CH638961A5 - Filtre pour la fumee de tabac. - Google Patents
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Description
L'invention présentée ici concerne un filtre pour la fumée de tabac, spécialement mais pas exclusivement un filtre pour cigarettes.
Cette invention fournit un filtre pour la fumée de tabac qui est composé d'un mélange ou d'une dispersion fine d'un premier constituant, qui est un adsorbant destiné à retenir temporairement les aldéhydes de la phase vapeur de la fumée de tabac et d'un second constituant qui contient des groupes aminés et qui est capable de se lier chimiquement auxdits aldéhydes pour donner des produits de réaction qui sont pratiquement non volatils. Cela étant, lorsque la fumée passe à travers ledit filtre en bouffées intermittentes, lesdits aldéhydes, ainsi que d'autres composants éventuellement présents dans la fumée seront d'abord adsorbés par le premier constituant pendant la bouffée, puis ils se désorberont du premier constituant pendant la période entre deux bouffées et ils se combineront chimiquement avec le deuxième constituant pour donner lesdits produits de réaction qui ne sont pratiquement pas volatils.
On préfère avoir au moins 30% des groupes aminés du second constituant sous la forme d'amine primaire. Si on le désire, on peut avoir pratiquement tous les groupes aminés sous forme d'amine primaire.
On a découvert que les filtres faits selon cette invention sont capables d'éliminer de la fumée du tabac une plus grande proportion d'aldéhydes volatils et d'acide cyanhydrique que ce qu'on attendrait des performances du premier et du second constituant.
On suppose que le mécanisme d'élimination est le suivant: pendant chaque bouffée, le premier et le second constituant retiennent tous les deux les composants de la phase vapeur de la fumée, mais, pendant les périodes entre les bouffées, les composants de la phase vapeur qui ont été retenus par le premier constituant se désor-bent de celui-ci. Une partie des composants de la phase vapeur qui se sont désorbés se combine, de manière pratiquement définitive, avec le second constituant qui est chimiquement actif.
Du fait que la vitesse de désorption à partir du premier constituant est proportionnelle à la concentration des composants de la phase vapeur dans l'espace adjacent au premier constituant, leur élimination de cet espace par combinaison permanente avec le second constituant actif chimiquement produit un gradient de concentration qui occasionne un appauvrissement rapide de la quantité de composants de la phase vapeur retenue par le premier constituant. Donc, lorsque la prochaine bouffée commence, le premier constituant sera disponible pour adsorber efficacement les composants de la phase vapeur. Le mécanisme peut être considéré comme impliquant un effet de pompage.
Jusqu'à ce jour, on a su utiliser, dans les filtres pour la fumée de cigarette, des adsorbants chimiquement actifs pour éliminer les composants de la phase vapeur, mais le problème rencontré était la difficulté de fournir des conditions appropriées de réaction pour que celle-ci se produise suffisamment vite et élimine efficacement ces composants.
L'invention présentée ici prétend éliminer ce problème, du fait que, dans le mécanisme décrit ci-dessus, le premier constituant ou adsorbant physique sert de réserve temporaire pour lesdits composants.
Le premier constituant peut être choisi, par exemple, parmi un ou plusieurs des matériaux suivants: les terres minérales poreuses comme le silicate de magnésium sous forme d'écume de mer ou sépiolite, les polymères macroréticulaires, le gel de silice et l'alumine. On a découvert deux formes de gel de silice qui présentent des performances acceptables et qui sont vendus sous les noms de Sorbsil U30 et Sorbsil ID Gel I par Joseph Crosfield Limited. De préférence, le premier constituant est de nature poreuse et granuleuse.
Le charbon doit être classé parmi les adsorbants relativement forts en ce qui concerne les composants de la phase vapeur de la fumée du tabac et ne doit donc pas être utilisé comme premier constituant ou comme majeure partie du premier constituant.
Le second constituant chimique peut être par exemple une résine échangeuse d'ions telle que celle qui est disponible sous le nom de Duolite A-2, A-7 (GPA 327) chez Diamond Sharmrock Chemical Company ou celle vendue sous le nom de Lewatit OC1037 (Lewatit E 372/74) par Bayer A.G. Une résine échangeuse anionique de type amine qui convient est celle utilisée dans le filtre revendiqué dans le brevet suisse N° 595785. D'autres résines échangeuses d'ions qui ont révélé de bonnes performances sont vendues sous le nom de Diaion type CR 20 et WA 21 par Mitsubishi Chemical Industries. D'une autre manière, le second constituant peut être de la polyéthylène-imine répartie sur un support poreux, sous forme de granulés ou sur un matériau fibreux tel que du papier ou de l'acétate de cellulose. Le second constituant peut être fait de deux matériaux ou plus. Une caractéristique des matériaux appropriés pour cet usage consiste en le fait qu'ils possèdent une grande surface spécifique, ce qui permet d'exposer les sites chimiquement actifs au passage de la fumée.
On envisage de fournir dans le filtre pour la fumée du tabac de cette invention un premier constituant qui soit de nature granuleuse et qui soit dispersé dans le second constituant, ce second constituant étant fait d'un matériau fibreux ou filamenteux sur lequel on a greffé chimiquement une deuxième substance.
