JPH031947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は喫煙物品、特に紙巻たばこ、及びその
包装体素材に関する。但し、単に紙巻たばこのみ
に限らない。 紙巻たばこがパフ間で燻つている際に出る側流
煙を減らすことが最近ますます注目を集めてい
る。紙巻たばこの側流煙発生の決定要素は、パフ
間燻り期間中における紙巻たばこの燃焼速度であ
る。従つて、紙巻たばこの燃焼速度を遅くする巻
紙を使用することにより、側流煙の発生を減らす
ことができる。当業者に知られているように、巻
紙の燃焼速度はその固有通気性に関係がある。通
気性が低いほど、概して燃焼速度は遅くなる。従
つて、側流煙発生速度を遅くするためには、通気
度の低い巻紙を手段として利用すればよい。 従来、紙巻たばこの生産に使用されている巻紙
の通気度は、最も低いもので約５コレスタであ
る。その理由は、これより低い通気度のものを用
いようとしても、紙巻たばこを少時間でも燻らせ
ておくと、紙巻たばこが燃焼を持続しなくなつて
しまうからである。本発明は、巻紙内の窒素中を
通過する酸素の拡散係数（Do）と紙厚（ｔ）と
の比が指定要件を満足するような巻紙を選択する
ことにより、従来のものより通気度がかなり低い
紙質の包装体を使用でき、同時に喫煙物品の良好
な燃焼持続性を維持し得るという発見に基づくも
のである。一般に二成分からなる混合ガス中のガ
スの拡散係数すなわち拡散率は、濃度勾配が１で
あるときに単位面積の平面を単位時間に通過する
ガスの量として定儀される。紙などの多孔質の固
体を通つて拡散する場合は、無拘速の気相を通過
する場合に比べ、ガスは緩やかに拡散する。巻紙
を通過するガスの拡散係数は、国際学術誌インタ
ーナヨナル・ジヤーナル・オブ・ヒート・エン
ド・マス・トランスフアー誌1980年第23冊127〜
134頁にドレイクらが発表した方法により測定さ
れる。 すなわち同誌によれば、ふたつのチヤンバの境
界部が巻紙によつて仕切られ、一方のチヤンバ内
を通過するように単一のガスたとえば窒素が流さ
れ、かつ他方のチヤンバ内を通過するように二成
分の混合ガスたとえば一酸化炭素と窒素との混合
ガスが流される。流れを定常状態としたうえで、
各チヤンバから流出するガス中の一酸化炭素の濃
度がそれぞれ測定され、その測定結果と、他の諸
量とから、拡散係数が求められる。拡散係数をcm²
sec^-1、巻紙の厚さをcmで畢表わすと、比率Do／
ｔはcmsec^-1で表わされる。好適には、拡散係数
は酸素に関して規定されるが、測定の便宜上、上
述の学術誌に示されるように、対応する他のガス
について規定してもよい。 紙の通気度は、１平方センチの紙を定圧差1.0
キロパスカルで１分間に通過する空気の量（cm³）
としてコレスタ単位で表示される。 本来多孔質である巻紙は、通常ほぼ全部又は大
部分がセルローズ繊維である絡み合つたフアイバ
ーの網状組織にフイルター粒子、例えばチヨーク
粒子を点在させたものから成る。このフアイバ
ー／フイルター混合組織中の孔の大きさは1μm幅
程度である。これは紙の厚さ（通常20〜40μm）
に比べて小さく、紙中のこれらの孔を通過する空
気の流量は粘性力により左右される。しかし、巻
紙を製紙工程後、例えば静電法又は機械的方法に
つり穿孔処理すると、この穿孔ホールは相対的に
大きく、その平均直径は通常紙の厚さと同程度の
大きさとなる。これらの穿孔ホールを通過する空
気の流量は慣性力より左右される。 穿孔処理した巻紙を通過する総流量は、従つて
二つの部分、すなわち製紙工程からする紙固有の
多孔質構造を通過する粘性流と、穿孔ホールを通
過する慣性流とから成る。穿孔処理紙を通過する
総流量は、次のように表わすことができる。 Ｑ＝ZAP＋Z′A（Ｐ）ⁿ ここに、 Ｑ：空気流量（cm³ min^-1）、 Ａ：気流に晒される紙の面積（cm²）、 Ｐ：紙の両面間差圧（キロパスカル）、 Ｚ：製紙工程からする固有の孔を通る粘性流に
