WO2005094619A1 - Tabakrauchfilter - Google Patents

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WO2005094619A1
WO2005094619A1 PCT/EP2005/003533 EP2005003533W WO2005094619A1 WO 2005094619 A1 WO2005094619 A1 WO 2005094619A1 EP 2005003533 W EP2005003533 W EP 2005003533W WO 2005094619 A1 WO2005094619 A1 WO 2005094619A1
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WO
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tobacco smoke
smoke filter
filter according
filter
active component
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/003533
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gunther Peters
Inga Gurke
Christian Müller
Ludwig Riepert
Bernhard Lücke
Irene Pitsch
Michael Bartoszek
Hendrik Kosslick
Original Assignee
Reemtsma Cigarettenfabriken Gmbh
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/16—Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/06—Use of materials for tobacco smoke filters
    • A24D3/16—Use of materials for tobacco smoke filters of inorganic materials
    • A24D3/166—Silicic acid or silicates

Definitions

  • the invention relates to a tobacco smoke filter and a method for producing such a tobacco smoke filter.
  • Tobacco smoke filters are e.g. used in cigarettes to reduce the amount of condensate or other ingredients in tobacco smoke (e.g. nicotine).
  • tobacco smoke e.g. nicotine
  • many, often undesirable substances in tobacco smoke can pass through a conventional tobacco smoke filter unhindered or are at least not sufficiently retained in it.
  • Such substances are e.g. Hydrocyanic acid (HGN), carbonyls or methanol.
  • Claim 31 relates to a smoking product with such a tobacco smoke filter
  • claims 32 and 33 relate to methods for producing such a tobacco smoke filter.
  • a catalyst carrier is arranged in the tobacco smoke filter according to the invention in order to reduce tobacco smoke components.
  • the catalyst support is preferably provided with an active component.
  • reduction is to be understood here generally in the sense of “reduction” and not restricted in the sense of a chemical reduction reaction. The terminology is chosen so that a catalyst support together with an active component results in a complete catalyst (supported catalyst).
  • catalyst support used here is to be understood in a broad sense and is not intended to imply that the use of an active component is absolutely necessary.
  • tobacco smoke eg hydrogen cyanide
  • the catalyst support can also have several substances, in particular a mixture of different materials.
  • Solids with adsorptive and / or catalytic properties are particularly suitable as catalyst supports, ie also solids which are themselves catalytically active without an additional active component applied.
  • Suitable are e.g. solid metal oxides which have acidic or alkaline surface centers, or acidic or alkaline oxidic solids, in particular if they are suitable as carriers for metallic active components, or metal oxides with catalytically active surface centers which are suitable as carriers for metallic active components, or as Carriers of metallic active components suitable metal oxides.
  • the active component preferably has metallic active centers.
  • catalytically active metals which are present as metal or metal compound, for example in the form of particles with a size in the range from 1 nm to 100 n or in the range from 1 nm to 20 nm.
  • the active component can be, for example, gold, copper, palladium, platinum , Ruthenium or silver, but also mixtures of these metals.
  • a preferred active component is gold.
  • the preferred mass ratio of active component to catalyst support is in the range from 0.002 to 0.04. A good catalytic effect is shown in this area, while the costs for the catalyst are not yet too high.
  • the active component can advantageously be applied to the catalyst support in a precipitation process.
  • the precipitation can e.g. with sodium hydroxide solution (NaOH) or urea as a precipitant.
  • NaOH sodium hydroxide solution
  • a precipitation process has the advantage that disperse catalysts are formed.
  • the solid (catalyst support) is soaked in a solution which contains the active component; in the precipitation process, an active metal is precipitated as hydroxide with a suitable precipitant and is dispersed on the surface of the catalyst support by means of a chemisorption process.
  • the catalyst support has acidic or alkaline 'properties. Acidic properties are particularly preferred.
  • the catalyst support can, for example, titanium dioxide (Ti0 2 ), iron oxides (in particular ⁇ -Fe 2 0 3 ), aluminum oxide (A1 2 0 3 ), silicon dioxide (Si0 2 ), aluminum hydroxide, silicon hydroxide, zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), hydrotalcite Zeolites (preferably of the types HY, H-Beta, H-ZSM5, and / or HY (D)), ion exchangers, carbonized ion exchangers, activated carbons or mixtures of such materials. Mixtures of different catalyst support materials can be useful, for example, to selectively achieve a reduction in the gas phase content for a number of given tobacco smoke components.
  • the catalyst support contains Al0 3 and Si0 2 .
  • this type of catalyst support also has water which, for example, as crystal water or as adsorbed surface water or in water releasing compounds can be present. At least the major part of the water can be measured as loss on ignition, whereby a material sample is first heated to 150 ° C and after reaching a constant weight to 950 ° C until the weight remains constant.
  • the water fraction measurable as loss on ignition is preferably in the range from 5% by weight to 30% by weight.
  • Other constituents of the catalyst support together preferably make up less than 0.4% by weight.
  • the weight ratio of A1 2 0 3 to Si0 2 is preferably in the range from 0.5 to 100, in particular in the range from 1.5 to 40, values from or in the range from 1.5 and 4 and 19 being particularly preferred.
  • Such a catalyst support has proven to be particularly effective in reducing tobacco smoke components, even without an additional active component.
  • a salt form can be used as the starting product, preferably an ammonium resin, which can be converted into H form by heating and / or acidification.
  • the catalyst support preferably has a pore size of at least 0.3 nm or at least 3 nm or at least 10 nm, a preferred upper limit of the pore size being 100 nm.
  • the pore size is an average pore diameter, as can be specified for circular or spherical pores.
  • the terms "pore size” and “pore diameter” are both common; In the following, "pore size” is mostly used.
  • the catalyst support can be in very different forms, for example as microfine dust with particle sizes in the range from 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, as powder or granules with particle sizes in the range from 10 ⁇ m to 2.5 mm or in the form of fibers with diameters in the range from 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • a filter body extruded from catalyst carrier material is also conceivable, for example per, which preferably has the dimensions of a conventional tobacco smoke filter and can contain one or more longitudinal channels.
  • Mixed forms are also conceivable for the catalyst support, in particular mixed forms with components which are selected from the aforementioned forms.
  • the catalyst support has a granular structure, preferably more than 98% by weight of the catalyst support having a grain size of less than 150 ⁇ m.
  • the tobacco smoke filter according to the invention can be manufactured in different forms. Examples are monofilters, double filters, triple filters, quadruple filters, quintuple filters or in general multiple filters, core filters and recess filters.
  • a further possibility are chamber filters, also chamber filters in which catalyst carriers (with or without active component) are contained in one chamber. These types of filters are known in principle; however, it must be ensured that the catalyst carrier (possibly with active component) is introduced into the tobacco smoke filter (see below).
  • the tobacco smoke filter contains one or more extruded filter bodies which are extruded from the catalyst carrier (see above), such a filter body also being able to make up essentially the entire tobacco smoke filter.
  • the tobacco smoke filter according to the invention preferably has filter material in which catalyst support or catalyst support with active component is arranged to reduce tobacco smoke components.
