JPH04317405A - 活性炭構造物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】本発明は活性炭の構造物（押出し
ハニカムのような）、その調製方法、および炭化水素蒸
気を吸着するための使用に関する。さらに詳しくは、本
発明は、高温における焼成または焼結を必要としない方
法により製造できる構造物、および例えば自動車の燃料
タンクおよびガソリンポンプノズルから大気中へ炭化水
素が蒸発するのを防ぐための汚染防止装置としてのハニ
カム構造物の使用に関する。 【０００２】 【従来の技術】現在、自動車で使用する汚染防止装置の
一部として、自動車は、燃料タンクまたはキャブレター
から自然の蒸発により放出される炭化水素蒸気を吸着す
るための活性炭の缶を備えている。エンジンが空転して
いる間に発生する炭化水素蒸気は燃料タンクおよびキャ
ブレターからその缶に送られ、活性炭に吸着することに
より、大気中への放出を防止する。この活性炭は後でエ
ンジン運転中に、空気取り入れ口から活性炭を通してエ
ンジンへ空気を吸い込むことにより浄化される。この機
構は一般的に効果的ではあるが、主として缶内の活性炭
の幾何学的配置による欠点を有する。現在、活性炭は缶
内に顆粒状材料の床として配置されている。しかし、充
填した床の中をガスが均一に拡散する訳ではなく、ガス
は利用できる表面積のほんの一部と接触するだけなので
、充填した床の吸着能力は理論的な能力よりも著しく低
い。したがって、実際に（理論的にではなく）利用でき
る活性炭は飽和され、発生した過剰の炭化水素蒸気は活
性炭に吸着されずに通過し、大気中に放出される。この
問題は使用する活性炭の量を多くすることによって解決
されるが、原価および空間の制限があるのでそのような
解決策は実用的ではない。 【０００３】そのような機構に代わるものとして、複数
の貫通した通路を有する活性炭の薄壁ハニカム構造物を
使用する方法があるが、これには、単位体積あたりの材
料の充填がより効率的で、顆粒材料の床により与えられ
る表面積よりも大きな実用表面積が得られる。燃料タン
クからの蒸発による排気を吸着するためのそのようなハ
ニカムの使用は、米国特許第４，３８６，９４７　号に
記載されているが、そこでは自動車用汚染防止機構にお
ける蒸発燃料排気を吸着するための活性炭および活性炭
、耐燃料性樹脂および磁器の組合わせの一体構造ハニカ
ムを開示している。活性炭ハニカムは、活性炭、水溶性
のイミド樹脂を含む水溶性ワニス樹脂、水、およびメチ
ルセルロースからなる可塑化バッチ材料を調製し、未焼
成ハニカムを押し出し、そのハニカムを６０℃から１２
０　℃準じ高くなる温度にさらし、続いて窒素雰囲気中
で２７０　℃で加熱することにより調製する。 【０００４】活性炭ハニカムの別の調製方法もこの技術
では公知である。例えば、Ｈｕｃｋｅ　、米国特許第３
，８５９，４２１　号は、フルフリルアルコールおよび
フルフリルアルコール樹脂のような炭素を与える結合剤
の混合物を鋳造し、鉱酸または有機酸にあてることによ
ってそのアルコールを重合させ、液体を除去してその混
合物を固化させ、高温で熱分解により炭素を発生させて
炭素含有物体を製造する方法を開示している。 【０００５】米国特許第４，３９９，０５２　号は、少
なくとも一つの熱硬化性有機樹脂を含む混合物をハニカ
ム構造物に押し出す方法を開示している。次いでこの構
造物を乾燥して炭化水素を除去し、炭化させ、続いて酸
化雰囲気中で６００−１０００℃に加熱し、活性炭含有
ハニカム物体を形成する。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼成の必要
が無い方法で調製されるにも拘らず、自動車用途で生じ
る振動および他の応力に耐える強度を有するハニカム構
