14g/cm3以下である、請求項15に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 前記非燃焼加熱型香味吸引器が、
前記たばこ含有セグメントに隣接する隣接部材と、
前記たばこ含有セグメントを巻包する巻包材、または前記たばこ含有セグメントと前記隣接部材とを巻包する巻包材と、
をさらに備え、
前記巻包材が、当接する被巻装部材よりも高い伝熱性を有する高伝熱部を有し、
当該高伝熱部が、たばこ含有セグメントの下流端近傍を巻包している、請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。 - 前記高伝熱部が、前記たばこ含有セグメントの下流端近傍から隣接部材の上流端近傍までを巻包している、請求項17に記載の非燃焼加熱型香味吸引器。
- 請求項1に記載の非燃焼加熱型香味吸引器と、
前記たばこ含有セグメントを加熱する加熱装置と、
を備える非燃焼加熱型香味吸引システム。
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