Aerosol generating material for a smoking article

本発明は、喫煙品用のエアロゾル発生材に関する。 特に本発明は、希釈剤でコートされたおよび／または希釈剤を含浸させた粒状の吸着材料を含む喫煙品用のエアロゾル発生材およびこれを含む製品に関する。 粒状の吸着材料は、高いＢＥＴ比表面積を有する、または炭酸カルシウムである。

紙巻きタバコなどの喫煙品に希釈剤を含ませることは知られている。 希釈剤は、喫煙中に蒸発し、エアロゾルの形態の主流煙に変化する化合物である。 一般に希釈剤は、それが実質的に煙に影響を与えずに煙に変化するように選択される。 煙の他の成分（タバコ含有喫煙品の場合、タバコ由来の成分、または非タバコ含有喫煙品の場合、ニコチンおよび／または風味剤成分）は、従ってこの希釈剤によって希釈される。

紙巻きタバコは、吸い口端に位置するフィルターと、喫煙可能な充填材を含むタバコロッドと、ロッドに巻かれるシガレットペーパーとから構成される。 希釈剤が喫煙可能な充填材に存在する場合、これは他の成分との単純な混合物（特に希釈剤が個体の場合）として存在するか、または希釈剤は、１つ以上の他の成分に担持されてもよい（希釈剤が液状の場合）。 単純な混合物として充填材に組み込まれる場合、これは製造中に不利益をもたらし、希釈剤は、特にそれが微粉末状である場合に、完成した製品から簡単に溢れてしまう。 従って希釈剤は、充填材の別の成分に直に接触して保持されるのが好ましい。

希釈剤は喫煙の際にその機能を奏する過程で揮発するが、低温での希釈剤の揮発が紙巻きタバコの貯蔵中に問題になることが判っている。 特に希釈剤が貯蔵中に移動し、その後大気中に蒸発する、またはシガレットペーパーなどの製品の他の部分と接触する。 またこれは、希釈剤そのものまたは希釈剤との接触によって放出される化合物によるシガレットペーパーの染みまたはよごれになる場合がある。 従って当業者は、希釈剤が必要とされるまで希釈剤を不動にする方法を求めている。

下記特許文献１は、多孔性の吸着材内で希釈剤を不動化し、これをタバコロッドに組み込むことが記載されている。 この文献は、シリカゲルを吸着材として着目している。 しかしながら、この文献に開示されている煙のデータは、シリカゲルを使用した場合に煙のアクロレイン、ベンゾアントラセンおよびベンゾピレンの量の増加の原因になることを示している。 さらにフリーフローサンプルの希釈剤の充填量は、比較的低く、例えばこの文献は、グリセロールは、シリカゲルの重量の約１２０％を充填することができ、一方プロピレングリコールは、シリカゲルの重量の約１００％を充填することができることを記載している。

従って上記した問題点の１つ以上を克服する方法で別の吸着材に希釈剤を担持させることが当業界で必要とされている。

従って本発明の発明者等は、特許請求の範囲に記載されている発明を考案した。

本発明の一実施態様による希釈剤を担持および／または含浸させた沈殿炭酸カルシウム粒子および本発明の別の態様によるバリアー材でさらにコートされた同様の沈殿炭酸カルシウムを略式に示している。

本発明の別の態様によるエアロゾル発生材を含む紙巻きタバコを略式に示している。

本発明の第1の態様において、少なくとも１２００ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有する粒状の多孔性材料が吸着剤である。 このような材料は当業者に知られており、多くの場合、市販されている。 例えば少なくとも１２００ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有する吸着性樹脂としては、ドイツ、ダーレン所在のＭａｃｈｅｒｅｙ−Ｎａｇｅｌ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ，ＫＧから入手可能なポリスチレンジビニルベンゼン樹脂Ｃｈｒｏｍａｂｏｎｄ（登録商標）ＨＲ−Ｐおよび米国、アトランタ州所在のＳｏｒｂｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なスチレン系樹脂Ｓｅｐａｂｅａｄｓなどがある。

好ましくは粒状の多孔性材料は、カーボン系材料、樹脂または金属有機骨格であり、好ましくは炭素、さらに好ましくは活性炭である。 その賦活度は、当業界で標準的な技術によって測定することができる。 例えば活性炭を秤量し、カーボンテトラクロライド（ＣＴＣ）に晒し、再度秤量し、重量の増加率を測定する。 １つの実施態様では、希釈剤が充填される前の粒状の多孔性材料のＣＴＣ賦活レベルは、少なくとも５０％、６０％、７０％，８０％，９０％または１００％である。

