DE69611418T2

DE69611418T2 - Tabakrauchfilter und Verfahren zur deren Herstellung

Info

Publication number: DE69611418T2
Application number: DE69611418T
Authority: DE
Inventors: Kanae Nishimura; Hiroki Taniguchi
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: US5758669A; JPH0998762A; DE69611418D1; EP0766929B1; EP0766929A2; EP0766929A3; JP3576292B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:

Diese Erfindung betrifft einen Tabakfilter, der sich, wenn er nach dem Rauchen in die Umgebung geworfen wird, durch Regenwasser oder dergleichen leicht zersetzt oder zerkleinert, sowie das Herstellungsverfahren des Tabakfilters.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Der Tabakfilter, umfassend einen Cellulosevliesstoff oder ein Faserbündel aus einer Celluloseesterfaser als Hauptbestandteil eines Filtermediums für Tabakrauch, ist in weitem Gebrauch, um den Teer zu entfernen und doch den Geschmack und das Schmackhafte des Rauches zu erhalten oder zu bewahren.
Bei der Herstellung solcher Tabakfilter, umfassend ein Bündel einer Celluloseesterfaser, wird im allgemeinen ein Weichmacher (z. B. Triacetin, Triethylenglycoldiacetat, Triethylenglycoldipropionat, Dibutylphthalat, Dimethoxyethylphthalat, Triethylcitrat usw.) als Bindemittel verwendet, um die Form des Filterstücks zu bewahren und die zum Ausschneiden von Filterspitzen aus dem Stück benötigte Festigkeit oder Härte sicherzustellen.
In dem mit Hilfe eines solchen Weichmachers geformten Filterstück sind die Filamente teilweise durch den Weichmacher zusammengeschmolzen worden. Daher spielt der Weichmacher die Rolle eines Bindemittels; das die Celluloseesterfilamente an zufälligen Stellen an Kontaktpunkten der Filamente miteinander verbindet. Als Folge davon dauert es lange, bis sich ein Filterstück, wenn die Zigarettenkippe weggeworfen wird, selbst auflöst, was ästhetischen Schaden in der Umwelt anrichtet und zum Problem der Umweltverschmutzung beiträgt.
JP-OS 24151/1981 (JP-A-56-24151) offenbart einen Filter, umfassend eine Celluloseacetatfaser und eine die Acetatfaser an den Kreuzungspunkten bindende Faser aus einem heissschmelz- oder temperaturempfindlichen Kleber. Als Faser aus einem Heissschmelzkleber wird eine feinfaserige Polyolefinfaser oder eine äquivalente Faser verwendet, und ihr Verhältnis zur Celluloseacetatfaser beträgt 25 bis 50 Gew.-%. Dieser Filter wird im wesentlichen in Wasser nicht zersetzt, weil die Celluloseacetatfaser dreidimensional oder knotenpunktartig in einer Vielzahl von Kreuzungspunkten durch die Heissschmelzkleberfaser gebunden ist.
Die der US-PS 411 117 entsprechende JP-OS 75223/1975 (JP-A-50-75223) beschreibt eine Technik zur Herstellung eines Tabakfilters, die das Verbinden einer Celluloseesterfaser mit einer Kleberzusammensetzung umfasst, die aus einem hochsiedenden Polyol und einem wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Polymer zusammengesetzt ist, das in dem Polyol, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden und Polyesteramiden, löslich ist.
Die WO93/24685, die auf biologisch abbaubare Tabakfilter, umfassend eine Celluloseesterfaser und ein lichtempfindliches Metalloxid, gerichtet ist, beschreibt ein Filterstäbchen (Tabakfilter), umfassend ein Faserbündel, das mit einem wasserlöslichen Bindemittel und einem wasserlöslichen Kleber verbunden wurde, um ein Einwickelpapier, das das Faserbündel umwickelt, zu fixieren oder anzukleben.
JP-OS 75542/1995 (JP-A-7-75542) offenbart ein Verfahren, das die Zugabe eines wasserlöslichen Polymers in Form einer wässrigen Lösung oder in Form von Partikeln zu einem Bündel (Kabel) aus einer Celluloseesterfaser, wobei die Menge an allem verwendeten Wasser auf 25 Gew.-%, relativ zu 100 Gew.-% des Faserbündels, kontrolliert wird, und Einwickeln des behandelten Faserbündels in Einwickelpapier umfasst, um ein Filterstäbchen zu erhalten.
