DE2148035A1

DE2148035A1 - Tabakrauch-Filtermaterialien und -Filter

Info

Publication number: DE2148035A1
Application number: DE19712148035
Authority: DE
Inventors: Eimer Francis Louisville Ky. Litzinger (V.StA.). A24d 1-06
Original assignee: British American Tobacco Co Ltd
Current assignee: British American Tobacco Investments Ltd
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1972-03-30
Also published as: AU446175B2; FI52166C; SE376541B; CA944249A; NL7113122A; DE2148035C3; GB1313259A; ZA716419B; BR7106323D0; MY7300479A; DK133456C; US3716063A; FI52166B; BE773077A; DK133456B; DE2148035B2; NL152443B; AR192895A1; AU3384071A

Description

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR. 49

. Dr. Bfg DipU-lBfl. Stopf, 8 MOndwti 80, Mouwfcirdwttiqfl« 45 ·

ÄrSchrrtbw Unwr Z.id». 21 551 Dgfum 25. Sept. 1971 Anwaltsakten-Nr. 21 551

BRITISH-AMERICAN TOBACCO COMPANY LIMITED London S.W.l / England

"Tabakrauch-Filtermaterialien und -Filter"

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Tabakrauch-Filtermaterial und ein Zigarettenfilter, welches dieses Material enthält.

Der in eier folgenden Beschreibung verwendete Ausdruck "Zigarette" schließt ferner noch Zigarren, Zigarillos und

x/x 209814/107«

andere rauchbare Artikel ein, die eine Hülle aus Papier, aufbereitetem Tabak oder'irgendeinem anderen Material besitzen können.

Bei der Herateilung von Filtern für Zigaretten ist es ganz allgemein ein Ziel, die Entfernung von ausgewählten flüchtigen Bestandteilen aus dem Rauchstrom zu bewirken, während die Geschmacks- und Aroma-Trägerstoffe, welche dem Rauch die angenehmen organoleptischen Eigenschaften verleihen, in dem Rauch verbleiben oder in den Rauch zurückgeführt oder diesem zugeführt werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, verschiedene Materialien, wie z.B. Amine und/oder Aminsalze, auf herkömmlichen Typen von Filter-Werg (vgl. US-Patentschrift 3 410 282) dispers zu verteilen, um Rauchsäuren aus Tabakrauch selektiv zu entfernen. In ähnlicher Weise wurde in der US-Patentschrift 3 340 879 vorgeschlagen, herkömmliches Filter-Werg mit einem Poly(alkylenimin) zur selektiven Entfernung von Rauehsäuren zu behandeln, während es einem größeren Anteil der Aromastoffe ermöglicht werden sollte, das Filter zu passieren. Zusätzlich wurde in der US-Patentschrift 2 815 760 vorgeschlagen, spezifizierte Amine an gewissen porösen Granulatkörnchen mit nicht im einzelnen angegebenen PorenduK*chmessai·, Oberfläche und Porenvolumen zu adsorbieren, um die flüchtigen Tabakrauch-Komponenten herabzusetzen.

2098U/107· * ³ -

_· "Z. _β

Jedoch ergaben die vorerwähnten Additive keine zufriedenstellende selektive Entfernung von derartigen Rauchphase-Komponenten wie Rauchaldehyde, insbesondere Acetaldehyd und Acrolein.. Der Ausdruck "Filtermaterial", wie er in dieser Beschreibung angewendet wird, bezieht sich auf einen porösen, teilchenförmigen Träger, imprägniert mit einem Additiv gemäß Erfindung. Der Ausdruck "Additiv" wird auf einen, auf dem Träger befindlichen, imprägnierten Ant.^eil mit einer Affinität für flüchtige Rauchsäuren und Aldehyde angewandt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tabakrauch-Filtermaterial von der Art zu schaffen, daß es einen porösen teilchenförmigen Träger, imprägniert mit einem organischen, rauchfilterndem Additiv, enthaltend ein basisches Stickstoffatom, enthält, wobei dieses Material verbesserte Abgabeeigenschaften besitzt und das insbesondere hinsichtlich der Eigenschaften, Rauchsäure und Aldehyde zu entfernen, verbessert ist. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Anmeldung, ein Filter zu schaffen, welches dieses verbesserte Material enthält.

