JPH11140208A - 多孔質成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力損失が小さく、浄化性能、強度、寸法安
定性に優れると共に、安価で、かつコンパクト化を図り
得る多孔質成形体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 活性炭を、透水性を有する非熱溶融性か
つ水不溶性または水難溶性の高分子材料により結着し
て、これらを一体的に成形する。高分子材料は活性炭に
対して１〜３０重量％の割合で含有させるのが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体または気体
中の微量物質や有害物質などの除去、特に水中の有機
物、残留塩素や、トリハロメタン等の有害物質などの吸
着や分解による除去を行うのに好適に用いられる多孔質
成形体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】主に水中の有機物や残留塩素などを除去
する浄水器の浄水材としては、粒径１５０μｍ〜数ｍｍ
程度の比較的粒径の大きい活性炭が一般的に使用されて
いる。ところが、粒径が大きいため活性炭の単位重量あ
たりの表面積は自ずと小さいものとなって十分な浄化性
能が得られないという問題があった。

【０００３】そこで、十分な浄化性能を確保すべく、粒
径１５０μｍ以下の小さい粒径の活性炭を用いることが
検討されたが、圧力損失（通水抵抗）が大きく扱いにく
く、しかも通水時に活性炭が流出してしまうという問題
が生じることから、バインダーにより個々の活性炭を結
着して、これらを一体に成形した多孔質成形体が種々提
案されている。

【０００４】このような粉末活性炭のバインダーとして
は、熱溶融性合成樹脂やフィブリル化繊維が用いられて
いる。

【０００５】熱溶融性合成樹脂をバインダーとして用い
たものとして、例えば特公平７−１２４２９号公報には
浄化性能の良い活性炭繊維を浄化材として用い、該活性
炭繊維を熱溶融性合成樹脂にランダムに結合保持したも
のが記載され、また特開平８−１９７１７号公報には粉
末活性炭および活性炭繊維を熱可塑性合成繊維に融着保
持したものが記載されている。

【０００６】一方、フィブリル化繊維を用いたものとし
て、例えば特開平６−３１２１３３号公報にはアクリル
繊維をフィブリル化したものをバインダーに用いること
が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術による場合、次のような問題があった。即ち、活
性炭繊維が熱溶融性合成樹脂にランダムに結合保持され
たものでは、活性炭表面のうち熱溶融性合成樹脂で結着
された部分は覆い塞がれてしまうため、該部分は吸着サ
イトとしてもはや機能することができず、活性炭表面の
有効表面積は低下してしまい、十分な浄化性能が得られ
なかった。従って十分な浄化性能を確保しようとすると
活性炭使用量を増大させる、即ち多孔質成形体のサイズ
を大型化しなければならず、このように優れた浄化性能
とコンパクト化の両立は到底なし得ないものであった。
更に、機械的強度の低い活性炭繊維を主成分とするもの
であるため、得られる多孔質成形体の強度は十分なもの
ではなかった。

【０００８】また、粉末活性炭および活性炭繊維が熱可
塑性合成繊維に融着保持されたものでは、活性炭表面の
うち熱可塑性合成繊維が融着された部分は覆い塞がれて
しまうため、活性炭表面の有効表面積は低下してしま
い、従って十分な浄化性能を確保することができなかっ
た。十分な浄化性能を確保しようとすると活性炭使用量
を増大させなければならず、多孔質成形体サイズの大型
化は回避することができないものであった。

【０００９】一方、フィブリル化アクリル繊維をバイン
ダーに用いたものでは、アクリル繊維の熱溶融により結
合したものではなく、フィブリル化繊維の絡み合いで結
合させたものであるから、活性炭表面が覆い塞がれるこ
とはないが、流動抵抗が大きく圧力損失が大きいという
問題を有していた。従って実用に供する場合には、流量
を稼ぐために多孔質成形体サイズを大型化して使用する
必要があった。また、フィブリル化繊維の絡み合いで結
合させたものであるから成形体としての寸法安定性に劣
るという問題もあった。

【００１０】このように従来の多孔質成形体において
は、優れた浄化性能とコンパクト化の両立は到底なし得
ないものであった。

【００１１】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、圧力損失が小さく、浄化性能、強
度、寸法安定性に優れるとともに、安価で、かつコンパ
クト化を図り得る多孔質成形体及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究の結果、活性炭を浄化材とし
て選択し、該活性炭を、透水性を有する非熱溶融性かつ
水不溶性または水難溶性の高分子材料により結着すると
ともに、これらを一体的に成形することにより、上記所
望の多孔質成形体が得られることを見出すに至り、本発
明を完成した。

