JP6849308B2 - 流量制限器を含む喫煙物品 - Google Patents

Description

本発明は、喫煙物品用のフィルター、およびフィルターを備えた喫煙物品に関連する。

紙巻たばこなどの可燃性喫煙物品は通常、たばこロッドを形成する紙ラッパーに囲まれた細かく切られたたばこ（普通はカットフィラーの形態）を備える。紙巻たばこは、その一方の端に点火し、細かく切られたたばこロッドを燃焼することにより、消費者によって使用される。次に、消費者は、紙巻たばこの反対側の端（口側の端またはフィルター端）で引き込むことによって主流煙を受ける。細かく切られたたばこは、一種類のたばこでも二種類以上のたばこの混合でもよい。

たばこなどのエアロゾル形成基質が燃焼式ではなく加熱式である数多くの喫煙物品も、当技術で提案されてきた。加熱式喫煙物品では、エアロゾルはエアロゾル形成基質の加熱によって生成される。公知の加熱式喫煙物品には、例えば、エアロゾルが電気的加熱によるか、または可燃性燃料要素または熱源からエアロゾル形成基質への熱の移動によって生成される喫煙物品が含まれる。喫煙中、揮発性化合物は、熱源からの熱伝達によってエアロゾル形成基質から放出され、喫煙物品を通して引き込まれた空気中に混入される。放出された化合物が冷めるにつれて凝結してエアロゾルを形成し、これが消費者によって吸い込まれる。また、ニコチン含有エアロゾルがたばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン源から、燃焼することなく、また一部の場合には加熱することなく、例えば化学反応によって生成される、喫煙物品も公知である。

喫煙物品、特に紙巻たばこは通常、たばこロッドまたは別のエアロゾル形成基質などの材料源と、端と端が接した関係で並べられたフィルターを備える。フィルターは通常、チッピングペーパーによってたばこロッドまたは基質に取り付けられた酢酸セルローストウのプラグを含む。主流煙の換気は、チッピングペーパー内のフィルターに沿った位置付近にある一列または複数列の穿孔によって達成できる。

換気は、主流煙の微粒子相およびガス相の両方の成分を減少させうる。しかし、高レベルの換気度を持つ喫煙物品は、消費者にとって許容可能と考えられるには低すぎる引き込み抵抗（RTD）レベルを持ちうる。例えば、一つ以上の高密度の酢酸セルロース製フィルターセグメントを含める方法を、換気度の高い喫煙物品の全体RTDを許容可能なレベルに高めるために使用しうる。しかし、高密度の酢酸セルロース製フィルターセグメントは通常、微粒子相（例えば、タール）の供給を減少させる一方、ガス相（例えば、一酸化炭素）の供給にはほとんどまたは全く影響しない。これを解決する一つの方法は、フィルターに制限要素を含めることである。例えば、WO-A-2010/133334号およびUS-A-2007/0235050号は、煙のフィルタリングをすることなくRTDを高める制限要素について記載している。高い換気度とともに使用した場合、制限要素は、主流煙の微粒子相およびガス相の両方の成分を減少させつつもRTDを高めることができる。

製造およびフィルターへの組み込みが簡単かつ安価な、改良型の流量制限要素を持つ喫煙物品用のフィルターを提供することが望ましい。

本発明の第一の態様によれば、喫煙物品用のフィルターが提供されており、そのフィルターは、フィルター材料でできたフィルターセグメントであって、そのフィルターセグメントがフィルターの長軸方向に対して直角に測定した直径を持つものと、フィルターセグメント内に埋め込まれ、かつフィルター材料によってすべての側が囲まれた流量制限器であって、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法がフィルターセグメントの直径の約60%〜約95%であり、また流量制限器が実質的に球状であり、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法が球状の流量制限器の直径であるものとを備える。

流量制限器は、数多くの先行技術の制限要素よりも少ない材料を必要とする。これにより、流量制限器の重量が減少しコストが低減される。本発明によるフィルターは、流量制限器が比較的短いフィルター長さでRTDを高めるため、短めのフィルターデザインの柔軟性を提供する。このことは、少ないフィルター材料を用いてフィルターが製造されうるため、特に有利である。設計の詳細に応じては、流量制限器は射出成形の必要なしに作製することが簡単になりうる。これは、流量制限器が数多くの先行技術の制限要素よりも早く、簡単に、かつ安価で製造されることを意味しうる。また、流量制限器がフィルター材料トウの繊維間に直接的に組み込まれうるため、本発明によるフィルターは製造が簡単である。こうして、流量制限器が埋め込まれた連続的なトウ材料がフィルターセグメントに切断される、従来的な製造技術を使用しうる。流量制限器を挿入する別個の工程は必要としない。

