JP3000027B2 - ゴムを原料として活性炭を製造する方法及び装置並びにそれにより製造された活性炭 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムを原料として
用い、該ゴムから活性炭を製造する方法及び装置、並び
にそれにより製造された活性炭の技術の分野に属し、ま
た、廃材をリサイクル利用する技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水質浄化、あるいは大気や土壌
の脱臭、脱色、さらにはダイオキシンの吸着除去等に有
効な手段の一つとして注目されている活性炭は、古くか
ら例えばヤシ殻等を乾留することにより製造されるが、
近年の森林保護、環境保護の問題、またそれに付随する
省資源、省エネルギーの観点から、生活廃棄物又は産業
廃棄物としての廃タイヤをリサイクル利用して、これか
ら活性炭を製造しようとする試みが現在知られるに至っ
ている。

【０００３】この方法は、焼却炉にて廃タイヤを焼却加
工し、そのゴムの部分の燃え殻を選別することにより、
吸着性を有する活性炭を得るものとして知られている
（例えば社会福祉法人北海道リハビリーが製造する品名
「Ｇ活性炭」）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の活
性炭製造の目的の一つが、廃材をリサイクル利用して環
境保護や省資源の実現を図ることにあるならば、その原
料だけでなく、製造過程においてもまたかかる地球規模
の問題抑制に寄与するものであることが好ましいと考え
られる。

【０００５】この点でいえば、上記の従来の方法では、
廃タイヤを丸ごと開放炉で焼却するようになっている。
したがって、それに要する炉内部の温度は１０００℃な
いし２０００℃というきわめて高いものとなり、そのた
めに、多大な熱量が必要となって、省エネルギー等の目
的を充分に達成するためにはまずここに改良を施すこと
が有用であると思われる。

【０００６】さらに、このような高温処理をする結果と
して、炉をはじめとする製造装置、機械、器具一般のメ
ンテナンスに細心の注意が必要となると共に、機械寿命
が概して短くなるものと考えられる。したがって、上記
の多くの熱エネルギーを要することとも併せ、活性炭製
造のための全体のランニングコストが過大になる虞が生
じる。

【０００７】さらには、開放炉で廃タイヤを高温で焼却
するので、最終的に燃え殻として得られる活性炭自体の
強度が小さく、もろくなり易いとも考えられる。したが
って、使用中に限らず、保管中や運搬中等でも、圧力や
振動が加わることによって活性炭が細かにくずれ、その
結果、活性炭を充填した包装材の網目から該活性炭が外
にもれたり、あるいは包装材が目詰まりを起こしたり
し、又は、活性炭自体の空孔がつぶれてしまって、その
本来の吸着効果が低減する危惧もある。

【０００８】本発明者は、上記のごとき諸点に鑑み、現
在需要の高まりをみせている活性炭を、廃材としてのタ
イヤ、とりわけそのゴム製の部分を原料にしてリサイク
ル製造する際に、できるだけ低い温度で活性炭を製造
し、これによって、より一層の省エネルギーを図ること
を主たる課題として、新たな、改良された、活性炭の製
法に鋭意検討を重ねた結果、以下に述べるような知見を
得て、本発明を完成するに至ったものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明者ら
は、ゴムを原料として活性炭を製造するにあたり、その
原料としてのゴムを、３ないし５気圧の圧力下で、４な
いし８時間、７００ないし８００℃に加熱することによ
って、従来の様々な製法で得られる活性炭と同等以上の
吸着性能を具備する活性炭を得ることに成功したもので
ある。

【００１０】この本発明に係る製法によれば、ゴムを加
熱処理するにあたり、開放系のような大気圧の下ではな
く、加圧下で加熱するから、供給する熱量ないし温度を
低く抑制しながら、ゴムに充分量の熱エネルギーを与え
ることができて、該ゴムを炭化させ、活性炭に転化させ
ることができる。したがって、製造過程における省エネ
ルギーが図られ、ランニングコスト、メンテナンスコス
ト等を低減することが可能となる。

【００１１】また、その場合に、密閉系でゴムを加熱処
理すれば、その加熱によってまずゴム内部の成分の気化
によりガスが発生し、このガスが密閉系内に充満するこ
とによって、系全体が加圧されることになるので、別
途、加圧のための装置を用いる必要がなくなり、好まし
い。

【００１２】そして、原料として用いるゴムとして、廃
タイヤを用いれば、廃棄物利用のリサイクルで活性炭が
製造され、これにより、木材等を使用することがなく、
森林保護、環境保護等の今日の地球規模の問題の抑制に
寄与することができる。

