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REVENDICATIONS
1. Filtre ou matière filtrante pour la fumée de tabac contenant des granulés de carbone activé poreux, caractérisé en ce que le carbone est associé au nitroxyde 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy et/ou le nitroxyde l-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tétraméthyl- 2-phényldihydro-imidazole.
2. Filtre ou matière filtrante selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carbone est chargé avec 0,5 à 25% et avantageusement 1,0 à 15% en poids du nitroxyde.
3. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un lit du carbone traité forme une section du filtre qui comporte au moins une autre section de matière filtrante différente pour la fumée.
4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lit est situé entre les deux autres sections de matière filtrante de la fumée.
5. Filtre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière filtrante de la fumée de ladite autre section (ou desdites autres sections) est filamenteuse.
6. Filtre selon les revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la matière filtrante de la fumée d'au moins une autre section est en acétate de cellulose.
7. Filtre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble du filtre comporte une ventilation.
8. Filtre selon la revendication 7, qui est un triple filtre dont la section centrale contient le carbone traité, caractérisé en ce que la section centrale et/ou la section en amont de celle-ci est ventilée.
9. Procédé pour la fabrication d'un filtre ou d'une matière filtrante pour la fumée de tabac contenant des granulés de carbone activé poreux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique sur le carbone le nitroxyde 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy et/ou le nitroxyde l-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tétra- méthyl-2-phényldihydro-imidazole.
10. Utilisation du filtre ou de la matière filtrante selon la revendication 1 dans un article à fumer.
La présente invention a pour objet un filtre ou une matière filtrante pour la fumée de tabac, notamment, bien que non exclusivement, pour des cigarettes.
Des filtres faits à partir d'une matière fibreuse ou filamenteuse, par exemple en papier ou en acétate de cellulose, sont connus pour enlever les substances particulaires de la fumée de tabac. D'autres composants de la fumée de tabac, par exemple les aldéhydes, les cyanures, les sulfures et l'oxyde peuvent être enlevés dans une certaine mesure par absorption ou adsorption sur une surface ou par une réaction chimique. Un de ces composants en phase vapeur qu'on a trouvé difficile à enlever de la fumée de tabac est l'oxyde nitrique. L'oxyde nitrique est une substance qui appartient à un groupe de molécules ayant une constitution électronique telle qu'il s'y trouve présent un électron non apparié qui donne à l'oxyde nitrique un caractère de radical libre.
Conformément à la présente invention, un filtre ou une matière filtrante pour la fumée de tabac contient des granulés de carbone activé poreux auxquels du 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy et/ou du 1-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tétraméthyl-2-phényldihydro- imidazole sont associés. Les deux composés sont des nitroxydes stables non volatils à radical libre.
Grâce à ce filtre ou matière filtrante, on peut obtenir une efficacité de filtration considérable pour l'oxyde nitrique (NO) notamment et pour d'autres composants qu'on peut désirer enlever sans effet accompagnant désavantageux. On croit que la réduction en oxyde nitrique peut être liée à la porosité du carbone traité et qu'avantageusement le volume de pore doit être au moins 0,2 cm3/g et la surface spécifique du carbone au moins 50 m2/g. Le composé préféré, qui est le 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy a la formule suivante:
EMI1.1
Le taux de charge du nitroxyde sur le carbone exprimé en pourcentage en poids du carbone non traité peut être de 0,5 à 25% et de préférence de 1,0 à 15%. Dans la pratique commerciale, le taux de charge est probablement compris entre 3 et 10%.
Exemple 1:
On a ajouté 1 g de carbone activé sous forme granulée poreuse du type fourni sous la marque commerciale BPL par la Pittsburg
Activated Carbon Co. à une solution de 100 mg de 4-oxo-2,2,6,6tétraméthylpipéridinooxy dans 5 ml d'éthanol. On a laissé évaporer le solvant à la température ordinaire jusqu'à ce que le carbone granulé soit sec et qu'il s'écoule librement. Cela donnait un taux de charge d'approximativement 10%. On a placé un triple filtre contenant un lit composé de 100 mg de carbone traité entre deux sections d'acétate de cellulose de 5 mm de longueur chacune et on l'a fixé à une cigarette remplie de tabac vieilli à la fumée (flue-cured). Lorsqu'on a fumé la cigarette à travers ce filtre, 72% en poids d'oxyde nitrique étaient enlevés de la fumée de tabac.
On a conduit des essais avec un certain nombre de carbones activés granulés dont on disposait et avec différents taux de charge du même nitroxyde que dans l'exemple 1 en utilisant le même procédé d'application que dans cet exemple. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous:
Carbone Charge Efficacité Efficacité
(% en poids) de filtration de filtration
(%) de NO (%) de NO
du carbone du carbone
avec sans
nitroxyde nitroxyde
BPL 10 72 moins de 10
BPL 5 60 moins de 10
Anthrasorb 10 68 moins de 10
CC1430/70
MF3 10 57 moins de 13
Actibon X 10 45 moins de 10
Picatif 60143 7 43 moins de 10
Carbomafra GC 7 43 moins de 10
207C 10 43 moins de 17
Les fournisseurs des divers types de carbone étaient les suivants:
BPL Pittsburgh Activated Carbon Co.,
Pennsylvanie, U.S.A.