【００１３】即ち、この発明にかかる多孔質成形体は、
活性炭が、透水性を有する非熱溶融性かつ水不溶性また
は水難溶性の高分子材料により結着されて一体的に成形
されてなることを特徴とするものである。

【００１４】活性炭表面のうち高分子材料が結着された
部分は見かけ上覆い塞がれるが、該材料は透水性を有す
るものであるから、圧力損失が小さく、かつ接触効率は
活性炭が本来有するものと同等であって単位重量当たり
の浄化性能にも優れているから、コンパクト化が図れ
る。また、高分子材料により結着されているから、成形
体としての強度、寸法安定性にも優れる。更に、浄化材
として安価な活性炭を用いるから低コストである。

【００１５】活性炭として粉粒状活性炭を用いる場合に
は、該粉粒状活性炭が繊維状活性炭などと比較して機械
的強度に優れるから、一層強度に優れた多孔質成形体が
得られる。

【００１６】高分子材料が活性炭に対して１〜３０重量
％の割合で含有されてなる場合には、圧力損失を増大さ
せることなく、高分子材料と活性炭の結着性の一層良好
な多孔質成形体が確保される。

【００１７】高分子材料が、天然有機高分子物質が水不
溶化または水難溶化処理されたものからなる場合には、
無数の隙を有する網状の微細構造を有し一定の強度を持
った高分子材料が形成されるから、より透水性に優れた
多孔質成形体が確保される。

【００１８】前記天然有機高分子物質として、単一多糖
類、複合多糖類、タンパク質からなる群から選択される
１種または２種以上を用いる場合には、単一多糖類、複
合多糖類、タンパク質の分子量が天然有機高分子物質の
中でも比較的大きい分子量を有するものであるから、隙
径が一段と大きい高分子材料が得られ、より一層透水性
に優れた多孔質成形体が確保され、一層のコンパクト化
を図り得る。

【００１９】芯成分が鞘成分の融点よりも高い融点を有
する芯鞘２重構造の補強繊維の熱融着により補強されて
なる場合には、前記高分子材料同士が補強繊維の熱融着
により強固に結合されるから、多孔質成形体として一層
強度に優れたものとなる。

【００２０】また、この発明にかかる多孔質成形体の製
造方法は、活性炭と水溶性高分子と水を含有する活性炭
スラリーを型枠内に充填状態にして脱水及び成形するこ
とにより、活性炭と水溶性高分子とを一体的に成形した
後、熱処理によって前記水溶性高分子を水不溶化または
水難溶化させることを特徴とするものである。

【００２１】活性炭と水溶性高分子とが水に均一に分散
された状態で脱水及び成形が行われるから、活性炭の分
布の偏りのない均質で、かつ強固な多孔質成形体が製造
される。

【００２２】また、この発明にかかる別の多孔質成形体
の製造方法は、活性炭と水溶性高分子と水を含有する混
練物を押出成形することにより、活性炭と水溶性高分子
とを一体的に成形した後、熱処理によって前記水溶性高
分子を水不溶化または水難溶化させることを特徴とする
ものである。

【００２３】活性炭と水溶性高分子とが相互に均一に分
散された状態で押出成形されるから、均質でかつ強固な
多孔質成形体が製造される。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明において、活性炭の原料
としては、特に限定されず、例えば木材、パルプ、おが
くず、再生セルロース、素灰、椰子殻、クルミ殻、果実
種子などの植物系のものや、泥炭、草炭、亜炭、褐炭、
レキ青炭、無煙炭、コークス、コールタール、石炭ピッ
チ、石油ピッチなどの鉱物系のもの、あるいはその他海
藻、レーヨン、フェノール、アクリル樹脂などを用いる
ことができる。

【００２５】上記活性炭としては、特に限定されるもの
ではないが、例えば粉粒状活性炭、繊維状活性炭などが
挙げられる。中でも粉粒状活性炭を用いるのが好まし
く、この場合には一層強度に優れた多孔質成形体が得ら
れる。また、粉粒状活性炭は、例えば繊維状活性炭等と
比べると一般的に安価であるものが多く、このような粉
粒状活性炭を用いる場合には同時に一層の低コスト化を
図り得る利点もある。

【００２６】上記粉粒状活性炭の粒径は１０〜１５０μ
ｍであることが好ましい。１０μｍ未満では圧力損失が
大きくなり、一方１５０μｍを超えると比表面積が減少
して浄化性能が低下するので、好ましくない。中でも活
性炭の粒径は３０〜１３０μｍであるのがより好まし
い。

