DE2227291B2 - Verbesserung des Retentionsvermögens von Zigarettenfiltern - Google Patents

Description

Es ist seit langem bekannt, Teer, Nikotin und andere chemische Individuen im Zigarettenrauch in aus gekräuseltem Cellulose-2,5-Acetat-Faserkabel bestehenden Zigarettenfiltern zurückzuhalten.

Es ist ferner beschrieben, daß das Retentionsvermögen derartiger Filter durch Einbringen von adsorbierenden Substanzen in das Filter — wie vor allem von Aktivkohle, aber auch Siliciumdioxyd hoher spezifischer Oberfläche, auch von Aluminiumoxyd und Aluminiumhydroxyd, also ebenfalls Substanzen hoher spezifischer Oberfläche — verbessert werden kann.

Bei den verwendeten Aluminiumhydroxyden handelt es sich hierbei hauptsächlich um amorphes Material oder Mischungen aus amorphem Material und Alpha-Hydroxyd (Bayerit), aber auch um Mischungen von amorphem Material und Diaspor oder Böhmit oder Gamma-Modifikation (Hydrargillit).

Diese Gemische wurden ganz allgemein als Aluminiumhydroxyd eingestuft, obgleich ihre chemische Zusammensetzung zwischen Al(OH)₅ oder in anderer Form ausgedrückt Al₂O₃ ■ 3 H₂O bis Al₂O₃ · H₂O schwankt.

Welche Mischungen vorlagen, war allein dem Zufall der jeweiligen Herstellungsverfahren (z. B. Ausrühren im Bayer-Verfahren) überlassen.

Hinzu kam, daß über die Kristallinität dieser Substanzen nie etwas ausgesagt war und dieser auch keine besondere Bedeutung beigemessen wurde. Ganz im Gegenteil bestand die Ansicht, je höher die spezifische Oberfläche wäre, desto günstiger müsse das Retentionsvermögen sein, denn um so größere Substanzmengen könnten an dem zusätzlich in das Filter eingebrachten Produkt auf Grund der Größe der Oberfläche adsorbiert werden.

Daher waren die obenerwähnten Substanzen wie auch Aktivkohle, Aluminiumoxyd, Silikagel, aber auch Eisenoxyd feinkörniger Struktur, als Retentionsverbesserer verwendet worden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein für Tabakrauch retentionsverbessernder Zusatz aus Aluminiumhydroxyd, dadurch gekennzeichnet, daß er mehr als 80% kristallinen Anteil mit monoklinpseudohexagonaler Plättchenstruktur aufweist, bei einer spezifischen Oberfläche von 4 bis 15, vorzüglich 5 bis 9 m*/g.

Es handelt sich bei diesem Aluminiumhydfoxyd um die nach dem in der deutschen Patentschrift 952 978 beschriebenen Verfahren herstellbare Form des Hydrargillits.

Obgleich ein solches Aluminiumhydroxyd keine mit den übrigen bekannten fletentionsverbesserern vergleichbare spezifische Oberfläche aufweist, wirkt die beanspruchte Substanz auf Grund ihres hohen Anteils an monoklin-pseudobexagonalen Kristallplättchen in überraschenderweise so stark retentions-

verbessernd, wie es auf Grund der spezifischen Oberfläche niemals zu erwarten gewesen wäre.

Die Korngröße spielt überraschenderweise nicht die ausschlaggebende Rolle, die ihr in ihrem Zusammenhang mit der spezifischen Oberfläche bisher im-

mer zugesprochen worden ist Wenn man sehr feinkörniges Aluminiumhydroxyd, Teilchengröße kleiner als ζ μηι, wie es z. B. in der USA.-Patentanmeldung 781713 beschrieben ist, dem beanspruchten Material entsprechender Korngröße zu Vergleichszwecken

gegenüberstellt, indem man die Retention von Filtern aus Celluloseacetat-Fäden (Titer 110 dtex f 32 rund) mit einer Auflage von jeweils 3,8 Gewichtsprozent des Zusatzmittels vergleicht, dann ergeben sich im ersten Fall Retentionen von 44 % Nikotin, 40% Teer und 72 % Phenol, unter Verwendung des beanspruchten Aluminiumhydroxyds jedoch die besseren Retentionen von 48% Nikotin, 44% Teer und 79° ο Phenol.