  • the filter material can be present, for example, in the form of fibers, also continuous fibers or staple fibers, in the form of paper, also crimped paper, in the form of foil, also crimped foil, as a fleece, as an extruded foam or in a mixed form.
  • Suitable materials for the filter material are, for example, cellulose acetate, cellulose, polymers and polymer derivatives (in particular polyolefins, starch and starch derivatives) and natural fibers (preferably hemp, flax or tobacco). Mixed materials are also conceivable.
  • the catalyst carrier which is optionally provided with an active component, is introduced into the filter material.
  • the catalyst carrier can be sprinkled onto the filter material from a conveyor belt, or the catalyst carrier is mixed with the filter material in a drum.
  • EP 0 913 100 A2 describes a method and a device for applying substances to a filter material, which work according to this principle and can also be used if catalyst support is used as the substance.
  • the catalyst carrier can be introduced in pulses by means of an air nozzle into a strand of filter material.
  • the air nozzle opens coaxially into the strand of filter material. The principle of this method is explained in DE 100 10 176 AI.
  • a suspension of the catalyst support can also be applied to the filter material, with subsequent drying. It is also conceivable to introduce the catalyst carrier into the paper pulp when producing a filter material made of paper. Another possibility is to add the catalyst carrier in the spinning process of fibers if the filter material has fibers.
  • the catalyst carrier can be added in the extrusion process in the production of such a filter material.
  • WO 01/80973 AI describes a method in which substances are introduced into the pores of open-pore fibers of a filter material containing open-pore fibers, e.g. with the help of an electrostatic field. Such a method can also be applied to the catalyst carrier.
  • the catalyst support is spread between two nonwoven or paper webs. This is followed by a calendering and drying process.
  • the filter material is made from regenerated cellulose (e.g. "Lyocell"
  • the catalyst support which is optionally provided with an active component, can be added to the filter material during the extrusion of the fibers.
  • the tobacco smoke filter is preferably set up to selectively reduce specified tobacco smoke components, for example hydrocyanic acid (HCN), alcohols (in particular methanol) and / or carbonyls (in particular acrolein, diacetyl, 2-butanone and / or i-butyraldehyde).
  • HCN hydrocyanic acid
  • alcohols in particular methanol
  • carbonyls in particular acrolein, diacetyl, 2-butanone and / or i-butyraldehyde.
  • a catalyst support provided with gold as active component with A1 2 0 3 and Si0 2 or a catalyst provided with gold as active component are particularly suitable.
  • carrier with ZnO or hydrotalcite as a catalyst carrier with or without an active component.
  • catalyst supports with A1 2 0 3 and Si0 2 in particular with a weight ratio of Al 2 0 3 to Si0 2 of 1.5, or catalyst supports with zeolites, preferably of the HY type, are particularly suitable, in each case with or without active component.
  • the tobacco smoke filter according to the invention is particularly suitable for smoking products such as cigarettes, cigarillos or filter tubes (which are customary for making cigarettes yourself).
  • This example shows the effect of a catalyst carrier, which contains no additional active component, on tobacco smoke, namely on the mainstream smoke of cigarettes.
  • a 20-channel smoke machine from Borgwaldt (RM 20 / CS) was equipped with 20 cigarettes and optionally with a glass fiber filter of 92 mm (Cambridge filter) to separate the wet condensate.
  • the test cigarettes were previously conditioned according to ISO 3402. About 1000 mg of each sample from a catalyst support were weighed into a glass reactor with a frit bottom (inside diameter 3.6 cm). The entire gas phase of the 20 cigarettes flowed through the reactor from above during the smoking. When using the glass fiber filter, the reactor was positioned immediately behind the glass fiber filter.
  • a quantification was carried out for the following gas phase components: isoprene, acetaldehyde, propionaldehyde, furan, i-butyraldehyde, acetone, acrolein, 2-methylfuran, 2-butanone, methanol, benzene-, 3-buten-2-one, 2, 5 -Dimetylfuran ,.
  • Table 1 shows a summary of the results for various catalyst support materials. '' The percentage change in the content of the respective gas phase component relative to the comparison measurement with an empty reactor is given, for each catalyst support in the first column when using the glass fiber filter (CF) with separated wet condensate and in the second column without using the glass fiber filter if the Carrier materials the total smoke (Ges.-R.) were exposed. Trade names are used as an abbreviation for the catalyst support materials.
  • CF glass fiber filter
  • the material called "Siral 5" contains a mixture of Al2O3 (as boehmite) and Si0 2 in a weight ratio of 95 to 5 and was calcined at about 200 ° C to 300 ° C before use, resulting in a reduction in the original loss of ignition measurable water content of approx. 25% by weight led to a lower value.
  • a corresponding material, but calcined by the manufacturer at about 600 ° C, is sold by Sasol Germany GmbH under the name "Siralox 5/320".
  • Other components are carbon with about 0.2 wt .-%, Fe0 3 with about 0.01 wt .-% and Na 2 0 with about 0.005 wt .-%.
  • the bulk density is in the range from 450 to 650 g / l and the median particle size is approximately 50 ⁇ m.
  • a material sample is heated to 150 ° C at a temperature increase rate of 15 K / min and then, after the sample mass has not changed, at a temperature increase rate of approx. 40 K / min to 950 ° C. After reaching a constant mass, the loss on ignition is the difference to the initial mass of the sample.
  • the two "Puralox" materials are also distributed by Sasol Germany GmbH and essentially contain A1 2 0 3 . 98.7% by weight of the material have a grain size of less than 125 ⁇ m.
  • the catalyst carrier material "Kronos 1001" (Kronos International, Inc.) consists of at least 99% Ti0 2 with a density of 3.8 g / cm 3 (typical for anatase pigments) and a bulk density of 450 g / 1 to 700 g /1.
  • Siralox 1.5 / 250 contains Al 2 0 3 and Si0 2 in a weight ratio of 98.3 to 1.7 and water, the loss on ignition (see above) being 8.1% by weight.
  • the specific surface of the material is 248 m 2 / g, the bulk density is approx. 680 g /. 1 76.6% by weight of the material have a grain size of less than 90 ⁇ m.
  • Table 2 shows the results for various catalyst supports. In all cases, finely dispersed gold was used as the active component.
  • the catalyst supports “Siral 5", “Puralox” and “Kronos 1001" have already been explained in connection with Example 1.
  • Table 2 also contains results for the catalyst support zinc oxide (ZnO; prepared by precipitation from zinc nitrate hexahydrate and NaOH, then calcined at 250 ° C. for 3 hours).
  • a glass fiber filter (Cambridge filter) was always used in the measurements summarized in Table 2, so that the wet condensate was separated on this filter.
  • Table 2 shows the carrier effect for each catalyst support in the first column, ie the percentage change in the content of the corresponding gas phase component in relation to the comparison measurement when the reactor is empty.
  • a minus sign means, as in example 1, a decrease.