【００２７】なお、上記粉粒状活性炭の粒径とは、レー
ザー回折法により粒度分布を測定する島津製作所製粒度
分布測定装置ＳＡＬＤ−２０００Ａ型により測定した粒
径である。

【００２８】また、活性炭の細孔直径は特に限定され
ず、吸着捕捉の対象となる物質の大きさを考慮して、こ
れに見合う大きさの細孔直径を有するものを適宜選択す
れば良い。例えば、飲料水用などの浄水用フィルターと
して使用される場合には、トリハロメタン等の小分子か
ら天然のフミン系有機物等の比較的大きな分子に至るま
で吸着させるべく、細孔直径は５〜数百オングストロー
ムの範囲であり、かつこの範囲内で複数のバリエーショ
ン（細孔直径が小さいものから大きいものまで）を有す
るものとするのが望ましいが、特にこれに限定されるも
のではない。

【００２９】活性炭は吸着活性や分解活性を向上させる
観点から、賦活処理されたものを用いるのが好ましい。
該賦活処理法としては、特に限定されるものではなく、
公知のいずれの処理法を用いても良い。また、活性炭は
造粒によって得られる造粒炭であっても良い。

【００３０】この発明の多孔質成形体は、上記活性炭
が、透水性を有する非熱溶融性かつ水不溶性または水難
溶性の高分子材料により結着されて一体的に成形されて
なるものであるが、ここで「透水性」とは、精製の対象
が水である場合において水を透過させることができる性
質をいうものであって、精製の対象が水以外の液体や気
体である場合においてはこの精製対象の液体や気体を透
過させることができる性質を意味するものである。

【００３１】多孔質成形体における高分子材料の含有割
合は、活性炭に対して１〜３０重量％の割合とするのが
好ましい。１重量％未満では、高分子材料と活性炭の結
着性が低下して多孔質成形体の強度が低下するので好ま
しくない。一方、３０重量％を超えると流動抵抗が大き
くなって圧力損失が増大するので好ましくない。中でも
前記高分子材料は活性炭に対して３〜１５重量％の割合
で含有されるのがより好ましい。

【００３２】多孔質成形体における充填密度（多孔質成
形体の重量／多孔質成形体の体積）は、０．２０〜０．
８０ｇ／ｃｍ³ とするのが好ましい。０．２０ｇ／ｃｍ
³ 未満では浄化性能が低下し、一方０．８０ｇ／ｃｍ³
を超えると流動抵抗が大きくなって圧力損失が増大する
ので好ましくない。中でも充填密度は０．３５〜０．６
５ｇ／ｃｍ³ とするのがより好ましい。

【００３３】前記高分子材料は、天然有機高分子物質が
水不溶化または水難溶化処理されたものからなるのが望
ましい。天然有機高分子物質を用いれば無数の隙を有す
る網状の微細構造を有する高分子材料が形成されるか
ら、流体への抵抗が少ないより透水性に優れた多孔質成
形体が確保される。そして、このような広い隙は、径の
大きい異物などの物理濾過を成し得る。

【００３４】天然有機高分子物質としては、特に限定さ
れるものではないが、例えば単一多糖類、複合多糖類、
タンパク質等が挙げられる。

【００３５】単一多糖類としては、特に限定されない
が、例えばメチルセルロースやカルボキシメチルセルロ
ースの如きセルロース系物質、コーンパウダーや小麦粉
の如きデンプン類、グリコーゲン、カロニン、ラミナラ
ン、デキストラン、アルギン酸、アルギン酸ソーダなど
が挙げられる。

【００３６】複合多糖類としては、特に限定されない
が、例えばアラビアゴム、ローカストビーンガム、グア
ーガム、その他多数の植物粘質物などが挙げられる。

【００３７】タンパク質としては、特に限定されない
が、例えばアルブミン、カゼイン、ゼラチン、ケラチン
などが挙げられる。

【００３８】天然有機高分子物質の中でも、単一多糖
類、複合多糖類、タンパク質からなる群から選択される
１種または２種以上を用いるのが好ましい。これらの化
合物は天然有機高分子物質の中でも比較的大きい分子量
を有するものであり、隙が一段と広い網状の高分子材料
が得られ、より一層透水性に優れて圧力損失が小さくな
るから、一層のコンパクト化を図ることができる。

