JPS6054669A - タバコ煙フイルタ−用選択吸着剤 - 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
材に特定分子構造のア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＋１ｉ１２．　分含む）−
アルカロイドにコチンなど）等からなり・またガス親分
は一酸化炭素Ｎメタン・アセトアルデヒド、イソプレン
ーア七トン、トルエン等からなる。これらの成分中には
喫煙衛生上望ましくない成分も含まれている。タバコ煙
フィルターはかかる成分を吸着除去するもので現在日本
専売公社より市販されているタバコ製品（商品名；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個材（アセテー
ト繊維トウ、木材ハルブ不織布など）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１アクロレイン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と、イソプレンのよう
な喫煙上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ゼる手段（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４！１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。

本発明者ら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スを選択的に吸着・除去するタ
バコ煙フィルター用吸ＸＩ剤について検討した結果Ｎ特
異な細孔構造を有する活１４・炭紫材に特定のアミン化
合物を添着させて作製したタバコ煙フィルター用吸着剤
が人体に何等悪影箒を及はすことなく喫味を損なうこと
なくアルデヒド類ガスを効率よく除去することを見い出
して本発明に到達した。、 即ち・本発明は細孔直径３０〜３００Ａの細孔容積が０
．１５νり以上の活性炭素材に２０℃での蒸気圧が３　
ｗＨｇ以下の脂肪族系第１級アミンもしくは第２級アミ
ンを添着させたタバコ煙フィルター用吸着剤である。

まず本発明において使用する活性炭素材について説明す
る。本発明に用いる活性炭素材は細孔直径３０〜３００
Ａの細孔の容積がＱ、１５（１ｇ以上のものであること
が必須である。即ち、この範囲の細孔容積がＯ，１５ｃ
ｒＪｇ未満の活性炭素材の使用では、いくら本発明のア
ミン化合物を添着したとしてもその添着効果が充分でな
く好ましい結果を与えない。いいかえれば本発明の如き
細孔容積を有するものは３０〜３００Ａのトランジショ
ナルボア領域にある細孔の容積が大きいゆえ添着剤を添
着した場合添着層表面は公知の活性炭の様な平面的な面
ではなく曲面的あるいはもつと拶雑な面を形成し吸着面
積が増大する。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混線を用いてクランストン−
インクレー（Ｏｒ’ａｍ８ｔＯｎ−工ｎｋｌｅｙ）の計
算法によりめた。なお、多分子吸着層と相対圧との関係
は ｔ　（Ａ）　＝　４．３　（５／ｉｎ　（Ｐ６／Ｐ）　
）’６なる７レンケルーハンシ＝（Ｆｒｅｎｋｅｌ　−
Ｈａｌｓｅｙ　）の式（慶伊富長「吸着」共立出版）よ
り計算した。

上記、特定の細孔径において大きな細孔の容積を有する
活性炭素材は例えば次のような方法で製造される。即ち
（１）セルロース系繊維状活性炭に塩化第２鉄、酢酸マ
グネシウム等の酸化触媒を担持後、高温の水蒸気ガス雰
囲気下で再活性化処坤を施し作製される。さらに（１１
）木材パルプの微粉末等を炭化後、９００〜１３００℃
の高温水魚気含有撚焼ガス雰囲気下で、高度に活性化処
理を施し作製される。あるいは（１１Ｄ畜牛や水牛の骨
を蒸し焼きすることにより得られる骨炭（ｂｏｎｅ　ｃ
ｈａｒ）や血液を炭酸カリとともに熱分解して得られる
血炭のような動物性活性炭素（例えば、荒木鶴雄「活性
炭素」（丸善））〜さらにはＯＶ）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、Ｉ
ｓ酸、塩化カルシウム等酸性水溶液に混合し一６００〜
９００℃で不活性雰凹気下焼成、賦活する方法あるいは
（Ｖ）石油生コークス−カーボンブラック、オイルカー
ボン−アスファルト、活性炭等を水酸化カリウム・硫化
カリウム・炭酸カリウム・硫酸カリウム等の薬剤で７０
０〜１２００℃で加熱処理する方法で作製されるもの等
を挙げることができる。もちろん細孔直径が３０〜３０
０Ａの細孔の容積が０．１５ＣＣ／９以上の活性炭素を
与える方法であれば上記方法に限定されるものではない
。

