JPH02255516A

JPH02255516A - ピッチ系活性炭繊維の製造方法

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Publication number: JPH02255516A
Application number: JP1079281A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Shinto; 進戸　規文; Kazuaki Otsuki; 大槻　和明; Masaya Hashimoto; 昌也橋本; Yutaka Taoka; 田岡　豊; Kazuo Tai; 田井　和夫; Yukihiro Otaguro; 大田黒　幸弘; Masanori Oiwa; 大岩　正則; Kaneyasu Fujii; 藤井　謙育
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Unitika Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Unitika Ltd
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-16
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JP2820711B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、石油系又は石炭系重質油を原料とする繊維形
成性ピッチ（以下、ピッチという）から溶融紡糸法によ
り活性炭繊維を連続して製造するピッチ系活性炭繊維の
製造方法に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］従来、ピ
ッチ系活性炭繊維は、次のようにして製造されていた。

すなわち、ピッチ原料調製工程でピッチを調製し、該ピ
ッチ原料を紡糸工程で紡糸して繊維化し、シート状繊維
集合体（以下、シートという）を形成した後、このシー
トを紙で挾んだ状態で一旦巻き取り、繰出装置で繰出し
、不融工程に供給していた。また不融工程で耐熱安定化
した後、上記と同様に紙で挾んだ状態で一旦巻き取り、
繰出装置で賦活工程に繰出し、炭素化と同時に繊維表面
を活性化させることにより製造されていた。この方法で
は、各工程での熱処理時の熱損失が大きく、多量の熱エ
ネルギーを必要とする。また各工程での処理空間を有効
に利用できず、製造コストが高くなる。製造コストを低
減するには、紡糸工程で繊維を嵩密度の大きなシートと
し、連続的に処理することが効果的である。

しかしながら、この活性炭繊維のうちピッチ系活性炭繊
維は、通常、タール留出分の重縮合からなるピッチを出
発原料とするので、ピッチ系活性炭繊維を連続工程で製
造することが困難である。

すなわち、石油系又は石炭系重質油からなるピッチが、
分子量分布幅の広い芳香族縮合多環化合物で構成されて
いるため、紡糸工程で多量の低揮発物質が発生するだけ
でなく、後工程である賦活工程でも低揮発物質が発生す
る。特に生産性を高めるために、シートの嵩密度を大き
くすると、単位面積、及び単位時間当りの低揮発物質の
発生量も増大する。この低揮発物質は、作業環境のみな
らず周辺環境をも汚染するので、各工程で、低揮発物質
を捕集する捕集装置と処理装置が必要となり、装置の処
理負荷も大きくなる。また各工程で発生した低揮発物質
が、繊維に付着すると、シートの嵩密度の変化と相まっ
て、局部的な熱ごちりが生じ、シートが燃焼する虞があ
る。また装置に付着して着火の原因ともなる。特に活性
炭繊維が高温熱処理により得られるため、その危険性が
大きい。

また活性炭繊維の製造に際しては、各工程が活性炭繊維
の性能に密接に関係するため、各工程での処理度が後の
工程での処理、ひいては活性炭繊維の性能に大きな影響
を及ぼす。従って、各工程を複雑な制御の下で行なう必
要がある。しかしながら、ピッチ繊維が不融工程及び賦
活工程で体積収縮すると共に、各工程で発生した低揮発
物質が繊維に付着するので、嵩密度が変化し、シート目
付量のむらや処理度が変動する。このような低揮発物質
の付着やシートの目付量の変化は、紡糸工程のみならず
、後工程である不融化工程及び賦活工程でも発生する。

また不融工程での処理に際して繊維表面が更新されず、
均一に処理することが困難であ。従って、賦活処理した
繊維の比表面積及び繊維の性状、特に繊維強度に悪影響
を及ぼす。

本発明の目的は、低揮発物質が発生しても各工程で繊維
を均一に処理できると共に、均質な活性炭繊維を連続的
に安価に製造できるピッチ活性炭繊維の製造方法を提供
することにある。

［発明の構成］本発明は、ピッチを溶融紡糸して連続した繊維からなる
シートとする紡糸工程と、該シートを不融化する不融化
工程と、不融化したシートを賦活する賦活工程とを連続
して行なうピッチ系活性炭繊維の製造方法により、上記
課題を解−決するものである。

図は本発明のピッチ系活性炭繊維の製造方法を説明する
ための製造装置の概略断面図である。

紡糸工程では、溶融ピッチを紡糸装置（Ａ）のパイプ（
１）で供給し、計量ポンプ（りで所定量づつ口金パック
（３）に送液する。また口金パック（３）の口金（４）
から溶融ピッチを吐出した後、気体供給パイプ（５）を
有する吸引ガン（６）で吸引冷却しつつピッチ繊維を引
取りながら連続した繊維糸条を形成する。この繊維糸条
を開繊綾振り装置■で単糸毎に開繊しつつ、均一な目付
は保証を行ない、シートを形成する。またシートをエン
ドレスベルト状の第１の搬送体（８）上に連続的に堆積
させながら、ピッチシー　）　（Ｓｐ）を形成する。