【００３９】この発明の多孔質成形体は、芯成分が鞘成
分の融点よりも高い融点を有する芯鞘２重構造の補強繊
維の熱融着により補強されてなるのが望ましく、これに
より高分子材料同士が補強繊維の熱融着により強固に結
合されて、多孔質成形体として一層強度に優れたものと
なるとともに、寸法安定性も一層向上する。

【００４０】上記芯鞘２重構造を有する補強繊維は、鞘
部よりも芯部の融点が高く、両者の融点の間の温度では
鞘部のみが溶融して融着するが、芯部の形状はそのまま
保持されるものである。

【００４１】上記芯鞘２重構造を有する補強繊維の芯部
の素材としては、特に限定されるものではなく、例えば
ポリエステル、ポリプロピレン等が挙げられる。

【００４２】また、芯鞘２重構造を有する補強繊維の鞘
部の素材としては、特に限定されるものではなく、例え
ばポリエチレン、ポリエステル等が挙げられる。

【００４３】そして、芯鞘２重構造を有する補強繊維の
具体例として、特にこれに限定されるものではないが、
例えば芯部が融点１９５℃のポリエステル、鞘部が融点
１７０℃の変成ポリエステルからなる繊維や、芯部が融
点１６０℃のポリプロピレン、鞘部が融点１３０℃のポ
リエチレンからなる繊維等が挙げられる。

【００４４】この発明にかかる多孔質成形体は、特に限
定されるものではないが、例えば次のような製造方法に
より製造することができる。

【００４５】第１の製造方法は、活性炭と水溶性高分子
と水を含有する活性炭スラリーを型枠内に充填状態にし
て脱水及び成形することにより、活性炭と水溶性高分子
とを一体的に成形した後、熱処理によって前記水溶性高
分子を水不溶化または水難溶化させることを特徴とする
ものである。

【００４６】活性炭と水溶性高分子とが水に均一に分散
された状態で脱水及び成形が行われ、多孔質成形体にお
いて活性炭、水溶性高分子ともに均質な状態で成形する
ことができるとともに、活性炭と水溶性高分子とが分子
レベルで相互に良く分散混合された状態で成形できるか
ら、強度に優れた多孔質成形体を製造することができ
る。また、熱処理によって水溶性高分子を水不溶化また
は水難溶化させているから、水を含有する液体を通水し
ても多孔質成形体を構成する水溶性高分子が水に溶けて
流出することを回避することができる。更に、この熱処
理により多孔質成形体の乾燥をも同時に行うことができ
る利点がある。

【００４７】上記スラリー液における構成材（活性炭と
水溶性高分子）濃度は、特に限定されないが、０．１〜
２０重量％とするのが好ましい。０．１重量％未満では
脱水を完了するのに要する時間が増大するので、生産性
の面から好ましくないし、２０重量％を超えると、スラ
リー液の粘性が増大して脱水速度が低下する上に、成形
性が低下するので好ましくない。

【００４８】上記スラリー液の調製および型枠内への充
填は、予め活性炭と水溶性高分子と水を混合して均一な
スラリー液を調製した後、このスラリー液を型枠内に充
填するものとしても良いし、あるいは先に活性炭（必要
に応じて補強繊維も）を型枠内に充填した後、この型枠
内に更に水溶性高分子と水からなる水溶液を、例えば１
ないし複数の針状様の微細な注入孔より注入することに
より、該型枠内でスラリー液を調製するものとしても良
く、いずれにせよ活性炭スラリー液を型枠内に充填状態
にすれば良い。

【００４９】なお、スラリーの調製の際には、常法に従
ってスラリー液の撹拌あるいは分散を十分に行うのが好
ましく、これにより活性炭と水溶性高分子とを相互に一
層均一に分散混合させることができる。

【００５０】また、上記スラリーには、多孔質成形体の
性能を阻害しない範囲内で、分散剤、安定剤などの各種
添加剤を添加することができる。

【００５１】上記活性炭スラリー（５）は図２に示すよ
うなコロイド状態を形成しているものと推定される。即
ち、水溶性高分子（３）…の各分子がその疎水基（３
ａ）…を活性炭（２）表面に向ける態様で活性炭（２）
を取り囲む状態が形成されていると考えられる。このよ
うなミクロ構造を形成している活性炭スラリー（５）が
脱水及び成形されると、ある１つの活性炭（２）を取り
囲む水溶性高分子（３）…の分子鎖と、隣り合う活性炭
を取り囲んでいる水溶性高分子（３）…の分子鎖とが分
子レベルで絡み合い、これにより活性炭（２）…同士が
一体に強固に結着されることとなる。そして、成形され
た多孔質成形体（１）において、水溶性高分子（３）…
の各分子同士の隙間が空隙として確保されて、これによ
り十分な透水性が確保される。

