JP7224596B2 - 成形吸着体および成形吸着体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、吸着体として活性炭を含む成形吸着体、および、この成形吸着体の製造方法に関する。
従来、浄水器に用いられる吸着体として、吸着材に活性炭を用いた成形吸着体が提案されている。このような成形吸着体において、蛇口一体型（水栓一体型）の浄水器に使用されるものとして、断面形状が円形状である成形吸着体が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、近年、蛇口のデザインの多様化により、断面形状が円形でない蛇口が提案されており、これに伴い成形吸着体についても断面形状が円形でないものも必要とされている。例えば、特許文献３には、浄水器に用いられるフィルタ成形体の製造方法において、浄水材及び結合材を内部空間の横断面が円形の第１金型内に配置し、加熱及び加圧を行った後、冷却により硬化させることで多孔質でかつ横断面が円形の基体を成形する成形工程と、前記成形工程の後、前記基体を加熱により軟化させた状態で内部空間の横断面が仮想楕円を基本として前記仮想楕円の短軸の両端以外の部分に前記仮想楕円の内側に突出した凸部を有する略楕円形の第２金型内に配置し、加圧を行った後、冷却により硬化させることで、前記基体の横断面を円形から略楕円形に変形させる変形工程と、を備えたことを特徴とするフィルタ成形体の製造方法が記載されている（特許文献３（請求項１）参照）。
本発明は、断面形状が楕円形または略楕円形であり、かつ、長手方向に貫通する複数の貫通孔を有する成形吸着体を提供することを目的とする。本発明は、湿式成形により、断面形状が楕円形または略楕円形である成形吸着体を製造することができる吸着体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の成形吸着体は、活性炭と、繊維状バインダーとを含有する成形吸着体であって、前記成形吸着体の形状が、楕円柱状または略楕円柱状であり、成形吸着体内部に、長手方向に貫通する貫通孔を２以上有することを特徴とする。
本発明の成形吸着体の製造方法は、活性炭と繊維状バインダーとを含有し、成形吸着体内部に長手方向に貫通する貫通孔を２以上有する成形吸着体の製造方法であって、活性炭と繊維状バインダーと水とを混合して材料スラリーを調製する第１工程、前記材料スラリーを用いて、２以上の軸部材を用いた湿式成形により、前駆体を作製する第２工程、および、前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る第３工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、断面形状が楕円形または略楕円形であり、かつ、長手方向に貫通する複数の貫通孔を有する成形吸着体が得られる。
［成形吸着体］
本発明の成形吸着体は、活性炭と、繊維状バインダーとを含有する成形吸着体であって、前記成形吸着体の形状が、楕円柱状または略楕円柱状であり、成形吸着体内部に、長手方向に貫通する貫通孔を２以上有することを特徴とする。
本発明の成形吸着体は、活性炭と、繊維状バインダーとを含有する成形吸着体であって、前記成形吸着体の形状が、楕円柱状または略楕円柱状であり、成形吸着体内部に、長手方向に貫通する貫通孔を２以上有することを特徴とする。
（形状）
前記成形吸着体は、楕円柱状または略楕円柱状である。前記成形吸着体の断面形状は楕円形または略楕円形である。前記断面形状の寸法は適宜調整すればよいが、浄水カートリッジとして使用する場合、断面形状の長径は１１ｍｍ～１００ｍｍが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ～５０ｍｍであり、短径は１０ｍｍ～９０ｍｍが好ましく、より好ましくは１５ｍｍ～３０ｍｍである。前記長径と短径との比（長径／短径）は１．２５以上が好ましく、より好ましくは１．５０以上であり、２以下が好ましく、より好ましくは１．８５以下である。前記成形吸着体の長さは適宜調整すればよいが、浄水カートリッジとして使用する場合、長さは４０ｍｍ～２００ｍｍが好ましい。前記成形吸着体の形状は、断面形状が一定の柱状であってもよいし、断面形状が変化する略柱状であってもよい。前記成形吸着体の形状は、柱状が好ましい。
前記成形吸着体は、楕円柱状または略楕円柱状である。前記成形吸着体の断面形状は楕円形または略楕円形である。前記断面形状の寸法は適宜調整すればよいが、浄水カートリッジとして使用する場合、断面形状の長径は１１ｍｍ～１００ｍｍが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ～５０ｍｍであり、短径は１０ｍｍ～９０ｍｍが好ましく、より好ましくは１５ｍｍ～３０ｍｍである。前記長径と短径との比（長径／短径）は１．２５以上が好ましく、より好ましくは１．５０以上であり、２以下が好ましく、より好ましくは１．８５以下である。前記成形吸着体の長さは適宜調整すればよいが、浄水カートリッジとして使用する場合、長さは４０ｍｍ～２００ｍｍが好ましい。前記成形吸着体の形状は、断面形状が一定の柱状であってもよいし、断面形状が変化する略柱状であってもよい。前記成形吸着体の形状は、柱状が好ましい。
前記成形吸着体は、成形吸着体内部に、長手方向に貫通する貫通孔を２以上有する。これらの貫通孔は、成形吸着体を浄水カートリッジなどに使用した際に、原水または浄水の流路となる。前記貫通孔の断面形状は、特に限定されず、円形状、略円形状、楕円形状、略楕円形状、多角形状、角丸多角形状が挙げられ、円形状が好ましい。
前記貫通孔の個数は、成形吸着体の断面積および貫通孔の断面積に応じて適宜調整すればよいが、５個以下が好ましく、より好ましくは３個以下、さらに好ましくは２個である。
前記２以上の貫通孔は、それぞれ異なる断面形状を有していてもよいが、断面形状が全て同一であることが好ましい。
前記貫通孔の個数は、成形吸着体の断面積および貫通孔の断面積に応じて適宜調整すればよいが、５個以下が好ましく、より好ましくは３個以下、さらに好ましくは２個である。
前記２以上の貫通孔は、それぞれ異なる断面形状を有していてもよいが、断面形状が全て同一であることが好ましい。
前記貫通孔の断面形状は、最大径（外接円の直径）が３ｍｍ～４０ｍｍであることが好ましい。前記貫通孔の断面形状の最大径と前記成形吸着体の断面形状の短径との比（成形吸着体の短径／貫通孔の最大径）は１．２５以上が好ましく、より好ましくは２．０以上であり、４．０以下が好ましく、より好ましくは３．５以下、さらに好ましくは３．０以下である。
前記成形吸着体の断面積における前記貫通孔の断面積の合計が占める割合は、１０．０面積％以上が好ましく、より好ましくは１４．０面積％以上であり、５６．０面積％以下が好ましく、より好ましくは３０．０面積％以下である。
前記成形吸着体の断面において、外表面の各地点から貫通孔までの最短距離をろ層厚さとしたとき、ろ層厚さは３．５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは４．０ｍｍ以上であり、３８．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましくは８．０ｍｍ以下である。
前記貫通孔の間隔（隣り合う貫通孔の最短距離）（ｄｉ）は、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２．５ｍｍ以上、さらに好ましくは５．０ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以下が好ましい。