好ましくは粒状の多孔性材料は、少なくとも１３００ｍ ^２ ／ｇ、好ましくは少なくとも１４００、１５００、１６００、１７００または１８００ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有する。 一般にＢＥＴ比表面積が大きくなるほど、粒子が担持することができる希釈剤の量が多くなる。 しかしながら比表面積が高く成り過ぎると、脆性も増加する。 好ましくはＢＥＴ比表面積は、３０００ｍ ^２ ／ｇ以下、好ましくは２５００ｍ ^２ ／ｇ以下、好ましくは２０００ｍ ^２ ／ｇ以下である。

ある実施態様では多孔性材料粒子は、３−４５μｍ、好ましくは５−３０μｍ、好ましくは６−２０μｍ、好ましくは８−１５μｍの範囲である。

ある実施態様では多孔性材料の孔容積は、少なくとも０．５ｃｃ／ｇ、好ましくは少なくとも０．６、０．７または０．８ｃｃ／ｇである。

エアロゾル発生材が、希釈剤を担持するおよび／または希釈剤が含浸した粒状炭酸カルシウムを含む本発明の第２の態様において、あらゆる好適な炭酸カルシウム粒子を使用することができる。 炭酸カルシウムは、好ましくは結晶性の沈降炭酸カルシウムである。

好ましくは粒子は、複数の刻み目および／または突起を含む表面モルホロジーを有し、その中または間に相当量の希釈剤が存在する。 例えば各粒子は偏三角面体カルサイト結晶および／または針状アラゴナイト結晶の凝集体であってもよい。 図１は１つの好適な構造を略式に示し、偏三角面体カルサイト結晶の凝集体によって形成された沈降炭酸カルシウム（１）は、その表面に結晶突起（２）を有する。 理論によって限定するのを望む訳ではないが、粒子を希釈剤に晒すと、希釈剤（３）は、粒子材料の孔に入ることに加えて、これらの突起の間に捕捉される。 この種の構造のさらなる利点は、突起が本発明のエアロゾル発生材において効果的にかみ合って強固な結合した構成要素を形成することである。

ある実施態様において炭酸カルシウムは、０．０５−２００μｍ、好ましくは０．５−５０μｍ、１−４５μｍ、１．５−３０μｍ、１．８−２０μｍまたは２−１０μｍの範囲の平均粒径を有する。

本発明のこれら両方の態様において希釈剤は、当業者に知られている、またはここで説明するあらゆる好適な方法によって吸着材に組み入れられる。 希釈剤は、そのままの形または後述するバリアー材を含むがある態様ではバリアー材を含まない１つ以上の他の材料からなるビヒクルまたは混合物として組み込まれる。

ある実施態様において希釈剤は、吸着材を洗浄する、または浸す液体に含まれる。 これとは別に吸着材に液状またはゲル状の希釈剤をスプレーしてもよい。 例えば室温で固体の希釈剤を溶かす、またはメタノールまたはエタノールなどの液体ビヒクルに組み入れてもよく、もしくは室温で液状の希釈剤をそのままの形で組み込むまたは別の液体で溶かすまたは乳化させてもよい。 単純な混合物も適しており、例えば液体と吸着剤の混合物は、液体を粒状材の孔に染み込ませることができる。 さらなる処理工程において硬化または圧力処理が採用される。

炭酸カルシウムを使用する場合、これらの処理を行うことによって希釈剤が表面を覆う、および／または希釈剤が孔に染み込む。 しかしながら本発明の第１の態様で特定した材料を使用した場合、粒子の高ＢＥＴ比表面積を利用して、希釈剤の充填量を多くするために粒状の多孔性材量の孔に希釈剤が入らなければならない。

希釈剤は、例えばポリオール系のエアロゾル発生材または非ポリオール系のエアロゾル発生材、好ましくは非ポリオール系のエアロゾル発生材である少なくとも１つのエアロゾル形成剤である。 希釈剤は、室温で固体または液体であってもよいが、室温で液体であるのが好ましい。 好適なポリオールとしては、ソルビトール、グリセロールおよびプロピレングリコールまたはトリエチレングリコールなどのグリコール類などがある。 好適な非ポリオールとしては、一価アルコール、高沸点炭化水素、乳酸などの酸類、ジアセチン、トリアセチン、クエン酸トリエチルまたはミリスチン酸イソプロピルなどのエステルなどがある。 同じまたは異なる割合で希釈剤を組み合わせて使用してもよい。 トリアセチン、クエン酸トリエチルおよびミリスチン酸イソプロピルが特に好ましい。

