KR100509348B1 - 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우수한 흡착능과 강도를 갖는 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것으로 활성탄소에 탄소섬유를 보강재로 첨가하고, 바인더로서 피치(Pitch)류를 사용한 활성탄소 혼합물을 골격이 삽입된 몰드에서 성형하여 탄화과정을 거쳐, 활성탄소 성형체의 내부에 보강용 골격이 존재하는 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 골격은 바인더의 탄화공정에 견딜 수 있는 금속재질을 사용하며 용도에 따라 다양한 형상으로 제조가 가능하다.

Description

골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법{A manufacturing method of activated carbon structure having a frame}
본 발명은 우수한 흡착능과 강도를 갖는 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것으로 활성탄소에 탄소섬유를 보강재로 첨가하고, 바인더로서 피치(Pitch)류를 사용한 활성탄소 혼합물을 골격이 삽입된 몰드에서 성형하여 탄화과정을 거쳐, 활성탄소 성형체의 내부에 보강용 골격이 존재하는 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 골격은 바인더의 탄화공정에 견딜 수 있는 금속재질을 사용하며 용도에 따라 다양한 형상으로 제조가 가능하다.
활성탄소는 많은 세공에 의해 비표면적이 커서(1500㎡/g 내외) 흡착능력이 매우 우수하여 공기나 물 등의 유체 중에 함유된 유기화학물질을 제거하는데 널리 사용되고 있다.
활성탄소를 이용하기 위해서는 입자상의 활성탄소를 담을 수 있는 그물망 등을 이용한 프레임 제작이 필수적으로 요구되었다. 이 경우 활성탄소 입자에 의한 압력손실이 불가피하고, 프레임에 활성탄소의 충진율을 조정하기가 어려워 흡착 및 반응장치의 압력손실이 큰 문제점이었다.
각종의 흡착제나 촉매의 담체로 사용시 용기에 담아서 사용해야 하는 불편함, 분진이 날리는 등 문제점이 있었다. 또한 연속공정에 사용하기 위해서 특정한 용기에 담아 사용하여 분리를 쉽게 하는 방법으로 사용되고 있지만 활성탄소의 입자가 작을 경우 처리설비의 압력을 증가시키는 등 문제점이 있었다.
활성탄소의 응용범위를 확대하고자, 하니콤과 같은 필터형태의 성형체를 바인더를 이용하여 제조하거나, 입자를 크게 하는 등 여러 가지 시도가 있었다. 그러나 바인더로 사용하는 물질이 활성탄소에 그대로 남아 있어 세공을 차폐하여 현저한 비표면적 감소로 흡착성능이 떨어지는 단점이 있었다. 예로서 전분을 물에 녹여 활성탄 분말과 혼합하여 원하는 모양으로 성형 후 건조하면 형태적으로는 어느 정도 성과를 얻을 수 있었으나, 바인더로 사용한 전분이 활성탄의 세공을 차폐시키므로 비표면적의 감소가 크고, 수분이 있는 곳과 전분이 분해되는 온도 이상에서 사용할 수 없는 제한이 있다. 즉 전분 등과 같은 바인더 종류는 온도가 높고 수분이 있는 경우는 사용할 수 없다.
활성탄소 성형체의 제조는 바인더 입자들이 활성탄소에서 기공의 일부를 막음으로 활성탄소의 흡착능력을 저하시킨다. 더구나, 바인더와 활성탄소간의 결합이 약하기 때문에, 바인더 사용량이 적은 경우에는 부서지는 경향이 있고 많은 경우는 비표면적의 감소가 심하여 흡착성능이 현저히 떨어진다.
그래서 탄화공정에서 탄소로 전환될 수 있는 바인더를 활성탄소 분말 또는 과립 형태와 혼합하여 압출 또는 압축성형하여 전체 기질을 탄소로 전환시키려는 시도를 하였다. 이러한 방법은 높은 온도에서도 사용할 수 있고, 비교적 비표면적도 감소가 적은 활성탄소 성형체의 제조가 가능하다. 바인더 물질을 사용하여 높은 온도에서 탄화시켜 제조한 성형체는 탄화과정에서 바인더 물질이 활성탄 입자를 부착하고 있는 그대로 탄화되어 고정됨으로 성형체의 강도를 유지가능하고, 높은 온도에서 휘발분이 빠져나가면서 기공을 생성하기 때문에 활성탄의 비표면적 감소가 상대적으로 적은 특징이 있다. 이러한 목적으로 주로 사용하는 바인더들은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지류가 대표적으로 사용되었다.
