KR100851091B1 - 키토산 유도체를 이용한 담배 연기의 선택적 여과 - Google Patents

Abstract

키토산 유도체로 구성되고 표면적 대 질량 비가 높은 다공성 수지를 보유한 흡연 물품 필터. 바람직한 양태는 글루타르알데하이드로 가교된 키토산 및 글리옥살로 가교된 키토산을 함유한다. 키토산 유도체는 담배 연기의 선택적 여과, 구체적으로 알데하이드류, 시안화수소, 중금속류 및 카르보닐류의 제거를 담당한다.

키토산 유도체, 담배 필터, 다공성 수지, 선택적 여과, 글루타르알데하이드, 글리옥살, 알데하이드, 시안화수소, 중금속, 카르보닐

Description

키토산 유도체를 이용한 담배 연기의 선택적 여과{SELECTIVE FILTRATION OF CIGARETTE SMOKE USING CHITOSAN DERIVATIVES}

관련 출원에 대한 참조 설명

본 출원은 파리 조약에 입각한 출원으로서, 2004년 5월 10일에 제출한 공계류중인 미국 특허 출원 일련 번호 10/842,165의 우선권을 주장한다.

본 발명은 담배 연기 필터 관련 개량에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 담배 연기에서 나오는 바람직하지 않은 성분을 선택적으로 제거할 수 있는 담배 필터에 관한 것이다.

종래 기술에서 제안된 담배 연기용 필터 재료로는 다양한 종류가 있다. 그 예로는 면, 종이, 셀룰로스 아세테이트 및 특정 합성물질이 있다. 하지만, 이러한 필터 재료의 대부분은 담배 연기에서 나오는 미립자, 타르 및 응결성 성분의 제거에만 효과적이다. 당해 기술분야에는 연기의 바람직하지 않은 성분을 제거하고 연기가 여과 층이나 다른 반응성 매체를 통해 통과할 때 다른 반응을 일으키는 수많은 여과 기술과 재료가 완비되어 있다. 종래 필터에서 나타나는 문제점 중에는 반응성 여과 표면 및 재료를 유효하지 않게 하거나 사용 및 소비 중에 막힘 현상이 발생하는 문제점이 있다.

셀룰로스 아세테이트 토우(tow) 또는 종이와 같은 필라멘트상 또는 섬유상 재료로 제조된 필터는 담배 연기의 미립자상 성분을 제거하는데 다소 효과적이다. 하지만, 이 필터는 시안화수소, 알데하이드류, 카르보닐류, 금속류 및 황화물류와 같은 담배 연기의 기체상 중의 특정 기체 성분을 제거하는 데에는 효과가 거의 없거나 전혀 없다. 이러한 휘발성 성분은 적당한 표면 상의 흡착 및 흡수 또는 화학적 반응을 통해 제거할 수 있다.

흡수제 및 흡착제로서 작용하는 일부 공지된 물질에는 활성화된 탄소, 다공성 무기재 및 이온 교환 수지가 있다. 다공성 구조의 이온 교환 수지는 약간 효과적인 것으로 확인되었으나, 그 효과는 탄소 및 다공성 무기재와 마찬가지로 흡연 동안 줄어든다. 그 원인은 그 재료가 포화되기 시작하여 점차 불활성이 되거나, 또는 유지된 물질의 열적 탈착으로 인해 흡착된 물질이 방출되기 때문인 경우가 있다.

3차 아미노 또는 4차 암모늄 기를 주로 함유하는 수지는 담배 연기로부터 알데하이드를 제거하는데 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. 또한, 키토산 및 아미노 기의 수가 최대인 키토산도 효과적이지 않은 것으로 알려져 있다. 이러한 재료들에서 나타나는 문제점 중에는, 저압차 또는 저압 구배에서 연기의 흐름이 연속되게 하는 여과 매체를 제공하지 못한다는 문제점이 있다. 또한 선택 여과 매체의 다른 문제점도 알려져 있다. 예를 들어, 특정 아미노산, 예컨대 글리신의 사용은 담배 연기 중의 알데하이드를 제거하는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 하지만, 글리신은 담배 연기 중의 포름알데하이드를 농도를 감소시킬 수 있는 반면, 담배 필 터 제조 공정 중에서 불안정한 것으로 밝혀져 있다. 더욱이, 아미노산의 사용은 보관 동안 암모니아취를 발생시킨다.

