DE69911340T2

DE69911340T2 - Biodegradierbarer gegenstand aus celluloseacetat und filterstopfen für rauchartikel

Info

Publication number: DE69911340T2
Application number: DE69911340T
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Yamashita
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: KR20010013020A; EP0987276A1; CN1262691A; WO1999050305A1; EP0987276A4; DE69911340D1; JPH11279201A; CN1099438C; JP2931810B1; TW436489B; KR100360565B1; US6571802B1; EP0987276B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formartikel aus biologisch abbaubarem Celluloseacetat und betrifft einen Filterstopfen für einen Rauchartikel.
Stand der Technik
Celluloseacetat wird weithin für verschiedene Formartikel verwendet, beispielsweise für Fasern, für Tabakfiltermaterialien, für Gewebe für Bekleidung und als Filme bzw. Folien, ebenso wie für Formartikel, die durch Spritzgießen, Strangpressen etc. hergestellt werden.
Celluloseacetat, das durch Umwandeln von Cellulose zu einem Essigsäureester hergestellt wird, ist im Wesentlichen eine biodegradierbare bzw. biologisch abbaubare Substanz. Jedoch ist die biologische Abbaubarkeit von Celluloseacetat in der Praxis durchaus nicht zufriedenstellend.
Insbesondere behalten Formartikel, die aus Celluloseacetat hergestellt sind, sogar wenn sie beispielsweise im Boden vergraben werden, für ein bis zwei Jahre ihre Originalform. Es nimmt eine sehr lange Zeit in Anspruch, bis der Formartikel vollständig durch Biodegradation abgebaut ist. Diese Formartikel werden in einigen Fällen als Abfallmaterialien behandelt, um für die Bodensanierung verwendet zu werden. In einigen Fällen werden diese Formartikel nicht wiedergewonnen, und werden wie sie sind in der natürlichen Umgebung zurückgelassen. Folglich ist es sehr wichtig, die biologische Abbaubarkeit von Celluloseacetat zu beschleunigen.
Unter diesen Umständen wurden viele Forschungsbemühungen bezüglich der biologischen Abbaubarkeit von Celluloseacetat energisch vorangetrieben. Gemäß Berichten über Forschungsarbeiten ist die biologische Abbaubarkeit von Celluloseacetat vom DS abhängig (Degree of Substitution = Substitutionsgrad: Anzahl der Acetylgruppen pro Anhydroglucose-Monomer). Um genauer zu sein, wird die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus von Celluloseacetat schneller, wenn der DS von Celluloseacetat abnimmt. Es wird erwartet, dass der Mechanismus des biologischen Abbaus wie folgt abläuft.
Zunächst wird die Acetyl-Gruppe von Celluloseacetat durch ein extrazelluläres Enzym, das aus Bakterien freigesetzt wird, gespalten, was zur Abnahme des DS-Wertes von Celluloseacetat führt. Darauf wird das Celluloseacetat, das einen gesenkten DS-Wert aufweist, leicht einem Enzymabbau durch Cellulose etc. unterzogen, die in der Umwelt weit verbreitet sind, so dass sie letztendlich einer biologischem Verstoffwechselung unterworfen werden und somit zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden. Als geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Geschwindigkeit des biologischen Abbaus wird die anfängliche Abspaltung der Acetyl-Gruppe angesehen.
Auf Grundlage dieser Ideen wurden mehrere Verfahren zur Beschleunigung der Biodegradations-Geschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeit des biologischen Abbaus von Celluloseacetat vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegung (Kokai) Nummer 6-199901 ein Verfahren zur Steuerung der biologischen Abbaubarkeit von Celluloseacetat durch Zusetzen einer sauren bzw. Säure-Verbindung mit einer Säuredissoziationskonstante, die größer als diejenige der Essigsäure an Celluloseacetat ist. In diesem Verfahren jedoch bringt das Celluloseacetat chemisch eine Hydrolyse unter dem Einfluss der sauren Verbindung unmittelbar nach dem Zeitpunkt mit sich, zu dem die saure Verbindung dem Celluloseacetat zugesetzt wird, und der DS-Wert des Celluloseacetats abzusinken beginnt. Weil der DS-Wert der Celluloseacetat-Zusammensetzung (Artikel), der die saure Verbindung zugesetzt wurde, somit mit der Zeit gesenkt wird, ist es unmöglich, den DS-Wert des Ausgangscelluloseacetates aufrecht zu erhalten.
EP-A-597 478 offenbart eine biologisch abbaubare Celluloseesterzusammensetzung, die einen Celluloseester wie beispielsweise Celluloseacetat mit einem durchschnittlichen DS, der 2,15 nicht überschreitet, einschließt. Die Zusammensetzung kann einen Biodegradations- Beschleuniger wie beispielweise Citronensäure und einen aliphatischen Polyester wie beispielsweise Polycaprolacton, einschließen.
Der DS-Wert von Celluloseacetat beeinträchtigt die Funktion des Celluloseacetatartikels in großem Maße. Wenn er beispielsweise in einen Filter für Tabak eingebracht wird, wird der Geschmack des Tabaks durch die Veränderung des DS-Wertes des Celluloseacetats im großem Umfang verändert. Es ist natürlich bezüglich der Qualitätssteuerung des Tabakartikels ziemlich unerwünscht, dass der DS-Wert von Celluloseacetat, das als Filter für Tabak verwendet wird, über die Zeit hinweg von der Bemessungsauslegung in der üblichen Umgebung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Tabak geraucht wird, verändert wird.
Weiterhin erzeugt die chemische Hydrolyse der Acetylgruppe von Celluloseacetat in Gegenwart der sauren Verbindung mit dem Fortschreiten der chemischen Hydrolyse Essigsäure, das heißt mit der Abnahme des DS-Wertes von Celluloseacetat. Mit anderen Worten wird die Acetylgruppe von Celluloseacetat als Essigsäure freigesetzt. Die freigesetzte Essigsäure verleiht dem Celluloseacetatartikel einen starken Essigsäure-Geruch. Der Essigsäure-Geruch ist bei verschiedenen Artikeln kein wünschenswerter Faktor. Im Falle beispielsweise eines Filters für Tabak verschlechtert der Essigsäure-Geruch den Geschmack des Tabaks merklich.
Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Beschleunigung der biologischen Abbaubarkeit von Celluloseacetat bereitzustellen, das die Veränderung des DS-Wertes von Celluloseacetat über die Zeit hinweg unterdrückt und ebenfalls eine Unterdrückung der Erzeugung des Essigsäure-Geruches erlaubt.