대한민국 특허 제303239호에는 탄소섬유 필터형 흡착제를 제조하기 위해 피치 또는 열경화성수지를 바인더로 사용하여 탄소섬유를 고정화시키고자 하였다. 바인더로서 피치를 사용하여 탄소섬유와 혼합하여 400℃ 온도에서 열처리하면 탄소섬유의 원료가 되는 메조페이스 고체로 전환되면서 탄소섬유를 부착시키게된다. 열처리 과정에서 피치 성분들이 열에 강한 폴리머 형태로 변환되었기 때문에 미세한 기공의 발달을 기대하기 힘들다. 이러한 이유에서 바인더로 사용하는 피치의 양이 많거나, 탄소섬유 두께가 두꺼운 경우 탄소섬유가 가지고 있는 고유한 세공을 차폐시켜 세공감소가 크게 나타나고, 이러한 경우 탄소섬유 활성화 공정에서도 표면 깊숙한 곳의 활성화가 어려워 표면적 증가가 어렵다. 또한 활성탄소 분말을 약간 첨가한 경우에도 상기에 열거한 이유로 인장강도는 크지만 표면적 감소가 크다.
또한, 대한민국 특허 제302472호에는 무기재료 필터 또는 금속망에 열 경화성 또는 열가소성수지 등을 이용하여 활성탄소 입자를 부착하여 고온에서 열처리하여 바인더를 탄소로 전환하는 방법을 소개하였으나, 활성탄소를 금속망 등에 부착하는 양에 한계가 있고, 열경화성 수지류의 특성상 경화되면 열에 비교적 안정한 물질로 변화되어 탄화시키는데 많은 에너지 소요와 시간이 필요하여 고온에서 장시간 열처리해야 하며, 바인더들의 탄소화 수율이 피치 등에 비해 상대적으로 낮아 바인더의 양을 많이 사용함에 따른 표면적 감소가 뒤따른다. 그래서 사용하는 바인더의 양이 많으면 성형체의 강도는 증가되지만 비표면적의 감소도 커진다.
이와 같이, 활성탄소 성형체의 기존의 특허들은 압출 등에 의한 성형을 용이하게 하기 위해 사용된 바인더가 활성탄소의 기공들을 차단시켜 기질의 흡착능력을 감소시킨 것들이거나, 열경화성 수지 등을 사용하여 활성탄소 입자들을 예비 열처리에 의해 고정 후 열분해하여 탄소화시키는 방법을 사용한 것들이다. 전자의 경우는 사용하는 바인더의 특성에 따라 사용온도가 다르고, 후자는 완전히 탄화되는데 시간이 오래 걸려 에너지 소모가 높은 단점이 있다.
선행기술에 의한 활성탄소 성형체 제조방법은 바인더로 액상의 물질을 사용하는 경우에는 대부분이 점성이 있는 물질들로서 혼합이 매우 어려워 온도를 높여 사용하거나, 활성탄소와의 혼합시 점성을 떨어뜨릴 목적으로 용매를 사용하거나, 바인더의 사용량을 많이 사용하였다. 그러나, 용매를 사용하는 경우 경화단계에서 경화가 잘되지 않거나, 기포발생 등으로 성형체의 모양유지가 어렵다. 또한 바인더 사용량이 많으면 가열과정에서 성형체의 형태유지가 힘들고, 탄화공정에서 잔류하는 탄소량이 많아 성형체의 강도는 높지만 활성탄소의 세공을 막아 비표면적 감소가 크다는 단점이 있다.