前記成形吸着体の断面において、外表面の各地点から貫通孔までの最短距離をろ層厚さとしたとき、ろ層厚さは３．５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは４．０ｍｍ以上であり、３８．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましくは８．０ｍｍ以下である。
前記貫通孔の間隔（隣り合う貫通孔の最短距離）（ｄｉ）は、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２．５ｍｍ以上、さらに好ましくは５．０ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以下が好ましい。
前記２以上の貫通孔の位置は特に限定されないが、成形吸着体の長径方向に並んでいることが好ましい。つまり、各貫通孔の中心を結んだ直線方向と、成形吸着体の長径方向とが一致していることが好ましい。
前記成形吸着体は、外表面に、長手方向に延びる溝を有することが好ましい。また、前記溝は、隣り合う貫通孔の中心を結んだ直線方向をｘ方向（貫通孔が並ぶ方向）としたとき、このｘ方向において、断面形状の最深部が、隣り合う貫通孔の間隔の中央に位置していることが好ましい。このような溝を有することにより、成形吸着体の外表面から貫通孔までの距離が均一化できる。
前記溝の断面形状は特に限定されないが、三角形状、略三角形状が好ましい。前記溝の最大深さ（ｄｅ）は、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２．０ｍｍ以上であり、２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは３．０ｍｍ以下である。
前記溝の最大深さと前記成形吸着体の断面形状の短径との比（溝深さ／成形吸着体の短径）は０．０５以上が好ましく、より好ましくは０．１０以上であり、１．４０以下が好ましく、より好ましくは１．２０以下、さらに好ましくは０．５０以下である。
前記溝の断面形状は特に限定されないが、三角形状、略三角形状が好ましい。前記溝の最大深さ（ｄｅ）は、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２．０ｍｍ以上であり、２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは３．０ｍｍ以下である。
前記溝の最大深さと前記成形吸着体の断面形状の短径との比（溝深さ／成形吸着体の短径）は０．０５以上が好ましく、より好ましくは０．１０以上であり、１．４０以下が好ましく、より好ましくは１．２０以下、さらに好ましくは０．５０以下である。
前記成形吸着体の断面において、外表面の各地点から貫通孔までの最短距離をろ層厚さとしたとき、ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）は２．０以下であることが好ましく、より好ましくは１．４以下、さらに好ましくは１．２以下である。
前記ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との差（Ｔmax－Ｔmin）は、１０．０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは７．０ｍｍ以下、さらに好ましくは４．０ｍｍ以下、特に好ましくは２．０ｍｍ以下である。
前記ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との差（Ｔmax－Ｔmin）は、１０．０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは７．０ｍｍ以下、さらに好ましくは４．０ｍｍ以下、特に好ましくは２．０ｍｍ以下である。
前記成形吸着体の全体の密度は、０．２５ｇ／ｍＬ以上が好ましく、より好ましくは０３５ｇ／ｍＬ以上であり、０．６０ｇ／ｍＬ以下が好ましく、より好ましくは０．５０ｇ／ｍＬ以下である。
また、前記貫通孔の長手方向をｚ方向とし、前記成形吸着体の断面において、前記２以上の貫通孔が並ぶ方向をｘ方向、このｘ方向に直交する方向をｙ方向としたとき、前記成形吸着体を、それぞれの貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断した時、ｘ方向の最も外側に設けられた貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄout）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄin）との比（Ｄin／Ｄout）は、０．９８以上であることが好ましく、より好ましくは０．９９以上、さらに好ましくは１．００以上である。
前記貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄout）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄin）との差（Ｄout－Ｄin）は、０．０２５ｇ／ｍＬ以下が好ましく、より好ましくは０．０２０ｇ／ｍＬ以下である。
また、前記貫通孔の長手方向をｚ方向とし、前記成形吸着体の断面において、前記２以上の貫通孔が並ぶ方向をｘ方向、このｘ方向に直交する方向をｙ方向としたとき、前記成形吸着体を、それぞれの貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断した時、ｘ方向の最も外側に設けられた貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄout）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄin）との比（Ｄin／Ｄout）は、０．９８以上であることが好ましく、より好ましくは０．９９以上、さらに好ましくは１．００以上である。
前記貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄout）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄin）との差（Ｄout－Ｄin）は、０．０２５ｇ／ｍＬ以下が好ましく、より好ましくは０．０２０ｇ／ｍＬ以下である。
貫通孔が２つの場合、貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断すると成形吸着体は３つに分けられ、ｘ方向中央部分が貫通孔間の部分であり、ｘ方向両側部分が貫通孔の外方の部分となる。
貫通孔が３つの場合、貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断すると成形吸着体は４つに分けられる。３つの貫通孔をｘ方向の一方端から順に第１貫通孔、第２貫通孔、第３貫通孔とすると、第１貫通孔と第２貫通孔の間の部分、および、第２貫通孔と第３貫通孔との間の部分が貫通孔間の部分であり、第１貫通孔または第３貫通孔の外側部分が貫通孔の外方の部分となる。
前記成形吸着体の形状の具体例の一例を図１～６を参照して説明する。
図１は、成形吸着体の一例を示す斜視図である。図２は、図１の成形吸着体のＩ－Ｉ線断面図である。図３は、図１の成形吸着体のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図４は、成形吸着体の他の例を示す斜視図である。図５は、図４の成形吸着体のＩ－Ｉ線断面図である。図６は、図４の成形吸着体のＩＩ－ＩＩ線断面図である。各図において、Ｘ方向が断面形状の長径方向、Ｙ方向が断面形状の短径方向、Ｚ方向が成形吸着体の長手方向を示す。