발명의 개요

키토산은 필터 매체의 물리적 속성을 갖고 바람직하지 않은 연기 성분을 효과적으로 흡착 및 흡수할 수 있는 화학적 조성을 보유하도록 화학적 변형되어 담배 필터로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다는 것을 발견하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 담배 필터 장치, 더 상세하게는 앞에서 설명한 바와 같이 종래 기술과 관련된 단점이나 결점이 없이, 시안화수소, 알데하이드류, 금속류 및 황화물류와 같은 담배 연기의 기체 상에 존재하는 바람직하지 않은 성분을 선택적으로 제거할 수 있는 담배 필터를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 가교된 키토산의 다공성 수지를 포함하는 신규 담배 및 연기 필터를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 표면적 대 체적의 비(surface-to-volume ratio)가 높고 반응성 아미노 기의 수가 감소된, 흡연 물품의 선택적 연기 여과용의 가교 키토산 반응성 재료를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 담배 연기 필터는 시안화수소, 알데하이드류, 카르보닐류, 금속류 및 황화물류와 같은 바람직하지 않은 휘발성 담배 연기 성분을 제거하기 위한 흡착제/흡수제를 포함한다. 구체적으로, 본 발명은 글루타르알데하이드로 가교된 키토산과 글리옥살로 가교된 키토산의 특히 효과적인 담배 연기 여과 합성물에 관한 것이다.

키토산은 글루타르알데하이드 및 글리옥살에 의해 가교되어, 담배 연기를 선택적 여과할 수 있는, 구체적으로 알데하이드류, 시안화수소, 카르보닐류, 황화물류 및 금속류와 같은 바람직하지 않은 연기 성분을 제거할 수 있는 표면적 대 질량 비가 높은 다공성 수지를 형성한다.

키토산은 갑각류의 외골격에서 발견되는 다당류인 키틴의 탈아세틸화로부터 수득되는 선형 폴리글루코사민 중합체이다. 또한, 키틴은 곤충에서도 발견되고, 기타 많은 동물과 식물성 유기체에서도 소량 발견된다. 키틴은 화학적 구조가 셀룰로스와 유사한 2-데옥시, 2-아세틸-아미노 글루코스의 선형 중합체이다. 키틴은 강한 무기산을 제외한 거의 모든 매질에 불용성이고, 아세틸화된 아미노 기로 인하여 비교적 비반응성이다.

키틴은 강알칼리 처리로 탈아세틸화되면, 중합체의 각 글루코스 구성 단위당 하나의 유리 아미노 기를 함유하는 키토산이 된다. 키토산은 여전히 장쇄 선형 중합체이지만, 반응성이 높은 양이온 고분자전해질(polyelectrolyte) 물질이다. 이것은 단순 유기산, 예컨대 포름산, 아세트산, 타르타르산, 구연산 등과 염을 형성하고 이러한 물질의 희석 수용액에서 용해성이다. 키토산은 비독성이고 생물분해성이며, 크로마토그래피, 약물 전달 및 화장품을 비롯한 수많은 용도들에서 유용성이 밝혀져 있다.

다공성 키토산 수지는 상 반전 기술에 의해 형성될 수 있다. 이 기술은 키토산 박편 또는 분말을 수성 산과 같은 적당한 용매에 용해한 뒤, 수성 염기 용액에서 코아세르베이트화 하여 수팽윤 키토산 겔 비드를 형성시킴으로써 달성한다. 이 비드는 글루타르알데하이드와 글리옥살에 의해 각각 가교되어 기계적 강도가 증가하고 비드 용해성이 감소될 수 있다. 그 후, 습윤 비드는 동결 건조하면 다공성 가교 수지가 된다. 건조는 또한 진공 건조 또는 공기 건조를 통해 수행할 수도 있다.