Zufriedenstellende Zersetzung dieser Tabakfilter, wenn sie einem gewöhnlichen Niederschlag ausgesetzt wären, würde man nicht erwarten, obwohl eine vergleichsweise schnelle Zersetzung erwartet werden würde, wenn er in eine grosse Menge Wasser geworfen werden würde oder extrem starkem Niederschlag ausgesetzt wäre. Wenn er wieder trocken ist, bildet darüber hinaus das zur Oberfläche des Filters gelaufene wasserlösliche Bindemittel einen harten Überzug oder Film, und dies könnte daher der Zersetzbarkeit des Filters ernsthaft schaden.
JP-OS 115270/1987 (JP-A-62-115270) offenbart einen Tabakfilter, umfassend eine auf der Tabakseite angeordnete und ein Superabsorberharz enthaltende Filterspitze und eine auf der Mundseite angeordnete herkömmliche Filterspitze, mit dem Zweck, die Vergrösserung der Rauchkonzentration in der letzten Phase des Rauchens zu verhindern und die Rauchkonzentration konstant zu halten. Diese Literaturstelle erwähnt, dass eine gekräuselte Acetatfaser als Filtermaterial wünschenswert ist. Der in der Literatur beschriebene Tabakfilter ist, jedoch auf die Verbesserung der Rauchqualität gerichtet, und daher würde Zersetzbarkeit in Wasser nicht erwartet werden. Insbesondere wird der eine gekräuselte Acetatfaser verwendende Filter so hergestellt, dass die Zersetzbarkeit nicht zufriedenstellend hoch ist.
Die WO94/16581 lehrt, die biologische Abbaubarkeit von Tabakrauchfiltern dadurch zu erhöhen, dass Mittel in den Filter eingeschlossen werden, die sich ausdehnen, wenn sie nass werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tabakfilter bereitzustellen, der sich nicht nur in Kontakt mit einer grossen Menge an Wasser zersetzt, sondern auch mit einer kleinen Menge an Wasser, und selbst dann, wenn er nach dem Rauchen in die Umwelt geworfen wird, keinen ästhetischen Schaden in der Umgebung anrichtet, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tabakfilter bereitzustellen, der ausgezeichnete Nasszersetzbarkeit aufweist und sich selbst mit Sicherheit sogar mit einer kleinen Menge an Wasser zersetzt, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung forschten sehr intensiv, um die oben genannten Aufgaben zu lösen, und als ein Ergebnis fanden sie, dass in einem Tabakfilter, worin ein Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch eines Tabakfilters unter Verwendung eines Bindemittels geformt wird, die Kombinationsverwendung eines wasserlöslichen Polymers und eines Superabsorberharzes (hochwasserabsorbierfähiges Harz) als Bindemittel eine wirksame Ausnutzung des räumlichen Ausdehnungsvermögens (Kraft) des Superabsorberharzes, das in Kontakt mit Wasser zur Zersetzung des Filters gebildet wird, sicherstellt und dadurch eine leichte oder schnelle Zersetzung des Tabakfilters bei Kontakt selbst mit einer kleinen Menge an Wasser liefert. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen Feststellungen erzielt.
Daher ist der erfindungsgemässe Tabakfilter ein Tabakfilter, der ein Hauptbestandteil eines Filtermediums für Tabakrauch und ein partikelförmiges wasserlösliches Polymer mit Heissschmelzeigenschaften zur Formgebung des Bestandteils umfasst, wobei das Filtermedium für Tabakrauch ein partikelförmiges Superabsorberharz umfasst.
Der erfindungsgemässe Tabakfilter schliesst auch einen Tabakfilter ein, der ein Filtermedium für Tabakrauch umfasst, das aus einer Celluloseesterfaser, einem partikelförmigen wasserlöslichen Polymer mit Heissschmelzeigenschaften zum Formen der Faser zu einem stäbchenförmigen Faserbündel und einem partikelförmigen Superabsorberharz, das in dem stäbchenförmigen Faserbündel verstreut ist, zusammengesetzt ist.
Solch ein Tabakfilter kann in einer Stufe, in der der Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch unter Verwendung eines partikelförmigen wasserlöslichen Polymers mit Heissschmelzeigenschaften und eines partikelförmigen Superabsorberharzes zu einem Stäbchen geformt wird, hergestellt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:

Der Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch ist nicht speziell beschränkt, soweit das Ziehen sichergestellt ist und die Rauchqualität oder andere Eigenschaften des Filters nicht beachtlich verschlechtert werden, und ein Bestandteil in Form eines Partikels oder einer Faser (partikelförmiges oder faserförmiges Filtermaterial), insbesondere wenigstens ein faserförmiger Bestandteil, kann bevorzugt verwendet werden. Als Material für den Bestandteil können z. B. Polysaccharide oder ihre Derivate (z. B. Cellulose, Celluloseester, Chitin, Chitosan usw.), synthetische Polymere (z. B. Polyester, Polyurethan, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen und andere Polyolefine usw.), anorganische Substanzen (z. B. Keramik, Glas, Kieselgur usw.) genannt werden. Der partikelförmige oder faserförmige Bestandteil, der aus einem dieser Materialien zusammengesetzt ist, kann allein oder in Kombination verwendet werden. Das bevorzugte Material für den Bestandteil schliesst Cellulose und Celluloseester ein.
Die Cellulose kann jegliche natürlich vorkommende Cellulose oder eine Regeneratcellulose sein. Daher schliesst die Cellulose z. B. Holzfasern ein (z. B. Zellstoff, wie Nadelholz-Zellstoff und Hartholz- Zellstoff), Samenfasern (z. B. Linter und andere Bauwolle, Bombaxbaumwolle, Kapok usw.) und andere, von Pflanzen abstammende Cellulosen, eine Bakteriencellulose und andere natürlich vorkommende Cellulosen; Viskose-Reyon, Chemiekupferseide, Nitrat-Reyon (Nitratseide) und andere Regeneratcellulosen. Diese Cellulosen können allein oder in Kombination verwendet werden.
Die Cellulose in Form einer Faser kann feinfaserig sein. Die Faserungstechnik der Cellulose ist nicht kritisch, und zur Veranschaulichung kann solch eine Faserung in herkömmlicher Weise, wie Schlagen eines Rohmaterials für Cellulose, einschliesslich eines Zellstoffs, mit einem Schlagmittel, wie einer Schlagmaschine, erreicht werden. Der Grad an Schlagen des Zellstoffs kann so sein, dass eine kanadische Standardstoffdurchlässigkeit, d. h. eine Stoffdurchlässigkeit, gemessen mittels eines kanadischen Mahlgradprüfers (kanadischer Standardprüfer), im Bereich von etwa 100 bis 800 ml und bevorzugt etwa 150 bis 700 ml liegt. Weiterhin kann solch feinfaserige Cellulose dadurch verfeinert werden, dass man eine Schlagkraft auf die feinfaserige Cellulose wirken läßt.
Die Morphologie (Form) und Grösse der Cellulose kann grosszügig aus weiten Bereichen ausgewählt werden, wie aus einer kontinuierlichen Faser, die so angesehen wird, als hätte sie im wesentlichen eine unendliche Länge, über eine faserförmige Cellulose mit einer Länge von etwa einigen wenigen Millimetern bis einigen wenigen Zentimetern (eine kurzfaserige Cellulose) bis zu einem feinen Pulver mit einer Partikelgrösse von etwa einigen wenigen Mikrometern. Die Partikelgrösse der pulverförmigen Cellulose kann z. B. eine mittlere Partikelgrösse von etwa 0,1 bis 600 um, bevorzugt etwa 10 bis 500 um und besonders bevorzugt etwa 20 bis 250 um, aufweisen. Der Faserdurchmesser und die Faserlänge der faserförmigen Cellulose sind z. B. ein Faserdurchmesser von etwa 0,01 bis 100 um und bevorzugt etwa 0,1 bis 50 um, und eine Faserlänge von etwa 50 bis 3000 um und bevorzugt etwa 10 bis 2000 um.
Der oben erwähnte Celluloseester schliesst z. B. ein: Celluloseacetat, Cellulosebutylat, Cellulosepropionat und andere Ester organischer Säuren; Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutylat, Celluloseacetatphthalat, Cellulosenitratacetat und andere Ester gemischter Säuren; und ein mit Polycaprolacton pfropfpolymerisierter Celluloseester und andere Celluloseesterderivate. Diese Celluloseester können allein oder in Kombination verwendet werden.
Der mittlere Polymerisationsgrad (Viskositäts- Polymerisationsgradmittel) des Celluloseesters kann z. B. etwa 50 bis 900 und bevorzugt etwa 200 bis 800 betragen. Der mittlere Substitutionsgrad des Celluloseesters kann typischerweise ausgewählt sein aus dem Bereich von etwa 1,5 bis 3,0. Celluloseester mit einem mittleren Substitutionsgrad im Bereich von etwa 1 bis 2,15 können zur Förderung der biologischen Abbaubarkeit bevorzugt verwendet werden.
Der bevorzugte Celluloseester schliesst Ester organischer Säuren ein (z. B. Ester mit organischen Säuren mit jeweils etwa 2 bis 4 Kohlenstoffatomen), wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutylat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutylat, unter denen Celluloseacetat besonders wünschenswert ist. Während der Grad der Acetylierung des Celluloseacetats allgemein im Bereich von etwa 43 bis 62% liegt, sind solche Spezies mit Acetylierungsgraden im Bereich von etwa 30 bis 50% besonders gut biologisch abbaubar. Daher kann der Grad an Acetylierung des Celluloseacetats ausgewählt werden aus dem Bereich von etwa 30 bis 62%.
Unter diesen Bestandteilen werden Celluloseester, insbesondere Celluloseacetat, bevorzugt verwendet.
Der Celluloseester kann praktischerweise einen Weissmacher, wie Titanoxid, bevorzugt ein Titanoxid mit Anatasstruktur, enthalten. Die mittlere Partikelgrösse des Titanoxids ist z. B. etwa 0,1 bis 10 um und bevorzugt etwa 0,2 bis 5 um. Das Verhältnis des Titanoxids zum gesamten Celluloseester ist allgemein etwa 0,05 bis 2 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,1 bis 1 Gew.-% und insbesondere bevorzugt etwa 0,2 bis 0,8 Gew.-%, und praktisch etwa 0,4 bis 0,6 Gew.-%.
