JPH044040A - 成形吸着材およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、成形吸着材およびその製造方法に関する。

なお、本明細書においては、“部”とあるのは“重量部
”を意味する。

近年、新しい形式の吸着材として繊維状活性炭が使用さ
れている。吸着材としての繊維状活性炭は、そのままの
原綿としては、取扱困難であるため、フェルト状、ペー
パー状、ノ１ニカム状、抄紙構造の成形体などの形態に
加工して、使用されている。

しかしながら、この様な形状の製品は、嵩密度が低いの
で、製品重量当りの比表面積は大きいものの、体積当り
の比表面積が低いという欠点がある。例えば、従来技術
による各種製品の嵩密度は、下記の程度である。

＊フェルト状・・・０．０５ｇ／ｃｃ程度。

＊ペーパー状・・・０．１ｇ／ｃｃ程度。

＊ハニカム状・・・Ｏ／１５ｇ／ｃｃ程度。

＊抄紙構造の成形体・・・０．２ｇ／ｃｃ程度。

一方、粒状活性炭は、重量当りの比表面積は小さいもの
の、嵩密度が０．５ｇ／ｃｃ程度と高いので、繊維状活
性炭に比して、逆に体積当りの比表面積は高い。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて、繊維状活
性炭からなる高嵩密度且つ高比表面積の成形吸着材を得
るべく研究を重ねた結果、繊維状活性炭と特定の結合材
との配合物を成形し、加圧下に加熱する場合には、その
目的を達成し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、下記の成形吸着材およびその製造
方法を提供するものである： ■繊維状活性炭と結合材により構成され、０．４ｇ　／
　ｃ　ｃ以上の嵩密度を有する成形吸着材。

■繊維状活性炭１００部と不融化熱溶融性繊維、不融化
炭素繊維および熱硬化性繊維の少なくとも一種２〜４０
部からなる配合物を成形した後、得られた成形体を３０
〜１０００ｋｇ／ｃＪ−Ｇの加圧下に５００〜１５００
℃で加熱することを特徴とする成形吸着材の製造方法。

本発明で使用する繊維状活性炭は、石炭ピッチ系、石油
ピッチ系、フェノール樹脂系、ＰＡＮ系、セルロース系
などの如何なる原料に由来するものであっても良い。繊
維状活性炭としては、通常繊維直径２〜３０μｍ程度、
繊維長０．１〜５關程度、細孔半径８〜２０人程度、比
表面積５００〜２５０Ｏｒ＋ｆ／ｇ程度の性状を有して
いることが好ましい。

結合材としては、不融化した熱溶融性樹脂、不融化させ
た炭素繊維（より詳細には、原料ピッチを紡糸し、不融
化処理した未焼成の炭素繊維）および熱硬化性樹脂の少
なくとも一種を使用する。

不融化した熱溶融性樹脂としては、具体的に不融化アク
リル繊維（例えば、商標“ラフタン”、旭化成工業（株
）製などとして市販されている）、不融化ポリビニルア
ルコール繊維などが例示される。不融化させた炭素繊維
とは、原料ピッチを紡糸し、不融化処理した未焼成の炭
素繊維を意味する。熱硬化性樹脂としては、具体的にア
ラミド繊維、フェノール樹脂などが例示される。結合材
として使用するこれらの樹脂乃至繊維の形状は、特に制
限されないが、糸状のものを使用する場合には、繊維状
活性炭の細孔を塞ぐことが少なくなるので、より好まし
い。糸状の樹脂乃至繊維としては、糸径５〜１００μｍ
程度、長さ０．１〜５ｍｍ程度のものを使用することが
好ましい。

繊維状活性炭と結合材との配合割合は、通常前者１００
部に対し後者２〜４０部程度、より好ましくは前者１０
０部に対し後者５〜１０部程度である。繊維状活性炭１
００部に対する結合材の配合量が２部未満の場合には、
成形吸着体の強度が不十分となるのに対し、４０部を上
回る場合には、繊維状活性炭の細孔が塞がれて、吸着材
としての性能が低下する。