다공성 수지는 또한 가열 유도식 상 분리 기술로 제조할 수도 있다. 이 기술은 키토산 박편이나 분말을 적당한 용매, 예컨대 수성 아세트산에 용해한 뒤, 이 용액을 메탄올과 같은 비용매에 첨가하고, 그 결과 수득되는 용액을 키토산 용액의 빙점 이하로 냉각시켜 동결된 비드를 생산하여 달성한다. 이러한 비드를 그 다음 염기로 중화시킨 뒤 글루타르알데하이드와 글리옥살로 각각 가교시켜 키토산 수지의 최종 성질을 변형시킬 수 있다. 그 결과 수득되는 비드는 동결 건조하면 다공성 가교 키토산 수지가 생산된다. 건조는 진공 건조 및 공기 건조를 통해 완수될 수도 있다.

이러한 두 방법을 통해 생산된 가교 수지는 반응성 아미노 기의 수가 감소된 것이다. 반응성 아미노 기의 감소된 수는 글루타르알데하이드 또는 글리옥살과 가교 반응의 결과이다. 놀랍게도, 반응성 아미노 기의 수가 감소된 본 발명은 담배 연기로부터 시안화수소 및 포름알데하이드를 제거하는데 선택적인 것으로 밝혀졌다. 또한, 놀랍게도 반응성 아미노 기의 수가 감소된 가교 키토산 수지는 반응성 아미노 기의 최대 수가 이용되었던 종래 기술에 의한 것보다 선택적 제거 활성이 뛰어난 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 다공성 수지는 다양한 방식으로 담배에 혼입될 수 있다. 이 수지는 섬유상, 필라멘트상 및 종이 재료로 구성될 수 있는 필터 섹션(section)들 사이에 배치될 수 있다. 또한, 수지는 필터 토우 전반에 분산되어 있을 수도 있다. 또는, 수지는 필터 섹션의 필터 베드 중에 배치될 수도 있고 필터 베드와 함께 충전될 수도 있다. 수지는 또한 팁 페이퍼(tipping paper), 성형 페이퍼 인서트(shaped paper insert), 플러그(plug), 스페이스(space) 또는 심지어 자유 흐름 슬리브(free flow sleeve)와 같은 담배 필터의 부분에 혼입될 수도 있다. 또한, 수지는 담배 필터지에 혼입되어 팁 페이퍼와 함께 담배 봉에 부착될 수도 있고, 또는 필터의 중공에 혼입될 수도 있다.

바람직한 양태의 상세한 설명

이하에는 한정하기 위한 것이 아니라 예시하기 위한 본 발명의 예를 설명한다. 이러한 실시예에는 키토산 비드를 제조하는 2가지 다른 방법과 키토산 비드를 가교하는 여러 가지 다른 방법이 예시된다. 다음 실시예는 모두 반응성 아미노 기의 수가 감소된 다공성 가교 키토산 수지 비드를 생산한다.

실시예 I:

다공성 키토산 수지는 상 반전 기술로 합성했다. 이 기술은 키토산 박편(실용 등급) 약 20g을 3.5% 아세트산에 용해하여 7% 키토산 용액을 제조하여 수행했다. 혼합물은 점도가 증가했고 키토산 첨가 완료시 겔화되었다. 아세트산으로 추가 희석하여 키토산 박편이 약 3%인 용액을 수득했다. 이 용액으로 더욱 취급이 용이한 점도의 키토산 용액을 만들었다. 키토산 박편을 용해하는데 사용된 아세트산의 총 양은 약 665ml였다. 이 용액을 그 다음 여과하여 임의의 불용성 물질을 분리해 내었다. 이러한 키토산 용액을 그 다음 2몰 수산화나트륨 침전조에 적가하여 수팽윤된 겔 비드를 수득했다. 이 겔 비드를 그 다음 여과하고, 세척 수의 pH가 약 7인 중성이 될 때까지 탈이온수로 세척했다.

