タバコフィルター

タバコフィルターはフィルターチップとも呼ばれ、紙巻タバコ、カプセル、接着剤とともにタバコの構成要素です。フィルターは1950年代初頭に導入されました。^[3]

フィルターは、プラスチックセルロースアセテート繊維、紙、または活性炭（キャビティフィルターとして、またはプラスチックセルロースアセテート繊維に埋め込まれたもの）から作られます。マクロポーラスフェノールホルムアルデヒド樹脂やアスベストも使用されています。^{[4] [5]プラスチックセルロースアセテートフィルターと紙は、粒子保持（}ろ過）によって粒子状煙相を修正し、細かく分割された炭素はガス相を修正します（吸着）。^[6]

フィルターは、喫煙者が吸い込む有害化学物質を減らすことで、喫煙による害を減らすことを目的としています。実験室でのテストでは、タバコの煙に含まれる「タール」とニコチンが減る^{ことが示されていますが、フィルターは}一酸化炭素などの低分子量のガスを除去するのに効果がありません。^[7]これらの測定された減少のほとんどは、タバコが喫煙機で吸われた場合にのみ発生します。人間が吸うと、フィルターの使用の有無にかかわらず、化合物は肺に送られます。^[2]

工場で製造されたタバコのほとんどにはフィルターが取り付けられており、自分で巻く人はタバコ屋で購入することができる。^[2]

1925年、ハンガリーの発明家ボリス・アイヴァスはクレープ紙からタバコのフィルターを作るプロセスの特許を取得しました。^[8]

1935年から、イギリスの会社であるモリンズ・マシン社^[9]は、先端フィルターを組み込んだタバコを製造する機械の開発を始めました。1954年まで、それは特殊な製品と考えられていましたが、肺疾患と喫煙の関連性に関する医師や研究者からの推測的な発表が相次いだ後、メーカーはより広くこの機械を導入しました。フィルター付きタバコはより安全であると考えられていたため、1960年代までに市場を独占しました。フィルター付きタバコの生産は、1950年の0.5％から1975年には87.7％に増加しました。^[10]

1930年代から1950年代にかけて、ほとんどのタバコは70ミリメートル（2+ 現代のタバコ市場では、主に80、85、100、または120ミリメートル（ 3 ⁄ 4インチ）のフィルタータバコが販売されています。+1 ⁄ 8、3​ ​+3 ⁄ 8、3​ ​+7 ⁄ 8または4+3 ⁄ 4 インチ）。 ^[11]

タバコのフィルターはもともとコルクで作られており、タバコの破片が喫煙者の舌に付着するのを防ぐために使用されていました。現在でも多くのフィルターはコルクのような模様になっています。^[1]

タバコのフィルターは通常、プラスチックのセルロースアセテート 繊維で作られていますが、^[3]紙や活性炭（キャビティフィルターとして、またはセルロースアセテートに埋め込まれたもの） で作られることもあります。

セルロースアセテートは、漂白した綿または木材パルプを酢酸でエステル化する ことで作られる。エステル化可能な3つのセルロースヒドロキシ基のうち、2～3つが、酸の量を制御することでエステル化される（置換度（DS）2.35～2.55）。エステルは繊維に紡がれ、フィルタートウと呼ばれる束に形成される。タバコのフィルターには、香料（メントール）、甘味料、軟化剤（トリアセチン）、難燃剤（タングステン酸ナトリウム）、必要に応じて香料を放出する壊れやすいカプセル、タバコの煙に着色する添加物^[要出典]を加えることができる。^{[12] [13]}フィルタートウの5大製造業者は、米国のセラニーズとイーストマンケミカルズ、ドイツのセルディア、日本のダイセルと三菱レイヨンである。

タバコの継ぎ目を接着するにはデンプン接着剤またはエマルジョン系接着剤が使用される。フィルターの継ぎ目にはホットメルト接着剤とエマルジョン系接着剤が使用される。エマルジョン系接着剤はフィルターをタバコに接着するために使用される。^[14]チップペーパーはポリビニルアルコールでコーティングされることがある。^[15]

