JPS599151B2 - たばこ煙用フイルタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善されたたばこ煙用フィルターに関する。

更に詳しくは、本発明は多孔性合成吸着剤を含有したた
ばこ煙用フィルターに関する。

二般にたばこの喫煙に伴なって発生する煙は粒子相成分
とガス蒸気相成分とに大別される。

粒子相成分はテルペン類、フェノール類、カルボニル類
および有機酸類など多数の化学成分を含むタールト、ニ
コチン、ノルニコチンなどのアルカロイドおよび水など
からなり、一方ガス蒸気相成分は空気、一酸化炭素、二
酸化炭素、メタン、イソプレン、アセトン、アセトアル
デヒド、トルエンおよび水蒸気などからなる。

以上のような粒子相成分およびガス蒸気相成分中には、
喫煙衛生上またはたばこの香喫味上望ましくない化学成
分も存在する。

たばこ煙フィルターはこれらの望ましくない化学成分を
沢過吸着するとともに、たばこの喫味に軽快さを付与す
るなどの効果もあって、現在市販のたばこ製品は殆どフ
ィルター付たばこに移行している現状である。

現在実用に供されているたばこ煙フィルター用沢材とし
ては、アセテート繊維、紙、パルプ不織布などが主とし
て粒子相成分を沢過する目的で使用され、それぞれ約３
０〜６０％の沢過能を有している。

しかしこれらの繊維はガス蒸気相成分に対しては沢過吸
着効果が期待できないため、ガス蒸気相成分の沢過吸着
を主な目的として活性炭を上記沢材に添着または沢材間
に充填するなどの方法で近年盛んに使用されるようにな
ってきた。

しかるに、活性炭を使用したいわゆるチャコールフィル
ター付たばこは、通常チャコールテイストと称される青
臭いあるいは生暖かいような独特の好ましくない香喫味
を有しており、これがチャコールフィルターの大きな欠
点とされている。

このチャコールテイストの発現機構は明らかでないが、
活性炭がたばこ煙中の特定成分を相対的に多く吸着する
ことにより、煙構成成分間のバランスに変化を生じさせ
ることに起因することも考えられる。

本発明者等は、このようなチャコールフィルターのチャ
コールテイストがなく、しかもガス蒸気相成分の吸着能
がすぐれ、かつたばこ香喫味の発現を良好ならしめるフ
ィルターの開発を目的として研究を行なった結果、或る
種の多孔性合成吸着剤を使用することによって、これら
の目的をすべて達成しうろことを見出し、本発明をなす
に至った。

すなわち本発明は非イオン性の多孔性合成吸着剤あるい
は多孔性合成吸着剤と活性炭の両者を含有することを特
徴とするたばこ煙用フィルターである。

たばこ煙用フィルター中にイオン交換樹脂又は小粒状の
物質を添加する試みは、すでに米国特許第３７１６５０
０号、第３８８４７４１号及び第３９５７５６３号にみ
られるが、これらの発明はポリフェノール系等の弱塩基
性陰イオン交換樹脂によって煙中の酸性成分を除去しよ
うとするもの及び小粒状の物質をフィルターに含有させ
るための方法に関するものである。

また特公昭４８−１２９９８号には少くとも５ ｍ”／
Ｖの表面積を有するポリオレフイン粒子の構造的に単
一の棒状マスよりなるフィルターについての記載がある
が、これはたばこ煙粒子相成分の高沢過性能を狙ったも
のである。

しかしながら本発明者等が前記の塩基性陰イオン交換樹
脂及びポリオレフイン粒子を製造し、それぞれアセテー
トフィルターの間に充填してトリプルタイプのたばこ煙
用フィルターにしてたばこ煙中の主要ガス蒸気相成分の
吸着性能を調べたところ、アセトアルデヒド、インプレ
ン、アセトン等を吸着する効果は殆んど認められず、ま
た試喫をしたところ、良好なたばこ香喫味が発現する効
果はあまりなかった。

