DK152247B - Tobaksroegfilter - Google Patents

Description

DK 152247 B

i

Opfindelsen angår et tobaksrøgfilter af den i indledningen til krav 1 angivne art. Opfindelsen omfatter forbedringer angående filtre til tobaksrøg, især, men ikke udelukkende, cigaretfiltre.

5 Et af problemerne i forbindelse med tobaksrøgfiltre af den i indledningen til krav 1 angivne art, herunder f.eks. det i tysk offentliggørelsesskrift nr. 1 632 263 beskrevne tobaksrøgfilter, er den relativt lave effektivitet hvad angår fjernelsen af flygtige aldehyder.

10 Det er således opfindelsens formål at tilvejebringe et tobaksrøgfilter af den i indledningen til krav 1 angivne art, ved hvis hjælp effektiviteten hvad angår fjernelse af aldehyder er forbedret betydeligt.

Tobaksrøgfilteret ifølge opfindelsen er ejendommelig ved 15 det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Det har overraskende vist- sig, at det forhold, at den primære og den sekundære komponent foreligger som separate bestanddele (hvor altså den ene bestanddel ikke er overtrukket på den anden, som det er tilfældet ved den kendte teknik 20 i henhold til tysk offentliggørelsesskrift nr. 1 632 263), bevirker, at fjernelsen af aldehyder bliver langt mere effektiv, idet det også overraskende har vist sig, at der foreligger en synergisme mellem de to komponenter, der anvendes i tobaksrøgfilteret ifølge opfindelsen.

25 Ifølge opfindelsen tilvejebringes der et tobaksrøgfilter, hvori dampfasebestanddele, herunder aldehyder, i tilfælde af, at der passerer tobaksrøg gennem filteret i intermitterende sug, vil blive adsorberet af den primære komponent under sug, og som i perioder mellem sugene vil de-30 sorberes fra den primære komponent og kombineres kemisk med den sekundære komponent til dannelse af i det væsentr-lige ikke flygtige reaktionsprodukter. Blandt aminogrupper-ne i den sekundære komponent er fortrinsvis mindst 30% 2

DK 152247 B

primære grupper. Om ønsket kan i det væsentlige alle aminogrupper være primære grupper.

Man kender ganske vist fra tysk fremlæggelsesskrift nr.

2 148 035 og 2 148 036 tobaksrøgfiltre, der indeholder 5 repræsentanter for den sekundære komponent, der er karakteristisk for tobaksrøgfilteret ifølge opfindelsen. Fra disse publikationer er det dog ikke kendt, at tobaksrøgfilteret tillige kan indeholde repræsentanter for den primære komponent, der er karakteristisk for tobaksrøgfil-10 teret ifølge opfindelsen, og dermed er den særlige syner-gisme og den særligt gode effekt hvad angår fjernelsen af aldehyder fra tobaksrøg, heller ikke hverken kendt fra eller nærliggende i betragtning af disse publikationer.

Det har således vist sig, at filtre, der er fremstillet 15 ifølge opfindelsen, er i stand til fra tobaksrøg at fjerne en højere andel af flygtige aldehyder og hydrogencyanid, end man ville forvente på basis af de individuelle egenskaber af de primære og sekundære komponenter. Fjernelsesmekanismen antages at gå for sig på følgende måde: under hvert 20 sug optager både de primære og sekundære komponenter dampfa-sebestanddele fra røgen, men i perioder mellem sugene desor-beres de dampfasebestanddele, der er blevet optaget af den primære bestanddele En andel af de desorberede dampfasebestanddele kombineres derpå, i det væsentlige permanent, 25 med den kemisk aktive, sekundære komponent. Da desorptions-hastigheden fra den primære komponent er proportional med koncentrationen af dampfasebestanddelene i det rum, der støder op til den primære komponent, frembringer fjernelsen deraf fra dette rum ved den i det væsentlige permanente kom-30 bination med den i kemisk henseende aktive, sekundære komponent en koncentrationsgradient, der resulterer i en hurtig udtømning af den mængde dampfasebestanddele, der holdes af den primære komponent. På det tidspunkt, hvor det næste sug initieres, vil den primære komponent være tilgængelig for 35 yderligere effektiv adsorption af dampfasebestanddele. Me- 3

DK 152247 B

kanismen kan betragtes som involverende en "pumpe"-virkning.

I forbindelse med kendte tobaksrøgfiltre har man anvendt kemisk aktive adsorptionsmidler til fjernelse af dampfasebe-standdele, men der er opstået et problem, nemlig vanskelig-5 heden ved at tilvejebringe passende betingelser for at reaktionen kan forløbe tilstrækkeligt hurtigt til opnåelse af effektiv fjernelse af disse bestanddele. Det antages, at opfindelsen undgår dette problem på grund af, at den primære bestanddel eller det fysiske adsorptionsmiddel ved den oven-10 for beskrevne mekanisme fungerer på den måde, at den virker som et midlertidigt "oplagringssted" for de angivne bestanddele.