図１は、成形吸着体の一例を示す斜視図である。図２は、図１の成形吸着体のＩ－Ｉ線断面図である。図３は、図１の成形吸着体のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図４は、成形吸着体の他の例を示す斜視図である。図５は、図４の成形吸着体のＩ－Ｉ線断面図である。図６は、図４の成形吸着体のＩＩ－ＩＩ線断面図である。各図において、Ｘ方向が断面形状の長径方向、Ｙ方向が断面形状の短径方向、Ｚ方向が成形吸着体の長手方向を示す。
図１に示す成形吸着体１は、略楕円柱状であり、成形吸着体内部に長手方向に貫通する貫通孔２を２つ有する。この成形吸着体１の断面形状は一定であり、その長径は３５．５ｍｍ、短径は１９．５ｍｍ、長径と短径との比（長径／短径）は１．８２である。
図２に示すように、貫通孔２の断面形状は円形であり、直径は８．０ｍｍである。貫通孔２は、成形吸着体の断面形状の長径方向Ｘに並んでいる。つまり、各貫通孔２の中心を結んだ直線の方向ｘは、前記方向Ｘと一致している。また、２つの貫通孔２の間隔（ｄｉ）は８．０ｍｍである。ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）は１．５０である。
図３に示すように、貫通孔２の長手方向ｚは、成形吸着体１の長手方向Ｚと一致している。
図２に示すように、貫通孔２の断面形状は円形であり、直径は８．０ｍｍである。貫通孔２は、成形吸着体の断面形状の長径方向Ｘに並んでいる。つまり、各貫通孔２の中心を結んだ直線の方向ｘは、前記方向Ｘと一致している。また、２つの貫通孔２の間隔（ｄｉ）は８．０ｍｍである。ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）は１．５０である。
図３に示すように、貫通孔２の長手方向ｚは、成形吸着体１の長手方向Ｚと一致している。
図４に示す成形吸着体１は、略楕円柱状であり、成形吸着体内部に長手方向に貫通する貫通孔２を２つ有する。この成形吸着体１の断面形状は一定であり、その長径は３５．５ｍｍ、短径は１９．５ｍｍ、長径と短径との比（長径／短径）は１．８２である。
図５に示すように、貫通孔２の断面形状は円形であり、直径は８．０ｍｍである。貫通孔２は、成形吸着体の断面形状の長径方向Ｘに並んでいる。つまり、各貫通孔２の中心を結んだ直線の方向ｘは、前記方向Ｘと一致している。また、２つの貫通孔２の間隔（ｄｉ）は８．０ｍｍである。
図４、５に示すように、成形吸着体１は、外表面に、長手方向に延びる溝３を有する。この溝３は、ｘ方向（貫通孔が並ぶ方向）において、断面形状の最深部が、隣り合う貫通孔の間隔の中央に位置している。前記溝の断面形状は略三角形状であり、溝の深さ（ｄｅ）は、２．４ｍｍである。ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）は１．１１である。
図６に示すように、貫通孔２の長手方向ｚは、成形吸着体１の長手方向Ｚと一致している。
図５に示すように、貫通孔２の断面形状は円形であり、直径は８．０ｍｍである。貫通孔２は、成形吸着体の断面形状の長径方向Ｘに並んでいる。つまり、各貫通孔２の中心を結んだ直線の方向ｘは、前記方向Ｘと一致している。また、２つの貫通孔２の間隔（ｄｉ）は８．０ｍｍである。
図４、５に示すように、成形吸着体１は、外表面に、長手方向に延びる溝３を有する。この溝３は、ｘ方向（貫通孔が並ぶ方向）において、断面形状の最深部が、隣り合う貫通孔の間隔の中央に位置している。前記溝の断面形状は略三角形状であり、溝の深さ（ｄｅ）は、２．４ｍｍである。ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）は１．１１である。
図６に示すように、貫通孔２の長手方向ｚは、成形吸着体１の長手方向Ｚと一致している。
（材質）
前記成形吸着体は、活性炭と繊維状バインダーとを含有する。前記活性炭は吸着材であり、前記吸着材は、物理吸着性能および化学吸着性能を有する。活性炭とは、比表面積が８００ｍ2／ｇ以上の炭素物質である。前記活性炭は、粒子状活性炭を含有することが好ましい。
前記成形吸着体は、活性炭と繊維状バインダーとを含有する。前記活性炭は吸着材であり、前記吸着材は、物理吸着性能および化学吸着性能を有する。活性炭とは、比表面積が８００ｍ2／ｇ以上の炭素物質である。前記活性炭は、粒子状活性炭を含有することが好ましい。
前記粒子状活性炭の体積基準の中心粒子径（小径側を０とした体積累積分布における累積５０％に対応する粒子径）は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは３５μｍ以上であり、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下である。中心粒子径が２０μｍ以上であれば、成形吸着体を成形した際に活性炭粒子間に適度に空隙が形成されるため、通水圧力損失を低減することができる。中心粒子径が１００μｍ以下であれば、活性炭の単位質量当たりの吸着性能が高くなり、成形吸着体の吸着性能がより向上する。本発明において、体積基準の中心粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（マイクロトラックベル社製、ＭＴ３０００）により測定する。
前記粒子状活性炭の体積基準の１０％粒子径（小径側を０とした体積累積分布における累積１０％に対応する粒子径）は、５μｍ以上が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは１５μｍ以上であり、５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは４０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下である。本発明において、体積基準の１０％粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定する。
前記粒子状活性炭の粒子径が１０μｍ以下の粒子の含有率は、２．０体積％以下が好ましく、より好ましくは１．５体積％以下、さらに好ましくは１．０体積％以下である。粒子径が１０μｍ以下の粒子の含有率が２．０体積％以下であれば、成形吸着体を成形した際に、活性炭粒子間に適度に空隙が形成されるため、通水圧力損失を一層低減することができる。なお、粒子径が１０μｍ以下の粒子の含有率の下限は０体積％である。粒子径が１０μｍ以下の粒子の含有率は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定した体積累積分布から求めることができる。
前記粒子状活性炭の比表面積（ＢＥＴ法）は、９００ｍ2／ｇ以上が好ましく、より好ましくは９５０ｍ2／ｇ以上、さらに好ましくは１０００ｍ2／ｇ以上であり、１２００ｍ2／ｇ以下が好ましく、より好ましくは１１５０ｍ2／ｇ以下、さらに好ましくは１１００ｍ2／ｇ以下である。比表面積が９００ｍ2／ｇ以上であれば、活性炭自体の吸着性能が高く、得られる成形吸着体の吸着性能がより向上する。比表面積が１２００ｍ2／ｇ以下であれば、細孔径が比較的大きく、除去対象物質を素早く吸着できるため、得られる成形吸着体の吸着性能がより向上する。
前記粒子状活性炭の細孔容積（ＢＥＴ法）は、０．４０ｍｌ／ｇ以上が好ましく、より好ましくは０．４５ｍｌ／ｇ以上、さらに好ましくは０．５０ｍｌ／ｇ以上であり、０．７０ｍｌ／ｇ以下が好ましく、より好ましくは０．６５ｍｌ／ｇ以下、さらに好ましくは０．６０ｍｌ／ｇ以下である。細孔容積が０．４０ｍｌ／ｇ以上であれば、クロロホルム等の揮発性有機化合物を吸着し得る容量が大きくなり、得られる成形吸着体の吸着性能がより向上する。細孔容積が０．７０ｍｌ／ｇ以下であれば、成形吸着体の密度が高くなり、活性炭単位質量当たりの吸着性能が向上する。
