JP3177867B2 - 中空状活性炭成形物の製造方法 - Google Patents
中空状活性炭成形物の製造方法Info
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- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0022—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中空状活性炭成形物の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】中空体の製造方法は用いる材
料により種々の方法が知られている。その中で耐熱性、
耐薬品性など優れた性能を有する軽量材料としてその利
用が期待されている炭素系中空体の製造方法としては、
熱可塑性の有機高分子材料、石油ピッチなどの瀝青物原
料に低沸点溶剤などの膨張剤を均一に混合した後、適当
な粒径の粉粒体とし、次いで加熱炭化することにより炭
素中空体を得る方法（例えば、特公昭４９−３０２５３
号公報、特公昭６１−１４１１０号公報、特開昭６１−
８３２３９号公報参照）や、熱可塑性樹脂等の芯材を高
融点の物質で被覆して多層構造の球体としたのち加熱炭
化する方法（例えば、特公昭５０−２９８３７号公報参
照）などが知られている。
料により種々の方法が知られている。その中で耐熱性、
耐薬品性など優れた性能を有する軽量材料としてその利
用が期待されている炭素系中空体の製造方法としては、
熱可塑性の有機高分子材料、石油ピッチなどの瀝青物原
料に低沸点溶剤などの膨張剤を均一に混合した後、適当
な粒径の粉粒体とし、次いで加熱炭化することにより炭
素中空体を得る方法（例えば、特公昭４９−３０２５３
号公報、特公昭６１−１４１１０号公報、特開昭６１−
８３２３９号公報参照）や、熱可塑性樹脂等の芯材を高
融点の物質で被覆して多層構造の球体としたのち加熱炭
化する方法（例えば、特公昭５０−２９８３７号公報参
照）などが知られている。
【０００３】炭素系中空体の製造方法の中で、膨張剤を
使用する方法は、それぞれの原料に適合した膨張剤の選
出、有機溶剤類の取り扱い、膨張剤含有粒子の調整方
法、更には、熱処理時の条件設定や取り扱いなどが難し
いという問題点があり、また、多層構造を経る方法では
比較的粒径の大きい中空体しか得られないという欠点が
ある。
使用する方法は、それぞれの原料に適合した膨張剤の選
出、有機溶剤類の取り扱い、膨張剤含有粒子の調整方
法、更には、熱処理時の条件設定や取り扱いなどが難し
いという問題点があり、また、多層構造を経る方法では
比較的粒径の大きい中空体しか得られないという欠点が
ある。
【０００４】そこで、本出願人は、膨張剤を使用した
り、多層構造を経るような複雑な製造工程を必要とせ
ず、種々の粒子径の中空状活性炭成形物を、非常に簡便
なプロセスにより製造する方法について、先に一つの提
案をした（特願平４−１０２０９７号）。粒子状熱可塑
性樹脂と活性炭粉末とを使用し、前記粒子状熱可塑性樹
脂を活性炭粉末中に配置させた後、粒子状熱可塑性樹脂
を溶融・炭化させることにより中空状活性炭成形物を製
造するというものである。ここで、単なる活性炭粉末の
集合粒子状物ではなく中空状の成形物になるのは、溶融
した粒子状熱可塑性樹脂に活性炭粉末が入り込んでいく
のではなく、溶融した粒子状熱可塑性樹脂が活性炭粉末
（集合物）相互の隙間に浸透していくことによると推察
される。
り、多層構造を経るような複雑な製造工程を必要とせ
ず、種々の粒子径の中空状活性炭成形物を、非常に簡便
なプロセスにより製造する方法について、先に一つの提
案をした（特願平４−１０２０９７号）。粒子状熱可塑
性樹脂と活性炭粉末とを使用し、前記粒子状熱可塑性樹
脂を活性炭粉末中に配置させた後、粒子状熱可塑性樹脂
を溶融・炭化させることにより中空状活性炭成形物を製
造するというものである。ここで、単なる活性炭粉末の
集合粒子状物ではなく中空状の成形物になるのは、溶融
した粒子状熱可塑性樹脂に活性炭粉末が入り込んでいく
のではなく、溶融した粒子状熱可塑性樹脂が活性炭粉末
（集合物）相互の隙間に浸透していくことによると推察
される。
【０００５】本発明は、上記提案を更に発展させ、得ら
れる活性炭成形物の中空状形状を利用して内部に適宜の
耐熱性材料を含有させることにより、この耐熱性材料の
機能をも発揮させようとするものである。
れる活性炭成形物の中空状形状を利用して内部に適宜の
耐熱性材料を含有させることにより、この耐熱性材料の