Es ist daher gemäß einer AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung ein Material zum Filtern von Tabakrauch vorgesehen·, welches einen porösen, teilchenförmigen Träger enthält, der mit einem Additiv, das eine Affinität für flüchtige Rauch-

209814/107« " ⁴ "

-4- 2H8035

säuren und Aldehyde aufweist, imprägniert ist, mit dem Kennzeichen, daß jedes Trägerteilchen einen Porendurchmesser

2 von 0,1 bis 2,0 Mikron, eine Oberfläche von 1 bis 15 m /g und ein Porenvolumen von zumindest 0,3 cm /g aufweist.

Die Erfindung umfaßt ebenso ein Zigarettenfilter, das eine äußere Hülle rund um einen inneren Kern aus besonderem Material gemäß der Definition im vorstehenden Absatz, enthält.

Vorzugsweise enthält das Additiv ein basisches Stickstoffatom und ist zumindest teilweise gepuffert.

Es wurde gefunden, daß gepufferte, auf einem porösen Tonerde-Substrat, das die vorerwähnten physikalischen Eigenschaften besitzt, aufgebrachte Poly-(alkylenimine) ein hochwirksames Filtermaterial für die selektive Entfernung von flüchtigen Aldehyden, wie z.B. Acetaldehyd und Acrolein, aus Zigarettenrauch, liefern. Derartige Materialien behalten außerdem deren normale Affinität für Rauchsäuren bei.

Die physikalischen Parameter des Substrat-Materials sind von entscheidender Bedeutung. Um beispielsweise eine wesentliche Herabsetzung der Dampfphase-Aldehyde zu bewirken, ist es notwendig, daß der durchschnittliche Porendurchmesser (unter der Annahme von zylindrischen Poren) des Substrat-Materials . , von etwa 0,1 bis 2,0 Mikron beträgt.

2098U/1079 " ⁵ "

-5- 21A803S

Um eine zufriedenstellende Beladung des Additivs auf dem Substrat zu erzielen, sollte das Porenvolumen des Substrates nicht kleiner als etwa 0,3 cm /g sein. Unterhalb dieser Schwelle ist das Ausmaß der selektiven Entfernung von Rauchstrom-Säuren und insbesondere von Aldehyden wesentlich verringert. Obwohl die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung an keine spezielle Theorie gebunden sein soll, wird angenommen, daß in dem Ausmaß, in dem steigende Mengen an Additiv auf dem Substrat abgelagert werden, ein Auffüllen der Poren erfolgt. Es wurde gefunden, daß der poröse Träger ein Porenvolumen von nicht kleiner als 0,3 cm /g im Falle einer ausreichenden Belastung an Additiv auf dem Träger zur wirksamen Herabsetzung an Rauchsäuren und Aldehyden besitzen sollte, wenn man diesen Nachteil beseitigt haben will.

Poröse Träger mit den vorstehend angegebenen Porengrößen und Porenvolumina besitzen Oberflächen im Bereich von etwa 1 bis 15 m /g. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen kommerziellen Adsorbens-Materialien mit Oberflächen von größer als 200 m /g. Es wurde gefunden, daß derartige kommerzielle Materialien relativ schlechte Substrate für das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Additiv sind.

Das verwendete Additiv sollte eine Affinität für flüchtige Säuren und Aldehyde besitzen, welche in einem Tabakrauch-

209814/107·

-6- 2U8035

strom mitgeführt werden. Das Additiv kann ein Amin sein, das zumindest teilweise mit einer Carbonsäure gepuffert ist. Die Carbonsäure-SaIze werden durch Umsatz von primären oder sekundären Alkyl-, und Hydroxyalkylaminen mit der Säure hergestellt. Einige Amine, die sich als besonders wirksam herausgestellt haben, sind u.a. Äthylamin, Dibutylamin, Äthylendiamin, Äthanolamin und dergl. Die für die Herstellung der Amin-Salze verwendeten Säuren können aliphatische oder aromatische Mono- oder Polycarbonsäuren wie beispielsweise Essigsäure, Itaconsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Benzoesäure und Zimtsäure sein.