Offenbarung der Erfindung
Als Folge von umfangreichen Forschungsarbeiten, die in einem Versuch durchgeführt wurden, die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, haben die Erfinder heraus gefunden, dass durch Komplexieren eines bestimmten abbaubeschleunigenden Mittels, das den Abbau von Celluloseacetat beschleunigt, mit einem bestimmten reaktionskontrollierenden Mittel, das die Abbaureaktion von Celluloseacetat unterdrückt, die abbaubeschleunigende Funktion des abbaubeschleunigenden Mittels unter den üblichen Anwendungsbedingungen von Celluloseacetat unterdrückt werden kann, dass jedoch das Misch- bzw. Verbundmaterial aus seinem komplexierten Zustand nur dann dissoziiert, wenn das Celluloseacetat mit Wasser in Berührung ge bracht wird, so dass das reaktionskontrollierende Mittel im Verbundmaterial freigesetzt wird, wodurch das abbaubeschleunigende Mittel seine abbaubeschleunigende Funktion zeigen kann.
Die obige Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Celluloseacetat gelöst, das darin enthalten ein Verbundmaterial aus einem Abbaubeschleunigungsmittel, das aus zumindest einer Verbindung besteht, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Sauerstoffsäure von Schwefel, einer Sauerstoffsäure von Stickstoff, einem Teilester oder Wasserstoff-Salz dieser Sauerstoff-Säuren, einer Karbonsäure und deren Wasserstoff-Salz, einer Sulfonsäure, einer Karbonsäure, einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Cellulosephosphat, Kalziumhydrogenphosphat, Phosphorsäure, di-2-Ethylhexylester, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxylethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon und einem Alkylphosphorsäureester von 2-Hydroxylethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon besteht, mit einem reaktionskontrollierenden bzw. -steuernden Mittel, das aus zumindest einer Verbindung besteht, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Amino-Oxid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglykolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanolamid, besteht.
Die Celluloseacetatzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die Celluloseacetat und ein Verbundmaterial bzw. zusammengesetztes Material aus einem Abbaubeschleunigungsmittel und einem reaktionskontrollierenden Mittel im Celluloseacetat enthält, erlaubt eine Unterdrückung einer Veränderung des DS-Wertes des Celluloseacetats über die Zeit hinweg. Deswegen erlaubt die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung die Aufrechterhaltung der Artikelleistung wie sie entwickelt wurde und die Unterdrückung des Essigsäuregeruchs. Zusätzlich stellt die Celluloseactetatzusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Formartikel bereit, der sich nur dann abzubauen beginnt, wenn der Artikel mit Wasser in Berührung gebracht wird.
Die Celluloseacetat-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist als ein Formartikel wie beispielsweise Fasern vorgesehen.
Gemäss eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Filterstopfen für Tabak vorgesehen, der Celluloseacetatfasern umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Celluloseacetatfasern in zumindest einem Oberflächenbereich hiervon ein Verbundmaterial aus einem Abbaubeschleunigungsmittel, das aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Sauerstoffsäure von Schwefel, einer Sauerstoffsäure von Stickstoff, einem Teilester oder Wasserstoff-Salz dieser Sauerstoffsäuren, aus Kohlensäure und deren Wasserstoffsalz, einer Sulfonsäure, einer Karbonsäure, einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Cellulosephosphat, einem Kalziumhydrogenphosphat, einem Phosphorsäuredi-2-Ethylhexylester, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon und einem Alkylphosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren und Copolymeren hiervon besteht, mit einem reaktionskontrollierenden Mittel bestehend aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Amino-Oxid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, eine Saccharosefettsäureester, einem Propylenglykolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einer Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanolamid besteht.
In der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, dass das Celluloseacetat einen DS-Wert von 2,0 bis 2,6 aufweist.
In der vorliegenden Erfindung besteht das Abbaubeschleunigungsmittel aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Cellulosephosphat, Kalziumhydrogenphosphat, Phosphorsäuredi-2-Ethylhexylester, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxy-ethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hier von und Copolymeren hiervon und einem Alkylphosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon besteht.
Weiterhin besteht das reaktionskontrollierende Mittel aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Aminoxid-Strukur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglykolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanol-Amid besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Abbaubeschleunigungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 40 Gewichtsprozent auf Grundlage der Celluloseacetatmenge enthalten und/oder ist das reaktionskontrollierende Mittel in einer Menge von 0,01 bis 50 Gewichtsprozent auf Grundlage der Celluloseacetatmenge enthalten.
Beste Art und Weise, die Erfindung durchzuführen
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben werden.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Celluloseacetat kann irgendein Celluloseacetat sein, und dessen DS-Wert ist nicht in besonderer Weise eingeschränkt. Beispielsweise kann Cellulosediacetat mit einem DS-Wert von 2,0 bis 2,6 oder Cellulosetriacetat mit einem DS-Wert von mehr als 2,6 verwendet werden. Weiterhin kann Celluloseacetat mit einem DS-Wert von 2,0 oder weniger verwendet werden, das eine hohe biologische Abbaubarkeit aufweist. Es ist insbesondere im Falle der Herstellung eines Filters für Tabak bezüglich des Geschmacks des Tabaks erwünscht, Celluloseacetat mit einem DS-Wert von 2,0 bis 2,6 zu verwenden.
Das im Celluloseacetat gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Verbundmaterial wird durch Komplexieren eines vorherbestimmten Abbaubeschleunigungsmittels mit einem vorherbestimmten reaktionskontrollierenden Mittel durch eine chemische Interaktion (beispielsweise Wasserstoffbrückenbindung) hergestellt.
Das Abbaubeschleunigungsmittel dient zur Beschleunigung der chemischen Hydrolyse von Celluloseacetat und wird gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Sauerstoffsäure von Schwefel, einer Sauerstoffsäure von Stickstoff, einem Teilester oder Wasserstoffsalz dieser Sauerstoffsäuren, einer Karbonsäure und deren Wasserstoffsalz, einer Sulfonsäure, einer Kohlensäure, einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Cellulosephosphat, Kalziumhydrogenphosphat, Phosphorsäuredi-2-Ethylhexylester, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, und einem Alkylphosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon besteht. Ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen kann ebenfalls verwendet werden.