Überraschend wurde ferner gefunden, daß gerade

as dieses Material auf Grund seines amphoteren Charakters sowohl saure als auch basische Substanzen besonders gut zurückhält. Dies war keineswegs zu erwarten, denn bei Aluminiumoxyd neutraler Einstellung ist die Adsorption saurer Substanzen wie z. B.

Phenol trotz der großen spezifischen Oberfläche wesentlich schlechter.

Wenn man solche Substanzen in einer Menge von 3,8 Gewichtsprozent auf Celluloseacetat-Fäden aufbringt, entsprechende Versuche beschreiben die Tabellen 1 und 2, dann zeigen die daraus hergestellten Filter mit z. B. Al₂O₃ neutral (für Chromatografie) der spezifischen Oberfläche von 78 m²/g eine Phenolretention von 71 %, während das beanspruchte Material mit einer spezifischen Oberfläche von 6 bis 8 m²/g

♦o eine solche von 79% ergibt.

Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, ist die Retention für Teer, Nikotin und Phenole nur in untergeordnetem Maß eine Funktion der spezifischen Oberfläche, viel wesentlicher jedoch vom Kristallinitätsgrad ab-

♦5 hängig.

Wie aus der Tabelle 2 hervorgeht, sind die Substanzen mit hoher spezifischer Oberfläche für Teer, Nikotin und Phenol des Zigarettenrauches keine besonders guten Adsorber, wie bisher geglaubt wurde.

Wie aus der Wasseradsorption jedoch eindeutig hervorgeht, sind sie an sich entsprechend ihrer spezifischen Oberfläche gute Adsorber im Durchlaufverfahren für chemische Individuen, wie dies allgemein aus der Säulenchromatografie mit derartigen Substanzen bekannt ist.

Es geht also zweifelsfrei aus den Tabellen 1 und 2 hervor, daß die Kristallinität — und zwar die monoklin-pseudohexagonale Plättchenform — in übergeordnetem Maß für das Adsorptionsvermögen verantwortlich ist.

Die erfindungsgemäße Verwendung des Zusatzmittels ist, soweit das damit hergestellte Erzeugnis nicht zur Lieferung in Gebieten außerhalb des Geltungsbereiches des Lebensmittelgesetzes bestimmt ist, zur Zeit auf Grund der »Verordnung über Tabak und Tabakerzeugnisse (Tabakverordnung)«, vom 10. Februar 1972 (BGBl. 1972, Teil I, Nr. 12, vom 19. Februar 1972, S. 182) nicht zugelassen.

Tabelle i

THer Gesamtster CeUulose-a.S-Acetat-Fäden gekräuselt	Auflage Gewichts prozent	Nikotin	Retention */* Teer	Phenol	Spezifische Oberflache des Pulvers mVg (BETMetb.)
Vergleich ,.,,.,.,,	O 3,8 3,8	36 55 47	37 57 49	60 79 72
HydrargUlit mehr als 90 «/o kristallin , , Al(OH)3 amorph ,	7 29

Tabelle 2

Titer 2,1 den y/42 000 den

Gesamttiter

Cellulose^S-Acetat-Fäden gekräuselt

Vergleich

Hydrargillit mehr als 90°/»

kristallin

Al₂O₃

neutral

Al₂O₃

sauer

Al₂O₃

alkalisch

Al₂O₃-V₅H₂O

Auflage

Gewichtsprozent

Retention ·/« Nikotin Teer Phenol

Spezifisch«

Obfiih

des Pulvers

mVg (BETMeth.)

H.O

Adsorption Gewichtsprozent des Pulvers

3,8 3,8 3,8

3,8 3,8

37 57 46 49

47 50

60 79 71 72

71 74

78 98

102 260

0,6 4,6 3,2

4,0 12,4

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von Alurainiurohydroxyd als Zusatz zu Zigarettenfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß das Alunüniumhydroxyd mehr als 80% kristallinen Anteil nut monokün-pseudohexagonaler Plättchenstruktur aufweist, bei einer spezifischen Oberfläche von 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 9 mVg.