JPH04285006A - 活性炭粒子の製法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面がプラスチック皮
膜でコートされた活性炭粒子の製法に関するもので、更
に詳しく述べると、表面が透明なプラスチック皮膜でコ
ートされて、外観が美しく、手でふれても指先が汚れず
且つ吸着性が殆ど低下しない活性炭粒子の製法である。

【０００２】

【従来の技術】活性炭は高い吸着性を有するため多くの
用途に使用されているが、活性炭に手を触れたり、或い
は他の物体と接触したりすると、活性炭の微粉末によっ
て黒く汚れる欠点がある。このため従来から、多くの微
粉発生防止法が試みられている。これらの中主な方法と
して、活性炭の表面にヘキサエチルポリアクリレート（
ＨＥＰＡ）をコーティングする方法、種々のラテックス
或いは塗料等を表面に塗布する方法がある。

【０００３】しかし、活性炭の表面はミクロ的にかなり
激しい凹凸があるため、これらの方法では塗膜の厚さが
不均一になることが避けられず、微粉の発生を完全に防
止するためには、塗布量を相当多くする必要があった。 従って、活性炭の吸着性の低下が著しい欠点が指摘され
ていた。

【０００４】更にこれらのコーティング剤は接着性が高
いため、凹凸がある粒子の表面に塗膜を形成させる作業
が煩雑であり、塗膜の表面を平滑にすることが困難であ
り、外観が美しくないことも問題とされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】活性炭粒子の表面を、
薄い均一な厚さのプラスチック皮膜でコートすることに
より、手で触れたり或いは他の物体と接触しても、指先
が黒く汚れたり微粉が発生することがなく、外観も美し
く、且つ吸着性の低下が殆どない活性炭粒子を提供しよ
うとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、活性炭に
プラスチック粉末をコートすることにより、微粉末の発
生を抑制する方法について検討した。その結果、プラス
チック微粉末を、摩擦による静電気を利用して活性炭表
面に吸着させた後、遠赤外線を照射してプラスチック粉
末を溶融してコートすることにより、吸着性能を殆ど低
下させることなく、微粉末の発生が防止できることを見
出した。更に、プラスチック微粉末の粒子径と吸着性の
関係について検討した結果、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、活性炭粒子に、中心粒子径１〜
５０μｍ　のポリエチレンまたはポリプロピレン粉末を
加えて混合し、その際活性炭表面とプラスチック粉末の
間に発生した静電気を利用してプラスチック粉末を活性
炭表面に均一な厚さに吸着せしめ、波長１０〜２０μｍ
　の遠赤外線を照射してプラスチック粉末を溶融してコ
ートすることを特徴とする、活性炭表面が透明なプラス
チック皮膜でコートされた活性炭粒子の製法である。

【０００８】以下本発明について詳しく説明する。

【０００９】本発明に使用する活性炭は細孔構造を有す
る炭素材料で、通常１ｇ当たり数１００ｍ２　或いはそ
れ以上の大きな比表面積を有し、非常に多くの物質に対
し高い吸着性を示す特異な性質を持っている。

【００１０】活性炭の原料には、通常ヤシ殻または木材
等の炭化物或いは石炭が使用され、これらの原料を高温
で水蒸気または炭酸ガスで賦活して製造される。或いは
これらの炭素材料を塩化亜鉛、リン酸、濃硫酸等で処理
して作られる場合もある。活性炭の性質は原料または製
造方法により多少異なるが、どのような原料や方法で作
られた活性炭も本発明に使用出来る。また活性炭は使用
目的により破砕炭、造粒炭、顆粒炭或いは活性炭繊維、
活性炭フェルト、活性炭織物、活性炭シート等の多くの
形状にすることが出来る。どの様な形態の活性炭も本発
明に使用することが出来るが、余り粒子径が大きくない
造粒炭及び破砕炭、顆粒炭或いは活性炭繊維が好ましい
。

【００１１】本発明の活性炭のコート剤に使用するプラ
スチックは、ポリエチレン及びポリプロピレンである。 ポリエチレンは、僅かに枝分かれ構造を含む線状高分子
化合物で、通常分子量６０００以上のワックス状固体で
、融点が低く（軟化点が低いものは１２０　℃程度）　
、極めて熱可塑性に優れ、化学的に安定で、絶縁性も高
く、その皮膜は湿度透過性は低いが、ガスの透過性が高
い性質を有するため、本発明には極めて適した性質を持
っている。

【００１２】ポリエチレンの重合法は大別して、高圧法
、中圧法、低圧法に分けられるが、この中、高圧法は分
子量が低く、分子の枝分かれが多いため結晶性が低く、
熱可塑性に優れ、軟化点も低いため最も好ましい。

