JPH05103979A - 成形吸着材およびその製造方法 - Google Patents
成形吸着材およびその製造方法Info
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- JPH05103979A JPH05103979A JP3269492A JP26949291A JPH05103979A JP H05103979 A JPH05103979 A JP H05103979A JP 3269492 A JP3269492 A JP 3269492A JP 26949291 A JP26949291 A JP 26949291A JP H05103979 A JPH05103979 A JP H05103979A
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Abstract
高比表面積の成形吸着材を提供することを主な目的とす
る。 【構成】1.活性炭素繊維の含有率が20%以上であ
り、0.3g/cc以上の嵩密度を有する成形吸着材。 2.活性炭素繊維を20%以上含有する配合物を成型圧
力5〜1000kg/cm2 、温度600〜1300℃
の条件下に成形することを特徴とする成形吸着材の製造
方法。
Description
製造方法に関する。
あるのは、それぞれ“重量%”および“重量部”を意味
する。
繊維を構成材料とするものが使用されている。すなわ
ち、吸着材としての活性炭素繊維は、原綿の形態では、
取扱困難であるため、フェルト状、ペーパー状、ハニカ
ム状、湿式成形ブロックなどの形態に加工して、使用さ
れている。
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ので、体積当たりの吸着
容量が小さい、換言すれば製品としての一定サイズに対
する吸着容量が小さいという欠点がある。また、活性炭
素繊維の成形体を製造するに際し、熱融着性バインダー
を使用する場合には、活性炭素繊維の細孔が閉塞され
て、比表面積がより一層低下する。上記の様な従来技術
による各種製品の嵩密度は、通常下記の程度である。
度。
cc程度。
は小さいものの、嵩密度が0.5g/cc程度と高いの
で、その充填体の単位体積当りの比表面積は、活性炭素
繊維に比して、逆に0.4〜0.5g/cc程度と極め
て高い。しかしながら、この様な粒状活性炭の充填体
は、形状が極めて限定されるため、使用分野が制限され
るという問題点がある。
性炭素繊維を構成材料とする、高嵩密度且つ高比表面積
の成形吸着材を提供することを主な目的とする。
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、活性炭素繊
維を特定の加圧加熱条件下に成形する場合には、上記の
目的を達成し得ることを見出した。
よびその製造方法を提供するものである: 1.活性炭素繊維の含有率が20%以上であり、0.3
g/cc以上の嵩密度を有する成形吸着材。
合物を成型圧力5〜1000kg/cm2 、温度600
〜1300℃の条件下に成形することを特徴とする成形
吸着材の製造方法。
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。活性炭素繊維としては、通常繊維直径5〜3
0μm程度、繊維長0.05〜10mm程度、細孔半径8
〜20オングストローム程度、比表面積500〜250
0m2 /g程度の性状を有していることが好ましい。
互が絡み合うので、焼結に際しても、成形体が崩壊しな
い、(ロ)さらに、高温・高圧下で成形体中の繊維が塑
性変形して、繊維間に強い摩擦力が発生するので、繊維
同志の結合力が高められる、(ハ)また、それ自体が結
合成分を含有しており、これが高温下で脱着、揮発、熱
分解などにより繊維表面に付着して、繊維間で結合剤と
して機能するなどの理由により、結合剤を必要としない
利点がある。その結果、活性炭素繊維を20%以上含有
する配合物を高温・高圧下に成形する場合には、強度が
高く、可撓性に優れ、比表面積が大きく、嵩密度の大き
い(0.3g/cm3以上)成形吸着材が得られる。高
温・高圧下に成形に供する配合物中の活性炭素繊維の量
が20%未満である場合には、得られた成形吸着材が脆
くなり、可撓性に劣るものとなる。配合物中の活性炭素
繊維の量は、50%以上とすることが好ましく、70%
以上とすることがより好ましい。本発明によれば、活性
炭素繊維含有量98%以上の成形吸着材を得ることが可
能であり、この場合に得られる成形吸着体の単位体積当
たり且つ単位重量当たりの吸着容量は、飛躍的に向上す
る。なお、本発明においても、活性炭素繊維の細孔の閉
塞による比表面積の実質的な低下を生じない限り、結合
材を併用することを妨げない。
する材料は、活性炭素繊維単独でも良いが、さらに粉末
活性炭を配合することができる。粉末活性炭を配合する
場合には、これが活性炭素繊維の隙間に入り、成形吸着
材の密度を高めることができる。従って、本明細書にお
いて、活性炭素繊維単独の場合および活性炭素繊維と粉
末活性炭との混合物を「活性炭成分」と総称する場合が
ある。活性炭成分中の粉末活性炭の量は、80%以下と