なお、各種活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、合成ゼ
オライト、活性白土、天然ゼオライト、ケイ酸マグネシ
ウムなどの各種吸着剤を多孔性合成吸着剤の場合と同様
にトリプルフィルター用充填物として、たばこ煙蒸気相
成分の吸着除去能及びたばこ香喫味におよぼす影響につ
いて調査した結果、活性炭以外にたばこ煙ガス蒸気相成
分の吸着除去能にすぐれ、かつたばこ香喫味をよくする
効果を有する吸着剤は見い出されなかった。

しかるに本発明者等はモノエチレン性不飽和単量体と非
共役性のポリエチレン性不飽和単量体との共重合体より
なる非イオン性の多孔性合成吸着剤を単独或いは活性炭
と併用してフィルターに含有させるときに、活性炭のチ
ャコールテイストが著しく減少すると同時に、活性炭単
独で使用した場合に比較して、煙中ガス蒸気相成分の吸
着能が相対的に増大し、たばこ煙の刺激を除きその香味
を著しく改善するとともに、たばこの喫味特上重要な要
件となる喫煙開始時から終了時までの過程における喫味
の一定性について、活性炭単独で使用した場合と比較し
て、本発明フィルターを使用した方が喫味の変化が少な
いなどの、驚くべき効果のあることを見い出したのであ
る。

次に本発明を詳細に説明する。

本発明で使用される非イオン性の多孔性合成吸着剤は、
既に公知の諸法によって製造され特に比表面積５ｍ”／
？以上、細孔容積０．１ｍｌ／？以上のモノエチレン性
不飽和単量体と非共役性のポリエチレン性不飽和単量体
の共重合物が好適である。

ここで比表面積はＢＥＴ法で測定したものであり、細孔
容積は水銀圧入法で測定したものである。

本発明を更に詳細に説明するに本発明で使用される多孔
性合成吸着剤は、例えば、モノエチレン性不飽和単量体
と、非共役性のポリエチレン性不飽和単量体とを、これ
らの単量体を溶解し、かつ共重合体を膨潤させる能力が
全くないか又は少く、かつ水に不溶性又は難溶性の、い
わゆる沈澱剤と称される溶媒の存在下に、水性媒体中で
懸濁重合させることによって得られる共重合樹脂である
。

モノエチレン性不飽和単量体としては、メチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロビルアクリレート、イ
ングロビルアクリレート、プチルアクリレート、ｔ−プ
チルアクリレート、エチルへキシルアクリレート、ペン
ジルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、グ
リシジルアクリレート等のアクリル酸エステル及びメタ
クリル酸の対応するエステル、酢酸ビニル、アクリロニ
トリル、スチレン、メチルスチレン、クロロメチルスチ
レン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、メタク
リルアミド等の一種もしくは二種以上が適宜選ばれる。

非共役性のポリエチレン性の不飽和単量体としては、ジ
ビニルベンゼン、ジビニルトルエン、シビニルキシレン
、ジビニルエチルベンゼン、ジビニルナフタレン、エチ
レンクリコールジメタクリレート、エチレングリコール
ジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、■
・３−ブタンジオールジメタクリレート、１・３−ブタ
ンジオールジアクリレート、等の一種もしくは二種以上
が適宜選ばれる。

沈澱剤の例としては、ｔ−アミルアルコール、ｓｅｅ−
７”チルアルコール等のアルコール、ヘキサン、イソオ
クタン等の脂肪族炭化水素、四塩化炭素等の脂肪族ハロ
ゲン化炭化水素、トルエン、エチルベンゼン、ジエチル
ベンゼン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。

非共役性のポリエチレン性不飽和単量体の使用量は単量
体の種類によっても異なるが、単量体混合物に対し５〜
８５重量％である。

沈澱剤の使用量は単量体混合物と沈澱剤の全重量に対し
２０〜６０重量％である。

重量はラジカル重合開始剤の存在下でおこなわれる。

重合開始剤としては、ペンゾイルパーオキサイド、ｔ−
プチルハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサ
イド、クメンハイドロパーオキサイド、メチルエチルケ
トンパーオキサイド、等の過酸化物が使用される。

