JP6475696B2 - 小粒子の熱可塑性プラスチックバインダーを組み込んだブロック製品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書における実施形態の一つまたは複数は、そのカーボンブロック構造物に対して、改良された物理的性質および改良された化学的性質の一つまたは複数を付与するように選択された、ポリマーバインダーを含むカーボンブロックを目的とすることができる。そのような実施形態は、溶媒、高温、および高圧に直面する可能性がある工業的用途において、それらのカーボンブロックを使用することを可能とする。
(i)実質的にオープンでバインダーを含まない細孔によって、優れた多孔度および透過性が得られる;
(ii)加工の際の、溶融ポリマーによるカーボンの表面の汚れが減少する;
(iii)バインダーによる活性炭の置き換えが減少することによって、カーボンブロック内部の活性炭の品質が向上する。
PVDFバインダーを用いたトランスファー圧縮成形の実験
PVDFバインダー(Arkema Incorporated,King of Prussia,Pennsylvania、グレード741PVDF)と活性炭(80×325メッシュ、ヤシ殻ベースの活性炭、BET表面積約1200平方メートル/グラム)との一連の混合物を、その2種の粉末を強力に混合することにより製造した。それらの混合物には、それぞれ、8重量%、10重量%、12重量%、および14重量%のPVDFバインダーが含まれていた。それぞれの混合物を、内径2.54”の適切な銅製の型に充填し、425゜Fの予熱オーブンの中に入れた。30分後に、それらの型をオーブンから取り出し、直ちに(まだ熱いうちに)、100ポンド/平方インチよりも高い圧力で圧縮成形にかけてから、放冷した。冷却後に、型からサンプルを抜き出した。
極めて低いPVDFバインダー含量を用いた、トランスファー圧縮成形の実験
PVDFバインダー(Arkema Incorporated,King of Prussia,Pennsylvania、PVDFグレード741)と活性炭(80×325メッシュ、ヤシ殻ベースの活性炭、BET表面積約1200平方メートル/グラム)との一連の混合物を、その2種の粉末を強力に混合することにより製造した。それらの混合物には、それぞれ、8重量%、7重量%、6重量%、および5重量%のPVDFバインダーが含まれていた。それぞれの混合物を、内径2.54”の適切な銅製の型に充填し、425゜Fの予熱オーブンの中に入れた。30分後に、それらの型をオーブンから取り出し、直ちに(まだ熱いうちに)、100ポンド/平方インチよりも高い圧力で圧縮成形にかけてから、放冷した。冷却後に、型からサンプルを抜き出した。すべてのサンプルが、5%のPVDFバインダーしか含んでいないサンプルであってさえも、良好な構造的一体性を有していた。しかしながら、さらに少ないバインダーしか含んでいないサンプルでは、擦ると粒子が剥がれてくる表面を有しており、商品としての品質が低いと考えられた。
押出成形したLDPEカーボンブロックと比較した、押出成形したPVDFカーボンブロックの性能
KYNAR(登録商標)樹脂(PVDFバインダー)を使用して一連のカーボンブロックを製造し、LDPEを使用して製造した、標準的な市販のカーボンブロックと比較した。(重量で)6%、8%、および10%のKYNARを含むカーボンブロックを製造して、(重量で)16%のLDPEを含むカーボンブロックと比較した。カーボンブロックの押出成形は、目標とする3〜4マイクロメートルの平均流量細孔径(MFP)を有する凝集性カーボンブロックを得るのに十分な圧力をかけて実施した。3〜4マイクロメートルの細孔径は、1〜2マイクロメートルの公称ミクロン等級を有する一般グレードのカーボンブロック製品では、典型的なものである。LDPEに比較してPVDFが、押出機の表面に付着しにくいために、PVDFベースの混合物は、カーボンブロックの最終的な形状寸法が同じであれば、LDPEベースの混合物の最大4倍の速度で押出成形することができる。このことによって、製造時の生産性を大幅に向上させることが可能となる。
いくつかの実施形態においては、多くの他のバインダーの一つが、一般的には凝集性の多孔質構造の中でそのバインダーで支持されている活性粒子(たとえば、活性炭粒子またはその他の粒子)と併用して、ブロック製品(たとえば、カーボンブロック)を成形するのに適している可能性もある。いくつかのそのような好適なバインダーとしては、20マイクロメートル未満の平均粒径、より好ましくは約12マイクロメートル〜1マイクロメートルの間の平均粒径を有する、熱可塑性プラスチックの粉末が挙げられる。好適な熱可塑性ポリマーの粉末はさらに、その粉末が溶融して、粒子を接着して多孔質構造が確実に形成されるように、十分に高いメルトフローインデックスを有しているのがよい。
Claims (6)
- 活性炭に融着されたポリ(ビニリデンジフルオリド)バインダーを含むカーボンブロック濾過媒体であって、前記ポリ(ビニリデンジフルオリド)バインダーが前記カーボンブロックの約5〜14重量パーセントを構成し、前記ポリ(ビニリデンジフルオリド)バインダーが5マイクロメートル未満の平均粒径を有する、前記カーボンブロック濾過媒体。
- カーボンブロック濾過媒体を製造する方法であって、
5マイクロメートル未満の平均粒径を有するポリ(ビニリデンジフルオリド)バインダー粉末を活性炭の粉末と混合する工程;
バインダーと活性炭の粉末との前記混合物を加熱する工程;
バインダーと活性炭の粉末との前記混合物を圧縮成形する工程
を含み、前記ポリ(ビニリデンジフルオリド)バインダーが前記カーボンブロックの約5〜14重量パーセントを構成する、前記方法。 - 前記混合物の前記圧縮成形が、前記混合物を圧縮トランスファー成形することにより実施される、請求項2に記載の方法。
- 前記混合物の前記圧縮成形が、前記混合物を押出成形することにより実施される、請求項2に記載の方法。
- 請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法で製造される、カーボンブロック濾過媒体。
- 流体フィルターであって、請求項1または5に記載のカーボンブロックを含む、流体フィルター。
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