前記粒子状活性炭の平均細孔径（ＢＪＨ法）は、１．０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１．３ｎｍ以上、さらに好ましくは１．５ｎｍ以上であり、２．５ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは２．２ｎｍ以下、さらに好ましくは２．０ｎｍ以下である。平均細孔径（ＢＪＨ法）が１．０ｎｍ以上であれば、除去対象物質が細孔内に拡散しやすくなり、吸着速度がより向上し、２．５ｎｍ以下であれば、除去対象物質と細孔内壁との距離が近くなり、分子間力が強くなるため、吸着力がより高くなる。
前記粒子状活性炭の体積基準の中心粒子径、１０％粒子径、粒子径が１０μｍ以下の粒子の含有率は、活性炭の粉砕、分級によって調整できる。粉砕方法は、特に限定されず、ジェットミル、ボールミル、スタンプミルなどが挙げられる。分級方法は、特に限定されず、気流分級、篩による分級などが挙げられる。また、粒子状活性炭の比表面積、細孔容積、平均細孔径は、活性炭製造時の賦活条件、粒子径分布などによって調整できる。
前記活性炭は、粒子状活性炭のほかに繊維状活性炭を含有してもよい。この場合、全活性炭中の粒子状活性炭の含有率は、８５質量％以上が好ましく、より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上である。本発明の成形吸着体は、活性炭として、前記粒子状活性炭のみを含有することも好ましい。なお、本発明において、活性炭粒子のアスペクト比（長径／短径）が３以下のものを粒子状活性炭、アスペクト比が３超のものを繊維状活性炭とする。
前記活性炭として、表面に銀が添着された銀添着活性炭を用いてもよい。銀添着活性炭を使用することで、成形吸着体に抗菌性能を付与できる。銀添着活性炭としては、銀添着粒子状活性炭、銀添着繊維状活性炭のいずれも使用できる。
前記活性炭は、炭素原料を炭化した後、水蒸気賦活、アルカリ賦活することで得られる。炭素原料としては、フェノール樹脂などの合成樹脂、ヤシ殻、木質、もみ殻、石炭などを用いることができる。これらの中でも、成形した際の充填密度を高くできることから、合成樹脂、ヤシ殻、石炭が好ましい。特に、不純物が少なく、粉砕後にも良好な吸着性能を有することからフェノール樹脂などの合成樹脂やヤシ殻が好ましい。
前記粒子状活性炭としては、市販のものも使用することができる。市販の粒子状活性炭としては、味の素ファインテクノ社製のホクエツ；クラレケミカル社製のクラレコール（登録商標）；クレハ社製のＢＡＣ（登録商標）；日本エンバイロケミカルズ社製の粒状白鷺（登録商標）；ＭＣエバテック社製のアマソーブ（登録商標）；ＵＥＳ社製の活力炭（登録商標）などが挙げられる。
本発明の成形吸着体は、吸着材として、前記活性炭の他に、ゼオライト、珪酸チタニウム、チタン酸ナトリウム、アルミノ珪酸塩、酸化チタン、イオン交換樹脂、キレート樹脂、イオン交換繊維、キレート繊維などを含有してもよい。この場合、吸着材中の活性炭の含有率は、８５質量％以上が好ましく、より好ましくは８７質量％以上、さらに好ましくは８９質量％以上である。
上記活性炭以外の吸着材において、イオン交換繊維、キレート繊維のような繊維状物質を配合すると、成形吸着体中に適度に空隙を形成することができ、また、繊維状物質が粒子状活性炭と絡み合うことで成形吸着体の機械的強度も高めることができる。
前記成形吸着体中の吸着材の含有率は、９０質量％以上が好ましく、より好ましくは９１質量％以上、さらに好ましくは９２質量％以上であり、９７質量％以下が好ましく、より好ましくは９５質量％以下である。吸着材の含有率が９０質量％以上であれば、成形吸着体の吸着性能が向上し、９７質量％以下であれば、相対的に繊維状バインダーの含有量が増加し、成形吸着体の機械的強度が向上する。
本発明の成形吸着体は、繊維状バインダーを含有する。繊維状バインダーは、粒子状活性炭などの吸着材に絡み合うことで保持するため、活性炭の吸着性能を維持したまま成形できる。繊維状バインダーとしては、アクリル繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維などが挙げられる。これらの中でも、吸着材を保持しやすいことからアクリル繊維、セルロース繊維が好ましく、特に成形吸着体の機械的強度を向上できることからアクリル繊維が好適である。
前記繊維状バインダーとしては、フィブリル化繊維が好ましい。フィブリル化繊維とは、摩擦作用などによって、繊維内部に存在するフィブリル（小繊維）を繊維表面に現させ、繊維表面を毛羽立ちささくれさせた繊維である。繊維状バインダーのフィブリル化は、リファイナー処理、ビーティング処理により行うことができる。
前記繊維状バインダーの濾水度は、２０ｍｌ以上が好ましく、より好ましくは６０ｍｌ以上、さらに好ましくは１１０ｍｌ以上、特に好ましくは１５０ｍｌ以上であり、２５０ｍｌ以下が好ましく、より好ましくは２４０ｍｌ以下、さらに好ましくは２３０ｍｌ以下である。繊維状バインダーの濾水度が２０ｍｌ以上であれば、成形吸着体の通水圧力損失を低減できる。特に、本発明で使用する特定の粒子径分布を有する粒子状活性炭では、濾水度が１１０ｍｌ以上の繊維状バインダーを用いると、成形吸着体の通水圧力損失を一層低減できる。なお、繊維状バインダーの濾水度とは、成形吸着体の作製に使用される繊維状バインダーの濾水度を指す。具体的には、成形吸着体の製造に使用するスラリーに含まれる繊維状バインダーの濾水度である。
前記繊維状バインダーの含有量は、前記吸着材１００質量部に対して１質量部以上が好ましく、より好ましくは３質量部以上、さらに好ましくは５質量部以上であり、２０質量部以下が好ましく、より好ましくは１５質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下である。繊維状バインダーの含有量が１質量部以上であれば、成形吸着体の機械的強度が向上し、２０質量部以下であれば、成形吸着体の通水圧力損失がより低減される。
前記成形吸着体は、湿式成形により作製されたものが好ましい。湿式成形を採用することで、貫通孔を複数有する成形吸着体が容易に作製できる。
［成形吸着体の製造方法］
本発明の成形吸着体の製造方法は、活性炭と繊維状バインダーと水とを混合して材料スラリーを調製する第１工程、前記材料スラリーを用いて、２以上の軸部材を用いた湿式成形により、前駆体を作製する第２工程、および、前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る第３工程を有する。
本発明の成形吸着体の製造方法は、活性炭と繊維状バインダーと水とを混合して材料スラリーを調製する第１工程、前記材料スラリーを用いて、２以上の軸部材を用いた湿式成形により、前駆体を作製する第２工程、および、前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る第３工程を有する。
（スラリー調整）
前記第１工程では、活性炭および繊維状バインダーを含有する混合材料を水に分散させてスラリーを調製する。混合材料を分散させる方法は特に限定されないが、例えば、ビーターを用いることができる。なお、スラリーの調製は、活性炭、繊維状バインダー等の材料を別々に水に投入した後、混合してもよい。スラリーを調製する際、水の使用量は、混合材料１００質量部に対して、２０００質量部以上が好ましく、より好ましくは３０００質量部以上、さらに好ましくは４０００質量部以上であり、１００００質量部以下が好ましく、より好ましくは９０００質量部以下、さらに好ましくは８０００質量部以下である。