開始剤の量は単量体混合物の０．０１〜５重量％である
。

開始剤としては、他にアゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾビスα・αジメチルバレロニトリル、アゾビスα−メ
チルブチロニトリル、アゾビスイソブチルアミド等のア
ゾ化合物も使用される。

アゾ化合物開始剤の使用量は単量体の０． Ｏ Ｏ’
５〜３重量％である。

単量体が重合分散媒である水へ溶解するのを防止するた
め、水にＮａＣｌ，ＣａＣｌ２、ＮａＮ０３、Ｃａ （
ＮＯ３）２等の塩類を溶解させることもできる。

又、分散を安定化させるために、ゼラチン、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロース、等の分散安
定剤を水中に加えることもできる。

他の例は、モノエチレン性不飽和単量体と非共役性のポ
リエチレン性不飽和単量体の重合系に、重合に関与せず
、かつ重合系と均一相を形成しうる線状重合体、重合系
と均一相を形成し、かつ水に不溶性又は難溶性の有機溶
媒を添加して、水性媒体中で懸濁重合させた後、共重合
樹脂から、線状重合体を溶出させて除去する方法で得ら
れる共重合樹脂である。

この方法で使用されるモノエチレン性不飽和単量体及び
非共役性のポリエチレン性不飽和単量体は先に挙げたも
のと同一である。

線状重合体としては、ポリスチレン、ポリメチルスチレ
ン、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル等の
ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポ
リメタクリル酸エチル等のポリメタクリル酸エステル、
ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。

重合系に加える溶媒は、原料単量体がスチレン、メチル
スチレン等の芳香族系の化合物の場合には、ベンゼン、
トルエン、キシレン、クロルベンゼン、四塩化炭素、テ
トラクロルエタン、トリクロルエチレン等から適宜選ば
れ、又原料単量体がアクリル酸エステル、メタクリル酸
エステル等の脂肪族系化合物の場合にはベンゼン、トル
エン、ジクロルエタン等から選ばれる。

ここで非共役性のポリエチレン性単量体の使用量は、単
量体混合物の全重量に対し、２〜８５重量％、好ましく
は１０〜５５重量％である。

又線状重合体の添加量は単量体混合物に対し１〜１００
重量％、好ましくは６〜３０重量％である。

又溶媒の添加量は使用する非共役性のポリエチレン性単
量体の量によっても異なるが、単量体混合物に対して２
０〜３００重量％、好ましくは５０〜１５０重量％であ
る。

重合は先に記した方法に準じておこなわれる。

次いで生成した共重合体から重合時に添加した線状重合
体を溶出除去する。

線状重合体を除くには、適当な溶媒で抽出する方法が採
られる。

抽出溶媒としては、重合時に添加した有機溶媒と同一の
ものを使用するのが有利であり、抽出方法は、ソックス
レー法、あるいはバッチ法のいずれかの方法を用いても
よい。

このようにして製造された非イオン性の多孔性合成吸着
剤は更に化学的な変性を施すこともできる。

例えば、原料単量体として酢酸ビニルを使用した樹脂は
ケン化反応でポリビニルアルコール型の樹脂に変性でき
るし、又原料単量体としてスチレンを使用したポリスチ
レン型の樹脂は二トロ化してポリニトロスチレン型の樹
脂に変性することができる。

次に、たばこフィルター用として使用する多孔性合成吸
着剤の粒度は１２〜１００メッシュ（ＪＩＳ篩を使い１
２メッシュ通過、１００メッシュ残留の意であり、以下
の記載に於いても同じ：の範囲にあり、シガレット１本
当りフィルター中に３０〜１２０〜の範囲で含有するの
が望ましい。

