CH318802A - Filter zum Unschädlichmachen flüchtiger Substanzen im Tabakrauch - Google Patents

Description

  Filter zum     Unschädlichmachen    flüchtiger Substanzen im Tabakrauch    Die Erfindung     bezieht        sich    auf     einen    Fil  ter zum     Unschädlichmachen        flüchtiger    Sub  stanzen im Tabakrauch, bei welchem ein Hohl  raum, durch den der Rauch geleitet wird,  Mittel enthält, an die sich die     gestutdheits-          schädlichen    flüchtigen     Bestlandteile    binden  sollen, und bezweckt die     Schaffang    eines Fil  ters von erhöhter     Wirksamkeit.     



  Bekanntlich geht. das Streben dahin,       die    im Tabakrauch enthaltenen     gesundsheit..s-          schädlichen    Stoffe dadurch     unwirksam    zu ma  chen, dass diese Stoffe an     Adsorptionsmittel     gebunden werden, die in einem Filter an  geordnet     sind,    durch welche der Rauch hin  durchgeleitet wird. Es werden hierfür indiffe  rente     Adsorptionsmittel,    wie z. B.     Kohle,        Kie-          selsäuregele,    feinporiges Filtermaterial oder       "##l'atte    usw., verwandt.

   Auch wurde     versucht,     die schädigende Wirkung des     Nikotins    da  durch aufzuheben, dass Filterschichten ver  wandt wurden, die mit Säuren und ausserdem  allenfalls mit     Oxydationsmitteln    imprägniert  sind. Alle diese Mittel haben den Nachteil,  dass für eine gute     Adsorption    verhältnismässig  grosse Filterflächen erforderlich sind. .Auch  hat     es    sieh     herausgestellt,        d@ass    es bei den be  kannten Filtern nicht möglich ist, den gröss  ten Teil der flüchtigen und gesundheitsschäd  lichen Bestandteile des Tabakrauches an das  Filtermaterial     zu    binden.

      Es wurde nun     gefunden,    dass eine weit  gehende Bindung der flüchtigen     Bestandteile     des Tabakrauches dann möglich ist,     wenn    als       Filtermittel    mindestens ein     Kationenaustau-          scher    in gekörnter     Form    gemeinsam mit min  d,estens einer schwer flüchtigen basischen       Aminoverbindung,    die auf     einem    gekörnten  porösen     Material        adsorbiert    vorliegt, verwen  det wird.  



  Der Tabakrauch enthält bekanntlich flüch  tige basische Verbindungen, wie das schäd  liche Nikotin, daneben saure und neutrale  Substanzen. Durch die Verwendung der ge  nannten     Filtermittel    werden, wie sich zeigte,  die im Tabakrauch entstandenen sauren und  basischen     Reaktionsprodukte    weitgehend ge  bunden.

   Als.     Kationenaustauscher    hat sich be  sonders     sulfonierte    Kohle mit einer Korngrösse  von 1-2 mm     bewährt.    Als     basische        Amino-          verbindung    hat sich besonders     1-Amino-ätha-          nol-2        bewährt.    Die Filtermittel können ausser  dem noch     mindestens    einen     Anionenaustau-          scher.,    wie z.

   B.     quaternäre        Ammoniumbasen     auf     Polystyrolbasis,        Phenol-Formaldehyd-          Amin-Harze,    sekundäre Amine auf Polystyrol  basis u. a. enthalten, z. B. solche, wie sie im       IIandel    erhältlich sind. Zur Bindung saurer       Bestandteile    des Rauches genügt allenfalls an       Stelle    eines besonderen     Anionenaustauschers         auch Kohle, die mit     basischen    Verbindungen       getränkt        ist.     



       Carbony        lverbindungen,    die neben den basi  schen und sauren     Bestandteilen    im Tabak  ; rauch enthalten     sind,    werden durch den     er-          findiuwgsgemässen    Gehalt der Filtermittel an  basischen     Aminoverbindungen,,    wie     Phenyl-          hydrazin,        Semicarba.zid,        Thiosemicarbazid    und  deren     Substitutionsprodukten    usw.,

   zu     festen     schwer -flüchtigen     Produkten        (Plieny.Ihydra-          zone,        Semicarbazone,        Thiosemicarbazone        usw.)          umgesetzt    und somit     ebenfalls    aus dem Rauch  entfernt.