【００１３】その場合に、タイヤを丸ごとそのまま加熱
処理するのではなく、予めゴムの部分だけを分別し、こ
れのみを原料として活性炭を製造することが好ましい。
ゴム部分以外のホイールやタイヤに一般に含まれるスチ
ールコード等の金属成分、あるいは他の繊維成分等の不
純物が最終製品としての活性炭に含有されることがな
く、純粋な活性炭が得られて、例えば、当該活性炭が水
処理に用いられる場合に起こり得る鉄や鉛などの重金属
の流出の問題や錆の問題、あるいは活性炭の強度に悪影
響を与えることが回避される。

【００１４】本発明に係る活性炭の製造方法は、例え
ば、原料としてのゴムが５００ｇないし１ｋｇの場合
に、前述したように、３ないし５気圧の圧力下で、４な
いし８時間、７００ないし８００℃に加熱するものであ
り、この場合、反応系に外部から与える温度としては３
００℃程度で済む。

【００１５】このように、本発明に係る製法では、ゴム
を１０００℃〜２０００℃で燃焼させる従来の製法に比
べて非常に低エネルギーで行なえるから、製造装置を高
温に耐え得るような複雑な構造とせずとも、比較的簡単
な構造で済み、その結果、上記製造装置等のメンテナン
スが容易となる。

【００１６】そして、本発明者らは、このようにして、
加圧下において、焼却ではなく、比較的低温で加熱され
ることにより製造された活性炭が、所謂蒸し焼きのよう
な状態で処理される結果、強度が大きくてもろくなく、
したがって空孔がつぶれ難いという性質を有することを
見出した。

【００１７】また、ゴムから活性炭を製造する具体的な
製造装置としては、原料のゴムを密閉状態に収容する反
応槽と、該反応槽を流体を介して収納するジャケット槽
とを備えると共に、上記ジャケット槽を加熱する加熱手
段と、上記ジャケット槽と反応槽との間に介在された上
記流体を循環させる流体循環手段と、上記流体の温度を
調節する調温手段と、上記反応槽の密閉状態を調整する
ことにより該反応槽内の圧力を調整する調圧手段とを備
えているものを用いることが可能である。

【００１８】そして、ジャケット槽を加熱する加熱手段
によりジャケット槽が加熱されるから、ジャケット槽内
の温度及び圧力が高くなる。そして、上記ジャケット槽
内には密閉状態の反応槽が流体を介して収納されている
から、反応槽全体に均等に熱が伝わるようになって、反
応槽内も温度及び圧力が高くなる。その場合、特に、上
記反応槽は密閉されているから、反応槽内の温度が加熱
手段による加熱の温度に比べて高くなり、その状態でゴ
ムが処理されると共に、加圧は、ゴムの加熱により発生
する気体によって加圧雰囲気を現出できるので、わざわ
ざ加圧装置を用いる必要がない。そして、上記調温手段
により流体の温度の調整を行ない、調圧手段により反応
槽内の圧力を調整するようになっているので、ゴムを処
理するのに最も適した状態を保持して処理することがで
きることになる。つまり、３ないし５気圧の圧力下で７
００ないし８００℃に加熱することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２０】まず、活性炭の製造装置１について説明す
ると、図１〜３に示すように、この製造装置１は、一側
方に蓋部材２を備えた外釜３を有し、該外釜３の内部に
複数の内釜４…４が収納配置されていると共に、上記外
釜３の下方には加熱器６が配置されている。

【００２１】そして、上記内釜４…４に、廃材となった
タイヤから周知の方法により分別回収されたゴムを投入
して、上記加熱器６により外釜３を下方から３００℃〜
４００℃で加熱処理するようになっている。

【００２２】これにより、上記ゴムに直接火を当てるこ
となく熱のみが伝わるようになっていると共に、各内釜
４…４は外釜３内においてほぼ等間隔に配置されている
ので、外釜３内の空気が対流して熱が各内釜４…４に対
して均等に伝わるようになっている。

【００２３】そして、外釜３の他側方には、冷却器１０
と排煙器２０とが設置されており、まず、冷却器１０
は、外釜３から延びる排熱管３０が内部を通り、該排熱
管３０を取り巻くように形成された通水管１１を有す
る。

【００２４】そして、外釜３内の高温となった空気が排
熱管３０を通って冷却器１０内を通過する際に、通水管
１１内の水により冷却され、その冷却された空気が再び
外釜３の下方へと送られるようになっており、その結
果、外釜３及び内釜４…４内の空気が一定の温度に保た
れるようになっている。

【００２５】次に、上記排煙器２０は、冷却部２１と排
気部２５とを有し、まず、冷却部２１は、内部に冷却装
置２２が備えられていると共に、各内釜４…４と排煙管
４０により連結されている。