前記第１工程では、活性炭および繊維状バインダーを含有する混合材料を水に分散させてスラリーを調製する。混合材料を分散させる方法は特に限定されないが、例えば、ビーターを用いることができる。なお、スラリーの調製は、活性炭、繊維状バインダー等の材料を別々に水に投入した後、混合してもよい。スラリーを調製する際、水の使用量は、混合材料１００質量部に対して、２０００質量部以上が好ましく、より好ましくは３０００質量部以上、さらに好ましくは４０００質量部以上であり、１００００質量部以下が好ましく、より好ましくは９０００質量部以下、さらに好ましくは８０００質量部以下である。
（吸引成形）
前記第２工程では、吸引用成形型として２以上の軸部材をスラリー中に浸漬し、ポンプを用いてスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させる。混合材料が堆積した軸部材を引き上げ、成形吸着体の前駆体を得る。前記軸部材は、スラリーを吸引できるように吸引用の貫通孔が形成されており、この貫通孔に連通するノズルにポンプを接続する。なお、前記軸部材の貫通孔は、材料スラリー中の固形分を通過させないように構成されている。
前記第２工程では、吸引用成形型として２以上の軸部材をスラリー中に浸漬し、ポンプを用いてスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させる。混合材料が堆積した軸部材を引き上げ、成形吸着体の前駆体を得る。前記軸部材は、スラリーを吸引できるように吸引用の貫通孔が形成されており、この貫通孔に連通するノズルにポンプを接続する。なお、前記軸部材の貫通孔は、材料スラリー中の固形分を通過させないように構成されている。
軸部材の間隔（隣り合う軸部材の断面中心の間隔）は、使用する軸部材の本数や所望とする成形吸着体の断面形状に応じて適宜調整すればよい。例えば、軸部材を２本とする場合は、軸部材の間隔は１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは２．５ｍｍ以上であり、３８．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０．０ｍｍ以下である。
スラリーを吸引する時間（成形時間）は、特に限定されないが、５０秒以下が好ましく、より好ましくは４０秒以下、さらに好ましくは３５秒以下である。成形時間が短いほど生産性が向上する。成形時間の下限は特に限定されないが、通常５秒程度である。
前記軸部材の断面形状は、成形吸着体の貫通孔の断面形状に応じて適宜選択すればよい。例えば、成形吸着体の貫通孔の断面形状を円形とする場合、軸部材として断面形状が円形のものを使用すればよい。前記軸部材は、第２工程後に前駆体から取り外してもよいし、取り外さなくてもよい。
（溝形成）
前記第２工程では、前記前駆体表面に、隣り合う軸部材の軸間の中央に、軸方向に延びる溝を形成することが好ましい。乾燥前の前駆体は柔軟であるため、容易に溝を形成できる。また、前記溝は、前記前駆体に型を押圧することにより形成することが好ましい。２本以上の軸部材を用いた湿式成形では、軸間部の密度が低くなる傾向がある。しかしながら、型を押圧することにより溝を形成すれば、軸間部の前駆体が圧縮され、軸間部の密度を高めることができる。
前記第２工程では、前記前駆体表面に、隣り合う軸部材の軸間の中央に、軸方向に延びる溝を形成することが好ましい。乾燥前の前駆体は柔軟であるため、容易に溝を形成できる。また、前記溝は、前記前駆体に型を押圧することにより形成することが好ましい。２本以上の軸部材を用いた湿式成形では、軸間部の密度が低くなる傾向がある。しかしながら、型を押圧することにより溝を形成すれば、軸間部の前駆体が圧縮され、軸間部の密度を高めることができる。
（圧縮）
前記第２工程では、前記前駆体全体に、圧縮を施すことが好ましい。圧縮工程を有することで、最終的に得られる成形吸着体の密度をより高めることができ、一層吸着性能に優れた成形吸着体が得られる。前駆体の圧縮率は、最終的に得られる成形吸着体の密度に応じて適宜調節すればよい。
前記第２工程では、前記前駆体全体に、圧縮を施すことが好ましい。圧縮工程を有することで、最終的に得られる成形吸着体の密度をより高めることができ、一層吸着性能に優れた成形吸着体が得られる。前駆体の圧縮率は、最終的に得られる成形吸着体の密度に応じて適宜調節すればよい。
なお、前記溝形成および圧縮は、いずれか一方のみ行ってもよいし、両方を行ってもよい。前記溝形成および圧縮の両方を行う場合、溝を形成した後に圧縮を施してもよいし、圧縮を施した後に溝を形成してもよい。また、溝形成と圧縮とを同時に行ってもよい。
溝形成と圧縮とを同時に行う場合は、圧縮型を用いることが好ましい。前記圧縮型としては、例えば、図７、８に示す圧縮型が使用できる。図７は圧縮型の一例を示す斜視図である。図８は、図７の圧縮型のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
図７、８に示した圧縮型１０は、上型１１と下型１２で一対となっている。上型１１および下型１２には、互いに対向する側に、断面形状が半楕円形の凹部１１ａ、１２ａが形成されている。これらの上型１１および下型１２を合わせることで、凹部１１ａと凹部１２ａによって楕円柱状の空間が形成される。なお、凹部１１ａ、１２ａの寸法は、乾燥後の成形吸着体の寸法に応じて適宜調整すればよい。
また、上下型１１、１２は、それぞれ凹部の幅方向中央部に、長手方向に延びる凸条１１ｂ、１２ｂがそれぞれ形成されている。これらの凸条１１ｂ、１２ｂの断面形状は角丸三角形状であり、頂部が前駆体の幅方向中央部に位置している。なお、前記凸条１１ｂ、１２ｂの頂部は、２本の軸部材（２点鎖線で示す部分）の軸間の中央部と一致するように形成されている。
前記成形吸着体の前駆体を、圧縮型１０の上型１１および下型１２で挟み込むことにより、前駆体の圧縮と溝の形成を同時に行うことができる。なお、前駆体の寸法を調整することで、圧縮時の圧縮率を制御することができる。また、溝の形成や圧縮を行う際は、各軸部材の両端にポンプに接続されたチューブを接続しておき、ポンプを駆動して吸引しながら（成形吸着体を脱水しながら）行うことが好ましい。
（乾燥）
前記第３工程では、前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る。乾燥温度は１００℃～１２０℃、乾燥時間は４時間～６時間が好ましい。なお、軸部材は取り外してもよいし、このまま使用してもよい。例えば、軸部材として浄水カートリッジとして使用できるものを用いていれば、前駆体を乾燥すれば、浄水カートリッジが得られる。
前記第３工程では、前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る。乾燥温度は１００℃～１２０℃、乾燥時間は４時間～６時間が好ましい。なお、軸部材は取り外してもよいし、このまま使用してもよい。例えば、軸部材として浄水カートリッジとして使用できるものを用いていれば、前駆体を乾燥すれば、浄水カートリッジが得られる。
なお、繊維状バインダーの種類や堆積物の乾燥条件によっては、乾燥工程において繊維状バインダーが溶融又は変形する場合がある。繊維状バインダーの変形等の程度が大きくなると、成形吸着体中の空隙の体積が縮小し、浄水カートリッジの通水圧力損失が高くなったり、寸法安定性が低下したりする傾向がある。そのため、繊維状バインダーの種類に応じて堆積物の乾燥条件を選択することが好ましく、特に乾燥温度を低く設定することがより好ましい。
［浄水カートリッジ］