   Als     Carbonylreagenzien    können auch  andere basische     Aminoverbindungen    verwen  det werden,     insbesondere        1,2-Aminoalkohole     und Diamine, die in Farm eines     Adsorbats     auf     Aktivkohle    von 1-2     mm    Korngrösse       gleichzeitig    die     Funktionen        eines        Anionenaus-          tauschers        mitübernehmen.    Die Umsetzung der       Carbonylverbindungen    mit     1,

  2-Aminoalkohalen     oder Diaminen führt zur Bildung schwer  flüchtiger     heterocyelischer        Ringverbindungen.     



       Aminoäthanolkohle        kann,    folgendermassen  hergestellt werden;  Zu 1.00 g      Carboraffin -Ko#hle        (Marken-          produkt)    mit einer Korngrösse von 1,0 bis  1,75     mm    wird unter Kühlung eine Lösung von  10 g     1-Amino-äthanol@2    in 200     em3    Wasser  gegeben. Das     überschüssige        Wasser    wird im  Vakuum oder bei gewöhnlichem Druck ver  dampft. Die so behandelte Kohle     muss    ver  schlossen aufbewahrt werden.

   An Stelle von     1-          Amino-äthanol-2    kann man auch     Diäthyl-          aminoä,thanol,        Piperidin,        D.iäthanolamin    und  ähnliche     organische    Basen nehmen.     Als        Ver-          dünnungsmittel    lässt sich auch Alkohol, Äther       und    ähnliche     Flüssigkeiten    verwenden.  



  Die     Wirkung    eines     Kationenaustauschers     auf den Tabakrauch ergibt sich aus folgendem  Versuch  In einen     Hohlraiun    einer     Zigarettenspitze     wird ein grobkörniger     Kationenaustauscher,          bestehend        aus        sulfonierter    Kohle,

   eingefüllt  und der Rauch einer brennenden Zigarette       hindurchgeleitet.    Zur Prüfung der     Adsorp-          tionswirkung    werden die übrigbleibenden ab  ziehenden Gase mit flüchtigen Bestandteilen  durch eine .dichte     Watteschicht    und weiter    durch eine bestimmte Menge     Salzsäure    und       anschliessend,    Natronlauge     geführt.    Bei     guter          Adsorption        wird    die Watte kaum gefärbt,  während sie ohne     Filtereinsatz    tief dunkel  braun wird.

   Nach Beendigung     des        Versuches     wird die Watte mit Äther bis zur Farblosig  keit extrahiert und der Äther abgedampft,  wobei je nach den     Versuchsbedingungen    eine  schwach bis tief dunkel gefärbte,     teerartige     Masse zurückbleibt. Nach :dem Ansäuern mit  verdünnter Schwefelsäure wird dann     mit,    einer  fünffach     normalen        Kaliumpermanganatlösung     bei     Zimmertemperatur    oxydiert. Aus der  Grösse     des    Verbrauches au Oxydationsmitteln  lässt sich auf die     Adsorptionswirkung    schlie  ssen.

   Durch     Zurücktitrieren    der Salzsäure und  der     Natronlauge    können die     Werte    der basi  schen bzw. der sauren     Bestandteile    der abzie  henden Gase     bestimmt    werden.  



  Im obigen Falle     ist-    auch bei mehrmaligem  Verwenden des Filters nur eine schwache Fär  bung der     MTatteschicht    festzustellen. Die Zah  len für die bei der     Titration    verbrauchte     Ka-          liumpermanganatlösung    liegen bei 0,18 bis  1,18     cm3.    Bei derselben Versuchsanordnung  sind .die Zahlen:

   ohne einen Filter     3,64-3,87;     mit     Kieselsäuregel    (Handelsware)     1,78-2,63;     mit :einer gewöhnlichen Kohle     (Handelsware)          2,94--3,10.    Hierbei     ist    schon äusserlich an der  dunklen Färbung der     Watteschicht    die ge  ringe     Adsorptionswirkung    zu sehen.

