DE2618155B2

DE2618155B2 - Verwendung von Aluminiumhydroxid als Zusatzmittel zu Zigarettenfiltern

Info

Publication number: DE2618155B2
Application number: DE2618155A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr.Rer.Nat. 7809 Denzlingen Albien; Dieter Dipl.- Chem. Dr.Rer.Nat. 7830 Emmendingen Imbery
Original assignee: Deutsche Rhodiaceta AG
Current assignee: Deutsche Rhodiaceta AG
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1978-03-09
Also published as: BR7605231A; CH593028A5; NL7607458A; JPS52131000A; ES453848A2; DE2618155C3; BE844846R; DE2618155A1; ZA765700B

Description

Nachdem Patent2227291 wird Aluminiumhydroxid als Zusatz zu Zigarettenfütern verwendet, wobei das Aluminiumhydroxid mehr als 80% kristallinen Anteil mit monoklin-pseudohexagonaler Plättchenstruktur aufweist, bei einer spezifischen Oberfläche von 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 9mVg.

Es handelt sich bei diesem Aluminiumhydroxid um eine spezielle Form des Hydrargillits; chemisch ist es Al(OH)₃ oder Al₂Oj · 3H₂O, also Aluminiumoxidtrihydrat.

Die Angaben des Hauptpatents besagen, daß diese Substanz, wenn man sie auf Celluloseacetatfäden aufbringt, die Retentionswirksamkeit der daraus hergestellten Filter gegenüber schädlichen Bestandteilen des Tabakrauchs stark verbessert. Diese Wirkung erreicht der llydrargillit wegen seines hohen Anteils an monoklin-pseudohexagonalen Kristallplättchen, also wegen seiner Kristallinität, obwohl er im Vergleich zu ähnlichen Produkten nur eine niedrige spezifische Oberfläche aufweist.

Das Aufbringen von pulverförmigen Substanzen wie Aluminiumhydroxid auf das Grundmaterial der Filter, z. B. Celluloseacetatfäden, ist jedoch stets mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Einmal erfordert es einen separaten Arbeitsgang während oder vor dem eigentlichen Verfahren der Filterherstellung, zum anderen ist die Einhaltung und Überwachung der notwendigen Auflagekonstanz mit großem Aufwand verbunden; auch die gesamte Handhabung solcher Pulver ist bekanntlich nicht einfach.

Es war deshalb wünschenswert, Filter zur Verfugung zu stellen, deren Produktion ohne die geschilderten Probleme möglich ist.

Bei eingehenderen Untersuchungen mit dem Gegenstand des Patents 22 27 291 wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß dieser Hydrargillit sein im Vergleich zu bekannten, ähnlichen Retentionsverbesserem überlegenes Adsorptionsvermögen auch dann noch zur Geltung zu bringen vermag, wenn er im Filtergrundmaterial, beispielsweise in den Celluloseacetatfäden, aus denen die Filter hergestellt sind, eingearbeitet bzw. eingesponnen vorliegt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Aluminiumhydroxid als Zusatzmittel zu Zigarettenfiltern, wobei das Aluminiumhydroxid mehr als 80% kristallinen Anteil mit monoklin-pseudohexagonaler Plättchenstruktur aufweist, bei einer spezifischen Oberfläche von 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 9 mVg nach Patent 22 27 291, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhydroxid im Filtergrundmaterial eingesponnen vorliegt.

Bei der Verwendung des Aluminiumhydroxids als Zusatzmittel /u Zigarettenfiltern nach der vorliegenden

Erfindung zeigt sich eine Verminderung der unerwünschten und schädlichen Bestandteile des Tabakrauchs, denn Tabakwaren wie Zigaretten, die mit diesen Filtern versehen werden, geben beim Verrauchen weniger dieser Stoffe, beispielsweise kanzerogenen Teer, ab.