이러한 방법들은 기존의 분말 또는 과립의 형태에서 많은 진보를 하게 되었지만 이렇게 제조된 탄소 형성체는 제작 가능한 크기가 작고 별도의 구조물을 제작하여 고정하여야 하는 것이 문제점으로서, 실제 장치에 적용하기 위해서 활성탄소 성형체의 크기가 대형화할 수 있도록 구조도 강하고, 온도에 대한 저항성이 있으며, 흡착량을 크게 하여 흡착장치 등의 필터류의 교환 주기를 연장해줄 수 있는 활성탄소 성형체에 대한 계속적인 요구가 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 활성탄소 성형체의 성형시 골격을 삽입하여 활성탄소의 흡착능력을 유지시키면서 우수한 강도를 갖는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 허니컴, 판형 또는 봉형 등의 다양한 형태로 제작이 가능한 활성탄소 성형체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 성형체의 내부에 보강용의 골격이 형성되어 대형으로 생산이 가능하고 강도가 높으며, 피치류의 바인더와 보강재를 활성탄소 입자와 혼합한 활성탄소 혼합물을 사용하여 비표면적의 감소가 적은 활성탄소 성형체를 제조하였다. 또한, 상기 성형체는 판형, 봉형, 하니콤형 등의 다양한 모양으로 제작이 가능한 특징을 가지고 있다.
본 발명은 활성탄소 분말 100중량부에 대하여 바인더 5~40중량부, 보강재 5~30중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물을 제조하는 단계; 성형몰드에 소정의 모양을 갖는 골격을 설치하는 단계; 상기 성형몰드와 골격 사이에 활성탄소 혼합물을 충진하여 성형하고 50~300℃에서 10~30분간 숙성키는 단계; 상기 숙성단계 후 400~1000℃에서 1~15시간동안 불활성가스 분위기의 가열로에서 열처리하는 탄화공정 단계; 탄화된 성형체를 불활성 가스 분위기에서 스팀 또는 이산화탄소를 주입하면서 냉각하여 활성화시키는 단계로 구성되는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 숙성단계는 활성탄소입자와 보강재 사이에 바인더가 잘 스며들 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 상기 탄화공정 단계는 산소 하에서 열처리를 수행하면 화재의 위험이 있으므로 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체 분위기에서 수행하여야 한다.
또한, 상기 활성화 단계는 탄화공정이 종료된 후 불활성 기체 하에서 스팀 또는 이산화탄소를 주입하여 탄소의 세공을 확장하거나 표면의 미반응 물질을 제거하여 비표면적과 흡착력을 높여 기존의 승온에 의한 활성화를 생략할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 바인더가 타르, 크레오소트오일, 연피치(soft pitch) 또는 하드피치(hard pitch) 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
상기 바인더는 액상 또는 고상으로 사용용도에 따라 혼합 또는 단독으로 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 연화점이 상온 이상인 피치를 분쇄한 분말피치를 바인더로 사용할 수 있다.
바인더들을 액상으로 사용시 점도가 매우 중요한 공정 변수가 되는데, 점도조절은 온도를 높게 하거나, 30 ~ 50℃ 부근에서 액체인 크레오소트오일 등의 중질유를 피치와 혼합하여 사용함으로서 활성탄소와 바인더 사이의 유동성이 조절 가능하여 바인더들이 활성탄소와 쉽게 혼합될 수 있다.
바인더가 활성탄소 입자사이에 균일하게 분포되어야만 활성탄소 성형체의 강도가 일정하고, 비표면적 감소가 적다. 그렇지 않은 경우에는 바인더가 많이 있는 부분은 강도는 향상되는 반면 비표면적 감소가 크고 바인더가 적은 부분은 비표면적 감소는 작은 반면 성형체의 강도가 저하되는 문제점이 있다. 이러한 이유에서 연화점이 60℃이상인 피치를 바인더로 사용하면 상온에서 분말상이므로 활성탄소와 보강재 등과 매우 쉽게 균일하게 혼합될 수 있고 균일혼합된 활성탄소 혼합물의 온도를 연화점 이상으로 유지시키면, 활성탄소 혼합물의 내부에 균일하게 분포된 피치분말이 액화하여 활성탄소, 골격, 보강재 표면에 골고루 코팅므로, 액상 바인더를 사용하는 경우보다 균일하게 혼합할 수 있어 탄화공정을 거친 성형체의 품질이 일정하게 된다는 장점이 있다.