する。活性炭成分中の粉末活性炭の量が80%を上回る
場合には、得られた成形吸着材が脆くなり、可撓性に劣
るものとなるので、多量の結合材を必要とするようにな
り、活性炭の細孔の閉塞による比表面積の低下を生じ
る。粉末活性炭としては、特に制限はないが、通常粒径
5〜500μm程度、比表面積500〜1800m2 /
g程度の性状を有していることが好ましい。
合材としては、不融化した熱溶融性樹脂、不融化させた
炭素材、熱硬化性樹脂などが例示される。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樹脂(例
えば、商標“ラクタン”、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樹脂
などが例示される。不融化させた炭素材としては、石油
系或いは石炭系ピッチを紡糸し、不融化処理した未焼成
の炭素繊維が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、具体
的にアラミド樹脂、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の形状は、特に制限
されず、、繊維状および粒状のいずれであっても良い。
繊維状の樹脂を使用する場合には、活性炭成分の細孔を
塞ぐことが少なくなるので、好都合である。繊維状の樹
脂としては、糸径5〜100μm程度、長さ0.1〜5
mm程度のものを使用することが好ましい。一方、粒状の
樹脂を使用する場合には、活性炭素繊維間に入り込ん
で、成形吸着体の強度を改善するという効果が得られ
る。したがって、結合材を使用する場合には、成形吸着
体の用途および必要とされる性能に応じて、使い分けを
すれば良い。
材との配合割合は、通常前者100部に対し後者30部
程度を限度とし、より好ましくは前者100部に対し後
者15部以下程度である。活性炭成分100部に対する
結合材の配合量が、30部を上回る場合には、活性炭成
分の細孔が塞がれて、吸着材としての性能が低下する。
じて、前記活性炭成分100部に対して、40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。
れる。すなわち、活性炭素繊維単独または活性炭素繊維
と粉末活性炭とを含む配合物を高温・高圧下に成形す
る。成形は、配合物を直接成形用の型に充填して行なっ
ても良いが、成形用の型への送入を容易とし、成形後の
寸法精度を高め、成型品の嵩密度を均一にするために
は、予め仮成形することが好ましい。仮成形の方法は、
特に限定されず、湿式法および乾式法のいずれでも良
い。湿式法としては、活性炭成分と必要に応じて熱融着
性バインダーとを添加した配合物を含む水性スラリーを
通常の抄紙方法と同様にして抄紙する方法、活性炭成分
と必要に応じて熱融着性バインダーとを添加した配合物
を含む水性スラリー中に吸引口を有する成形型を入れ、
吸引口から吸引する方法などが挙げられる。仮成形に際
し使用する熱融着性バインダーとしては、繊維状或いは
粉末状のポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。熱
融着性バインダーの使用量は、活性炭素繊維を含む配合
物重量の30%以下とすることが好ましく、2〜20%
程度とすることがより好ましく、3〜10%とすること
が特に好ましい。熱融着性バインダーの使用量が30%
を上回る場合には、成形時に発生するバインダーの分解
生成物が最終的に得られる成形体製品の細孔を塞いで、
比表面積を減少させる。適量の熱融着性バインダーは、
高温・高圧での成形時に分解し、分解生成物の一部が焼
結を促進して成形体の強度を高めるという効果をも発揮
する。
成形型に収容し、5〜1000kg/cm2 程度(より好ま
しくは10〜200kg/cm2 程度)の加圧(圧縮成型時
の成型圧力)下に600〜1300℃程度(より好まし
くは700〜1200℃程度)の温度で成形する。加圧
圧力が5kg/cm2 未満の場合には、焼結が十分に行なわ
れず、高強度の製品が得られ難いのに対し、1000kg
/cm2 を上回る場合には、活性炭素繊維の細孔が破壊さ
れ、比表面積が減少する虞がある。成形時の温度は、配
合物の組成、活性炭素繊維の種類などに応じて上記の範
囲内で適宜選択すれば良い。一般に成形時の温度が60
0℃未満の場合には、焼結が十分に行なわれず、高強度
の製品が得られ難いのに対し、1300℃を上回る場合
には、活性炭素繊維の細孔構造が変化して、比表面積が
減少する。成形時間は、使用する配合物の組成、活性炭
素繊維の種類、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1秒乃至60分程度、
より好ましくは2秒乃至2分程度の範囲内にある。成形
時間が短すぎる場合には、焼結が不十分となるのに対
し、長すぎる場合には、細孔構造の変化による比表面積
の減少が生ずる。焼成は、成形体の酸化防止のために、
不活性ガス(窒素、アルゴンなど)の不活性ガスの雰囲
気中で行なうことが好ましい。また、不活性雰囲気中で
成形を行なう場合でも、残存する微量の酸素による酸化
