JPS59151882A - タバコ煙フイルタ−用選択吸着剤 - Google Patents

タバコ煙フイルタ−用選択吸着剤

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JPS59151882A
JPS59151882A JP2610583A JP2610583A JPS59151882A JP S59151882 A JPS59151882 A JP S59151882A JP 2610583 A JP2610583 A JP 2610583A JP 2610583 A JP2610583 A JP 2610583A JP S59151882 A JPS59151882 A JP S59151882A
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activated carbon
polyethyleneimine
acetaldehyde
acid
filter
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石崎 信男
博 清水
木戸 満州男
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  • Cigarettes, Filters, And Manufacturing Of Filters (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善されたタバコ煙フィルターに111−るも
のであり、ざらに詳しくは特定の細孔分布を有する活性
炭素材に牛コ定分子餡のポリアルキレンイミン分子を添
着させたアセトアルデヒド等刺激性ガスの選択的吸着能
に優れたタバコ煙フィルター用吸着剤に関するものであ
る。
一般にタバコの喫煙に伴なって発生する煙は粒子成分と
ガスl成分とに大別される。粒子成分はタール(テルペ
ン類、フェノール類などの化学*=メタン、アセトアル
デヒド、イソプレン、アセトン、トルエン等からなる。
これらの成分中に付きになっている。即ち、このフィル
ター付きタバコでは上記粒子成分はフィルター用濾材(
アセテート繊維トウ、木材パルプ不織布など)で濾過さ
れ・一方ガス成分はフィルター中に添着又は充填した活
性炭素材で吸着除去されるようになっている。
しかしながら、この様な従来よりの活性炭フィルターは
アセトアルデヒド、アクロレインmのような刺激性ガス
成分の除去効果が低く、除去しい成分までも吸着除去し
てしまうという欠点を鳴していた。
上記欠点を解消すべく通常の活性炭に酸性基を有する多
孔性合成吸着剤を含有させる手段(%開閉53−107
499号公報)、該活性炭にタンニン酸金属ギレート化
合物を含有させる手段(特開昭53−99399号公報
)、含窒素活性化炭素繊維を利用する手段(特開昭53
−88400号公報)等が提案されているか、アセトア
ルデヒド等刺激性ガスの1mm着抜改良解決するに至っ
ていなかった。
一方1孔径が100OA以上の多孔性のアルミナにポリ
エチレンイミンを添着させる方法も提案されているが孔
径が大きいため表面積を大きくすることができずポリエ
チレンイミンの添着効率を改善するには至っていない。
本発明はかかる従来技術の欠点を解消すべく、アセトア
ルデヒド冶・刺激性ガスを選択的に吸着・除去するタバ
コ煙フィルター用吸着剤について鋭意、検刷の結果見出
したものである、即ち、本発明は細孔直径30〜300
Aの細孔容積が0.15CA/9以上の活性炭素材に平
均分子量が250〜3000のポリアルキレンイミンを
添着させたタバコ煙フィルター用吸着剤に関するもので
ある。
本発明に用いられる活性炭素材は細孔直径30A〜30
0Aの細孔の容積が0,15cr、717以上の活性炭