   Auch  durch     Fällen    mit     Pikrinsäure    lässt sich aus ,  dem     Ätherextrakt    der drei letzten     Versuche     Nikotin nachweisen, während     dies    bei der An  ordnung mit, dem     Kationenaustauscher    nicht  gelingt.  



  <I>Beispiel</I>  In eine     Glasröhre    von 35 mm Länge     und     5 mm Durchmesser werden zunächst. 0,5 g  eines     Kationenaustauschers,    z. B. das Handels  produkt      Amberlite        IR    120 , ein sulfoniertes       Polystyrolharz    mit. etwa 1,2 mm Korngrösse       eingefüllt.    Dann wird, durch einen schmalen  gut durchlässigen     Wattepropfen    getrennt,  0,1 g eines     r1nionenaustauschers,    z.

   B.     eines     im Handel erhältlichen     Phenol-Formaldehyd-          Amin-Harzes,    mit 0,9     nun    Korngrösse und  dann, wieder durch einen     Wattepropfen    ge-      trennt., 0,2 g Aktivkohle mit etwa     1,2-1,4    mm       Korngrösse,        an        die        etwa    5     %        Di-2,2'-oxy-äthyl-          amin        adsorbiert    sind,

       nachgefüllt    und     das     Ende der Röhre mit einem durchlöcherten  Deckel     verschlossen.     



  In     diesem        Falle    wurde die Kohle mit dem  darauf     adsorbierten    Stoff wie folgt     hergestellt:     1 g     Di    2,2!     oxy-äthylamin        wird        untergutem     Rühren langsam zu 1 g Aktivkohle zugegeben,  wobei die     Zusammensetzung    sich     erwärmt.    Der  feuchte Brei     wird    zu weiteren 19 g Aktivkohle  unter     heftigem    Rühren langsam zugegeben.

    Man     erhält    ein homogenes Pulver, das nicht  mehr nach dem Amin riecht,     trocken        ist    und  unbegrenzt lange aufbewahrt werden kann.  



  Durch das Experiment wurde festgestellt,  dass die Filtermaterialien     gemischt    werden  können. Wegen der unterschiedlichen Eigen  schuften der     Kationenaustauseher,    der An  ionenaustauseher und der organischen Basen  wäre eher anzunehmen     gewesen,    dass sich     diese     Stoffe bei längerem Kontakt in den Mischun  gen     gegenseitig        beeinflussen        würden.    Da eine  solche     Beeinflussung    nicht     eintritt,        ist    es mög  lich,

   die Filterpatronen     wesentlich    einfacher       herzustellen.    Man kann mittels einer Abfüll  vorrichtung, z.. B. einem      Runidläufer ,    die       fertigen    Mischungen aus den     verschiedensten          Filtermaterialien    genau dosieren und konti  nuierlich rasch in die Patronenhüllen abfül  len. Auch das Aufsetzen des     Verschlussdeekels     und das Verschliessen der     Patrone    mit Klebe  mittel oder     Wärmebehandlung    kann automa  tisch vorgenommen     werden.     



  Solche     Filtermaterialmischungen    können       bestehen    aus:  2     Gewichtsteilen.        Kationenaustauscher        (sul-          fonierte    Kohle) und 1 Gewichtsteil     Aktivkohle          mit        etwa        1%        1-Amino-äthanol-2        oder     2     Gewichtsteilen        Kationenaustauscher        (sul-          fonierte    Kohle) und 1,

  5 Gewichtsteile     Aktiv-          kohle        mit        etwa        1%        oder        zwischen        0,1        und          1%        liegenden        Mengen        1-Methylamino-äthanol-          2,    oder  3 Gewichtsteilen     gationenaustauscher        (Phe-          nolsulfonsäureharz),

