KR970008067B1 - 담배 연기로부터의 부산물인 알데히드와 니코친을 선택적으로 운반 및 보유하는 담배 필터와 그것의 여과 특성을 개질시키는 방법 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

담배 연기로부터의 부산물인 알데히드와 니코친을 선택적으로 운반 및 보유하는 담배 필터와 그것의 여과 특성을 개질시키는 방법

본 발명은 필터 개질 조성물로 처리된 압축 성형된 합성 열가소성 기재 재료를 갖는 섬유성 담배 필터 부재에 관한 것이다.

"기재"라는 용어는 갈라진 섬유 부스러기, 부직 재료의 리본, 가느다란 조각, 또는 미세 섬유 필름 형태의 섬유를 포함하는 압축 성형된 필터봉을 만들기 위해 종래 장치의 기구내로 삽입시키는데 사용되는 통상의 섬유성 여과 매체를 뜻한다.

압축 성형된 합성 섬유 성분, 구체적으로 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀을 포함하는 담배 필터는 충분히 공지되어 있으며, 수년동안 담배의 필터끝 부분에 사용되어 왔다. 이러한 합성 섬유 성분이 바람직한데, 그 이유는 이들이 쉽게 가는 형태로 인출될 수 있고, 오그라지게 하는데 필요한 강도와 조합된 높은 여과 효율과, 고속 제조로 인한 장력을 제공할 수 있기 때문이다.

그러나, 합성 섬유 성분, 구체적으로 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀은 또한 통상적으로 소수서이며 화학적으로 불활성인 단점을 갖는 반면, 여과 효율을 향상시키기 위하여 사용되는 대부분의 첨가제는 친수성이어서, 소수성인 합성 섬유를 포함하는 필터내에서 유지되기 어렵다. 이들은 또한 통상적인 필터 효율, 치수 안정성, 경도 및 만족스러운 "강하"(필터 부재를 통과하는 압력의 강하)와 같은 바람직한 물리적 성질의 조합 특성을 얻는데 어려움을 나타낼 수 있으며, 이들 특성은 섬유의 굵기, 필터의 길이 및 밀도, 및 길이에 의존하는 반면, 담배 연기 성분의 선택적 여과를 효율적으로 수행하는, 구체적으로 니코친과 같은 냄새 제공성분을 효과적으로 전달하는 능력을 가지며, 그다지 바람직하지 못한 연기 부산물의 통과를 효율적으로 제한한다.

여러가지 합성 섬유와 섬유 혼합물이 필터 성분으로서 시도되고 평가되어 왔지만, 현대의 다수의 담배 필터 제조자들은 비용과 처리상의 잇점으로 인해 종래의 기술과 기재 조합물을 계속해서 사용해 왔다. 예를들어, 여러가지 첨가제를 사용한 셀룰로오즈 아세테이트 부스러기는 종래의 필터봉 제조장치를 사용하므로써 절단가능한 필터봉으로 제조할 수 있으며, 이 경우에는 장치 변화가 필요한 기술 혁신이 불필요하다.

미합중국 특허 제4,266,561호에는 산화 알루미늄 입자를 폴리에틸렌이민 약 5%로 처리한 후, 아세트산과 아연 아세테이트의 완충 수용액 0.5 내지 5%를 상기 입자에 피복하여 pH가 6.0 내지 7.6이 되도록 한 다음 건조시킴으로써 제조되는, 담배 연기 필터속에 사용되는 화학적 수착 조성물이 개시되어 있다. 그 다음, 이입자는 필터 섬유에 전체적으로 분산되어, 연기로부터 황화수소, 시안화수소 및 아세트알데히드를 제거한다. 유사한 첨가제로서 미립자 담체를 사용하는 것은 당업계에 공지된 사실이며(미합중국 특허 제3,716,063호, 제Re 28,858호 및 제3,428,056호 참고), 비-올레핀 기재상의 완충되지 않은 폴리에틸렌이민이 또한 미합중국 특허 제3,340,839호에 개시되어 있다.

압축 성형된 폴리올레핀 기재 재료를 함유하는 섬유성 담배 필터 부재의 고속 제조는 편리하고 효율적으로 할 필요가 있는데, 이것은 필터의 바람직하지 못한 변색을 일으키지 않거나 또는 섬유 내용물 및 경도 특성을 불리하게 변화시키지 않고, 종래의 필터봉 제조 장치에서 섬유의 단일 또는 이-성분 구조물을 사용하는 능력을 감소시키지 않으며, 니코친과 같은 냄새 제공 성분의 전달력을 향상시키면서 부산물인 알데히드를 제거하는 것과 같은 다중 선택 여과 능력을 용이하게 한다.