本発明の成形吸着体は、浄水器に用いられる浄水カートリッジに好適に使用できる。浄水カートリッジの構成としては、例えば、２以上の筒状の軸部材と、この軸部材の外表面に積層された成形吸着材とを備える構成が挙げられる。軸部材を有することにより、成形吸着体の機械的強度を高めることができる。前記軸部材としては、貫通孔を有する多孔性筒部材が好ましい。多孔性筒部材の形状は特に限定されず、円筒状、多角柱状が挙げられる。多孔性筒部材の材質としては樹脂、金属などが使用できる。また、活性炭粒子が軸部材内部へ入り込むことを防止できることから、軸部材としては、外表面に不織布を巻き付けた多孔性筒部材が好ましい。
本発明の成形吸着体は、浄水器に用いられる浄水カートリッジに好適に使用できる。浄水カートリッジの構成としては、例えば、２以上の筒状の軸部材と、この軸部材の外表面に積層された成形吸着材とを備える構成が挙げられる。軸部材を有することにより、成形吸着体の機械的強度を高めることができる。前記軸部材としては、貫通孔を有する多孔性筒部材が好ましい。多孔性筒部材の形状は特に限定されず、円筒状、多角柱状が挙げられる。多孔性筒部材の材質としては樹脂、金属などが使用できる。また、活性炭粒子が軸部材内部へ入り込むことを防止できることから、軸部材としては、外表面に不織布を巻き付けた多孔性筒部材が好ましい。
浄水カートリッジの具体的な構成の一例を、図９を参照して説明する。なお、浄水カートリッジは、図９に記載された態様に限定されるものではない。浄水カートリッジ２０は、筒状の軸部材２１と、この軸部材２１の外表面に積層された成形吸着材１と、前記軸部材２１の一方の端部に取り付けられた接続部材２２と、前記軸部材２１の他方の端部に取り付けられたカバー２３とを有する。前記軸部材２1は、円筒状であり、複数の貫通孔２1ａが形成されている。軸部材２１の外表面には、不織布２４が巻き付けられている。接続部材２２は、浄水器本体に接続可能に形成されている。また、前記成形吸着体１の周囲には、成形吸着体１を保護する不織布２５が巻き付けられている。
図９に示した浄水カートリッジ２０は、成形吸着体１の外側を原水流路とする。原水は成形吸着体１を通過し、軸部材２１の内部に流入する。この際、成形吸着体１に含まれる吸着材（図示せず）により浄化され、浄水となる。得られた浄水は、接続部２２から排出される。
本発明の成形吸着体が使用される浄水器は、前記浄水カートリッジを用いたものであれば特に限定されない。浄水器としては、例えば、水道の蛇口の先端に直接取り付ける蛇口直結型；蛇口または蛇口に設けた分岐水栓からホースまたは配管などで接続して、蛇口近傍に設置する据え置き型；蛇口に浄水カートリッジが組み込まれた蛇口一体型（水栓一体型）；シンクの下に設置するアンダーシンク型などが挙げられる。
図１０は、浄水器の好ましい態様を示す側面図である。浄水器３０は、蛇口内部に浄水カートリッジ２０が交換可能に内蔵された水栓一体型浄水器である。浄水器３０は、分離可能な頭部３１と胴部３２とを有する。頭部３１と胴部３２とを分離して、浄水器３０の内部に浄水カートリッジ１を装着する。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
１．評価方法
［中心粒子径］
粒子状活性炭の中心粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（日機装社製、マイクロトラック、型式「ＭＴ３３００」）を用いて測定した。粒子径分布は、粒子径０．０２１μｍ～２０００μｍの範囲を対数スケールで１３２分割して、各区間の粒子径を有する活性炭粒子の体積を計測した。
［中心粒子径］
粒子状活性炭の中心粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（日機装社製、マイクロトラック、型式「ＭＴ３３００」）を用いて測定した。粒子径分布は、粒子径０．０２１μｍ～２０００μｍの範囲を対数スケールで１３２分割して、各区間の粒子径を有する活性炭粒子の体積を計測した。
［密度］
成形吸着体（軸部材を除く。）の全体寸法を測定した。次に、カッターナイフを用いて成形吸着体を幅方向に３分割し、軸部材を取り除いた。具体的には、図１１および図１２の一点鎖線Ａ、Ｂで示すように、成形吸着体の断面において、厚さ方向に延び、かつ、各軸部材の中心を通る直線（ＹＺ平面（Ｙ方向は断面形状の短径方向、Ｚ方向は成形吸着体の長手方向））で切断した。切断後のパーツは第１軸外部１ａ、軸間部１ｂ、および、第２軸外部１ｃとし、それぞれ乾燥後に質量を測定した。また、全体寸法から各パーツの３Ｄモデルを作成し、各パーツの体積を算出した。最後に、成形吸着体全体および各パーツの密度を算出した。
成形吸着体（軸部材を除く。）の全体寸法を測定した。次に、カッターナイフを用いて成形吸着体を幅方向に３分割し、軸部材を取り除いた。具体的には、図１１および図１２の一点鎖線Ａ、Ｂで示すように、成形吸着体の断面において、厚さ方向に延び、かつ、各軸部材の中心を通る直線（ＹＺ平面（Ｙ方向は断面形状の短径方向、Ｚ方向は成形吸着体の長手方向））で切断した。切断後のパーツは第１軸外部１ａ、軸間部１ｂ、および、第２軸外部１ｃとし、それぞれ乾燥後に質量を測定した。また、全体寸法から各パーツの３Ｄモデルを作成し、各パーツの体積を算出した。最後に、成形吸着体全体および各パーツの密度を算出した。
［初流水濁度］
成形吸着体を用いて浄水カートリッジを作製し、この浄水カートリッジを蛇口に取り付けた。静水圧０．７５ＭＰａに設定し、浄水に切り替えた状態で蛇口を全開にした。なお、水温は２０±１５℃とした。メスシリンダーを用いて、初期通水３００ｍＬを採水し、この初期通水の濁度を測定した。濁度は、濁度計（ＷＴＷ社製、「Ｔｕｒｂ ４３０Ｔ」）を用いて測定した。
成形吸着体を用いて浄水カートリッジを作製し、この浄水カートリッジを蛇口に取り付けた。静水圧０．７５ＭＰａに設定し、浄水に切り替えた状態で蛇口を全開にした。なお、水温は２０±１５℃とした。メスシリンダーを用いて、初期通水３００ｍＬを採水し、この初期通水の濁度を測定した。濁度は、濁度計（ＷＴＷ社製、「Ｔｕｒｂ ４３０Ｔ」）を用いて測定した。
［浄水ろ過流量測定］
成形吸着体を用いて浄水カートリッジを製作し、この浄水カートリッジを蛇口に取り付けた。ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１７） 「家庭用浄水器試験方法」に基づき動水圧０．１ＭＰａ時の浄水流量を測定した。
成形吸着体を用いて浄水カートリッジを製作し、この浄水カートリッジを蛇口に取り付けた。ＪＩＳ Ｓ ３２０１（２０１７） 「家庭用浄水器試験方法」に基づき動水圧０．１ＭＰａ時の浄水流量を測定した。
２．成形吸着体の製造（密度評価）
（１）成形吸着体Ｎｏ．１～５
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（１）成形吸着体Ｎｏ．１～５
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（湿式成形）
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
軸部材には、いずれも樹脂製多孔性円筒部材の外表面に不織布を巻き付けたもの（内径：５．５ｍｍ、外径：８．０ｍｍ、全長：８７ｍｍ）を使用した。また、軸部材の外表面に形成する成形吸着体の形状はいずれも、断面形状が楕円形状（長径が３５．５ｍｍ以上、短径が１９．５ｍｍ以上（見かけ体積４３～５０ｍＬ））の楕円柱（貫通孔が２つ）となるように調整した。
前記２本の軸部材は、互いに平行となるように配置し、軸間距離（各軸部材の断面中心部の距離）を１６．０ｍｍとした。この際、軸部材の表面の混合材料の堆積量が５．７５ｍｍ以上となるようにポンプの駆動時間を調整した。なお、混合材料の堆積量は、成形吸着体の前駆体の横断面において、各軸部材の外方側（２本の軸部材の対向しない側）の堆積量を測定した。
（圧縮）