活性炭を多孔性合成吸着剤と併用する場合の活性炭の量
は多孔生合成吸着剤に対し０．２〜５重量倍であり、こ
の時の活性炭と多孔性合成吸着剤の合計量はシガレット
１本当りフィルター中に３０〜１２０１ｒＩ９の範囲で
ある。

また多孔性合成吸着剤の使用形態ないし活性炭に対する
配合形態は、適宜選択することができる。

すなわち該多孔性合成吸着剤は球状に成型されるため単
独であるいは活性炭と混合し、これを２個のアセテート
繊維等のチップ間に装填したいわゆるトリプルフィルタ
ーの形態で使用してもよく、又多孔性合成吸着剤と活性
炭の両者をアセテート繊維にまぶし、これをアセテート
繊維単独部分と組合わせたいわゆるデュアルフィルター
の形態で使用してもよい。

以上説明した様に本発明のたばこ煙用フィルターはアセ
テートフィルターと比較した場合はもちろんの事活性炭
を含有するアセテートフィルターとの比較に於いてもた
ばこ煙中のガス蒸Ｗ成分の吸着能が相対的に増大し、た
ばこ煙の刺激を除き、その香味を著しく改善するととも
に、たばこの喫味特性上重要な要件となる喫煙開始時か
ら終了時までの喫味の一定性についても、喫味の変化が
少ない等の効果を奏する優れたものである。

また、活性炭との併用に於いてもチャコールテイストが
著しく減少する等の効果を奏する。

以下、製造例及び実施例により本発明を具体的に説明す
るが本発明はこれらの例に限定されるものではない。

製造例 １（樹脂４１） アクリロニトリル２４．３ｆ、工業用ジビニルベンゼン
（ジビニルベンゼン５７．４％、エチルビニルベンゼン
３７．８％）５５．８ｆ、トルエン１２０グ、分子量１
７０００のポリスチレン８１及び過酸化ベンゾイル０．
８１から成る混合物を塩化ナトリウム２４１及び市販ポ
リビニルアルコール１１を含有する水溶液６００ｍｌに
加えた。

油滴が直径３００〜１０００ミクロンに成る様に攪拌し
ながら８時間７０℃に加熱し重合させた。

生成した重合体を沢過し、水で洗浄し、重合体に含有す
るポリスチレンをトルエンで抽出除去した後１００℃に
加熱してトルエンを除去した。

生成物は白色、不透萌な球状粒子の形で７１２得られた
。

製造例 ２（樹脂４２） アクリロ二トリル３２Ｐ、エチレングリコールジメタク
リレート４８？、トルエン１２０Ｐ及び過酸化ベンゾイ
ル０．８１から成る混合物を塩化ナトリウム２４グ及び
市販のポリビニルアルコール１グを含有する水溶液６０
０ｍｌに加えた。

油滴の直径が３００〜１０００ミクロンに成る様に攪拌
しながら８時間７０℃に加熱し重合させた。

生成した重合体を沢過し、水で洗浄し、１００℃に加熱
してトルエン及び水を除去した。

生成物は白色、不透明な球状粒子の形で７４６１得られ
た。

製造例 ３（樹脂４３） 酢酸ビニル３２グ、エチレングリコールジメタクリレー
ト４８グ、トルエン１２０グ及び過酸化ベンゾイル０．
８１から成る混合物を塩化ナトリウム２４グ、市販のポ
リビニルアルコールＩＰを含有する水溶液６００ｍｌに
加えた。

油滴の直径が３００〜１０００ミクロンに成る様に攪拌
しながら８時間７０℃に加熱し重合させた。

生成した重合体を沢過し、水で洗浄し、高温に加熱して
トルエン及び水を除去した。

生成物を２０％水酸化ナトリウム水溶液４００１に加え
６時間７０℃に加熱した。

冷却後生成物を沢過し、水で洗浄し、１００℃に加熱し
乾燥させた。

生成物は白色不透明は球状粒子の形で５８１得られた。

製造例 ４（樹脂Ａ６４） メチルメタクリレート３２グ、エチレングリコールジメ
タクリレート４８グ、トルエン１２０Ｐ及び過酸化ベン
ゾイル１．０１から成る混合物を塩化ナトリウム２４グ
及び市販のポリビニルアルコール１グを含有する水溶液
６００１ｒＬｌに加えた。