なお、上記吸引ガン（６）に供給する気体流体としては
、通常、空気が好適であるが、その種類は特に制限され
ない。また紡糸工程において、繊維糸条は、吐出孔の口
径２０〜４００声、孔の数１００〜１５００程度を有す
る口金（４）を用いて調製するのが好ましく、繊維糸条
は、通常繊維径１０〜３０／ｆｆｉ程度の単糸で構成で
きる。またピッチシート（Ｓｐ）の嵩密度は０．０５ｇ
／ｃＩＪ以下、特に後処理における繊維表面の更新を効
率よく行なうため、０．０３ｇ／ａＪ以下であるのが好
ましい。このような嵩密度に調整するには、開繊綾振り
装置（７）により繊維糸条を吸引ガン（６）で牽引後、
空気流の膨脂に伴う急速な失速を利用して開繊しつつ綾
振りすればよい。このようにするとピッチシート（Ｓｐ
）の進行方向と直交する方向の目付量が保証される。

繊維糸条を開繊させるための通糸径は、吸引ガン（６）
では２０〜５０　ｍｍφ、開繊綾振り装置（７）では吸
引ガン（６）の口径の５〜１５倍程度の範囲で適宜選択
できる。またピッチシート（Ｓｐ）の目付量は２０００
ｇ／ｒｎ’以下の範囲で任意に選択できる。上記ピッチ
シート（Ｓｐ）の目付量は、計量ポンプ（２の回転数、
すなわち、溶融ピッチの鮭出速度と第１の搬送体■の搬
送速度等を調整することにより制御できる。

次いで、ピッチシート（Ｓｐ）を第１の搬送体（８）で
搬送し、該第１の搬送体（８）の下方に配設されたエン
ドレスベルト状の第２の搬送体（９）に移行させ、外部
雰囲気と遮断した状態で熱風処理する不融工程に移送す
る。なお紡糸装置（Ａ）と不融装置（Ｂ）とは連通した
連通室（Ｄｌ）として構成されている。

この不融工程は、発生する低揮発物質を処理する処理装
置（１０）が設けられた排出バイブ（１１）を有する不
融装置（Ｂ）内で行なわれる。不融装置（Ｂ）はそれぞ
れ気体流体が循環する５〜１５室に区画され、搬送始端
部側、すなわち紡糸装置（Ａ）側の室の温度が２００℃
程度、賦活装置（Ｃ）側の室の温度が５００℃程度に設
定されている。すなわち、不融装置（Ｂ）の各室は、搬
送方向にいくにつれて、温度が漸次高くなるように設定
されている。この不融装置（Ｂ）内でピッチシー）　（
Ｓｐ）を熱処理し、不融装置（Ｂ）の搬送終端部では難
燃化した不融ピッチシート（Ｓｌ）を形成している。

なお、不融装置（Ｂ）の循環流体としては、通常、酸化
反応が生じる気体流体、例えば空気が好適に使用される
。また紡糸装置（Ａ）内で発生した低揮発物質は、気体
供給バイブ（５）から供給される気体流体と共に前記連
通室（ＤＩ）を経て不融装置（Ｂ）へ供給され、該装置
（Ｂ）内で処理される。また不融装置（Ｂ）内で処理で
きなかった低揮発物質や不融装置（Ｂ）内で発生した低
揮発物質は前記処理装置（１０）で処理され、排出バイ
ブ（１１）で排出される。

そして、不融シート（８１）を、賦活ガス供給バイブ（
１２）と反応ガス排出バイブ（１３）とが設けられた賦
活装置（Ｃ）に搬送して賦活処理する。前記不融装置（
Ｂ）と賦活装置（Ｃ）は、前記と同様に連通した連通室
（Ｄｌ）を構成している。この賦活工程では、第３の搬
送体（１４）で搬送した不融シート（Ｓｔ）を第４の搬
送体（１５）及び第５の搬送体（１６）に順次移行させ
、搬送しながら賦活処理している。また第５の搬送体（
１６）の搬送終端部から賦活処理されたシート状活性炭
繊維（Ｓａ）を得ている。賦活工程では目的とする比表
面積を有するシート状活性炭繊維（Ｓａ）を得るため、
賦活処理温度と賦活ガスの流量とを制御しつつ賦活処理
する。なお、賦活処理温度は通常５００℃以上の温度で
ある。賦活ガスは加熱水蒸気が好ましいが、特に限定さ
れない。賦活ガスの流量は通常５０〜２５０ｋｌ／時間
程度で十分である。

賦活装置（Ｃ）内で発生する低揮発物質は、反応ガス排
出バイブ（１３）から排出され、処理される。

なお、第３の搬送体（１４）と第５の搬送体（１Ｂ）は
、これらと対応する箇所まで延在させた前記第２の搬送
体（９）又は第４の搬送体（１５）で代用できる。しか
しながら、各装置（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）の温度が異な
るので、搬送に伴う放熱を小さくすると共に、搬送体の
機械的保持性を確保するため、図に示されるように各搬
送体を配置するのが好ましい。