素材であることがアセトアルデヒドを選択的に除去する
点で必要である。即ち、細孔直径30A〜300Aの細
孔の容積が0.15cc/9未満の活性炭素の使用では
、本発明で用いるポリアルキレンイミン、例えばエチレ
ンイミン重合体の添着効果が充分でなく\本発明のよう
な効果が充分に発揮しえないので好ましくない。また細
孔直径が3OA未満の細孔ではアルキレンイミン重合体
が添着されても平面的な表面しか形成せず、また細孔径
が300Aをこえると表面積が著しく低下するので好ま
しくない。
尚、活性炭素の細孔直径および細孔容積は、常圧下の液
体窒素の沸点(−195,8℃)における吸着4M (
7) 窒!ガス吸着等温線を用いてクランストン−イン
クレー(Cran、5ton−工nkley )の計算
法により求めた。なお・多分子吸着層と相対圧との関係
はt (A) = 4.3(5/In (Ps/P) 
) ””なるフレンケルーハンシー(Frenkel−
Halsey )の式(慶伊富長「吸着」共立出版)よ
り計算した。
本発明の如き特別の細孔構造をもつ活性炭素材は下記の
ような方法により作製されるが勿論これらに限定される
ものではない。例えば再生セルロース\ノボラック繊維
、木綿、木材バルブ、針葉樹系木材等を炭化後\水蒸気
、炭酸ガス、酸素を含有した雰囲気で900〜1300
℃で、高度に活性化処理を施す方法、あるいは再生セル
ロース繊維、木綿、木材バルブS樹皮のような木質系原
料を炭化\ガス賦活後、酢酸マグネシウム、酢酸カルシ
ウム、塩化第2鉄等の酸化触媒に浸漬後、再度、水蒸気
・炭酸ガス等でガス賦活する方法、さらにはおがくず、
木材バルブ、再生セルロース繊維、木綿等を濃厚な塩化
亜鉛、燐酸、塩化カルシウム等酸性水浴液に混合し、6
00〜900℃で不活性算囲気下焼成1賦活する方法等
を挙げることができる。
一方、本発明に用いるポリアルキレンイミンはアルキレ
ンイミンを重合して得られる重合体であり、例えばエチ
レンイミンを適当な触媒で開環重合させて得られる一+
、0H20H2NH%をくり返し単位とするポリエチレ
ンイミンが用いられる。そして本発明に用いるポリアル
キレンイミンの数平均分子量は250〜3000である
ことがアセトアルデヒドを選択的に吸着除去するために
必要である。即ち\数平均分子量が3000以上のポリ
アルキレンイミンの使用ではアセトアルデヒドの選択吸
着効果は発揮されないので望ましくない。またポリアル
キレンイミンの活性炭素材への添着縁は、1〜50重量
%)好ましくは5〜30重量%である。添着法は1ポリ
アルキレンイミン浴液をスプレー塗布後、乾燥する方法
あるいは、所定濃度のポリアルキレンイミン水浴液に・
所定量の活性炭素材を浸漬し、ポリアルキレンイミン分
子を吸着させ、濾過すること等により得られる。
本発明でアセトアルデヒドの除去率を改良する目的でポ
リエチレンイミンを緩衝する弱酸は% Pk&が3.5
〜5.5のもので\下記のようなものが使用される。酢
酸、プロピオン酸・酪酸・砂草酸・カプリン酸、エナン
ト酸(C)I3− (CII2)、、0OOH)、ペラ
ルゴン1φC(j(3−(0H2)7−000H) 、
のような飽和モノノyルボン酸、乳酸、琥珀酸、安息香
酸、カルボキシメチルセルローズ(CMO) 、アルギ
ン酸、ポリメ□タリック酸等がある。緩衝の方法として
は1ポリエチレンイミン水溶液に弱酸あるいは弱酸の塩
を添加する方法あるいは、ポリエチレンイミンを吸着さ
せた活性炭スラリーに弱酸あるいは弱酸の塩を添加する
方法がある。
このように本発明の吸着剤は特定分子量のポリアルキレ
ンイミン分子が、特定の細孔分布をもつ活性炭に添着さ
れているため、アセトアルデヒドの選択吸着能力および
速度が大であること又、ポリアルキレンイミンがイソプ
レンに不活性であることがら喫味も良好であるという特
徴を有する。