油滴の直径が３００〜１０００ミクロンに成る様に攪拌
しながら８時間７０℃に加熱して重合させた。

生成した重合体を沢過し、水で洗浄し、１００℃に加熱
してトルエン及び水を除去した。

生成物は白色不透明な球状粒子の形で７５ｙ′得られた
。

製造例 ５（樹脂Ａ６５） スチレンジビニルベンゼン系多孔性合成吸着剤ダイヤイ
オンＨＰ−５０（三菱化成商標）５０グを予じめ０℃に
冷却した発煙硝酸１００１に加え攪拌しながら１０゜Ｃ
に保ちながら５時佃反応させた。

スラリーを水１ｌに加えた後生成物を沢過し、水で洗浄
し、１００℃に加熱して乾燥させた。

生成物は黄褐色不透明な球状粒子の形で６８１得られた
。

生成物の窒素含有量は８．３％であった。以上のように
して作ったそれぞれの試料について細孔容積と比表面積
を測定した結果は、第１表の通りであった。

なお第１表の細孔容積及び比表面積は次の方法によった
。

（細孔容積） 水銀圧入法によった。

装置はＣＡＲＬＯ−ＥＲＢＡ、水銀ポロシメーターＡＧ
−６５を用いた。

（比表面積） 島津ソープトグラフＡＤＳ−ＩＢ型装置及び島津ガスク
ロマトグラフＧＣ−３ＡＨを用いて、試料活性炭の窒素
吸着量を求め、ＢＥＴ式から比表面積を算出した。

第１表の結果から明らかなように、製造例１〜５で得ら
れた吸着剤の細孔容積は０．１７〜１．９３ｍｌ／？の
範囲にあり、また比表面積は２２〜２ ８ ５ ｒｒｔ
／ ｆの範囲にあり、いずれも多孔性合成吸着剤といえ
る。

ちなみにたばこの葉の比表面積は約３０００ｃａ／Ｓ’
であり、たばこフィルターに使用される繊維の比表面積
も数千ｃ４／ ？であって多孔性合成吸着剤がいかに広
表面積であるかが解る。

実施例 １ 製造例１〜５で得られた試料をそれぞれ単糸繊度４デニ
ール、総繊度４３０００デニールのアセテート繊維製フ
ィルターチップの中間に設けた巾５ｍπの空間に充填し
、全長２０ｍｍのトリプルフィルターを作った。

またこれらの試料をそれぞれ嵩密度５ ２ ５ ？／Ｌ
粒度４２〜８０メッシュのやし殻活性炭と混合し、上記
のアセテート繊維に添加したフィルターチップ１０ｍｍ
と上記アセテートフィルターチツプ１０ｍｒｎからなる
デュアルフィルターを作った。

以上のように試製した各種フィルターについて通気抵抗
、粒子相成分としてのタールおよびニコチンの沢過率、
ガス蒸気相成分の主要成分としてのアセトアルデヒド、
イソプレンおよびアセトンの吸着率をそれぞれ測定比較
した結果は、第２表の通りであった。

なお第２表の通気抵抗、沢過率および吸着率の測定は次
の方法によった。

（通気抵抗の測定法） 太陽社製自動通気抵抗測定器を使用し、フィルターに空
気を１ ７． ５ ｍｌ／ ｓｅｃの量で通気したとき
、フィルターの空気入口と出口とで生ずる圧力差（大気
圧に対する圧力降下）を測定し水性の高さで表示した。