【００５２】第２の製造方法は、活性炭と水溶性高分子
と水を含有する混練物を押出成形することにより、活性
炭と水溶性高分子とを一体的に成形した後、熱処理によ
って前記水溶性高分子を水不溶化または水難溶化させる
ことを特徴とするものである。

【００５３】活性炭と水溶性高分子とが水に均一に分散
された状態で押出成形が行われ、多孔質成形体において
活性炭、水溶性高分子ともに均質な状態で成形すること
ができるとともに、活性炭と水溶性高分子とが相互に良
く分散混合された状態で成形できるから、強度に優れた
多孔質成形体を製造することができる。また、熱処理に
よって水溶性高分子を水不溶化または水難溶化させてい
るから、水を含有する液体を通水しても多孔質成形体を
構成する水溶性高分子が水に溶けて流出することを回避
することができる。更に、この加熱により多孔質成形体
の乾燥をも同時に行うことができる利点がある。

【００５４】上記スラリー液における構成材（活性炭と
水溶性高分子）濃度は、特に限定されないが、１０〜７
０重量％とするのが好ましい。１０重量％未満では粘性
が低く押出成形にはあまり適さないし、生産性の面から
も好ましくないし、７０重量％を超えると、均一な混練
物が得られ難くなる上に、成形性が低下するので好まし
くない。

【００５５】上記混練物には、多孔質成形体の性能を阻
害しない範囲内で、安定剤などの各種添加剤を添加する
ことができる。

【００５６】上記第１及び第２の製造方法において、水
不溶化または水難溶化とは、水溶性高分子の例えば水酸
基などに代表される親水基を熱処理によって脱離するこ
とによって水不溶性または水難溶性に変性することであ
る。この水不溶化または水難溶化は、その他例えば水溶
性高分子の親水性基を別の官能基例えば疎水基で置換す
ることによっても達成することができるが、この方法は
煩雑な化学的置換処理が新たに必要となる欠点を有して
いる。前記熱処理により親水基を脱離させる方法が、製
造上極めて短時間で簡便に行い得るものであり製造効率
に優れることから、該方法を選択するのが望ましい。

【００５７】なお、上記第１の製造方法においては活性
炭スラリーを、上記第２の製造方法においては混練物
を、それぞれ脱気してから成形するのが好ましい。この
脱気により溶存空気を相当に低減させることができるか
ら、固形分の分散を均一にすることができ、ひいては浄
化性能を一層向上させることができる。

【００５８】この発明の多孔質成形体の形状は、特に限
定されるものではなく、例えば円柱状、直方体状、立方
体状、円錐台状、あるいはこれらの軸線部に貫通孔が設
けられた形状（具体例として、図１に示すような中空円
柱状など）やシート形状などが挙げられる。また、これ
らの多孔質成形体を積層して用いるものとしても良い。

【００５９】

【実施例】次に、この発明の具体的実施例について説明
する。

【００６０】＜原材料＞ （粉末活性炭） 平均粒径６０μｍの粉末活性炭…水蒸気賦活処理したも
の 平均粒径４５μｍの粉末活性炭…水蒸気賦活処理したも
の （繊維状活性炭） 繊維径２〜３０μｍ、繊維長０．５〜１０ｍｍの繊維状
活性炭 （高分子材） セルロース系物質…カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ） タンパク質…アルブミン 複合多糖類…グアーガム デンプン類…アルギン酸ソーダ 熱溶融性樹脂…ポリアクリロニトリル繊維（軟化点約８
０℃） 熱可塑性合成繊維…ポリエチレン製パルプ（融点約１３
０℃） フィブリル繊維…フィブリル化アクリル繊維（３デニー
ル、３ｍｍ長） （補強繊維）芯鞘２重構造を有する補強繊維（芯部が融
点１９５℃のポリエステル、鞘部が融点１７０℃の変成
ポリエステルからなる繊維、３デニール、１７μｍ径×
７００μｍ長（平均））。

【００６１】＜実施例１＞平均粒径６０μｍの粉末活性
炭９５重量部と、ＣＭＣ５重量部と、イオン交換水１０
００重量部とからなる均一な活性炭スラリー（５）を調
製する。この時、粉末活性炭はスラリー状であり、ＣＭ
Ｃは水に溶解している。更に、イオン交換水２０００重
量部を加えて均一な活性炭スラリー（５）を得、このス
ラリー液（５）の脱気を行った後、図３に示す成形型
（１０）内に充填した。