繊維状活性炭と結合材との配合物には、必要に応じて、
繊維状活性炭１００部に対して、８０部程度までの補強
材をさらに添加しても良い。この様な補強材としては、
麻、紙パルプなどの天然繊維類、ポリエチレン糸、ポリ
プロピレン糸などの熱溶融性繊維類などが例示される。

本発明方法は、通常以下の様にして実施される。

まず、繊維状活性炭と結合材とからなる配合物を成形す
る。成形方法は、特に限定されないが、好ましい一例′
として、抄紙方法に類似した方法が挙げられる。この場
合には、繊維状活性炭と結合材、さらに必要ならば補強
材を所定の割合で水に分散させ、叩解して均一な水性ス
ラリーを調製した後、下部に吸引口を有する成形型に水
性スラリーを入れ、下部から吸引して、成形材を得る。

次いで、得られた成形材を乾燥した後、３０〜１０００
ｋｇ　／　ｃ♂・Ｇ程度（より好ましくは５０〜２００
ｋｇ　／　ｃ♂・Ｇ程度）の加圧下に５００〜１５００
℃程度（より好ましくは９００〜１５００℃程度）の温
度で加熱する。加圧圧力が３０ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ未満の
場合には、嵩密度の高い製品が得られ難いのに対し、１
０００ｋｇ／ｃｒＢ−Ｇを上回る場合には、繊維状活性
炭の細孔が破壊される虞がある。加熱温度が５００℃未
満の場合には、やはり十分に嵩密度の高い製品が得られ
難いのに対し、１５００℃を上回る場合には、繊維状活
性炭の細孔が結合材により塞がれることがある。この加
圧下の加熱も、成形材の変形を防止するために、成形材
を型内に収容して行なうことが好ましい、加圧下の加熱
処理時間は、使用する各材料の種類乃至性状、各材料の
配合割合、加圧および加熱条件、成形材の寸法、用途に
対応して吸着成形材に要求される性能などに応じて、適
宜選択すれば良いが、通常３０〜６０分程度での範囲内
にある。

本発明による吸着成形材は、その高嵩密度および高比表
面積という特性の故に、例えば、電気二重層キャパシタ
における電極、浄水器用カートリッジなどとして特に有
用である。

発明の効果 本発明によれば、下記の様な顕著な効果が達成される。

（１）得られる吸着成形材の嵩密度が、０．４ｇ／ｃｃ
以上と極めて高い。

（２）また、吸着成形材の比表面積も、使用する繊維状
活性炭のそれにほぼ近い高い値を示す。

実施例 以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１ 比表面積１０００ｒｒｉ’／ｇのピッチ系繊維状活性炭
（商標“Ａ−１０”　　（株）アドール製）２５０部お
よび結合材としての不融化アクリル繊維糸（商標“ラフ
タン”、旭化成工業（株）製）１２．５部をこれらの合
計重量の２５倍の水に分散させ、それぞれの繊維長が０
．　１〜５ｍｍとなるまで叩解し、均一な水性スラリー
を得た。

次いで、下部に多数の吸引口を有する成形用型を使用し
て、上記の水性スラリーを吸引し、その上部を平板で押
さえて平坦化させた後、成形体を取り出し、１４０℃で
１２０分加熱間乾燥した。

得られた乾燥成形体の寸法は、８０ｍｍＸ８０ｍｍ×８
１１１ｍであり、その嵩密度は、０．１ｇ／ｃｃであっ
た。

次いで、上記の乾燥成形体を８０闘Ｘ８０ｍｍＸ５０ｍ
ｍの凹部を有する黒鉛ルツボに入れ、５０ｋｇ／ｃＪ−
Ｇの加圧下に３０℃／分の速度で９００°Ｃまで昇温し
、同温度に３０分間保持して成形吸着体を得た。