即ち・従来の活性炭タバコ煙フィルターのアセトアルデ
ヒド/イソプレンの除去率の比は高々0.8であったの
に対し、本発明のタバコ煙フィルター場合は、比率が何
と100  にも達する。いいかえれば従来の活性炭で
はイソプレンの除去がよくなせた、タバコ煙フィルター
はその逆で良好な喫味に不可欠な成分であるイソプレン
の除去はほとんどなされないのに対してアセトアルデヒ
ドの除去は完全に達成できるのである。さらに本発明の
吸着剤のアセトアルデヒドの除去機構が従来の活性炭に
おける物理吸着と相違して添着ポリエチレンイミン分子
とアセトアルデヒド分子との化学反応であるため〜脱着
が起こりにくくたばこの喫味特性上重要な要件となる1
喫煙開始時から終了時までの過程における喫味の一定性
において秀れているという驚くべき効果も有する。
本発明の吸着剤のフィルターへの適用法としては、ポリ
エチレンイミンを添着しまた微粉状活性炭材ヲアルギン
酸ソーダ、カルボキシメチルセルローズ等のバインダー
含有溶液に分散後アセテート・トウー木材バルブ不織布
、ウレタン・フオーム等へコーティングする方法あるい
は粒状の活性炭材にポリエチレンイミンを添着して、ア
セテートフィルター材の中間挟在させる所謂トリプル方
式ル方式で使用してもよい。
以下本発明の実施例を記載するが、本発明はこれら実施
例に何ら限定されるものでない。
実施例 10、比較例−1゜ BET法比法面表面積400d/9の再生セルロース系
活性炭素繊維に酢酸マグネシウムを含浸・添着後900
℃の水蒸気含有燃焼ガス雰囲気で再活性化処理を施し、
細孔直径30〜300Aの細孔容積が0.56cr、/
9 、EET法比表面積1170m’/りの繊維状活性
炭を得た。該繊維状活性炭をボール・ミルで粉砕処理し
、平均粒径20μmの粉末状活性炭素を得た。該活性炭
を平均分子量が600(日本触媒化学製 5p−006
)および10000 (同、5p−200)からなる5
重i%のポリエチレンイミン溶液に1昼夜浸漬にするこ
とにより、ポリエチレンイミンを各々20重凧%吸着さ
せ、濾過、乾燥した。該添着活性炭を用い下記の方法で
タノくコ・フィルターを試作し、アセトアルデヒド1イ
ソプレンの除去率を求めた。
即ち、活性炭素材を用いて以下の如き手段でタバコ煙フ
ィルターを作製した。
即ち、添着活性炭15部をアルギン酸ソーダ水浴液10
部に分散し、均一なペーストをつくった後、木材バルブ
からなる乾式不織布(目fj409/d、厚み2.2罷
)にローラー捺染機で、巾8.5−の帯状にプリント処
理を施し一活性炭を添着したしま状のシートを得た。
該しま状のシートを4枚使用し、4枚のしまの柄が一致
するようならべて送り、これをS字型あ 。
るいは2字型に折り曲げた後、回転する内径光き細にな
ったローターによりより合わせ−さらに絞ることによっ
て円筒状に巻き上げ直径7鱈の円筒をつくった。この円
筒の外側に薄い紙を巻きつけた後・活性炭部の中点を切
断し、長さ17mのタバコ煙フィルターを得り。
以上の様に試作した各種タバコ煙フィルターについて、
ガス成分としてのアセトアルデヒド・イソプレン吸着率
をそれぞれ測定比較した結果を第らフィルタ一部分を取
除いた部分に接合したものして一定流量型自動吸煙器を
用い、次の条件で吸煙させた。
流   量;  17.5m/sea 吸煙時間;2sea/回 吸煙頻度; 1回/ mi口 のうち1.95m1をガスクロマトグラフィーに導入し
、フントロールタバコのピーク高さをH1供試タバコの
ピークの高さをHsとし、次式より吸着率(F)を求め
た。
F(%)−((H−Ha)/H) X 100比較例 
2 市販ヤシガラ活性炭(細孔直径30〜30OAの細孔容
積o、1occ/り、BET法比法面表面71oo++
F/G+)を粗粉砕後・ボール・ミルで平均粒径20μ
mに微粉砕した。