Die Sauerstoffsäure, die ebenfalls als Oxosäure oder Oxysäure bezeichnet wird, ist eine Säure, in der Wasserstoff, der als Proton abgespalten werden kann, an ein Sauerstoffatom gebunden ist, und wird vorzugsweise durch die allgemeine Formel EO_n(OH)_m repräsentiert, wobei E Phosphor, Schwefel oder Stickstoff repräsentiert. In einem geeigneten Fall ist ein Kondensat hiervon in die Sauerstoffsäure mit eingeschlossen. Insbesondere schließt die Sauerstoffsäure von Phosphor Phosphorsäure (Phosphorsäure, die in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, repräsentiert Orthophosphorsäure), Pylophosphorsäure, Metaphosphorsäure und Polyphosphorsäure, ein. Die Sauerstoffsäure von Schwefel schließt Schwefelsäure ein. Weiterhin schließt die Sauerstoffsäure von Stickstoff Salpetersäure und salpetrige Säure ein. Andere als die oben erwähnten Sauerstoffsäuren schließen beispielsweise phosphorige Säure, hypophosphorige Säure und hyposalpetrige Säure ein. Andererseits ist der Teilester der Sauerstoffsäure eine Verbindung, in der nicht alle Hydroxylgruppen der Sauerstoffsäure verestert sind. Beispielsweise schließen Teilester der Sauerstoffsäure von Phosphorsäure PO(OR)(OH)₂ und PO(OR)₂(OH) ein. Das Wasserstoffsalz, das ebenfalls als ein saures Salz bezeichnet wird, ist eine Verbindung, die, als elektrisch positiven Bestandteil eines Salzes einer Sauerstoffsäure, ein Wasserstoffion enthält, das durch ein Kation ersetzt werden kann. Dass Wasserstoff-Salz schließt ein Salz einer Verbindung ein, bei der das Salz in Wasser im Gleichgewicht mit einem Wasserstoffsalz vorliegt, ebenso wie Komplexsalze wie beispielsweise Phosphathydroxid.
Das reaktionskontrollierende Mittel bildet zusammen mit dem abbaubeschleunigenden Mittel beispielsweise durch Wasserstoffbrückenbindung ein Verbundmaterial. Das Mittel dient dazu, die abbauende Wirkung des Abbaubeschleunigungsmittels zum Abbau von Celluloseacetat unter den üblichen Aufbewahrungsbedingungen zu unterdrücken, und, wenn er mit Wasser in Berührung gebracht wird, dissoziiert der komplexierte Zustand und setzt so das Abbaubeschleunigungsmittel frei, wodurch das Abbaubeschleunigungsmittel seine Abbauwirkung durchführen kann. Das reaktionskontrollierende Mittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Aminoxid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglykolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerolfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanol-Amid besteht. Ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen kann verwendet werden.
Das reaktionskontrollierende Mittel kann eine stickstoff-enthaltende Verbindung sein, das heißt eine Verbindung mit einem Stickstoffatom in seiner Struktur und schließt beispielsweise Amine, Aminoxide, Imide, und Stickstoff-enthaltende heterozyklische Verbindungen (Verbindungen, die Stickstoff als Element des heterozyklischen Ringes enthalten) ein. Das reaktionskontrollierende Mittel kann zusätzlich und/oder alternativ eine Hydroxyverbindung sein, das heißt eine Verbindung mit einer Hydroxylgruppe (-OH) und schließt beispielsweise Alkohole (einschließlich mehrwertiger Alkohole), Polyglycerine und Zucker ein. Weiterhin kann das reaktionskontrollierende Mittel zusätzlich und/oder alternativ eine sauerstoffenthaltende heterozyklische Verbindung sein, das heißt eine Verbindung, die Sauerstoff als Element des heterozyklischen Rings enthält.
In der vorliegenden Erfindung sind das Abbaubeschleunigungsmittel und das Reaktionsbeschleunigungsmittel in der Celluloseacetatzusammensetzung in Form eines komplexierten Zustandes enthalten, der durch eine chemische Interaktion (beispielsweise Wasserstoffbrückenbindung) gebildet wird.
Wünschenswerterweise ist ein solches Verbundmaterial und daher das Zusammensetzungsbeschleunigungsmittel und das reaktionskontrollierende Mittel sicher und können in großen Mengen zu einem akzeptablen Preis bereitgestellt werden. Wo weiterhin Celluloseacetat zu Fasern zur Herstellung von beispielsweise einem Filter für Tabak ausgebildet wird, wird eine Celluloseacetatlösung (Spinnlösung) im Allgemeinen durch eine Spinndüse durch ein Spinnverfahren gesponnen. Im Hinblick auf das spezielle Herstellungsverfahren ist es wünschenswert, dass das Abbaubeschleunigungsmittel und das reaktionskontrollierende Mittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, in einem Lösungsmittel, das zum Auflösen von Celluloseacetat verwendet wird, löslich sind (wie beispielsweise Azeton, Methylenchlorid/Methanolmisch-Lösungsmittel, oder Dimethylsulfoxid). Alternativ sollten diese Abbaubeschleunigungsmittel und reaktionskontrollierenden Mittel, wenn sie in einem solchen Lösungsmittel unlöslich sind, vorzugsweise bis zu einem solchen Ausmaß pulverisierbar sein, dass sie die Eigenschaften der Faser im Spinnschritt nicht nachteilig beeinflussen.
Im Hinblick auf die Sicherheit, die Einfachheit der Herstellung und die Wirkung der Beschleunigung der biologischen Abbaubarkeit von Zelluloseacetat ist es wünschenswert, dass das Abbaubeschleunigungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Phosphorsäure, eine Polyphosphorsäure, oder dessen Teilester oder Wasserstoff-Salz ist. Der Teilester oder das Wasserstoff-Salz schließen vorzugsweise beispielsweise eine Phytinsäure, Stärkephosphat, Cellulosephosphat, Calciumhydrogenphosphat, Phosphorsäuredi-2-Ethylhexylester, einen Phosphorsäureester von HEMA (2-Hydroxyethylmethacrylat), einen Phenylphosphorsäureester von HEMA, einen Alkylphosphorsäureester von HEMA und Homopolymere und Copolymere der Phosphorsäureester von HEMA, den Phenylphosphorsäureester von HEMA und den Alkylphosphorsäureester von HEMA, ein.