【００２６】そして、ゴムの処理中において生じた煙が
上記排煙管４０を通って冷却部２１に送られ、そこで上
記冷却装置２２により冷却される。その際、上記煙を冷
却すると、Ａ重油と呼ばれる油分が液化するため、上記
冷却部２１の下部にＡ重油排出口２３が設けられてい
る。

【００２７】そして、上記排気部２５は、内部中央付近
に活性炭フィルター２６と、上部に排気ファン２７とが
備えられていると共に、冷却部２１と排気部２５とが通
煙管２８により連結されている。

【００２８】これにより、上記冷却部２１において冷却
された煙は上記通煙管２８を通って排気部２５に送ら
れ、活性炭フィルター２６を通過して有害物質等が除去
されたのち、排気ファン２７により外部へ排出されるよ
うになっている。

【００２９】また、該排煙管４０内の各枝部４０ａ…４
０ａには、圧力調整弁４１が設けられており、内釜４…
４内の空気の圧力もしくは温度が、所定数値より大きく
なった場合には、上記圧力調整弁４１が開いて内釜４…
４内の空気を排出することにより圧力及び温度を低下さ
せるようになっている。

【００３０】次に、上記製造装置を用いて活性炭を製造
する製造方法について説明する。

【００３１】まず、廃材となったタイヤから周知の方法
により、異物を除去してゴム成分のみを取り出す。そし
て、上記装置の内釜４…４内へ所定量投入し、加熱器６
により４〜８時間、３００℃〜４００℃で加熱する。そ
して、冷却器１１及び排煙管４０の圧力調整弁４１によ
り、外釜３内部、及び内釜４…４内部が７００℃〜８０
０℃、３〜５気圧になるように温度及び圧力を調整す
る。

【００３２】これにより、７００℃〜８００℃という低
温で処理するので、製造装置を高温に耐え得るような複
雑な構造を必要とせず、比較的簡単な構造で済み、その
結果、上記製造装置等のメンテナンスが容易となり、上
記装置の寿命が長くなる。

【００３３】また、この方法により、くずれにくく、強
度の大きい活性炭を得ることができる。

【００３４】なお、上記内釜４…４を回転させながら処
理すると、粉状の活性炭を製造することができ、静止さ
せながら処理すると、粒状の活性炭を製造することがで
きる。

【００３５】次に、上記製造装置及び製造方法を用いて
製造された活性炭に関して、アンモニアガスの吸着度及
び指で押圧してつぶれるかどうかについて調べた。

【００３６】その結果、本実施の形態に係る活性炭は、
図４に示すように、市販品の活性炭より優れた吸着度を
有することが分かった。また、本実施の形態に係る活性
炭は、吸着度という点では従来の廃タイヤから製造され
た活性炭と同等であるが、従来の廃タイヤから製造され
た活性炭は指で押圧するとつぶれるのに対し、本実施の
形態に係る活性炭は指で押圧してもつぶれず、上記従来
の廃タイヤから製造された活性炭より強度が大きいこと
が分かった。その結果、従来の廃タイヤから製造された
活性炭より孔が消失しにくく、高い吸着度を長期間維持
することができることになる。

【００３７】そして、廃材となったタイヤからゴムのみ
を取り出して、重金属を一切含んでいないものを原料と
して使用しているので、水中に投与しても上記重金属が
水中に遊離したり、サビが生じたりすることがなく長期
間使用することができる。

【００３８】また、電子顕微鏡の観察により、この活性
炭は孔が大きく、かつ、孔数が多く、これにより、吸着
力に優れた活性炭であることが分かった。

【００３９】さらに、７００℃〜８００℃という低温で
処理するので、高温に耐え得る装置を必要とせず、装置
自体の構造が比較的簡単でメンテナンスも容易に行なう
ことができ、上記装置の寿命が長くなる。

【００４０】

【発明の効果】この本発明に係る製法によれば、ゴムを
加熱処理するにあたり、開放系のような大気圧の下では
なく、３ないし５気圧の加圧下で加熱するから、供給す
る熱量ないし温度を低く抑制しながら、ゴムに充分量の
熱エネルギーを与えることができて、該ゴムを炭化さ
せ、活性炭に転化させることができる。したがって、製
造過程における省エネルギーが図られ、ランニングコス
ト、メンテナンスコスト等を低減することが可能とな
る。

【００４１】また、その場合に、密閉系でゴムを加熱処
理すれば、その加熱によってまずゴム内部の成分の気化
によりガスが発生し、このガスが密閉系内に充満するこ
とによって、系全体が加圧されることになるので、別
途、加圧のための装置を用いる必要がなくなり、好まし
い。

【００４２】そして、原料として用いるゴムとして、廃
タイヤを用いることにより、廃棄物利用のリサイクルで
活性炭が製造され、これにより、木材等を使用すること
がなく、森林保護、環境保護等の今日の地球規模の問題
の抑制に寄与することができる。