機能をも発揮させようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、粒子状熱可塑
性樹脂と活性炭粉末とを使用し、粒子状熱可塑性樹脂を
活性炭粉末中に配置させた後、粒子状熱可塑性樹脂を溶
融・炭化させることにより中空状活性炭成形物を製造す
るにあたり、前記粒子状熱可塑性樹脂に予め耐熱性材料
を含有させておくことを特徴とする中空状活性炭成形物
の製造方法を要旨とする。
性樹脂と活性炭粉末とを使用し、粒子状熱可塑性樹脂を
活性炭粉末中に配置させた後、粒子状熱可塑性樹脂を溶
融・炭化させることにより中空状活性炭成形物を製造す
るにあたり、前記粒子状熱可塑性樹脂に予め耐熱性材料
を含有させておくことを特徴とする中空状活性炭成形物
の製造方法を要旨とする。
【０００７】以下、詳述する。本発明で使用する粒子状
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニルなど種々のものが挙げられる。熱処理に
よる炭素収率が１〜１０％程度のものが好ましい。ここ
で、炭素収率は熱処理の方法によっても変化し、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロンなど
は、酸化性雰囲気による不融化処理、次いで非酸化性雰
囲気による炭化処理を施すことにより炭素収率が１〜１
０％程度になる。また、ポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニ
ルなどは、酸化性雰囲気による不融化処理を施さずに非
酸化性雰囲気による熱処理を施すことが好ましい。粒子
状熱可塑性樹脂の粒径は、炭素収率の程度にもよるが、
あまりに大きいと得られた中空状活性炭成形物の形状維
持が困難になる。勿論、数ｍｍ程度であれば大丈夫であ
る。また、活性炭粉末の粒径に対して５倍以上あること
が好ましい。尚、ポリエチレンは数μｍ〜１０００μｍ
を越える種々の粒径の真球状物や粒状物が市販品として
揃っており、得ようとする中空状活性炭成形物の大きさ
の設定が簡単であるだけでなく、得られたものの形状も
ほとんど等しくなる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニルなど種々のものが挙げられる。熱処理に
よる炭素収率が１〜１０％程度のものが好ましい。ここ
で、炭素収率は熱処理の方法によっても変化し、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロンなど
は、酸化性雰囲気による不融化処理、次いで非酸化性雰
囲気による炭化処理を施すことにより炭素収率が１〜１
０％程度になる。また、ポリ塩化ビニルやポリ酢酸ビニ
ルなどは、酸化性雰囲気による不融化処理を施さずに非
酸化性雰囲気による熱処理を施すことが好ましい。粒子
状熱可塑性樹脂の粒径は、炭素収率の程度にもよるが、
あまりに大きいと得られた中空状活性炭成形物の形状維
持が困難になる。勿論、数ｍｍ程度であれば大丈夫であ
る。また、活性炭粉末の粒径に対して５倍以上あること
が好ましい。尚、ポリエチレンは数μｍ〜１０００μｍ
を越える種々の粒径の真球状物や粒状物が市販品として
揃っており、得ようとする中空状活性炭成形物の大きさ
の設定が簡単であるだけでなく、得られたものの形状も
ほとんど等しくなる。
【０００８】粒子状熱可塑性樹脂に含有させる耐熱性材
料としては、中空状活性炭成形物を得るまでの熱処理に
耐えて中空状活性炭成形物中に存在できるだけの耐熱性
を有するものであれば適宜使用できる。一例を挙げれ
ば、触媒機能や殺菌機能を発揮させる目的で金、銀、
銅、酸化チタンなどを使用したり、イオン交換機能や乾
燥機能を発揮させる目的でゼオライトを使用したりでき
る。活性炭を含有させてもよい。例えば、中空状活性炭
成形物を構成する活性炭（上述したような粒子状熱可塑
性樹脂によって結合される、外皮形成活性炭）と異なる
性状の活性炭を含有するものとしておけば、内外異なっ
た吸着機能を有するものとなる。尚、複数の機能を有す
るものの場合、どの機能を発揮させるかは適宜である。
料としては、中空状活性炭成形物を得るまでの熱処理に
耐えて中空状活性炭成形物中に存在できるだけの耐熱性
を有するものであれば適宜使用できる。一例を挙げれ
ば、触媒機能や殺菌機能を発揮させる目的で金、銀、
銅、酸化チタンなどを使用したり、イオン交換機能や乾
燥機能を発揮させる目的でゼオライトを使用したりでき
る。活性炭を含有させてもよい。例えば、中空状活性炭
成形物を構成する活性炭（上述したような粒子状熱可塑