Die Morphologie (Form) und Grösse des partikelförmigen Celluloseesters kann ausgewählt werden aus einem weiten Bereich, wie aus einem Pellet mit einem Durchmesser von etwa einigen wenigen Millimetern, über eine Faser oder eine Flocke bis zu einem feinen Pulver mit einer Partikelgrösse von etwa einigen wenigen Mikrometern. Die Partikelgrösse (mittlere Partikelgrösse) des partikelförmigen Celluloseesters ist typischerweise etwa 0,1 bis 500 um und bevorzugt etwa 1 bis 300 um.
Die Feinheit des faserförmigen Celluloseesters ist etwa 1 bis 16 Denier, bevorzugt etwa 1 bis 10 Denier und insbesondere bevorzugt etwa 2 bis 8 Denier. Die Celluloseesterfaser kann jegliche gekräuselte Faser oder eine nicht-gekräuselte Faser sein. Der Kräuselungsgrad der gekräuselten Faser ist z. B. etwa 5 bis 75 Kräuselungen pro Zoll (linearer Zoll), bevorzugt etwa 10 bis 50 Kräuselungen pro Zoll und insbesondere bevorzugt etwa 15 bis 50 Kräuselungen pro Zoll. Der Kräuselungsgrad der Faser kann praktisch etwa 20 bis 50 Kräuselungen pro Zoll betragen, und eine homogen gekräuselte Faser kann vorteilhafterweise als gekräuselte Faser verwendet werden. Wenn bei einem Tabakfilter angewendet, stellt die Verwendung einer gekräuselten Faser ein Filterstäbchen mit einem angemessenen Druckverlust (Grad an Zugbeständigkeit) bereit und gehemmte Kanalbildung ("channelling") kann erreicht werden.
Im übrigen hat die Verwendung einer gekräuselten Faser als Bestandteil eines Filtermediums für Tabakrauch gewöhnlich die Tendenz, die Nässzersetzbarkeit zu verschlechtern. Entsprechend der vorliegenden Erfindung jedöch behindert die Verwendung solcher gekräuselter Fasern die Nasszersetzbarkeit nicht, da das Superabsorberharz in Kombination mit dem wasserlöslichen Polymer verwendet wird.
Die Querschnittskonfiguration der Celluloseesterfaser ist nicht besonders beschränkt, aber kann z. B. kreisförmig, elliptisch oder jede andere Konfiguration sein. Daher kann die Faser aus einem modifizierten Querschnitt (z. B. Y-, X-, I-, R- oder H-Konfiguration) oder hohl sein.
Das Faserbündel (Kabel) aus der Celluloseesterfaser kann durch Bündelung von etwa 3000 bis 1 Mio. Monofilamenten erhalten werden, bevorzugt etwa 5000 bis 100.000 Monofilamenten der Celluloseesterfaser. Praktisch werden etwa 3000 bis 100.000 kontinuierliche Monofilamente gebündelt.
Um die Abbaubarkeit (Zersetzbarkeit) zu verbessern, wird ein wasserlösliches Polymer mit Heissschmelzeigenschaft als ein Bindemittel zur Formgebung des Bestandteils in der Erfindung verwendet. Der Bestandteil (z. B. die oben erwähnte Faser) kann praktisch zu einer Stäbchenform mittels des wasserlöslichen Polymers geformt werden. Der Ausdruck "wasserlösliches Polymer" wird in dieser Beschreibung verwendet, um in Wasser dispergierbare Polymere im weitesten Sinne einzuschliessen. Das wasserlösliche Polymer (wasserlöslicher Kleber) wird in fester Form, z. B. Pulver, verwendet. Der Typ des wasserlöslichen Polymers ist nicht besonders beschränkt, aber kann z. B. ein natürliches Polymer, ein halbsynthetisches Polymer oder ein synthetisches Polymer sein.
Das wasserlösliche natürliche Polymer schliesst unter anderem ein: verschiedene Polysaccharide (z. B. Weizenstärke, Maisstärke, Kartoffelstärke, Tapiocastärke, Süsskartoffelstärke und andere Stärken, Konjakmannan, Hefemannan und andere Mannane, Funori, Agar, Alginsäuresalze, einschliesslich Natriumalginat, Carrageenan und andere wasserlösliche Polymere mit Seetangursprung, Tragacanthgummi, Gummi arabicum, Hibiskus, Johannisbrotkernmehl, Guargummi, Pectin und andere Schleimsubstanzen pflanzlichen Ursprungs, Dextran und andere Schleimsubstanzen mikrobiellen Ursprungs) und Tier- und Pflanzenproteine (z. B. Leim, Gelatine, Kasein, Kollagen, Hyaluronsäure usw.).
Beispiele für halbsynthetische Polymere schliessen ein: verschiedene Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellulose und ihr Salz (z. B. Carboxymethylcellulosenatrium), Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Celluloseacetat mit einem mittleren Acetylierungsgrad im Bereich von etwa 0,3 bis 1, Methylcellulose, Ethylcellulose, Cellulosesulfat usw., modifizierte Stärken und Stärkederivate (z. B. aufgeschlossene Stärke, vorgequollene Stärke, Dextrin und Röstdextrin, oxidierte Stärken, wie Dialdehydstärke usw., flüssige Stärke, Stärkeether, wie Carboxymethyletherstärke, Stärkeester, vernetzte Stärke usw.).
Als synthetisches Polymer können z. B. erwähnt werden Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Copolymere von Vinylmonomeren mit einem copolymerisierbaren Monomer mit einer Carboxyl- oder Sulfogruppe (Sulfonsäuregruppe) oder ein Salz davon und andere wasserlösliche Vinylpolymere, wasserlösliche Acrylpolymere, Polyalkylenoxide, wasserlösliche Polyester und wasserlösliche Polyamide.
Das wasserlösliche Polymer schliesst ein Heissschmelzkleberpolymer ein (wasserlöslicher Heissschmelzkleber), das ein Klebevermögen durch Schmelzen-Festwerden entwickelt. Das wasserlösliche Polymer dieses Typs (wasserlöslicher Heissschmelzkleber) schliesst unter den oben genannten Polymeren solche Polymere ein, die Heissschmelzhaftfähigkeit zeigen, dargestellt durch Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Polyester, Polyamide und Acrylpolymere.
Diese wasserlöslichen Polymere mit Heissschmelzeigenschaft können allein oder in Kombination verwendet werden. Weiterhin wird das wasserlösliche Polymer in Form eines Partikels (Pulver oder Granulat) verwendet.
Die Menge des wasserlöslichen Polymers kann aus einem Bereich ausgewählt werden, soweit die Formgebung sichergestellt ist, entsprechend den Spezies, der Konfiguration und Grösse des Hauptbestandteils des Filtermediums für Tabakrauch, und ist z. B. etwa 0,1 bis 50 Gew.-Teile, bevorzugt etwa 1 bis 25 Gew.-Teile, und insbesondere bevorzugt etwa 3 bis 15 Gew.-Teile, relativ zu 100 Gew.-Teilen des Bestandteils wie das Faserbündel.