よる紙の通気度、単位コレスタ（cm
sec^-1キロパスカル^-1）、 Z′：穿孔ホールを通る慣性流による紙の通気度
（cmsec^-1キロパスカル¹／ｎ）、 ｎ：特定の穿孔ホール集合の定数、但し0.5＜
ｎ＜1.0.nの正確な数は、紙中の穿孔ホ
ールの大きさ如何による。 上記の式から、穿孔処理した巻紙の“総通気
度”は（Ｚ＋Z′）に等しい。特定の穿孔処理紙の
Ｚ、Z′の相対数値は、紙の両面側に一連の圧力を
与えて、紙を通過する流量を測定し、上記式の
Ｑ／Ｐデータを数値的に回帰させ、紙の穿孔ホー
ルの平均サイズに従つたｎ値を用いて得ることが
できる。なお、粘性流のみによる通気度Ｚは、紙
を穿孔処理する前に測定される。 本発明は、粘性流による通気度やほぼ均一で実
質的に最高３コレスタまでであり、且つDo／ｔ
値で実質的に0.08〜0.65cmsec^-1の範囲である包装
体で包被した発煙素材の棒状体から成る喫煙物
品、例えば紙巻たばこ等を提供するものである。 好ましくは、前記の物理的限定を満足する通気
度値およびDo／ｔ値の包装体は、単層の紙で構
成する。また好便には、Do／ｔ値は0.25cmsec^-1
以下、0.15cmsec^-1以上とする。 また、本発明に従えば、好ましくは単層の紙か
ら成る喫煙物品包装体は、粘性流による通気度は
実質的に最高３コレスタまで、Do／ｔ値は実質
的に0.08〜0.65cmsec^-1の範囲内である。 包装体が大きな孔を有し、従つて包装体を通る
空気の流れに対して慣性力ならびに粘性力による
流れ抵抗がある場合、全体としての通気度は３コ
レスタ以上になることがあり得るが、しかし粘性
流による通気度は約３コレスタを超えないものと
する。粘性流による包装体の通気度は、好ましく
は、最高２コレスタまで、好便には約１コレスタ
である。粘性流による包装体の通気度は均一と
し、包装体を構成する紙の通気度を任意に選択し
た領域で測定した場合、その通気度が他の領域で
測定した通気度と同じになるものでなければなら
ない。好適には、包装体の所望の粘性流通気度は
製紙工程から生じる紙の固有の性質として与えら
れる。 上述の特性を有する包装体、特に紙製の包装体
は、必要とする特性すなわち仕様を製紙業者に提
示することにより、この製紙業者から入手するこ
とができる。 約0.08〜約0.65cmsec^-1の範囲内における最低許
容Do／ｔ値は、喫煙物品の種々の設計要素、例
えば、たばこ又は他の発煙素材のタイプおよび形
態、発煙素材棒状体の直径等にある程度依存す
る。 側流煙の全粒状物質（TPM）生成速度、すな
わち、紙巻たばこ１本当りの側流TPM生成量を
紙巻たばこ喫煙時間で除して得た数値は、該紙巻
たばこからの発生が認められる可視側流煙の量と
相関する。従来の巻紙を使用した市販紙巻たばこ
の場合、側流TPMの生成速度は約3.0mgmin^-1よ
りも大きい。紙巻たばこを本発明に従つて製造す
る場合には、2.0mgmin^-1乃至それ以下の数値を得
ることが可能である。 本発明はに従えば、パフ回数を同じと見た場
合、従来の巻紙を使用した同等の紙巻たばこに比
べて全側流TPM生成量を40％もしくは60％以上
をも減少させ得る紙巻たばこを製造することがで
きる。また本発明の利用により、他の側流煙成
分、例えば一酸化炭素、二酸化炭素等の生成量を
減少させることができる。 本発明を具象化した紙巻たばこは、従来の紙巻
たばこに比して静止燃焼速度が緩やかである。し
かし、適切な設計変数を選択することにより、喫
煙時のパフ回数が１分当り１回という場合でも、
なお燃焼状態を保持するような紙巻たばこも容易
に得ることがきる。従つて、本発明に従つた紙巻
たばこは、単に側流煙の生成量が少ないという利
点を有するだけでなく、長く燻つた状態のままに
しておくと自消する性質をこれに持たせることも
できる。 包装体には添加剤又はフイルター材を含有させ
ることができる。添加剤は、所要の灰化もしくは