Andere Carbonyl-reaktiven Materialien, welche als Additive verwendet werden können, schließen Phenylhydrazin, Seraicarbazid, Thiosemicarbazid u. dergl. ein.

Das poröse Trägermaterial für das Additiv kann irgendein festes Substrat sein, das fähig ist, das Additiv aufzunehmen, vorausgesetzt, daß der Träger die vorerwähnten, spezifisch umrissenen dimensionalen Parameter aufweist. Im allgemeinen können organische und anorganische Materialien verwendet werden. Typische Träger, die nachstehend auch als Substrate bezeichnet werden, umfassen: Magnesit, Zeolithe, Pullererde, Diatomeenerde, Polyäthylenkörner, Silicagel u. dergl.

- 7 2098U/107Ö

2U8035

Beispiele für das Filtermaterial der vorliegendeil Erfindung werden durch zumindest teilweises Neutralisieret irgendeiner der nachfolgenden organischen Basen mit irgendeiner der nachstehenden Säuren und anschließendes Ablagern der gepufferten Additive auf irgendeines der nachstehenden Substrate hergestellt:
Organische Base Säure Poröses Substrat

Diäthylamin Octylamin

Diäthylentriamin Tetraäthylenpentamin Benzylamin Äthanolamin

propanol

Poly-(2-äthylaziridin)

Poly-(2,2-dimethyl-3-npropylaziridin)

Essigsäure Propionsäure Milchsäure Glykolsäure

Malonsäure Bernsteinsäure

Glutarsäure Benzoesäure

Anissäure

Polyäthylen

Polypropylen

Magnesit

Pullererde

Molekularsiebe

Diatomeenerde

Die porösen Substrate weisen alle einen Porendurchmesser von etwa 0,1 bis 2,0 Mikron, ein Porenvolumen von nicht niedriger als 0,3 cm /g und eine Oberfläche von etwa 1 bis

ρ
15 m /g auf.

2098H/1Q7Q

- 8 - 2H8035

Es wurde zumindest mit dem bevorzugten Filtermaterialien, wie sie nachstehend beschrieben werden, eine synergistische Wechselwirkung beobachtet, die zu einem unerwarteten gesteigerten Ausmaß bezüglich der Reduktion der Aldehyde in der Dampfphase führte. Es wurde beispielsweise eine Herabsetzung des Gehaltes an Aldehyden erzielt, die bedeutend größer war als sie nach den additiven Wirkungen des porösen Trägers und des Additivs erwartet werden konnten.

Bei Verwendung von zumindest partiell gepufferten PoIy-(alkyleniminen) als Substratadditiv wurden verbesserte Ergebnisse erzielt und dementsprechend ist ihre Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Solche bevorzugte Poly-(alkylenimine) sind in der US-Patentschrift 3 3^0 879 beschrieben und es wird daher auf diese Patentschrift ausdrücklich Bezug genommen. Die Poly-(alkylenimine) sind zumindest teilweise neutralisiert oder mit einer Carbonsäure gepuffert. Im allgemeinen werden Alkansäuren für diesen Zweck bevorzugt.

Die besten Ergebnisse erhält man bei der Verwendung von Poly-(äthylenimin), das zumindest teilweise mit Essigsäure gepuffert ist.

Wenn ein Säure-gepuffertes Filtermaterial verwendet wird,

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2U8035

ist die FiltrationswirksaiHkeit gegenüber Aldehyden im allgemeinen annehmbar, solange der p^-Wert-Bereich des Additivs

ri

zwischen etwa 6,0 und 7,6 liegt. Im Falle des außerordentlich bevorzugten Poly-(äthylenimin)-Additivs, das mit Essigsäure gepuffert ist, wurde als günstigster Wert ein p_H-Wert von 7,4 gefunden.