周囲条件下で希釈剤の安定性および移行に影響を与えるいくつかの要因がある。 これらの要因としては、疎水性または親水性、粘度、室温での飽和蒸気圧、沸点、分子構造（水素結合またはファン・デル・ワース力など）および希釈剤と基材間の吸収／吸着相互作用などが挙げられる。 いくつかの希釈剤は、他のものに較べて移行の問題がより顕著になる、例えばトリアセチン、ミリスチン酸イソプロピルおよびクエン酸トリエチルは、本発明における不動化という利益を得が得られることが判明している。

別の関連する要因としては希釈剤の充填量がある。 例えばグリセロールなどの希釈剤を多量に含ませると、移行の問題がより顕著になる。

本発明における希釈剤の充填量は、特定の希釈剤によって変わる。 本発明の第１の態様の実施態様において、粒状の多孔性の材料に最大で５００重量％の希釈剤、好ましくは８０−４５０重量％、１３０−４００重量％、１４０−３５０重量％、１５０−３００重量％または１６０−２５０重量％の希釈剤、好ましくはトリアセチンが充填される。 本発明の第２の態様の１つの実施態様において、炭酸カルシウムに２０−１００重量％、好ましくは３０−９５重量％または５０−９０重量％の希釈剤が充填される。

粒状の吸着材料は、希釈剤を染み込ませるおよび／または充填した後、バリアー材でカプセル化してもよく、これにより喫煙品の貯蔵時の希釈剤の移行が妨げられるが、喫煙品の喫煙時には希釈剤を放出することができるようになる。 このことは、炭酸カルシウムが比較的弱く希釈剤を拘束するので本発明の第２の態様にとって有利である。 図１は希釈剤が充填された炭酸カルシウム粒子をカプセル化したバリアー材（４）を示している。 バリアー材を使用することによって完成した紙巻きタバコの粉体が溢れるのを防ぐことにも役立つ。

バリアー材は、溶ける、分解する、反応する、劣化する、膨張するまたは変形して希釈剤を室温より高い温度で、かつ喫煙時に喫煙品の内部で到達する温度より低い温度で放出するものである。 例えば充分な量の希釈剤が気化することによって生じる物理的な膨張によって、バリアー材の構造を壊してもよい。 本発明のいくつかの実施態様では、バリアー材はかなりの量の希釈剤を５０°Ｃ超、好ましくは６０°Ｃ超、７０°Ｃ超、８０°Ｃ超または９０°Ｃ超で放出する。

バリアー材は、例えば多糖またはセルロース系バリアー材料、ゼラチン、ゴム、ゲルまたはこれらの混合物でもよい。 好適な多糖類としては、アルギン酸塩、デキストラン、マルトデキストラン、シクロデキストリンおよびペクチンなどがある。 好適なセルロース系材料としてはメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびセルロースエーテルなどがある。 好適なゴムとしては、アラビアゴム、ガムガッチ、トラガカントガム、カラヤガム、イナゴマメ、アカシア、グアール、マルメロ種およびキサンタンガムなどがある。 好適なゲルとしては、寒天、アガロース、カラギーナン、フコイダンおよびファーセレランなどがある。

本発明の好ましい実施態様ではバリアー材は、多糖類を含む。 アルギン酸塩は、そのカプセル化性能により特に好ましい。 アルギン酸塩は、例えばアルギン酸の塩、エステル化されたアルギン酸塩またはグリセリルアルギネートであってもよい。 アルギン酸の塩としてはアルギン酸アンモニウム、アルギン酸トリエタノールアミン、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウムおよびアルギン酸マグネシウムなどのＩまたはＩＩ族の金属イオンアルギン酸塩などがある。 エステル化されたアルギン酸塩としては、プロピレングリコールアルギネートおよびグリセリルアルギネートなどがある。

１つの実施態様において、バリアー材は、アルギン酸ナトリウムおよび／またはアルギン酸カルシウムである。 アルギン酸カルシウムは、アルギン酸ナトリウムより周囲温度での希釈剤の移行を防止できるが、アルギン酸ナトリウムより高い温度で希釈剤を放出する。