造物を提供することを目的とするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、薄壁および／
またはハニカム構造物のような構造物の調製方法を提供
する。この方法は焼成または焼結工程を必要とせず、成
形した、またはある形状を有する未焼成物体または構造
物を、約３００℃を超えない、好ましくは約２２５℃を
超えない温度で単に乾燥することにより本質的に完了す
る。従来の焼成または焼結工程は無いが、そのようにし
て形成されたハニカムは高い強度および構造的な一体性
を有する。 【０００８】本発明の方法により、活性炭の構造は、（
１）（ａ）活性炭、（ｂ）　セルロースエーテルおよび
それらの誘導体から選択された結合剤、および（ｃ）　
ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、ポリ（ビニ
ルピロリドン）、ステアリン酸、ワックス、シリコーン
樹脂、澱粉、デキストリン、ポリエチレングリコール樹
脂、ポリエチレンオキシド、ガム、アルギン酸塩、ポリ
アクリルアミド、混合物からなるグループから選択され
た追加有機結合剤、の粒子を本質的に均質な混合物に混
合すること、（２）　この混合物に流動性可塑化液体を
、その混合物が可塑的に成形できるように可塑化するの
に十分な量で加えること、（３）　その混合物を構造物
の未焼成（すなわち未乾燥）形状物に成形すること、お
よびその未焼成形状物を約３００　℃までの、好ましく
はただの約２２５　℃までの温度で乾燥させることによ
り調製される。また、本発明は、好ましくは薄壁および
／またはハニカム形状の、本質的に約７０−１００重量
部の活性炭、約１−１５重量部のメチルセルロース、お
よび約１−１０重量部の追加結合剤からなる構造物も提
供する。 【０００９】追加結合剤としてポリビニルアルコールを
使用する、本発明の好ましい実施形態では、その混合物
にエポキシ樹脂も配合する。エポキシは、乾燥温度以下
の温度で開始する反応により、ポリビニルアルコールと
架橋することができる。混合物中にエポキシ樹脂が存在
することにより、最終的なハニカム構造にさらに強度が
加わる。本発明の別の実施形態では、混合物が、アルミ
ナ、シリカ、またはゼオライトまたは他の分子篩のよう
な、高気孔率、高表面積、および炭化水素吸着能力で知
られた他の材料を含む。 【００１０】本発明は、一つの好ましい形態として、未
焼成構造物を高温で焼成または焼結させる必要無く、強
固な一体形に固化することができる、活性炭の薄壁ハニ
カム構造物の調製方法を提供する。特に望ましい形態で
は、本発明は粒状の活性炭、セルロースエーテルおよび
その誘導体、および追加の有機結合剤を混合し、その混
合物を望ましいハニカム形状に押し出し、次いでその材
料を約３００　℃までの温度で乾燥させて最終的なハニ
カム構造を形成する。 【００１１】本発明の方法によれば、従来の方法により
、３種類の必要原料、すなわち（１）活性炭、（２）　
セルロースエーテルおよびそれらの誘導体、および（３
）　追加の樹脂状結合剤を混合することにより、本質的
に均質な混合物を形成する。 【００１２】活性炭は、原料の有機物質を炭素と結合さ
せ、続いて空気、蒸気、または蒸気と二酸化炭素の混合
物を使用する高温酸化が関与する活性化工程の２段階製
法により調製することができる。活性炭を製造できる各
種の有機原料物質には、マレー−ウイリアムス　　ジャ
ーマンタウン　　ランプブラック、フィッシャー　　ラ
ンプブラック＃１９８、およびコロンビアン　　カーボ
ン　　ジャーマンタウン　　ランプブラックを含むカー
ボンブラックのような石炭系材料、あるいはココナッツ
外皮、ペカン細粉、サクランボウの種の細粉、もみ殻、
またはおがくずがあるが、どれもこの技術では公知であ
り、市販されている。活性炭の特徴は、一般的に約５０
０ｍ２　／ｇを超える非常に高い表面積、および裂け目