【００４３】その場合に、タイヤを丸ごとそのまま加熱
処理するのではなく、予めゴムの部分だけを分別し、こ
れのみを原料として活性炭を製造することが好ましい。
タイヤに一般に含まれるスチールコード等の金属成分や
他の繊維成分等の不純物が最終製品としての活性炭に含
有されることがなく、純粋な活性炭が得られて、重金属
流出の問題や錆の問題、あるいは活性炭の強度に悪影響
を与えることが回避される。

【００４４】本発明に係る活性炭の製造方法は、例え
ば、原料としてのゴムが５００ｇないし１ｋｇの場合
に、３ないし５気圧の圧力下で、４ないし８時間、７０
０ないし８００℃に加熱するものであり、この場合、反
応系に外部から与える温度としては３００℃程度で済
む。

【００４５】このように、本発明に係る製法では、ゴム
を１０００℃〜２０００℃で燃焼させる従来の製法に比
べて非常に低エネルギーで行なえるから、製造装置を高
温に耐え得るような複雑な構造とせずとも、比較的簡単
な構造で済み、その結果、上記製造装置等のメンテナン
スが容易となる。

【００４６】そして、このようにして、加圧下におい
て、焼却ではなく、比較的低温で加熱されることにより
製造された活性炭が、所謂蒸し焼きのような状態で処理
される結果、強度が大きくてもろくなく、したがって空
孔がつぶれ難いという性質を有することを見出した。

【００４７】また、ゴムから活性炭を製造する具体的な
製造装置としては、原料のゴムを密閉状態に収容する反
応槽と、該反応槽を流体を介して収納するジャケット槽
とを備えると共に、上記ジャケット槽を加熱する加熱手
段と、上記ジャケット槽と反応槽との間に介在された上
記流体を循環させる流体循環手段と、上記流体の温度を
調節する調温手段と、上記反応槽の密閉状態を調整する
ことにより該反応槽内の圧力を調整する調圧手段とを備
えているものを用いることが可能である。

【００４８】そして、ジャケット槽を加熱する加熱手段
によりジャケット槽が加熱されるから、ジャケット槽内
の温度及び圧力が高くなる。そして、上記ジャケット槽
内には密閉状態の反応槽が流体を介して収納されている
から、反応槽全体に均等に熱が伝わるようになって、反
応槽内も温度及び圧力が高くなる。その場合、特に、上
記反応槽は密閉されているから、反応槽内の温度が加熱
手段による加熱の温度に比べて高くなり、その状態でゴ
ムが処理されると共に、加圧は、ゴムの加熱により発生
する気体によって加圧雰囲気を現出できるので、わざわ
ざ加圧装置を用いる必要がない。そして、上記調温手段
により流体の温度の調整を行ない、調圧手段により反応
槽内の圧力を調整するようになっているので、ゴムを処
理するのに最も適した状態を保持して処理することがで
きることになる。つまり、３ないし５気圧の圧力下で７
００ないし８００℃に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る活性炭の製造装置
の平面図である。

【図２】 同じく製造装置の正面図である。

【図３】 同じく製造装置の右側面図である。

【図４】 本発明の実施の形態に係る活性炭及び従来の
活性炭のアンモニアガスの吸着率の時間的変化を示す図
である。

【符号の説明】

１ 製造装置 ２ 蓋部材 ３ 外釜 ４ 内釜 ６ 加熱器 １０ 冷却器 ２０ 排煙器 ３０ 排熱管 ４０ 排煙管

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 31/08 - 31/14 B01J 20/20 B09B 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムを原料として活性炭を製造する方法
   であって、ゴムを、３ないし５気圧の圧力下で、４ない
   し８時間、７００ないし８００℃に加熱することを特徴
   とする活性炭の製造方法。
2. 【請求項２】 ゴムを原料とする活性炭の製造装置であ
   って、原料のゴムを密閉状態に収容する反応槽と、該反
   応槽を流体を介して収納するジャケット槽とを備えると
   共に、上記ジャケット槽を加熱する加熱手段と、上記ジ
   ャケット槽と反応槽との間に介在された上記流体を循環
   させる流体循環手段と、上記流体の温度を調節する調温
   手段と、上記反応槽の密閉状態を調節することにより該
   反応槽内の圧力を調節する調圧手段とを有することを特
   徴とする活性炭の製造装置。
3. 【請求項３】 ゴムを原料として製造された活性炭であ
   って、ゴムが、３ないし５気圧の圧力下で、４ないし８
   時間、７００ないし８００℃に加熱されたことにより製
   造されたことを特徴とする活性炭。