Ein erfindungsgemässes Merkmal in einem Aspekt liegt in der Kombinationsverwendung des wasserlöslichen Polymers und Superabsorberharzes, wodurch die Zersetzbarkeit des Tabakfilters bei Kontakt mit Wasser beachtlich verbessert wird. Die Spezies des Superabsorberharzes (hochwasserabsorptionsfähiges Harz) mit hohen Absorptionseigenschaften in bezug auf Wasser ist nicht kritisch eingeschränkt, aber solche Spezies, die bei Wasserabsorption quellen können, können bevorzugt verwendet werden. Das Superabsorberharz schliesst z. B. vernetzte und nicht-vernetzte Harze ein, jeweils mit einer hydrophilen Gruppe (z. B. ein Salz einer Carboxylgruppe, Sulfonsäuregruppe und anderen Säuregruppen oder eine Hydroxylgruppe), wie vernetzte Harze der Polyacrylatreihe, Harze der Isobutylen/Maleat-Reihe, Harze der Stärke/Polyacrylat-Reihe, Superabsorberharze der Methylacrylat/Vinylacetat-Copolymer-Reihe, Harze der Polyvinylalkohol/Polyacrylat-Reihe, Harze der Hydrolysat- Reihe, vernetzte Harze der Carboxymethylcellulosesalz- Reihe usw.. Diese Superabsorberharze können allein oder in Kombination verwendet werden.
Das Absorptionsverhältnis (Wasserabsorptionsvergrösserung) des Superabsorberharzes ist wenigstens 10-fach, relativ zum Eigengewicht des Harzes auf Gewichtsbasis. Das Absorptionsverhältnis des Superabsorberharzes wird bevorzugt so gross wie möglich sein. Daher ist die Obergrenze des Absorptionsverhältnisses nicht besonders beschränkt, aber die Obergrenze des Absorptionsverhältnisses des Superabsorberharzes, das zur Zeit auf dem Markt ist, beträgt etwa das 1000-fache Gewicht. Daher ist das Absorptionsverhältnis des Superabsorberharzes z. B. etwa 10- bis 1000-fach, bevorzugt etwa 25- bis 1000-fach, und insbesondere bevorzugt etwa 50- bis 1000-fach (z. B. etwa 100- bis 800-fach) auf Gewichtsbasis. Die Verwendung eines Superabsorberharzes mit einem kleinen Absorptionsverhältnis kann wegen seines auf die Wasserabsorption zurückführbaren kleinen Quellgrades versagen, die bedeutende Verbesserung der Zersetzbarkeit des Tabakfilters sicherzustellen.
Das Superabsorberharz kann in jeder der verschiedenen Formen verwendet werden, wie als Pulver, Korn, Faser oder andere, aber kann praktisch in Form eines Partikels verwendet werden (z. B. Pulver oder Granulat mit einer mittleren Partikelgrösse von etwa 1 um bis 2 mut, bevorzugt etwa 2 um bis 1 mm und besonders bevorzugt etwa 5 um bis 0,5 mm).
Der Anteil des Superabsorberharzes kann ausgewählt werden aus dem Bereich entsprechend der Form oder dem Absorptionsverhältnis des Superabsorberharzes und ist z. B. etwa 0,05 bis 50 Gew.-Teile, bevorzugt etwa 0,1 bis 25 Gew.-Teile, insbesondere bevorzugt etwa 0,5 bis 10 Gew.-Teile und praktisch etwa 1 bis 10 Gew.-Teile, relativ zu 100 Gew.-Teilen des Hauptbestandteils des Filtermediums für Tabakrauch.
Um die Zersetzbarkeit des Tabakfilters zu erhöhen, ist das Superabsorberharz in dem Filtermedium für Tabakrauch enthalten (z. B. ein stäbchenförmiges Faserbündel). Das Superabsorberharz kann in jeder der verschiedenen Formen in dem Filtermedium für Tabakrauch vorliegen, und in vielen Fällen ist es in dem Faserbündel (Kabel) dispergiert. Das Superabsorberharz kann dispergiert oder heterogen verstreut in dem Faserbündel vorliegen, aber praktisch kann es homogen dispergiert vorliegen. Das Superabsorberharz, das in dem Faserbündel dispergiert ist, liegt in Form eines Pulvers oder Granulats vor, insbesondere eines Pulvers.
Unter den oben erwähnten Superabsorberharzen gibt es solche, die Klebevermögen mittels Wasserabsorption und Trocknen entwickeln. Solche Superabsorberharze können als ein Teil der wasserlöslichen Polymere als Bindemittel verwendet werden.
Der erfindungsgemässe Tabakfilter, in dem das konstitutive Superabsorberharz Wasser sogar in kleinen Mengen absorbiert und daher das Harz in einem grossen Umfang quillt, während es Wasser hält, stellt die Bewahrung des Feuchtseins des wasserlöslichen Polymers sicher. Folglich stellt der Filter sogar mit einer kleinen Menge an Wasser die deutliche Verringerung der Klebewirkung des wasserlöslichen Polymers in bezug auf den Bestandteil des Filtermediums für Tabakrauch sicher, und dadurch wird Zersetzbarkeit des Filtermediums für Tabakrauch aufgrund von Spannung, die durch die räumliche Expansion des Superabsorberharzes hervorgerufen wird, bereitgestellt.
Daher braucht der Tabakfilter nur den Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch (z. B. ein partikel- oder faserförmiges Material), das wasserlösliche Polymer zum Formen des Bestandteils zu einer Stäbchenform und das Superabsorberharz in dem stäbchenförmigen Gegenstand umfassen. Wenn der Bestandteil eine Faser ist, kann die Faser über die gesamte Länge entlang der Längsrichtung des Tabakfilters (Filterstäbchen) erstreckt sein.