活性炭素材の形状は上記の如く粉末状１粒状へ繊維状い
ずれでもよいが吸着性−添着処理の容易さの点より粉末
状・特に粒径が３０μ以下の微粉末状が好適である。

本発明は前述した様な活性炭素材を用いることにより添
着層の吸着面積を物理的に増加させてタバコ煙中のアル
デヒド類ガスのみを効率よく除去するものであるが一他
方用いる添着剤自身、公知のものに比してアルデヒド類
ガスをよく化学的に吸着するものであってこれらの物理
的、化学的作用が相乗的に働いて顕著なアルデヒド吸着
１除去がはじめてなされたものである。

次に本発明に用いるアミン化合物について説明する。本
発明に用いるアミン化合物は２０℃での蒸気圧が３ｆｉ
Ｈｇ以下の脂肪族系第１級アミンもしくは第２級アミン
のものであることが必須である。

第１級アミン／第２級アミンの中でも蒸気圧が３ｍ　Ｈ
ｇを超えるものは喫味に悪影ψ（）を及はし問題が多い
。本発明に用いる脂肪族第１級アミンあるいは第２級ア
ミンとしてモノエタノールアミン、Ｎ−アミノエチルエ
タノールアミン−Ｎ−メチルエタノールアミン、エチル
モノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン翫ジ
エチルエタノールアミン等のエタノール系アミン；３−
アミ／プロパツール〜モノイソプロパノ＝ルアミン；ト
リエチレンテトラミン−テトラエチレンペンタミン１へ
キサメチレンジアミン１ベンジルアミン、ジベンジルア
ミン−キシリレンジアミン、ジエチルアミノプロビルア
ミン、ジブチルアミノプロビルアミン％　１．４−ジア
ミノブタン〜Ｎ−アミノプロピルモル７オリン、イミノ
−ビス−プロピルアミン１メチル−イミノビスプロピル
アミン、シクロヘキシルアミン、１，２ジアミノシクロ
ヘキサン等が挙げられるが〜好適には上記のエタノール
系アミンが拳げられる（なお、本発明の脂肪族系アミン
とは芳香環にＮ原子が直接結合しないアミン化合物であ
リーベンジルアミン、キシリレンジアミンの様な芳香環
とＮ原子との間にＣＨ２基が介在しているものも含む）
。なお、脂肪族系第３級アミンはアルデヒドと反応性が
低いので本発明では採用しない。また芳香族アミン（ア
ニリン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン等）は人
体への有害性、また保存中（このものを添着して作製し
たフィルターを保存中）に分解が惹起し、吸着性能が減
少するので本発明では採用しない。

また本発明の吸着剤は活性炭素材に上記アミン化合物を
添着して作製されるが、アミン化合物の活性炭素材への
添着量は１〜５０重坦％、好ましくは５〜３０重胆％で
ある。添着は、２０゛Ｃでの蒸気圧３１１ＢＨ９以下の
脂肪族系第１級アミン又は第２級アミンの溶液を活性炭
素材にスプレー塗布後、乾燥する方法あるいは所定濃度
の該アミン化合物溶液に・所定量の活性炭素材を浸漬、
１過すること等により達成できる。

本発明に係るタバコ煙フィルター用吸着剤はタバコ用フ
ィルターに適用される。本発明のμ’！ｌ　’Ｉｆ剤を
適用するフィルターは、本発明のアミンを添着した微粉
状活性炭材をアルギン酸ソーダ、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
ウー木拐バルプ不緘布、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素材に該アミンを
添着して、アセテートフィルター材の中間挟在させる所
ｎ１１トリプル方式で使用して作製できる。又、該アミ
ン添着小粒状物（６０〜１００メツシユ）をアセテート
・トウにまぶず所ｄ）リデュアル方式で使用してもよい
。

本発明の吸着剤は〜特定の分子構造を有するアミンが特
定の細孔分布をもつ活性炭素に添着されているため、有
害かつ高刺激性のアルデヒドガスに対し優れた吸着性能
を示し、喫味を向上せしめるという特徴を有する。即ち
、従来の活性炭を使用するタバコ煙フィルターはアセト
アルデヒド／イソプレンの除去率の比が高々０．８であ
ったのに対し一本発明吸着剤を用いるタバコ煙フィルタ
ーの場合は、比率が何と１００にも達する。いいかえれ
ば従来の活ｉｉ１：炭ではイソプレンの除去がよくなさ
れア・七トアルデヒドの除去がなされなかったのに対し
、本発明の脂肪族系アミンを添着させた、タバコ煽フィ
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アミン分子とア
セトアルデヒド分子との化学反応であるため１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ちくべき効果も有する。