그 다음, 상기 비드를 2.5% 글루타르알데하이드 수용액 약 1리터에 수시간 동안 현탁시켜 상기 키토산 비드의 불균질 가교를 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고 따뜻한 탈이온수로 세척하여 임의의 과량의 글루타르알데하이드를 제거했다. 그 후, 비드를 동결 건조하여 다공성의 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다. 이 수지의 BET 표면적은 약 120㎡/g인 것으로 측정되었다. 이러한 비드를 그 다음 분쇄하고 체질하여 입자 크기가 약 16 내지 70메쉬(mesh)인 입자를 수득했다. 분쇄된 수지의 표면적을 분석한 결과, 표면에 평가가능한 변화는 없었던 것으로 확인되었다. 체질된 시료의 BET 표면적은 측정 결과 약 117㎡/g이었다.

실시예 II:

다공성 키토산 수지는 실시예 I의 상 반전 기술에 따라 합성했다. 본 실시예에서, 키토산 비드를 2.5% 글리옥살 수용액에 수 시간 동안 현탁시켜 상기 비드의 불균질 가교를 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고 따뜻한 탈이온수로 세척하여 임의의 과량의 글리옥살을 제거했다. 이러한 비드를 동결 건조하여 다공성의 글리옥살 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다.

실시예 III:

다공성 키토산 수지를 가열 유도식 상 분리 기술에 따라 제조했다. 먼저, 키 토산 분말(Vansen Chemical: 92% 탈아세틸화)을 3.5% 아세트산에 용해하여 4% 키토산 용액을 제조했다. 20:80 메탄올/물 용액 중의 수산화나트륨(2몰)을 함유한 침전조를 준비하여 0℃로 냉각했다. 그 다음 적당한 속도로 교반 중인 상기 침전조에 키토산 용액을 적가했다. 침전조에 용액을 첨가한 직후 키토산의 침전이 일어났다. 키토산 침전물을 함유한 침전조를 그 다음 실온까지 승온시켰다. 수득되는 비드를 여과하고, 세척수의 pH가 약 7인 중성이 될 때까지 탈이온수로 세척했다.

그 다음, 키토산 비드의 불균질 가교는 상기 습윤 비드 약 396g을 2.5% 글루타르알데하이드 수용액 약 1980ml에 수 시간 동안 현탁시켜 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고 따뜻한 탈이온수 및 차가운 탈이온수로 세척하여 임의의 과량의 글루타르알데하이드를 제거했다. 이후 비드를 동결 건조하여 다공성 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다. 그 다음, 비드를 분쇄하고 체질하여 약 16 내지 70메쉬의 입자를 수득했다. 이 수지의 BET 표면적은 측정 결과 약 210㎡/g이었다.

실시예 IV:

다공성 키토산 수지를 실시예 III의 가열 유도식 상 분리 기술에 따라 제조했다. 본 실시예에서는 키토산 비드의 불균질 가교를 습윤 비드 약 261g을 2.5% 글리옥살 수용액 약 1300ml에 수 시간 동안 현탁시켜 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고, 따뜻한 탈이온수 및 차가운 탈이온수로 세척하여 임의의 과량의 글리옥살을 제거했다. 이후 비드를 동결 건조하여 다공성 글리옥살 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다. 그 다음, 비드를 분쇄하고 체질하여 약 16 내지 70메쉬의 입자를 수득했다. 이 가교 수지의 BET 표면적은 측정 결과 약 145㎡/g이었다.

실시예 V:

다공성 키토산 수지를 실시예 III의 가열 유도식 상 분리 기술에 따라 제조했다. 본 실시예에서는 키토산 비드의 불균질 가교를, 상기 비드를 글루타르알데하이드와 에탄올 용액에 수 시간 동안 현탁시켜 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고 에탄올로 세척하여 임의의 과량의 글루타르알데하이드를 제거했다. 이후 진공 건조하여 다공성의 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다.