콜타르(coal tar) 피치(pitch)는 연화점이 60~100℃로 상온에서 고체이고, 분자량이 큰 방향족 탄화수소 혼합물로 비점이 높으며, 가열시 중합반응이 진행되어 비점 없이 분해가 일어나는 특징이 있는 물질로서 구조적으로 벤젠고리가 세개 이상이며 탄소-탄소 결합형태로 직접 붙어있어 탄소/수소 비율이 1.6~1.9 정도로 매우 높은 물질로 열분해시 탄소로 전환되는 양이 많아 활성탄소 성형체 바인더로 적합한 물질이다. 이러한 피치를 바인더로 사용하면 수지를 사용하는 것보다 탄화과정에서 구성물질이 비등하여 휘발하는 양이 적어 대부분 분해되어 탄소로 전환되므로 탄소수율이 높아 적은 양으로도 성형체의 강도를 높일 수 있으며, 상대적으로 빠른 시간에 탄화가 가능하다. 또한, 탄화과정에서 일부 휘발분이 빠져나가면서 작은 세공을 형성하므로 비표면적 감소가 비교적 적다.
또한, 본 발명은 상기 보강재로 1~20mm 길이의 탄소섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체에 관한 것이다. 탄소섬유를 보강재로 사용하므로 바인더만을 사용하는 경우보다 우수한 강도를 가진 성형체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 골격으로 철, 스테인레스스틸, 니켈, 니켈-합금, 알루미늄 또는 구리 중 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명은 상기 골격의 접착력을 높이기 위하여 거친 표면을 형성시키고 0.1㎜이상의 피치로 피막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 골격은 금속과 탄소 결합력을 크게 하기 위하여 표면을 거칠게 하여 접촉면적을 크게 하고, 액상의 피치로 0.1mm 이상 피치피막을 입혀 탄화과정에서 금속 표면에 충분한 탄소피막을 형성하여 활성탄소 혼합물(12)과의 접착력을 유지할 수 있도록 하였다.
상기 골격은 봉형(31)인 경우 직경이 1~20mm 정도이며, 관, 봉, 그물망의 형태이고, 금속판(13)인 경우는 0.1mm 이상의 철판에 10mm 이상의 원형 또는 사각형 등의 구멍이 뚫린 형태이다.
나아가, 본 발명은 상기 활성탄소 혼합물을 제조하는 단계에서 귀금속 또는 금속산화물 촉매로 사용될 수 있는 전구물질을 첨가하여 활성탄소 성형체에 담지시키는 것을 특징으로 하는 골격 있는 활성탄소 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 상기 단계는 용도에 적합한 귀금속 물질이나 각종 금속산화물 전구체를 촉매 반응의 사용목적에 맞는 양으로 첨가하여 성형하여 촉매반응 활성물질의 전구체가 포함된 활성탄소 혼합물 성형체를 온도를 올려 바인더 탄화공정에서 귀금속 등의 활성물질의 전구체를 동시에 분해시키는 방법으로 제조할 수 있으므로 촉매 활성물질 담지공정을 생략할 수 있어 에너지절약 및 생산성향상, 원가절감의 효과가 크다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조되며, 활성탄소 분말 100중량부에 대하여 바인더로써 타르, 크레오소트오일, 연피치(soft pitch) 또는 하드피치(hard pitch) 중 1종 이상을 5~40중량부, 보강재로써 1~20mm 길이의 탄소섬유 5~30중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물에 골격을 합입시켜 성형되는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 도면(도1~7)을 참조한 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래의 실시예의 기재에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 봉형 성형체
본 실시예에서는 봉형의 골격(31)이 삽입된 활성탄소 성형체(30)를 제조하였다. 직경이 1~20mm인 사각 또는 원형의 봉(31)을 몰드(32,33)사이에 장치하고, 활성탄소 100중량부에 대하여 바인더 15~20중량부, 보강재 10~15중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물(12)을 충진하여 성형한 후 몰드(32,33)를 제거하고 100℃에서 10분간 숙성하고 불활성 가스 분위기의 가열로에서 400℃의 온도에서 1시간동안 탄화시킨 후 활성화시켜서 봉형의 활성탄소 성형체를 제작하였다.