【００１３】ポリプロピレンは分子構造からも明らかな
様に、ポリエチレンに最も類似したポリマーで、ポリエ
チレン分子と同様に線状高分子であるが、側鎖にメチル
基を有するため、重合法によりその配置及び規則性が変
化して物性の変動も大きいが、融点は最も低い場合約１
５０　℃になり、熱可塑性その他の物性もポリエチレン
に類似しているため、本発明には極めて適した性質を持
っている。

【００１４】これらのプラスチック粉末の中心粒子径は
１〜５０μｍ　の範囲内のものを使用する必要がある。 中心粒子径が１μｍ　以下になると活性炭の吸着性の低
下が大きくなる。これは中心粒子径が１μｍ　以下にな
ると相当多量の微粒子が含まれているため、活性炭のマ
クロポアー構造が閉塞されて、吸着性が低下するものと
考えられる。一方、中心粒子径が５０μｍ以上になると
微粉発生防止効果が低下する。これは形成されたプラス
チック皮膜の厚さが不均一となり、部分的に極めて薄い
部分ができるためと考えられる。

【００１５】この様な見地から、プラスチック粉末の中
心粒子径は５〜３０μｍ　がより好ましい。

【００１６】これらのプラスチック粉末の添着量は、活
性炭の吸着性を低下させないためには少ない程好ましい
ことは言う迄もない。添着量は活性炭粒子の大きさによ
っても変わるため特に限定しないが、通常の大きさの粒
子の場合、１００　重量部に対してはプラスチック粉末
は０．０１〜３．０　重量部が好ましく、０．１　〜１
．０　重量部がより好ましい。

【００１７】次に、活性炭粒子にこれらのプラスチック
粉末をコーティングする方法について説明する。活性炭
に所定量のプラスチック粉末を加えてよく混合する必要
がある。両者を混合すると活性炭表面とプラスチック粉
末の摩擦によって静電気が発生し、プラスチック粉末が
活性炭表面に吸引されて吸着される。更に混合を継続す
ることにより、活性炭表面に吸着されているプラスチッ
ク粉末層の厚さは均一化される。

【００１８】ポリエチレン及びポリプロピレンは絶縁性
が極めて高い性質を持っている。炭素材料は一般にかな
り導電性を有するが、活性炭は賦活工程で炭素材料の導
電性を高めている不純物が大部分除去され、且つ細孔構
造よりなるポーラスな材質とあっているため、一般の炭
素材料と比較して導電性は大幅に低下している。従って
、活性炭の表面とプラスチック粉末の間には多量の静電
気が蓄積され、大きな吸引力が働くものと考えられる。

【００１９】活性炭粒子とプラスチック粉末を混合する
ためには、通常の工業的方法、例えば、ミキサー、リボ
ンミキサー、スタティックミキサー、ボールミル、サン
プルミル、ニーダー等を使用することが出来る。

【００２０】活性炭粒子とプラスチック粉末を混合しな
がら、或いは混合した後、波長１０〜２０μｍ　の遠赤
外線を照射することにより、プラスチック粉末が溶融し
て活性炭表面にコートされる。表面にプラチスチック粉
末が吸着されている活性炭粒子に遠赤外線を照射すると
、ポリエチレン及びポリプロピレンは波長１０〜２０μ
ｍ　の遠赤外線領域に強い吸収バンドを有するため、赤
外線を吸収して加熱され、溶融して微粒子が相互に接着
され、フィルム状となって活性炭粒子の表面にコートさ
れる。

【００２１】活性炭粒子も表面を被覆しているプラスチ
ック粉末、或いは溶融して生成したフィルムを透過した
赤外線を吸収して加熱されるが、その度合いはプチスチ
ック粉末よりかなり低いため、活性炭の表面にコート層
が形成されるとき、両者の間にかなりの温度差が生じて
コート層と表面が完全に密着せず、ガスが活性炭の内部
に浸透し易い状態となる。本発明方法はこのような表面
構造と相まって、表面に生成されたコート層の厚さが均
一であり、更にポリエチレン及びポリプロピレンフィル
ムは、ガス透過性が高い性質を有するため、コートによ
る活性炭の吸着性低下の度合いは、極めて小さい特徴を
持っている。

【００２２】また、プラスチック粉末は赤外線吸収バン
ドと一致した遠赤外線を照射され、高温になって溶融す
るため生成したコート層は透明で、表面が平滑で光沢が
あり美しい外観を持っている。

【００２３】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。

【００２４】（実施例１、比較例１）中心粒子径２０μ
ｍ　のポリエチレン０．２　重量部と、粒子径３２〜６
０メッシュ、比表面積１２００ｍ２／ｇのヤシ殻活性炭
１００　重量部をミキサーに入れ１０分間攪拌した後、
取り出すとプラスチックは殆ど活性炭に付着して剥離し
なかった。次に波長１５μｍの遠赤外線を照射しながら
更に５分間攪拌した。