실시예 VI:

다공성 키토산 수지를 실시예 III의 가열 유도식 상 분리 기술에 따라 제조했다. 본 실시예에서는 키토산 비드를 글루타르알데하이드 수용액에 수 시간 동안 현탁시켜 상기 키토산 비드의 불균질 가교를 완수했다. 가교 후, 비드를 여과하고 에탄올로 세척하여 임의의 과량의 글루타르알데하이드를 제거했다. 이후 진공 건조하여 다공성 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지 비드를 수득했다.

이상의 실시예는 본 발명의 여러 양태를 제조하는데 사용된 재료의 양 또는 농도가 구체화되어 있지만, 이외에도 다양한 범위의 물질의 농도 및 양이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 가교제 용액은 약 0.1% 내지 약 50% 농도 범위로 사용될 수 있고, 키토산 용액은 약 0.1% 내지 약 20% 농도 범위로 사용될 수 있으며, 아세트산 용액은 약 0.1% 내지 약 10% 범위, 염기 용액은 수산화나트륨 약 1몰 내지 약 5몰 범위로 사용될 수 있다. 또한, 가교 반응의 시간 범위도 약 1시간 내지 최고 약 24시간 범위일 수 있다.

사용예

담배는 일반적으로 2 섹션, 즉 때로 담배 봉이라 불리는 담배 함유부 및 필터 팁이라 불리기도 하는 필터부를 함유한다. 중공 필터를 보유한 담배 시료는 표준 제조 기술로 만든 담배에 기존의 필터를 제거한 뒤, 담배 필터 말단에 셀룰로스 아세테이트 섹션을 보유하고 중간 중공을 두고 필터의 입쪽 말단에 셀룰로스 아세테이트 섹션을 보유한 필터 팁으로 교체하여 제조했다. 시료 군으로서, 세몰리나(불활성 충전재), 상 반전 기술로 합성하고 글루타르알데하이드로 가교된 키토산 수지(실시예 I), 가열 유도식 상 분리 기술로 합성하고 글루타르알데하이드로 가교된 키토산 수지(실시예 III), 가열 유도식 상 분리 기술로 합성하고 글리옥살로 가교된 키토산 수지(실시예 IV), 가열 유도식 상 분리 기술로 합성하고 에탄올 중의 글루타르알데하이드로 가교되고, 에탄올로 세척한 뒤 진공 건조한 키토산 수지(실시예 V) 및 가열 유도식 상 분리 기술로 합성하고 글루타르알데하이드 수용액으로 가교한 뒤, 에탄올로 세척하고 진공 건조한 키토산 수지(실시예 VI)의 시료를 필터 팁의 중간 중공에 50mg 시료 적재량으로 사용하여 제조했다. 이 적재량은 비교할 수 있는 결과를 제공하기 위하여 각 시료마다 일정했다. 본 발명의 필터에 적재한 수지 양은 약 10mg 내지 약 200mg 범위일 수 있다. 각 시료는 연기 전달 변수를 최소화하기 위하여 감압 처리했다.

본 발명에 따른 담배 필터가 담배 연기로부터 바람직하지 않은 성분을 제거하는 능력을 측정하기 위하여 종래 기구와 비교하여 여러 가지 검사를 수행했다. 각 검사에서는 담배가 완전히 연기화된 후 연기 주류(mainstream)로부터 제거되는 바람직하지 않은 성분의 양을 측정했다. 다음 데이터 세트는 각각의 바람직한 양태에서 담배 연기의 휘발성 성분을 여과할 때 달성되는 성능을 대조 재료인 세몰리나와 비교하여 예시한 것이다.

기체상 및 총 연기 분석에 대한 분석 결과는 다음 표에 정리한 바와 같다. 감소율(%)은 필터 팁에 세몰리나 및 키토산 수지를 함유하는 담배의 총 연기 주류 또는 기체 상에서 측정되는 분석물의 양 사이의 차이(%)를 의미한다.