Verbessertes Ergebnisse wurden mit einer teilchenförmigen, porösen Tonerde als Substrat für das Additiv gemäß Erfindung gefunden und dementsprechend wird diese bevorzugt angewandt. Eine besonders bevorzugte Tonerde wird durch Calcinieren des Trihydrates bei hohen Temperaturen (gewöhnlich zwischen etwa 1100 bis 1300⁰C) erhalten.

Die besonders bevorzugten Piltermaterxalien der vorliegenden Erfindung werden durch Puffern auf einen p_H~Wert von etwa 6,0 bis 7»6 von irgendwelchen der nachstehend angeführten Poly-(alkylenimine) der allgemeinen Formel

NH₂(CR₂CR₂NH)_nH

in welcher jeder Rest R einzeln Wasserstoff oder einen von aliphatischer Ungesättigtheit freien Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und η eine ganze Zahl mit einem Wert von größer als 12 ist, mit irgendeiner der nachstehend angeführten Alkansäuren formiert und anschließend wird das gepufferte Additiv mit einer porösen Tonerde kombiniert:

- 10 -

20981 A/ 1 079

Tabelle I

Poly-(alkylenimin)

Alkansäure

CaIc.-Temp (⁰O)

Poröse Tonerde
Oberfläche Porenvol,

(m²/g)

(cnr/g)

Porendurch messer (Mikron)

ro ο co

Poly-(äthylenimin)

Poly-(propylenimin)

Poly-(2-äthylaziridin)

Poly-(2,2-dimethylaziridin)

Poly-(2,2-dimethyl-3-npropylaziridin)

Essigsäure Buttersäure Valeriansäure

Capronsäure

Glutarsäure Bernsteinsäure

1300

1100

1300

4,4
1,5
1,1

0,4
0,5
0,4

0,2 1,0 1,1

2H8035

Im allgemeinen wird zur wirksamen selektiven Behandlung von Tabakrauch gemäß Erfindung zumindest etwa 2 Gew.-% Additiv, bezogen auf das Gewicht des Trägers, auf dem Träger deponiert. Gewöhnlich wird nicht mehr als etwa 6 Gew.-% Additiv verwendet. Mit ansteigender Beladung füllt das Additiv die Poren des Trägers, wodurch die selektive Entfernung von Rauchstrom-Komponenten herabgesetzt wird.

Es wurde im Falle der bevorzugten Poly-(alkylenimine), die mit Alkansäuren bis zu einem p^-Wert im Bereich von 6,0 bis 7,6 gepuffert und auf einem porösen Tonerde-Substrat gemäß Erfindung deponiert sind, gefunden, daß von 4 bis 6 Gew.-% gepufferte Poly-(alkylenimine) verbesserte Resultate ergeben.

Die gepufferten Additive werden auf den obigen porösen Substraten mittels herkömmlicher Techniken deponiert, beispielsweise durch Eintauchen des Trägers in die Lösung, in welcher das Additiv hergestellt worden ist und anschliessendes Verdampfen des Lösungsmittels. Das Substrat wird dann getrocknet und zu einem Filter formiert.

Wahlweise kann das Filtermaterial in situ durch zumindest partielles Neutralisieren eines der obigen Verbindungen mit einer der obigen Säuren in Anwesenheit eines porösen Trägers

2098U/1079 . " ¹² "

2H8035

hergestellt werden.