燻り特性を与えるため、0.5％ないし４％を添加
すればよい。好適な添加材としては、第一燐酸ア
ンモニウム、燐酸第二ナトリウム等の燐酸塩、ソ
デイウム・シトレート、ポタシウム・シトレート
等のくえん酸塩、酒石酸塩、蟻酸塩、乳酸塩、ア
セテート等がある。また適当なフイルター材とし
ては、二酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カ
ルシウム等がある。 次に、本発明を実施例により更に説明する。本
発明による紙巻たばこ４例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを従来
設計の紙巻たばこ３例Ｅ、Ｆ、Ｇと比較して説明
する。 前記Ａ−Ｇの各紙巻たばこの巻紙の詳細を第１
表に示す。 紙巻たばこＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆは何れも、長さ59
mm、円周24・75mmのたばこ棒状体に25mmのセルロ
ース・アセテート・フイルターを付して構成し
た。

【表】

【表】 たばこのブレンドとフイルター仕様は、これら
紙巻たばこの各々について同一とした。紙巻たば
こＡ、Ｄ、Ｇは、何れもたばこ棒状体長さ70mm、
円周25mmのフイルターなし紙巻たばことし、各々
同一のブレンド仕様とした。このように同一のブ
レンド仕様とすることで、各紙巻たばこＢ、Ｃ、
Ｅ、ＦおよびＡ、Ｄ、Ｇについては、たばこの充
填量、充填密度等はそれぞれ実質的に同一であつ
た。そして標準喫煙条件を１パフ当り35cm³、毎分
２秒間とし、フイルター付紙巻たばこは、たばこ
棒状体吸い残り長さ８cm、無フイルター紙巻たば
こは吸い残り長さ28mmまでとして喫煙試験を行
い、主流煙と側流煙のTPMおよびニコチン生成
量を測定した。結果を第２表に示す。

【表】 第２表から分るように、紙巻たばこＢおよびＣ
は、従来設計の紙巻たばこＥ、Ｆに比し側流の
TPMおよびニコチン生成量においてかなり低い
数値を示している。しかも、紙巻たばこＢ、Ｃ
は、紙巻たばこＥ、Ｆに比べてかなり多いパフ回
数で発煙している一方、同時に又良好な燃焼特性
を示している。同様に、紙巻たばこＡ、Ｄも、無
フイルター対照試料の紙巻たばこＧよりも多いパ
フ回数を記録している。 なお、側流TPMの生成速度に関し、紙巻たば
こＡ、Ｄに関してはこの生成速度が測定された。
本発明による紙巻たばこＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、
ＡとＤはパフ回数が少ない方であるため、ＢとＣ
に関しては、そのパフ回数より判断して、ＡとＤ
よりも側流TPMの生成速度は遅いと考えられる。 第３表は、無フイルター紙巻たばこＡ、Ｄを従
来の巻紙使用の対照試料紙巻たばこと比較した場
合における側流煙成分生成量の減少率（％）を示
す。なお、パフ回数は供試紙巻たばこ、対照試料
共に同数とした。このように両者のパフ回数を同
数とすることが重要であり、その回数の値自体は
意味を持たない。

【表】 PMWNFは、“粒状物質水分およびニコチン無
含有”の意の略語である。 紙巻たばこＡ、Ｄの側流TPM生成速度はそれ
ぞれ1.3mgmin^-11.9mgmin^-1と算定された。 第２表に関して見られたパフ回数増加現象は、
各たばこ棒状体中のたばこ量を減らし、一方喫煙
者には従来の紙巻たばこにおける経験パフ回数領
域のパフ回数を提供することにより紙巻たばこ１
本当りの生成量を減らすことができる。従つて、
紙巻たばこＢの燃焼長さを51mmから30mm減らす、
即ちたばこ棒状体の全長を59mmから38mmに減らす
ならば、パフ回数は19.1回から11.3回に、即ち従
来設計の紙巻たばこＦのパフ回数値まで減らせる
ことになる。これにより、側流のTPMとニコチ
ン生成量はそれぞれ12.1mg、1.61mgに減ることに
なる。同様に、紙巻たばこＣについても、燃焼長