Wenn ein faserförmige Element (z. B. ein ein Faserbündel aufbauendes Kabel) als Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch verwendet wird, kann wenigstens eine Filterspitze mit festgelegter Länge als Bestandteil des Tabakfilters verwendet werden, wobei die Filterspitze durch Schneiden des Filterstäbchens auf eine Breite von 5 mm oder weniger (z. B. etwa 1 bis 5 mm, bevorzugt etwa 2 bis 4,5 mm und insbesondere bevorzugt etwa 2,5 bis 4 mm) entlang der Längsrichtung erhältlich ist, und solch ein Filterstäbchen ist durch Bildung (Formgebung) z. B. mittels Aufrollen erhältlich. Zur Verdeutlichung, wenn beabsichtigt wird, einen Tabakfilter mit einer Länge von 25 mm bereitzustellen, kann der Tabakfilter durch Schneiden eines aus einem Faserbündel zusammengesetzten Filterstäbchens in eine Länge von 5 mm und Anordnen in Reihe von fünf resultierenden Filterspitzen hergestellt werden. Wenn der Tabakfilter aus einer einzigen oder mehreren Filterspitzen zusammengesetzt ist, kann der Vernetzungsgrad zwischen den Fasern pro Filterspitze verringert werden, und dadurch kann die Zersetzbarkeit weiter verbessert werden.
In dem erfindungsgemässen Tabakfilter braucht das Filtermedium für Tabakrauch nur einen Druckverlust (Zug- Beständigkeit) und eine Dichte in dem Bereich haben, in dem die Eigenschaften des Filters nicht ungünstig beeinflusst werden. Der Druckverlust des Filtermediums für Tabakrauch ist z. B. in einem Filter mit einer Länge von 10 cm und einem Durchmesser von 7,8 mm etwa 200 bis 600 mm WG (mm Wasserstandsäule, mm H&sub2;O) und bevorzugt etwa 300 bis 500 mm WG, und die Dichte ist z. B. etwa 0,20 bis 0,50 g/cm³ und in vielen Fällen bevorzugt etwa 0,25 bis 0,45 g/cm³ (z. B. etwa 0,30 bis 0,45 g/cm³). Solch ein Filtermedium für Tabakrauch stellt die wirksame Verwendung des Expansionsvermögens (Quellvermögens) des Superabsorberharzes aufgrund von Wasserabsorption zur Zersetzung des Filtermediums sicher.
Der erfindungsgemässe Tabakfilter kann durch Formen des Hauptbestandteils des Filtermediums für Tabakrauch unter Verwendung des Superabsorberharzes und des wasserlöslichen Polymers als ein Bindemittel zu einer Stäbchenform hergestellt werden. Das Formen in eine Stäbchenform kann z. B. durch Aufwickeln des Bestandteils ausgeführt werden. Als ein Beispiel kann der Tabakfilter durch Einwickeln des behandelten Teils mit einem Einwickelpapier zu einem Stäbchen hergestellt werden, während das wasserlösliche Polymers und das Superabsorberharz zu dem Bestandteil zugegeben werden. Weiterhin kann der Tabakfilter auch durch Zugeben des wasserlöslichen Polymers zu dem Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch hergestellt werden, einmal Formen der resultierenden Mischung zu einer papierförmige Schicht und, während das Superabsorberharz zu der Schicht gegeben wird, Wickeln der behandelten Schicht in einem Einwickelpapier zu einem Stäbchen. Darüber hinaus kann der Filter durch das Zugeben des wasserlöslichen Polymers und des Superabsorberharzes zu dem Bestandteil des Filtermediums für Tabakrauch hergestellt werden, einmal Formen oder Formgeben des behandelten Teils zu einer papierartigen Schicht und Aufwickeln der Schicht direkt zu einem Stäbchen.
Wenn ein Faserkabel (Faserbündel) als Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch verwendet wird, kann der Tabakfilter durch folgendes Verfahren aufgewickelt werden.
Der Tabakfilter kann durch ein Verfahren erhalten werden, das die Schritte umfasst: Zugeben des wasserlöslichen Polymers und Superabsorberharzes, beides in Pulverform, zu dem Faserbündel (Kabel), Aufwickeln des behandelten Bündels in einem Einwickelpapier, Erhitzen und Schmelzen des pulverigen wasserlöslichen Polymers und Abkühlen und Verfestigen des daraus Resultierenden, wodurch Klebewirkung zur Bildung eines Stäbchens (Tabakfilters) entwickelt wird.
Wenn eine Faser als Bestandteil des Filtermediums für Tabakrauch in diesen Verfahren verwendet wird, kann das wasserlösliche Polymer und Superabsorberharz praktisch zu einem offenen Kabel (Faserbündel) gegeben werden. Die Breite der Öffnung des Faserbündels kann ausgewählt werden aus dem Bereich von z. B. etwa 5 bis 50 cm.
Der Bestandteil (z. B. ein Celluloseester) des Filtermediums für Tabakrauch und das Filtermedium für Tabakrauch selbst können weiterhin verschiedene Additive; wie Kaolin, Talk, Kieselgur, Quarz, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Titanoxid, Aluminiumoxid und andere feine Pulver anorganischer Substanzen, enthalten; Salze von Alkalimetallen, Salze von Erdalkalimetallen und andere thermische Stabilisatoren; Farbstoffe; Öle; Ausbeuteverbesserer; Aktivkohle und andere Adsorbenzien. Ferner kann der umweltbedingte Abbau des Filters erhöht werden durch Einbau eines Umweltabbaubeschleunigers (Beschleuniger des biologischen Abbaus), wie Citronensäure, Weinsäure und Äpfelsäure, und/oder eines Photoabbaubeschleunigers, wie Titanoxid in Anatasform.
Der Tabakfilter gemäss der vorliegenden Erfindung, in dem das wasserlösliche Polymer und Superabsorberharz in Kombination verwendet werden und das Superabsorberharz aufgrund von Wasserabsorption bei Kontakt mit Wasser schnell quillt, stellt eine ausgezeichnete Wasserzersetzbarkeit sicher. Daher zersetzt sich der Filter, sogar wenn er nach dem Rauchen aus Versehen in die Umwelt geworfen wird, schnell und sicher in Kontakt mit sogar einer kleinen Menge an Regenwasser oder dergleichen und ist daher für die Unversehrtheit des ästhetischen Aspekts der Umwelt wirksam.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Bildungseinheit des Filtermediums für Tabakrauch durch die Kombinationsverwendung des partikelförmigen wasserlöslichen Polymers mit Heissschmelzeigenschaften und des partikelförmigen Superabsorberharzes geformt, so dass ein Tabakfilter mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie oben erwähnt, mit hoher Effizienz hergestellt werden kann, ohne einen speziellen Apparat zu brauchen.
Die folgenden Beispiele sollen diese Erfindung in weiteren Einzelheiten beschreiben, aber sollen keineswegs den Umfang der Erfindung definieren.