본 발명에 의하면, 폴리에틸렌이민과 카르복실산이 혼입된 압축 성형된 섬유성 폴리올레핀 기재 재료를 함유하는 담배 필터 부재는 기재 재료의 표면이 무수 기재 재료의 총 중량에 대하여, 폴리에틸렌이민(PEI)과 개미산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 벤조산 또는 아세트산을 함유하는 개질 조성물 약 5내지 50중량%(바람직하게는, 5 내지 25%)로 피복되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 압축 성형된 열가소성 기재 섬유를 함유하는 담배 필터 부재의 여과 특성을 개질시키기 위한 방법은 폴리에틸렌이민(PEI)과 개미산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 벤조산 또는 아세트산을 함유하며, pH가 약 8 내지 약 9.5인 필터 개질 용액을 기재의 표면에 직접 도포하고, 상기 섬유를 필터 저장에 사용되는 습도 조건, 예를들어 55 내지 65%의 상대 습도하에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.

기재에 개질제 및 첨가제를 도포하는 것은, 예를들어 부분 진공을 사용하여, 형성된 필터봉 또는 부재를 통하여 용액을 침지, 분사 또는 흡수시킴으로써 수행될 수 있다.

8 이상의 pH를 갖는 개질제 조성물이 특히 바람직한데, 그 이유는 이들이 처리된 기재를 변색시키지 않으면서 상기 잇점들을 얻을 수 있기 때문이다.

본 발명의 담배 필터 부재는 중량이 약 25 내지 90g/㎡ 또는 그 이상인 종이와 같은 규칙적인 "플러그 싸개"를 사용하여, 폴리올레핀 섬유만을 함유하거나 또는 셀룰로오즈 아세테이트 섬유와 상기 폴리올레핀 섬유의 조합체를 함유하는 압축된 폴리올레핀 기재 재료를 포함한다.

또한 약 0.1 내지 10중량% 및 바람직하게는 0.5 내지 10중량%에 달하는 종래의 계면활성제인 하나 이상의 소르비탄 지방산 에스테르의 폴리옥시알킬렌 유도체, 폴리히드록시-알콜의 지방산 모노에스테르 또는 폴리히드록시 알콜의 지방산 디에스테르도 공지된 방법에 따라 혼입될 수 있다.

개질제 조성물과 계면활성제외에도, 다가 알콜(예 : 글리세롤 및 글리콜)과 같은 흡습성 물질의 수용액, 현탁액 또는 분산액과, 감미제 및 방향제를 비롯한 종래의 첨가제가 포함될 수 있다.

앞에서 사용한 "기재"라는 용어는 필터봉을 제조하기 위한 종래의 장치내에 공급하기 적합한 모든 섬유 재료를 포함한다. 특히, 필터 부재내의 모든 개재가 필터 개질제 조성물에 대한 담체 표면으로서 사용되지 않는 경우에는, 동일 또는 상이한 섬유 성분과 굵기를 갖는 부직포가 기재내에 포함될 수도 있다.

이러한 기재는 나란하며 외장 코어의 형태를 갖는 단일 성분 섬유 또는 이-성분 섬유를 비롯하여, 폴리올레핀 약 5 내지 100중량%를 포함하며, 또한 미합중국 특허 제3,393,685호에 개시되어 있는 바와 같이, 기재의 중량에 대하여 약 10 내지 90%, 90 내지 10% 또는 10 내지 90%/45 내지 5%/45 내지 5%의 바람직한 비율을 갖는 폴리프로필렌/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리프로필렌/셀룰로오즈아세테이트, 폴리프로필렌/레이욘, 폴리프로필렌/나일론, 셀룰로오즈 아세테이트/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/종이, 폴리프로필렌/폴리스티렌/폴리에틸렌 등과 같은 2 또는 그 이상의 종류의 섬유를 조합한 종래의 것, 또는 균일하거나 혼합된 굵기의 필라멘트를 갖는 종래의 직물 또는 부스러기로 구성될 수 있다.

통상적으로, 상기 기개 재료에 대하여 중량이 약 10 내지 50g/㎡이고, 리본 폭이 약 10 내지 30.5㎝인 적합한 부직 물질은 제조 속도로 작동하는 종래의 필터봉 제조 장치의 도구를 잘 통과할 것이다. 물론, 미세한 섬유를 갖는 필름은 기재만으로서 사용되거나 또는 다른 기재 성분과 조합된 형태로 사용될 수 있다.

본 목적에 적합한 종래의 필터봉 제조 장치는 공지된 방법에 따라 토우 트럼펫(tow trumpet), 가니처(garniture), 성형 수단, 싸개 수단 및 절단 수단으로 구성된다. 개질 조성물을 만들기 위한 분사, 침지, 프린팅 또는 진공 인출전에 또는 이와 동시에 종래의 개질이 이루어질 수 있다.