  • the catalyst effect in the respective second column is the percentage change relative to the respective measurement with a catalyst carrier alone, that is to say without an active component, and accordingly gives Table 2 Percentage change in the content of selected gas phase components in cigarette mainstream smoke (reactor model, with Cambridge Reg filter) for various catalyst support materials; Carrier effect: without active component; Catalyst effect: with gold active component (additional effect)
  • HY (D) -20 is a 20-minute dealuminated HY zeolite that was previously in the sodium form and by repeated ion exchange into the salt form, namely the ammonium form, and then by hydrothermal treatment or thermal decomposition 400 ° C was converted into the H form. By removing the aluminum atoms from the framework, the number of Brönsted centers was reduced. At the same time, the AI atoms removed from the scaffold form Lewis centers.
  • the catalyst supports or catalyst supports with active component gold listed in Table 4 bring about a high selective reduction of HCN.
  • the measurements were carried out analogously to Example 1. In some cases a Cambridge filter was used.
  • Hydrotalcites are layered Mg-Al double hydroxides in which the magnesium content is given in%.
  • the hydrotalcite Mg30 (550 ° C) contains 30% magnesium and was calcined at 550 ° C. With thermal treatment, hydrotalcites change to the amorphous state.
  • Mesoporous A1 2 0 3 has a pore diameter between 2 nm and 50 nm, here 10 nm.
  • the catalyst supports or catalyst supports with active component gold listed in Table 5 bring about a high selective reduction for carbonyls (ketones, aldehydes). The measurements were again carried out analogously to Example 1.
  • aldehydes acrolein, acetaldehyde, propionaldehyde and i-butyraldehyde;
  • ketones acetone, 2-butanone, 3-buten-2-one and diacetyl.
  • Al-MMS ' 100 is an aluminum-substituted mesoporous silicate molecular sieve with a pore diameter of 10 nm.
  • Active components of a catalyst are applied to support materials (catalyst support) by precipitation, as explained in the following example for the preparation of a gold / “Siral 5” supported catalyst.
  • a mixture consisting of 900 mg of tetrachloroauric acid, 450 ml of distilled water and 6 g of urea was added with stirring.
  • the reaction mixture was heated to 70 ° C. and stirred at 70 ° C. for 5 hours.
  • Lyocell fibers with 25% carbon were made by an extrusion process, such as described in DE 100 53 359 AI, the grain size of the activated carbon was less than 12 microns.
  • Example 1 The fibers were examined as in Example 1. The values for the gas phase lowering are listed in Table 6. The weight of the fibers was chosen so that the measurement is comparable to the values from Examples 1 to 5 and corresponds to a net weight of approximately 1000 mg of activated carbon.

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Abstract

In einem Tabakrauchfilter ist zur Reduzierung von Tabakrauchkom­ponenten ein Katalysatorträger angeordnet, der vorzugsweise als Bestandteil eines vollständigen Katalysators mit einer Aktivkom­ponente versehen ist. Beim Herstellen eines derartigen Tabak­rauchfilters mit Filtermaterial wird ein Katalysatorträger in das Filtermaterial eingebracht.

Description

Tabakrauchfilter
Die Erfindung betrifft einen Tabakrauchfilter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Tabakrauchfilters.
Tabakrauchfilter werden z.B. in Cigaretten verwendet, um den Gehalt an Kondensat oder auch anderer Inhaltsstoffe von Tabakrauch (z.B. Nikotin) zu reduzieren. Viele, oftmals unerwünschte Substanzen im Tabakrauch können jedoch einen herkömmlichen Tabakrauchfilter ungehindert passieren oder werden darin zumindest nicht in ausreichendem Maße zurückgehalten. Derartige Substanzen sind z.B. Blausäure (HGN) , Carbonyle oder Methanol.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tabakrauchfilter zu schaffen, der Inhaltsstoffe im Tabakrauch besser vermindert als ein herkömmlicher Tabakrauchfilter.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tabakrauchfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Anspruch 31 bezieht sich auf ein Rauchprodukt mit einem derartigen Tabakrauchfilter, die Ansprüche 32 und 33 betreffen Verfahren zum Herstellen eines derartigen Tabakrauchfilters.
In dem erfindungsgemäßen Tabakrauchfilter ist zur Reduzierung von Tabakrauchkomponenten ein Katalysatorträger angeordnet. Vorzugsweise ist der Katalysatorträger mit einer Aktivkomponente versehen. Der Begriff "Reduzierung" ist hier allgemein im Sinne von "Verminderung" zu verstehen und nicht eingeschränkt im Sinne einer chemischen Reduktionsreaktion. Die Terminologie ist so gewählt, dass ein Katalysatorträger zusammen mit einer Aktivkomponente einen vollständigen Katalysator (Trägerkatalysator) ergibt. Der hier benutzte Begriff "Katalysatorträger" ist weit gefasst zu verstehen und soll nicht implizieren, dass die Verwendung einer Aktivkomponente zwingend notwendig ist. Denn wie aus den weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen hervorgeht, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich eine erhebliche Reduzierung unerwünschter Inhaltsstoffe von ■ Tabakrauch (z.B. von Blausäure) bereits erreichen lässt, wenn nur die Trägerkomponente (also der "Katalysatorträger") ohne (in der Regel kostspielige) Aktivkomponente zum Einsatz kommt. Auch kann der Katalysatorträger mehrere Substanzen aufweisen, insbesondere ein Gemisch verschiedener Materialien.
Als Katalysatorträger kommen insbesondere Feststoffe mit adsorp- tiven und/oder katalytischen Eigenschaften in Frage, also auch Feststoffe, die ohne zusätzlich aufgebrachte Aktivkomponente selbst katalytisch aktiv sind. Geeignet sind z.B. feste Metalloxide, die über saure oder alkalische Oberflächenzentren verfügen, bzw. saure oder alkalische oxidische Festkörper, insbesondere wenn sie sich als Träger für metallische Aktivkomponenten eignen, bzw. Metalloxide mit katalytisch wirksamen Oberflächenzentren, die als Träger von metallischen Aktivkomponenten geeignet sind, bzw. als Träger von metallischen Aktivkomponenten geeignete Metalloxide. Weiter unten werden eine Reihe von Beispielen für Katalysatorträger erläutert.
Die Aktivkomponente weist vorzugsweise metallische Aktivzentren auf. Bevorzugt sind katalytisch aktive Metalle, die als Metall oder Metallverbindung vorliegen, z.B. in Form von Partikeln mit einer Größe im Bereich von 1 nm bis 100 n oder im Bereich von 1 nm bis 20 nm. Die Aktivkomponente kann z.B. Gold, Kupfer, Palladium, Platin, Ruthenium oder Silber sein, aber auch Mischungen dieser Metalle. Eine bevorzugte Aktivkomponente ist Gold. Das bevorzugte Massenverhältnis von Aktivkomponente zu Katalysatortrager liegt im Bereich von 0,002 bis 0,04. In diesem Bereich zeigt sich eine gute katalytische Wirkung, während die Kosten für den Katalysator noch nicht zu hoch sind.