かくして得られた成形吸着体の寸法は、８０ｍｍＸ８０
ｍｍＸ１．５ｍｍで、嵩密度は、０．６ｇ／ｃｃであっ
た。

実施例２ 結合材として不融化した炭素繊維（商標“ドナカーボＳ
″　　（株）ドナツク製）を使用する以外は実施例１と
同様にして成形吸着体を得た。

得られた成形吸着体の寸法は、８０ｍｍＸ８０■ｍＸ１
．５ｍｍで、嵩密度は、０．６ｇ／ｃｃであった。

実施例３ 結合材として熱硬化性樹脂繊維糸（商標“トヮロン”、
日本アラミド（有）製）を使用する以外は実施例１と同
様にして成形吸着体を得た。

得られた成形吸着体の寸法は、８０ｍｍＸ８０ｍｍＸ１
．５ｍｍで、嵩密度は、０．６ｇ／ｃｃであった。

実施例４ 繊維状活性炭として比表面積２０００ｒｒｒ／ｇのピッ
チ系繊維状活性炭（商標“Ａ−２０″　　（株）アドー
ル製）を使用する以外は実施例１と同様にして成形吸着
体を得た。

得られた成形吸着体の寸法は、８０ｍｍＸ８０＋５ｍＸ
１．５ｍｍで、嵩密度は、０．４ｇ／ｃｃであった。

実施例５ 繊維状活性炭として比表面積１５００ｒｒ？／ｇのセル
ロース系繊維状活性炭（商標“ＫＦ１５００”、東洋紡
績（株）製）を使用する以外は実施例１と同様にして成
形吸着体を得た。

得られた成形吸着体の寸法は、８０ｍｍＸ８０ｍｍＸ１
．５ｕ＋で、嵩密度は、０．５５ｇ／ｃｃであった。

比較例１ 結合材を使用しない以外は実施例１と同様にして成形吸
着体の製造を試みた。しかしながら、加圧加熱後の成形
材は、ルツボから取り出すとただちに崩壊した。

試験例１ 加圧加熱時の圧力を種々変える以外は実施例１と同様に
して成形吸着体を得た。

第１図に加圧圧力と成形品の嵩密度との関係を表わすグ
ラフを示す。

第１図に示す結果から、以下の事項が明らかである。

加熱時の加圧圧力が３０ｋｇ／ｃｄ・０未満の場合には
、嵩密度が０．４ｇ／ＣＣ未満の成形材しか得られない
。

加圧圧力が３０ｋｇ／ｃＪ　・Ｇから２００ｋｇ／ｃＪ
　・Ｇまで増大するとともに、嵩密度は、直線的に増大
する。

しかしながら、加圧圧力が２００ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを超
える場合には、もはや嵩密度の増大は認められない。

試験例２ 加圧加熱時の加熱温度を種々変える以外は実施例１と同
様にして成形吸着体を得た。

第２図に加熱温度と成形品の嵩密度との関係を表わすグ
ラフを示す。

第２図に示す結果から、加熱温度が低すぎる場合には、
嵩密度の低い製品しか得られないことが明らかである。

なお、加熱温度が１５００℃を上回る場合には、繊維状
活性炭の細孔が、結合材からの接着成分（タール分）に
より塞がれて、成形品の比表面積が大きく低下すること
が見出された。

試験例３ 実施例１と同様にして得た乾燥成形材（重さ２０ｍ　ｇ
）を３０℃／分の速度で９００℃まで昇温させた場合の
成形材の重量変化を調べた。

第３図に加熱温度と成形品の重量との関係を表わすグラ
フを示す。

このグラフから、原料からガス成分が顕著に流出して重
量が減少するのは、６００℃付近であることが判るので
、この温度付近でタール分の分解が進み、この流出分解
するタール分によって、繊維状活性炭が接着されるもの
と推定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、成形品製造時の加圧圧力と成形品の嵩密度と
の関係を表わすグラフである。 第２図は、成形品製造時の加熱温度と成形品の嵩密度と
の関係を表わすグラフである。 第３図は、成形品製造時の加熱温度と成形品の重量との
関係を表わすグラフである。 （以　上） 第 図 几 カ （ｋｌｌ！、／Ｃｍ２） 第 図 焼入うｌＮ （°Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維状活性炭と結合材により構成され、０．４ｇ
   ／ｃｃ以上の嵩密度を有する成形吸着材。
2. （２）繊維状活性炭１００部と不融化熱溶融性繊維、不
   融化炭素繊維および熱硬化性繊維の少なくとも一種２〜
   ４０部からなる配合物を成形した後、得られた成形体を
   ３０〜１０００ｋｇ／ｃｍ＾２・Ｇの加圧下に５００〜
   １５００℃で加熱することを特徴とする成形吸着材の製
   造方法。