상기 봉형의 활성탄소 성형체를 도 4와 같이 흡착장치의 관로에 층별로 직각으로 교차하면서 충진하여 설비의 압력손실을 줄이고 흡착량을 증가시킬 수 있는 흡착장치를 제조하였다.
실시예 2: 허니콤형 성형체
구멍이 있는 하니콤형 활성탄소 성형체(10, 20)의 제작은 활성탄소 성형체의 셀(Cell) 또는 공기구멍(11)의 크기와 동일하거나 큰 구멍(13b)이 있는 금속망 또는 구멍이 뚫린 금속판(13)을 사용하여, 활성탄소 100중량부에 대하여 바인더 15~20중량부, 보강재 10~15중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물(12)을 금속골격(13)과 공기구멍(11)을 형성하는 사각막대(62) 주위로 충진 후 압축한 후 몰드(32,33)를 제거하고 100℃에서 10분간 숙성하고 불활성 가스 분위기의 가열로에서 400℃의 온도에서 1시간동안 탄화시킨 후 활성화시켜서 구멍(13b) 하나에 한개 이상의 공기구멍(11)이 있는 활성탄소 하니콤 성형체(10, 20)를 제조하였다.
하니콤형 몰드(61, 63)는 , 활성탄소 성형체의 공기구멍을 형성시키는 사각막대(62)는 아래몰드(61)에 부착되어 있거나, 윗몰드(63) 마찬가지로 아래 몰드(61) 밑면에 사각 막대(62)가 관통할 수 있는 구멍(63a)이 뚫어져 있어, 사각막대(62)가 아래 몰드(61) 외부에서 밑면 구멍(63a)을 관통하여 아래 몰드(61)에 고정한 형태일 수 있다.
상기 활성탄소 하니콤 성형체(10)는 금속 골격(13) 크기에 따라 제작이 가능하므로 대형으로 제작할 수 있다. 도 3에서와 같이 활성탄소 성형체(10) 골격(13)을 고정할 수 있는 구멍(13a)을 이용하여 흡착장치의 관로, 벽 등에 쉽게 고정할 수 있어 그 용용 범위가 대단히 넓다.
따라서, 본 발명은 활성탄소 분말 또는 과립입자를 탄소섬유(carbon fiber)를 보강재(reinforce)로, 피치를 활성탄소 입자와 탄소섬유를 부착하는 바인더로 하여 금속골격(13, 31) 주위에 충진 압착한 성형체가 탄화공정을 거치면서 견고하게 되어 사용하는 골격의 형상에 따라 대형으로 제작이 가능하고, 활성탄소 성형체를 고정하는 하우징을 별도로 제작하지 않아도 되는 등의 원가절감은 물론 입자형 활성탄소를 고정하는 하우징으로 인한 압력손실도 낮게 할 수 있어 각종 흡착장치에 폭넓게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 활성탄소 성형체는 다양한 모양과 크기로 제조가 가능하여 장치에 탈부착이 쉽고, 우수한 강도를 가지므로 장치의 경량화 및 간편화로 원가절감을 기할 수 있다.
또한, 찜질방의 벽체와 천장 등에 부착하면, 활성탄소의 흡착능력이 다하면 간단히 탈부착이 가능하므로 항상 쾌적함을 유지할 수 있고, 재생하여 사용이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 활성탄소 성형체는 각종 촉매반응 활성물질의 담지를 활성탄소 성형체 제조시 담지시킴으로써, 별도로 활성물질을 담지하는 공정을 단축하여 생산성 향상 및 에너지절감으로 원가절감을 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 탄화공정 종료 후 냉각공정과 동시에 활성탄소 성형체를 스팀 또는 이산화탄소로 활성화시키므로써 에너지절약과 공정의 단순화를 가져온다.
도 1은 금속재질의 타공판 골격으로 제작한 하니콤형 활성탄 성형체의 구조를 보여주기 위해 세로로 절단한 도면.
도 2는 금속재질의 봉을 골격으로 제작한 하니콤형 활성탄 성형체 도면.
도 3은 하니콤형 활성탄소 성형체 다수를 고정한 예를 설명한 도면.
도 4는 봉형 활성탄소 성형체를 적층하여 사용하는 것을 설명한 도면.