該活性炭を実施例1と同様に添着処理・プリント処理を
施し1、フィルターを得、ガス除去能を評価した。その
結果も第1表に併記した。
実施例 2、比較例−& 針葉柄糸木材の鋸屑を平炉で一昼夜500℃で炭化処理
を施した。
該炭化物を流動賦活炉で滞留時間10〜15秒、温度1
200〜1300℃、水蒸気10%含有雰囲気で賦活処
理を施し、比表面積1100 ni/L)、細孔直径3
O−30OAの゛細孔界JI0.21Cc/Vの活性炭
を得た。
該活性炭をボール・ミルで平均粒径20μmに微粉砕後
平均分子鼠が300(日本触媒化学制5p−003)お
よび30000 (同、5p−300)のポリエチレン
イミンを実施例1と同様、添着処理した後プリントシー
トを得た後ガス除去能を評価した。
その結果を第1表に示す。
実施例 3 企1葉樹鋸屑と50重策%の塩化亜鉛水浴液の混合物を
ロータリー・キルンで700 ’Oまで昇温加熱した。
冷却後、焼成1物を塩酸水浴液で数回水洗をくり返し電
比表面積が115 On?/9・細孔直径30〜30 
OAの細孔容積が0.60頷/9の粉末状活性炭を得た
該活性炭をボール・ミルで平均粒径2oμmに粉砕し、
平均分子11800(同、Bp−018)(7)ポリエ
チレンイミンを実施例1と同じ添着処理しプリント・シ
ートを得た後、ガス除去能を評価した。
第36表に結果を併記する。
比較例 な 再生セルロース繊維を常法通り炭化、水蒸気賦活するこ
とにより、比表面積が900ゴ/り、細孔直径30〜3
00Aの細孔容積が0.05CC/9  の繊維状活性
炭を得た。
該活性炭をボール・ミルで平均粒径20μmに粉砕し・
平均分子量が1800(日本触媒化学制5p−018)
のポリエチレンイミンを添着後プリント・シートを得た
抜力゛ス除去能を評価した。第1表に結果を示す。
実施例 本 広葉樹の木材片を炭化後、10〜30メツシユに破さい
処理を施した。
該炭化物酢酸マグネシウムを担持後、ロータリー・キル
ン炉で、9oO℃の水蒸気含有燃焼ガス雰囲気で活性化
処理を施し、比表面積が1170+//9、細孔直径3
0〜300Aの細孔容積が0.56印/りで平均粒径が
40メツシユの粒状活性炭を得た。
該活性炭を酢酸でpH7,4に緩衝された5重量%のポ
リエチレンイミン水溶液に1昼夜浸漬後、濾過、乾燥し
平均分子量が300 (5p−003)および7000
0 (p−1000)のポリエチレンイミン添着活性炭
を得た。
該添着活性炭100■を単糸繊維1000デニール、総
繊度43,000デニールのアセテートvA維製フィル
ター・チップの中間に設けた巾5 w+mの空間に充填
し全長20111+1のフィルターをつくりN実施例1
と同様の方法でガス除去能を評価した。結果を第1表に
示す。
直径30〜300 A  の細孔容積o、o8cx、/
9  )に、平均分子量3 On (5p−003)の
ポリエチレンイミンを添着させた。
実施例4と同じ方法でトリプルフィルターをつくり、ガ
ス除去能を評価した。
2;[′27U′;。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  細孔直径3O−30OAの細孔容積が091
    5CrJり以−にの活性炭素材に平均分子量が250〜
    3000であるポリアルキレンイミンを添着させたこと
    を特徴とするタバコ煙フィルター用選択吸着剤。
  2. (2)  ポリアルキレンイミンがポリエチレンイミン
    である特許請求の範囲第(1)項記載のタバコ煙フィル
    ター用選択吸着剤。
JP2610583A 1983-02-17 1983-02-17 タバコ煙フイルタ−用選択吸着剤 Granted JPS59151882A (ja)

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