JPH0142669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はタバコ煙用フイルターに関する。ただ
し、本発明に係るフイルターは紙巻きタバコのフ
イルターに限定されるものではなく、一般的にタ
バコの煙に対するフイルターに適用し得るもので
ある。 本発明は、第１成分と第２成分とを混合した、
すなわち両成分を互いに良好に接触させた状態で
まぜ合わせたものを包含するタバコ煙用フイルタ
ーを提供するものである。第１成分は、アルデヒ
ドを含むタバコ煙の気相成分に対して迅速だが、
弱い、すなわち滞留性の弱い吸着剤である。一
方、第２成分はアミノ基を含み、前記気相成分と
化学的に結合して実質的に非発揮性の反応生成分
を発生させることができるものから成る。 したがつて、断続的にタバコを吸つて、タバコ
の煙がこのフイルターを通過すると、前記気相成
分は第１成分によつてタバコを吸つている間に吸
着され、タバコを吸つていない間（タバコを一ぷ
く吸つてから次の一ぷくを吸うまでの間、以下同
じ）は、前記第１成分から分離して前記第２成分
と化学的に結合し、実質的に非揮発性の反応生成
物が発生される。 本発明に基づいて作成されたフイルターは、合
計量を一定とし、第１成分と第２成分とが様々な
比率で混合されたときに、その比率における第
１、第２成分の個々の性能の合計から期待しうる
ものよりも高い比率でタバコ煙から揮発性アルデ
ヒドおよびシアン化水素を除去することができる
（後述の表〜表参照）。この除去のメカニズム
は次の様であると思われる。すなわちタバコを一
ぷく吸うごとに、第１、第２成分ともタバコの煙
からその気相成分を吸収する。しかし、タバコを
吸つていない間には、この第１成分に吸着された
気相成分がそこから分離する。吸着された全気相
成分に対してある比率を有する分離した気相成分
は、次に化学的に活性な第２成分と実質的に永久
的に結合する。第１成分から分離する割合は、第
１成分に隣接する空間における気相成分の濃度に
比例するから、分離した気相成分が化学的に活性
な第２成分と実質的に永久に結合して前記空間か
ら気相成分が除去されると、濃度の勾配が発生
し、その結果第１成分が保持する気相成分の量が
急速に減少することになる。したがつて、次の一
ぷくが始まる前に、第１成分が気相成分をさらに
効果的に吸着するのに利用できる様になる。この
メカニズムは、「ポンプ」効果を含むものと考え
られる。 タバコ煙用フイルターにおいては、この気相成
分を除去するため、化学的に活性な吸着剤を使用
することが今まで知られてきている。しかし、そ
こで生じている問題は、これらの気相成分を効果
的に除去すべく反応を十分に迅速に起こさせるた
めの適当な条件が得られがたいことである。本発
明はこの問題を、上記のメカニズムによつて第１
成分、すなわち吸着剤が気相成分を一時的に貯蔵
する様に作用することによつて、解消するもので
ある。 第１成分は、例えば次の材料の少くとも１つか
ら成る。すなわち、メアシヤム（meershaum）
および／またはゼピオライト（sepiolite）の形の
硅酸マグネシウムのような多孔質の鉱物土、高密
度の網状の組織とされたポリマー、シリカゲル、
アルミナ等が好適である。 上記シリカゲルのうち、満足な性能が実証され
ているものとして、ジヨセフ クロスフイールド
社（Joseph Crosfield Limited）が、「ソーブサ
イル（Sorbsil）」U30、並びに「ソーブサイル」
IDゲルＩの名称で市販している２種類の製品が
ある。 第１成分は、多孔性の粒状の性質を具備してい
るのが望ましい。 上述のように、第１成分は、タバコ煙の気相成
分に対して、迅速だが滞留性の弱い吸着剤である
ことが必要である。したがつて、例えば固相成分
に対して用いられるセルロース類のような吸着剤
は、第１成分としては不適当である。 また、上述した如く、第１成分として選択され
る材料は、第２成分と混合若しくは分散された状
態においてタバコを吸つている間は気相成分をこ
の第１成分によつて吸着しかつタバコを吸つてい
ない間は第２成分と結合するため吸着した気相成
分を放出するものでなければならない。したがつ
て、カーボンは、タバコ煙の気相成分の強力な吸
着剤として分類されるものであるので、第１成分
としては使用できないし、あるいはその主要な構
成要素とすることもできない。 第２成分は、例えばダイヤモンドシヤムロツク
化学会社（Diamond Shamrock Chemical
Company）の「デユオライト（Duolite）」Ａ―
２、Ａ―７（例えばGPA327）の名称で、あるい
はバイヤー社（BayerA.G.）の「レワテイツト
（Lewatit）」OC1037（例えば「レワテイツト」Ｅ
３７２／７４）の名称で市販されているようなイオン交
換樹脂であつて良い。また、適当なアミノ型陰イ
オン交換樹脂として、英国特許第1509197号で特
