JPS5988078A - タバコ煙フイルタ− - Google Patents

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関するもので
あり、さらに詳しくは特定の細孔分布を有する活性炭素
材に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に優れたタバコ煙フィ
ルター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
ガス蒸気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成分含む）、アルカロ
イドにコチンなど）等からなシ、またガス成分は一酸化
炭素、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。これらの成分中にはアセトア
ルデヒドの如き喫煙衛生上望ましくない成分も含まれて
いる。タバコ煙フィルターはこの成分を吸着除去するも
ので現在市販のタバコ製品（セブンスター、マイルドセ
ブン、キャビン等）はほとんどフィルター付きになって
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、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石。

しかしながら、この様な従来よシの活性炭フィルターは
アセトアルデヒド、アクロレイン、酢酸のような刺激性
ガス成分の除去効果が低く、除去効果を改良しようとし
てフィルター中の活性炭量を増大させるど、イソプレン
のような喫煙中好ましい成分までも吸着除去してしまう
という欠点を有していた。

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（特開昭５３−１０７
４９９号公報）、該活性炭にタンニン酸金属キレート化
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が、アセトア
ルデヒド等刺激性ガスの吸着性改良を解決するに至って
いなかった。

一方、孔径が１０００Å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
ルデヒド等刺激性ガ哀を選択的に吸着・除去するタバコ
煙吸着剤について鋭意、検討の結果見出したものである
。即ち、本発明は細孔直径３０〜３００＾の細孔容積が
０．１５ｃｃ／ｆ以上の活性炭素材にポリアルキレンイ
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３０人〜ａｏ
ｏＡの細孔の容積が０．１５ｃｃ／ｒ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３０λ〜３００人の細孔の
容積が０．１５ｃｃ／ｆ未満の活性炭素の使用では、本
発明で用いるアルキレンイミン、例工ばエチレンイミン
重合体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３
０人未満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３００大をこえ
ると表直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℃）における吸着側の窒素ガ
ス吸着等温線を用いてクランストン−インクレー（Ｃｒ
ａｎａｔｏｎ　−Ｉｎｋｌｅｙ）の計算法によシ求めた
。なお、多分子吸着層と相対圧との関係はｔ（λ）　−
４、３（５／１　ｎ　（ｐｓ、／ｐ　）　）　”８なる
フレンケルーハンシー（Ｆｒｅｎｋｅｌ　−Ｈａｌｓｅ
ｙ　）　（０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
ような方法によシ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、木材パルプ、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９００〜１３０
０℃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、木材パルプ、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
、木材パルプ、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溶液に混合し、
６００〜９００℃で不活性雰囲気下焼成、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ハアルキレン
イミンを重合して得られる重合体である。

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６ＣＨ−ＣＨ−ＮＨ−）ｎ　　をくシ返し単位と
す５− るポリエチレンイミンが用いられる。またポリアルキレ
ンイミンの活性炭素材への添着量は、１〜５０重量％、
好ましくは５〜３０重量％である。

添着法は、所定濃度のポリアルキレンイミン水溶液に、
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、濾過することにより得られる。

本発明で例えばポリエチレンイミンを緩衝する弱酸は、
ｐｋａ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、編草酸、カプ
リン酸、二ナンド酸（ＣＨ，−（ＣＨ，）、。

Ｃ０ＯＨ）、ヘラルコン酸（ＣＨＩ　　（ＣＨＩ　）ｔ
−Ｃ０ＯＨ）、のような飽和モノカルボン酸、乳酸、琥
珀酸、安息香酸、・カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
ＣＬフルギン酸、ポリメタリック酸等がある。緩衝の方
法としては、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−発明の吸着剤はポリアルキレンイ６一 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速度が大である
こと又、ポリアルキレンイミンカ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されアセトアルデヒドの除去がな
されなかったのに対し、本発明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はその逆でイソプレン
の除去はほとんどなされないのに対しアセトアルデヒド
の除去は完全に達成できるのである。

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。

１ ＢＥＴ法比表面積が１４００ｍ”／ｆ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９０
０℃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３０〜３００λの細孔容積が０．５６ｃｃ／
ｒ、ＢＥＴ法比法面表面積１１７０ｒＩ？／ｆ維状活性
炭を得た。該繊維状活性炭をポール・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５重量係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ｆ、２０重ｆ；ｋｓ
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バコ・フィルターを
試作し、アセトアルデヒド、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り′ゝ３煙
フィルターを作製した。