Im allgemeinen werden ausreichende Mengen an erfindungsgemäßem Filtermaterial verwendet, um die Menge an flüchtigen Bestandteilen, die normalerweise in Tabakrauch zugegen sind, und insbesondere Cyanwasserstoff, Acetaldehyd und Acrolein, beträchtlich herabzusetzen. Für diese und andere Zwecke wird " es bevorzugt, das Filtermaterial in einem Filter für die Verwendung in RauchartikeIn, wie z.B. Zigaretten in einer Menge von etwa 100 bis 150 mg einzusetzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Filter durch Einwickeln des Filtermaterials in ein Außen-Deckblatt hergestellt. Das erhaltene Filter kann dann für sich oder in Kombination mit herkömmlichen Celluloseacetat-Filtern verwendet werden. Dreifachfilter, welche als aufeinanderfolgende Filterabschnitte Celluloseacetat, erfindungsgemäßes Filtermaterial und wiederum Celluloseacetat verwenden, haben sich als besonders brauchbar erwiesen. Das Filtermaterial kann in Verbindung mit perforiertem Zigarettenpapier oder, falls gewünscht?, mit Filterventilationsvorrichtungen verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Filtermaterial in körniger Form entweder auf Papier oder auf Celluloseacetat-Werg dispergiert vorliegen und von einem Außen-Deckblatt umhüllt sein.

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Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne diese zu beschränken.

Beispiel 1

Zur Erläuterung der Wirksamkeit von Piltermaterialien gemäß Erfindung wurde ein Additiv durch Puffern von Poly-(äthylenimin) mit Essigsäure auf einen pH-Wert von 7,4 hergestellt. Die für diese Einstellung verwendete Menge an Essigsäure betrug 1,5 Milliäquivalente Säure pro Gramm Poly-(äthylenimin).

Das erhaltene gepufferte Additiv wurde auf ausgewählte poröse Tonerden deponiert. Deren physikalischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt:

Tabelle

II

Physikalische Eigenschaften von porösen Tonerden

Probe	CaIc.-Temp. (°C)	Oberfläche Cm²Zg)	Porenvolumen (era³/g)	Poren durchmesser Mikron
A	1300	4,4	0,4	0,2
B	1100	1,5	0,5	1,0
C	1300	1,1	0,4	1,1

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- 14 -

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Bei der Probe A wurde 5 Gew.-% an gepufferten Additiv auf das poröse Tonerde-Substrat deponiert. Aus der Probe B wurde ein Filtermaterial durch Deponieren von 2 bzw. 5 Gew.-% des Additivs auf die poröse Tonerde hergestellt. Bei der Probe C wurden 2 Gew.-% an Additiv auf die poröse Tonerde deponiert.

Vorherbestimmte Mengen des Filtermaterials wurden in 8 mm-Löcher zwischen 7 und 6 mm^Längen von herkömmlichen Celluloseacetat-Filtern von 84 mm-Zigaretten (Tabak-Abschnitte 63 mm lang) gepackt. Die erhaltenen Zigaretten wurden auf 2 8 mm Stummel-Längen mit einer Rauchmaschine unter konstantem Vakuum mit einer Einstellung auf 35-ml-Züge von 2 Sekunden Dauer in 1-Minuten-Intervallen aufgeraucht.

In der nachfolgenden Tabelle III wird die Menge des Filtermaterials in mg angegeben. Die Filterwirksamkeit entspricht dem prozentualen Gewicht der durch das Filtermaterial aufgenommenen Komponenten, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten, welche in das Zigarettenfilter eintreten.

- 15 2098U/1079

Tabelle

III

Selektive Filtrationswirksamkeit

ro ο co oo

Probe

Α· B C D

Menge an Additiv auf Tonerde	Gewicht des Filter materials
5%	270
2%	334
5%	321
2%	339

Filtration

Cyanwasserstoff

85 73 79 72

Acet aldehyd	Acrolein
64	67
44	49
66	61
45	35

Die vorstehende Tabelle erläutert die Wirksamkeit, mit der die flüchtigen Komponenten, insbesondere aldehydische Komponenten aus dem Tabakrauch unter Verwendung der Filtermaterialien gemäß Erfindung entfernt werden. Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn andere Additive, welche eine Affinität für flüchtige Dampfphase-Säuren und -Aldehyde aufweisen, auf poröse teilchenförmige Träger deponiert werden, wobei die

Trägerteilchen einen Porendurchmesser von etwa 0,1 bis 2,0

Mikron, eine Oberfläche von etwa 1 bis 15 m /g und ein Porenvolumen von nicht weniger als etwa 0,3 cm /g besitzen.

