RU1797481C - Filter for cigarettes - Google Patents

Abstract

Использование: в табачной промышленности при изготовлении сигарет с фильтром, а также при очистке газов от канцерогенных и токсических веществ, например при очистке выхлопных газов автомобилей. Сущность изобретени : фильтр дл  сигарет выполнен из волокон органического полимера, пропитанного кремнийорганическим мономером, Ы,Ы -Бис(3-триэтоксисилилпропил)-тиокарба- MHflOM(C2hbObS(CH)sNH-C{ShNKCH2)3Si(OC2H5b. количество которого составл ет от 6 до 15,3 м% от массы волокон.Usage: in the tobacco industry in the manufacture of filter cigarettes, as well as in the purification of gases from carcinogenic and toxic substances, for example in the purification of car exhaust. The inventive filter for cigarettes is made of fibers of an organic polymer impregnated with an organosilicon monomer, S, S-Bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarb-MHflOM (C2hbObS (CH) sNH-C {ShNKCH2) 3Si (OC2H5b. 6 to 15.3 m% of the weight of the fibers.

Description

Предполагаемое изобретение относитс  к табачной промышленности и может найти применение при изготовлении сигарет с фильтром, а также в любой другой отрасли промышленности, где требуетс  очистка газов от канцерогенных и токсических веществ, в частности, при очистке выхлопных газов автомобилей и др.The alleged invention relates to the tobacco industry and may find application in the manufacture of filter cigarettes, as well as in any other industry that requires the cleaning of gases from carcinogenic and toxic substances, in particular when cleaning exhaust gases from cars, etc.

Известные в насто щее врем  фильтры представл ют собой волокнистую структуру с применением древесного угл . Недостатком этих фильтров  вл етс  то, что они не исключают полностью вредного воздействи  целого р да компонентов табачного дыма .Presently known filters are a charcoal fiber structure. The disadvantage of these filters is that they do not completely eliminate the harmful effects of a range of tobacco smoke components.

Известен фильтр дл  сигарет, выполненный из пористого гидроксиэпатита, природного происхождени  или полученного путем осаждени .A known filter for cigarettes is made of porous hydroxyepatite, naturally occurring or obtained by precipitation.

Известны различные фильтры дл  курительных изделий, в частности дл  сигарет,Various filters are known for smoking articles, in particular for cigarettes,

уменьшающие токсичное действие табачного дыма. Дл  этого используютс  фильтрующие устройства, основу которых, как правило, составл ет поливинилацетатное, целлюлозное или ацетат-целлюлозное волокно с нанесенными на него веществами, обладающими адсорбционными свойствами , или пропитанное этими веществами.reducing the toxic effects of tobacco smoke. For this purpose filtering devices are used, the basis of which, as a rule, is polyvinyl acetate, cellulose or cellulose acetate fiber coated with substances having adsorption properties, or impregnated with these substances.

В качестве таковых используютс  активированный уголь 2, неорганические и органические соли меркаптоалкансульфо- новых кислот общей формулы Hs x sO Н (х (СН).,. 2-6), цистеин и ацетилцистеин, фталоцианины. Недостатком этих фильтров  вл етс  то, что спектр веществ, поглощаемых этими фильтрами, во всех случа х ограничен , а сами фильтры при нагревании могут деградировать с образованием токсичных соединений. Так, например, при ис- пользовании фталоциана в качестве сорбента могут образовыватьс  следующиеAs such, activated carbon 2, inorganic and organic salts of mercaptoalkanesulfonic acids of the general formula Hs x sO H (x (CH).,. 2-6), cysteine and acetylcysteine, phthalocyanines are used. The disadvantage of these filters is that the spectrum of substances absorbed by these filters is limited in all cases, and the filters themselves can degrade when heated to form toxic compounds. So, for example, when using phthalocyanine as an sorbent, the following