Auch im Hinblick auf Sicherheit, Einfachheit der Herstellung und der Wirkung des Unterdrückens des Essigsäure-Geruches besteht das reaktionskontrollierende Mittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur (beispielsweise 2-Oxazolidon, 3-Methyl-2-Oxazolidon oder Polyvinyloxazolidon), einer Verbindung mit einer Imid-Struktur (beispielsweise Phtalimid, Succinimid, Riboflavin oder Polyvinylphtalimid), einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur (beispielsweise Pyridin, Nikotinsäure, Nikotinsäureamid oder Polyvinylpyridin), einer Verbindung mit einer Aminoxid-Struktur (beispielsweise N-Methylmorpholin N-oxid, N-Methylpiperidin N-oxid oder Triethylamin N-oxid), einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur (beispielsweise Pyrazin oder Methylpyrazin), einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglykolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerolfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid oder einem Fettsäurealkanolamid. Ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen kann ebenfalls verwendet werden.
Es ist in der vorliegenden Erfindung möglich, die Biodegradations-Geschwindigkeit von Celluloseacetat und den Grad der Unterdrückung des Essigsäuregeruches des Formartikels durch Steuern der Zusatzmengen des Abbaubeschleunigungsmittels und des reaktionskontrollierenden Mittels zu gestalten.
Insbesondere kann die Zusatzmenge des Abbaubeschleunigungsmittels wahlweise abhängig von der erwünschten Biodegradations-Geschwindigkeit eingestellt werden. Wenn es beispielsweise beabsichtigt ist, die Biodegradations-Geschwindigkeit zu beschleunigen, sollte das Abbaubeschleunigungsmittel in einer größeren Menge zugesetzt werden. Es ist jedoch im Hinblick auf die Formbarkeit der sich ergebenden Celluloseacetat-Zusammensetzung wünschenswert, das Abbaubeschleunigungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 40 Gewichtsprozent auf Grundlage der Celluloseacetatmenge zuzusetzen. Insbesondere sollte das Abbaubeschleunigungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 15 Gewichtsprozent auf Grundlage der Celluloseacetatmenge zugesetzt werden.
Die Zusatzmenge des reaktionskontrollierenden Mittels kann auf Grundlage des erwünschten Grades der Unterdrückung des Essigsäure-Geruches bestimmt werden. Wenn es beispielsweise beabsichtigt ist, den Essigsäuregeruch des Formartikels in einem höheren Ausmaß zu unterdrücken, sollte eine größere Menge des reaktionskontrollierenden Mittels zugesetzt werden. Wenn jedoch das reaktionskontrollierende Mittel in einer unmäßig großen Menge zugesetzt wird, wird die Formbarkeit bzw. Pressbarkeit der Celluloseacetat-Zusammensetzung gesenkt. Wenn andererseits die Zusatzmenge des reaktionskontrollierenden Mittels ungebührlich klein ist kann nicht erwartet werden, dass die erwünschte Wirkung des Unterdrückens des Essigsäure-Geruches erzielt wird. Unter diesen Umständen ist die zugesetzte Menge des reaktionskontrollierenden Mittels vorzugsweise 0,01 bis 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 0,01 bis 25 Gewichtsprozent auf Grundlage der Celluloseacetat-Menge. Es ist ebenfalls, wo es beabsichtigt ist, die Erzeugung eines Essigsäure-Geruches aus dem Cellulo seacetat-Formartikel vollständig zu unterdrücken, wünschenswert, das reaktionskontrollierenden Mittel in einer Menge zuzusetzen, die der Zusatzmenge des Abbaubeschleunigungsmittels chemisch äquivalent ist oder gegenüber diesem mehr beträgt.
Die Celluloseacetat-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann durch die üblichen Verfahren zu Formartikeln verschiedener Struktur ausgebildet werden, außer dass die Celluloseacetat-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung das spezielle Verbundmaterial enthält. Beispielsweise kann ein reaktionskontrollierendes Mittel und ein Abbaubeschleunigungsmittel zunächst einer Lösung aus Celluloseacetat in einem Lösungsmittel wie beispielsweise Aceton oder Methylenchlorid zugesetzt werden, geformt vom Gießen bzw. Formen der sich ergebenden Zusammensetzung durch das übliche Verfahren. Alternativ kann ein reaktionskontrollierendes Mittel und ein Abbaubeschleunigungsmittel durch Schmelzen und Vermischen zu einem wärmeformbaren Celluloseacetat, das einen Weichmacher oder dergleichen enthält, gefolgt vom Gießen der sich ergebenden Zusammensetzung durch das übliche Verfahren, zugesetzt werden.
Weiterhin kann eine Celluloseacetatfaser, die für einen Tabakfilter verwendet wird, beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
Zunächst wird eine Lösung (Spinnlösung), die Celluloseacetat und ein Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung enthält, hergestellt. Als Lösungsmittel kann ein einzelnes Lösungsmittel wie beispielsweise Methylenchlorid oder Aceton oder ein Mischlösungsmittel beispielweise aus Methylenchlorid und Methanol verwendet werden. Die Celluloseacetatkonzentration beträgt üblicherweise 15 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 18 bis 30 Gewichtsprozent. Das Abbaubeschleunigungsmittel und das reaktionskontrollierende Mittel sind in der Spinnlösung in Mengen enthalten, die in die vorher beschriebenen Bereiche fallen. Die Spinnlösung kann durch Vermischen einer Lösung hergestellt werden, die durch Auflösen oder Dispergieren des Zersetzungsbeschleunigungsmittels und des reaktionskontrollierenden Mittels in einem Lösungsmittel für Celluloseacetat mit einer Lösung hergestellt wird, die durch Auflösen von Celluloseacetat in einem Lösungsmittel für das Celluloseacetat hergestellt wird. Alternativ kann die Spinnlösung durch direktes Zusetzen des Abbaubeschleunigungsmittels und des reaktionskontrollierenden Mittels zur Lösung aus Celluloseacetat hergestellt werden. Es ist im letzteren Fall wünschenswert, zunächst das reaktionskontrollierende Mittel gefolgt vom Zusatz des Abbaubeschleunigungsmittels zuzusetzen, um effizient die Wirkung des reaktionskontrollierenden Mittels zu erlangen.