の付いた表面を有する微小構造および２−１０オングス
トロームの細孔径を有する内部微小多孔質である。活性
炭の特性を調べるための第一の手段は窒素吸着を使用す
るＢＥＴ　表面積測定である。 【００１３】本発明における使用に好適な活性炭も市販
されている。例えば、カルゴン　　コーポレーションか
ら入手できる、何種類かの粒子径および表面積を有する
ＢＰＬ　Ｆ３活性炭を使用することができる。この供給
源から得られる活性炭の特に好ましい品種は、表面積が
約１０５０−１３００ｍ２　／ｇの”６ｘ１６”メッシ
ュサイズである。 【００１４】混合物に配合する活性炭は、好ましくは−
２００メッシュ（米国標準）、より好ましくは−３２５
メッシュ、最も好ましくは−５００メッシュの微粒形態
（「細粉」と呼ばれる）である。 【００１５】混合物の第二の必要原料はセルロースエー
テルおよびそれらの誘導体から選択された結合剤であり
、この結合剤は可塑剤として作用し、押出しを補助し、
湿強度を与え、押し出した未焼成形状物の構造的一体性
を維持する。これらの結合剤は、メチルセルロース、ヒ
ドロキシブチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロ
キシブチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
ヒドロキシエチルメチルセルロース、ナトリウムカルボ
キシルメチルセルロース、およびそれらの混合物からな
るグループから選択される。セルロースエーテルおよび
それらの誘導体から選択された結合剤の好ましい例とし
ては、ダウケミカル　　カンパニーのメトセル製品、例
えばメトセルＭＣ−４０００　、およびそのヒドロキシ
プロピルメチルセルロースＫ７５Ｍがある。 【００１６】混合物の第三の必要原料は、水および／ま
たは有機液体によりその混合物に可溶または分散可能な
、もう一つの結合剤である。この追加結合剤およびセル
ロースエーテルおよび／または誘導体結合剤が永久結合
剤として作用する。つまり、これらの結合剤は熱処理に
よって本質的に除去されないのである。有機結合剤は、
通常、セラミック技術における焼成熱処理により完全に
除去される。しかし、本発明の製品はその中に結合剤を
永久的に保持する。したがって、これらの永久結合剤は
活性炭粒子を一つに合わせて保持するための接着剤とし
て作用する。この追加結合剤は、好ましくは少なくとも
約２，５００　、より好ましくは少なくとも４，０００
　ｇ／モルの分子量を有する。これらの追加結合剤とし
て使用する好適な材料の例としては、ローム＆ハース　
　コーポレーションから市販されているアクリルエマル
ションＢ−６０Ａ　、ＨＡ−８、およびＨＡ−１２　の
ようなアクリル樹脂、ポリ（ビニルピロリドン）、ステ
アリン酸、カルナウバろう、みつろう、またはモービル
　　ケミカル　　コーポレーションから市販されている
モビルサーＣまたはモビルサーＲＶのようなワックス、
シリコーン樹脂、例えばダウコーニングのＱ６−２２３
０　シリコーン樹脂、マラソン　　ケミカル　　コーポ
レーションから市販されているノルリグＡのようなリグ
ノスルホン酸塩、澱粉、デキストリン、ユニオンカーバ
イド　　コーポレーションから市販されているカーボワ
ックス７０００およびカーボワックス２０Ｍのようなポ
リエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ガム、
アルギン酸塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコ
ール樹脂、およびそれらの混合物がある。 【００１７】最も好ましい有機結合剤は、ポリビニルア
ルコール（”ＰＶＡ”）　樹脂で、冷水に可溶であるの
が好ましい。ＰＶＡ　は一般的にポリ酢酸ビニルを加水
分解し、懸垂酢酸エステル基をヒドロキシル基に変換す