即ち、活性炭１５部をアルギン酸ソーダ水溶液１０部に
分散し、均一なペーストをつくった後、木材パルプから
なる乾式不織布（目付４０　ｔ／ｌｒ？。

厚み２．２＋ｎａ）にローラー捺染機で、巾８．５ｍの
帯状にプリント処理を施し、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シ、これをＳ字型あるいは２字型に
折シ曲げた後、回転する内径光き細になったローターに
よりよシ合わせ、さらに絞ることによって円筒状に巻き
上げ直径７ｍ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１７
箇のタバコ煙フィルターを得た。

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１表に示す。尚、吸着
率は次のようにして求めたＣ即ち、作製したフィルター
を「ハイライト」からフィルタ一部分を取除いた部分に
接合したものを供試タバコとし、同じ「ハイライト」よ
シやはシフイルタ一部分を除いたものをコントロールと
して、定流量型自動吸煙器を用い、次の条件で吸煙させ
た。

流　　　量　；　　１７．５ｄ／ｓｅｅ吸煙時間　；　
２（８）７回 吸煙頻度　；　１回／− ９− 吸煙器；５０■ 吸煙本数　；　４本／極細ガラスフィルター極細ガラス
フィルターを通過し九８パフ分の煙のうち１．９５−を
ガスクロマトグラフィーに導入し、コントロールタバコ
のピーク高さをＨ１供試タバコのピークの高さをＨａ　
　とし、次式より吸着率（Ｆ）を求めた。

Ｆ（チ）＝（Ｈ−Ｈｓ　）／ＨｘｌＯＯ比較例　１ 市販ヤシガラ活性炭（細孔直径３０〜３００Ｘの細孔容
積１０．１０ｃｃ／７　、　ＢＥＴ法比法面表面積１１
００ｍ７）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、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０実施例　２ 針葉樹系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、１０− 温度１２００〜１３００℃、水蒸気１０チ含有雰囲気で
賦活処理を施し、比表面積１１００ｒｒ？／ｆ、細孔直
径３０〜３００人の細孔容積０．２１ｃｃ／７の活性炭
を得た。

該活性炭をボール・ミルで平均粒径２０μｍに微粉枠抜
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 針葉樹鋸屑と５０重量％の塩化亜鉛水溶液の混合物をロ
ータリー−キルンで７００℃まで昇温加熱した。冷却後
、焼成物を塩酸水溶液で数回水洗をくシ返し、比表面積
が１１５０ｍ’／７、細孔直径３０〜３００人の細孔容
積０．６０ｃｃ／ｆの粉末状活性炭を得たＯ 該活性炭をボール・ミルで平均粒径２０μｍに粉砕し、
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１表に結果を併記する。

比較例　２ 再生セルロース繊維を常法通り炭化、水蒸気賦活するこ
とによシ、比表面積が９００ｍン／ｙ１細孔直径３０〜
３００Ｘの細孔容積が０　、０５　ｃｃ／ｆ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、
プリント・シートを得た後ガス除去能を評価した。第１
表に結果を示す。

実施例　４ 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、９００℃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１１７０ｍ’／ｆ、細孔直径３
０〜３００人の細孔容積が０．５６ｃｃ／ｆ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
ポリエチレンイミン添着活性炭を得た０ 該添着活性炭を重子繊度１ｏｏｏデニール、総繊度４３
　、０００デニールのアセテート繊維製フィルター・チ
ップの中間に設けた巾５■の空間に充填し全長２０ｍの
フィルターをつくり、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。

比較例　３ 市販粒状ヤシガラ炭（比表面積９５０ｍ”／７、細孔直
径３０〜３００ｊ−の細孔容積０．０８ｃｃ／ｆ　）に
、実施例３と同じく、ポリエチレンイミンを添着させた
。

実施例３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。

以下余白 １３− １４−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）細孔直径３０〜３００人の細孔容積が０．１５ｃ
   ｃ／ｆ以上の活性炭素材に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〇
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。