Die in den Tabellen 1, 2 und 3 aufgeführten Bnispiele 1 bis 15 dienen als Vergleichsversuche zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Als Grundmaterial für die Filter jedes Beispiels sind Celluloseacetatfäden verwendet, die nach dem bekannten Verfahren des Trockenspinnens einer Lösung von Cellulose-2,5-Acetat in Aceton erzeugt wurden. Zusatzstoffe wie llydrargillit wurden vor dem Verspinnen der Acetatlösung in der Weise beigefügt, wie es auch mit anderen Pigmenten, beispielsweise dem Mattierungsmittel Titanoxid, üblich ist. Wenn größere Mengen der Zusatzstoffe einzubringen sind, gewinnt eine sorgfältige Homogenisierung und FiI-tration der Spinnmasse für den Spinnprozeß und die resultierende Fadenqualität ganz besondere Bedeutung.

Die Acetatfäden - bei allen Beispielen mit Einzclfadentiter 3,0 denier, Y-Qucrschnitt und ohne Kräusclung - werden zu einem Fadenstrang, dem sogenannten Filterkabel - bei allen Beispielen mit einem Gcsamttiter von 104 500 denier - zusammengefaßt und anschließend auf einer handelsüblichen Filterstabmaschine nach bekanntem Verfahren - beispielsweise wie in DT-PS 10 32 693 beschrieben - zu Filterstäben verarbeitet.

Die in der Tabelle 3 aufgerührten Filter sind aus Acetatfaden, die nach Patent 22 27 291 eine Hydrargillit-Aullage auf ihrer Oberfläche tragen, gefertigt.

Für alle aufgeführten Beispiele wurden Filter mit übereinstimmendem Zugwiderstand hergestellt und an gewichtsselektionierten Standardzigaretten angebracht. Die Abrauchungen erfolgten auf einer 30 Zigaretten fassenden Borgwaldt-Maschine mit elektrostatischer Rauchabscheidung.

Alle Arbeitsschritte und Analysen wurden nach den entsprechenden CORESTA-Standardvorschriften durchgeführt.

Die BET-Methode zur Bestimmung der spezifischen Oberfläche ist im Journal Of The American Society 60(1938) 309 angegeben.

Mit den in der Tabelle 1 aufgeführten Beispielen 1 bis 8 bestätigen sich die Befunde aus dem Patent 22 27 291, insbesondere, daß Filter mit dem hochkristallinen, plattenförmigen Hydrargillit des Beispiels 2 die verschiedenen unerwünschten Substanzen im Tabakrauch, und zwar sowohl saure als auch basische, ganz besonders gute zurückhalten. Dieses Resultat war zunächst keineswegs zu erwarten bei einem Aluminiumhydroxid, das im Filter in einer von der Celluloseacetat-Fadenmasse umhüllten und eingeschlossenen Form vorliegt; offenbar wird aber durch die besondere Art der Kristallstruktur des eingebrachten Hydrargillits, nämlich durch die ausgeprägte Plättchenform, der Acetatfaden und vor allem seine adsorptionswirksame Oberfläche so vorteilhaft verändert, daß die Retention der Rauchpartikeln stark begünstigt ist.

Diese Feststellung wird noch durch die Beispiele 3 und 4 verdeutlicht. Bei den dort verwendeten Produkten handelt es sich ursprünglich ebenfalls um den hochkristallinen, plattenförmigen Hydrargillit, aber im Fall des Beispiels 3 wurde sein Kristallgitter durch Calcinieren und im Fall des Beispiels 4 seine Plättchen-

form durch Mahlen /erstört; damit sinkt das Rctcntionsvermögen der entsprechenden Filter auf die gleiche Größenordnung ab, die auch unter Verwendung anderer Aluminiumoxid-Derivalc - siehe dafür die Beispiele 5 bis 8 - erreicht wird.

Die in Tabelle 2 aufgeführten Beispiele zeigen die direkte Abhängigkeit, die zwischen der in die Acctatlä'den eingebrachten Aluminiumhydroxid-Menge und der Filterleistung besteht. Man kann natürlich in der Richtung nach größeren Zusätzen und damit besserer Filierleistung noch weiter fortschreiten, aber dann entstehen bei der Herstellung der Fäden und bei ihrer Verarbeitung zu Filtern bereits einige Schwierigkeiten.