ることにより製造する。しかし、１００％変換すると、
ＰＶＡ　は一般的に冷水に溶解しなくなる。ＰＶＡ　は
、冷水溶解性を維持するために、約８０−９５％加水分
解される、好ましくは約８５−９０％加水分解される、
最も好ましくは約８７−８９％加水分解されているのが
良い。 【００１８】好適なＰＶＡ　結合剤はエアープロダクツ
社のエアーボル樹脂製品で、その例を下記の表に示す。 【００１９】 　　　　　　　　商品名　　　　　　粘度等級　　　　
　　分子量　　　　　　加水分解％　　　　　　ｐＨ　
　　　　　エアーボル 　　　　　　２０３Ｓ　　　　　　　　低　　　　　　
　　１１　−　３１，０００　　　　　８７　−　９０
　　　　　４．５　−　６．５　　　　　　　２０５Ｓ
　　　　　　　　低　　　　　　　　１１　−　３１，
０００　　　　　８７　−　９０　　　　　４．５　−
　６．５　　　　　　　５２３Ｓ　　　　　　　　中　
　　　　　　　７７　−　９９，０００　　　　　８７
　−　９０　　　　　４．０　−　６．０　　　　　　
　５４０Ｓ　　　　　　　　高　　　　　　　１０６　
−　１１０，０００　　　　８７　−　９０　　　　　
４．０　−　６．０　 　　ＰＶＡ　材料の中で、比較的低粘度で、分子量が約
７，５００−５０，０００、より好ましくは約１１，０
００−３１，０００　ｇ／モルの、上記の製品などが好
ましい。特に好ましいのは、エアーボル２０５Ｓ　ＰＶ
Ａである。 【００２０】混合物中の３種類の必要原料の相対的な重
量は、一般的に約７０−１００部の活性炭、約１−１０
部の樹脂状結合剤、および約１−１５部のメチルセルロ
ースである。好ましい範囲は約２−１０部のメチルセル
ロース、約２−５　部の樹脂状結合剤、および約８５−
１００、より好ましくは約９０−９６　部の活性炭であ
る。 【００２１】所望により、選択した結合剤と架橋可能な
エポキシ樹脂を混合物に加えることもできる。エポキシ
を加える最も好ましい樹脂状結合剤はＰＶＡ　である。 エポキシ樹脂は一般に水に可溶、分散可能、もしくは乳
化可能であり、そのような形で市販されていることが多
い。 好ましい樹脂は分子量が約２０，０００〜８０，０００
ｇ／モルである。好ましい樹脂は、ＧＡＦコーポレーシ
ョンからガントレズＡＮ−１３９として市販されている
、分子量４１，０００ｇ／モルのポリ（メチルビニルエ
ーテル／無水マレイン酸）である。他の好ましい樹脂は
、ウィトコ　　コーポレーション製のウィトコボンドＸ
Ｗおよびダウバート　　ケミカル社のダウボンド４９２
ｘ６２１３である。エポキシ樹脂は、バッチ材料混合物
から押し出された形状物に未焼成強度を与える。エポキ
シ樹脂を含む混合物から押し出された形状物が乾燥工程
で約１２５　℃に近付くと、エポキシ樹脂がＰＶＡ　、
または他の結合剤と架橋し、その製品に追加の強度、特
に低温粉砕強度を与える。この架橋は約１００　℃以下
の温度で起こるのが好ましい。エポキシ樹脂は一般的に
有機結合剤に対して約１：１　〜約５：１　のモル比で
存在する。特に好ましい組合わせでは、ポリ（メチルビ
ニルエーテル／無水マレイン酸）はＰＶＡ　に対して、
約３：１　のモル比で存在する。 【００２２】各種の充填材も、成形および／または乾燥
した構造物に特殊な性質または特性を与えるために、本
来の混合物に加えることができる。例えば、シリカゲル
の添加により、重合した物体中の表面積が増加する。好
適な充填材の例としては、アルミナ、シリカ、スピネル
、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、他の分子篩、お
よびこれらの混合物がある。高表面積を必要とする用途
には、酸化物は、少なくとも約５０　ｍ２　／ｇｍ　、
より好ましくは少なくとも約１００ｍ２　／ｇの表面積
を有する、か焼した酸化物が好ましい。他の好適な充填