流量制限器は、不透気性の材料を含むことが好ましい。「不透気性の材料」という用語は本明細書の全体で、材料の隙間や細孔を通して流体（特に空気および煙）の通過を許容しない材料を意味する。流量制限器が空気および煙に対して不浸透性の材料を含む場合、フィルターを通して引き込まれる空気および煙は、流量制限器の周りを強制的に流れ、また減少したフィルター材料の断面を通して強制的に流れる。こうして、流量制限器はフィルター浸透可能な断面積を減少させる。流量制限器の断面積は、フィルターセグメントの断面積の約35%〜約90%であることが好ましい。すなわち、フィルターの浸透可能な断面積は、フィルターセグメントの断面積の約10%〜約65%であることが好ましい。これにより、フィルターのRTDが、消費者にとって許容可能なレベルまで高められる。流量制限器は不透気性の材料を含みうるが、これは、一つ以上の気流チャネルを含む形状を持つ流量制限器を除外するものではない。一部の場合では、流量制限器によってすべてまたは実質的にすべての煙および空気がフィルターの中央部分を通して流れないようにされ、また他の場合では、ほとんどの煙および空気が強制的に流量制限器の周辺を通るようにしつつも、少量の煙および空気が制限要素、例えば流量制限器内の一つ以上のチャネルを通るようにできる。

空気または煙、または空気および煙の両方の流れは主としてフィルターの中央部分を通る可能性があるために、フィルターの端部に流れをそらすことはRTDを高めるのに特に効果的でありうる。流量制限器の大きさおよび形状、およびフィルター材料の種類は、望ましい方法でRTDに影響を及ぼすために選択しうる。例えば、換気のない単一のフィルターセグメント内に配置したとき、流量制限器はおよそ200 mm H₂O（約1960 Pa）〜およそ500 mm H₂O（約4900 Pa）の範囲のRTDを発生させうる。好ましくは、流量制限器はおよそ250 mm H₂O（約2450 Pa）〜およそ400 mm H₂O（約3920 Pa）のRTDを発生させうることが好ましい。

本明細書では、「上流」および「下流」という用語は、主流煙が喫煙物品の点火する端部からフィルターを通して引き込まれるときの主流煙の方向に対する、フィルターまたは喫煙物品の要素間の相対的位置を描写するのに使用される。

流量制限器の断面寸法は、フィルターセグメントの直径の約60%〜約95%である。流量制限器およびフィルターセグメントが円形断面を持つ場合には、これは流量制限器によってフィルターセグメントの断面積の約10%〜約64%に低減される浸透可能な断面積に対応する。流量制限器の断面寸法は、フィルターセグメントの直径の約70%〜約90%であることが好ましい。流量制限器およびフィルターセグメントが円形断面を持つ場合には、これは流量制限器によってフィルターセグメントの断面積の約19%〜約51%に低減される浸透可能な断面積に対応する。流量制限器の断面寸法はフィルターセグメントの直径の約70%〜約80%であることがより好ましい。流量制限器およびフィルターセグメントが円形断面を持つ場合には、これは流量制限器によってフィルターセグメントの断面積の約36%〜約51%に低減される浸透可能な断面積に対応する。流量制限器の断面寸法はフィルターセグメントの直径の約72%〜約78%であることがさらに好ましい。流量制限器およびフィルターセグメントが円形断面を持つ場合には、これは流量制限器によってフィルターセグメントの断面積の約39%〜約48%に低減される浸透可能な断面積に対応する。

フィルターセグメントの直径D_Fは、約3.8 mm〜約9.5 mmであることが好ましい。フィルターセグメントの直径D_Fは、約4.6 mm〜約7.8 mmであることがより好ましい。フィルターセグメントの直径D_Fは、約7.7 mmであることがさらに好ましい。フィルターセグメントの直径は、フィルターおよび喫煙物品の長軸方向軸に対して直角に測定される。

流量制限器の断面寸法は、フィルターセグメントの直径の約60%〜約95%である。しかし、その範囲内で、フィルターセグメントの直径D_Fに対する流量制限器の大きさおよび形状は、望ましいRTDレベルを提供するよう選択しうる。流量制限器は、約（D_F - 3.0 mm）〜約（D_F - 0.2 mm）の断面寸法を持ちうる。流量制限器は、約（D_F - 2.8 mm）〜約（D_F - 0.4 mm）の断面寸法を持ちうる。流量制限器は、約（D_F - 1.5 mm）〜約（D_F - 0.8 mm）の断面寸法を持ちうる。流量制限器は、約（D_F - 1.2 mm）〜約（D_F - 1.0 mm）の断面寸法を持ちうる。流量制限器は、約（D_F - 1.73 mm）の断面寸法を持ちうる。流量制限器は、約（D_F - 0.58 mm）の断面寸法を持ちうる。好ましい一つの実施形態で、流量制限器の断面寸法は約5.55 mmである。好ましい別の実施形態で、流量制限器の断面寸法は約6.0 mmである。好ましい別の実施形態で、流量制限器の断面寸法は約7.15 mmである。

「すべての側が囲まれた」という表現は本明細書の全体で、流量制限器が、上流および下流の方向（長軸方向）にも、また横断する方向にも、直に隣接したフィルター材料であることを意味する。すなわち、流量制限器は、フィルター材料内に完全に埋め込まれており、別個の空隙内にあるのではない。好ましくは、流量制限器は、フィルター材料の製造時にフィルター材料内に組み込まれる。例えば、流量制限器は、フィルター材料の連続的なロッドの繊維間に組み込んで、その後でフィルターセグメントに切断しうる。