In der nachfolgenden Tabelle IV kann irgendeines der Additiv-Materialien, mit einer Affinität für Dampfphase-Säuren und -Aldehyde auf irgendeinem der porösen Träger mit den vorerwähnten physikalischen Eigenschaften unter Formierung des Filtermaterials gemäß Erfindung mit ähnlichen Ergebnissen deponiert werden.

Tabelle IV Additiv Poröser Träger

Triäthylentetramin, Magnesit

gepuffert mit Polyäthylen

Carboxymethylcellulose Molekularsiebe

Ä'thylendiamin, Fullererde

gepuffert mit

Polymethacrylsäure

2-Amino-2-methy1-1-propanol,
gepuffert mit Milchsäure

2 0 981^/1079 ^x'

Beispiel

Die Wirkung verschiedenartiger Beladungen des Filtermaterials an Dampfphase-Säuren und -Aldehyden wurde durch Aufbringen von 5 Gew.-% eines Acetat-gepufferten Polyäthylenimins auf ein poröses Tonerdesubstrat und Verdünnen des erhaltenen Materials mit unbehandelter Tonerde, in einem 13 mm-Filterbett, verbunden mit einem 8 mm-Celluloseacetatfilter, überprüft. Der Doppelfilter war mit einem Tabakzylinder verbunden und nach dem Verfahren von Beispiel 1 untersucht.

Die in der nachfolgenden Tabelle V niedergelegten Ergebnisse erläutern die Filtrationswirksainkeiten von vier verschiedenen porösen Tonerden, von denen jede mit 5 Gew.-% des vorstehenden Additivs beladen war, und wobei der Mittlere Porendurchmesser der Tonerde-Träger im Bereich von 0,1 bis 1,8 Mikron war. Das Porenvolumen und die Oberfläche waren innerhalb der kritischen Bereiche.

- 18 -

2O98U/1O70

	Behandeltes Tonerde-Gew. (mg)	Tabelle V	die Filter-	Acrolein (% entfernt)	I
	50 100 150	Wirkung der Additivbeladung auf Wirksamkeit	Acetaldehyd (% entfernt)	16 -28 33 -38 41-46	OO I
		Cyanwasserstoff (% entfernt)	0-15 21 - 34 33 - 47
209814/10	56 - 63 60 - 71 65 - 77
-»ι co

OO CD OJ)

. ₁₉ . 2H8035

Aus der vorstehenden Tabelle V kann entnommen werden, daß für eine wesentliche Herabsetzung des AldehydrGehaltes zumindest etwa 100 mg an behandeltem Träger pro Filter erforderlich sind. Ähnliche Ergebnisse wurden für andere Additive, die auf den in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen, porösen Trägern deponiert worden waren, erhalten.

Vergleichsbeispiel I

Um die entscheidende Bedeutung von Porendurchmesser, Porenvolumen und Oberfläche des erfindungsgemäßen Filtermaterial zu beweisen, wurden variierende Mengen von Acetat-gepufferten Poly-(äthylenimin) auf poröse Tonerde-Substrate gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 deponiert. Das erhaltene Filtermaterial wurde zu Dreifachfiltern formiert und nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren untersucht.

2 0 9 B 1 L I 1 Π 7 9

Tabelle VI

Einfluß der Porengröße auf die Piltrationswirksamkeit Porendurchmes s er

Additiv-Gew auf Tonerde

ο HU

oo 2%

2ίί

Porenvolumen	Porendurchmesser	Acetaldehyd
(cnr/g)	(Mikron)	(entfernt)
0,5	0,015	21%
0,4	1,1	452
0,8	2,6	τη

2H8035

Aus dieser Tabelle kann entnommen werden, daß die Entfernung von Dampfphase-Aldehyden verringert wird, wenn der Porendurchmesser des porösen Trägers kleiner als
O₉I Mikron und mehr als 2,0 Mikron beträgt.