材には、窒化物、ホウ化物、および炭化物、例えばケイ
素またはチタンの窒化物または炭化物がある。充填材は
、混合物の総重量に対して、約７５重量％まで、好まし
くは約２０−５０　重量％の量で存在する。３重量％ま
での界面活性剤または分散剤を加えることにより、混合
物における充填材の分散性が高められる。好適なそのよ
うな物質はステアリン酸ナトリウムである。 【００２３】混合物および押し出した未焼成ハニカムは
、従来の装置を使用する従来の技術で調製できる。例え
ば、乾燥原料を先ず、ボールミルまたは強力リトルフォ
ードミキサーを使用して本質的に均質なバッチ材料に混
合する。続いて良く知られているように流動学的可塑化
液体、例えば水を、混合物を適切に可塑化するのに十分
な量で加える。結合剤の一部または全部が水に不溶であ
る場合、アルコール、ケトン、アルカン、エステル、等
の有機溶剤を単独でまたは組合わせで液体として使用す
ることができる、あるいは液体を水と有機溶剤の混合物
にすることもできる。水を含むエポキシ樹脂が存在する
場合、エポキシ用の担体として使用される水はこの目的
に十分である場合が多いが、水を追加することもできる
。その上、エポキシを使用する場合、先ずエポキシと樹
脂状結合剤を別に混合し、次いでこの混合物を残りの乾
燥原料と組み合わせ、追加の水を使用するのが好ましい
。こうして得られた混合物を次に混合−攪拌機、ニーダ
ー、またはダブル−アームミキサーで可塑化する。この
可塑化工程に続いて、このバッチ材料を「麺加工」つま
りスパゲッティダイスを通して１回以上押出してさらに
混合し、そのバッチ材料を本質的に均質化する。最終的
に、バッチ材料を、ハニカム、リボン等の薄壁構造、ま
たは他の望ましい構造を形成できるダイスを通して押し
出すことにより望ましい形状に成形する。本発明にとっ
て好ましい構造は、前面表面積の１平方インチあたり少
なくとも４個の、好ましくは少なくとも１００　個の、
より好ましくは少なくとも２００　個の、最も好ましく
は少なくとも４００　個の（または１平方センチメート
ルあたりそれぞれ１５．５、３１、および６２セルの）
貫通通路を有し、壁厚が約３−３００　ミル（０．０８
−７．６　ｍｍ）　の薄壁ハニカムである。 【００２４】押出しに続いて、この構造物を炉中で約３
００　℃未満、好ましくは約２５０　℃未満、より好ま
しくは約２２５　℃未満、最も好ましくは約９０−１７
０℃の温度で、約１−５日間乾燥させる。この工程はプ
ログラム化できる電気キルン炉中で空気中で行うことが
できる。押し出した構造物の温度は一般的に約２５℃／
時間以下の速度でゆっくり上昇させ、破損を防ぐ。最初
の乾燥工程に続いて、構造物を所望により、さらにＣＯ
２　、Ｎ２　、蒸気、またはこれらの組み合わせ雰囲気
中で約１７５−３００　℃、好ましくは約２００−２５
０　℃の温度で、１−１０時間加熱することができる。 この工程により、構造物中の炭化水素吸着のための表面
積が増加する。 【００２５】 【実施例１】４重量％のＫ７５Ｍヒドロキシプロピルメ
チルセルロース、２重量％のＰＶＡ　乾燥粉末（エアー
ボル２０３Ｓ）　、およびＢＰＬＦ３活性炭（−２００
　メッシュ）からなるバッチ材料をリトルフォードミキ
サー中で３分間乾燥混合した。次いでこれらの乾燥原料
をマラーミキサーに装填し、これに十分な水を加えて均
質な、可塑化されたバッチ材料を形成した。混合時間は
約３０分間であった。２５トン押出しプレスを使用して
１インチ（２．５４　ｃｍ）　直径のハニカムを押出し
、１インチ（２．５４ｃｍ）　の長さに切断した。ダイ
ス構造を変えて、２００　セル／ｉｎ２　（３１　セル
／ｃｍ２　）で１５ミル（０．３８ｍｍ）　壁厚、２０
０　セル／ｉｎ２　（３１　セル／ｃｍ２　）で２０ミ
ル（０．５１　ｍｍ）　壁厚、および４００　セル／ｉ
ｎ２　（６２　セル／ｃｍ２　）で６ミル（０．１５　