タバコ業界は、フィルターの錯覚がフィルター自体よりも重要であると判断した。使用されるセルロースアセテートのpHは、煙にさらされると色が濃くなるように変更されている（これは1953年にRJレイノルズタバコ会社に勤務していたクロード・ティーグ^[1]によって発明された）。^{[16]タバコ業界は、フィルターが}タバコの不健康さを軽減するわけではないにもかかわらず、マーケティング上の理由からフィルターが効果的であると見られることを望んでいた。^{[3] [検証に失敗した]}

1970 年代には、タバコ関連の癌に関する疫学的証拠と冠状動脈性心疾患に関するデータから、フィルター付きタバコを吸う人のこれらの疾患リスクが減少することが示されました。^[17] 1970 年から 1980 年にかけて、フィルター付きタバコを長期喫煙する人はフィルターなしタバコを吸う人に比べて肺癌リスクが 20 ～ 50% 減少することがいくつかの研究で示されました (IARC、1986)。しかし、その後の研究では、フィルター付きタバコとフィルターなしタバコの喫煙者で肺癌リスクは同程度であることが示されました。^[18] リスク減少は、性別や運動能力の有無、研究場所、被験者の年齢、未調整推定値と調整済み推定値の両方を提供する研究のみが検討された時期など、さまざまな側面に依存します。相対リスク推定値がタバコ消費量に合わせて調整されているかどうかは、フィルター付きタバコの明確な利点とタールの減少を結論付ける上で重要ではありません。^[19]

様々な追加タバコフィルター（「ウォーターピック」、「ベンチュリー」、「デイビッドロス」）が禁煙またはタール低減装置として販売されている。フィルターがタールとニコチンのレベルを下げ、喫煙者がタバコから離脱できるようにするという考えである。^[20]

タバコ業界は 1960 年代から、タバコの煙に含まれるタールとニコチンの量を減らしてきました。これは、厳選されたタバコの品種の使用、農業および乾燥手順の変更、再生シート (再加工されたタバコの葉の廃棄物) の使用、タバコの茎の組み込み、タバコを膨らませて (パフ ウィートのように) タバコの「充填力」を高めることによってタバコを 1 本に詰めるのに必要なタバコの量を減らすこと、フィルターと高多孔性の包装紙の使用など、さまざまな方法で達成されました。しかし、酒飲みがワインやスピリッツよりもビールを多く飲む傾向があるのと同じように、多くの喫煙者は、吸っているタバコの強さに応じて喫煙パターンを逆に変更する傾向があります。タールとニコチンの量の基礎となる喫煙機の標準的な吸い方とは対照的に、喫煙者が低タール、低ニコチンのタバコに切り替えると、喫煙者はより多くのタバコを吸い、より多くのパフを吸い、より深く吸い込みます。逆に、タールやニコチンの多いタバコを吸うと、喫煙量や吸入量が減る傾向があります。^[21]

過去 50 年間にタバコのデザインや製造方法が変わったにもかかわらず、フィルター付きタバコや「ライト」タバコの使用によってタバコ 1 本あたりのニコチン摂取量が減ったり、肺がんの発生率が低下したりすることはなかった ( NCI、2001 年; IARC 83、2004 年; 米国公衆衛生局長官、2004 年)。^[22]長年にわたる高収量タバコから低収量タバコへの移行は、肺がんの病理の変化を説明するかもしれない。つまり、肺がんに占める腺がんの割合が増加し、扁平上皮がんの割合が減少したのだ。腫瘍の種類の変化は、低収量タバコのニトロソアミンの放出量の増加と、煙中のニコチン濃度の低下を補うために低収量タバコの吸入深度または吸入量が増加したことを反映していると考えられている。^[23]