性樹脂によって結合される、外皮形成活性炭）と異なる
性状の活性炭を含有するものとしておけば、内外異なっ
た吸着機能を有するものとなる。尚、複数の機能を有す
るものの場合、どの機能を発揮させるかは適宜である。
【０００９】耐熱性材料を粒子状熱可塑性樹脂に含有さ
せるには、例えば、適宜造粒機を用いて耐熱性材料を核
として周りに熱可塑性樹脂粉末を被覆したり、耐熱性材
料と熱可塑性樹脂粉末との分散混合物を得、これを粒子
状物質にし、必要に応じて、更にその外表面に熱可塑性
樹脂粉末を被覆したり、メカノケミカル的に粒子状熱可
塑性樹脂に耐熱性材料を埋め込んだりすればよい。耐熱
性材料と熱可塑性樹脂の使用割合も適宜である。
せるには、例えば、適宜造粒機を用いて耐熱性材料を核
として周りに熱可塑性樹脂粉末を被覆したり、耐熱性材
料と熱可塑性樹脂粉末との分散混合物を得、これを粒子
状物質にし、必要に応じて、更にその外表面に熱可塑性
樹脂粉末を被覆したり、メカノケミカル的に粒子状熱可
塑性樹脂に耐熱性材料を埋め込んだりすればよい。耐熱
性材料と熱可塑性樹脂の使用割合も適宜である。
【００１０】活性炭粉末としては、原材料や製造方法な
どによらず、得ようとする中空状活性炭成形物の用途や
粒子状熱可塑性樹脂の粒径を考慮して、性状や粒径を適
宜選択すればよい。また、完全な不定形であるとか繊維
的形状を有するとかの形状面においても適宜である。
尚、薬品賦活炭はガス賦活炭に比べて不純物の含有量が
多いことがあり、この不純物があまりに多いと中空状活
性炭成形物の形成を阻害することもあるので、必要に応
じて予め塩酸等の無機酸で洗浄処理して不純物を除去し
ておくと、より良好に中空状活性炭成形物が得られる。
この活性炭粉末の中に前記粒子状熱可塑性樹脂を配置さ
せるのであるが、粒子状熱可塑性樹脂の周りに得ようと
する中空状活性炭成形物の肉厚以上の厚さに活性炭粉末
が存在すればよい。
どによらず、得ようとする中空状活性炭成形物の用途や
粒子状熱可塑性樹脂の粒径を考慮して、性状や粒径を適
宜選択すればよい。また、完全な不定形であるとか繊維
的形状を有するとかの形状面においても適宜である。
尚、薬品賦活炭はガス賦活炭に比べて不純物の含有量が
多いことがあり、この不純物があまりに多いと中空状活
性炭成形物の形成を阻害することもあるので、必要に応
じて予め塩酸等の無機酸で洗浄処理して不純物を除去し
ておくと、より良好に中空状活性炭成形物が得られる。
この活性炭粉末の中に前記粒子状熱可塑性樹脂を配置さ
せるのであるが、粒子状熱可塑性樹脂の周りに得ようと
する中空状活性炭成形物の肉厚以上の厚さに活性炭粉末
が存在すればよい。
【００１１】熱処理は前記したように、粒子状熱可塑性
樹脂の種類により、空気、酸素等の酸化性雰囲気によ
り、室温から２５０〜３５０℃まで昇温して不融化処理
を施した後、粒子状熱可塑性樹脂が炭化する温度まで、
窒素、アルゴン等の不活性ガス中や真空中等の非酸化性
雰囲気による焼成処理を施したり、酸化性雰囲気による
不融化処理を施さずに、直接、非酸化性雰囲気による焼
成処理を施したりする。ここで、焼成処理は、粒子状熱
可塑性樹脂として前記したものを用いた場合には、概ね
数百℃程度で十分である。必要に応じて賦活処理を施し
てもよい。熱処理後、余剰の活性炭粉末をふるいなどで
除去して、中空状活性炭成形物を得る。尚、耐熱性材料
の機能は、必要に応じて中空状活性炭成形物を粉砕など
した状態で発揮させてもよい。
樹脂の種類により、空気、酸素等の酸化性雰囲気によ
り、室温から２５０〜３５０℃まで昇温して不融化処理
を施した後、粒子状熱可塑性樹脂が炭化する温度まで、
窒素、アルゴン等の不活性ガス中や真空中等の非酸化性
雰囲気による焼成処理を施したり、酸化性雰囲気による
不融化処理を施さずに、直接、非酸化性雰囲気による焼
成処理を施したりする。ここで、焼成処理は、粒子状熱
可塑性樹脂として前記したものを用いた場合には、概ね
数百℃程度で十分である。必要に応じて賦活処理を施し
てもよい。熱処理後、余剰の活性炭粉末をふるいなどで
除去して、中空状活性炭成形物を得る。尚、耐熱性材料
の機能は、必要に応じて中空状活性炭成形物を粉砕など
した状態で発揮させてもよい。
【００１２】前述したように、中空状活性炭成形物が形
成されるメカニズムは必ずしも定かではないが、活性炭
粉末中に配置した粒子状熱可塑性樹脂が熱処理により一
旦溶融して流動性を有するものとなり、これが活性炭粉
末（集合物）相互の隙間に浸透し、換言すると、活性炭
粉末粒子が次々と貼着し、その後、粒子状熱可塑性樹脂
が炭化物として残存してバインダ−の役目をし、中空状