Die Celluloseacetatspinnlösung, die so hergestellt ist, und die das Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung enthält, wird einer Spinndüsen-Vomchtung zugeführt und durch ein Trockenspinnverfahren gesponnen, bei dem die Spinnlösung in eine Hochtemperaturatmosphäre eingeleitet wird, um eine Celluloseacetatfaser zu gewinnen. Es ist möglich, ein Feuchtspinnverfahren anstelle des Trockenspinnverfahrens zu verwenden. Obwohl es möglich ist, eine gleichförmig dispergierte Spinnlösung zu verspinnen, wie in einer wie oben beschriebenen Faser, ist es ebenfalls möglich, ein Misch-Spinnen beispielsweise einer Faser-Seite an Seite oder vom Hülle-Kerntyp durch Verwenden einer Celluloseacetatspinnlösung, die ein Mischmaterial enthält und einer Celluloseacetatspinnlösung, die das Mischmaterial bzw. Verbundmaterial nicht enthält, zu verwenden, so dass zumindest die Celluloseacetat-Zusammensetzung, die das Mischmaterial enthält, die Faseroberfläche umhüllt. Zusätzliche Additive bzw. Zusatzstoffe können zusammen bei der Herstellung der Spinnlösung verwendet werden, solange die Eigenschaften der Spinnlösung nicht verschlechtert werden. Wenn beispielsweise die Spinnlösung ein die Photodegradation beschleunigendes Mittel, wie beispielsweise Titanoxid ist, wird die Photodegradation beschleunigende Wirkung mit der die Biodegradation beschleunigenden Wirkung der vorliegenden Erfindung kombiniert, so dass der Abbau der Celluloseacetat-Zusammensetzung weiter verbessert wird. Es ist weiterhin möglich, beispielsweise ein Dispersionsmittel, ein emulgierendes Mittel, einen Weichmacher, ein viskositätskontrollierendes Mittel etc. der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zuzusetzen, um die Gleichförmigkeit der Spinnlösung zu verbessern oder um die Viskosität der Spinnlösung zu steuern. Wie es aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, enthalten die Celluloseacetatfasern der vorliegenden Erfindung, die den Filterstopfen für Tabak bilden, jeweils ein Mischmaterial der vorliegenden Erfindung in zumindest einer Oberflächenregion hiervon. Übrigens können die Celluloseacetat-Fasern in Form von Fibrillen vorliegen. Wenn die Celluloseacetat-Fasern in Form von Fibrillen vorliegen, ist es wünschenswert, andere nachstehend beschriebene Materialien oder das Celluloseacetat der vorliegenden Erfindung in Form üblicher Fasern zusammen mit der Fibrille zu verwenden.
Die Celluloseacetatfasern, die so gewonnen wurden, werden durch das übliche Verfahren zu Tabakfiltern verarbeitet. Das Verarbeitungs- bzw. Herstellungsverfahren des Filters sind nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann der Tabakfilter wie folgt hergestellt werden.
Speziell werden die Celluloseacetatfasern zu einem Tau ausgebildet und dann auf einer Tabakfilterstopfenherstellungsmaschine geöffnet, gefolgt vom Zusatz eines Weichmachers (beispielsweise Triacetylglycerin) und dem anschließenden Ausbilden des sich ergebenden Materials zur Form eines faserrigen Stabes bzw. einer Stange. Zuletzt wird die faserartige Stange in Stücke einer erwünschten Länge geschnitten, um Filterstopfen zu erzielen. Im Übrigen wird der Gesamtgrad der Feinheit des Faserbündels in geeigneter Weise eingestellt, um die Herstellung des Filterstopfens zu erleichtern. Alternativ kann ein stabartiges Material mit einer üblichen Stopfenherstellungsmaschine durch Verwendung eines Vliesstoffes hergestellt werden, der aus kurzen Fasern hergestellt ist, erzeugt durch Schneiden der Celluloseacetatfasern in kleine Stücke mit einer Länge von 1 bis 100 mm. Die Celluloseacetatfaser der vorliegenden Erfindung kann einzeln zur Herstellung eines Filters verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, die Celluloseacetatfaser der vorliegenden Erfindung als einen Bestandteil zusammen mit anderen konstituierenden Materialien zur Herstellung eines Filters zu verwenden. Solche anderen konstituierenden Materialien schließen beispielsweise natürliche oder halbsynthetische Materialien (beispielsweise Pulpe, Linter, Baumwolle, Hanf, Viskose-Seide, Kupfer-Ammoniak-Seide, Lyocel, Wolle oder ein biologisch abbaubares Polymer vom Mikroorganismus-Produktionstyp wie Polyhydroxyalkanoat; übliche synthetische Materialien (beispielsweise Polyolefine wie Polypropylen, Polyester, wie Polyethylenterephtalat und Polyamid); biologisch abbaubare synthetische Materialien (beispielsweise Polymilchsäure, Polycaprolacton, Polybutylensuccinat und Polyvinylalkohol); und photodegradierbare Materialien, ein. Diese Materialien können in Form von Fasern oder von Vliesstoffen verwendet werden. In einem solchen Fall ist es besonders wünschenswert, ein Material zu verwenden, das eine ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit aufweist. Es ist ebenfalls möglich, einen Stärkeschaum als Material mit ausgezeichneter biologischer Abbaubarkeit zu verwenden, obwohl der Stärkeschaum keine Faser ist.
Im Verfahren zur Herstellung eines Filters für Tabak wie oben beschrieben kann ein wasserlöslicher Klebstoff anstelle des Weichmachers verwendet werden. Im Falle der Verwendung eines Weichmachers werden die Celluloseacetatfasern durch Schmelzadhäsion stark aneinander gebunden. Als Folge behält der Filter für Tabak, der in der natürlichen Umgebung weggeworfen wird, die Stabform über eine lange Zeitspanne hinweg bei. Im Falle der Verwendung eines wasserlöslichen Klebstoffs jedoch werden die Bindungspunkte zwischen den Celluloseacetatfasern durch eine große Menge Wasser (Regen, Meerwasser, Flusswasser, See wasser etc.) dissoziiert, wenn der Filter für Tabak in der natürlichen Umgebung weggeworfen wird. Als Folge zerfällt die Stabform des Filters für Tabak leicht. Wenn die Stabform zerfällt, werden die Celluloseacetatfasern, die in der natürlichen Umgebung abgelegt wurden, auf beispielsweise eine Oberflächenregion des Bodens verteilt, was zu einer großen Kontaktfläche zwischen der Faser und der Umgebung der Mikroorganismen führt, was die Biodegradationsgeschwindigkeit beeinflusst, mit dem Ergebnis, dass die Biodegradation des Tabakfilters weiter beschleunigt wird. Dies verbessert weiter die biologische Abbaubarkeit des Tabakfilters in Verbindung mit der Beschleunigung der biologischen Abbaubarkeit durch das Celluloseacetat der vorliegenden Erfindung.