Die Aktivkomponente lässt sich vorteilhafterweise in einem Auffällungsverfahren auf den Katalysatorträger aufbringen. Die Fällung kann z.B. mit Natronlauge (NaOH) oder Harnstoff als Fällungsmittel erfolgen. Im Gegensatz zu einem Tränkungsverfahren hat ein Fällungsverfahren den Vorteil, dass disperse Katalysatoren entstehen. Beim Tränkungsverfahren wird der Feststoff (Katalysatorträger) in einer Lösung getränkt, die die Aktivkomponente enthält, beim Auffällungsverfahren wird ein Aktivmetall mit ei-- nem geeigneten Fällungsmittel als Hydroxid gefällt und dispers mittels eines Chemiesorptionsprozesses auf der Oberfläche des Katalysatorträgers abgeschieden.
Vorzugsweise hat der Katalysatorträger saure oder alkalische' Eigenschaften. Besonders bevorzugt sind saure Eigenschaften. Der Katalysatorträger kann z.B. Titandioxid (Ti02) , Eisenoxide (insbesondere α-Fe203) , Aluminiumoxid (A1203) , Siliciumdioxid (Si02) , Aluminiumhydroxid, Siliciumhydroxid, Zinkoxid (ZnO) , Magnesiumoxid (MgO) , Hydrotalcit, Zeolithe (vorzugsweise der Typen HY, H- Beta, H-ZSM5, und/oder HY(D)), Ionenaustauscher, karbonisierte Ionenaustauscher, Aktivkohlen oder Mischungen derartiger Materialien aufweisen. Mischungen verschiedener Katalysatorträgermaterialien können z.B. nützlich sein, um selektiv bei einer Anzahl vorgegebener Tabakrauchkomponenten eine Verminderung des Gasphasengehalts zu erreichen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält der Katalysatorträger Al03 und Si02. In der Regel weist diese Art von Katalysatorträger zusätzlich Wasser auf, das z.B. als Kristallwasser oder als adsorbiertes Oberflächenwasser oder in wasser- abspaltenden Verbindungen vorliegen kann. Zumindest der überwiegende Wasseranteil ist als Glühverlust messbar, wobei eine Materialprobe z.B. zunächst auf 150°C und nach Erreichen eines konstanten Gewichts weiter auf 950°C erhitzt wird, bis das Gewicht wiederum konstant bleibt. Bei dem bevorzugten Katalysatorträger liegt der als Glühverlust messbare Wasseranteil vorzugsweise im Bereich von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Weitere Bestandteile des Katalysatorträgers machen zusammen vorzugsweise weniger als 0,4 Gew.-% aus. Das Gewichtsverhältnis von A1203 zu Si02 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 100, insbesondere im Bereich von 1,5 bis 40, wobei Werte von oder im Bereich von 1,5 sowie 4 und 19 besonders bevorzugt sind. Ein derartiger Katalysatorträger hat sich bei der Reduzierung von Tabakrauchkomponenten als besonders wirksam erwiesen, auch ohne zusätzliche Aktivkomponente.
Kommt als Katalysatorträger eine feste Säure wie z.B. ein Zeo- lith zum Einsatz, kann als Ausgangsprodukt eine Salzform verwendet werden, vorzugsweise ein Ammoniumsarz, die sich durch Erhitzen und/oder Ansäuern in H-Form überführen lässt.
Der Katalysatorträger hat vorzugsweise eine Porengröße von mindestens 0,3 nm oder mindestens 3 nm oder mindestens 10 nm, wobei eine bevorzugte Obergrenze der Porengröße bei 100 nm liegt. Bei der Porengröße handelt es sich um einen mittleren Porendurchmesser, wie er für kreis- oder kugelförmige Poren angegeben werden kann. Die Begriffe "Porengröße" und "Porendurchmesser" sind beide gebräuchlich; im folgenden wird meist "Porengröße" verwendet.
Der Katalysatorträger kann in ganz unterschiedlichen Formen vorliegen, z.B. als mikrofeiner Staub mit Partikelgrößen im Bereich von 1 μm bis 15 μm, als Pulver oder Granulat mit Partikelgrößen im Bereich von 10 μm bis 2,5 mm oder in Form von Fasern mit Durchmessern im Bereich von 1 μm bis 100 μm. Denkbar ist z.B. auch ein aus Katalysatorträgermaterial extrudierter Filterkör- per, der vorzugsweise die Abmessungen eines herkömmlichen Tabakrauchfilters hat und einen oder mehrere längsverlaufende Kanäle enthalten kann. Ferner sind für den Katalysatorträger Mischformen denkbar, insbesondere Mischformen mit Komponenten, die aus den vorgenannten Formen ausgewählt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Katalysatorträger eine körnige Struktur, wobei vorzugsweise mehr als 98 Gew.-% des Katalysatorträgers eine Korngröße von unter 150 μm haben.
•Der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter kann in unterschiedlichen Formen gefertigt sein. Beispiele sind Monofilter, Doppelfilter, Dreifachfilter, Vierfachfilter, Fünffachfilter oder allgemein Mehrfachfilter, Corefilter sowie Recessfilter . Eine weitere Möglichkeit sind Kammerfilter, auch Kammerfilter, bei denen Katalysatorträger (mit oder ohne Aktivkomponente) in einer Kammer enthalten ist. Diese Filtertypen sind im Prinzip bekannt; es muss aber dafür gesorgt werden, dass der Katalysatorträger (gegebenenfalls mit Aktivkomponente) in den Tabakrauchfilter eingebracht wird (siehe unten) . Bei einer weiteren Möglichkeit enthält der Tabakrauchfilter einen oder mehrere extrudierte Filterkörper, die aus Katalysatorträger extrudiert sind (siehe oben) , wobei ein derartiger Filterkörper auch im Wesentlichen den gesamten Tabakrauchfilter ausmachen kann.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter Filtermaterial auf, in dem zur Reduzierung von Tabakrauchkomponenten Katalysatorträger oder Katalysatorträger mit Aktivkomponente angeordnet ist. Das Filtermaterial kann z.B. in Form von Fasern, auch Endlosfasern oder Stapelfasern, in Form von Papier, auch gekrimptem Papier, in Form von Folie, auch gekrimpter Folie, als Vlies, als extrudierter Schaum oder in einer Mischform vorliegen. Als Material für das Filtermaterial eignen sich z.B. Cellu- loseacetat, Cellulose, Polymere und Polymerderivate (insbesondere Polyolefine, Stärke und Stärkederivate) sowie Naturfasern (vorzugsweise Hanf, Flachs oder auch Tabak) . Mischmaterialien sind ebenfalls denkbar.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Tabakrauchfilters mit Filtermaterial, in dem zur Reduzierung von Tabakrauchkomponenten Katalysatortrager mit oder ohne Aktivkomponente angeordnet ist, wird der Katalysatorträger, der optional mit einer Aktivkomponente versehen ist, in das Filtermaterial eingebracht. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten.
So kann der Katalysatorträger von einem Förderband auf das Filtermaterial eingerieselt werden, oder der Katalysatorträger wird mit dem Filtermaterial in einer Trommel gemischt.
Eine andere Möglichkeit ist das Aufstäuben des Katalysatorträgers auf das Filtermaterial, vorzugsweise in einer Pulverkammer. Die EP 0 913 100 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Substanzen auf ein Filtermaterial, die nach diesem Prinzip arbeiten und auch anwendbar sind, wenn als Substanz Katalysatorträger verwendet wird.
