JPH04310237A - ペレット状吸着材およびその製造方法 - 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、上水中の塩素成分など
の除去、液体の脱臭脱色、溶剤や有用物などの回収、気
体及び液体中の不純物の除去・精製などの吸着処理に使
用できるペレット状吸着材およびその製造方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】吸着材として、バインダーを用いて粉末
状活性炭を造粒した造粒活性炭が知られている。この造
粒活性炭は、通常、前記粉末状活性炭とバインダーとを
用い、押出し成形機などにより、スリーブ状や平板状に
形成されている。このような造粒活性炭は、通常、浄水
器などの吸着装置へ充填して吸着処理に供される。しか
しながら、この造粒活性炭は、バインダーにより活性炭
のミクロポアが閉塞されるので、吸着能が小さい。特に
一体性を高めるため、多量のバインダーを用いると、吸
着能の低下が著しい。さらに、充填密度が大きく、圧力
損失が大きくなるので、例えば、上水の処理のように高
い圧力下での吸着処理に供することはできるものの、溶
剤含有ガスや、気体中の不純物の除去などの低圧下での
吸着処理に供する場合には、吸着処理効率が低下する。

【０００３】一方、吸着能が高く、圧力損失の小さな吸
着材として活性炭素繊維が知られている。しかしながら
、活性炭素繊維は、嵩密度の小さな繊維状であるため、
吸着処理装置への充填密度を高めることが困難であり、
吸着処理効率が低下し易い。従って、活性炭素繊維で構
成された吸着材は、通常、シート状に形成され、吸着装
置に装着して使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、活性
炭素繊維を多量に含んでいるにも拘らず、取扱い性、充
填性および吸着能が高く、圧力損失が小さなペレット状
吸着材と、その製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、活性炭素繊維を含む抄紙構造の吸着材であ
って、前記活性炭素繊維１００重量部に対するバインダ
ーの割合が、１〜３０重量部であり、かつペレット状で
あるペレット状吸着材を提供する。

【０００６】さらに、本発明は、活性炭素繊維１００重
量部に対してバインダーを１〜３０重量部含むスラリー
を、吸引成形型を用いてシート状に吸引成形し、得られ
たシートをペレット状に打抜くペレット状吸着材の製造
方法を提供する。

【０００７】活性炭素繊維は、例えば、ポリアクリロニ
トリル、フェノール樹脂、セルロース、レーヨン、ピッ
チなどの炭素繊維を賦活処理することにより得られる。 前記活性炭素繊維の比表面積は、例えば、５００〜２５
００ｍ２　／ｇ程度であり、その特異なミクロポアの構
造に起因して、吸着速度および吸着能が大きいという特
徴を有する。活性炭素繊維は、通常、短繊維のミルドフ
ァイバーとして使用される。

【０００８】なお、活性炭素繊維は、ペレット状吸着材
の一体性を損わない範囲で、粉末状活性炭、粒状活性炭
と併用してもよい。粉末状活性炭および粒状活性炭の比
表面積は、例えば、５００〜１５００ｍ２　／ｇ程度で
ある。粉末状活性炭には、賦活処理した光学的異方性の
メソカーボンマイクロビーズも含まれる。この賦活処理
されたメソカーボンマイクロビーズの比表面積は、通常
５００〜４６００ｍ２　／ｇ程度である。

【０００９】バインダーとしては、例えば、パルプ、木
綿、麻などの天然繊維；熱溶融性繊維；熱溶融性樹脂な
どが挙げられる。前記熱溶融性繊維には、例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系繊維、ポ
リエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリアクリロニト
リル繊維や複合繊維などが含まれる。熱溶融性樹脂には
、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフ
ィン系ポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコー
ル、ポリエステル、ナイロン、アクリル樹脂、ポリアク
リロニトリル、スチレン系ポリマーなどの慣用の熱可塑
性ポリマーが使用できる。また、バインダーには、澱粉
、カゼイン、ゼラチン、寒天、アルギン酸、カルボキシ
メチルセルロースなどの天然物やその誘導体も含まれる
。バインダーの形態は、粉末状、粒状、繊維状などのい
ずれであってもよい。これらのバインダーは、一種又は
二種以上使用できる。

【００１０】前記バインダーは、少なくとも繊維状バイ
ンダー、特に熱溶融性繊維を含むのが好ましい。このよ
うなバインダーを用いると、細孔の閉塞度が小さく、吸
着能の低下を著しく抑制し、かつ吸着材の一体性、通水
性及び通気性を高めることができる。

【００１１】活性炭素繊維とバインダーとの割合は、粉
末状活性炭１００重量部に対して、バインダー１〜３０
重量部、好ましくは１〜１１重量部、さらに好ましくは
１〜５重量部程度である。バインダーの含有量が１重量
部未満では、活性炭素繊維の成形品の強度が弱く、打ち
抜いた場合に構造を保持するのが困難であり、３０重量
部を越えると、活性炭の細孔が閉塞され、吸着能が低下
し易い。