Es sollte ebenfalls erwähnt werden, dass die Celluloseacetatfaser in Form entweder eines Stabes oder Filaments vorliegen kann. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Celluloseacetatfaser zu Faser-Tauen geformt wird, wobei die Celluloseacetatfaser dazu verwendet wird, einen Tabakfilter der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Der Gesamtgrad der Feinheit der Taue kann wahlweise eingestellt werden. Beispielsweise ist es wünschenswert, bündelartige Fasertaue durch Bündeln von 3.000 bis 500.000 Fasern mit jeweils einer Größe von 0,5 bis 15 Denier gefolgt von einem Versehen der sich ergebenden Faserbündel mit von 10 bis 50 Kräuselungen pro 25 mm Länge herzustellen. Die Querschnittform j eder Faser, die in der vorliegenden Erfindung nicht speziell beschränkt ist, kann kreisförmig, rechtwinklig etc. sein. Es ist jedoch im Hinblick auf die Filterleistung des Tabakfilters erwünscht, dass die Faser, insbesondere einen Y-förmigen Querschnitt, in Hinblick auf die Stabilität im Herstellungsverfahren, eine vielblättrige Querschnittform aufweist.
Eine Celluloseacetat-Zusammensetzung, die das oben erwähnte Additiv enthält und ein Filter für Tabak sind wie folgt gekennzeichnet. Insbesondere wird das Abbaubeschleunigungsmittel durch die chemische Interaktion (beispielsweise Wasserstoffbrückenbindung) mit dem reaktionskontrollierenden Mittel im Verfahren zur Herstellung eines Formartikels aus einer Celluloseacetat-Zusammensetzung und im Stadium des Formartikels stabilisiert. Als Folge verursacht das Abbaubeschleunigungsmittel, dass keine chemische Hydrolyse des Celluloseacetats stattfindet. Es folgt, dass der Formartikel die Eigenschaften des Formartikels des üblichen Celluloseacetats zeigt, das das Mischmaterial der vorliegenden Erfindung nicht enthält. Wenn jedoch der Formartikel der vorliegenden Erfindung in der natürlichen Umgebung weggeworfen wird setzt das Mischmaterial aus dem Abbaubeschleunigungsmittel und dem reaktionskontrollierenden Mittel, das in dem Formartikel enthalten ist, seine Wechselwirkung auf grund einer großen Wassermenge (Regen, Meerwasser, Flusswasser, Seewasser etc.) frei, so dass das Abbaubeschleunigungsmittel freigesetzt wird. Das freie Abbaubeschleunigungsmittel zeigt seine Funktion (Abbaubeschleunigungsfunktion) zum ersten Mal. Mit anderen Worten kann die kombinierte Verwendung des Abbaubeschleunigungsmittels zusammen mit dem reaktionskontrollierenden Mittel die Reaktivität des Abbaubeschleunigungsmittels kontrollieren bzw. steuern, das die biologische Abbaubarkeit von Celluloseacetat beschleunigt, sowohl innerhalb des Formartikels als auch in der natürlichen Umgebung. Auf diese Weise macht der Formartikel der vorliegenden Erfindung keine chemische Hydrolyse von Celluloseacetat in dem Stadium durch, in dem er üblicherweise als Formartikel verwendet wird. Somit behält der Formartikel der vorliegenden Erfindung die Eigenschaften (DS) des Ausgangsmaterials Celluloseacetat bei und ein Geruch von Essigsäure wird nicht erzeugt. Andererseits wird der Formartikel aus Celluloseacetat in hervorstechender Weise in der natürlichen Umgebung durch die Funktion des Abbaubeschleunigungsmittels, das durch Kontakt mit Wasser vom reaktionskontrollierenden Mittel dissoziiert bzw. abgetrennt wird, biologisch abbaubar zersetzt.
Die vorliegende Erfindung wird unten mittels Beispielen beschrieben werden.
Celluloseacetatflocken (DS = 2,5) wurden in Aceton gelöst, so dass sich eine Konzentration aus 28 Gewichtsprozent ergab, wodurch eine Celluloseacetatlösung hergestellt wurde. N-Methylmorpholin N-oxid wurde in einer Menge von 25 Gewichtsprozent der Celluloseacetatmenge der Lösung zugesetzt, die durch Rühren gleichförmig gemacht wurde. Darauf wurde Phosphorsäure in einer Menge von 5 Gewichtsprozent des Celluloseacetats zugesetzt und wiederum bis zur Gleichförmigkeit gerührt. Die sich ergebende Celluloseacetatlösung wurde auf eine Glasplatte gegossen und getrocknet, um eine Celluloseacetatfolie bzw. -film mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erreichen. Es wurde durch den so gewonnenen Film bestätigt, dass das Abbaubeschleunigungsmittel und das reaktionskontrollierende Mittel, die das Mischmaterial bildeten, gleichmäßig im Film gelöst und dispergiert waren, so dass die Formbzw. Gießbarkeit des Celluloseacetat-Films nicht beeinträchtigt wurde.
Beispiel 2:
Celluloseacetatflocken (DS = 2,5) wurden in Aceton gelöst, um eine 28 gewichtsprozentige Konzentration zu erreichen, wodurch eine Celluloseacetatlösung hergestellt wurde. N- Methylmorpholin N-Oxid wurde in einer Menge von 25 Gewichtsprozent des Celluloseacetats der Lösung zugesetzt, die durch Rühren gleichförmig gemacht wurde. Darauf wurde Polyphosphorsäure dem System in einer Menge von 5 Gewichtsprozent des Celluloseacetats zugesetzt und bis zur Gleichförmigkeit gerührt. Die sich ergebende Celluloseacetatlösung wurde auf eine Glasplatte gegossen und zur Gewinnung eines Celluloseacetatfilms mit einer Dicke von ungefähr 100 μm getrocknet. Es wurde durch den so gewonnenen Film bestätigt, dass das Abbaubeschleunigungsmittel und das reaktionskontrollierende Mittel, die das Mischmaterial darstellten, gleichmäßig im Film gelöst und dispergiert waren, so dass die Gießbarkeit des Celluloseacetatfilms nicht beeinträchtigt wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Celluloseacetatflocken (DS = 2,5) wurden in Aceton in einer Konzentration von 28 Gewichtsprozent gelöst, wodurch eine Celluloseacetatlösung hergestellt wurde. Phosphorsäure wurde in einer Menge von 5 Gewichtsprozent des Celluloseacetats der Lösung zugesetzt, die bis zur Gleichförmigkeit gerührt wurde. Die so erzielte Celluloseacetatlösung wurde auf eine Glasplatte gegossen und getrocknet, um einen Celluloseacetatfilm mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erzielen.