ｍｍ）　壁厚のハニカムを形成した。すべての試料を炉
中、１００　℃で３日間乾燥させたが、下記のバッチ材
料塑性ＣＲ−１７０は１５０　℃にさらに１日保持した
。 【００２６】押し出したハニカム資料は、窒素吸着によ
りＢＥＴ　表面積（ＳＡ）を確認し、低温破損強度を試
験した（平均１０試料）。低温破損強度は、直径１イン
チ（２．５４　ｃｍ）　で厚さ１インチ（２．５４　ｃ
ｍ）　の試料を２枚の鋼板の間に挟み、０．０４インチ
／分（１．０２ｍｍ／ｍｉｎ）　のクロスヘッド速度で
、試料が破損するまで機械的負荷を増加させて測定した
。破損時の負荷を記録した。その結果を以下に示す。 【００２７】 　　　　　　　　　　　　　　活性炭のＳＡ　　　　乾
燥ハニカム　　　　　　　　　　　　　　　　（原料）
　　　　　　　　のＳＡ　　　　　　　　構造　　　　
　　低温破損強度バッチ　　＃　　　　　　（ｍ２　／
ｇ）　　　　　　　　　（ｍ２　／ｇ）　　　　　　　
（ｘ／ｙ）＊　　　　（ｐｓｉ）　　　　　ＭＰａ　Ｃ
Ｉ−１７０−１　　　　　　　　　　１３００　　　　
　　　　　　　　１１３０　　　　　　　　４００／６
　　　　　　６３４　　　　　　４．３７ＣＩ−１７０
−２　　　　　　　　　　　７５８　　　　　　　　　
　　　　６４６　　　　　　　　４００／６　　　　　
　１８４　　　　　　１．２７ＣＲ−１７０　　　　　
　　　　　　　１０６０　　　　　　　　　　　　　９
２２　　　　　　　　２００／１５　　　　　１６４　
　　　　　１．１３＊　　ｘ＝セル／ｉｎ２　、ｙ＝壁
厚（ミル）【００２８】 【実施例２】実施例１の説明およびバッチ材料ＣＩ−１
７０−２の原料により３個のハニカムを追加製作したが
、これらの３つの追加バッチ材料には異なったＰＶＡ　
樹脂を使用し、乾燥したハニカムの表面積および低温破
損強度に対する異なったＰＶＡ　樹脂の影響を確認した
。この実施例の４個の試料すべてにおいて、押し出した
ハニカムは１平方インチあたり４００　セル（６２　セ
ル／ｃｍ２　）および６ミル（０．１５　ｍｍ）　の壁
厚を有し、直径１インチ（２．５４　ｃｍ）　で長さ１
インチ（２．５４　ｃｍ）　であった。すべての試料を
炉中で１００　℃で３日間乾燥させた。その結果を下記
の表に示す。 【００２９】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ
Ｉ−１７０−２　　　　ＣＬ−１７０　　　　ＣＭ−１
７０　　　　ＣＮ−１７０ＰＶＡ（エアーボル樹脂）　
　　　　　２０３Ｓ　　　　　　　２０５Ｓ　　　　　
　５２３Ｓ　　　　　　５４０Ｓ　ＳＡ（ｍ２　／ｇ）
　　　　　　　　　　　　　　　　６４６　　　　　　
　　６５４　　　　　　　６５１　　　　　　　６４６
　低温破損強度（ｐｓｉ）　　　　　　　　　　１８４
　　　　　　　　２５４　　　　　　　１８４　　　　
　　　１９０　　　　　　　　　強度（ＭＰａ）　　　
　　　　　　１．２７　　　　　　　１．７５　　　　
　　１．２７　　　　　　１．３１　 【００３０】 【実施例３】試料を入り口および出口を有する密閉容器
中に入れて、実施例１に記載するバッチ材料ＣＩ−１７
０−１のハニカムを、粒状活性炭（ＢＰＬＦ３　−２０
０メッシュ、表面積１２３０ｍ２　／ｇ）　の充填床と
、炭化水素吸着について比較試験した。５００　ｐｐｍ
　のｎ−ブタンを含む窒素気流を試料に４０１６　ｃｃ
／分の流量で導入し、出口の気流を火炎イオン化炭化水
素検出器で測定した。出口気流の組成が入り口気流の組
成と一致した時に示される試料の飽和により吸着が完了
したと考える。この時点で入り口気流を５％水素を含む
窒素に変え、炭化水素の脱着を測定した。検出器の読み
を時間に対してプロットし、各曲線の面積を積分して吸
着および脱着を測定した。下記の表に報告する吸着／脱