      1     Gewichtsteil        Anionen-          austauscher        (sekundäres    Amin auf Polystyrol-         basis)    und 1     Gewichtsteil    aktivierter Tonerde       mit        etwa        5%        Phenylhydxazin        oder     4     Gewichtsteilen        Kationenaustauscher        (sul-          fonierte    Kohle)

   wie sie für     die        Wasserauf-          bereitung    gebraucht wird-, . 1     Gewichtsteil          Anionenaustauscher        (quaternäre    Ammonium  base mit -abgeschwächter     Basizität    auf     P.oly-          styrolbasis),

      1     Gewichtsteil        Silicagel    mit etwa       1%        Semicarbazid        und    1     Gewichtsteil        Adsor-          bens        aus        kleinen    Papierkügelchen mit etwa       1%        Glucamim     Durch einen     Versuch    an einem gegen Niko  tin     beim        Rauchen        überempfindlichen    Men  schen     wurde    diese     gute    

  Filterwirkung     bestä-          tigt.    Während die     Versuchsperson    eine Ziga  rette durch eine     Zigarettenspitze    mit einem       Filterpatroneneinsatz    von 3,5 cm Länge und  etwa 0,5 cm     Durchmesser,    gefüllt mit 0,5 g       sulfonierter    Kohle     (Korngrösse        1,2-1,5        mm)     und 0,25 g      Carborafin ,    mit     0,025,g        Amino-          äthanol        getränkt,

      ohne jede Anzeichen     einer          Beschwerde    rauchen konnte, musste     sie    beim  Rauchen ohne     diesen        Filterschutz    schon nach  wenigen Zügen aufhören, da sich die bekann  ten     Erscheinungen    der     Nikatinüberempfind-          1ichkeit    heftig bemerkbar machten.  



  Der neue Filter     zum        Unschädlichmachen          flüchtiger        Bestandteile    beim Rauchen bietet  verschiedene Vorteile gegenüber den bisher  bekannten     Filtern.    Bei gleicher Schichtdicke  wie bei     handelsüblichen        Filtern    zeigt der     er-          findmigsgemässe    Filter     die    mehrfache     Filter-          wirkung.    Er     filtriert    nicht nur teerhaltige  Stoffe, sondern hält auch     basische,    wie z. B.

    Nikotin,     saure    und     ferner    auch solche     Bestand     teile des Rauches     selektiv    zurück, welche     ehe-          mische        Umsetzungen        mit    den     Adsorptionsstof-          fen    einzugehen vermögen,     also    Bestandteile,  welche     die        Gesundheit    schädigende Wirkung       ausüben.    Obwohl der neue Filter eine grosse  Filterwirkung hat,

       beeinträchtigt    er nicht den       Genuss    des Rauchens, da     immer    noch -genü  gende Mengen von     Duftstoffen    durch den  Filter hindurch gehen, was bei der     Benützung          des    Filters als besonderer     Vorzug        anzusehen     ist.  



  Der Filter kann in den     verschiedensten     Ausführungen     Verwendung    finden. Die Zeich-           nung    veranschaulicht verschiedene     Ausfüh-          rungsbeispiele    hierfür.  



       Fig.1    lässt die     Unterbringung    der Filter  masse     in    einem     zylindrischen    Behälter er  kennen.  



       Fig.    2 veranschaulicht die     Verschlussmem-          branen    des zylindrischen Behälters.  



       Fig.    3 gibt     eine        Zigarettenspitze    wieder mit  angedeutetem Hohlraum zur Aufnahme des       Filters.     



       Fig.4    verdeutlicht eine Filterausbildung,  bei welcher der     Filter        unmittelbar    an eine  Zigarre oder an eine Zigarette angesteckt wer  den kann.  



       Fig.5    lässt eine     Verschlussmembran    mit  Zeichen zum     Kenntliehmachen    des Verbrau  ches     des        Filters        erkennen.     