流量制限器は非圧縮性であることが好ましい。「非圧縮性」という用語は本明細書の全体で、喫煙物品がパックから除去される際の手による取り扱い、指による圧縮（すなわち、フィルターに触れるユーザーの指による圧縮）、口内の圧縮（すなわち、フィルターの口側の端に触れるユーザーの唇または歯による圧縮）、または手で消す（「揉み消し」）の過程のうちいずれかによる圧縮に対する耐性を意味する。すなわち、「非圧縮性」という用語は、製造時および使用時の喫煙物品の通常の取り扱いにおいて、変形しにくい、または壊れにくいことを意味するのに使用される。

流量制限器は、約8.0 kPaより大きい圧縮降伏強度を持つことが好ましい。流量制限器は、約12.0 kPaより大きい圧縮降伏強度を持つことがより好ましい。圧縮降伏強度は、流量制限器の永久的変形が発生するときに到達する単軸の圧縮応力として定義される。

流量制限器の10%の変形時の圧縮強度は、約50.0 kPaより大きいことが好ましい。10%の変形時の圧縮強度は、流量制限器の10%の変形（すなわち、一つの断面寸法における10%の変化）が発生するときに到達する短軸の圧縮応力の値として定義される。

10%の変形時の圧縮降伏強度および圧縮強度はどちらも、標準化試験ISO 604によって実験的に入手しうる。当業者によって理解される通り、この試験において、試料（流量制限器）は、喫煙者が喫煙物品を掴んでいるときに喫煙者の指が制限器に及ぼす圧力に相当する、軸に沿った圧縮板によって圧縮される。試験は、負荷または変形が所定の値に到達するまで一定の変位レートで実施される。この手順中に、試料（流量制限器）が持ち応えた負荷が測定される。

流量制限器は、適切な任意の材料（単一または複数）を含みうる。流量制限器は、一つ以上の不透気性の材料を含むことが好ましい。適切な材料の例には、ゼラチンまたはその他の種類の親水コロイド、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース（CMC）、セルロース、澱粉、ポリ乳酸、ポリ（ブチレンコハク酸塩）およびその共重合体、ポリ（ブチレンアジピン酸塩-co-テレフタル酸塩）およびその組み合わせが含まれるが、これに限定されない。流量制限器は、圧縮したたばこ、たばこダスト、挽いたタバコたばこ、その他の芳香成分またはその組み合わせを含みうる。

流量制限器は、一つ以上の水溶性重合体ポリマーから形成された溶解可能な高分子材料から形成されることが好ましい。溶解可能な高分子材料は、一つ以上の水溶性の熱可塑性物質から形成されることがより好ましい。「溶解可能」という用語は、高分子材料が溶媒水を含む溶液に溶けることができることを意味する。これは、一つ以上の水溶性材料を使用して材料を形成することによって達成される。流量制限器は完全に溶解可能な高分子材料で製造することができ、また溶解可能な高分子材料を不活性の無機物のフィラーなどの不活性成分と混合することもでき、これは溶解可能であってもなくてもよい。溶解可能材料を使用して流量制限器を形成することで、破棄された後でのフィルターの分解速度が有利にも早くなる。別の方法としてまたは追加的に、流量制限器は、水を加えることで懸濁液またはコロイドに分散する材料を含みうる。

流量制限器は、生物分解性高分子材料で形成されることがより好ましい。好ましいポリマーは、欧州規格EN13432に概説されている水系好気的生物分解度試験（Aqueous Aerobic Biodegradation Test、Sturm試験）に定義されている通り、完全に生物分解性である。好ましい生物分解性ポリマーは澱粉を含む。

流量制限器は中実とすることも、一つ以上の気流チャネルを含めることも、あるいはシェルおよびコアを含むこともできる。流量制限器がコアおよびシェル構造を含む場合、コアは中空としうる。一部の実施形態で、流量制限器は、フィルターを通して引き込まれた空気および煙の一部が流量制限器の周りに強制的に通されることがないように、流量制限器を通した一つ以上の気流チャネルを含みうる。望ましい実施形態で、本明細書で考察した通り、流量制限器は、煙および空気の流れが流量制限器の周りを強制的に通るように不透気性の材料を含む中実のバリアを形成しうる。流量制限器は、回転金式工程などの連続的な高速工程を使用して製造しうる。

流量制限器は実質的に球状である。これは、球形度の値が少なくとも約0.9である流量制限器を含みうるが、球形度の値はおよそ1であることが好ましい。球形度は、物体がどの程度球状であるかの測定であり、完全な球形の球形度の値は1である。前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法は、球の直径である。少なくとも一つの断面寸法は、流量制限器がフィルター内に配置されたときに測定され、流量制限器の互いから最も遠い2つの点の間にあるフィルターの長軸方向軸に対して直角に、その測定が行われる。互いに最も遠い2つの点は、フィルターに沿った長軸方向の同一の位置としうるか、または長軸方向の異なる位置としうる。球状の流量制限器は製造しやすく、また半径方向に対称であるため、フィルター材料内で流量制限器が採用する向きに関係なく同一のRTDが得られうる。