2098U/1079

Tabelle

VII

	Additiv-Gew.	Oberfläche	Porenvolumen	Poren	Acet	Acro	I
	auf	<m²/g)	Porenvolumen	durchmesser	aldehyd	lein	ro ro
	Tonerde		(cnr/g)	(Mikron)	(% entfernt)	{% ent
		1,1				fernt )
	5%		0,2	0,8	56 '	48
ΙΌ O		1,1
to	5%		0,4	1,1	67	78
co				I
O

OO CD CO OH

Wie aus den Ergebnissen der vorstehenden Untersuchungen zu ersehen ist, ist die Filtrationswirksamkeit für Dampfphase-Aldehyde in unerwünschter Weise herabgesetzt, wenn das Porenvolumen auf einem Wert von unterhalb 0,3 cnr/g liegt. Es sei darauf hingewiesen, daß während der Durchführung der vorstehenden Untersuchungen sowohl die Oberfläche als auch der Porendurchmesser des Substrates innerhalb der zulässigen Grenzen gehalten wurden.

2098U/1079

Tabelle

VIII

ro σ co oo

Additiv-Gew,

auf Tonerde

2%

	Oberfläche	Cyan	Acet
Oberfläche	Porenvolumen	wasserstoff {% entfernt)	aldehyd (% entfernt)
(m²/g)	■χ (cirr/g)	77	28
63	0,4	86	43
4	0,4

to

-Pr I

OQ CD Cx) on

21A8035

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß die Dampfphasen-Filtration nachteilig beeinflußt wird, wenn die Oberfläche des porösen Trägers einen Wert von größer als etwa

2
15 rn /g aufweist.

Ahnliche Ergebnisse wurden mit Werten von unterhalb 1 m /g

erzielt.

Es wurden hinsichtlich der Dampfphase-Komponenten ähnliche Fxltrationseffekte beobachtet, wenn andere, in der vorliegenden Anmeldung beschriebene poröse Träger mit den vorerwähnten physikalischen Eigenschaften verwendet wurden.

^: Vergleichsbeispiel 2

Um die erhaltenen Ergebnisse über die erhöhte Selektivfiltration weiter zu erläutern, wurde eine poröse, bei einer Temperatur von 1300⁰C calcinierte Tonerde mit einer

2 3

Oberfläche von 1,1 m /g, einem Porenvolumen von 0,4 cnr/g und einem Porendurchmesser von 1,1 Mikron, angewandt. Zu einem Teil der porösen Tonerde wurde 5 Gew.-% ungepuffertes Poly-(äthylenimin) zugegeben. Zu einem anderen Teil der porösen Tonerde wurde 5 Qew.-% Poly-(äthylenirnin), gepuffert mit Essigsäure auf einem pH-Wert von 7₃Ü₃ zugegeben. Ein anderer Teil der calcinierten Tonerde wurde mit 10 Gew.-% Poly-(äthyleniridn), gepuffert mit Essigsäure, behandelt. Die erhaltenen Filtermaterialien wurden zu Filtern formiert

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2H8035

und auf ihre Dampfphase-Wirksamkeit gemäß Beispiel 1 untersucht. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

	Tabelle	IX	Acrolein
Probe	Acetaldehyd		{% entfernt)
	(% entfernt)
Unbehandelte			0
calcinierte	0
Tonerde			-τ ·χ
5% Additiv,	38		jj
ungepuffert	67		7Π
5% Additiv,	56		(y
Acetat-gepuffert
10$ Additiv,		JJ-
Acetat-gepuffert

Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß unbehandelte poröse Tonerde keinen meßbaren Effekt auf die Dampfphase-Anteile hatte. Mit ungepuffertem Poly-(äthylenimin) erfolgt eine gewisse Herabsetzung der Dampfphase-Aldehyde. Eine wesentliche Herabsetzung der Dampfphase-Aldehyde wird erreicht, wenn man ein mit einer Alkansäure bis auf einen pH-Wert von etwa 6 bis 7,6 gepuffertes Poly-(alkylenimin) auf einem porösen Tonerde-Substrat verwendet.