Ferner kann der Katalysatorträger in Pulsen mittels einer Luftdüse in einen Strang aus Filtermaterial eingebracht werden. Die Luftdüse mündet dabei koaxial in den Strang aus Filtermaterial. Das Prinzip dieses Verfahrens ist in der DE 100 10 176 AI erläutert.
Auch kann eine Suspension des Katalysatorträgers auf das Filtermaterial aufgebracht werden, wobei anschließend getrocknet wird. Es ist auch denkbar, bei der Herstellung eines aus Papier gefertigten Filtermaterials den Katalysatorträger in die Papierpulpe einzubringen. Eine weitere Möglichkeit ist das Zusetzen des Katalysatorträgers im Spinnprozess von Fasern, wenn das Filtermaterial Fasern aufweist.
Wenn das Filtermaterial aus Schaum gefertigt ist, kann der Katalysatorträger im Extrudierprozess bei der Herstellung eines derartigen Filtermaterials zugesetzt werden.
Die WO 01/80973 AI beschreibt ein Verfahren, in dem Substanzen in die Poren offenporiger Fasern eines offenporige Fasern enthaltenden Filtermaterials eingebracht werden, z.B. mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes. Ein' derartiges Verfahren lässt sich auch auf den Katalysatorträger anwenden.
In einem weiteren Beispiel wird der Katalysatorträger zwischen zwei Vlies- oder Papierbahnen aufgestrichen. Danach erfolgt ein Kalandrier- und ein Trocknungsprozess .
Wenn das Filtermaterial aus regenerierter Cellulose (z.B. "Lyocell") gefertigt ist, kann der Katalysatorträger, der optional mit einer Aktivkomponente versehen ist, bei der Extru- sion der Fasern dem Filtermaterial zugesetzt werden.
Daneben sind auch noch weitere Möglichkeiten denkbar, um den Katalysatorträger in Filtermaterial einzubringen.
Vorzugsweise ist der Tabakrauchfilter zur selektiven Reduzierung vorgegebener Tabakrauchkomponenten eingerichtet, z.B. von Blausäure (HCN) , Alkoholen (insbesondere Methanol) und/oder Carbony- len (insbesondere Acrolein, Diacetyl, 2-Butanon und/oder i-Bu- tyraldehyd) . Wie dies erreicht werden kann, ist aus den unten beschriebenen Beispielen ersichtlich. So eignen sich z.B. zur selektiven Reduzierung von HCN besonders gut ein mit Gold als Aktivkomponente versehener Katalysatorträger mit A1203 und Si02 oder ein mit Gold als Aktivkomponente versehener Katalysator- träger mit ZnO oder Hydrotalcit als Katalysatorträger mit oder ohne Aktivkomponente. Zur selektiven Reduzierung von Carbonylen sind Katalysatorträger mit A1203 und Si02, insbesondere bei einem Gewichtsverhältnis von Al203 zu Si02 von 1,5, oder Katalysatorträger mit Zeolithen, vorzugsweise vom Typ HY, besonders geeignet, jeweils mit oder ohne Aktivkomponente.
Der erfindungsgemäße Tabakrauchfilter ist insbesondere für Rauchprodukte wie Cigaretten, Cigarillos oder Filterhülsen (die zum Selbstfertigen von Cigaretten gebräuchlich sind) geeignet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen weiter erläutert.
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Wirkung von einem Katalysatorträger, der keine zusätzliche Aktivkomponente enthält, auf Tabakrauch, und zwar auf den Hauptstromrauch von Cigaretten.
Zur Untersuchung des Effekts von verschiedenen Katalysatorträgermaterialien auf den Gehalt ausgewählter Gasphasensubstanzen wurde eine 20-Kanal-Rauchmaschine der Firma Borgwaldt (RM 20/CS) mit 20 Cigaretten sowie optional mit einem Glasfaserfilter von 92 mm (Cambridgefilter) zur Abscheidung des Feuchtkondensates bestückt. Die Testcigaretten wurden zuvor gemäß ISO 3402 kon- ditioniert. Etwa 1000 mg einer jeweiligen Probe eines Katalysatorträgers wurden in einem Glasreaktor mit Frittenboden (Innendurchmesser 3,6 cm) eingewogen. Der Reaktor wurde während des Abrauchens von der gesamten Gasphase der 20 Cigaretten von oben her durchströmt. Bei Benutzung des Glasfaserfilters wurde der Reaktor unmittelbar hinter dem Glasfaserfilter positioniert. Tabelle 1 Prozentuale Änderung des Gehalts ausgewählter Gasphasenkomponenten im Cigaretten- Hauptstromrauch (Reaktormodell) für verschiedene Katalysatorträgermaterialien ohne zusätzliche Aktivkomponente, mit (CF) und ohne (Ges.-R.) Cambridgefilter
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Bei einer Einzelmessung wurden 20 Cigaretten gemäß ISO 3308 abgeraucht, das Feuch kondensat wurde bei vorhandenem Glasfaserfilter auf dem Glasfaserfilter abgeschieden, und die Gasphase wurde durch den Reaktor zur Pumpe der Rauchmaschine geleitet. Mittels eines Probenahmeventils wurden definierte Züge von unterschiedlichen Cigaretten für die anschließende Analyse genommen und in einem Kolbenprober aus Glas gesammelt. Unmittelbar nach dem Abrauchen wurden 6 ml einer jeweiligen Gasprobe mit einer Probenschleife in den Injektor eines GasChromatographen überführt, aufgetrennt und mittels FID (Flame Ionisation Detec- tion) detektiert. Als interner Standard (Kalibrierung) wurde ein zertifiziertes Prüfgas von Methan in Stickstoff verwendet.
Eine Quantifizierung wurde' für die folgenden Gasphasenkomponenten durchgeführt: Isopren, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Furan, i-Butyraldehyd, Äceton, Acrolein, 2-Methylfuran, 2-Butanon, Methanol, Benzol-, 3-Buten-2-on, 2, 5-Dimetylfuran,. Diacetyl, Ace- tonitril, Cyanwasserstoff, Toluol, Styrol, Acrylonitril, 1,3- Butadien (Absolutwerte in μg pro Cigarette) . Für die Auswertung der Ergebnisse wurden jeweils zwei Einzelmessungen gemittelt.
Zur Beurteilung der Effekte unterschiedlicher Katalysatorträgermaterialien wurden die Ergebnisse mit denen einer Vergleichsmessung in Relation gesetzt. Die Vergleichsmessung erfolgte ohne Katalysatorträgermaterial, d.h. mit leerem Reaktor.
Die Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung der Ergebnisse für verschiedene Katalysatorträgermaterialien. ' Angegeben ist jeweils die prozentuale Änderung des Gehalts der jeweiligen Gasphasenkomponente relativ zur Vergleichsmessung mit leerem Reaktor, und zwar für jeden Katalysatorträger in der ersten Spalte bei Verwendung des Glasfaserfilters (CF) bei abgeschiedenem Feuchtkondensat und in der zweiten Spalte ohne Verwendung des Glasfaserfilters, wenn die Trägermaterialien dem Gesamtrauch (Ges.-R.) ausgesetzt waren. Für die Katalysatorträgermaterialien sind als Abkürzung Handelsnamen benutzt.