【００１２】ペレット状吸着材は、補強繊維を含んでい
てもよい。補強繊維としては、例えば、パルプ；木綿、
麻等の天然繊維；芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエ
ステル繊維等の合成繊維；レーヨンなどの半合成繊維；
ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維等の無機繊維が例
示される。これらの非熱接着性繊維は、一種又は二種以
上使用できる。合成繊維及び無機繊維は、ペレット状吸
着材の補強効果が大きい。

【００１３】補強繊維は、活性炭素繊維１００重量部に
対して、例えば、０〜２００重量部、好ましくは０〜１
００重量部、さらに好ましくは０〜３０重量部程度の割
合で使用できる。

【００１４】前記吸着材は、吸着能及び強度に悪影響を
及ぼさない範囲で、分散剤、安定剤、粘度調整剤、沈降
防止剤、増粘剤、充填剤、紙力増強剤、凝集作用を有す
る界面活性剤、特に高分子凝集剤や歩留り向上剤などの
種々の添加剤を含有していてもよい。

【００１５】ペレット状吸着材は、通水性及び通気性に
優れ、圧力損失の小さな抄紙構造を有している。なお、
抄紙構造とは、吸着材を構成する繊維が、厚手の和紙の
如くランダムにかつ緻密に配向した構造を意味する。

【００１６】ペレット状吸着材の形状および寸法は、用
途に応じて選択できる。ペレット状吸着材の形状は、例
えば、円筒状柱状体、角柱状体などであってもよい。ま
た、寸法は、例えば、直径１〜１０ｍｍ、厚み２〜１０
ｍｍ程度形成できる。

【００１７】このようなペレット状吸着材は、多量の活
性炭素繊維を含んでいるにも拘らず、一体性、取扱い性
、充填性に優れている。また、活性炭素繊維の含有量が
高いので、抄紙構造であることと相まって、圧力損失が
小さく、しかも吸着能に優れている。

【００１８】本発明のペレット状吸着材は、活性炭素繊
維およびバインダーを含むスラリーを、吸引成形型を用
いてシート状に吸引成形する成形工程と、得られたシー
トをペレット状に打抜く打抜き工程を経ることにより製
造できる。

【００１９】前記成形工程で用いられるスラリーは、活
性炭素繊維１００重量部に対してバインダー１〜３０重
量部と、溶媒とを含んでいる。溶媒としては、有機溶媒
も使用できるが、作業性の点から水又は水を主成分とす
るのが好ましい。スラリーには、前記補強繊維、添加剤
を添加してもよい。

【００２０】スラリーの固形分濃度は、スラリーの調製
及び成形性を損わない範囲、例えば、０．１〜２重量％
程度である。スラリーの調製に際しては、活性炭素繊維
や繊維状バインダーなどを叩解するのが好ましい。

【００２１】吸引成形は、例えば、スラリー中に、多数
の小孔が形成され、キャビティとして機能する平坦部と
、この平坦部と連通した吸引部とを有する吸引成形型を
浸漬し、この吸引成形型を吸引し、成形吸引型の平坦部
の表面に、前記スラリー中の活性炭素繊維などをシート
状に堆積させることにより行なうことができる。なお、
活性炭素繊維を含むシートは可撓性を有するため、前記
平坦部に代えて、吸引成形型の曲面部に活性炭素繊維な
どを堆積させてもよい。

【００２２】吸引成形により得られた湿潤状態のシート
は、脱型した後、打抜き工程に供してもよいが、シート
の一体性を高めるため、通常、加熱乾燥工程を経て打抜
き工程に供される。加熱乾燥により、熱接着性を有する
バインダーは、活性炭素繊維と接合し一体化する。加熱
乾燥は、例えば、１００〜２００℃程度の温度で行なう
ことができる。

【００２３】そして、打抜き工程で、活性炭素繊維を含
むシートを所定の大きさに打抜くことにより、ペレット
状吸着材が得られる。前記シートが活性炭素繊維とバイ
ンダーとで一体化しているので、シートを打抜いても、
ペレット状吸着材が崩壊することはない。

【００２４】シートの打抜きは、慣用の方法、例えば、
ポンチングマシーンを用いて行なうことができる。なお
、打抜き工程において、通常のポンチを用いると、打抜
かれたペレット状吸着材がポンチ内の中空部に残留し、
中空部を塞ぐので、生産効率が低下する。より具体的に
は、図２に示されるように、繊維状活性炭を含むシート
１１を、鋭利な刃先を有するポンチ１２で打抜くと、打
抜かれたペレット状吸着材１３がポンチ１２の中空部に
密着して残留する。この場合、ポンチ１２の中空部に存
在するペレット状吸着材１３を、ポンチ１２の中空部内
で往復動する押出し部材１４により押出すことも可能で
ある。しかしながら、この場合には、ポンチングマシー
ンの構造が複雑化する。

【００２５】一方、図１に示されるような構造のポンチ
を用いると、構造を複雑化することなく、ペレット状吸
着材を効率よく生産できる。図１はポンチの使用状態を
示す概略図である。このポンチ２は、活性炭素繊維を含
むシート１を打抜く円筒状の鋭利な刃先部２ａと、一端
が開口した中空筒状部２ｂとで構成されている。前記刃
先部２ａにはペレット状吸着材５に対応する大きさの孔
３が形成され、この孔３は、中空筒状部２ｂの中空部４
と連通している。この中空部４の内径は、前記刃先部２
ａの孔３の内径よりも大きい。