【００２５】活性炭粒子に付着していたプラスチック粉
末は透明なコート層になり、冷却すると、ツルツルした
透明なコート層を有する活性炭が得られた。

【００２６】この活性炭の微粉量は０．００２４ｍｇ／
ｃｃ　であった。尚、微粉量は５０ｃｃのエチルアルコ
ールに試料約２ｇを入れ、３０分間振とうした後、アル
コール液の吸光度より求めたものである。

【００２７】比較のため、プラスチックコートをする前
の活性炭について微粉量を測定したところ、０．０７９
ｍｇ／ｃｃであった（比較例１）。

【００２８】（比較例２）中心粒子径６５μｍ　のポリ
エチレン粒子を使用した以外は、実施例１と同じ条件で
プラスチックコートをした活性炭粒子を調製した。コー
ト層は実施例１で得られた粒子と比較してやや不透明で
あった。この活性炭の微粉量は０．０１ｍｇ／ｃｃ　で
あった。

【００２９】（実施例２）実施例１で作成した試料を内
容積６０ｍｌの浄水器カートリッジに充填し、原水塩素
濃度２ｐｐｍの液を１リットル／分で通水し、脱塩素能
力を測定した。家庭用浄水器協会法に基づく除去率８０
％以上の通水倍数は、８００　リットルであった。比較
のため、プラスチック微粉末をコーティングしない活性
炭について同様に測定したところ、通水倍数は８１５　
リットルであり、コート層による性能低下は殆どなかっ
た。

【００３０】（実施例３、比較例３）中心粒子径３０μ
ｍ　のポリプロピレン０．５　重量部と、粒子径４〜６
メッシュ、比表面積１２００ｍ２／ｇのヤシ殻活性炭１
００　重量部をミキサーに入れ１０分間攪拌した後、取
り出すとプラスチック粉末は殆ど活性炭に付着して剥離
しなかった。次に波長１５μｍ　の遠赤外線を照射しな
がら更に５分間攪拌した。

【００３１】活性炭粒子に付着していたプラスチック粉
末は透明なコート層になり、冷却すると、ツルツルした
透明なコート層を有する活性炭が得られた。

【００３２】この活性炭の微粉量は０．００１７ｍｇ／
ｃｃ　であった。微粉量は実施例１と同様にして測定し
た。

【００３３】この本発明の活性炭に燐酸を１０ｗｔ％添
着した後、この１０ｇ　を脱臭機に充填し、１ｍ３の箱
内に入れ、アンモニア除去速度を測定した。その結果を
図１に示す。

【００３４】（比較例３）比較のため、プラスチックコ
ートをする前の活性炭について、微粉量を測定したとこ
ろ、０．１２３ｍｇ／ｃｃであった。また実施例１と同
様に、活性炭に燐酸を１０ｗｔ％添着し、この１０ｇ　
を用いてアンモニア除去テストを行った。その結果を図
１に示す。

【００３５】図１に示すように、プラスチック微粉末を
コートする前の活性炭も実施例１の活性炭の吸着速度と
殆ど変わらなかった。

【００３６】（比較例４）中心粒子径０．０１μｍ　の
ポリエチレン粒子を使用した以外は、実施例３と同じ条
件でプラスチックコートをした活性炭粒子を調製した。 この活性炭粒子に燐酸を１０ｗｔ％添着した後、実施例
３と同じ条件でアンモニア除去速度を測定した。その結
果を図１に示す。吸着速度が大幅に低下していることが
認められる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の方法により、表面をポリエチレ
ン及びポリプロピレンでコートした活性炭は、吸着性の
低下が極めて少ない他、コート層が透明で、その厚さが
均一であるから、美しい外観を有する特徴を持っている
。従って、直接手を触れても指先が黒くならず、或いは
摩擦による磨耗で黒い埃が発生することがないため、従
来困難であった分野にも活性炭の用途を拡大することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例３及び比較例３、４における、活性炭粒
子の放置時間と残存アンモニア濃度の関係を示す。

【符号の説明】

１　　実施例３ ２　　比較例３ ３　　比較例４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　活性炭粒子に、中心粒子径１〜５０μ
   ｍ　のポリエチレンまたはポリプロピレン粉末を加えて
   混合し、その際活性炭表面とプラスチック粉末の間に発
   生した静電気を利用してプラスチック粉末を活性炭表面
   に均一な厚さに吸着せしめ、波長１０〜２０μｍ　の遠
   赤外線を照射してプラスチック粉末を溶融してコートす
   ることを特徴とする、活性炭表面が透明なプラスチック
   皮膜でコートされた活性炭粒子の製法。