BETSPIEL 1

Ein aus 5 Denier-Monofilamenten zusammengesetztes Celluloseacetat-Faserbündel mit 35.000 Denier wurde bis zu einer Weite von etwa 25 cm geöffnet. Auf 100 Gew.-Teile des offenen Faserbündels wurden 7 Gew.-Teile eines wasserlöslichen Heissschmelzkleberharzes der pulverförmigen Poly(alkylenoxid)-Serie (Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., PAOGEN PP-15) und 3 Gew.-Teile eines Superabsorberharzes der pulverförmigen vernetzten Polyacrylat-Serie (Nihon Shokubai Kagaku, Kogyo Co., Ltd. ACRYHOPE GH; Absorptionsverhältnis 200-fach) jeweils in Pulverform einheitlich gestreut. Das Kabel wurde dann durch ein Teflonrohr mit einem inneren Durchmesser von 8 mm gezogen, und das Heissschmelzkleberharz in dem Filter wurde durch Erhitzen für 120 Minuten in einem Ofen bei 120ºC geschmolzen. Nach dem Abkühlen und Verfestigen wurde das Teflonrohr zusammen mit dem Kabel zu einer Länge von 90 mm geschnitten, und das geschnittene Kabel wurde aus dem Rohr genommen, um eine Modellprobe einer Tabakfilterspitze ohne Einwickelpapier zu ergeben.

BEISPIELE 2 BIS 5

Modellproben der Tabakfilter wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausser dass folgende Superabsorberharze anstelle des Superabsorberharzes aus Beispiel 1 verwendet wurden.
Beispiel 2: Ein Superabsorberharz der alternierenden Copolymer-Serie aus Isobutylen und Maleinsäureanhydrid (Kuraray Co., Ltd. KI GEL; Absorptionsverhältnis: 200- fach).
Beispiel 3: Ein Superabsorberharz der Stärke-Acrylsäure- Pfropfcopolymerserie: (Sanyo Chemical Industries, Ltd., SANWET; Absorptionsverhältnis: 700-fach).
Beispiel 4: Ein Superabsorberharz der Methylacrylat- Essigsäure-Copolymerserie (Sumitomo Chemical Industries Ltd., IGETAGEL; Absorptionsverhältnis: 300-fach).
Beispiel 5: Ein Superabsorberharz der vernetzten Carboxymethylcellulosesalz-Serie (Daicel Chemical Industries Ltd., GELFINE; Absorptionsverhältnis: 200- fach).

BEISPIEL 6

Eine Modellprobe der Tabakfilterspitze wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausgenommen die Verwendung eines wasserlöslichen Heissschmelzkleberharzes der pulverförmigen Polyvinylalkohol-Serie (The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Japan, HM-602) anstelle des pulverförmigen wasserlöslichen Heissschmelzkleberharzes, das in Beispiel 1 verwendet wurde.

BEISPIELE 7 BIS 10

Modellproben der Tabakfilterspitzen wurden in derselben Weise wie in Beispiel 6 hergestellt, ausser dass anstelle des Superabsorberharzes, das in Beispiel 1 verwendet wird, die folgenden pulverförmigen Superabsorberharze entsprechend verwendet wurden.
Beispiel 7: Ein Superabsorberharz der alternierenden Copolymer-Serie aus Isobutylen und Maleinsäureanhydrid (KURARAY Co., Ltd., KI Gel, Absorptionsverhältnis: 200- fach).
Beispiel 8: Ein Superabsorberharz der Stärke-Acrylsäure- Pfropfcopolymerserie (Sanyo Chemical Industries, Ltd., SANWET; Absorptionsverhältnis: 700-fach).
Beispiel 9: Ein Superabsorberharz der Methylacrylat- Essigsäure-Copolymerserie (Sumitomo Chemical Industries, Ltd., IGETAGEL; Absorptionsverhältnis: 300-fach).
Beispiel 10: Ein Superabsorberharz der vernetzten Carboxymethylcellulosesalz-Serie (Daicel Chemical Industries Ltd., GELFINE; Absorptionsverhältnis: 200- fach).

VERGLEICHSBEISPIELE 1 BIS 3

Ein aus 5-Denier-Monofilamenten zusammengesetztes Celluloseacetat-Faserbündel (Kabel) mit 35.000 Denier wurde bis zu einer Weite von etwa 25 cm geöffnet, und als Bindemittel wurden 8 Gew.-Teile des folgenden Weichmachers, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Kabels, gleichmässig über das Kabel gestreut. Das Kabel wurde dann durch ein Teflonrohr mit einem inneren Durchmesser von 8 mm gezogen, und das durchgezogene Kabel wurde 24 Stunden oder länger stehengelassen und auf eine Länge von 90 mm geschnitten. Durch Herausnehmen des eingezogenen Kabels aus dem Teflonrohr wurde eine Modellprobe von Tabakfilterspitzen ohne Einwickelpapier bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 1: Triacetin.
Vergleichsbeispiel 2: Triethylenglycoldiacetat.
Vergleichsbeispiel 3: Triethylenglycolpropionat.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Eine Modellprobe von Tabakfilterspitzen ohne Einwickelpapier wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, ausser dass das Superabsorberharz nicht verwendet wurde.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Die Vorgehensweise von Beispiel 6 wurde wiederholt, um eine Modellprobe von Tabakfilterspitzen ohne Einwickelpapier zu ergeben, ausser dass das Superabsorberharz nicht verwendet wurde.
Die Wasserzersetzbarkeit der in den obigen Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 5 erhaltenen Tabakfilterspitzen wurde bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Testproben wurden nach 24 Stunden Behandlung in einer auf 20ºC und 65% RH (relative Feuchtigkeit) gehaltenen Umgebung den Tests unterworfen.