単一の流量制限器のみがフィルターセグメント内に埋め込まれることが好ましい。しかし、追加的な流量制限器を提供しうる。追加的な流量制限器がフィルター内に提供される場合、互いに同一または異なる属性を持たせうる。

フィルター材料は、適切な任意の材料（単一または複数）を含みうる。フィルター材料の種類は、望ましいRTDレベルを提供するように選択しうる。適切な材料の例は、酢酸セルロース、セルロース、再生セルロース、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリヒドロキシ酪酸塩、開放セル発泡体に形成された熱可塑性材料（澱粉など）、およびその組み合わせを含むが、これに限定されない。フィルター全体またはその一部は、活性炭を含みうる。フィルターは、接着剤または可塑剤またはその組み合わせを含みうる。

フィルター材料の微粒子の効率は低いことが好ましい。フィルターセグメントは、フィラメント当たりおよそ3.5デニール（dpf）〜およそ12.0 dpfの繊維を含むことが好ましい。一つの望ましい実施形態で、フィルターセグメントはおよそ5.5 dpfの大直径の繊維を含む。フィルターセグメントは、およそ15000合計デニール（td）〜およそ50000 tdの繊維を含むことが好ましい。一つの望ましい実施形態で、フィルターセグメントはおよそ35000 tdの大直径の繊維を含む。

フィルターは、フィルターセグメントの上流、下流、または上流および下流の両方に一つ以上の追加的なフィルター要素を含みうる。フィルターが追加的な要素を含む場合、流量制限器が埋め込まれたフィルターセグメントは、喫煙物品フィルター全体ではなく喫煙物品フィルターのフィルター構成要素の一つにすぎない。追加的なフィルター要素は、フィルターセグメントと軸方向に配置されうる。例えば、フィルターは、フィルターセグメントの下流にフィルター材料のプラグ（単数または複数）またはディスク（単数または複数）、フィルターセグメントの上流にフィルター材料のプラグ（単数または複数）またはディスク（単数または複数）、またはフィルターセグメントの下流および上流にフィルター材料のプラグまたはディスクをさらに含みうる。別の方法としてまたは追加的に、フィルターは、フィルターセグメントの下流に中空管（単数または複数）、フィルターセグメントの上流に中空管（単数または複数）、またはフィルターセグメントの下流および上流に中空管をさらに含みうる。一つ以上の中空管が提供される場合、中空管は同一または異なる寸法を持ちうる。

フィルターは、口側の端の空隙を形成することが好ましい。フィルターは、口側の端で開放、または中空、または管状としうる。フィルターを通して引き込まれた空気および煙が流量制限器の周りを強制的に流れるように、流量制限器の材料は空気および煙に対して不浸透性であることが好ましい。しかし、流量制限器の下流では、空気および煙は大部分がフィルターの中央にある流路に戻る傾向があることを発明者は見出した。このため、中央に集中した煙の流れが、流量制限器の下流のフィルター材料およびフィルターセグメントの下流にある任意のフィルター要素の中心に染みが付きうる。しかし、フィルターの口側の端に空隙を形成することにより、口側の端の目に見える見苦しい染みは低減できる。

それにもかかわらず、流量制限器はフィルター材料のセグメント内に埋め込まれ、フィルター材料によってすべての側が囲まれているため、少なくとも一部のフィルター材料は、流量制限器の下流にフィルターの中心に沿って、またその周りに存在する。従って、このフィルター材料は、流量制限器の周りを通過し大部分がフィルターの中心の流路に戻る傾向にある煙によって染みが付きうる。こうした染みは、このフィルター材料の最も離れた下流端で消費者に対して最もよく目立ちうる。従って、フィルター内のフィルター材料のこの最も離れた下流端にある目に見える染みを低減するために、さまざまな手段を取りうる。

例えば、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端は、煙の流れが比較的分散される、流量制限器の下流端に近い位置としうる。この場合には、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端は、流量制限器の下流端から約8 mm未満であることが好ましく、流量制限器の下流端から約4 mm未満がより好ましく、流量制限器の下流端から約2 mm未満がさらに好ましい。一部の実施形態で、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端は、流量制限器の下流端から約0.2 mmを超える。

別の方法としてまたは追加的に、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端は、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端の目に見える任意の染みが低減されるように、フィルターの口側の端の十分離れた上流に間隔をあけて置きうる。この場合、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端は、フィルターの口側の端から少なくとも約4 mmであることが好ましく、フィルターの口側の端から少なくとも約6 mmがより好ましく、フィルターの口側の端から少なくとも約8 mmがさらに好ましい。

流量制限器を含むフィルターセグメントの下流にプラグまたはディスクが提供されていない実施形態で、フィルター材料の最も離れた下流端は、流量制限器を含むフィルターセグメントの最も下流にあるフィルター材料によって定義される。しかし、一つ以上のプラグまたはディスクが流量制限器を含むフィルターセグメントの下流に提供されているその他の実施形態で、一つ以上のプラグまたはディスクの最も離れた下流端は、フィルター内にあるフィルター材料の最も離れた下流端を定義する。