バリアー材は、当業者に知られている、またはここで説明した製造工程中に希釈剤が完全に失われないあらゆる好適な方法で希釈剤を担持する粒状の吸着材料に加えられる。 バリアー材を加える工程によって実質的に希釈剤が失われないようにすることが好ましい。 １つの実施態様において、バリアー材またはその前駆体が粒状の吸着材料にスプレーされる。

例えば希釈剤を担持する粒状の吸着材料に水性のアルギン酸ナトリウム溶液をスプレーし、吸着材料の表面にアルギン酸ナトリウムの水溶性の膜を形成するために乾燥させる。 これとは別に粒状材料にアルギン酸ナトリウムをスプレーし、その後カルシウムイオン源で処理してアルギン酸カルシウムを覆う水溶性の膜またはゲルを形成してもよい。

本発明によって製せされた生産物において、希釈剤を担持した個々の粒子がバリアー材で覆われ、希釈剤の移行が周囲条件下で妨げられる。 このことは生産物においてバリアー材がバリアー材が希釈剤との均一な混合物にのみ存在するように希釈剤が吸着材に組み入れられる前に希釈剤が「バリアー」材と組み合わされる、または希釈剤が吸着材に組み入れられる前にバリアー材でカプセル化されている（従って吸着材と直に接触しない）比較となる状況とは対照的である。

上述のバリアー材によるカプセル化に加えてまたは代えて、希釈剤を担持する粒状の吸着材料に他の材料を組み合わせて、スラリーを形成し、これをキャスト、乾燥してシートを形成し、これを切断または刻んで本発明のエアロゾル発生材を形成してもよい。 この他の材料は、チョークなどの充填材、アルギン酸塩などのバインダーおよび／またはグリセロールなどの可塑剤を含んでもよい。 例えば最大でシートの重量で２５％のグリセロールを使用することによってシートに好適な弾性が付与される。 このグリセロールは、喫煙の際にトリアセチンと共に煙に移行して別の希釈効果を供するという利点がある。

好ましくはシートは、刻みタバコと類似の寸法に切断または刻まれる。 例えばシートは、１インチ当たり３５−４０カットに切断され、好ましくは１インチ当たり３６−３９、３７または３８カットに切断してもよい。 切断された部分は、０．５−２ｍｍの幅および５ｍｍ−５ｃｍの長さを有する。 このことはエアロゾル発生材が刻みタバコと同じ装置を使用して処理できるという利点を有する。 さらにエアロゾル発生材が本発明の充填材に組み込まれた際に、そのエアロゾル発生材の存在が容易に明らかにならない。

好ましい実施態様において希釈剤を充填した後の本発明の第１の態様の粒状多孔性材料のＣＴＣ賦活レベルは、２０％未満、好ましくは１０％未満、５％未満、または３％未満である。 このことは、含浸された材料からシート材を形成する際に、処理が改善されるなどの実質的な利点を提供する。

これとは別にスラリーを所定の長さの材料に形成するために押し出し、例えば上述の寸法を有する片に切断してもよい。 さらにエアロゾル発生材をフレーク状にしてもよい。

本発明のエアロゾル発生材は、第１の態様に関連して上述した含浸された粒状多孔性材と第２の態様に関連して上述した希釈剤を担持したおよび／または希釈剤を含浸させた粒状の炭酸カルシウムとの混合物を含んでもよい。

本発明の第３の態様は、喫煙可能な充填材に関する。 この喫煙可能な充填材は、喫煙材と、本発明のエアロゾル発生材とを含み、好ましくはこれらのブレンドを含む。 喫煙材は、タバコ、タバコ含有材または非タバコ含有材、例えば非タバコ再生材であってもよい。 好ましくは喫煙材は、タバコ含有材であるが、より好ましくは喫煙材は、タバコである。

タバコは、例えば葉柄、葉身、ダスト、再生タバコまたはこれらの混合物であってもよい。 好適なタバコ材としては、次のタバコ種、ヴァージニアまたは熱風乾燥タバコ、バーレータバコ、オリエンタルタバコまたはタバコ材のブレンドなどが挙げられる。 タバコは、ドライアイス膨張タバコ（ＤＩＥＴ）などの膨張タバコであってもよく、押し出しなどの他の手段で処理されたものであってもよい。