許請求しているフイルターに使用されているもの
がある。良い結果を実証している他のイオン交換
樹脂として、三菱化成工業株式会社のCR20およ
びWA21の名称を持つ、商品名「ダイヤイオン」
（登録商標）で市販されているものがある。ここ
で、「デユオライト」は、第１級アミノ基を有す
る多孔質のポリメタクリレート
（polymethacrylate）樹脂である。「レワテイツ
ト」は、ジビニルベンゼンに密に連結されると共
に第１級アミノ基を有する高密度の網状の組織と
された多孔質のポリスチレン樹脂である。さらに
ダイヤイオンは、前記レワテイツトと同様の多孔
質の樹脂である。 第２成分は、多孔性の粉末材の担体に含浸さ
れ、又は紙若しくは酢酸セルロースの様な繊維材
に担持されたポリエチレンイミンであつてもよ
い。 第２成分は２つ以上の材料で作られても良い。
それらが高比表面積の材料で構成されるというこ
とは、第２成分として使用に適する材料の特徴で
あり、その材料は煙の流れに対し化学的に活性な
機能を果たす。 第２成分のアミノ基のうち、少くとも30％は第
１級アミノ基であることが望ましい。アミノ基の
ほとんどすべてを第１級アミノ基とすることもで
きる。 この発明の実施態様のタバコ煙用フイルターに
於いては、第１成分は粒状に構成され、かつ第２
成分に対し分散して混合されるのが好ましい。第
２成分は、繊維状若しくはフイラメント状の物質
から成り、この繊維状若しくはフイラメント状の
物質に、第２成分物質が例えばグラフト重合され
て結合されているのが好ましい。他方、第１成分
並びに第２成分とも粒状であれば、２つの混合物
を、例えば酢酸セルロースのような繊維状の、あ
るいはフイラメント状の物質に分散させてもよい
し、あるいは、いわゆるトリプル・フイルターを
提供するため、このような材料の第１のプラグ
と、第２のプラグとの間に配置してもよい。一
方、この混合物は接着させてもよいが、その接着
剤には、フイルターの吸着―分離―化学的反応の
プロセスを妨害するように粒剤を取囲む接着剤は
使用しない。 実験例 本発明にもとづくタバコ煙用フイルターにつ
き、総揮発性アルデヒドおよびシアン化水素に対
するろ過効率を、紙巻タバコの煙用フイルターの
形で測定した。被測定用の紙巻タバコの煙用フイ
ルターの各々は、第１成分としての多孔性粒子の
硅酸マグネシウム（メアシヤムの形で）と、第２
成分としての「レワテイツト」Ｅ372/74イオン交
換樹脂とを、様々な割合で混合させたもので構成
した。 各々のフイルターの理論的なろ過効率を、以下
の式を用いて計算した。 すなわち、一般的な煙の気相成分のろ過効率θ
は、 θ＝１−10^-KW で表わされる。ここで、Ｋは吸着剤と吸着される
煙の成分とにもとづく定数であり、またＷは吸着
剤の重量であつてグラムで表わしたものである。
一方、ろ過効率θは次式によつて定義できる。 θ＝S₁−S₂／S₁ ここで、S₁，S₂はそれぞれ、ろ過前およびろ過
後の気相成分の量である。また、第１成分と第２
成分とを混合したときのろ過効率は、 θ＝１−10^-K1W1-K2W2 となる。ただし、K₁およびK₂は各成分について
の定数を示し、W₁およびW₂は各成分の重量を示
す。なお、上方より明らかなように、ここでは、
第１成分と第２成分との個々の効率を合計しただ
けのものをもつて、便宜的に理論的効率であると
した。 測定結果を表に示す。

【表】 表より明らかなように、第２成分としての
「レワテイツト」と第１成分としての硅酸マグネ
シウムとを混合したすべての場合について、その
ろ過効率の測定値は、揮発性アルデヒド及びシア
ン化水素の両方につき、そのときの混合比率のも
とでの理論的効率より大きかつた。これにより、
両成分によるかなりの共働効率が認められた。
上記のほかに、第２成分としての「デユオライ
ト」GPA327と第１成分としての硅酸マグネシウ
ムとの混合物について、同様にテストしたとこ
ろ、やはり上記と同様の共働効果が確認された。 表は、第２成分としての「レワテイツト」Ｅ
３７２／７４と、第１成分としての「ソーブサイル」
IDゲルＩとを様々な割合で混合した混合物を使
用したときの、総アルデヒドのろ過効率を記載し
たものである。

【表】 この表は、やはり、それぞれの混合比率のも
とにおける理論的効率よりも測定した効率の方が
大きいことを示している。 表は、第２成分としての「ダイヤイオン」
CR20と第１成分としてのゼピオライトとを様々
な割合で混合した混合物を使用したときの、同様
のろ過効率を記載したものである。

【表】 表より明らかなように、第２成分としての
「ダイヤイオン」CR20と第１成分としての「ゼピ
オライト」とを混合した場合は、「ゼピオライト」
の混合比が大きい範囲の方が、「ダイヤイオン」
CR20の混合比が大きい範囲に比べ、ろ過効率の
理論値に対する測定値の増大の程度が顕著であ
る。したがつて、両成分の混合比は、要求される