一つの実施形態で、フィルターは、フィルターセグメントと軸方向に整列された中空管をさらに含む。中空管は、フィルターが望ましい長さ（例えば、標準の長さ）を持ち、その一方で少ない量のフィルター材料を使用できるようにしうる。中空管は、フィルターセグメントの下流にあることが好ましい。中空管は、フィルターの口側の端にあることが好ましい。中空管は、紙、厚紙、フィルター材料（例えば、酢酸セルロース）、任意の熱可塑性物質、澱粉、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリ（ブチレンコハク酸塩）およびその共重合体、ポリ（ブチレンアジピン酸塩-co-テレフタル酸塩）およびその組み合わせを含むが、それに限定されない、任意の材料（単一または複数）を含みうる。中空管は、およそ5 mm〜およそ15 mmの長さとしうる。中空管およびフィルターセグメントは、フィルターラッパーで上から包みうる。

フィルターは、少なくともフィルター材料を囲むフィルターラッパーを含みうる。フィルターラッパーは、フィルターセグメントのための強度および構造剛性を提供する。フィルターが一つ以上の追加的なフィルター要素を含む場合、フィルターセグメントおよび一つ以上の追加的なフィルター要素は、フィルターラッパーで上から包まれることが好ましい。フィルターラッパーは、適切な任意の材料を含みうる。フィルターラッパーは、例えば固い紙または厚紙を含む固いプラグラップであることが好ましい。固い紙または厚紙の坪量は、約60 gm^-2を超えることが好ましい。固いフィルターラッパーは、高い構造剛性を提供する。フィルターラッパーは、流量制限器がフィルター材料内に埋め込まれた場所でのフィルターセグメント外側の変形を阻止しうる。フィルターラッパーは、一列以上の接着剤を含む継ぎ目を含みうる。好ましくは、継ぎ目は2列の接着剤を含むことが好ましい。一列の接着剤は、ホットメルト接着剤を含みうる。一列の接着剤は、ポリビニルアルコールを含みうる。

フィルターの長さL_Fは約15 mm〜約40 mmであることが好ましい。フィルターの長さL_Fは約18 mm〜約27 mmであることがさらに好ましい。一つの実施形態で、フィルターの長さL_Fは約27 mmである。しかし、一つの望ましい実施形態で、フィルターの長さL_Fは約21 mmである。本発明によるフィルターのデザインによって望ましいRTDがより短い長さで達成できるため、長さを短くすることが可能である。これは必要なフィルター材料が少なくて済むことから、特に有利である。フィルターにフィルターセグメントの上流または下流に追加的なフィルター要素が含まれない場合、フィルターセグメントの長さはフィルターの長さと等しい。フィルターに、フィルターの上流または下流、または上流および下流の両方に追加的なフィルター要素が含まれない場合、フィルターセグメントの長さは、フィルター全体の長さよりも短い。フィルターセグメントの長さは、追加的なフィルター要素（単一または複数）に依存する。

従来的な製造技術に従い倍長のフィルターを形成しうるが、その後でそれぞれの端に一つずつ2つのエアロゾル形成基質に倍長のフィルターを取り付けることができ、またその後、倍長のフィルターを半分に切断して、それによって2個の喫煙物品を作製しうる。その場合、フィルター長さは単一の喫煙物品に必要な長さの2倍である。例えば、喫煙物品フィルターの長さL_Fが約15 mm〜約40 mmである場合、倍長のフィルターの長さは約30 mm〜約80 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さL_Fが約18 mm〜約27 mmである場合、倍長のフィルターの長さは約36 mm〜約54 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さL_Fが約27 mmである場合、倍長のフィルターの長さは約54 mmとしうる。喫煙物品フィルターの長さL_Fが約21 mmである場合、倍長のフィルターの長さは約42 mmとしうる。

フィルター内の流量制限器の中心の長軸方向の位置は、望ましいRTDレベルを提供するために選択しうる。例えば、流量制限器の中心の長軸方向の位置は、フィルターの下流端から少なくとも約6 mmとしうる。流量制限器の「中心」は、本明細書においては、フィルターの下流端の最も近くに配置された流量制限器の部分と、フィルターの上流端の最も近くに配置された流量制限器の部分との間の中点を意味する。

本発明によるフィルターは、フィルターたばこ、およびたばこ材料が燃焼されて煙を形成するその他の喫煙物品用のフィルターで有利に使用されうる。別の方法として、本発明によるフィルターは、たばこ材料が燃焼されるのではなく加熱されてエアロゾルを形成する喫煙物品で使用しうる。本発明によるフィルターはまた、燃焼または加熱なしに、たばこ材料、たばこ抽出物、またはその他のニコチン源からニコチン含有エアロゾルが生成される喫煙物品で使用しうる。