【００２６】そして、繰返し行なわれる打抜きに伴なっ
て、ペレット状吸着材５を、刃先部２ａの孔３から前記
中空部４へ円滑に移動させるため、中空筒状部２ｂの中
空部４の径は、前記刃先部２ａの径よりも大きく形成さ
れている。すなわち、活性炭素繊維を含むシート１とポ
ンチ２と相対的に移動させながら、ポンチ２でシート１
を打抜く操作を繰返すと、打抜かれたペレット状吸着材
５は中空筒状部２ｂの中空部４から開口部を経て排出さ
れる。

【００２７】なお、ペレット状吸着材５は中空筒状部２
ｂの一端に形成された開口部から排出する必要はなく、
中空筒状部２ｂの側壁に形成された開口部から排出させ
てもよい。すなわち、一端が閉塞され、かつペレット状
吸着材５が排出可能な大きさの開口部を、中空部４と連
通して、中空筒状部の側壁に形成してもよい。

【００２８】あるいは、繰返し行なわれる打抜きに伴な
って、刃先部２ａがシート１を打抜いて上昇すると同時
に加圧空気を中空筒状部２ｂ及び中空部４を通じて噴出
するように構成すれば、打抜かれたペレット状の吸着材
は、容易に開口部を経て排出される。

【００２９】また、刃先部の断面形状は、円筒状に限ら
ず、楕円状、多角形状などであってもよい。

【００３０】このようにして得られた吸着材は、活性炭
素繊維を含むにも拘らず、ペレット状であるため、吸着
処理装置の充填部に円滑に充填できる。また、従来の造
粒活性炭とは異なり、通気性にも優れるので、圧力損失
が小さく、気体の吸着処理に供しても、処理効率を高め
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のペレット状吸着材は、取扱い性
、充填性および吸着能が高く、圧力損失が小さく、吸着
処理効率が高い。

【００３２】また、本発明の製造方法によれば、吸引成
形、シートの打抜きという簡単な操作で、前記の如き優
れた特性を有するペレット状吸着材を得ることができる
。

【００３３】

【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。

【００３４】実施例 活性炭素繊維［（株）アドール製、Ａ−１０、公称比表
面積１０００ｍ２／ｇ］１５０重量部および高融点ポリ
アクリロニトリル繊維１０重量部を水５０００重量部に
分散させ、それぞれの繊維長が０．１〜５ｍｍとなるま
で叩解し、均一なスラリーを得た。

【００３５】底板に多数の小孔が形成され、深さ１０ｍ
ｍ×縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの成形凹部を有する吸
引成形型を用いて、前記スラリーを吸引し、１４０℃で
２時間乾燥することにより、厚み１０ｍｍ×縦３００ｍ
ｍ×横３００ｍｍのプレート状成形吸着材を得た。得ら
れた吸着材の充填密度は０．１５ｇ／ｃｃであった。

【００３６】次いで、図１に示すポンチ（刃先部２ａの
長さ５ｍｍ、刃先部２ａの内径３ｍｍφ、中空筒状部２
ｂの内径４ｍｍ、ポンチ２の長さ３０ｍｍ）を用いて、
前記プレート状成形吸着材を打抜き、円筒形のペレット
状吸着材（３ｍｍφ×１０ｍｍ）を得た。得られた吸着
材の比表面積は９５０ｍ２　／ｇであった。

【００３７】得られたペレット状吸着材を、幅１００ｍ
ｍ×縦５００ｍｍ×横５００ｍｍのフィルターケースに
充填したところ、その充填量は１．９Ｋｇであった。

【００３８】次いで、空気を１ｍ／秒の速度で前記フィ
ルターに流したところ、その圧力損失は２０ｍｍＡｑで
あった。

【００３９】比較例 フェルト状に加工した活性炭素繊維［関西タール製品（
株）製、ＦＮ−３００ＧＦ　　Ａ−１０］を、実施例で
用いたフィルターケースに充填したところ、その充填量
は０．５Ｋｇであった。次いで、空気を１ｍ／秒の速度
で前記フィルターに流したところ、その圧力損失は２０
０ｍｍＡｑであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポンチの使用状態を示す概略図である。

【図２】他のポンチの使用状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１，１１…シート ２，１２…ポンチ ５，１３…ペレット状吸着材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　活性炭素繊維を含む抄紙構造の吸着材
   であって、前記活性炭素繊維１００重量部に対するバイ
   ンダーの割合が、１〜３０重量部であり、かつペレット
   状であるペレット状吸着材。
2. 【請求項２】　　バインダーが熱溶融性繊維である請求
   項１記載のペレット状吸着材。
3. 【請求項３】　　活性炭素繊維１００重量部に対してバ
   インダーを１〜３０重量部含むスラリーを、吸引成形型
   を用いてシート状に吸引成形し、得られたシートをペレ
   ット状に打抜くペレット状吸着材の製造方法。