セルロースアセテートは、無毒、無臭、無味で、弱可燃性のプラスチックです。弱酸に耐性があり、鉱油、脂肪油、石油に対してほぼ安定しています。喫煙された（つまり、使用済みまたは廃棄された）タバコの吸殻には、5～7 mg（約 0.08～0.11 gr）のニコチン（タバコ全体のニコチン含有量の約 25%）が含まれています。セルロースアセテートは親水性で、水溶性の煙成分（酸、アルカリ、アルデヒド、フェノールなど、その多くは刺激性です）を保持し、親油性の芳香族化合物を通過させます。

タバコの吸殻は、世界で最も多く捨てられている人為的（人工的）廃棄物です。世界中で毎年約5.6兆本のタバコが吸われています。 ^[24]このうち、毎年4.5兆本のタバコの吸殻がゴミになっていると推定されています。^[25 ] タバコの吸殻に含まれるプラスチックのセルロースアセテートは、徐々に生分解され、マイクロプラスチックの段階を経ていきます。^[26]捨てられたタバコの吸殻の分解は、環境条件に大きく依存します。2021年のレビュー記事では、制御された堆肥化を55日間行った後、セルロースアセテートの質量の45〜50％が完全にCO2に分解された実験_と、パイロット規模の堆肥化で12週間後にほとんど分解されなかった実験が引用されています。^{[27] [28] [29]}

喫煙中、プラスチックのセルロースアセテート繊維とティッピングペーパーは、タバコの煙に含まれるさまざまな化学物質を吸収します。タバコの吸い殻を捨てた後、ニコチン、ヒ素、多環芳香族炭化水素、重金属などの毒素が環境に浸出する可能性があります。^[30]吸われたタバコの吸い殻と吸い殻に入ったタバコの葉は、海洋トップメルト（Atherinops affinis）や淡水ファットヘッドミノー（Pimephales promelas）などの水生生物に有毒であることが示されています。^[31]

大気中の水分、胃酸、光、酵素により セルロースアセテートが酢酸とセルロースに加水分解される。セルロースは酸性媒体中でさらにセロビオースまたはグルコースに加水分解される。人間は反芻動物、ウサギ、げっ歯類、シロアリ、一部の細菌や真菌とは異なり、セルラーゼなどのセルロース分解酵素を欠いているため、セルロースを消化できず、その繊維を便として排泄することができない。^[要出典]

多くの政府は、タバコのフィルターをポイ捨てすることに対して厳しい罰則を認可している。例えば、ワシントン州はタバコのフィルターをポイ捨てすると1,025ドルの罰金を課している。^[32]もう一つの選択肢は、より優れた生分解性フィルターを開発することである。この研究の多くは、光分解の二次メカニズムに関する研究に大きく依存している。しかし、製品を生分解性にするということは、湿気や熱に対して脆弱になるということであり、高温多湿の煙用に作られたフィルターには適さない。^[16]次の選択肢は、捨てられたタバコの吸い殻を入れる場所があるタバコの箱を使用すること、フィルターに金銭の預託を行うこと、タバコ容器の利用可能性を高めること、公衆教育を拡大することである。環境への悪影響を理由に、フィルター付きタバコの販売を全面的に禁止することを提案する人もいる。^[24]

最近の研究では、フィルター廃棄物を利用して他の製品を開発する方法が模索されている。韓国のある研究グループは、廃棄されたタバコフィルターに含まれるセルロースアセテートを高性能スーパーキャパシタ電極材料に変換するワンステッププロセスを開発しました。これらの材料は、市販のカーボン、グラフェン、カーボンナノチューブと比較して優れた性能を発揮することが実証されています。^[33]

別の研究グループは、フィルター内に食品グレードの酸の錠剤を追加することを提案している。十分に湿ると錠剤は酸を放出し、分解を約2週間加速させる。セルローストリアセテートを使用する代わりに、またタバコの煙はかなり酸性である。^[34]

タバコのフィルターには活性炭濾過システムが組み込まれている場合があります。酢酸や段ボールのフィルターの代わりに、両側に活性炭が入った2つのセラミックキャップが付いており、煙に含まれるタールやその他の毒素を減らします。^[35]

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