本発明の第二の態様によれば、エアロゾル形成基質と、本発明の第一の態様によるフィルターとを含む喫煙物品が提供されている。本発明の第二の態様によれば、たばこロッドと、本発明の第一の態様によるフィルターとを含む喫煙物品が提供されている。

喫煙物品は、たばこロッドまたはその他のエアロゾル形成基質およびフィルターに取り付けられたチッピング材料をさらに含むことが好ましい。チッピング材料は、フィルターセグメントのための追加的な強度および構造剛性を提供し、流量制限器がフィルター材料内に埋め込まれた場所でのフィルターセグメント外側表面の変形の可能性を低下させうる。チッピング材料は、チッピング材料を貫通する穿孔を含む換気ゾーンを含みうる。チッピング材料は、主流煙の換気を提供するために少なくとも一列の穿孔を含みうる。フィルターがフィルターラッパーを含む場合、穿孔はフィルターラッパーを貫通して延びることが好ましい。別の方法として、フィルターラッパーは浸透可能としうる。チッピング材料は、標準的な予め穿孔されたチッピング材料としうる。別の方法として、チッピング材料は製造工程中に、穿孔の望ましい数、サイズおよび位置に従い（例えば、レーザーを使用して）穿孔しうる。穿孔の数、サイズおよび位置は、望ましい換気レベルを提供するために選択しうる。流量制限器およびフィルター材料とともに、換気によって望ましいRTDレベルが生まれる。

少なくとも一つの円周列の穿孔は、流量制限器の中心から下流の少なくとも約1 mmにあることが好ましい。少なくとも一つの円周列の穿孔は、流量制限器の中心から下流の少なくとも約3 mmにあることがより好ましい。換気空気が流量制限器の下流に配置された空隙またはフィルター要素内に導入されるように、換気ゾーンは流量制限器の下流に配置されることが最も好ましい。これにより、穿孔を通して引き込まれる周辺空気と、フィルターを通して流れる空気と煙の混合物とが最適に混合される。

本発明のさらなる態様は、喫煙物品用のフィルターのフィルターセグメント内の空気流を制限するための流量制限器の使用に関するが、フィルターセグメントはフィルターの長軸方向に対して直角に測定した直径を持ち、流量制限器はフィルターセグメント内に埋め込まれ、かつフィルターセグメントのフィルター材料によってすべての側が囲まれており、また前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法はフィルターセグメントの直径の約60%〜約95%であり、また流量制限器は実質的に球状で、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法は球状の流量制限器の直径である。

本発明のさらなる態様によれば、喫煙物品用のフィルターを製造する方法が提供されており、その方法は、流量制限器がフィルター材料内に埋め込まれており、ロッドの長軸方向に間隙のあいたフィルター材料の連続的なロッドを提供する工程であって、それぞれの流量制限器が実質的に球状であり、またロッドの長軸方向に対して直角に測定したそれぞれの流量制限器の直径がロッドの直径の約60%〜約95%である工程と、フィルター材料の連続的なロッドを長軸方向に間隔を置いた切れ目で切断してフィルター材料のフィルターセグメントを作製する工程であって、流量制限器を含むそれぞれのフィルターセグメントがフィルターセグメント内に埋め込まれ、かつフィルター材料によってすべての側が囲まれている工程とを含む。

本発明の方法は、流量制限器がフィルター材料に直接組み込まれているために簡単である。例えば、流量制限器にはフィルター材料の繊維を組み込みうるが、これは束ねられてフィルター材料トウが形成されるためである。流量制限器を挿入する別個の工程は必要としない。

方法はさらに、中空管をそれぞれのフィルターセグメントと軸方向に整列させる工程と、フィルターセグメントおよび中空管をフィルターラッパーで上から包む工程とを含みうる。

発明の一つの態様に関連して説明した特徴は、発明の別の態様にも適用されうる。

本発明は、以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。

図1は、本発明の一つの実施形態による喫煙物品の斜視図である。 図2は、本発明の第一の実施形態によるフィルターの断面図である。 図3は、本発明の第二の実施形態によるフィルターの断面図である。 図4は、本発明の実施形態によるフィルターを製造するための連続的なフィルターロッドの断面図である。

図1は、本発明の一つの実施形態による喫煙物品100の斜視図である。喫煙物品100は、通常的に円筒形のたばこロッド101および通常的に円筒形のフィルター103を含む。たばこロッド101およびフィルター103は、端と端が接した関係で軸方向に配置されており、互いに隣接することが好ましい。たばこロッドは、喫煙材料を囲む外側ラッパー105を含む。外側ラッパー105は、多孔性の包装材料または紙ラッパーとしうる。たばこは、細かく切られたたばこであるか、またはたばこカットフィラーであることが好ましい。たばこロッド101は、上流の点火側の端107と下流端109を持つ。フィルター103は、上流端111および下流の口側の端113を持つ。フィルター103の上流端111は、たばこロッド101の下流端109と隣接している。図1では表示されていないが、流量制限器がフィルター103に埋め込まれている。