【００６２】この成形型（１０）は円筒状の容器からな
り、その底板（１０ａ）中心部には多孔質成形体（１）
の軸線部に中空部（１ａ）を形成させるための成形軸
（１０ｃ）が立設されている。また、成形型（１０）の
周壁（１０ｂ）の下半部には無数の吸引用細孔が設けら
れており、該細孔からスラリー液（５）の脱水が行われ
るものとなされている。また、成形型の周壁（１０ｂ）
下半部の外周側には、周壁（１０ｂ）から所定距離を隔
てて通水空間（１６）を形成する態様で外覆壁（１１）
が設けられるとともに、該外覆壁（１１）には吸水管
（１２）（１２）が設けられ、該吸水管（１２）は真空
ポンプ（図示しない）に接続されている。

【００６３】一方、圧縮成形を行うためのプレス体（１
３）は、円柱状本体部（１３ａ）と、その下端部に設け
られた円盤状圧縮部（１３ｂ）とから構成され、該円盤
状圧縮部（１３ｂ）の外径は前記円筒状成形型（１０）
の内径とほぼ同じ長さに設定されて、円盤状圧縮部（１
３ｂ）の外周壁が円筒状成形型（１０）の内周壁に隙間
なく当接して水を外部に漏らすことなく摺動でき得るよ
うになされている。また、このプレス体（１３）の軸線
部分には円柱状中空部（１３ｃ）が設けられ、該中空部
（１３ｃ）の直径は前記成形軸（１０ｃ）の外径とほぼ
同等長さに設定されて、プレス体（１３）が成形軸（１
０ｃ）の外周壁に隙間なく当接して摺動でき得るように
なされているものである。

【００６４】しかして、真空ポンプによる吸引脱水を行
いつつ、前記活性炭スラリー（５）が充填された成形型
（１０）の上方から前記プレス体（１３）を図示しない
駆動手段により下降させ、図４に示すようにプレス体
（１３）をその中空部（１３ｃ）内に成形軸（１０ｃ）
を挿嵌状態にして成形型（１０）内を摺動状態に下方向
へ加圧して、脱水圧縮成形を行った。無数の吸引用細孔
から短時間に均一に脱水されるので、粉末活性炭とＣＭ
Ｃが相互に均一に混合された状態で圧縮成形が行われ
る。

【００６５】得られた多孔質成形体（高さ１４０ｍｍ×
外径５０ｍｍ×内径１５ｍｍの中空円柱状体）を熱風オ
ーブンにて１５０℃２時間熱処理を行い、引き続いて２
００℃で７０分間熱処理を行い、乾燥と同時に不溶化処
理を行った。

【００６６】上記のような２段階の熱処理としたのは、
最初から２００℃で熱処理を行うと多孔質成形体にひび
割れを生じることがまれにあり、これを確実に回避する
ためである。

【００６７】＜実施例２〜３＞表１に示す材料を表１に
示す割合で配合して活性炭スラリーを調製した以外は実
施例１と同様にして多孔質成形体を得た。

【００６８】＜実施例４＞平均粒径４５μｍの粉末活性
炭８０重量部と、ＣＭＣ５重量部と、補強繊維１５重量
部と、イオン交換水１００重量部とからなる均一な混練
物を調製した。この混練物を押出成形により成形し、該
成形物を２００℃で１２０分間乾燥処理を行って多孔質
成形体を得た。

【００６９】＜実施例５＞表１に示す材料を表１に示す
割合で配合混練して混練物を調製した以外は実施例４と
同様にして多孔質成形体を得た。

【００７０】

【表１】

【００７１】＜比較例１＞繊維状活性炭９６重量部と、
ポリアクリロニトリル繊維（軟化点約８０℃）４重量部
と、イオン交換水３０００重量部とからなる均一な活性
炭スラリーを調製した。このスラリー液を用いて実施例
１と同様にして成形を行い、多孔質成形体を得た。この
多孔質成形体を熱風オーブンにて１３０℃２時間熱処理
を行った。

【００７２】＜比較例２＞表２に示す材料を表２に示す
割合で配合して活性炭スラリーを調製した以外は比較例
１と同様にして多孔質成形体を得た。この多孔質成形体
を熱風オーブンにて１３５℃２時間熱処理を行った。