상 반전 기술로 제조된 키토산 수지(실시예 I)에 대한 기체상 연기 분석

분석물	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 I)
시안화수소	49
아세트알데하이드	10
아세토니트릴	11
아크롤레인	15
프로피온알데하이드	11
아세톤	7
메틸에틸케톤 + 부티르알데하이드	16
크로톤알데하이드	13

상 반전 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 I)에 대한 총 연기 중의 시안화수소 분석

분석물	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 I)
시안화수소	41

상 반전 기술에 의해 제조된 키토산 수지( 실시예 I)에 대한 총 연기 중의 카르보닐 분석

분석물	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 I)
포름알데하이드	36
아세트알데하이드	13
아세톤	5
아크롤레인	11
프로피온알데하이드	16
크로톤알데하이드	9
부티르알데하이드	17

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지( 실시예 III 및 IV)에 대한 기체상 연기 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 III)	글리옥살에 의해 가교된 키토산(실시예 IV)
아세트알데하이드	13	31
아세톤	21	30
아세토니트릴	18	26
아크롤레인	29	36
아크릴로니트릴	21	29
크로톤알데하이드	7	42
시안화수소	60	45
메틸에틸케톤	21	29
프로피온알데하이드	23	36
i-부티르알데하이드	27	35
n-부티르알데하이드	27	40

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 III 및 IV)에 대한 총 연기 중의 시안화수소 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 III)	글리옥살에 의해 가교된 키토산(실시예 IV)
시안화수소	54	29

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지( 실시예 III 및 IV)에 대한 총 연기 중의 카르보닐 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 III)	글리옥살에 의해 가교된 키토산(실시예 IV)
아세트알데하이드	1	2
아세톤	5	0
아크롤레인	10	3
부티르알데하이드	14	8
크로톤알데하이드	20	9
포름알데하이드	50	46
프로피온알데하이드	17	19

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 III 및 IV)에 대한 총 연기 중의 미량 금속 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 III)	글리옥살에 의해 가교된 키토산(실시예 IV)
카드뮴	32	38

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지( 실시예 V)에 대한 기체상 연기 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 V)
아세트알데하이드	9
아세톤	6
아세토니트릴	3
아크롤레인	13
크로톤알데하이드	7
시안화수소	36
메틸에틸케톤	6
프로피온알데하이드	11
i-부티르알데하이드	9
n-부티르알데하이드	10

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 V)에 대한 총 연기 중의 시안화수소 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 V)
시안화수소	27

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 V)에 대한 총 연기 중의 카르보닐 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산 (실시예 V)
아세토니트릴	3
아세트알데하이드	27
아세톤	24
아크롤레인	32
부티르알데하이드	41
크로톤알데하이드	30
포름알데하이드	58
프로피온알데하이드	33

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 V)에 대한 총 연기 중의 미량 금속 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 V)
카드뮴	38

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지( 실시예 VI)에 대한 기 체상 연기 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 VI)
아세트알데하이드	3
아세톤	4
아크롤레인	9
크로톤알데하이드	11
시안화수소	30
메틸에틸케톤	11
프로피온알데하이드	6
i-부티르알데하이드	7
n-부티르알데하이드	11

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 VI)에 대한 총 연기 중의 시안화수소 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 VI)
시안화수소	30

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 VI)에 대한 총 연기 중의 카르보닐 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 VI)
아세트알데하이드	0
아세톤	0
아크롤레인	0
부타논	1
부티르알데하이드	14
크로톤알데하이드	36
포름알데하이드	37
프로피온알데하이드	0