（粒子相成分の沢過率測定法） 作成したフィルターを「ハイライト」（日本専売公社商
標名）からフィルターチップを取除いた部分に接合した
ものを供試シガレットとし、同じ「ハイライト」よりや
はりフィルターチップを除いたものをコントロールとし
て、定流量型自動吸煙器を用い、次の標準条件で吸煙さ
せた。

流量； １ ７． ５ ｍｌ／ ｓｅｃ 吸煙時間； ２ ｓｅｃ ／回 吸煙頻度；１回／ＩＭｔ 吸煙長；５０關 吸煙本数；４本／極細ガラスフィルター 吸煙した煙中の粒子相成分を極細ガラスフィルター（ケ
ンブリッジフィルターＣＭ−１１３）で捕集する。

粒子相成分のうち、極細ガラスフィルター増加重量より
水分重量を除いたものをタール量とし、極細ガラスフィ
ルターを水蒸気蒸留して得た留出液の紫外部吸収（２５
９ｎｍ）を測定して得た全アルカロイド量をニコチン量
とした。

極細ガラスフィルターに捕集された粒子相成分量につい
て、本発明フィルター付たばこの方をＣ８、コントロー
ルたばこの方をＣとして、沢過率Ｅは次式で求めた。

Ｅ（％）＝（Ｃ−Ｃ８）／ＣＸＩＯＯ （ガス蒸気相成分の吸着率測定法） 沢過率の測定において使用したと同様の供試シガレット
とコントロールをハインリツヒ・ボルグヴアルト社製定
容量型自動吸煙器を用い、同様の吸煙条件で吸煙させた
。

ただし吸煙本数は１本／極細ガラスフィルターとした。

極細ガラスフィルターを通過した８吸煙分の煙・ｋのう
ち１． ９ ５ ｍｌをガスクロマトグラフに導入し、
コントロールたばこのピーク高さをＨ、供試シガレット
のピーク高さをＨ８とし、次式より吸着率Ｆを求めた。

Ｆ（％）＝（Ｈ−Ｈ８）／Ｈｘ １ ０ ０沢過率と吸
着率の測定結果は第２表に示す。

尚、表中４Ｙ／４３０００は単繊維の断面形状がＹ型で
あり、その単繊維度が４デニールであり、総繊維度が４
３０００デニールであることを意味する。

第２表の結果から明らかなように非イオン性の多孔性合
成吸着剤を含有した本発明の場合に、たばこ煙中ガス蒸
気相中の主要成分であるア十トアルデヒド、イングレン
及びアセトンの吸着率は対照のアセテートフィルターに
比較し、いずれも著しくすぐれており、特に煙の刺激性
に関与するアセトアルデヒドの吸着能が向上することは
、たばこの香喫味の改善に大きく寄与しているものと考
えられる。

実施例 ２ 実施例１で作成した第２表のフィルター区分１〜８の各
フィルターを「ハイライト」 （日本専売公社商品名）
からフィルターチップを取除いた部分に接合して供試シ
ガレットを作成し、１０名の官能検査パネルにより、に
おい、味、くせ、しげきおよびチャコールテイストの各
項目について香喫味特性を調査した。

その結果は第３表に示すとおりであった。

第３表の結果から明らかなように、本発明のフィルター
はチャコールテイスト及びたばこのしげきを著しく改善
するとともに、その他の香喫味特性についても著しく改
善する効果を有することがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モノエチレン性不飽和単量体と非共役性のポリエチ
   レン性不飽和単量体との共重合体よりなる非イオン性の
   多孔性合成吸着剤を含有することを特徴とするたばこ煙
   用フィルター。 ２ 非イオン性の多孔性合成吸着剤の比表面積が５ ｍ
   ”／ ？以上、細孔容積が０． １ ｍｌ／ｆｌ以上で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のたば
   こ煙用フィルター０ ３ 活性炭を配合してなる特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のたばこ煙用フィルター。 ４ 活性炭の配合量が非イオン性の多孔性合成吸着剤に
   対し０，２〜５重量倍であることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載のたばこ煙用フィルター。