【００７３】＜比較例３＞表２に示す材料を表２に示す
割合で配合して活性炭スラリーを調製した以外は比較例
１と同様にして多孔質成形体を得た。この多孔質成形体
を熱風オーブンにて１００℃３時間熱処理を行った。

【００７４】

【表２】

【００７５】上記のようにして作製された各多孔質成形
体に対し、下記Ａ〜Ｃに示す試験法に従い、評価を行っ
た。その結果を表３に示す。

【００７６】＜試験方法および評価方法＞ Ａ．圧力損失試験法 多孔質成形体（１）の上面と下面をそれぞれ濾材上蓋
（２３）及び濾材下蓋（２４）で覆って一体物とする。
濾材上蓋（２３）の中央に設けられた短筒状接続部（２
３ａ）に、ハウジング上蓋（２１）の中央の短筒状浄化
水出口（２１ａ）を嵌合するとともに、該ハウジング上
蓋（２１）を有底円筒状ハウジング（２０）の上端部に
嵌合する。この時、前記中空円柱状体の周面と底面とを
ハウジング （２０）の周壁及び底板から所定距離を隔
てて通水間隙（２２）を形成する状態に装填する。原水
は、ハウジング（２０）底板中央に突設された短筒状原
水入口（２０ａ）を通過して通水間隙（２２）を通って
多孔質成形体（１）の周りから中心方向に向けて通水さ
れて浄化され、この浄化水が中空部（１ａ）を通過し
て、ハウジング上蓋（２１）中央の浄化水出口（２１
ａ）より流出するものとなされている。

【００７７】上記のようにハウジング（２０）内に装填
した状態で、０．２μｍのカートリッジフィルターで予
め物理濾過した水道水を定圧力ポンプを用いて各圧力で
原水入口（２０ａ）よりハウジング（２０）内に送り込
み、その時の浄化水出口（２１ａ）より流出する浄化水
流量（Ｌ／分）を測定した。

【００７８】Ｂ．トリハロメタン除去性試験法 上記と同様にして多孔質成形体をハウジング（２０）内
に装填する。そして、０．２μｍのカートリッジフィル
ターで予め物理濾過した水道水に、間欠ポンプを用いて
クロロホルムをその濃度が１００ｐｐｂとなるように注
入しながら、この被験水を定圧力ポンプを用いて定流量
１．６Ｌ／分で原水入口（２０ａ）よりハウジング（２
０）内に送り込む。５５００Ｌ通水した時点において、
多孔質成形体通過前後の水（即ち被験水及び浄化水）を
所定量サンプリングし、ガスクロマトグラフ法によりそ
れぞれのクロロホルム濃度を測定し、下記計算式よりト
リハロメタン除去率を算出し、下記判定基準に基づき評
価した。

【００７９】トリハロメタン除去率（％）＝（多孔質成
形体通過前のクロロホルム濃度−多孔質成形体通過後の
クロロホルム濃度）÷多孔質成形体通過前のクロロホル
ム濃度×１００

【００８０】（判定基準） 除去率が８０％以上である…「◎」 除去率が７０％以上である…「○」 除去率が５０％以上である…「△」 除去率が５０％未満である…「×」

【００８１】Ｃ．取扱い性評価法 成形型から取り出す際に多孔質成形体に変形が生じるか
否かを目視により判断して、変形の無いものを合格
「○」とし、変形のあるものを不合格「×」と判定し
た。

【００８２】

【表３】

【００８３】＜評価結果＞表３から明らかなように、こ
の発明の実施例１〜５の多孔質成形体は、圧力損失が小
さく、浄化性能、取扱い性にも優れている。

【００８４】これに対し、この発明の範囲を逸脱する比
較例１〜３の多孔質成形体は、トリハロメタン除去性に
関して問題がある。また、比較例１では取扱い性に関し
ても問題があり、比較例３では圧力損失も大きいという
問題がある。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、この発明の多孔質成形体
は、活性炭が、透水性を有する非熱溶融性かつ水不溶性
または水難溶性の高分子材料により結着されて一体的に
成形されてなるものであり、活性炭表面のうち高分子材
料が結着された部分は見かけ上覆い塞がれるものの、該
材料が透水性を有するので、圧力損失が小さく、また接
触効率は活性炭が本来有するレベルの効率が保持されて
単位重量当たりの浄化性能も優れているから、コンパク
ト化を図ることができる。また、浄化材として安価な活
性炭を用いているから低コストで経済的であるととも
に、強度、寸法安定性にも優れている。