가열 유도식 상 분리 기술에 의해 제조된 키토산 수지(실시예 VI)에 대한 총 연기 중의 미량 금속 분석

	감소율(%)
	글루타르알데하이드에 의해 가교된 키토산(실시예 VI)
카드뮴	26

이상의 데이터들은 본 발명에 기술된 가교 키토산 수지가 놀랍게도 불활성 세몰리나 대조군에 비해 담배 연기 중의 알데하이드류 및 시안화수소를 제거하는데 선택적임을 보여주었다. 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지는 대조군 시료에 비해 시안화수소의 기체상 전달을 60% 감소시켰다(실시예 III). 별도의 검사에서 가교되지 않은 분쇄 키토산 입자는 기체상 시안화수소 전달에 어떠한 영향도 미치지 않았다. 또한, 글루타르알데하이드 가교된 키토산 수지는 대조군 시료에 비해 총 연기 중의 시안화수소 전달을 54% 감소시키고, 총 연기 주류 중의 포름알데하이드 전달을 50% 감소시켰다(실시예 III).

이상, 본 발명은 바람직한 양태를 참고로 하여 설명되었지만, 당업자라면 분명히 알 수 있는 이의 변형들이 제조가능하다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 이러한 변형도 역시 이하 후속되는 청구의 범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 및 영역 안에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (34)

1. 글리옥살로 가교시킨 키토산을 갖는 키토산 수지를 포함하는 담배 연기 필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 수지가 17메쉬 내지 70메쉬 크기 범위에 속하는 미립자 형태인 것이 특징인 필터.
3. 제1항에 있어서, 상기 수지가 분쇄 입자를 함유하는 것이 특징인 필터.
4. 제1항에 있어서, 담배 연기 필터가 10mg 내지 200mg 범위의 상기 수지를 보유하는 것이 특징인 필터.
5. 제1항에 있어서, 상기 수지는 미립자 형태이고 필터 섹션 사이에 배치되며, 필터 섹션은 섬유상, 필라멘트상, 종이, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 재료를 보유하는 것이 특징인 필터.
6. 제1항에 있어서, 상기 수지가 미립자 형태이고 필터 토우 내에 분산되어 있는 것인 것이 특징인 필터.
7. 글리옥살로 가교된 키토산 수지를 보유하는 흡연 물품 필터를 준비하는 단계, 및 이 필터를 통해 연기를 통과시키는 단계를 포함하는 연기 여과 방법.
8. 글리옥살로 가교시킨 키토산 수지를 베드 중에 보유하는 여과 베드를 준비하는 단계, 및 상기 수지와 반응성인 성분을 함유하는 유체를 상기 여과 베드를 통해 통과시키는 단계를 포함하는 유체 흐름 여과 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 여과 베드를 준비하는 단계가 그 베드 중에 상기 키토산 수지를 충전하는 단계를 포함하는 것이 특징인 유체 흐름 여과 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 수지가 16메쉬 크기의 미립자 형태인 것이 특징인 유체 흐름 여과 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 여과 베드를 준비하는 단계가 추가로 그 베드 중에 가교된 키토산 수지를 충전하는 단계를 포함하는 것이 특징인 유체 흐름 여과 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 유체가 담배 연기이고, 상기 성분이 담배 재료의 열분해 산물을 함유하는 것이 특징인 유체 흐름 여과 방법.
13. 글리옥살로 가교된 키토산 수지가 전반적으로 배치되어 있는 여과 영역을 준비하는 단계, 및 이 여과 영역을 통해 담배 재료의 열분해 산물을 통과시키는 단계를 포함하는, 담배 재료의 열분해 산물을 담배 연기로부터 제거하는 방법.
14. 0.1% 내지 10% 범위의 아세트산을 포함하는 제1 용액에 키토산을 용해하여 키토산이 0.1% 내지 20% 범위인 제2 용액을 제조하는 단계;

    상기 제2 용액을 여과하는 단계;

    상기 제2 용액을, 1몰 내지 5몰 범위의 수산화나트륨을 보유하는 침전조에 적가하여 겔 비드를 형성시키는 단계;

    상기 겔 비드를 세척하는 단계;

    상기 겔 비드를, 0.1% 내지 50%의 가교 화합물 글리옥살을 보유하는 가교 용액 중에서 1시간 내지 24시간 동안 현탁시켜 가교 비드를 형성시키는 단계;