活性炭成形物が形成されるものと考えられる。
成されるメカニズムは必ずしも定かではないが、活性炭
粉末中に配置した粒子状熱可塑性樹脂が熱処理により一
旦溶融して流動性を有するものとなり、これが活性炭粉
末（集合物）相互の隙間に浸透し、換言すると、活性炭
粉末粒子が次々と貼着し、その後、粒子状熱可塑性樹脂
が炭化物として残存してバインダ−の役目をし、中空状
活性炭成形物が形成されるものと考えられる。
【００１３】得た中空状活性炭成形物は、そのまま使用
できるが、耐熱性材料で占められる以外の余裕が中空部
分にあれば、更に、他物質を充填することで性能の向上
あるいは他機能の付加を図ることができる。例えば、農
薬や殺虫剤等を充填すれば、それらは外側の活性炭に一
度吸着されてから徐々に放出されるため、長期間効果を
持続できる徐放性農薬や徐放性殺虫剤となり得る。ま
た、耐熱性材料として使用するものとの組み合わせも考
慮されてよく、例えば、耐熱性材料として鉄粉などを使
用し、着磁させるとともに薬剤を充填すれば、活性炭に
よる薬剤の徐放効果と、磁力による生体への効果とを合
わせ有するものとなり、医療用に利用することもでき
る。尚、中空部への他物質充填方法は、充填する物質を
含む溶液の中に中空状活性炭成形物を浸漬するなどの一
般的方法を用いることができる。
できるが、耐熱性材料で占められる以外の余裕が中空部
分にあれば、更に、他物質を充填することで性能の向上
あるいは他機能の付加を図ることができる。例えば、農
薬や殺虫剤等を充填すれば、それらは外側の活性炭に一
度吸着されてから徐々に放出されるため、長期間効果を
持続できる徐放性農薬や徐放性殺虫剤となり得る。ま
た、耐熱性材料として使用するものとの組み合わせも考
慮されてよく、例えば、耐熱性材料として鉄粉などを使
用し、着磁させるとともに薬剤を充填すれば、活性炭に
よる薬剤の徐放効果と、磁力による生体への効果とを合
わせ有するものとなり、医療用に利用することもでき
る。尚、中空部への他物質充填方法は、充填する物質を
含む溶液の中に中空状活性炭成形物を浸漬するなどの一
般的方法を用いることができる。
【００１４】
〈実施例１〉ＭＦＰ−３１００（三井金属工業（株）製
の銀粉末；平均粒径１μｍ）５重量部をフロ−ビ−ズＣ
Ｌ−２５０７（住友精化（株）製の真球状ポリエチレ
ン；粒度範囲１００〜２５０μｍ）２０重量部とともに
ハイブリダイゼ−ション・システム（奈良機械製作所
製）により６０００ｒｐｍ、５分の条件で処理して銀粉
末を埋め込んだポリエチレンの粒子状物質を得（余剰の
銀粉末は除去）、これをクラレコ−ルＰＫ１００（クラ
レケミカル（株）製の粉末活性炭：粒径；１００メッシ
ュ以下）中に配置し、空気中で室温から３００℃まで１
℃／分程度の速度で昇温させて３００℃で１時間保持す
る不融化処理を施し、その後、窒素雰囲気中で６００
℃、１時間で処理する焼成処理を施し（余剰の活性炭粉
末は除去）、銀粉末を内包する中空状活性炭成形物を得
た。
の銀粉末；平均粒径１μｍ）５重量部をフロ−ビ−ズＣ
Ｌ−２５０７（住友精化（株）製の真球状ポリエチレ
ン；粒度範囲１００〜２５０μｍ）２０重量部とともに
ハイブリダイゼ−ション・システム（奈良機械製作所
製）により６０００ｒｐｍ、５分の条件で処理して銀粉
末を埋め込んだポリエチレンの粒子状物質を得（余剰の
銀粉末は除去）、これをクラレコ−ルＰＫ１００（クラ
レケミカル（株）製の粉末活性炭：粒径；１００メッシ
ュ以下）中に配置し、空気中で室温から３００℃まで１
℃／分程度の速度で昇温させて３００℃で１時間保持す
る不融化処理を施し、その後、窒素雰囲気中で６００
℃、１時間で処理する焼成処理を施し（余剰の活性炭粉
末は除去）、銀粉末を内包する中空状活性炭成形物を得
た。
【００１５】〈実施例２〉粉末状活性炭素繊維（クラレ
ケミカル（株）製；平均繊維径１０μｍ、平均繊維長５
０μｍ）１０重量部とＳＮＰ−６６４３（（株）メタル
カラ−製のナイロン粉末；平均粒径４３μｍ）５０重量
部とをミキサ−で均一に分散混合し、転動造粒機で造粒
し、更にその表面にＳＮＰ−６６４３（前述）を被覆し
て全体として直径約５００μｍの粒子状物質を得、これ
を実施例１で使用の粒子状物質に代えて使用した以外、
すべて実施例１と同様にし、粉末状活性炭繊維を内包す
る中空状活性炭成形物を得た。
ケミカル（株）製；平均繊維径１０μｍ、平均繊維長５
０μｍ）１０重量部とＳＮＰ−６６４３（（株）メタル
カラ−製のナイロン粉末；平均粒径４３μｍ）５０重量
部とをミキサ−で均一に分散混合し、転動造粒機で造粒
し、更にその表面にＳＮＰ−６６４３（前述）を被覆し