【００８６】活性炭として粉粒状活性炭を用いる場合に
は成形体として一層の強度の向上を図ることができる。

【００８７】高分子材料が活性炭に対して１〜３０重量
％の割合で含有されてなる場合には、圧力損失を増大さ
せることなく、高分子材料と活性炭の結着性を一層向上
させることができ、従ってより強度、寸法安定性に優れ
た多孔質成形体を確保することができる。

【００８８】高分子材料が、天然有機高分子物質が水不
溶化または水難溶化処理されたものからなる場合には、
一層透水性に優れて圧力損失がより小さい多孔質成形体
を得ることができ、ひいてはよりコンパクト化を図るこ
とができる。

【００８９】前記天然有機高分子物質として、単一多糖
類、複合多糖類、タンパク質からなる群から選択される
１種または２種以上を用いる場合には、より一層透水性
に優れて圧力損失が一段と小さい多孔質成形体を得るこ
とができるから、より一層のコンパクト化を図ることが
できる。

【００９０】芯成分が鞘成分の融点よりも高い融点を有
する芯鞘２重構造の補強繊維の熱融着により補強されて
なる場合には、高分子材料同士が補強繊維の熱融着によ
り強固に結合されるから、多孔質成形体として一層強
度、寸法安定性を向上させることができる。

【００９１】また、この発明の多孔質成形体の製造方法
は、活性炭と水溶性高分子と水を含有する活性炭スラリ
ーを型枠内に充填状態にして脱水及び成形することによ
り、活性炭と水溶性高分子とを一体的に成形した後、熱
処理によって前記水溶性高分子を水不溶化または水難溶
化させるものであるから、活性炭と水溶性高分子とを相
互に均一に分散させた状態で脱水及び成形を行うことが
でき、従って均質かつ強固な多孔質成形体を製造するこ
とができる。

【００９２】更に、この発明の別の多孔質成形体の製造
方法は、活性炭と水溶性高分子と水を含有する混練物を
押出成形することにより、活性炭と水溶性高分子とを一
体的に成形した後、熱処理によって前記水溶性高分子を
水不溶化または水難溶化させるものであるから、活性炭
と水溶性高分子とを相互に均一に分散させた状態で押出
成形することができ、従って均質かつ強固な多孔質成形
体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる多孔質成形体を
示す斜視図である。

【図２】活性炭スラリーのコロイド状態を示す概念図で
ある。

【図３】実施例１における脱水圧縮成形を工程順次に従
って示す断面図である。

【図４】多孔質成形体が装填されたハウジングを示す断
面図である。

【符号の説明】

１…多孔質成形体 ２…活性炭 ３…水溶性高分子 ４…水 ５…活性炭スラリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 誠一 大阪市中央区南船場三丁目11番20号 住江 織物株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性炭が、透水性を有する非熱溶融性か
   つ水不溶性または水難溶性の高分子材料により結着され
   て一体的に成形されてなることを特徴とする多孔質成形
   体。
2. 【請求項２】 前記活性炭として粉粒状活性炭を用いる
   請求項１に記載の多孔質成形体。
3. 【請求項３】 前記高分子材料が活性炭に対して１〜３
   ０重量％の割合で含有されてなる請求項１または２に記
   載の多孔質成形体。
4. 【請求項４】 前記高分子材料が、天然有機高分子物質
   が水不溶化または水難溶化処理されたものからなる請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の多孔質成形体。
5. 【請求項５】 前記天然有機高分子物質として、単一多
   糖類、複合多糖類、タンパク質からなる群から選択され
   る１種または２種以上を用いる請求項４に記載の多孔質
   成形体。
6. 【請求項６】 芯成分が鞘成分の融点よりも高い融点を
   有する芯鞘２重構造の補強繊維の熱融着により補強され
   てなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔質成形
   体。
7. 【請求項７】 活性炭と水溶性高分子と水を含有する活
   性炭スラリーを型枠内に充填状態にして脱水及び成形す
   ることにより、活性炭と水溶性高分子とを一体的に成形
   した後、熱処理によって前記水溶性高分子を水不溶化ま
   たは水難溶化させることを特徴とする多孔質成形体の製
   造方法。
8. 【請求項８】 活性炭と水溶性高分子と水を含有する混
   練物を押出成形することにより、活性炭と水溶性高分子
   とを一体的に成形した後、熱処理によって前記水溶性高
   分子を水不溶化または水難溶化させることを特徴とする
   多孔質成形体の製造方法。