х| Оx | ABOUT

соwith

соwith

продукты распада -органические цианиды, аммиак, производные бензола и т.д.decomposition products - organic cyanides, ammonia, benzene derivatives, etc.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению  вл етс  фильтр, содержащий основу из поливинилацетатного, целлюлозного или ацетат-целлюлозного волокна, включающего адсорбирующее средство, представл ющее собой комплекс соли железа с органическими низкомолекул рными лигандами, при этом адсорбирующее средство в качестве соли железа содержит соли двухвалентного железа, а в качестве лигандов алкильные производные дитио- карбамата натри , при этом содержание адсорбирующего средств составл ет 3,6-13 мае. % фильтрующего волокна, соль двухвалентного железа выбирают из р да FeS04. FeCl2, Рё(МОз)2, в качестве алкильных производных дитиокарб,амата натри  фильтр содержит диметилдитиокарбамат или диэтилдитжжарбамат. Недостатком этого фильтра  вл етс  ограниченный ассортимент поглощаемых веществ, в частности, поглоща  из табачного дыма монооксид азота, он не снижает содержание таких канцерогенных веществ как много дерные ароматические углеводороды (пирен, бенз, перилен, дибенз) и нитрозоамины, а также микроэлементов (в том числе радиоактивных ), таких как магний, кальций, стронций, медь, свинец, мышь к, ванадий, хром, марганец , железо, кобальт, никель, обладающих также токсическим и канцерогенным действием.Closest to the proposed invention is a filter containing a base of polyvinyl acetate, cellulose or cellulose acetate fiber, including an adsorbing agent, which is a complex of an iron salt with organic low molecular weight ligands, while the adsorbing agent contains ferrous salts as an iron salt, and as ligands, alkyl derivatives of sodium dithiocarbamate, wherein the content of the adsorbing agent is May 3.6-13. % filter fiber, the ferrous salt is selected from the series FeS04. FeCl2, Ryo (MOH) 2, as the alkyl derivatives of dithiocarb, sodium amate, the filter contains dimethyldithiocarbamate or diethyl dithjarbamate. The disadvantage of this filter is the limited range of absorbed substances, in particular, the absorption of nitrogen monoxide from tobacco smoke, it does not reduce the content of carcinogens such as multinuclear aromatic hydrocarbons (pyrene, benz, perylene, dibenz) and nitrosoamines, as well as trace elements (including radioactive), such as magnesium, calcium, strontium, copper, lead, mouse k, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, which also have toxic and carcinogenic effects.

Цель изобретени  - повышение эффективности улавливани  канцерогенных и токсических веществ.The purpose of the invention is to increase the capture efficiency of carcinogenic and toxic substances.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в фильтре дл  сигарет, выполненном из волокон органического полимера, пропитанного адсорбирующим средством, волокна органического полимера пропитаны кремнийорганическим мономером N.N - 0 бис(3-триэтоксисилилпропил}-тиокарбамидом (C2H5ObSI(CH2bNH-C(S)-NH(CH2bSi(6C2H5)3. количество которого составл ет от б до 15,3 мае. % от массы волокон.This goal is achieved due to the fact that in the filter for cigarettes made of organic polymer fibers impregnated with an adsorbent, the organic polymer fibers are impregnated with organosilicon monomer NN - 0 bis (3-triethoxysilylpropyl} -thiocarbamide (C2H5ObSI (CH2bNH-C (S) - NH (CH2bSi (6C2H5) 3. The amount of which is from b to May 15.3% by weight of the fibers.

Фильтр дл  сигарет содержит основу из ацетилцеллюлозы или другого органического полимера, обработанную кремнеорганическим мономером N.N - бис(3-триэтоксисилилпропил);тиокарбамидомThe cigarette filter contains a base of cellulose acetate or other organic polymer treated with organosilicon monomer N.N - bis (3-triethoxysilylpropyl); thiocarbamide

(C2H50)3Si(CH2bNH-C(S)-NH(CH2)3Si(OC2H5)3 Дл  этой цели стандартные сигаретные фильтры, пропитанные 4-10% раствором мономера в растворителе, предпочтительно в этиловом спирте, и высушенные на воздухе , подвергают термообработке в течение нескольких часов. Механизм св зывани  мономера с материалом фильтра основан на химической модификации этого материала за счет конденсации мономера с его реак- ционноспособными поверхностными группами (в частности гидроксильными) и поверхностной влагой. Конденсаци  осуществл етс  по аналогии с известной модификацией силикагел  различных марок 6,7 по возможной схеме:(C2H50) 3Si (CH2bNH-C (S) -NH (CH2) 3Si (OC2H5) 3 For this purpose, standard cigarette filters, impregnated with a 4-10% solution of monomer in a solvent, preferably in ethanol, and dried in air, are heat treated The mechanism of binding of the monomer to the filter material is based on the chemical modification of this material due to condensation of the monomer with its reactive surface groups (in particular hydroxyl) and surface moisture. Condensation is carried out by analogy with the known modification of forces Icagel of various grades 6.7 according to a possible scheme:

55

00

55

00

При этом,на поверхности материала образуетс  химически св занный с ним слой полисилоксанового полимера, обладающий эффективными адсорбционными свойствами . Полученные таким путем сигаретные фильтры эффективно поглощают из табачного дыма широкий спектр канцерогенных и токсичных веществ, а также низшие оксиды азота и углерода. Так, он существенно снижает содержание в табачном дыме таких канцерогенных веществ как много дерные .ароматические углеводороды (бенз ( а) пирен, бенз (g, h, i) перилен, дибенз (a, h) антрацен, дибенз (а, с) антрацен) и нитро- зоамины (N-нитрозодиэтиламин, М-нитро- зопирролидин), содержание которых в табачном дыме уменьшаетс  на 50-100%.At the same time, a chemically bonded layer of polysiloxane polymer with effective adsorption properties is formed on the surface of the material. The cigarette filters obtained in this way effectively absorb a wide range of carcinogenic and toxic substances, as well as lower nitrogen and carbon oxides, from tobacco smoke. So, it significantly reduces the content of carcinogenic substances in tobacco smoke such as multi-core. Aromatic hydrocarbons (benz (a) pyrene, benz (g, h, i) perylene, dibenz (a, h) anthracene, dibenz (a, c) anthracene ) and nitrosozamines (N-nitrosodiethylamine, M-nitrosopyrrolidine), the content of which in tobacco smoke is reduced by 50-100%.

Отличительной особенностью разработанных сигаретных фильтров  вл етс  высока  эффективность поглощени  микро- элементов (в том числе радиоактивных), содержащихс  в табачном дыме, таких как магний, кальций, стронций, медь, цинк, свинец , мышь к, ванадий, хром, марганец, железо , кобальт, никель, обладающих токсическим и канцерогенным действием. Предлагаемый фильтр такие металлы, как кальций, кадмий, ванадий, кобальт, железо, поглощает до 80% и практически до 100% улавливает особо токсичные элементы, как свинец и мышь к. Покрыти  на основе крем- неоорганического мономера - М,М -бис(3- т0иэтоксисилилпропил)тиокарбамид нетоксичен (LDso 3000 мг/кг 8Ц стабильны во времени и не измен ютс  при нагрева- нии до 300 градусов Цельси  11.A distinctive feature of the developed cigarette filters is the high efficiency of the absorption of micro elements (including radioactive) contained in tobacco smoke, such as magnesium, calcium, strontium, copper, zinc, lead, arsenic, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel with toxic and carcinogenic effects. The proposed filter metals such as calcium, cadmium, vanadium, cobalt, iron, absorbs up to 80% and almost 100% traps especially toxic elements such as lead and mouse K. Coatings based on organosilicon monomer - M, M bis ( 3-tioethoxysilylpropyl) thiocarbamide is non-toxic (LDso 3000 mg / kg 8C is stable over time and does not change when heated to 300 degrees Celsius 11.

Пример 1. Улавливание летучих нитр.озоаминов (НА) в главной струе дыма сигарет с поливинилацетатным фильтром, пропитанным 10 и 4%-ными растворами мо- номера в этиловом спирте (см. табл. 1).Example 1. Capture of volatile nitro.ozoamines (HA) in the mainstream smoke of cigarettes with a polyvinyl acetate filter soaked in 10 and 4% solutions of monomers in ethyl alcohol (see Table 1).

Сигареты прокуривались согласно требовани м стандартов международной орга- низации по стандартизации ЙСО в жидкостные ловушки с цитратно-фосфат- Cigarettes were smoked according to the requirements of the standards of the international organization for the standardization of JSO in liquid traps with citrate-phosphate

ным буфером. Содержание нитрозоаминов определ лось на газовом хроматографе.buffer. The nitrosoamine content was determined on a gas chromatograph.

Выводы. Предложенный фильтр досто- верно снижает уровень содержани  нитрозоаминов .Findings. The proposed filter significantly reduces the level of nitrosoamine content.