Es wurde fernem ein Filtermaterial auf seine Fähigkeit zur Entfernung von Dampfphase-Komponenten untersucht, das aus

2 0 9 8 U / 1 Ü 7 9 - 27 -

2U8035

gepuffertem Poly-(äthylenimin) hergestellt und auf herkömmlichen Papieräbschnitten eines Zweifachpapier-Celluloseacetatfilters deponiert war. Es wurde gefunden, daß lediglich etwa 25$ Acetaldehyd selektiv aus dem Zigarettenrauch bei Verwendung des dispergierten Additivs entfernt wurden·. Der zwischen dem Additiv und dem porösen Träger vorstehend erläuterte, beobachtete Synergismus wird erzielt, wenn andere Additive und poröse Substrate gemäß Erfindung anstelle des gepufferten Poly-(äthylenimin)-Additivs auf dem porösen
Tonerde-Substrat deponiert werden. Wie bereits oben gezeigt, erniedrigt sich die Abnahme an Aldehyden im Tabakrauch erheblich, wenn die auf dem porösen Träger deponierte Additivmenge auf einen Wert von etwa oberhalb 6 Gew.-% eingestellt wird. Es wird als gegeben vorausgesetzt, daß die Substratporen durch das überschüssige Additiv aufgefüllt werden,
wodurch die Affinität des Filtermaterials für die Dampfphase-Komponenten im Tabakrauch herabgesetzt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Tabakrauch-Filtermaterial, enthaltend einen porösen, teilchenförmigen Träger, imprägniert mit einem Additiv mit einer Affinität für flüchtige Rauchsäuren und -aldehyde, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trägerteilchen einen Porendurchmesser von 0,1 bis 2,0 Mikron, eine Oberfläche

ρ von 1 bis 15 m /g und ein Porenvolumen von zumindest 0,3 cm /g aufweist.

2. Tabakrauch-Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein basisches Stickstoffatom enthält und zumindest partiell gepuffert ist.

3. Tabakrauch-Filtermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Amin oder Imin ist.

4. Tabakrauch-Filtermaterial nach Anspruch 3» dadurch, gekennzeichnet, daß das Additiv ein Poly-(alkylenimin) der allgemeinen Formel

ist, in welcher jeder Rest R unabhängig von dem anderen Wasserstoff oder ein gesättigtes niederes Alkyl mit 1 bis Kohlenstoffatomen bedeutet und η eine ganze Zahl mit einem Wert höher als 12 ist.

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_ . 2148033

5. Tabakrauch-Filtermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv ein Poly-(äthylenimin) oder Poly-(propylenimin) ist.

6. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv zumindest partiell mit einer Alkansäure gepuffert ist.

7. Tabakrauch-Filtermaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Glykolsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Benzoesäure oder Anissäure ist.

8. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv einen pH-Wert zwischen 6,0 und 7*4 aufweist.

9. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 5» und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv mit Essigsäure auf einem pH-Wert von 7,4 gepuffertes Poly-(äthylenimin) ist.

10. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen ein Porenvolumen von nicht höher als 0,8 cm /g aufweisen.

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11. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1

bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es 2 bis 6 Gew.-% Additiv, bezogen auf das Gesamtgewicht des Additivs und des Trägers, enthält.

12. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Tonerde,

" Magnesit, Fullererde, Diatomeenerde, Polyäthylen- oder Polypropylen-Granulate, oder Silicagel ist.

13. Tabakrauch-Filtermaterial nach einem der Ansprüche 9_S 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß es auf poröser Tonerde 4 bis 6% Essigsäure-gepuffertes Poly-(äthylenimin) imprägniert enthält.

14. Zigarettenfilter, enthaltend eine Außenhülle um einen inneren Kern von Filtermaterial gemäß einem der Ansprüche

1 bis 13.

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