Den primære komponent kan udvælges blandt f. eks. et eller flere af følgende materialer: porøse mineraljorder, såsom 15 magnesiumsilicat i form af meerschaum.og/eller sepioiit, makro-reticulære polymere, silicagel og alumina. To former for sili-cagel, der har vist sig at frembringe acceptable egenskaber, markedsføres under betegnelsen "Sorbsil" U30 og "Sorbsil" ID Gel I af Joseph Crosfield Limited. Fortrinsvis er den 20 primære komponent af en porøs, granulær natur. Som angivet i det foregående må det eller de materialer, der udvælges som den primære komponent, være af en sådan art, at det for dette eller disse materialer i blanding med den sekundære komponent gælder, at dampfasebestanddelene adsorberes af 25 den primære komponent under sugene, og at de adsorberede bestanddele i de perioder, der ligger mellem sugene, integreres med henblik på kombination med den sekundære komponent .

Carbon kan klassificeres som et relativt stærkt adsorptions-30 middel for dampfasebestanddele i tobaksrøg og skal ikke anvendes som den primære komponent eller skal udgøre en hovedsagelig bestanddel deraf.

V DK 152247 B

4

Den sekundære kemiske komponent kan f. eks. være en iohbyt-terharpiks, såsom den, der kan rekvireres under betegnelsen "Duolite" A-2, A-7 (f. eks, GPA 327) fra Diamond Shamrock Chemical Company eller den, der markedsføres under betegnel-5 sen, "Lewatit" 0C1037 (f. eks. "Lewatit" E372/74) af Bayer A.G. En passende anionbytterharpiks af aminotypen anvendes i det filter, der figurerer i kravene i vor danske patentansøgning nr. 2698/75. Andre ionbytterharpikser, der har vist sig at give gode resultater, markedsføres under vare-10 mærket "Diaion" med betegnelserne CR 20 og WA 21 af Mitsubishi Chemical Industries. Som et alternativ kan den anden komponent være polyethylenimin imprægneret på en bærer af porøst, partikelformet materiale eller båret på et fibrøst materiale, såsom papir eller celluloseacetat. Den anden 15 komponent kan udgøres af to eller flere materialer. Det er et karakteristisk træk ved stoffer, der er velegnet til anvendelse som den sekundære komponent, at de omfatter materiale med højt specifikt overfladeareal, hvilket materiale tjener til at udsætte den aktive kemiske funktion for 20 røgstrømmen.

Det må tages i betragtning, at den primære komponent ved et særligt tobaksrøgfilter ifølge opfindelsen kan være af gra-nulær natur og være dispergeret i et fibrøst eller filament-agtigt materiale, hvorpå der f.eks. ad kemisk vej kan være 25 podet et sekundært materiale.

En blanding af den primære komponent og den sekundære komponent kan være dispergeret i et fibrøst eller filament-agtigt materiale, såsom celluloseacetat, eller kan være an-ordnet mellem primære og sekundære propper af sådant materia-30 le til frembringelse af et såkaldt triple-filter. Som et alternativ kan blandingen være bundet, men ikke med et bindemiddel, der omgiver kornene på en sådan måde, at det interfererer med filterets kemiske reaktion omfattende adsorp- 5

DK 152247 B

tion og desorption.

EKSEMPEL

Filtreringseffektiviteter for totalt flygtige aldehyder og for .hydrogencyanid blev bestemt for cigaretrøgsfiltre, som 5 hver bestod af en blanding af porøse korn af magnesiumsilicat (i form af meerschaum) og "Lewatit" e 372/74 ionbytterharpiks i forskellige forhold. Den teoretiske filtreringseffektivitet for hvert filter blev også beregnet, idet man til dette formål anvendte formlen:

10 0=1- io-KW

hvor: 0 er filtreringseffektiviteten, som en brøkdel, F.E. %, for røgbestanddelen, 100 K er den konstant, der er karakteristisk for adsorptionsmidlet og den adsorberede røgbe-I5 standdel, og W er vægten af adsorptionsmidlet i gram.

For en blanding af to adsorptionsmidler bliver formlen: 0=1- 10"K1 W1 "K2 W2 hvor K-^ og K2 er de pågældende konstanter, og hvor og Wg 20 er de pågældende vægte.