さを51mmから36mmに減らすことによりパフ回数を
16.1回から11.3回に減少させ、従つてTPMとニ
コチンの生成量を夫々15.3mg、1.84mgに減らすこ
とが可能である。このように燃焼長さを減少させ
た場合、紙巻たばこＢ、Ｃ共に、その主流煙中の
TPM生成量は紙巻たばこＦのそれに近似する。
本発明は、たばこ棒状体長さを25〜55mmの範囲内
で有効に実施できるよう意図されたものである。 なお本発明においては、前述のように粘性流に
よる通気度のみが問題となり、慣性流による通気
度は格別の影響を及ぼさない。第４表は、巻紙
C1，C2，C3について静電法により穿孔処理した
ときの影響を示すものである。ここでC1は、実
質上穿孔を有しない巻紙である。C2，C3は、表
内に記載された通りの通気度を有するように静電
法により穿孔処理された巻紙である。

【表】 第４表より明らかなように、巻紙C1，C2，C3
は、すべて拡散係数が１×10^-3cm²s^-1よりも小さ
く、またDo／ｔ値が0.5cmS^-1よりも小さい。こ
れより、穿孔処理の有無すなわち慣性流による通
気度が、Dp／ｔ値には影響を及ぼしていないこ
とが判る。なお第４表は一酸化炭素の拡散係数
Dpについての結果を示すものであるが、穿孔処
理の有無が、巻紙を通過するガスの粘性流へほと
んど影響を及ぼさないことを示すものであること
に変わりはない。 以上の説明から理解できるように、本発明に従
つた包装体の使用は、従来得られなかつた、又は
容易に得ることができなかつた種々の発煙特性を
兼備した好適な喫煙物品を得るため、喫煙物品、
特に紙巻たばこの設計者が側流煙の生成を制御し
ようとするに際して、絶対的、相対的のいずれを
問わず、あるいは主流煙生成の抑制と併せ考える
場合であれ、設計上の有益な手段を提供するもの
である。しかも、これは現在の製法からの基本的
な逸脱を伴なうことなく、また燃焼持続性不良等
の欠陥を何ら生じることなく比較的簡単な手段に
よつて実施しうるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 包装体、特に紙製包装体で包被した発煙素材
   の棒状体を有する喫煙物品であつて、粘性流によ
   る前記包装体の通気度が実質的に均一であり、実
   質的に最高３コレスタまで、且つ前記包装体の
   Do／ｔ値が実質的に0.08〜0.65cmsec^-1の範囲内
   であることを特徴とする喫煙物品。 ２ 前記包装体の通気度が、２コレスタ以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   喫煙物品。 ３ 前記包装体のDo／ｔ値が最高0.15cmsec^-1ま
   でであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の喫煙物品。 ４ 前記包装体のDo／ｔ値が最高0.25cmsec^-1ま
   でであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第３項のいずれか１項記載の喫煙物品。 ５ 前記発煙素材棒状体の長さが25〜55mmの範囲
   内であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第４項のいずれか１項記載の喫煙物品。 ６ 通気度が実質的に最高３コレスタまでであ
   り、Do／ｔ値が実質的に0.08〜0.65cmsec^-1であ
   ることを特徴とする喫煙物品包装体素材。 ７ 前記通気度を２コレスタ以下にしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の喫煙物品包
   装体素材。 ８ 前記Do／ｔ値が0.15cmsec^-1以上であること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項記
   載の喫煙物品包装体素材。