Das als "Siral 5" bezeichnete Material enthält eine Mischung aus AI2O3 (als Boehmit) und Si02 im Gewichtsverhältnis 95 zu 5 und wurde vor der Verwendung bei etwa 200°C bis 300°C kalziniert, was zu einer Reduzierung des ursprünglichen, als Glühverlust messbaren Wasseranteils von ca. 25 Gew.-% auf einen niedrigeren Wert führte. Ein entsprechendes, aber vom Hersteller bei etwa 600°C kalziniertes Material wird von Sasol- Germany GmbH unter der Bezeichnung "Siralox 5/320" vertrieben. Weitere Bestandteile sind Kohlenstoff mit etwa 0,2 Gew.-%, Fe03 mit etwa 0,01 Gew.-% und Na20 mit etwa 0,005 Gew.-%. Die Schüttdichte liegt im Bereich von 450 bis 650 g/1 und der Medianwert der Teilchengröße bei etwa 50 μm. Zur Bestimmung des Glühverlusts wird eine Materialprobe bei einer Temperatursteigerungsrate von 15 K/min auf 150°C erwärmt und anschließend, nachdem sich die Probenmasse nicht mehr geändert hat, bei einer Temperatursteigerungsrate von ca. 40 K/min auf 950°C. Nach Erreichen einer konstanten Masse ergibt sich der Glühverlust als Differenz zu der Ausgangsmasse der Probe .
Die beiden "Puralox"-Materialien werden ebenfalls von der Sasol Germany GmbH vertrieben und enthalten im Wesentlichen A1203. 98,7 Gew.-% des Materials haben eine Korngröße von weniger als 125 μm.
Das Katalysatorträgermaterial "Kronos 1001" (Kronos International, Inc.) besteht zu mindestens 99% aus Ti02 bei einer Dichte von 3,8 g/cm3 (typisch für Anatas-Pigmente) und einer Schüttdichte von 450 g/1 bis 700 g/1.
"Siralox 1.5/250" (Sasol Germany GmbH) enthält Al203 und Si02 im Gewichtsverhältnis 98,3 zu 1,7 sowie Wasser, wobei der Glühverlust (siehe oben) 8,1 Gew.-% beträgt. Die spezifische Oberfläche des Materials liegt bei 248 m2/g, die Schüttdichte bei ca. 680 g/1. 76,6 Gew.-% des Materials haben eine Korngröße von unter 90 μm.
Beispiel 2
Mit den Messungen zu diesem Beispiel wurde der Effekt verschiedener Katalysatoren mit Aktivkomponente und verschiedenen Katalysatorträgern auf den Gehalt ausgewählter Gasphasenkomponenten untersucht. Die Messungen wurden mit derselben Apparatur (20- Kanal-Rauchmaschine mit Glasfaserfilter und Glasreaktor für die Probe) durchgeführt, wie im Beispiel 1 beschrieben.
In der Tabelle 2 sind die Ergebnisse für verschiedene Katalysatorträger zusammengestellt. Als Aktivkomponente wurde in allen Fällen feindispers verteiltes Gold verwendet. Die Katalysatorträger "Siral 5", "Puralox" sowie "Kronos 1001" wurden bereits im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 erläutert. Die Tabelle 2 enthält außerdem Ergebnisse für den Katalysatorträger Zinkoxid (ZnO; hergestellt über Fällung aus Zinknitrat-Hexahydrat und NaOH, dann calciniert bei 250°C für 3 Stunden) .
Bei den in der Tabelle 2 zusammengefassten Messungen wurde stets ein Glasfaserfilter (Cambridgefilter) verwendet, so dass das Feuchtkondensat auf diesem Filter abgeschieden wurde.
In der Tabelle 2 ist für jeden Katalysatorträger in der ersten Spalte der Trägereffekt angegeben, d.h. die prozentuale Änderung des Gehalts der entsprechenden Gasphasenkomponente in Bezug auf die Vergleichsmessung bei leerem Reaktor. Ein Minuszeichen bedeutet dabei, genauso wie im Beispiel 1, eine Abnahme. Der Katalysatoreffekt in der jeweiligen zweiten Spalte ist die prozentuale Änderung relativ zu der jeweiligen Messung mit Katalysatorträger allein, also ohne Aktivkomponente, und gibt demnach Tabelle 2 Prozentuale Änderung des Gehalts ausgewählter Gasphasenkomponenten im Cigaretten- Hauptstromrauch (Reaktormodell, mit Cambridegfilter) für verschiedene Katalysatorträgermaterialien; Trägereffekt: ohne Aktivkomponente; Katalysatoreffekt: mit Gold-Aktivkomponente (Zusatzeffekt)
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die zusätzliche Verbesserung an, die sich mit Hilfe der Aktivkomponente erzielen lässt.
Die in den Tabellen 1 und 2 zusammengefassten Ergebnisse zeigen, dass sowohl die untersuchten oxidischen Katalysatorträgermaterialien allein als auch die entsprechenden Goldkatalysatoren geeignete Systeme zur Abreicherung ausgewählter organischer Inhaltsstoffe von Cigarettenrauch sind. Insbesondere für HCN wird eine starke Reduzierung erreicht, bis hin zur völligen Entfernung aus der Gasphase (bei dem System "Siral 5"/Gold-Aktivkomponente) .
In Abhängigkeit von den verwendeten Materialien ("Siral 5", "Puralox", "Kronos 1001", Zinkoxid) werden unterschiedliche Ab- reicherungs- oder Reduzierungseffekte für einzelne Substanzklassen beobachtet. Mit "Siral 5" und "Puralox" wurden schon ohne Verwendung von Gold-Aktivkomponente für i-Butyraldehyd, Methanol, Diacetyl und HCN Absenkungen von 50% bis 80% gefunden. Die entsprechenden Gold-Trägerkatalysatoren bewirken zusätzliche Anreicherungen. Die Versuche mit Trägermaterialien (Tabelle 1) zeigen ähnliche Effekte auch bei Anwesenheit von Kondensat (Ab- rauchen ohne Cambridefilter, d.h. mit Gesamtrauch) . Diese Beobachtungen lassen darauf schließen, dass die Abreicherung einkomplexer Vorgang ist, der wahrscheinlich auf katalytische, ad- sorptive und reaktive Prozesse zurückzuführen ist. Die oberflächenchemischen (Lewis- und Brönstedt-azide, basische, hydrophil-, hydrophobe) und texturellen (spezifische Oberfläche, Porosität) Eigenschaften der Katalysatorträgermaterialien und der kompletten Katalysatoren (mit Aktivkomponente und Katalysatorträger) sind von großem Einfluss. Neben den in den Beispielen 1 und 2 untersuchten oxidischen Trägermaterialien zeigen strukturierte mikroporöse (Zeolithe) und mesoporöse Materialien ebenfalls Abreicherungseigenschaften, insbesondere gegenüber aromatischen Substanzen. Beispiel 3
Weitere Trägermaterialien, nämlich Zeolithe verschiedener Typen, wurden analog zum Beispiel 1 untersucht, wobei die Werte für den Gesamtrauch in Tabelle 3 angegeben sind.