Anthrasorb CC1430/70 Cardian Chemical Co., Cheltenham,
Angleterre
MF3 Chemviron Ltd., Bruxelles, Belgique
Actibon X Hooker Mexicana S.A. de C.V., Mexico
Picatif 60143 Pica, Paris, France
Carbomafra GC British Traders & Shippers Ltd.,
Dagenham, Angleterre 207C Sutcliffe - Speakman Ltd., Leigh,
Lancashire, Angleterre
On a rendu l'Actibon X non acide avant l'application par un traitement avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 0,1M.
Exemple 2:
On a appliqué le l-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tétraméthyl-2- phényldihydro-imidazole à des granulés de carbone du type BPL précité en utilisant le même procédé que dans l'exemple 1, mais avec un taux de charge de 5%. On a préparé un triple filtre comme il est décrit dans cet exemple. On a obtenu une efficacité de filtration pour l'oxyde nitrique de 44%.
La quantité de carbone traité à fournir dans un filtre dépend de l'efficacité de filtration nécessaire ainsi que du nitroxyde utilisé.
L'effet de la variation du poids du carbone traité est illustré dans le tableau ci-dessous: les résultats indiqués dans le tableau étaient obtenus avec du carbone granulé du type Anthrasorb précité, traité comme il est décrit dans l'exemple 1, mais avec un taux de charge de 7% du nitroxyde 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy. Le carbone traité était incorporé dans des triples filtres comme il est décrit dans cet exemple.
(Tableau en tête de la colonne suivante)
L'efficacité de filtration pour l'oxyde nitrique peut être renforcée par ce qu'on appelle la ventilation du filtre, par exemple en utilisant une enveloppe de filtre perforée ou poreuse. Ainsi, si dans
Poids de carbone Efficacité de filtration (%)
(mg) pour NO
25 29
50 50
75 50
100 61
150 75
200 81 un triple filtre dont la section centrale comprend un lit du carbone traité, soit la section du côté du tabac, soit ladite section centrale est ventilée de manière connue, I'efficacité de filtration du filtre est sensiblement augmentée. Par exemple, un triple filtre de ce genre avec des trous de ventilation dans l'enveloppe de la section centrale était fixé à des cigarettes de tabac vieilli à la fumée.
Il y avait trois rangées de trous écartés de 1 mm, les trous étant rectangulaires (0,1 mm x 0,5 mm) et le premier rang était à 7 mm de l'extrémité de la barre de tabac. Dans le lit précité, on a utilisé 100 mg de carbone du type Anthrasorb en chargeant avec 10% du nitroxyde 4-oxo-2,2,6,6-tétraméthylpipéridinooxy. Lorsque les trous de ventilation étaient fermés en recouvrant d'un ruban non poreux, la réduction globale en oxyde nitrique était de 67%, tandis qu'avec les trous découverts la réduction globale était de 89%.
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CLAIMS
1. Filter or filtering material for tobacco smoke containing granules of porous activated carbon, characterized in that the carbon is associated with 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy nitroxide and / or l-nitronyl nitroxide -3-oxyl-4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyldihydro-imidazole.
2. Filter or filtering material according to claim 1, characterized in that the carbon is loaded with 0.5 to 25% and advantageously 1.0 to 15% by weight of the nitroxide.
3. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that a treated carbon bed forms a section of the filter which comprises at least one other section of different filter material for the smoke.
4. Filter according to claim 3, characterized in that the bed is located between the two other sections of smoke filter material.
5. Filter according to claim 3 or 4, characterized in that the filtering material of the smoke of said other section (or of said other sections) is filamentary.
6. Filter according to claims 3, 4 and 5, characterized in that the smoke filter material of at least one other section is made of cellulose acetate.
7. Filter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire filter includes ventilation.
8. Filter according to claim 7, which is a triple filter whose central section contains the treated carbon, characterized in that the central section and / or the section upstream thereof is ventilated.
9. A process for the manufacture of a filter or a filtering material for tobacco smoke containing granules of porous activated carbon according to claim 1, characterized in that the nitroxide 4-oxo-2 is applied to the carbon , 2,6,6-tetramethylpiperidinooxy and / or the nitroxide 1-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyldihydro-imidazole.
10. Use of the filter or filter material according to claim 1 in a smoking article.
The present invention relates to a filter or filtering material for tobacco smoke, in particular, although not exclusively, for cigarettes.