フィルター103は、フィルター103の全長およびたばこロッド101の隣接した領域を囲むチッピング材料115によって、たばこロッド101に取り付けられている。明確にするために、チッピング材料115は、図1では喫煙物品から部分的に取り外された状態で示されている。チッピング材料115は通常、紙様の製品である。しかし、適切な任意の材料を使用できる。この実施形態で、チッピング材料115は、フィルター103と整列された穿孔117の円周列を含む。穿孔は、主流煙の換気のために提供される。

本明細書では、喫煙物品の構成要素間の「上流」および「下流」という相対的な位置は、主流煙がたばこロッド101から、およびフィルター103を通して引き込まれたときの主流煙の方向に関連して描写されている。

図2は、本発明の第一の実施形態によるフィルター103'の断面図である。フィルター103'は、図1の喫煙物品で使用されうる。図2で、フィルター103'は、フィルター材料203のフィルターセグメント201を含む。フィルター103'は、ビーズ205の形態の流量制限器をさらに含む。図2の実施形態で、流量制限ビーズ205は不透気性の材料を含む。流量制限ビーズ205はフィルターセグメント201内に埋め込まれ、フィルター材料203によってすべての側が囲まれている。矢印によって図解的に示す通り、喫煙物品の使用時にフィルター103'を通して引き込まれる空気は、流量制限ビーズ205の周りを強制的に流れ、またフィルター材料203の減少した断面を通して強制的に流れる。図2で、フィルター103'の直径は7.7 mmで、流量制限ビーズ205の直径は6.0 mm（フィルターの直径の約78%）、フィルター103'の長さは21 mmで、流量制限ビーズ205の中心はフィルター103'の下流端から11 mmである。フィルターがチッピング材料によって囲まれるとき、フィルターの直径は7.73 mmとしうる。

図3は、本発明の第二の実施形態によるフィルター103''の断面図である。フィルター103''は、図1の喫煙物品で使用されうる。図2の実施形態で、フィルターセグメント201はフィルター103'全体を含む。しかし、図3の実施形態では、フィルター103''は追加的な要素を含む。具体的には、図3で、フィルター103''は、フィルター材料303のフィルターセグメント301を含む。フィルター103''は、フィルターセグメント301内に埋め込まれ、フィルター材料303によってすべての側が囲まれた、ビーズ305の形態での流量制限器をさらに含む。図3の実施形態で、流量制限ビーズ305は不透気性の材料を含む。フィルター103''は、フィルタープラグ307および中空管309をさらに含む。フィルターセグメント301、フィルタープラグ307および中空管309は、端と端が接した関係で軸方向に整列される。図3で、フィルタープラグ307は、フィルターセグメント301の上流であり、中空管309はフィルターセグメント301の下流である。フィルタープラグ307は、適切な任意の材料を含みうる。中空管309は、例えば、紙またはフィルター材料など、適切な任意の材料を含みうる。フィルター103''は口側の端で開放されており、それによって口側の端の空隙が形成されているため、口側の端での目に見える染みが低減される。矢印によって図解的に示す通り、喫煙物品の使用時にフィルター103''を通して引き込まれる空気は、流量制限ビーズ305の周りを強制的に流れ、フィルター材料303の減少した断面を通して強制的に流れる。図3で、フィルター103''の直径は7.7 mm、流量制限ビーズ305の直径は6.0 mm（フィルターの直径の約78%）、フィルター103''の全長は27 mm、フィルタープラグ307の長さは9 mm、フィルターセグメント301の長さは8 mm、中空管309の長さは10 mm、流量制限ビーズ305の中心はフィルター103''の下流端から14 mmで、フィルターセグメント301の下流端から4 mmである。フィルターがチッピング材料によって囲まれるとき、フィルターの直径は7.73 mmとしうる。

図3で、フィルターは、フィルターセグメント301の上流および下流の両方に追加的なフィルター要素を含む。しかし当然のことながら、追加的な要素は、フィルターセグメント301の下流のみ、またはフィルターセグメント301の上流のみに含めうる。別の方法として、図2に示す通り、追加的なフィルター要素は提供できない。さらに、図3では、上流の追加的なフィルター要素は、フィルター材料のプラグを含む。しかし、別の方法として、フィルター材料のディスクおよび中空管を含むがそれに限定されない適切な任意のフィルター要素を、フィルターセグメント301の上流に提供しうる。同様に図3で、下流の追加的なフィルター要素は中空管を含む。しかし、別の方法として、フィルター材料のプラグおよびフィルター材料のディスクを含むがそれに限定されない適切な任意のフィルター要素を、フィルターセグメント301の下流に提供しうる。

図2のフィルター103'または図3のフィルター103''のいずれかが図1に示したものと類似する喫煙物品に組み込まれるとき、穿孔117は、流量制限ビーズ205、305の少なくとも1 mm下流であることが好ましい。穿孔117によって提供されている換気と、流量制限ビーズ205、305およびフィルター材料203、303の組み合わせにより、望ましいRTDが提供される。