가니처 공급물로서의 기타 섬유와 결합된, 폴리에틸렌과 같은 부가의 저융점 섬유 함유물도 또한 여러가지 결합 및 흡착 성질을 갖는 필터 부재를 수득하는데 유용한 것으로 드러났다.

개질 조성물과 첨가제를 도포하는 것을 정확하게 조절하기 위하여, 기재의 수분 함량은 필터 부재로 전환 되기 전에 상술한 바와 같이 주의깊게 조절해야만 한다.

필터 부재 및 도포된 성분은 기재 재료상에 활성 성분을 도포하므로써 입술과 직접 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직한데, 상기 기재 재료는 통상적으로 투과성이 보다 낮은 2 또는 그 이상의 처리되지 않은 부직포 사이에 끼워진다.

기재 성분으로서 연속 섬유 부스러기를 사용하는 경우, 상기 부스러기의 제조는 종래의 유체 벌킹(bulking) 또는 텍스터링(texturing) 제트(jet)를 통하여 하나 또는 그 이상의 크릴(creel)로부터 섬유를 인출한 다음, 전술한 바와 같이 처리하는 통상의 방법으로 편리하게 수행된다.

상기 방법에 사용된 기재는 폴리에스테르, 폴리아미드, 아크릴 및 폴리프로필렌 등을 비롯한, 여러가지 합성 필라멘트를 포함할 수 있다. 기타 합성 섬유 형성 재료 및 이것의 우수한 스핀 성질과 비교하여, 에틸렌 또는 기타 저급 올레핀 단량체와 프로필렌의 필라멘트 형성 공중합체의 조합체는 비교적 낮은 밀도로 인해 부스러기, 부직 리본(단일 필라멘트 또는 이성분 섬유 또는 섬유 웨브의 리본) 및 미세 섬유를 갖는 필름 재료로서 특히 바람직하다.

본 발명을 수행하기 위한 부스러기의 벌크 데니어(bulk denier)는 통상적으로 2,000 내지 10,000이며, 상기 기재는 단일 크릴 또는 베일(bale)로부터 주름진 섬유로서 공급될 수 있거나, 또는 유체 제트를 동시에 통과하여 결합한 여러가지 크릴 또는 베일의 복합물로서 공급될 수 있다.

본 발명을 다음 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1

(A) 유속이 35.2g/10분인 용융 스펀 이소탁틱 폴리프로필렌으로부터 수득한 포장된 4.5dpf의 "y"형 단면의 폴리프로필렌 섬유를 파쇄, 개방, 솔질, 주름화, 및 잡아당겨 폭이 12 내지 14인치인 얇은 토우 리본을 형성시켰다. 상기 리본을 부가의 처리없이, 모델 PM-2(Great Britain의 Molins Ltd.에서 시판)로 지칭되는 종래의 필터봉 제조 장치의 가니처를 통하여 인출한 후, 압축시켜 필터 플러그를 형성시킨 다음, 상기 플러그 BXT-100 폴리프로필렌 필름으로 래핑시켜 108mm의 테스트 필터봉을 제조하였다. 이어서, 상기 필터봉을 동일한 중량의 27mm 길이로 절단한 후 인출하였다. 시험한 모든 필터 부재의 인출에 대한 내성(RTD)은 111 내지 136mmWg(워터게이지)이었다. 몇개의 시험 필터봉을 알.제이. 레이놀드의 카멜 라이트(R.J. Reynolds' Camel Light) 담배 플러그상에 테이핑한 후, CORTESTA 표준 방법 #10에 따라서 55 내지 65%의 상대 습도 및 22℃의 습실내에서 48시간동안 저장하였으며, 나머지 부착되지 않은 필터는 70℃에서 공기 건조시켜, 55 내지 65%의 상대 습도의 습실내에서 48시간 동안 저장한 다음 시험하였다.

(B) Borgwaldt 연기 발생기, 모델 #RM-1/G를 사용하여, 실시예 1A에 기술한 바와 같이 10개의 필터/ 담배 플러그 시험 담배를 35cc puff/분의 속도로 길이 35mm까지 스모킹시켜 전체 미립자/니코친을 측정하였다. 상기 결과의 여과된 연기중의 미립자를 미리 평량한 캠브리지 필터 패드상에 방취한 후, 이 패드를 스모킹후에 재평량하여 각각의 처리된 또는 처리되지 않은 담배 필터를 통과하는 미립자체(TPM)의 양을 측정하였다. 이어서, 상기 캠브리지 패드를 무수 이소프로필 알콜중에 밤새 적셔, 추출물을 GC(기체 크로마토그래피) 오토샘플러, Hewlett Packard Model HP 5890을 사용하여 니코친과 물의 함량에 대해 시험하였다.