도 5는 하니콤형 활성탄소 성형체 위, 아래 몰드와 금속재질의 타공판 골격을 분리하여 나타낸 도면.
도 6은 활성탄소, 탄소섬유, 바인더를 혼합한 활성탄소 혼합물이 타공판 골격 과 공기구멍을 만드는 사각 봉 사이에 충친 되어 위아래 몰드를 조립한 상태의 절단 도면.
도 7은 봉형 활성탄소 성형체 및 성형체 제조를 설명하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 금속 판 골격이 삽입된 하니콤형 활성탄소 성형체
11 : 상하로 관통된 구조의 하니콤형 활성탄소 성형체 공기 구멍
12 : 활성탄소, 탄소섬유, 바인더를 혼합하여 제조된 활성탄소 혼합물
13 : 금속판을 펀치 또는 레이저로 구멍을 뚫은 활성탄소 성형체 골격
13a : 골격 있는 활성탄소 성형체를 흡착장치 등에 고정하는 구멍
13b : 활성탄소 성형체 금속판 골격에 뚫린 구멍
13c : 금속판에 펀치나 레이저로 구멍을 뚫을 때 잘려나가지 않고 남아 활성탄소 성형체의 골격을 역할을 하는 부분
20 : 금속재질의 봉 형태 골격이 삽입된 하니콤형 활성탄소 성형체
30 : 금속재질의 봉 형태 골격이 삽입된 봉형 활성탄소 성형체
31 : 봉형 활성탄소 성형체의 금속 골격
32 : 봉형 활성탄소 성형체 아래 몰드
33 : 봉형 활성탄소 성형체 위 몰드
40 : 하니콤형 활성탄소 성형체 골격을 이용한 다수 성형체를 사용하는 예
50 : 봉형 활성탄소 성형체를 적층하여 사용하는 예
60 : 하니콤형 활성탄소 성형체를 제작하는 골격 및 몰드
61 : 하니콤형 활성탄소 성형체의 아래 몰드
62 : 하니콤형 활성탄소 성형체의 공기구멍(셀)을 만드는 사각 봉
63 : 하니콤형 활성탄소 성형체 위 몰드
70 : 골격 있는 활성탄소 성형체 몰드와 골격이 조립된 것의 단면 구조.

Claims (7)

  1. 활성탄소 분말 100중량부에 대하여 바인더 5~40중량부, 보강재 5~30중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물을 제조하는 단계;
    성형몰드에 소정의 모양을 갖는 골격을 설치하는 단계;
    상기 성형몰드와 골격 사이에 활성탄소 혼합물을 충진하여 성형하고 50~300℃에서 10~30분간 숙성키는 단계;
    상기 숙성단계 후 400~1000℃에서 1~15시간동안 불활성가스 분위기의 가열로에서 열처리하는 탄화공정 단계;
    탄화된 성형체를 불활성 가스 분위기에서 스팀 또는 이산화탄소를 주입하면서 냉각하여 활성화시키는 단계로 구성되는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더는 타르, 크레오소트오일, 연피치(soft pitch) 또는 하드피치(hard pitch) 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 1~20mm 길이의 탄소섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 골격은 철, 스테인레스스틸, 니켈, 니켈-합금, 알루미늄 또는 구리 중 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 골격은 접착력을 높이기 위하여 거친 표면과 0.1㎜이상의 피치 피막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 활성탄소 혼합물을 제조하는 단계에 귀금속 또는 금속산화물 촉매로 사용될 수 있는 전구물질을 첨가하여 활성탄소 성형체에 담지시키는 것을 특징으로 하는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항의 제조방법에 의하여 제조되며, 활성탄소 분말 100중량부에 대하여 바인더로써 타르, 크레오소트오일, 연피치(soft pitch) 또는 하드피치(hard pitch) 중 1종 이상을 5~40중량부, 보강재로써 1~20mm 길이의 탄소섬유 5~30중량부를 혼합한 활성탄소 혼합물에 골격을 합입시켜 성형되는 골격이 삽입된 활성탄소 성형체.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717289B1 (ko) 2005-11-22 2007-05-15 장혜숙 활성탄 조형물 및 그 제작 방법
KR20200122771A (ko) 2019-04-19 2020-10-28 (주)크린앤사이언스 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법
KR20210117658A (ko) 2020-03-20 2021-09-29 (주)크린앤사이언스 더블라셀 편물을 이용한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001787A1 (de) * 2010-02-10 2011-08-11 Sgl Carbon Se, 65203 Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus einem Kohlenstoffwerkstoff unter Verwendung von wiederverwerteten Carbonfasern
KR101655542B1 (ko) * 2014-10-15 2016-09-07 권오진 판상형 정화필터 성형장치