    상기 가교 비드를 세척하는 단계; 및

    상기 가교 비드를 건조하여, 다공성 키토산 가교된 수지 비드를 형성시키는 단계를 포함하는 담배 연기 여과 매체를 제조하는 방법.
15. 0.1% 내지 10% 범위의 아세트산을 포함하는 아세트산 용액에 키토산을 용해하여 키토산이 0.1% 내지 20% 범위인 키토산 용액을 제조하는 단계;

    수산화나트륨, 물 및 메탄올을 보유하는 침전조를 주위 실온 이하로 냉각시키는 단계;

    이 침전조에 상기 키토산 용액을 적가하여 겔 비드를 형성시키는 단계;

    이러한 겔 비드를 보유하는 침전조를 주위 실온까지 승온시키는 단계;

    상기 겔 비드를 세척하는 단계;

    상기 겔 비드를, 글리옥살 가교 화합물 0.1% 내지 50%를 보유하는 가교 용액 중에서 1시간 내지 24시간 동안 현탁시켜 가교 비드를 형성시키는 단계;

    상기 가교 비드를 세척하는 단계; 및

    상기 가교 비드를 건조하여 다공성 키토산 가교된 수지 비드를 형성시키는 단계를 포함하는 담배 연기 여과 매체를 제조하는 방법.
16. 크기가 16메쉬 내지 70메쉬 범위인, 글리옥살로 가교된 키토산 수지를 10mg 내지 200mg 범위로 함유하는 담배 연기 필터.
17. 제16항에 있어서, 상기 필터가 팁 페이퍼에 의해 담배 봉에 부착되어 있는 것이 특징인 담배 연기 필터.
18. 제16항에 있어서, 상기 수지가 팁 페이퍼(tip paper), 성형 페이퍼 인서트(shaped paper insert), 플러그(plug), 스페이스(space) 및 자유 흐름 슬리브(free-flow sleeve)로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 담배 필터 부분에 혼입되어 있는 것이 특징인 담배 연기 필터.
19. 제16항에 있어서, 상기 수지가 담배 필터지에 혼입되어 있는 것이 특징인 담배 연기 필터.
20. 글리옥살로 이루어졌으며, 키토산에 가교되는 가교 화합물을 보유하는 필터 매체를 준비하는 단계; 및

    기체 혼합물의 기체상 성분을 제거하는 상기 필터 매체를 필터에 혼입시키는 단계를 포함하여, 상기 기체 혼합물의 기체 성분을 제거하는데 유용한 필터 제조방법.
21. 제20항에 있어서, 추가로 팁 페이퍼를 이용하여 상기 필터를 담배 봉에 부착시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 필터 제조방법.
22. 제20항에 있어서, 상기 필터 매체가 팁 페이퍼, 성형 페이퍼 인서트, 플러그, 스페이스 및 자유 흐름 슬리브로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 담배 필터 부분 중에 혼입되는 것이 특징인 필터 제조방법.
23. 제20항에 있어서, 상기 가교 화합물이 상기 필터의 중공에 혼입되는 것이 특징인 필터 제조방법.
24. 기체 혼합물을 필터와 접촉시키면서 통과시키는 것을 포함하는 기체 혼합물의 기체 성분을 제거하는 방법으로서, 상기 필터는 키토산에 가교된 적어도 하나의 반응성 작용기를 포함하는 시약을 보유하여, 이 시약이 상기 기체 혼합물의 기체 성분과 화학적으로 반응하여 기체 성분을 기체 혼합물로부터 제거하게 하며, 상기 작용기는 글리옥살인 것이 특징인 방법.
25. 제24항에 있어서, 추가로 기체 혼합물을 발생시키고, 이 기체 혼합물을 함유하는 기체류가 상기 필터를 통해 통과하게 유도하여, 제거되어야 하는 상기 기체 혼합물의 성분이 상기 시약과 화학적으로 반응하여 상기 기체류로 재도입되지 않도록 하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
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