Vergleichsbeispiel 2
Celluloseacetatflocken (DS = 2,5) wurden in Aceton bis zu einer Konzentration von 28 Gewichtsprozent gelöst, wodurch eine Celluloseacetatlösung hergestellt wurde. Polyphosphorsäure wurde in einer Menge von 5 Gewichtsprozent des Celluloseacetats der Lösung zugesetzt, die bis zur Gleichförmigkeit gerührt wurde. Die Celluloseacetatlösung, die so gewonnen wurde, wurde auf eine Glasplatte gegossen und getrocknet, um einen Celluloseacetatfilm mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu erzielen.
Vergleichsbeispiel 3
Celluloseacetatflocken (DS = 2,5) wurden in Aceton gelöst, um eine Konzentration von 28 Gewichtsprozent zu ergeben, wodurch eine Celluloseacetatlösung hergestellt wurde. Diese Celluloseacetatlösung wurde auf eine Glasplatte gegossen und getrocknet, um einen Celluloseacetatfilm mit einer Dicke von ungefähr 100 μm zu gewinnen.
Messung der Essigsäure-Konzentration und Auswertung des Essigsäure-Geruchniveaus
Das Niveau des Essigsäure-Geruches jeder der in den Beispielen 1–8 und in den Vergleichsbeispielen 1–3 erzielten Celluloseacetatfilme wurde evaluiert. Die Essigsäure-Konzentration wurde durch Ausstanzen eines kreisförmigen Stückes (Durchmesser von 5 cm) aus jedem der Filme unmittelbar nach der Herstellung gemessen, wurde in einen Duftbeutel eingelegt und in einer Temperaturkammer von 50°C mit konstanter Temperatur stehengelassen, gefolgt von einer Messung der Essigsäure-Konzentration innerhalb des Duftbeutels eine Woche später durch ein Gasrohrnachweisverfahren. Zum selben Zeitpunkt wurde das Niveau des Essigsäure-Geruches des Filmes durch ein organoleptisches Überprüfungsverfahren ausgewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 1: Ergebnisse der Essigsäure-Geruchsauswertung verschiedener Celluloseacetatfilme
Es ist aus den oben angegeben Ergebnissen ersichtlich, dass die Verwendung eines reaktionskontrollierenden Mittels das Niveau der Erzeugung des Essigsäure-Geruchs, der aus dem Zusatz eines Abbaubeschleunigungsmittels stammt, unterdrückt. Es ist insbesondere ersichtlich, das im Verfahren zur Herstellung eines Formartikels (Films) aus Celluloseacetat und im Stadium des Formartikels das Abbaubeschleunigungsmittel durch das reaktionskontrollierende Mittel stabilisiert wird, so dass die Funktion des Abbaubeschleunigungsmittels unterdrückt wird. Es ist weiter ersichtlich, dass der Grad der Unterdrückung des Abbaus wie erwünscht durch in geeigneter Weise Auswählen der Art des reaktionskontrollierenden Mittels, das verwendet wird, eingestellt werden kann.
Beispiel 3:
Celluloseacetatfilme wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, außer das N-Methylmorpholin N-oxid in Mengen von 1 Gewichtsprozent, 5 Gewichtsprozent, 10 Gewichtsprozent, 15 Gewichtsprozent, 20 Gewichtsprozent und 30 Gewichtsprozent des Celluloseacetats jeweils zugesetzt wurden.
Das Verhältnis zwischen dem Niveau des Essigsäure-Geruches des Celluloseacetatfilms und der Zusatzmenge von N-Methylmorpholin N-oxid wurde durch Verwendung der in Beispiel 1, Vergleichsbeispiel 1 und in den Celluloseacetat-Filmen, die sich voneinander in der Zusatzmenge von N-Methylmorpholin N-oxid unterschieden, hergestellten Celluloseacetatfilmen überprüft, die in diesem Beispiel hergestellt wurden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. Der Evaluationstest wurde gemäss der Verfahren in der oben erwähnten Essigsäure-Konzentrationsmessung und der Auswertung des Niveaus des Essigsäure-Geruches durchgeführt.
Tabelle 2: Verhältnis zwischen dem Essigsäure-Geruchsniveau und der Zusatzmenge an N-Methylmorpholin N-oxid von Celluloseacetatfilmen
Es ist aus den oben angegeben Ergebnissen ersichtlich, dass es möglich ist, das Niveau der Erzeugung von Essigsäure-Geruch, der vom Zusatz des Abbaubeschleunigungsmittels herrührt, in einem geeigneten Umfang durch in geeigneter Weise Auswählen der Zusatzmenge des reaktionskontrollierenden Mittels, einzustellen.
Beispiel 4
Ein Celluloseacetatfilm wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Zusatzmenge von N-Methylmorpholin N-oxid auf 1 Gewichtsprozent des Celluloseacetats verändert wurde und dass die Zusatzmenge von Phosphorsäure auf 1 Gewichtsprozent des Celluloseacetats verändert wurde.
Das Verhältnis zwischen dem Niveau des Essigsäure-Geruchs des Celluloseacetatfilms und der Zusatzmenge an Phosphorsäure wurde durch Verwendung der so hergestellten Celluloseacetatfilme überprüft. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. Der Evaluationstest wurde gemäß der in der oben erwähnten Essigsäure-Konzentrationsmessung und der Essigsäuregeruchsniveau-Evaluation verwendeten Verfahren durchgeführt.
Tabelle 3: Verhältnis zwischen dem Niveau des Essigsäure-Geruchs und der Zusatzmenge an Phosphorsäure von Celluloseacetatfilmen (reaktionskontrollierendes Mittel: N-Methylmorpholin N-oxid (Zusatzmenge von 1 Gewichtsprozent))
Es ist aus den oben angegeben Ergebnissen ersichtlich, dass es möglich ist, das Erzeugungsniveau des Essigsäure-Geruchs durch Auswählen der Zusatzmenge des reaktionskontrollierenden Mittels auf einem erwünschten Wert einzustellen.