Si, d'autre part, les deux constituants sont de nature granuleuse, on peut disperser un mélange des deux dans un matériau fibreux ou filamenteux, tel que de l'acétate de cellulose, ou alors on peut le dis5
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poser entre deux bouchons de ce matériau, ce qui constitue un filtre triple.
D'une autre manière, on peut lier le mélange, mais cependant pas avec un agent de cohésion qui enveloppe les granulés et qui interfère ainsi avec le mécanisme d'absorption-désorption qui se déroule dans le filtre.
Exemple
On a déterminé l'efficacité de la filtration pour les aldéhydes volatils totaux et pour l'acide cyanhydrique des filtres pour la fumée de cigarette, chacun étant fait d'un mélange de granules poreux de silicate de magnésium (sous forme d'écume de mer) et de résine échangeuse d'ions Lewatit E 372/74, en différentes proportions. On a aussi calculé l'efficacité théorique de filtration pour chaque filtre, en se servant de la formule:
Q = 1 - 10~KW
où 0 est l'efficacité de filtration, sous la forme d'une fraction EF %
jqq" pour le composant de la fumée,
K est une constante dépendant de l'absorbant et du composant de la fumée absorbé, et
W est le poids de l'absorbant en grammes.
Pour un mélange de deux absorbants la formule devient:
Q = 1 - 10-KiW,-KJW2
où Kj et K2 sont les constantes caractéristiques respectives et Wj et W2 sont les poids respectifs.
Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau I.
Tableau I
Composition (%)
Efficacité de la filtration (%)
Aldéhydes volatils
Acide cyanhydrique
Lewatit
MgSi03
totaux
Obtenue
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Avec tous les mélanges Lewatit/MgSi03, sans tenir compte des proportions, les efficacités de filtration mesurées étaient toutes plus grandes que les efficacités théoriques pour les aldéhydes volatils totaux et pour l'acide cyanhydrique. Un effet de synergie considérable se révèle ainsi.
On obtient le même effet de synergie lors des tests des mélanges de Duolite GPA 327 et de MgSi03.
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Le tableau II indique les efficacités de filtration qui ont été obtenues pour les aldéhydes totaux en utilisant des mélanges de diverses proportions de Lewatit E 372/74 et de Sorbsil ID Gel I.
Tableau II
Composition (%)
Efficacité de la filtration (%)
Lewatit
Sorbsil
Obtenue
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Le tableau III présente de la même manière les efficacités obtenues avec des mélanges de différentes proportions de Diaion CR 20 et de sépiolite.
Tableau III
Composition (%)
Efficacité de la filtration (%)
Diaion
Sépiolite
Obtenue
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Les résultats exprimés dans les tableaux II et III montrent à nouveau que les efficacités obtenues sont supérieures aux efficacités calculées.
D'autres tests comparatifs ont été effectués en utilisant de la polyéthylène-imine et de la sépiolite comme premier, respectivement second constituant.
Dans le premier test, on a dispersé uniformément 7% en poids de polyéthylène-imine dans du papier-filtre. L'efficacité de filtration en ce qui concerne les aldéhydes volatils totaux a été mesurée et elle s'élève à 11%.
Dans le deuxième test, on a utilisé un filtre fait du même papier (sans la polyéthylène-imine) et qui possède une cavité qui contient 36 mg de granulés de sépiolite. On a obtenu ainsi une efficacité de filtration de 8%.
Dans un troisième test, on a dispersé de manière uniforme 36 mg de sépiolite dans du papier-filtre, dans lequel, comme dans le premier test, on a dispersé 7% en poids de polyéthylène-imine.
L'efficacité mesurée est de 30%. L'efficacité théorique calculée d'après la formule ci-dessus est de 18%.
On voit donc clairement dans ce cas l'effet de synergie.
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Claims (12)
1. Filtre pour fumée de tabac, caractérisé par le fait qu'il contient, en mélange ou en dispersion fine, un premier constituant qui est un adsorbant destiné à retenir temporairement les aldéhydes de la phase vapeur de la fumée de tabac et un second constituant qui contient des groupes aminés et qui est capable de se combiner chimiquement avec lesdits aldéhydes pour donner des produits de réaction pratiquement non volatils.
2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins 30% des groupes aminés du second constituant sont des groupes aminés primaires.
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REVENDICATIONS
3. Filtre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier constituant consiste en une terre minérale poreuse.
4. Filtre selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le premier constituant est du silicate de magnésium sous la forme de granulés poreux, soit de la sépiolite et/ou de l'écume de mer.
5. Filtre selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le premier constituant est du gel de silice sous forme de granulés poreux.
6. Filtre selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le second constituant est une résine échangeuse d'ions.
7. Filtre selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le second constituant consiste en de la polyéthylène-imine.
8. Filtre selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le second constituant est réparti à la surface de particules poreuses.
9. Filtre selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le second constituant est déposé ou greffé à la surface d'un matériau fibreux.
10. Filtre selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les deux constituants sont sous forme granuleuse et qu'un mélange de ceux-ci est dispersé dans un matériau fibreux ou filamenteux.
11. Filtre selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le premier constituant est sous forme granuleuse et qu'il est dispersé dans un matériau fibreux qui sert de support à une dispersion du second constituant.
12. Filtre selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les deux constituants sont sous la forme de granulés et qu'un mélange des deux est placé entre le premier et le deuxième bouchon de matière fibreuse ou filamenteuse.
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