Bei HY(D)-20 handelt es sich um einen 20 Minuten lang dealuminierten HY-Zeolith, der zuvor in der Natriumform vorlag und durch mehrmaligen Ionenaustausch in die Salzform, nämlich die Ammonium-Form, und dann durch hydrothermale Behandlung bzw. thermische Zersetzung bei 400°C in die H-Form überführt wurde. Durch das Herauslösen der Aluminium-Atome aus dem Gerüst wurde die Zahl der Brönsted-Zentren erniedrigt. Gleichzeitig bilden die aus dem Gerüst entfernten AI-Atome Lewis-Zentren aus.
Tabelle 3 Prozentuale Änderung des Gehalts ausgewählter Gasphasenkomponenten im Cigaretten-Hauptstromrauch (Reaktormodell) für verschiedene mikroporöse Katalysatorträgermaterialien mit einer Porengröße von weniger als 2 nm (ohne zusätzliche Aktivkomponente) , ohne Cambridgefilter
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Beispiel 4
Die in Tabelle 4 aufgeführten Katalysatorträger bzw. Katalysatorträger mit Aktivkomponente Gold bewirken eine hohe selektive Reduktion von HCN. Die Messungen wurden analog zum Beispiel 1 ausgeführt. In einigen Fällen wurde ein Cambridgefilter verwendet.
Hydrotalcite sind schichtförmig aufgebaute Mg-Al-Doppel- hydroxide,' bei denen der Magnesiumgehalt in % angegeben wird. Das Hydrotalcit Mg30 (550°C) enthält also 30% Magnesium und wurde bei 550°C kalziniert. Bei thermischer Behandlung gehen Hydrotalcite in den amorphen Zustand über.
Mesoporöses A1203 hat einen Porendurchmesser zwischen 2 nm und 50 nm, hier 10 nm.
Tabelle 4 Prozentuale Änderung des Gehalts von HCN im Cigaret- ten-Hauptstromrauch (Reaktormodell) für verschiedene Katalysatorträgermaterialien (ohne zusätzliche Aktivkomponente oder mit Gold (Au) als Aktivkomponente) , mit (+) oder ohne (-) Cambridgefilter (CF)
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Beispiel 5
Die in Tabelle 5 aufgeführten Katalysatorträger bzw. Katalysatorträger mit Aktivkomponente Gold bewirken eine hohe selektive Reduktion für Carbonyle (Ketone, Aldehyde) . Die Messungen wurde wieder analog zum Beispiel 1 ausgeführt.
Die Werte für Aldehyde und Ketone in der Tabelle wurden ermittelt, indem die Mittelwerte der prozentualen Absenkung der folgenden Substanzen gebildet wurden:
Für Aldehyde: Acrolein, Acetaldehyd, Propionaldehyd und i- Butyraldehyd;
Für Ketone: Aceton, 2-Butanon, 3-Buten-2-on und Diacetyl.
Al-MMS' 100 ist ein Aluminium-substituiertes mesoporöses silikatisches Molekularsieb mit einem Porendurchmesser von 10 nm.
Tabelle 5 Prozentuale Änderung des Gehalts von Aldehyden und Ketonen im Cigaretten-Hauptstromrauch (Reaktormodell) für verschiedene Katalysatorträgermaterialien (ohne zusätzliche Aktivkomponente oder mit Gold (Au) als Aktivkomponente) , mit (+) oder ohne (-) Cambridgefilter (CF)
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Beispiel 6
Aktivkomponenten eines Katalysators werden durch Auffällen auf Trägermaterialien (Katalysatorträger) aufgebracht, wie anhand des folgenden Beispiels zur Präparation eines Gold/"Siral 5"- Trägerkatalysators erläutert.
Eine wässrige Trägersuspension von 30 g "Siral 5" (amorphes Alumosilikat, siehe Beispiel 1) in 500 ml Wasser wurde unter Rühren auf 70 °C erwärmt und auf einen pH=7 eingestellt. Hierzu wurde unter Rühren ein Gemisch bestehend aus 900 mg Tetrachlo- rogoldsäure, 450 ml destilliertem Wasser und 6 g Harnstoff gegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 70 °C erhitzt und 5h bei 70 °C gerührt. Nach Zugabe von weiteren 2 g Harnstoff und Rühren (14h/70°C) wurde die Mischung abgekühlt und mit einer Ma- gnesiumcitratlösung (4,17 g MgHC6H507- 5H20 in 90 ml Wasser) versetzt, deren pH-Wert zuvor mit 0,ln NaOH auf 7 eingestellt wurde. Nach einer Rührzeit von 1 bis 7 Tagen wurde der Feststoff durch Zentrifugieren abgetrennt, dreimal mit 500 ml Wasser gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von < 50 hPa für 17h bei Raumtemperatur und 4h bei 50 °C getrocknet und anschließend leicht gemörsert. Der erhaltene Katalysator wurde in Luft mit einer Aufheizrate von 1 K/min auf 250 °C erhitzt und 3h bei dieser Temperatur gehalten. Die Ausbeute betrug 28,8 g. Beispiel 7
Lyocellfasern mit 25% Kohle wurden nach einem Extrusionsver- fahren hergestellt, wie z.B. in DE 100 53 359 AI beschrieben, wobei die Korngröße der Aktivkohle unter 12 μm lag.
Die Fasern wurden wie in Beispiel 1 untersucht. Die Werte für die Gasphasenabsenkung sind in Tabelle 6 aufgeführt. Dabei wurde die Einwaage der Fasern so gewählt, dass die Messung mit den Werten aus den Beispielen 1 bis 5 vergleichbar ist und einer Nettoeinwaage von etwa 1000 mg Aktivkohle entspricht.
Tabelle 6 Prozentuale Änderung des Gehalts ausgewählter Gasphasenkomponenten im Cigaretten-Hauptstromrauch (Reaktormodell) für Lyocellfasern mit 25% Aktivkohle (ohne zusätzliche Aktivkomponente) , ohne Cambridgefilter
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Claims

Patentansprüche
1. Tabakrauchfilter, in dem zur Reduzierung von Tabakrauchkomponenten ein Katalysatorträger angeordnet ist.
2. Tabakrauchfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger mit einer Aktivkomponente versehen ist.
3. Tabakrauchfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente metallische Aktivzentren aufweist.
4. Tabakrauchfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente mindestens ein katalytisch aktives Metall aufweist, das als Metall oder Metallverbindung vorliegt, vorzugsweise in Form von Partikeln mit einer Größe im Bereich von 1 nm bis 100 nm.
5. Tabakrauchfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente mindestens ein katalytisch aktives Metall aufweist, das als Metall oder Metallverbindung vorliegt, und zwar in Form von Partikeln mit einer Größe im Bereich von 1 nm bis 20 nm.
6. Tabakrauchfilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente mindestens ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Metall aufweist: Gold, Kupfer, Palladium, Platin, Ruthenium, Silber.
7. Tabakrauchfilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente Gold aufweist.
8. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Aktivkompo- nente zu Katalysatorträger im Bereich von 0,002 bis 0,04 liegt .
9. Tabakrauchfilter nach einem der Anspüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkomponente mit einem Auffällungsverfahren aufgebracht ist.
10. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger saure oder alkalische Eigenschaften hat.
11. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger saure Eigenschaften hat.
12. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger mindestens eines der aus der folgenden- Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: Ti02, α-Fe203, A1203, Si02, ZnO, Zeoli- the, Ionenaustauscher, karbonisierte Ionenaustauscher, Aktivkohlen.
13. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger mindestens eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: Aluminiumhydroxid, Siliciumhydroxid.
14. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger mindestens eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: MgO, Hydrotalcit.
15. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger mindestens eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Ma- terialien aufweist: Zeolithe vom Typ HY, Zeolithe vom Typ H-Beta, Zeolithe vom Typ H-ZSM5, Zeolithe vom Typ HY(D).
16. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger A1203 und Si02 aufweist, wobei vorzugsweise das Gewichtsverhältnis von A1203 zu Si02 im Bereich von 0,5 bis 100, vorzugsweise 1,5 bis 40, liegt und wobei vorzugsweise weitere Bestandteile des Katalysatorträgers außer Wasser zusammen weniger als 0,4 Gew.-% ausmachen.
17. Tabakrauchfilter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von A1203 zu Si02 einen der aus der folgenden Liste ausgewählten Werte annimmt: 19, 4, 1,5.
18. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Katalysatorträger als feste Säure in Salzform zugegeben worden ist, vorzugsweise Zeo- lith als Ammoniumsalz, und durch Erhitzen und/oder Ansäuern in H-Form überführt worden ist.
19. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche -1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger eine Porengröße von mindestens 0,3 nm und vorzugsweise von höchstens 100 nm hat.
20. Tabakrauchfilter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger eine Porengröße von mindestens 3 nm und optional von mindestens 10 nm hat.
21. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger in mindestens einer der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Formen vorliegt: mikrofeiner Staub mit Partikelgrößen im Be- reich von 1 μm bis 15 μm, Pulver oder Granulat mit Partikelgrößen im Bereich von 10 μm bis 2,5 mm, Fasern mit Durchmessern im Bereich von 1 μm bis 100 μm, extrudierter Filterkörper.
22. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger eine körnige Struktur hat, wobei vorzugsweise mehr als 98 Gew.-% des Katalysatorträgers eine Korngröße von unter 150 μm haben.
23. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabakrauchfilter eine der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Formen hat: Monofil- ter, Doppelfilter, Dreifachfilter, Vierfachfilter, Fünffachfilter, Mehrfachfilter, Corefilter, Recessfilter, Kammerfilter, Kammerfilter mit Katalysatorträger in Kammer.
24. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabakrauchfilter zur selektiven Reduzierung vorgegebener Tabakrauchkomponenten eingerichtet ist.
25. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabakrauchfilter zur Reduzierung mindestens einer der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Substanzen eingerichtet ist: HCN; Alkohole, vorzugsweise Methanol; Carbonyle, vorzugsweise Acrolein, Di- acetyl, 2-Butanon, i-Butyraldehyd, Acetaldehyd, Propional- dehyd, Aceton, 3-Buten-2-on.
26. Tabakrauchfilter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabakrauchfilter zur selektiven Reduzierung von HCN eingerichtet ist, wobei der Tabakrauchfilter vorzugsweise einen mit Gold als Aktivkomponente versehenen Kata- lysatorträger gemäß Anspruch 16 und/oder einen mit Gold als Aktivkomponente versehenen Katalysatorträger mit ZnO und/oder Hydrotalcit als Katalysatorträger mit oder ohne Aktivkomponente aufweist.
27. Tabakrauchfilter nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Tabakrauchfilter zur selektiven Reduzierung von Carbonylen eingerichtet ist, wobei der Tabakrauchfilter vorzugsweise einen Katalysatorträger gemäß Anspruch 16 mit einem Gewichtsverhältnis von Al203 zu Si02 von 1,5 mit oder ohne Aktivkomponente und/oder einen Ka-- talysatorträger mit Zeolithen, vorzugsweise vom Typ HY, mit oder ohne Aktivkomponente aufweist.
28. Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch Filtermaterial, in dem zur Reduzierung von Tabakrauchkomponenten Katalysatorträger ohne Aktivkomponente oder Katalysatorträger mit Aktivkomponente- angeordnet ist.
29. Tabakrauchfilter nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial in mindestens einer der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Formen vorliegt: Fasern, Endlosfasern, Stapelfasern; Papier, gekrimptes Papier; Folie, gekrimpte Folie; Vlies; extrudierter Schaum.
30. Tabakrauchfilter nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial mindestens eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Materialien aufweist: Celluloseacetat; Cellulose; Polymere, Polymerderivate, vorzugsweise als Polyolefine, Stärke, Stärkederivate; Naturfasern, vorzugsweise als Hanf, Flachs, Tabak.
31. Rauchprodukt mit einem Tabakrauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Rauchprodukt vorzugsweise eine Cigarette, ein Cigarillo oder eine Filterhülse ist.
32. Verfahren zum Herstellen eines Tabakrauchfilters nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Katalysatorträger, der optional mit einer Aktivkomponente versehen ist, auf eine der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Weisen in das Filtermaterial eingebracht wird: Einrieseln des Katalysatorträgers von einem Förderband auf das Filtermaterial; Mischen des Katalysatorträgers mit dem Filtermaterial in einer Trommel; Aufstäuben des Katalysatorträgers auf das Filtermaterial, vorzugsweise in einer Pulverkammer; gepulstes Einbringen des Katalysatorträgers in einen Strang aus Filtermaterial mittels einer Luftdüse, die koaxial in den Strang aus Filtermaterial mündet; Aufbringen einer Suspension des Katalysatorträgers auf das Filtermaterial und anschließendes Trocknen; Einbringen des Katalysatorträgers in die Papierpulpe bei der Herstellung eines aus Papier gefertigten Filtermaterials; Zusetzen des Katalysatorträgers im Spinnprozess bei der Herstellung eines aus Fasern gefertigten Filtermaterials; Zusetzen des Katalysatorträgers im Extrudierprozess bei der Herstellung eines aus einem Schaum gefertigten Filtermaterials; Einbringen des Katalysatorträgers in die Poren offenporiger Fasern eines offenporige Fasern enthaltenden Filtermaterials, vorzugsweise mittels eines elektrostatischen Feldes; Aufstreichen des Katalysatorträgers zwischen zwei Vlies- oder Papierbahnen, Kalandrieren und Trocknen.
33. Verfahren zum Herstellen eines Tabakrauchfilters nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Katalysatorträger, der optional mit einer Aktivkomponente versehen ist, bei der Extrusion eines aus regenerierter Cellulose gefertigten Filtermaterials dem Filtermaterial zugesetzt wird.
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