Filters made from a fibrous or filamentary material, for example paper or cellulose acetate, are known to remove particulate matter from tobacco smoke. Other components of tobacco smoke, for example aldehydes, cyanides, sulfides and oxide can be removed to some extent by absorption or adsorption on a surface or by a chemical reaction. One of these vapor phase components that has been found difficult to remove from tobacco smoke is nitric oxide. Nitric oxide is a substance that belongs to a group of molecules with an electronic constitution such that there is present an unpaired electron which gives nitric oxide a free radical character.
According to the present invention, a filter or filtering material for tobacco smoke contains porous activated carbon granules to which 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy and / or 1-nitronyl-3-oxyl -4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyldihydro-imidazole are associated. The two compounds are stable, non-volatile nitroxides with a free radical.
Thanks to this filter or filtering material, it is possible to obtain considerable filtration efficiency for nitric oxide (NO) in particular and for other components which may be desired to be removed without any disadvantageous accompanying effect. It is believed that the reduction in nitric oxide may be related to the porosity of the treated carbon and that advantageously the pore volume should be at least 0.2 cm3 / g and the specific surface of the carbon at least 50 m2 / g. The preferred compound, which is 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy has the following formula:
EMI1.1
The charge rate of the nitroxide on the carbon expressed as a percentage by weight of the untreated carbon can be from 0.5 to 25% and preferably from 1.0 to 15%. In commercial practice, the charge rate is probably between 3 and 10%.
Example 1:
1 g of activated carbon was added in porous granular form of the type supplied under the trade name BPL by Pittsburg
Activated Carbon Co. to a solution of 100 mg of 4-oxo-2,2,6,6tetramethylpiperidinooxy in 5 ml of ethanol. The solvent was allowed to evaporate at room temperature until the granulated carbon was dry and it flowed freely. This gave a loading rate of approximately 10%. A triple filter was placed containing a bed composed of 100 mg of carbon treated between two sections of cellulose acetate of 5 mm in length each and it was fixed to a cigarette filled with smoke-aged tobacco (flue-cured ). When the cigarette was smoked through this filter, 72% by weight of nitric oxide was removed from the tobacco smoke.
Tests were carried out with a number of granulated activated carbons available and with different loading rates of the same nitroxide as in Example 1 using the same application process as in this Example. The results are shown in the table below:
Carbon Charge Efficiency Efficiency
(% by weight) filtration filtration
(%) of NO (%) of NO
carbon carbon
with without
nitroxide nitroxide
GLP 10 72 less than 10
GLP 5 60 less than 10
Anthrasorb 10 68 less than 10
CC1430 / 70
MF3 10 57 less than 13
Actibon X 10 45 less than 10
Pic 60 143 7 43 less than 10
Carbomafra GC 7 43 less than 10
207C 10 43 less than 17
The suppliers of the various types of carbon were:
BPL Pittsburgh Activated Carbon Co.,
Pennsylvania, U.S.A.
Anthrasorb CC1430 / 70 Cardian Chemical Co., Cheltenham,
England
MF3 Chemviron Ltd., Brussels, Belgium
Actibon X Hooker Mexicana S.A. de C.V., Mexico
Picatif 60143 Pica, Paris, France
Carbomafra GC British Traders & Shippers Ltd.,
Dagenham, England 207C Sutcliffe - Speakman Ltd., Leigh,
Lancashire, England
Actibon X was made acid-free prior to application by treatment with 0.1M aqueous sodium hydroxide solution.
Example 2:
1-nitronyl-3-oxyl-4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyldihydro-imidazole was applied to carbon granules of the above-mentioned GLP type using the same method as in Example 1, but with a charge rate of 5%. A triple filter was prepared as described in this example. A filtration efficiency for nitric oxide of 44% was obtained.
The amount of treated carbon to be supplied in a filter depends on the filtration efficiency required as well as the nitroxide used.
The effect of the variation in the weight of the treated carbon is illustrated in the table below: the results indicated in the table were obtained with granulated carbon of the aforementioned Anthrasorb type, treated as described in Example 1, but with a charge rate of 7% of the 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy nitroxide. The treated carbon was incorporated into triple filters as described in this example.
(Table at the top of the next column)
The filtration efficiency for nitric oxide can be enhanced by so-called filter ventilation, for example by using a perforated or porous filter cover. So if in
Weight of carbon Filtration efficiency (%)
(mg) for NO
25 29
50 50
75 50
100 61
150 75
200 81 a triple filter, the central section of which comprises a bed of treated carbon, either the section on the tobacco side or the said central section is ventilated in a known manner, the filtration efficiency of the filter is appreciably increased. For example, a triple filter of this type with ventilation holes in the envelope of the central section was attached to smoke-aged tobacco cigarettes.
There were three rows of holes 1mm apart, the holes being rectangular (0.1mm x 0.5mm) and the first row was 7mm from the end of the tobacco bar. In the aforementioned bed, 100 mg of carbon of the Anthrasorb type was used while loading with 10% of the 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy nitroxide. When the ventilation holes were closed by covering with a non-porous tape, the overall reduction in nitric oxide was 67%, while with the discovered holes the overall reduction was 89%.