フイルタ効率特性や経済上の要因等によつて、適
宜に変更することができる。 さらに他の実施例として、第１並びに第２成分
としてそれぞれゼピオライトとポリエチレンイミ
ンとを使用して比較テストを実施した。 最初のテストでは、７重量％のポリエチレンイ
ミンを紙のフイルターに均等に分散した。全揮発
性アルデヒドのろ過効率を測定したところ、11％
であることが判明した。 第２のテストでは、粒状のゼピオライト36mgを
内蔵した１個のくぼみを備えた同様の紙フイルタ
ー（ポリエチレンイミンは使用しない）を用い
た。全揮発性アルデヒドのろ過効率は、８％であ
ることが解つた。 ここでポリエチレンイミンは商業的には溶液で
得られるもので、フイルターとして使用するに
は、この溶液を紙に含浸するのが容易である。こ
れに対してゼピオライトは、粒状の物質であつ
て、上述のようにくぼみに保持して使用するのが
好ましい。ところが本発明の特徴は、２成分を混
合して、両者を良好に接触させるところにある。
したがつて、いわゆるポンプ効果を得るために
は、ポリエチレンイミンで処理した紙に、ゼピオ
ライトを分散させるのが最良である。 そらに別のテストでは、ゼピオライト36mgを紙
フイルター全域にわたつて均等に分散した。上記
のテストの如く、この紙フイルターには７重量％
のポリエチレンイミンを分散した。測定したろ過
効率は30％であつた。一方、上述した方法で計算
した理論的なろ過効率は、18％になり、したがつ
て、この場合も、共働的な効果が明確になつた。 以上述べた第１成分と第２成分との混合比は、
適宜の理由にもとづいて任意に決定することがで
きる。しかし、実際上は、主として経済上の理由
にしたがつて決定されることが多いと思われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルデヒトを含んだタバコ煙の気相成分に対
   して迅速だが滞留性の弱い吸着剤である第１成分
   と、アミノ基を含み前記気相成分と化学的に結合
   して実質的に非揮発性の反応生成物を発生させる
   第２成分とを混合させてなることを特徴とするタ
   バコ煙用フイルター。 ２ 第２成分のアミノ基の少なくとも30％が第１
   級アミノ基であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のタバコ煙用フイルター。 ３ 第１成分が多孔性鉱物土を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のタバ
   コ煙用フイルター。 ４ 第１成分が、多孔性粒状物の形の硅酸マグネ
   シウムを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の何れか１つに記載のタバコ煙用
   フイルター。 ５ 第１成分が、多孔性粒状物の形のシリカゲル
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項の何れか１つに記載のタバコ煙用フイル
   ター。 ６ 第２成分が、イオン交換樹脂を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れ
   か１つに記載のタバコ煙用フイルター。 ７ 第２成分がポリエチレンイミンを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の何
   れか１つに記載のタバコ煙用フイルター。 ８ 第２成分が、多孔質の粒状材料に担持されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第７項の何れか１つに記載のタバコ煙用フイルタ
   ー。 ９ 第２成分が、繊維状の材料に担持若しくはグ
   ラフト重合されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第７項の何れか１つに記載のタ
   バコ煙用フイルター。 １０ 第１成分、第２成分とも粒状で、その混合
   物が繊維状若しくはフイラメント状材料に分散さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第７項の何れか１つに記載のタバコ煙用フイ
   ルター。 １１ 第１成分が粒状で、かつ第２成分を分散状
   態で担持している繊維状材料に分散されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項
   の何れか１つに記載のタバコ煙用フイルター。 １２ 第１成分、第２成分とも粒状でその混合物
   が、繊維状若しくはフイラメント状材料から成る
   第１と第２のプラグの間に配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の何
   れか１つに記載のタバコ煙用フイルター。