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。また、上下型は、半楕円形の凹部の幅方向中央部に、長手方向に延びる凸条が形成されている。凸条の断面形状は角丸三角形状であり、高さが２．６ｍｍ、底辺の長さが７．２ｍｍである。前記凸条は、頂部が成形吸着体の幅方向中央部（２本の軸部材の軸間の中央部）と一致するように形成されている。
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。また、上下型は、半楕円形の凹部の幅方向中央部に、長手方向に延びる凸条が形成されている。凸条の断面形状は角丸三角形状であり、高さが２．６ｍｍ、底辺の長さが７．２ｍｍである。前記凸条は、頂部が成形吸着体の幅方向中央部（２本の軸部材の軸間の中央部）と一致するように形成されている。
圧縮は、前記成形吸着体の前駆体に、圧縮型を押し当てることにより行った。前記成形吸着体に圧縮型を押し当てる時間は６０秒とした。また、各軸部材の両端にポンプに接続されたチューブを接続しておき、ポンプを駆動して吸引しながら（成形吸着体を脱水しながら）、圧縮型を押し当て、所定時間経過後、圧縮型を外した。
圧縮後の前駆体には、軸方向と平行に、前駆体の全体にわたって溝が形成された。前記溝は、断面が三角形状であり、頂点が２本の軸部材の中間と一致するように形成された。前記溝の先端の深さは２．４ｍｍ、溝の幅（最も浅い部分の幅）は７．０ｍｍとなった。
［乾燥］
溝が形成された前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．１～５を得た。
溝が形成された前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．１～５を得た。
（２）成形吸着体Ｎｏ．６～９
前記成形吸着体Ｎｏ．１～５の製造方法において、圧縮を行わなかった点以外は成形吸着体Ｎｏ．１～５と同様にして、成形吸着体Ｎｏ．６～９を作製した。
前記成形吸着体Ｎｏ．１～５の製造方法において、圧縮を行わなかった点以外は成形吸着体Ｎｏ．１～５と同様にして、成形吸着体Ｎｏ．６～９を作製した。
得られた成形吸着体Ｎｏ．１～９について、成形吸着体全体、ならびに、第１軸外部、軸間部、および、第２軸外部の密度を算出した。結果を表１に示した。
成形吸着体Ｎｏ．６～９は、湿式成形後に圧縮を行うことなく乾燥を行っている。これらの成形吸着体Ｎｏ．６～９では、軸外部の平均密度と軸間部の密度との比（軸間部／軸外部平均）が０．９７以下である。つまり、軸外部の密度と軸間部の密度との差が大きくなっている。これは、２本の軸部材を用いた湿式成形では、スラリー吸引時、軸間部分では、吸着材が双方の軸部材によって取り合いとなってしまうため、軸間部の密度が低くなると考えられる。
成形吸着体Ｎｏ．１～５は、湿式成形後、乾燥前に、圧縮型を用いた圧縮が施されており、特に圧縮型内面の凸条によって軸間部が大きく圧縮されている。そのため、これらの成形吸着体Ｎｏ．１～５では、軸外部の平均密度と軸間部の密度との比（軸間部／軸外部平均）が０．９９以上である。つまり、軸外部の密度と軸間部の密度との差が小さくなっている。
３．成形吸着体の製造（初流水濁度評価）
（１）成形吸着体Ｎｏ．２１、２２
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（１）成形吸着体Ｎｏ．２１、２２
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（湿式成形）
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
軸部材には、いずれも樹脂製多孔性円筒部材の外表面に不織布を巻き付けたもの（内径：５．５ｍｍ、外径：８．０ｍｍ、全長：８７ｍｍ）を使用した。また、軸部材の外表面に形成する成形吸着体の形状はいずれも、断面形状が楕円形状（長径が３５．５ｍｍ以上、短径が１９．５ｍｍ以上（見かけ体積４３～５０ｍＬ））の楕円柱（貫通孔が２つ）となるように調整した。
前記２本の軸部材は、互いに平行となるように配置し、軸間距離（各軸部材の断面中心部の距離）を１６．０ｍｍとした。この際、軸部材の表面の混合材料の堆積量が５．７５ｍｍ以上となるようにポンプの駆動時間を調整した。なお、混合材料の堆積量は、成形吸着体の前駆体の横断面において、各軸部材の外方側（２本の軸部材の対向しない側）の堆積量を測定した。
（圧縮）
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。
圧縮は、前記成形吸着体の前駆体に、圧縮型を押し当てることにより行った。前記成形吸着体に圧縮型を押し当てる時間は６０秒とした。また、各軸部材の両端にポンプに接続されたチューブを接続しておき、ポンプを駆動して吸引しながら（成形吸着体を脱水しながら）、圧縮型を押し当て、所定時間経過後、圧縮型を外した。
（乾燥）
圧縮後の前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．２１、２２を得た。
圧縮後の前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．２１、２２を得た。
（２）成形吸着体Ｎｏ．２３、２４
前記成形吸着体Ｎｏ．２１、２２の製造方法において、圧縮を行わなかった点以外は成形吸着体Ｎｏ．２１、２２と同様にして、成形吸着体Ｎｏ．２３、２４を作製した。
前記成形吸着体Ｎｏ．２１、２２の製造方法において、圧縮を行わなかった点以外は成形吸着体Ｎｏ．２１、２２と同様にして、成形吸着体Ｎｏ．２３、２４を作製した。
得られた成形吸着体Ｎｏ．２１～２４について、成形吸着体全体の質量、密度、初流水濁度を評価した。結果を表２に示した。
成形吸着体Ｎｏ．２３、２４は、湿式成形後に圧縮を行うことなく乾燥を行っている。これらの成形吸着体Ｎｏ．２３、２４では、初流水の濁度が高くなっている。圧縮を施さない場合、軸間部の密度が低く、空隙が多くなる。そのため、この軸間部の活性炭の微粒子が浄水とともに流出していると考えられる。
成形吸着体Ｎｏ．２１、２２は、湿式成形後、乾燥前に、圧縮型を用いた圧縮が施されている。これらの成形吸着体Ｎｏ．２１、２２では、成形吸着体Ｎｏ．２３、２４に比べて、初流水の濁度が低くなっている。これは、圧縮を施すことで成形吸着体内部の空隙を低減することができ、活性炭の微粒子が浄水とともに流出することが抑制されたためと考えられる。
４．成形吸着体の製造（溝深さ評価）
（１）成形吸着体Ｎｏ．２５～２８
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（１）成形吸着体Ｎｏ．２５～２８
（スラリー調整）
吸着材として、粒子状活性炭（中心粒子径：３０．４μｍ）を８９．８質量％、他の吸着材を５．２質量％、繊維状バインダーとしてアクリル繊維（ビーターにより濾水度を１２０～２２０ｍＬに調製したもの）を５．０質量％含有する混合材料を調製した。この混合材料１００質量部を、５０００質量部の水に分散させてスラリーを調整した。
（湿式成形）
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
前記スラリーを用いて湿式成形により成形吸着体の前駆体を成形した。具体的には、２本の軸部材のそれぞれの両端に、ポンプに接続されたチューブを接続した。このチューブを接続した軸部材を、スラリーを満たしたタンクに浸漬した後、ポンプを駆動してスラリーを吸引し、軸部材の表面に混合材料を堆積させた。
軸部材には、いずれも樹脂製多孔性円筒部材の外表面に不織布を巻き付けたもの（内径：５．５ｍｍ、外径：８．０ｍｍ、全長：８７ｍｍ）を使用した。また、軸部材の外表面に形成する成形吸着体の形状はいずれも、断面形状が楕円形状（長径が３５．５ｍｍ以上、短径が１９．５ｍｍ以上（見かけ体積４３～５０ｍＬ））の楕円柱（貫通孔が２つ）となるように調整した。