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。

実施例　Ｌ ＢＥＴ法比法面表面積　４００　ｄ／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９
００℃の水蒸気含有燃焼ガス雰囲気でｐ）活性化処理を
施し、細孔直径３０〜３００Ａの細孔容積がｏ、５６ｃ
ｃ／ｇ、ＢＩＴ法比法面表面積１ｘｙｏｄ／９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２０μ宵の粉末状活性炭素を得た。該活性炭
を５重量％のＮ−アミノエチルエタノールアミン溶液に
１胚夜浸漬にすることにより、該アミンを２０重拒％ｇ
＆Ｗａさせ、濾過１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。

即ぢ、添着活性炭１５部をアルギン酸ソーダ水溶液１０
部に分散し１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４０９／ｗｌ、厚み２．−２
錦）にローラー捺染機で、巾８．５１１１１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枚使用し一４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ｐ−ターに
よりより合わせ１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１７
ＩＩＩＩ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一
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めた。

即ち、作製したフィルターを市販フィルター付タバコ「
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」をコン
トロールサンプルとして、焔流量型自動吸煙器を用い一
次の条件で吸煙させた。

流　Ｊｉｌ　Ｆ　１７　、５ｍ／　ｓｅａ吸煙時間Ｈｇ
５ｅｃ／回 吸煙頻度；１回／ｌｌｌｌ１１ 吸煙長；５０鵠 吸煙本数；４本／極細ガラス繊維フィルター極細ガラス
繊維フィルターを通過”した８バフ分の煙のうち１．９
５ｄｉガスクロマトグラフィーに導入シ、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
Ｈ８とし、次式より吸着率（ＩＩ）をめた。

Ｆ（％）　＝　（（’Ｈ−Ｈ８）／Ｈ）　Ｘ　１００比
較例　Ｌ 市販ヤシガラ活性炭（細孔直径３０〜３００Ａの細孔容
積ｏ、１ｏｃｃ／ｇ、ＢＥＴ法比法面表面積１ｘｏｏ＃
／Ｇｌ粗粉砕後、ボール・ミルで平均粒径２０μ筒に微
粉砕した。

該活性炭を実施例１と同様にＮ−アミノエチルエタノー
ルアミンを添着処理後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。

実施例　２、比較例　器 釦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、温度１
２００〜１３００℃Ｎ水蒸気１０％含有雰囲気で賦活処
理を施し、比表面積１１０（１／／ｐ、細孔直径３Ｏ−
３０ＯＡの細孔容積０．２１ＣＣ／ｇ　の活性炭を得た
。

該活性炭をボール・ミルで平均粒径２０μ胃に微粉砕後
Ｎ−メチルーエタノールアミンを実施例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３表に示す。

尚、比較として該活性炭にジイソブチルアミン（２０℃
での蒸気圧６−Ｈ９）を２０重凡％添着処理後−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
（比較例２）。

実施例　＆ 針葉樹鋸屑と５０重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り返し、比表面積
が１１５０１１１’／９、細孔直径３０〜３００Ａの細
孔容積が０．６００Ｑ／９の粉末状活性炭を得た。

該活性炭をボール・ミルで平均粁径２０μ請に粉砕し１
３−アミツブ四パノールを実施例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１
表に結果を併記する。

比較例　＆ 再生セルロース繊維を常法通り炭化１水蒸気賦活するこ
とにより、比表面積が９０　Ｃｊ　ｄ／９、細孔直径３
０−３００″′ｉの細孔容積が０．０５ａｃ／９ノ繊維
状活性炭を得た。

該活性炭をボール・ミールで平均粒径２０μｍに粉砕し
〜３−アミノプロパツールを添着後プリント・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。

以１″余白

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）細孔直径３０〜３００Ｘの細孔容積が０．１５ν
   り以上の活性炭素材に２０℃での蒸気圧が３−１ｇ以下
   の脂肪族系第１級アミンもしくは第２級アミンを添着さ
   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）脂肪族系アミンがエタノール糸アミンである特許
   請求の範囲第（１）項記載の吸着剤。