を高度に防止するためには、成形時間を30分程度まで
とすることが好ましい。
以上で且つ強度に優れた吸着成形材が得られる。また、
嵩密度を0.4g/cm3 以上とすることは容易であ
り、さらに本発明の範囲内で配合物の組成、成形条件な
どを適切に選択すれば、嵩密度を0.5g/cm3 以上
とすることもできる。
および高比表面積という特性の故に、下記に例示する用
途において特に有用性を発揮する。
部電気抵抗が小さくなるので、充電・放電効率が高く且
つ電気容量が大きくなり、小形化が可能である。
小形化が可能である。
化が可能である。
スター…回収効率が向上するので、小形化が可能であ
る。
材…処理効率が向上するので、小形化が可能である。
増大するので、小形化が可能である。ガス吸着処理装置
用吸着材…処理効率が向上し且つ圧力損失が減少するの
で、小形化が可能である。
が達成される。
炭成分の細孔を閉塞することがなく、吸着性能の低下を
実質的に生じない。
形時に塑性変形して、繊維間の摩擦力が高まり、且つ繊
維同志が絡み合うので、高強度の成形製品が得られる。
で、単位容積当たりの吸着量が著しく増大する。したが
って、これを使用する製品が小形化され、且つ吸着性能
が大幅に改善される。
特徴とするところをより一層明確にする。
標“A−15”、(株)アドール製;繊維長0.1〜5
mm)100部およびポリビニルアルコール繊維3部をこ
れらの合計重量の30倍の水に分散させ、叩解し、均一
な水性スラリーを得た。
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とした後、平坦物を取り出し、
100℃で100分間乾燥した。得られた仮成形体の寸
法は、80mm×80mm×3.7mmであり、その嵩密度
は、0.1g/ccであった。
用いて50kg/cm2 の加圧下に890℃で20秒間保持
して、成形吸着体を得た。
0mm×80mm×0.65mmで、嵩密度は、0.55g/
ccであった。BET法により測定した比表面積は、1
450m2 /gであり、原材料であるピッチ系活性炭素
繊維のそれとあまり異なっていないことが明らかであ
る。
ルコール繊維はほぼ完全に分解しており、得られた吸着
成形体は、活性炭素繊維99%以上からなっていること
が確認された。
00ppmのトルエンの平衡吸着量は、56%であり、
原材料であるピッチ系活性炭素繊維の平衡吸着量59%
と同程度であった。
0000ppmのトルエンに対する単位体積当たりの平
衡吸着量は、0.31g/cm3 という非常に高いもの
であった。
は、0.14Ωcmと小さかった。
ール製;繊維長0.1〜5mm)100部に対し不融化ア
クリル繊維(商標“ラクタン”、旭化成工業(株))の
粉砕物6部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。
g/cm3 であった。また、BET法により測定した比
表面積は、1410m2 /gであり、原材料であるピッ
チ系活性炭素繊維のそれに比して、ほとんど劣化してい
ないことが明らかである。
2点支持し、中心部を曲率半径3mmの棒で押して曲げテ
ストを行なったところ、破損に至るまでの最大荷重は、
実施例1で得た成形吸着体が350gであったのに対
し、実施例2で得た成形吸着体は421gであり、20
%の強度の向上が認められた。
濃度10000ppmのトルエンの平衡吸着量は54%
であり、成形による平衡吸着量の低下は実質的に認めら
れなかった。
レケミカル(株)製)或いはセルロース系活性炭素繊維
(商標“KF−1500”、東洋紡績(株)製)を使用
するとともに仮成形用のバインダーとしてアクリル系樹
脂を使用する以外は実施例1と同様にして、それぞれ成
形吸着体を得た。
0.56g/cm3 (実施例3)および0.54g/c
m3 (実施例4)であった。また、比表面積は、それぞ
れ1440m2 /gおよび1430m2 /gであった。
系活性炭素繊維(商標“A−10”、(株)アドール
製;繊維長0.1〜5mm)100部、石炭系粉末活性炭
(比表面積1000m2 /g)20部、不融化した炭素
繊維(商標“ドナカーボS”、(株)ドナック製;繊維
長0.1〜2mm)5部およびポリビニルアルコール繊維
4部を配合物として使用する以外は実施例1と同様にし
て仮成形体を得た後、ホットプレスを用いて70kg/cm
2 の加圧下に900℃で20秒間保持して、成形吸着体
を得た。
0mm×1.5mmであり、嵩密度は、0.61g/cm3
であった。また、BET法により測定した比表面積は、
940m2 /gであり、原材料であるピッチ系活性炭素
繊維のそれに比して、ほとんど劣化していないことが明
らかである。
様にして成形吸着体を得た。結果を表1に示す。表1に
おいて、「良好」とあるのは、嵩密度0.55g/cm
3 以上であることを示しており、これらの成形体は、比
表面積の低下もほとんどなく、強度も十分であった。
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(商標“ラクタン”、
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0.1〜5