当業者には、図2のフィルター103'は、従来的な製造技術によってフィルター材料の連続的なロッドから製造されうることが理解される。例えば、図4に示す通り、フィルター材料203の連続的なフィルターロッド401は、連続的なフィルターロッド401に沿って長軸方向に間隔を置いた流量制限ビーズ205とともに製造できる。流量制限ビーズ205は連続的なフィルターロッド401内に埋め込まれ、フィルター材料203によってすべての側が囲まれている。流量制限ビーズ205は、未加工のフィルター材料（例えば、酢酸セルロース）が連続的な合成繊維としてフィルターロッドの形態の束（例えば、酢酸セルローストウ）に紡がれるときに組み込まれることが好ましい。次に、連続的なロッド401は、切れ目403に沿って切断することによって個別のフィルター103'に切断される。流量制限ビーズ205および切れ目403の長軸方向の間隔は、フィルターの望ましい長さ、およびフィルター内の流量制限ビーズの望ましい位置に基づき設定しうる。

同様に、図3のフィルター103''のフィルターセグメント301は、図4で示したものと類似した方法で、フィルター材料の連続的なロッドから製造されうる。流量制限ビーズおよび切れ目の長軸方向の間隔は、フィルターセグメントの望ましい長さ、およびフィルターセグメント内の流量制限ビーズの望ましい位置に基づき設定しうる。

Claims (13)

1. 喫煙物品用のフィルターであって、前記フィルターが、
   フィルター材料でできたフィルターセグメントであって、前記フィルターセグメントがフィルターの長軸方向に対して直角に測定した直径を持つ、フィルターセグメントと、
   前記フィルターセグメント内に埋め込まれ、前記フィルター材料によってすべての側が囲まれた流量制限器とを備え、
   前記流量制限器が中実であり、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した流量制限器の断面寸法が、前記フィルターセグメントの前記直径の約60%〜約95%であり、また前記流量制限器が実質的に球状であり、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した前記流量制限器の断面寸法が前記球状の流量制限器の直径であり、
   前記流量制限器の10%の変形時の圧縮強度が約50.0 kPaよりも大きい、フィルター。
2. 前記流量制限器の前記断面寸法が前記フィルターセグメントの前記直径の約70%〜約80%である、請求項1に記載のフィルター。
3. 前記流量制限器の圧縮降伏強度が約8.0 kPaより大きい、請求項1または請求項2に記載のフィルター。
4. 前記フィルターが口側の端の空隙を形成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルター。
5. 前記フィルターセグメントと軸方向に整列された中空管をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィルター。
6. 少なくとも前記フィルター材料を囲むフィルターラッパーをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルター。
7. 前記流量制限器の中心が、前記フィルターの下流端から少なくとも約6 mmである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフィルター。
8. 喫煙物品であって、
   たばこロッドと、
   請求項1〜7のいずれか1項に記載のフィルターとを備えた、喫煙物品。
9. 前記たばこロッドと前記フィルターを取り付けるチッピング材料をさらに含み、前記チッピング材料が前記チッピング材料を貫通する穿孔を含む換気ゾーンを含む、請求項8に記載の喫煙物品。
10. 前記チッピング材料が前記流量制限器の中心の下流から少なくとも約1 mmにある少なくとも一つの円周列の穿孔を含む、請求項9に記載の喫煙物品。
11. 喫煙物品用のフィルターのフィルターセグメント内の空気流を制限するための流量制限器の使用であって、前記フィルターセグメントが、フィルターの長軸方向に対して直角に測定した直径を持ち、前記流量制限器が前記フィルターセグメント内に埋め込まれ、かつ前記フィルターセグメントのフィルター材料によってすべての側が囲まれ、また前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した前記流量制限器の断面寸法が前記フィルターセグメントの前記直径の約60%〜約95%であり、また前記流量制限器が中実であって実質的に球状で、前記フィルターの長軸方向に対して直角に測定した前記流量制限器の前記断面寸法が前記球状の流量制限器の直径であり、前記流量制限器の10%の変形時の圧縮強度が約50.0 kPaよりも大きい、流量制限器の使用。
12. 喫煙物品用のフィルターを製造する方法であって、前記方法が、
    フィルター材料内に埋め込まれ、ロッドの長軸方向に間隙をあけた流量制限器を持つ前記フィルター材料の連続的なロッドを提供する工程であって、それぞれの流量制限器が中実であって実質的に球状であり、前記ロッドの前記長軸方向に対して直角に測定したそれぞれの流量制限器の直径が前記ロッドの前記直径の約60%〜約95%であり、前記流量制限器の10%の変形時の圧縮強度が約50.0 kPaよりも大きい工程と、
    フィルター材料の前記連続的なロッドを長軸方向に間隔を置いた切れ目で切断してフィルター材料のフィルターセグメントを作製する工程であって、それぞれのフィルターセグメントが、フィルターセグメント内に埋め込まれ、フィルター材料によってすべての側が囲まれている流量制限器を含む工程とを含む。
13. 請求項12に記載の方法であって、さらに、
    中空管をそれぞれのフィルターセグメントに軸方向に整列させる工程と、
    前記フィルターセグメントおよび中空管をフィルターラッパーで上から包む工程を含む、方法。

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