タバコまたは他のタバコ材もまたは上記の物とは別に上述のシートに組み込んでもよい。

好ましくはエアロゾル発生剤は、喫煙可能な充填材中に１−９５重量％の量、好ましくは３−８０重量％、５−６０重量％、１０−３０重量％または１５−２５重量％存在する。

本発明の第４の態様は、本発明のエアロゾル発生材を含む喫煙品に関する。 エアロゾル発生材は、従来の手段で喫煙品に組み込まれる。 ここで使用する「喫煙品」なる用語は、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ているかにかかわらず紙巻きタバコ、シガーおよびシガリロなどを含む。 またこの用語は、煙または煙状のエアロゾルを発生する所謂「加熱するが燃焼しない」製品をも含む。 本発明の喫煙品には喫煙者によって引き込まれる粒状および気相流のためのフィルターを設けてもよい。 好ましくは本発明の喫煙品は、紙巻きタバコである。

本発明の喫煙品は、本発明のエアロゾル発生材からなる喫煙可能な充填材を含んでもよく、即ち他の喫煙材またはエアロゾル発生材が喫煙品に含まれていない。 このことは、加熱するが燃焼しない製品に特に好適である。 これとは別に喫煙品は、エアロゾル発生材を添加剤として含んでもよい。

図２は、喫煙品がフィルター（６）と、喫煙ロッド（７）とを含む紙巻きタバコ（５）である本発明の実施態様を例示している。 エアロゾル発生材（８）は、刻まれたシート状であり、喫煙可能な充填材の他の成分と一緒にロッドに組み込まれている。

本発明を以下の実施例によって例示する。

実施例１
１００％ＣＴＣに賦活され、１８００ｍ ^２ ／ｇの表面積、平均粒子径が８−１５μｍであるフランスのＰｉｃａ Ｃａｒｂｏｎ社より入手したＰｉｃａｃｔｉｆ（登録商標）ＰＮ１００炭素粒子とトリアセチン希釈剤を混合した。 また別にアルギン酸ナトリウムバインダー水性溶液を調製し、グリセロールを添加した。 希釈剤を染み込ませた炭素粒子をこの液体に加え、粒径が約１７０μｍの粉状のチョーク充填材を加えてスラリーを形成した。 これをキャストし、シート状に形成し、１インチ当たり３７カットに刻んで本発明のエアロゾル発生材を形成した。 表１に示す組成（重量％）の種々の刻まれたシート処方をこの方法で作製した。

刻んだシートを２種類の量、２０％シート／８０％タバコおよび５０％シート／５０％タバコとなるように葉柄とブレンドした。 これらのブレンドを紙巻きタバコの製造に使用した。 １００％葉柄タバコブレンドからなる対照紙巻きタバコも作製した。 その比較を表２に示す。 これらの紙巻きタバコは、２７ｍｍのセルロースアセテートフィルターコルクでその上にチッピング紙である５０コレスタ単位の巻紙を巻いて作製した。 これらの紙巻きタバコは、目標の７ｍｇのタール送出量が得られるように先端を換気した。

これらの紙巻きタバコをＩＳＯ条件（毎分、２秒間、３５ｍｌ吸煙）下で喫煙した。 結果を表３に示す。

表３はブレンドにトリアセチンを含まない対照の紙巻きタバコが紙巻きタバコ１本当たり０．３ｍｇという僅かに少量のトリアセチンが煙中に送出されたことを示している。 これはトリアセチンが可塑剤として使用されているフィルターからトリアセチンが溶出したことによるものである。 表３に示した結果は、タバコロッド中に炭素粒子に希釈剤として組み込まれたトリアセチンが効果的に煙に移行したことを明らかに示している。 トリアセチンの量を増やすことによって希釈度も増加する。

さらに煙を分析した結果、試験紙巻きタバコは対照紙巻きタバコと比較して煙中のベンゾピレンまたはアクロレインの増加を示さなかった。

実施例２
Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ． ，社より入手した凝集偏三角面体カルサイト結晶構造を有する沈降炭酸カルシウム粒子（Ｓｔｕｒｃａｌ（登録商標）Ｌ）とトリアセチン希釈剤を混合する。 これとは別にアルギン酸ナトリウムの水性液を調製し、グリセロールと着色剤を加える。 希釈剤を担持した炭酸カルシウム粒子をこの液体に加え、スラリー状にした。 この例では炭酸カルシウムは、希釈剤のキャリアーと充填材の２つの役割を果たし、追加のチョーク充填材を必要としない。 このスラリーをシートに形成し、刻んで本発明のエアロゾル発生材を形成する。 表４に示す組成（重量％）の種々の刻まれたシート処方をこの方法で作製した。