(C) 2,4-디니트로페닐하이드라진(DNPH)과 메틸렌 클로라이드 25ml의 2.2N HC1 포화 용액을 함유하는 수집 용기내에 측정한 부피를 갖는 여과된 담배 연기를 주입하여 실시예 1A의 필터 부재를 사용하여 10개의 담배 샘플에 대한 알데히드 함량을 측정하였다. 상기 용기를 2시간 동안 진탕시켰으며, 이때 상이 분리되었다. 이어서, 메틸렌 클로라이드상의 알리콰트(Aliquot) 샘플을 종래의 (HPLC)알데히드 분석을 위해 세척하여 회수하였다. 실시예 1B 및 1C의 시험 결과를 표 I에 S-1 내지 S-3으로, 그리고 상응하는 C(대조) 숫자 C-1 내지 C-3으로 각각 평균치로 기록하였다.

[표 I]

^*5Reynolds Light 담배 플러그에 고정된 처리된 필터 부재를 사용하는 평균/10 시험 담배.

^*6DNPH와 메틸렌 클로라이드를 함유하는 2.2N HC1 중에서 수집된 것. 메틸렌 클로라이드 알리콰트에 대해 종래의 HPLC 분석을 수행함.

^*7D=약간의 변색/필터

SD=상당한 변색/필터

^*8이중 분사를 사용하여 이미 주름잡힌 폴리프로필렌의 갈라진 부스러기에 필터 개질제를 가한 후, 55% 내지 65%의 상대 습도하에서 건조시킴.

^*9필터 개질제를 필터에 직접 주입하고 그 필터를 60℃에서 24시간 동안 건조시킨 후, 55 내지 65%의 상대 습도하에서 48시간 동안 저장함.

실시예 2

A. 진한 아세트산(S-4 내지 S-8) 또는 개미산 S-9 내지 S-14로 희석시켜 pH를 2, 4, 6, 8, 9 및 10으로 조정한 PEI의 5% 용액의 1ml 샘플을 실시예 1에서 설명한 시험 필터 부재에 각각 주입하였으며, 상기 처리한 필터 부재를 실시예 1에서 설명한 바와 같이 조정된 습도하에서 건조 및 저장하였다.

B. 실시예 2A에서 설명한 부착되지 않은 필터 부재를 공기 밀봉 연결 방식으로 타이곤(Tygon) 튜브에 고정시켰는데, 한쪽은 체크 밸브를 통하여 5ppm의 아세트알데히드/공기 혼합물을 함유하는 가스통에, 그리고 반대쪽은 10분 동안 다섯번의 2초당 55cc puff로 조정하는 Borgwaldt 스모킹 머시인 모델 #RM-1/G에 고정시켰다. 여과된 시험 개스를 개스 샘플링 루우프내에 수집한 다음, 불꽃 이온화 탐지기가 장착된 Varian 3300 모델 기체 크로마토그래피를 사용하여 150℃ 분석하여 농도를 측정하였다. Varian Model 4290 적분기를 사용하여 상기 시험 결과를 도표화하였으며, 표 Ⅱ에 S-4 내지 S-14로 기록하였다.

[표Ⅱ]

실시예 3

실시예 2를 반복하되, pH 8 또는 6의 개미산, 프로피온산, 부티르산, 벤조산, 락트산, 또는 아세트산으로 개질시킨 5% PEI 1ml를 주입한 필터 부재를 사용하였다. 건조 및 저장시킨 필터 부재를 실시예 2A에서 설명한 바와 같이 처리하였으며, 실시예 2B에서 설명한 바와 같은 시험 가스통(5ppm의 아세트알데히드/공기)과 Borgwaldt 스모킹 머시인에 고정시켰다. 전술한 바와 같이 시험 결과를 수집하여 표Ⅲ에 요약하였다.

[표 Ⅲ]

Claims (5)

1. 기재 재료가 완충제로서 폴리에틸렌이민(PEI)과, 개미산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 벤조산 또는 아세트산을 함유하는 약 5 내지 50중량%의 개질제 조성물로 피복되는 것을 특징으로 하는 압축 성형된 섬유성 폴리올레핀 기재 재료를 함유하는 담배 필터 부재.
2. 압축 성형된 열가소성 기재 섬유를 함유하는 담배 필터 부재의 여과 특성을 개질시키는 방법으로서, 폴리에틸렌이민(PEI)과, 개미산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 벤조산 또는 아세트산을 함유하며, 약 8 내지 약 9.5의 pH를 갖는 처리 용액을 섬유의 표면에 직접 도포하고, 상기 필터를 건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 건조 필터 기재의 총중량에 대하여 5 내지 25중량%의 개질제 조성물을 도포하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 필터를 22℃ 및 55 내지 65%의 상대 습도하에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기재 재료가 약 5 내지 100중량%의 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.