  Gemäss     Fig.1        befindet    sich der     Filterstoff     in einem     zylindrischen    Behälter 1, der bei  spielsweise aus Natur- oder     Kunststoff    gebil  det ist. Der Behälter 1 ist durch die gelochten  Membranen 2 geschlossen. In dem Behälter  können die Filterstoffe in     Mischung    mitein  ander vorgesehen sein. Es ist aber auch mög  lich, die     Filterstoffe    schichtmässig in den Zy  linder     einzufüllen.    Hierbei können die einzel  nen Schichten durch poröse Trennwände 3  voneinander getrennt sein.  



  Bei der     Filterausführung    nach     Fig.    3 ist  in. einer Zigarettenspitze 4 ein     Hohlraum    5  vorgesehen, in welchen die Filtermasse un  mittelbar     eingefüllt    wird. Hierbei werden die       Ilohl.raumenden    durch gelochte Membranen       verschlossen.        Naturgemäss    kann der Hohlraum  auch in einer Zigarren- oder     Pfeifenspitze    v     or-          gesehensein.     



       Fig.    4     zeigt        eine        Filterform,    welche geeig  net     ist,        unmittelbar    auf eine Zigarre oder  Zigarette     .aufgesteckt    und in eine Spitze ein  ,     gesteckt    zu werden. Dies     isst    dadurch erreicht,       dass    dem die Filtermasse     aufnehmenden    Be  hälter 6 eine     entsprechende        Form    gegeben ist.

    Das eine Ende 7 des     Behälters    ist     konisch        ver-          jüngt,    während das andere Ende 8     trompeten-          ;    artig     erweitert    ist. Es ist auch möglich, meh  rere derartige Filter     aneinanderzustecken.     Diese Filterform hat den Vorzug, dass     sie     keine besonders     ausgebildeten    Spitzen oder    dergleichen verlangt.

   Auch kann der Filter       besser    kontrolliert werden, ,da er stets licht-     i     bar ist und     hierdurch    schnell erkannt werden  kann, wann der Filter erschöpft     ist.     



  Zur     Kenntlichmachung    der Erschöpfung  -des Filters kann auf der farblosen     Verschluss-          membran    des     Filterbehälters    auf der Seite       des        Rauehabzuges    ein Zeichen, z. B. ein      S ,     in brauner Farbe angebracht sein. Durch     züz-          nehmende        Bräunung    dieser Membran wird das  Zeichen immer     umdeutlicher,    um schliesslich  ganz zu verschwinden.

   Bei richtiger Tönung       des        Zeichens        ist    hierdurch eine sichere Beur  teilung des     Filterzustandes    jederzeit möglich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Filter zum Unschädlichmachen flüchtiger,. gesundheitsschädlicher Bestandteile im Tabak- c rauch, bei welchem ein Hohlraum, durch den der Rauch strömt, Filtermittel enthält, die die genannten Bestandteile binden, dadurch ge kennzeichnet, dass als Filtermittel mindestens ein Kationenaustauscher in gekörnter Form" gemeinsam mit mindestens einer schwer flüch tigen basischen Aminoverbindung,

   die auf einem gekörnten porösen Material adsorbiert vorliegt, verwendet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Filter nach Patientansprueh, .dadurch ge- kennzeichnet, dass als Kationenaustauscher sul- fonierte Kohle verwendet wird. 2. Filter nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als schwer flüchtige basische i Aminoverbindung 1-Amino-äthanol2 verwen det, wird.

   3. Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als schwer flüchtige basische Aminoverbindung eine Verbindung , verwendet wird, die sieh mit organiseiien Carbonylverbindüngen zu nicht flüchtigen Produkten umsetzt. 4.

   Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtermittel ein Ge misch aus einem grösseren Teil eines Kationen- austauschers und einem kleineren Teil eines mit einer Aminoverbindung versehenen Ad- sorbens verwendet wird. 5. Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel in einer Korngrösse von 1-2 mm vorliegen. 6.

   Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel als ge- meinsames Gemisch vorliegen. 7. Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Filter mittel ungemischt vorliegen. B. Filter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass er als Filtermittel ausser dem mindestens einen Anionenaustauscher enthält.