П р и м е р 2. Эффективность улавливани  металлов в главной струе дыма сигарете поливинилацетатным фильтром, пропитанным 10 и 4%-ными растворами мономера N,N - бис(3-триэтоксисилилпропил)тиокарбамид в этиловом спирте (см. табл. 2).Example 2. The efficiency of metal capture in a mainstream smoke of a cigarette with a polyvinyl acetate filter soaked in 10 and 4% solutions of N, N monomer bis (3-triethoxysilylpropyl) thiocarbamide in ethyl alcohol (see Table 2).

Выводы: предлагаемый фильтр снижает уровень содержани  большинства металлов в главйой струе дыма сигарет на 70-100%. Полученные результаты по Ni, Cr, Cd, As, V, Pb и Zn указывают на то, что фильтр, обработанный 1.0% раствором мономера наибо- лее эффективным.Conclusions: the proposed filter reduces the content of most metals in the mainstream smoke stream of cigarettes by 70-100%. The results obtained for Ni, Cr, Cd, As, V, Pb, and Zn indicate that the filter treated with a 1.0% monomer solution is the most effective.

Пример 3. Эффективность улавливани  много дерных ароматических углеводородов поливинилацетным фильтром, пропитанным 10 и 4%-ными растворами М.М -биср-триэтоксисилилпропилУгиокарб- амида (см. табл. 3).Example 3. Efficiency of trapping multi-aromatic aromatic hydrocarbons with a polyvinyl acetate filter impregnated with 10 and 4% solutions of M.M-bis-triethoxysilylpropyl-Ugiocarbamide (see table 3).

Бенз (g, h, i) перилен, дмбенз (a, h), антрацен , дибенз (a, h) антрацен определ етс  в следовых количествах.Benz (g, h, i) perylene, dmbenz (a, h), anthracene, dibenz (a, h) anthracene are detected in trace amounts.

Достижение положительного эффекта доказываетс  тем, что повышаетс  эффективность улавливани  канцерогенных и токсических веществ, Отличительной особенностью разработанных сигаретных фильтров  вл етс  высока  эффективность поглощени  микроэлементов (в том числе радиоактивных), содержащихс  в табачном дыме, таких как магний, кальций, стронций, медь, свинец, мышь к, ванадий, хром марганец, железо, кобальт, никель, обладающих токсическим и канцерогенным действием. Предлагаемый фильтр такие металлы, как кальций, кадмий, ванадий, кобальт, железо, поглощает до 80% и практически до 100% улавливает особо токсичные элементы как свинец и мышь к.The achievement of a positive effect is proved by the fact that the trapping efficiency of carcinogenic and toxic substances is increased. A distinctive feature of the developed cigarette filters is the high efficiency of absorption of trace elements (including radioactive) contained in tobacco smoke, such as magnesium, calcium, strontium, copper, lead, mouse K, vanadium, chromium manganese, iron, cobalt, nickel, which have toxic and carcinogenic effects. The proposed filter metals such as calcium, cadmium, vanadium, cobalt, iron, absorbs up to 80% and practically up to 100% traps especially toxic elements like lead and mouse.

Формул а изобретени Formulas of the invention

Фильтр дл  сигарет, выполненный из волокон органического полимера, пропитанного адсорбирующим средством, отличающийс  тем, что, с целью наиболее полного улавливани  канцерогенных и токсичных веществ, волокна органического полимера пропитаны кремнийорганическим мономером М,М -бис(3-триэтоксисилилпро- nM)-THOpKap6aMHflOMXC2H50)3Si(CH2)3NH- C(S)-MH(CH2)3Si(OC2Hsb. количество которого составл ет 6-15,3 мае. % от массы волокон .A filter for cigarettes made of fibers of an organic polymer impregnated with an adsorbent, characterized in that, in order to most fully capture carcinogenic and toxic substances, the fibers of the organic polymer are impregnated with an organosilicon monomer M, M-bis (3-triethoxysilyl-nM) -THOpKap6aMHflOMXC2 3Si (CH2) 3NH-C (S) -MH (CH2) 3Si (OC2Hsb. The amount of which is May 6-15.3.% By weight of the fibers.

нг/сиг. - нанограмм ( г.) на сигарету. ng / sig. - nanograms (g) per cigarette.

мкг/мл - микрограмм на миллилитр. μg / ml - micrograms per milliliter.

Таблица 1Table 1

Таблица 2table 2

Таблица 3Table 3