In den Beispielen 12 bis 15 der Tabelle 3, die nach der Lehre des Patents 22 27 291 erhalten wurden und die dort aufgeführten Ergebnisse ergänzen, läßt sich

Tabelle 1

die gleiche Tendenz wie in der Tabelle 2 feststellen. Man erkennt bei dieser Gegenüberstellung ferner, daß sich der auf die Oberfläche der Fäden aufgebrachte f lydrargillit natürlich stärker auf das Retentionsvermögen der Filter auswirkt, daß also zum Erreichen der gleichen Filterwirksamkeit in diesem Fall weniger Aluminiumhydroxid notwendig ist als bei seinein Einspinnen in den Acetatfaden; so liefern die Filter in Beispiel 2 - 20% Hydrargillit-Zusatz in die Fäden eingesponnen - und in Beispiel 13 - 1,2% Hydrargillit-Auflage auf die Fäden aufgebracht - praktisch genau übereinstimmende Ergebnisse fürdie Retention sowohl von N ikotin als auch von Teer und ebenfalls von Phenol. Die Verwendung der Erfindung kann durch das Lebensmittelgesetz, insbesondere durch die Tabakverordnung, beschränkt sein.

Beispiel Filter aus Cellulose-2,5-Acetat-Fäden
ohne und mit Zusatz (Gesamtt/ter
104 500 den, Einzelfadentiter 3,0 den
mit V-förmigem Querschnitt)

Zusatzmenge /n den Fäden	Retention (% nach CORESTA-Standardmethode)	Teer	Pheno!	Spezifische Oberfläche des Zusatzes	7
(Gew.-%, bezogen auf Acetat)	Nikotin	40	61	(m²/g nach BET-Methode)	260
0	39	49	68	_	0,9
20	45	43	63	29
20	33	44	64	78
20	42	40	64	98
20	38	44	66	102
20	40	43	64
20	39	41	65
20	41

1 Vergleich

2 Hydargillit, plättchenlbrmig,
mehr als 90% kristallin

3 Hydrargillit, wie Beispiel 2, aber
durch Calcinieren amorph

4 Hydrargillit, wie Beispiel 2, aber
durch Mahlen kugelförmig

5 Al(OH)₃, amorph

6 Al₁^j, neutral

7 AI₂O₃, sauer

8 AI₂O₃, alkalisch

Tabelle 2

Beispiel Filter aus Cellulose-2,5-Acetat-Fäden

ohne und mit Zusatz (Gesamttiter 104 500 den, Einzelfadentiter 3,0 den mit V-förmigem
Querschnitt)

Zusatzmenge in den Fäden	Retention (% nach CORESTA-Standardmethode)	Teer	Phenol
(Gew.-%, bezo gen auf Acetat)	Nikotin	40	61
0	39	49	68
20	45	47	67
15	44	44	64
10	42	42	63
5	41

Vergleich

Hydrargillit, plattenförmig,
mehr als 90% kristallin

Hydrargillit, wie Beispiel 2
Hydrargillit, wie. Beispiel 2
Hydrargillit, wie Beispiel 2

Tabelle 3

Beispiel Filter aus Ce!lulose-2,5-Acetat-Fäden ohne

und mit Zusatz (Gesamttiter 104500 den,
Einzelfadentiter 3,0 den mit Y-fbrmigem
Querschnitt)

Auflagemenge Retention

auf den Fäden (% nach CORESTA-Standardmethode)

(Gew.-%, bezo- Nikotin Teer Phenol

gen auf Acetat)

Vergleich	0	39	40	61
Hydrargillit, plättchenförmig,	1,2	45	48	69
mehr als 90% kristallin

I^rilter aus Ccllulosc-2,5-Acetal-l^;äden ohne und mil Zusalz (Gesamttiter 104500 den, liiniclfadcnliter 3,0 den mit Y-Ibrmigem Querschnitt)

Aullagenicnge Retention

aul den l^;äden (% nach CORUSTA-Standardmethodc)

((iew.-%, nczo- Nikotin leer Phenol

gen auf Acetat)

Hydrargillit, wie Beispiel 13 Hydrargillit, wie Beispiel 13

52 59

56 62

77 82

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Aluminiumhydroxid als Zusatzmittcl zu Zigarettenfiltern, wobei das Aluminiumhydroxid mehr als 80% kristallinen Anteil mit monoklin-pseudohexagonaler Plättchenstruktur aufweist, bei einer spezifischen Oberfläche von 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 9 mVg nach Patent 22 27 291, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhydroxid im Filtergrundmaterial eingesponnen vorliegt.