De konstaterede resultater er angivet i den følgende tabel: 6

DK 152247 B

TABEL I

Sammensætning (%) Filtreringseffektiviteter (%)

Totale, flygtige "Lewatit" MgSiO^ aldehyder Hydrogencyanid

Fundet Teoretisk Fundet Teoretisk 0 100 28 28 38 38 20 80 46 37 69 47 40 60 55 43 62 56 60 40 59 51 67 62 80 20 64 56 71 68 100 0 61 61 73 73

Med alle blandingerne "Lewatif'/MySiO^ vil de målte filtrerings-effektiviteter - uafhængigt af sammensætningen - være større end de teoretiske effektiviteter for både totale, flygtige aldehyder og hydrogencianid. Der forelå en betydelig syner-5 gistisk effekt. Man konstaterede også en synergistisk effekt, når man på lignende måde undersøgte blandinger af Duolite GPA 327 og MgSiOy

Tabel II viser de filtreringseffektiviteter, som opnås for totale aldehyder under anvendelse af "Lewatit" E372/74 0g 10 "Sorbsil" ID Gel I i forskellige blandingsforhold:

TABEL II

' — ι· ιι··ι —n ————————— — I—··— Ml «II I ι.αΐίΐι··^ΙΜίιιι ——————i—————

Sammensætning {%) Filtereffektiviteter (%) "Lewatit' "Sorbsil" Fundet Teoretisk 0 100 22 22 20 80 42 32 40 60 54 41 60 40 55 49 80 20 61 55 100 0 61 61

DK 152247B

7

Tabel III viser på lignende måde effektiviteter fundet med blandinger af "Diaion" CR 20 og sepiolit i forskellige forhold:

TABEL III

Sammensætning ($) Filtereffektiviteter (%) "Diaon' Sepiolit Fundet Teoretisk O 100 28 28 20 80 53 37 40 60 60 47 60 40 61 58 80 20 69 66 100 0 75 75

De resultater, der er angivet i tabel II og III, viser også, 5 at målte effektiviteter er større end de beregnede, teoretiske effektiviteter.

Yderligere sammenlignende prøver blev gennemført under anvendelse af polyethylenimin og sepiolit som henholdsvis den primære og sekundære komponent.

10 Ved den første prøve bliver 7 vægt-% polyethylenimin jævnt dispergeret i et filter af papir. Filtreringseffektiviteten for totale, flygtige aldehyder blev målt og viste sig at være 11$.

Ved en anden prøve gjorde man brug af et filter af det sam-15 me papir (uden polyethylenimin), med en hulhed, der indeholdt 36 mg granulært sepiolit. Effektiviteten for totale flygtige aldehyder viste sig at være 8$.

DK 152247 B

8

Ved en yderligere prøve blev 36 mg sepiolit jævnt disperg^-ret i et papirfilter, hvori, som i den første prøve, 7 vægt-% polyethylenimin var blevet dispergeret. Den målte effektivitet var 30%. Den teoretiske effektivitet, der blev beregnet på den før angivne måde, ville være 18%.

5 Der forelå således tydeligt en synergistisk virkning i dette tilfælde.

Claims (12)

1. Tobaksrøgfilter, der omfatter en primær komponent, der er et tydeligt, men svagt retentivt adsorptionsmiddel for dampfasebestanddele, herunder aldehyder, i tobaksrøg, 5 og en sekundær komponent omfattende aminogrupper, og som er i stand til ad kemisk vej at kombineres med de angivne bestanddele til dannelse af i det væsentlige ikke flygtige reaktionsprodukter, kendetegnet ved, at filteret indeholder den primære og sekundære komponent som 10 separate bestanddele i form af en grundig blanding eller dispersion af partikler af en af komponenterne og partikler af den anden af komponenterne.

2. Filter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at . mindst 30% af aminogrupperne af den sekundære komponent er 15 primære aminogrupper.

3. Filter ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den primære filterkomponent omfatter en porøs, mineralsk jordart.

4. Filter ifølge krav 1 til 3> kendetegnet ved, 20 at den primære komponent omfatter magnesiumsilicat i porøs, granulær form, passende sepiolit og/eller merskum.

5. Filter ifølge krav 1 til 3, kendetegnet ved, at den primære komponent omfatter silicagel i porøs, granulær form.

6. Filter ifølge krav 1 til 5, kendetegnet ved, at den sekundære komponent omfatter en ionbytterharpiks„

7. Filter ifølge krav 1 til 6, kendetegnet ved, at den sekundære komponent omfatter polyethylenimin. DK 152247 B

8. Filter ifølge krav 1 til 7, kendetegnet ved, at den sekundære komponent bæres på et porøst, partikelformet materiale.

9. Filter ifølge krav 1 til 7, kendetegnet ved, 5 at den sekundære komponent bæres eller podes på et fibrøst materiale.

10. Filter ifølge krav 1 til 7, kendetegnet ved, at en blanding af den primære og den sekundære komponent er dispergeret i et fibrøst eller filamentagtigt materiale.

11. Filter ifølge krav 1 til 7, kendetegnet ved, at den primære komponent er granulær og er dispergeret i et fibrøst materiale, der bærer det sekundære materiale i dispergeret tilstand.

12. Filter ifølge krav 1 til 7, kendetegnet ved, 15 at en blanding af den primære og sekundære komponent er anbragt mellem primære og sekundære propper af fibrøst eller filamentagtigt materiale.