Acidität, wenn der Celluloseacetatfilm mit Wasser in Berührung gebracht wird
Die Acidität wurde in dem Fall evaluiert, in dem jeder der Celluloseacetatfilme, hergestellt in Beispiel 1 und 2 und in den Vergleichsbeispielen 1–3 mit einer großen Menge Wasser in Berührung gebracht wurde. Insbesondere wurde ein ringförmiges Stück (Durchmesser 5 cm) aus dem gebildeten Film ausgestanzt und wurde in 100 ml Wasser für einen Tag bei Raumtemperatur eingetaucht gehalten, um den pH-Wert des Eintauchwassers durch ein übliches pH-Meter zu messen. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 4: Ergebnisse der Aciditäts-Auswertung, wenn der Celluloseacetatfilm mit Wasser in Berührung gebracht wurde
Es ist aus den oben angegeben Ergebnissen ersichtlich, dass das Abbaubeschleunigungsmittel seine Funktion zeigt, ohne durch das reaktionskontrollierende Mittel, das in jedem der Beispiele zusammen mit diesem verwendet wird, wenn es mit einer großen Menge Wasser in Berührung kommt, beeinträchtigt zu werden. Mit anderen Worten ist ersichtlich, dass das Mischmaterial aus dem Abbaubeschleunigungsmittel und dem reaktionskontrollierenden Mittel, das in der Celluloseacetat-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten ist, seine Wechselwirkung durch eine große Menge Wasser freisetzt, so dass das Abbaubeschleunigungsmittel in den freien Zustand freigesetzt wird.
Auswertung der biologischen Abbaubarkeit
Die biologische Abbaubarkeit jedes der Celluloseacetatfilme, die im Beispiel 1 und in den Vergleichsbeispielen 1–3 hergestellt wurden, wurde ausgewertet. Insbesondere wurde ein ringförmiges Stück (Durchmesser 5 cm) aus jedem dieser Celluloseacetatfilme, der gebildet wurde, ausgestanzt und im Boden vergraben, um die Geschwindigkeit der Abnahme des Gewichtes des Filmes 60 Tage später zu messen. Die Geschwindigkeit der Abnahme des Gewichtes wurde auf Grundlage der Filmgewichte (Trockengewichte) vor und nachdem der Film im Boden vergraben wurde, gemessen. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 7: Auswertung des Ergebnisses der biologischen Abbaubarkeit von Celluloseacetatfilmen
Es ist aus den oben angegeben Ergebnissen ersichtlich, dass die Biodegradations-Geschwindigkeit der Celluloseacetat-Zusammensetzung im Beispiel gefördert wurde. Es ist mit anderen Worten ersichtlich, dass die kombinierte Verwendung eines reaktionskontrollierenden Mittels, das zum Unterdrücken des Essigsäure-Geruches dient, die Wirkung der Förderung der Biodegradations-Geschwindigkeit von Celluloseacetat, die durch das Abbaubeschleunigungsmittel erzeugt wird, nicht ungünstig beeinflusst.
Wie oben beschrieben stellt die vorliegende Erfindung einen Celluloseacetat-Formartikel bereit, der dazu in der Lage ist, die Veränderung des DS-Wertes des Celluloseacetats über die Zeit hinweg zu unterdrücken und die Erzeugung eines Essigsäure-Geruches zu unterdrücken und der eine ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit aufweist.

Claims

Formartikel, der aus einer biodegradierbaren Zelluloseacetat-Zusammensetzung geformt ist, die, in Zelluloseacetat enthalten, ein Verbundmaterial aus Folgendem umfasst: einem Abbaubeschleunigungsmittel, gebildet aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Sauerstoffsäure von Schwefel, einer Sauerstoffsäure von Stickstoff, einem Teilester oder Wasserstoffsalz dieser Sauerstoff-Säuren, aus einer Kohlensäure und deren Wasserstoffsalz, aus einer Sulfonsäure, einer Carbonsäure, einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Zellulosephosphat, Calciumhydrogenphosphat, di-2-Ethylhexylphosphat, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, und einem Alkyl-Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, besteht, und einem reaktionskontrollierenden Mittel, gebildet aus zumindest einer Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Aminoxid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglycolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanolamid.
Formartikel nach Anspruch 1, wobei das Zelluloseacetat einen DS-Wert von 2,0 bis 2,6 aufweist.
Formartikel nach Anspruch 1, wobei das Abbaubeschleunigungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 40 Gew.-% auf Grundlage der Zelluloseacetatmenge enthalten ist.
Formartikel nach Anspruch 1, wobei das reaktionskontrollierende Mittel in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-% des Zelluloseacetats enthalten ist.
Formartikel nach Anspruch 1, der in Form von Fasern vorliegt.
Tabakfilterstopfen, der Zelluloseacetatfasern umfasst, die, in zumindest einem Oberflächenbereich hiervon, ein Verbundmaterial aus folgendem umfassen: einem Abbaubeschleunigungsmittel, gebildet aus zumindest einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einer Sauerstoffsäure von Schwefel, einer Sauerstoffsäure von Stickstoff, einem Teilester oder Wasserstoffsalz dieser Sauerstoff-Säuren, aus einer Kohlensäure und deren Wasserstoff-Salz, aus einer Sulfonsäure, einer Carbonsäure, einer Phosphorsäure, einer Polyphosphorsäure, einer Phytinsäure, einem Stärkephosphat, einem Zellulosephosphat, Calciumhydrogenphosphat, di-2-Ethylhexylphosphat, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, einem Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylphenylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, und einem Alkyl-Phosphorsäureester von 2-Hydroxyethylmethacrylat und Homopolymeren hiervon und Copolymeren hiervon, besteht, und einem reaktionskontrollierenden Mittel, gebildet aus zumindest einer Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Verbindung mit einer Oxazolidon-Struktur, einer Verbindung mit einer Imid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyridin-Struktur, einer Verbindung mit einer Aminoxid-Struktur, einer Verbindung mit einer Pyrazin-Struktur, einem Saccharosefettsäureester, einem Propylenglycolfettsäureester, einem Glycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylenglycerinfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, einem Polyoxyethylensorbitolfettsäureester, einem Polyoxyethylenfettsäureamid und einem Fettsäurealkanolamid.
Tabakfilterstopfen nach Anspruch 6, wobei das Zelluloseacetat einen DS-Wert von 2,0 bis 2,6 aufweist.
Tabakfilterstopfen nach Anspruch 6, wobei das Mittel zur Beschleunigung des Abbaus in einer Menge von 0,01 bis 40 Gew.-% des Zelluloseacetats enthalten ist.
Tabakfilterstopfen nach Anspruch 6, wobei das reaktionskontrollierende Mittel in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-% auf Grundlage der Zelluloseacetatmenge enthalten ist.