Zersetzbarkeitstest in Wasser:

Eine 25 mm lange Probe einer Filterspitze bzw. eine 5 mm lange Probe einer Filterspitze wurden in ein 500 ml Wasser enthaltendes Becherglas gegeben und in solch einer Weise gerührt, dass die Höhe im Zentrum des Vortex-Rührers gleich 3/4 der maximalen Höhe des Flüssigkeitsstands betrug. Nach 10 Minuten wurde die Form des Filters visuell untersucht und hinsichtlich der Zersetzbarkeit gemäss den folgenden Kriterien bewertet:
ausgezeichnet: schnelle flockenartige Zersetzung
gut: lokale flockenartige Zersetzung
schlecht: keine Zersetzung, ursprüngliche Form erhalten geblieben

Zersetzbarkeitstest in kleiner Wassermenge:

Eine 25 mm lange Probe einer Filterspitze bzw. eine 5 mm lange Probe einer Filterspitze wurden in eine Petri-Schale mit einem äusseren Durchmesser von etwa 10 cm gelegt, und 10 ml Wasser wurden aus dem Ende einer Bürette mit einer Höhe von etwa 10 cm Tropfen für Tropfen eingetropft, was 5 Minuten dauerte und in solch einer Weise ausgeführt wurde, dass ein Wassertropfen direkt die Filterspitze traf. Die Form der Filterspitze wurde sofort nach Beendigung des Eintropfens visuell untersucht und die Zersetzbarkeit gemäss den folgenden Kriterien bewertet:
ausgezeichnet: zersetzt, ursprüngliche Form nicht wiedererkennbar
ziemlich gut: stark gequollen, lokale Zersetzung
gut: gequollen, aber ursprüngliche Form erhalten geblieben
schlecht: kaum Veränderung in der Form TABELLE 1
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wird, zeigen die Filterspitzen, die unter Verwendung eines Celluloseacetat- Bindemittels in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhalten wurden, keine Wasserzersetzbarkeit, und die nur unter Verwendung eines wasserlöslichen Polymers in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 hergestellten Filterspitzen zeigen ausgezeichnete Zersetzbarkeit in Wasser, aber sind ungenügend hinsichtlich der Zersetzbarkeit bei Kontakt mit einer kleinen Wassermenge. Im Gegensatz dazu zeigen die Filterspitzen der Beispiele ausgezeichnete Zersetzbarkeit bei Kontakt mit Wasser, sogar mit einer kleinen Menge.

Claims

1. Tabakfilter, umfassend einen Hauptbestandteil eines Filtermediums für Tabakrauch und ein partikelförmiges wasserlösliches Polymer mit Heissschmelzeigenschaft zum Formen des Bestandteils, worin das Filtermedium für Tabakrauch ein partikelförmiges Superabsorberharz umfasst.

2. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin das Wasserabsorptions-Gewichtsverhältnis des Superabsorberharzes das 10- bis 1000-fache beträgt.

3. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin der Gehalt des Superabsorberharzes 0,05 bis 50 Gew.-Teile relativ zu 100 Gew.-Teilen des Hauptbestandteils des Filtermediums für Tabakrauch beträgt.

4. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin der Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch eine Cellulose oder ein Celluloseester ist.

5. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin der Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch ein Celluloseacetat ist.

6. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin der Hauptbestandteil des Filtermediums für Tabakrauch ein Celluloseester ist, der Anatas-Titanoxidpartikel enthält.

7. Tabakfilter gemäss Anspruch 1, worin das Filtermedium für Tabakrauch hauptsächlich einen faserförmigen Bestandteil umfasst und der Filter wenigstens aus einer zu einer Länge von 1 bis 5 mm geschnittenen Filterspitze zusammengesetzt ist.

8. Tabakfilter, der ein Filtermedium für Tabakrauch umfasst, umfassend eine Celluloseesterfaser, ein partikelförmiges wasserlösliches Polymer mit Heissschmelzeigenschaft zum Formen der Faser zu einem stäbchenförmigen Faserbündel und ein partikelförmiges Superabsorberharz, das in dem stäbchenförmigen Faserbündel verstreut ist.

9. Tabakfilter gemäss Anspruch 8, worin das partikelförmige Superabsorberharz eine mittlere Partikelgrösse von 1 um bis 2 mm besitzt.

10. Tabakfilter gemäss Anspruch 8, worin der Filter 1 bis 25 Gew.-Teile des wasserlöslichen Polymers und 0,5 bis 10 Gew.-Teile des Superabsorberharzes mit einem 25- bis 1000-fachen Wasserabsorptions- Gewichtsverhältnis, relativ zu 100 Gew.-Teilen des Faserbündels, umfasst.

11. Tabakfilter gemäss Anspruch 8, worin der Filter 3 bis 15 Gew.-Teile des wasserlöslichen Polymers und 1 bis 10 Gew.-Teile des partikelförmigen Superabsorberharzes mit einer mittleren Partikelgrösse von 2 um bis 1 mm und einem 50- bis 1000-fachen Wasserabsorptions-Gewichtsverhältnis, relativ zu 100 Gew.-Teilen der Celluloseacetatfaser, umfasst.

12. Verfahren zur Herstellung eines Tabakfilters, das den Schritt des Formens eines Hauptbestandteils eines Filtermediums für Tabakrauch zu einer Stäbchenform unter Verwendung eines partikelförmigen wasserlöslichen Polymers mit Heissschmelzeigenschaft und eines partikelförmigen Superabsorberharzes umfasst.

13. Verfahren zur Herstellung eines Tabakfilters gemäss Anspruch 12, worin das Verfahren ein Verfahren ist, umfassend die Schritte: Zugeben eines pulverförmigen wasserlöslichen Polymers und eines pulverförmigen Superabsorberharzes zu einem Faserbündel, Einwickeln des behandelten Faserbündels in Einwickelpapier, Erhitzen und Schmelzen des pulverförmigen wasserlöslichen Polymers und Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen wasserlöslichen Polymers.