また各搬送体（８）　（９）　（１４）　（１５）の搬
送終端部の下方には、次の搬送体（９）　（１４）　（
１５）　（１Ｂ）の搬送始端部が位置している。シート
は、この間の落差で垂れ下った状態の自重を支えるのに
十分な強度を有しており、この垂れ下り状態でのたるみ
を介して、搬送体の微小な周期的速度変動を吸収でき、
シートの引張り合いによる切断や、送り過ぎによる重畳
を防止できる。また連続的に搬送しながら処理できるの
で、損傷のない活性炭繊維を得ることができる。

上記の製造方法によると、各装置（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ
）間が連通室（Ｄｉ）（Ｄｌ）で外部雰囲気と遮断され
ているため、各工程で発生した低揮発物質が外部に漏出
しない。また低揮発物質を不融装置（Ｂ）及び賦活装置
（Ｃ）で円滑に処理しつつ繊維を連続的かつ均一に処理
できるので、均質なピッチ系活性炭繊維が得られる。

本発明により得られた活性炭繊維は、有機溶媒、有用物
質、悪臭成分等を回収、除去する吸着材の分野や、電極
、電子材料等の分野で好適に使用される。

［発明の効果］以上のように、本発明のピッチ系活性炭繊維の製造方法
によれば、紡糸工程と不融化工程と賦活工程とを連続し
て行なうので、低揮発物質が発生しても各工程で繊維を
均一に処理できると共に、均質なピッチ活性炭繊維を連
続的かつ安価に製造できる。

［実施例］以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。

メトシー法による軟化点２８０℃の石炭系ピッチを図に
示す装置を用いて処理した。なお、紡糸工程は、口金パ
ック（３）の温度３４０℃、口金（３）の吐出孔数３６
０、溶融ピッチの吐出量２５０ｇ／分とした。また吸引
ガン（６）で紡糸ドラフト３００となるように気体供給
バイブ（５）からの空気を流量３０Ｊ／分の条件で供給
し、目付は量６００ｇ／ｍ２のシートを連続的に得た。

次いで、１５室に区画されていると共に、処理温度２０
０℃から４００℃に漸次温度を高くした不融装置（Ｂ）
内で連続的に１時間かけて不融化処理した。そして、賦
活装置（Ｃ）では、賦活ガス供給バイブ（１２）から加
熱水蒸気を１２０ｋｌ／時間の割合で供給し、９００℃
の温度雰囲気下で１時間かけて処理しつつ、活性炭繊維
を連続的に得た。

なお、紡糸装置（Ａ）と不融装置（Ｂ）との間、不融装
置（Ｂ）と賦活装置（Ｃ）との間をそれぞれ連通室（Ｄ
ｉ）　（Ｄ２）で隔離し、外部への空気の漏出がないよ
うにした。また賦活装置（Ｃ）からの反応ガスを、７５
ＯＮｍ’／時間の割合で前記反応ガス排出バイブ（１３
）から燃焼させながら排出した。上記の条件下で、低揮
発物質を漏洩させることなく、処理装置（１０）で発生
ガスと共に燃焼させながら１４日間連続して操業した。

得られた活性炭繊維のうち任意の１４箇所から繊維を１
０本ずつ、合計１４０本選択し、これらの繊維の特性を
測定した。結果を表に示す。

表表に示されるように、吸着能及び繊維強度に優れた活性
炭繊維が長時間安定して得られることが判明した。

得られた活性炭繊維を用いて目付量１００ｇ／ｍ２のフ
ェルトに加工した。このフェルトを有機溶媒回収装置に
装着し、トリクロロエチレンに対する吸着能を調べたと
ころ、該溶媒を回収する上で十分な吸着能を有している
ことが認められた。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のピッチ系活性炭繊維の製造方法を説明する
ための製造装置の概略断面図である。（１）・・・気体供給バイブ、（３）・・・口金バック
、（４）・・・口金、（６）・・・吸引ガン、（７）・
・・開繊綾振り装置、（８）　（９）　（１４）　（１
５）　（１Ｂ）・・・搬送体、（１２）・・・賦活ガス
供給バイブ、（＾）・・・紡糸装置、（Ｂ）・・・不融装置、（Ｃ）
・・・賦活装置、（Ｓｐ）・・・ピッチシート、（Ｓｌ
）・・・不融シート、（Ｓａ）・・・活性炭繊維、（旧
）（Ｄ２）・・・連通室

Claims

【特許請求の範囲】

ピッチを溶融紡糸して連続繊維からなるシート状繊維集
合体とする紡糸工程と、該シート状繊維集合体を不融化
する不融化工程と、不融化したシート状繊維集合体を賦
活する賦活工程とを連続して行なうことを特徴とするピ
ッチ系活性炭繊維の製造方法。