CN105342756A (zh) * 2015-10-21 2016-02-24 芜湖悠派护理用品科技股份有限公司 一种护理垫
CN105964221B (zh) * 2016-05-25 2018-07-31 绍兴文理学院 一种基于废弃毛颗粒活性炭的复合炭棒及其制备方法
AU2017379684B2 (en) * 2016-12-21 2020-03-12 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
KR200484660Y1 (ko) 2017-04-25 2017-10-12 박민효 경고그림을 가리는 담뱃갑
CN107570114A (zh) * 2017-09-18 2018-01-12 惠州市银嘉环保科技有限公司 一种超通道超滤效活性炭棒及其制备方法
CN109453745A (zh) * 2018-12-28 2019-03-12 苏州班顺工业气体设备有限公司 高强度碳分子筛及其制备方法
CN113816376B (zh) * 2021-09-30 2023-05-09 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 一种煤基活性炭专用的粘结剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5727130A (en) * 1980-07-28 1982-02-13 Kobe Steel Ltd Production of honeycomb like formed body of activated carbon
US4518704A (en) * 1980-12-08 1985-05-21 Kyoto Ceramic Kabushiki Kaisha Activated carbon formed body and method of producing the same
JPH0543320A (ja) * 1991-08-01 1993-02-23 Osaka Gas Co Ltd 炭素質成形体の製造方法
JPH09192485A (ja) * 1996-01-22 1997-07-29 Kuraray Chem Corp 金属酸化物担持活性炭成型体
EP1094032A1 (en) * 1999-10-21 2001-04-25 Tennex Corporation Formed active carbon and process for producing the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56129606A (en) * 1980-03-11 1981-10-09 Nippon Soken Inc Cellular activated carbon and its manufacture
JPS6272509A (ja) * 1985-09-27 1987-04-03 Tsuchiya Mfg Co Ltd 活性炭成形体の製造方法
CN1069603C (zh) * 1995-11-24 2001-08-15 丸善石油化学株式会社 含有小孔的多孔碳材料、其中间产物和成形制品的制备方法
JP3643920B2 (ja) * 1997-10-28 2005-04-27 日立造船株式会社 板状活性炭の製造方法
JP3610208B2 (ja) * 1997-11-12 2005-01-12 京セラ株式会社 活性炭ハニカム構造体
CN1114481C (zh) * 2000-05-11 2003-07-16 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于储存甲烷的活性炭的制备方法
CN1367038A (zh) * 2001-01-22 2002-09-04 中国石油化工股份有限公司 一种成型活性炭及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5727130A (en) * 1980-07-28 1982-02-13 Kobe Steel Ltd Production of honeycomb like formed body of activated carbon
US4518704A (en) * 1980-12-08 1985-05-21 Kyoto Ceramic Kabushiki Kaisha Activated carbon formed body and method of producing the same
JPH0543320A (ja) * 1991-08-01 1993-02-23 Osaka Gas Co Ltd 炭素質成形体の製造方法
JPH09192485A (ja) * 1996-01-22 1997-07-29 Kuraray Chem Corp 金属酸化物担持活性炭成型体
EP1094032A1 (en) * 1999-10-21 2001-04-25 Tennex Corporation Formed active carbon and process for producing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717289B1 (ko) 2005-11-22 2007-05-15 장혜숙 활성탄 조형물 및 그 제작 방법
KR20200122771A (ko) 2019-04-19 2020-10-28 (주)크린앤사이언스 더블라셀 편물을 담체로 한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법
KR20210117658A (ko) 2020-03-20 2021-09-29 (주)크린앤사이언스 더블라셀 편물을 이용한 활성탄 탈취필터 및 그 제조방법

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