前記２本の軸部材は、互いに平行となるように配置し、軸間距離（各軸部材の断面中心部の距離）を１６．０ｍｍとした。この際、軸部材の表面の混合材料の堆積量が５．７５ｍｍ以上となるようにポンプの駆動時間を調整した。なお、混合材料の堆積量は、成形吸着体の前駆体の横断面において、各軸部材の外方側（２本の軸部材の対向しない側）の堆積量を測定した。
（圧縮）
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。
圧縮には圧縮型を用いた。圧縮型は、上型と下型で一対である。各型には断面形状が半楕円形の凹部が形成されており、上下型を合わせると楕円柱状の空間が形成される。なお、上下型を合わせた際に形成される楕円柱状の空間は厚さ方向の長さが１９．３ｍｍ、幅方向の長さが３５．３ｍｍ、長手方向の長さが８５．０ｍｍである。
成形吸着体Ｎｏ．２５～２８では、異なる圧縮型を用いた。
成形吸着体Ｎｏ．２５では、上下型の凹部に凸条を有さないものを用いた。
成形吸着体Ｎｏ．２６～２８で用いた上下型は、半楕円形の凹部の幅方向中央部に、長手方向に延びる凸条が形成されている。凸条の断面形状は角丸三角形状である。前記凸条は、頂部が成形吸着体の幅方向中央部（２本の軸部材の軸間の中央部）と一致するように形成されている。そして、前記凸条の断面形状の寸法は、成形吸着体Ｎｏ．２６では、高さが２．０ｍｍ、底辺の長さが５．６ｍｍとした。成形吸着体Ｎｏ．２７では、高さが２．６ｍｍ、底辺の長さが７．２ｍｍとした。成形吸着体Ｎｏ．２８では、高さが３．２ｍｍ、底辺の長さが１１．４ｍｍとした。
成形吸着体Ｎｏ．２５では、上下型の凹部に凸条を有さないものを用いた。
成形吸着体Ｎｏ．２６～２８で用いた上下型は、半楕円形の凹部の幅方向中央部に、長手方向に延びる凸条が形成されている。凸条の断面形状は角丸三角形状である。前記凸条は、頂部が成形吸着体の幅方向中央部（２本の軸部材の軸間の中央部）と一致するように形成されている。そして、前記凸条の断面形状の寸法は、成形吸着体Ｎｏ．２６では、高さが２．０ｍｍ、底辺の長さが５．６ｍｍとした。成形吸着体Ｎｏ．２７では、高さが２．６ｍｍ、底辺の長さが７．２ｍｍとした。成形吸着体Ｎｏ．２８では、高さが３．２ｍｍ、底辺の長さが１１．４ｍｍとした。
圧縮は、前記成形吸着体の前駆体に、圧縮型を押し当てることにより行った。前記成形吸着体に圧縮型を押し当てる時間は６０秒とした。また、各軸部材の両端にポンプに接続されたチューブを接続しておき、ポンプを駆動して吸引しながら（成形吸着体を脱水しながら）、圧縮型を押し当て、所定時間経過後、圧縮型を外した。
成形吸着体Ｎｏ．２６～２８では、圧縮後の前駆体には、軸方向と平行に、前駆体の全体にわたって溝が形成された。前記溝は、断面が三角形状であり、頂点が２本の軸部材の中間と一致するように形成された。
（乾燥）
圧縮後の前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．２５～２８を得た。なお、成形吸着体Ｎｏ．２８は、乾燥後に溝に沿って亀裂が生じた。
圧縮後の前駆体を、１２０℃で４時間乾燥させ、軸部材の外表面に吸着材が積層した成形吸着体Ｎｏ．２５～２８を得た。なお、成形吸着体Ｎｏ．２８は、乾燥後に溝に沿って亀裂が生じた。
得られた成形吸着体Ｎｏ．２５～２７について、成形吸着体全体の質量、密度、浄水ろ過流量を評価した。結果を表３に示した。
表３に示したように、頂点が２本の軸部材の間隔の中央と一致するように溝を形成することで、浄水ろ過流量が向上している。これは２本の軸部材間の中央に溝を形成することで、軸間部における成形吸着体表面から軸部材までの距離（ろ層厚さ）が短くなったためと考えられる。２本の軸部材を用いた場合、成形吸着体の断面形状を楕円形状とすると、軸外部のろ層に対して、軸間部のろ層が厚くなる。この場合、原水が軸外部を流通するようになり、軸間部が活用されにくくなる。しかし、溝を形成して軸間部のろ総を薄くすることで、原水が軸間部も流通しやすくなり、浄水ろ過流量が向上したと考えられる。
本発明の成形吸着体は、浄水器の吸着材として好適に使用できる。
１：成形吸着体、２：貫通孔、３：溝、１０：圧縮型、１１：上型、１２：下型、２０：浄水カートリッジ、２１：軸部材、２２：接続部材、２３：カバー、２４：不織布、２５：不織布、３０：浄水器、３１：頭部、３２：胴部
Claims (6)
- 浄水器に使用される成形吸着体であって、
湿式成形により作製されたものであり、活性炭と、繊維状バインダーとを含有し、
前記成形吸着体の形状が、楕円柱状または略楕円柱状であり、
成形吸着体内部に、長手方向に貫通する貫通孔を２以上有し、
前記成形吸着体の長手方向に直交する断面において、各貫通孔の中心を結んだ直線方向と、成形吸着体の長径方向とが一致しており、
前記貫通孔の長手方向をｚ方向とし、前記成形吸着体の断面において、前記２以上の貫通孔が並ぶ方向をｘ方向、このｘ方向に直交する方向をｙ方向としたとき、前記成形吸着体を、それぞれの貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断した時、ｘ方向の最も外側に設けられた貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄ out ）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄ in ）との比（Ｄ in ／Ｄ out ）が、０．９８以上であることを特徴とする成形吸着体。 - 前記成形吸着体の断面において、成形吸着体の長径と短径との比（長径／短径）が、１．２５～２である請求項１に記載の成形吸着体。
- 前記成形吸着体は、外表面に、長手方向に延びる溝を有し、
前記溝の断面形状の最深部が、隣り合う貫通孔の間隔の中央に位置している請求項１または２に記載の成形吸着体。 - 前記成形吸着体の断面において、外表面の各地点から貫通孔までの最短距離をろ層厚さとしたとき、
ろ層厚さの最大値（Ｔmax）とろ層厚さの最小値（Ｔmin）との比（Ｔmax／Ｔmin）が２．０以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の成形吸着体。 - 浄水器に使用される成形吸着体であり、活性炭と繊維状バインダーとを含有し、前記成形吸着体の形状が楕円柱状または略楕円柱状であり、成形吸着体内部に長手方向に貫通する貫通孔を２以上有し、前記成形吸着体の長手方向に直交する断面において各貫通孔の中心を結んだ直線方向と成形吸着体の長径方向とが一致しており、前記貫通孔の長手方向をｚ方向とし、前記成形吸着体の断面において、前記２以上の貫通孔が並ぶ方向をｘ方向、このｘ方向に直交する方向をｙ方向としたとき、前記成形吸着体を、それぞれの貫通孔の中心を通るｙｚ平面で切断した時、ｘ方向の最も外側に設けられた貫通孔の外方の部分の平均密度（Ｄ out ）と貫通孔間の部分の平均密度（Ｄ in ）との比（Ｄ in ／Ｄ out ）が、０．９８以上である成形吸着体の製造方法であって、
活性炭と繊維状バインダーと水とを混合して材料スラリーを調製する第１工程、
前記材料スラリーを用いて、２以上の軸部材を用いた湿式成形により、前駆体を作製し、前記前駆体全体に、圧縮を施す第２工程、および、
前記前駆体を乾燥して成形吸着体を得る第３工程を有することを特徴とする成形吸着体の製造方法。 - 前記第２工程において、前記前駆体表面に、隣り合う軸部材の軸間の中央に、長手方向に延びる溝を形成する請求項５に記載の成形吸着体の製造方法。
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