mmとなるまで叩解し、均一な水性スラリーを得た。
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分加熱乾燥して、仮成形体を得
た。
mm×8mmであり、その嵩密度は、0.1g/ccであっ
た。
×50mmの凹部を有する黒鉛ルツボに入れ、50kg/cm
2 の加圧下に30℃/分の速度で900℃まで昇温し、
同温度に30分間保持して成形吸着体を得た。
0mm×80mm×1.5mmで、嵩密度は、0.6g/cm
3 であった。
面積は、940m2 /gであり、原材料であるピッチ系
活性炭素繊維のそれに比して、ほとんど劣化していない
ことが明らかである。また、この吸着成形体の濃度10
000ppmのトルエンに対する平衡吸着量は、36%
であり、やはり原材料であるピッチ系活性炭素繊維の3
9%に比して、ほとんど劣化していないことが明らかで
ある。
系活性炭素繊維(商標“A−20”、(株)アドール
製)を使用する以外は実施例7と同様にして成形吸着体
を製造した。
0mm×1.5mmで、嵩密度は、0.4g/cm3 であっ
た。
面積は、1910m2 /gであり、原材料であるピッチ
系活性炭素繊維のそれに比して、成形による劣化がほと
んどないことが明らかである。
日本アラミド(有)製)を使用する以外は実施例7と同
様にして成形吸着体を製造した。
/cm3 、BET法により測定した成形吸着体の比表面
積は935m2 /gであり、原材料であるピッチ系活性
炭素繊維のそれに比して、成形による劣化がほとんどな
いことが明らかとなった。
部、比表面積1000m2 /gのピッチ系活性炭素繊維
(商標“A−10”、(株)アドール製)30部、不融
化アクリル繊維(商標“ラクタン”、旭化成工業(株)
製)10部および仮成形用のバインダーとしてアクリル
系樹脂10部を使用して均一な水性スラリーを調製する
以外は実施例7と同様にして、80mm×80mm×2mmの
仮成形体を得た。
×50mmの凹部を有する黒鉛ルツボに入れ、250kg/
cm2 の加圧下に900℃で30分間保持して成形吸着体
を得た。
0.7g/cm3であり、強度も十分であった。また、
BET法により測定した成形吸着体の比表面積は、92
0m2 /gであり、原材料である活性炭成分のそれに比
して、ほとんど劣化していないことが明らかである。
にして成形吸着体を製造しようと試みたが、焼結不可能
であった。
標“A−15”、(株)アドール製)68部、木材パル
プ25部および仮成形用のバインダーとしてアクリル系
樹脂7部を使用して均一な水性スラリーを調製した後、
手漉きにより目付60g/m2 の活性炭素繊維ペーパー
を作成した。このペーパーの嵩密度は0.16g/cm
3 、濃度10000ppmのトルエンの平衡吸着量は3
8%、単位体積当たりのトルエンの平衡吸着量は0.0
6g/cm3 であった。
標“A−15”、(株)アドール製)90部および仮成
形用のバインダーとしてポリスチレン10部を使用して
均一な水性スラリーを調製した後、手漉きにより目付6
0g/m2 の活性炭素繊維ペーパーを作成した。このペ
ーパーの嵩密度は、僅か0.15g/cm3 であり、ま
た電気比抵抗は5.2Ωcmと極めて高かった。
Claims (2)
- 【請求項1】 活性炭素繊維の含有率が20%以上であ
り、0.3g/cc以上の嵩密度を有する成形吸着材。 - 【請求項2】 活性炭素繊維を20%以上含有する配合
物を成型圧力5〜1000kg/cm2 、温度600〜
1300℃の条件下に成形することを特徴とする成形吸
着材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3269492A JPH05103979A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 成形吸着材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3269492A JPH05103979A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 成形吸着材およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05103979A true JPH05103979A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17473193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3269492A Pending JPH05103979A (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 成形吸着材およびその製造方法 |
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Country | Link |
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