て全体として直径約５００μｍの粒子状物質を得、これ
を実施例１で使用の粒子状物質に代えて使用した以外、
すべて実施例１と同様にし、粉末状活性炭繊維を内包す
る中空状活性炭成形物を得た。
【００１６】〈実施例３〉球状ゼオライト（住友化学工
業（株）製；粒径；５００〜１０００μｍ）の周りにポ
リエチレン粉末（三井石油化学（株）製の粉末状ポリエ
チレン；粒度範囲１０〜５０μｍ）を被覆（転動造粒機
使用）してゼオライトを含有するポリエチレンの粒子状
物質を得、これをダイアソ−ブＦ２００（三菱化成
（株）製の粉末活性炭：粒径；２００メッシュ以下）中
に配置し、以下、実施例１と同様の熱処理を施してゼオ
ライトを内包する中空状活性炭成形物を得た。
業（株）製；粒径；５００〜１０００μｍ）の周りにポ
リエチレン粉末（三井石油化学（株）製の粉末状ポリエ
チレン；粒度範囲１０〜５０μｍ）を被覆（転動造粒機
使用）してゼオライトを含有するポリエチレンの粒子状
物質を得、これをダイアソ−ブＦ２００（三菱化成
（株）製の粉末活性炭：粒径；２００メッシュ以下）中
に配置し、以下、実施例１と同様の熱処理を施してゼオ
ライトを内包する中空状活性炭成形物を得た。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、種々の粒子径の中空状
活性炭成形物、しかも、内部に機能性の耐熱性材料を含
有するものを、複雑な製造工程を必要とすることなく容
易に得ることができる。
活性炭成形物、しかも、内部に機能性の耐熱性材料を含
有するものを、複雑な製造工程を必要とすることなく容
易に得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 粒子状熱可塑性樹脂と活性炭粉末とを使
用し、前記粒子状熱可塑性樹脂を活性炭粉末中に配置さ
せた後、粒子状熱可塑性樹脂を溶融・炭化させることに
より中空状活性炭成形物を製造するにあたり、前記粒子
状熱可塑性樹脂に予め耐熱性材料を含有させておくこと
を特徴とする中空状活性炭成形物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12191693A JP3177867B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 中空状活性炭成形物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12191693A JP3177867B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 中空状活性炭成形物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06305852A JPH06305852A (ja) | 1994-11-01 |
| JP3177867B2 true JP3177867B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=14823091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12191693A Expired - Fee Related JP3177867B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 中空状活性炭成形物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177867B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005324975A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Kitagawa Ind Co Ltd | 粒子状炭素繊維材料、およびその製造方法 |
| CN110862085B (zh) * | 2019-11-29 | 2024-04-26 | 湖南省格林森炭业股份有限公司 | 一种活性炭 |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP12191693A patent/JP3177867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06305852A (ja) | 1994-11-01 |
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