着に関する値は吸着された／脱着された炭化水素のミリ
グラムを試験前の試料重量で割ったものである。 【００３１】 　　　　　　　　　　　　試験時間　　　　　　ＳＡ　
　　　低温破損強度　　　　ＨＣ吸着　　　　ＨＣ脱着
試料ＩＤ　　　　　　（分）　　　　（ｍ２　／ｇ）　
　　（ｐｓｉ）　　　ＭＰａ　　　　　（ｍｇ／ｇｍ）
　　　　　（ｍｇ／ｇｍ）　ＢＰＬ　Ｆ３＊　　　　　
　　　１１０　　　　　　　　１２３０　　　　　　−
　　　　　　−　　　　　　　　２６．７　　　　　　
　　２９．４ＣＩ−１７０−１　　　　　　　２００　
　　　　　　　１１３０　　　　　６３４　　　　４．
３７　　　　　　６１．５　　　　　　　　３９．４　
　　　　　　　　　　　　　　３８０　　　　　　　　
１１３０　　　　　６３４　　　　４．３７　　　　　
　８７．０　　　　　　　　６７．２＊充填床 【００３２】 【実施例４】どちらも乾燥粉末の形のエアーボル２０５
Ｓ　ＰＶＡおよびガントレズＡＮ−１３９を約１：３の
モル比で約９５−９９　℃の温度で水に混合してＰＶＡ
　およびポリ（メチルビニルエーテル／無水マレイン酸
）の水性エマルションを調製した。１０重量部のガント
レズＡＮ−１３９を先ず９０重量部の水に加え、回転渦
を形成するのに十分な速度で攪拌した。 加えた後、最初は粘性のゲルになった溶液が透明な液体
になるまで攪拌し続けた。次いで攪拌しながらこの溶液
にエアーボル２０５Ｓを混合した。得られたエマルショ
ンを密閉容器中で一晩保持した。次いでこのエマルショ
ン１６７　重量部を約１００　重量部の活性炭（−２０
０　メッシュＢＰＬ　Ｆ３、表面積１０６０　ｍ２　／
ｇ）　および約６重量部のＫ７５Ｍメチルセルロースと
マラーミキサー中で混合した。混合は２０分間続けた。 このようにして可塑化したバッチ材料を、１平方インチ
あたり２００　セル（３１　セル／ｃｍ２　）で壁厚１
５ミル（０．３８　ｍｍ）　のハニカムに押し出した。 ハニカム試料は直径１インチ（２．５４　ｃｍ）　、長
さ１インチ（２．５４　ｃｍ）　であった。これらの押
出しハニカムを１００　℃で２４時間乾燥させ、さらに
ＣＯ２　雰囲気中で２００　℃で４時間乾燥させた。こ
れらのハニカムのＢＥＴ　表面積は６５０ｍ２　／ｇで
、低温破損強度は２６２０　ｐｓｉ（６．８８ＭＰａ）
　であった。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　活性炭材料からなる構造物の製造方法
   であって、（１）　（ａ）　粒状活性炭、（ｂ）　セル
   ロースエーテルおよびそれらの誘導体から選択された結
   合剤、および（ｃ）　ポリビニルアルコール樹脂、アク
   リル樹脂、ポリ（ビニルピロリドン）、ステアリン酸、
   ワックス、シリコーン樹脂、澱粉、デキストリン、ポリ
   エチレングリコール樹脂、ポリエチレンオキシド、ガム
   、アルギン酸塩、ポリアクリルアミド、および混合物か
   らなるグループから選択された樹脂状結合剤を本質的に
   均質な混合物に混合する工程、（２）　この混合物に流
   動性可塑化液体を、その混合物を可塑化するのに十分な
   量で加える工程、（３）　その混合物を構造物の未焼成
   形状物に成形する工程、および（４）　その未焼成形状
   物を約３００　℃までの温度で乾燥させる工程 を特徴とする方法。
2. 【請求項２】　　前記セルロースエーテル結合剤が、メ
   チルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシブチル
   セルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒド
   ロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース
   、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピル
   メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース
   、ナトリウムカルボキシルメチルセルロース、およびそ
   れらの混合物からなるグループから選択されることを特
   徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　樹脂状結合剤がポリビニルアルコール
   樹脂であることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　混合物を未焼成の薄壁構造物に成形す
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】　　混合物を未焼成のハニカム構造物に成
   形することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】　　乾燥工程が約２２５　℃までの温度で
   行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】　　乾燥工程が約２２５　℃までの温度で
   行われることを特徴とする請求項３記載の方法。
8. 【請求項８】　　バッチ材料が約１−１５重量部のメチ
   ルセルロース、約１−１０重量部のポリビニルアルコー
   ル、および約７０−１００　重量部の活性炭からなるこ
   とを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】　　ポリビニルアルコールが約８０−９５
   ％加水分解されていることを特徴とする請求項８記載の
   方法。
10. 【請求項１０】　　活性炭が、約２００　メッシュより
    も細かい粒子形状であることを特徴とする請求項９記載
    の方法。
11. 【請求項１１】　　バッチ材料がさらにエポキシ樹脂を
    含むこと、および前記樹脂状結合剤が前記乾燥工程中に
    エポキシ樹脂と架橋し得ることを特徴とする請求項１記
    載の方法。
12. 【請求項１２】　　バッチ材料がさらに、前記乾燥工程
    中に前記ポリビニルアルコールと架橋し得るエポキシ樹
    脂を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
13. 【請求項１３】　　前記エポキシ樹脂がポリ（メチルビ
    ニルエーテル／無水マレイン酸）樹脂であり、ポリビニ
    ルアルコールに対して約１：１〜５：１のモル比で存在
    することを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】　　バッチ材料が約２−１０重量部のメ
    チルセルロース、約２−５重量部のポリビニルアルコー
    ル、および約８５−１００　重量部の活性炭からなるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】　　前記乾燥工程が、押し出した構造物
    を空気中で約９０−１７０℃の温度で乾燥する前段階を
    含み、続いてさらに前記構造物を蒸気、窒素、二酸化炭
    素、またはそれらの混合物の雰囲気中で約２２５　℃ま
    での温度で乾燥することを特徴とする請求項１４記載の
    方法。
16. 【請求項１６】　　本質的に１−１５重量部のメチルセ
    ルロース、７０−１００　重量部の活性炭、および１−
    １０重量部の、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹
    脂、ポリ（ビニルピロリドン）、ステアリン酸、ワック
    ス、シリコーン樹脂、澱粉、デキストリン、ポリエチレ
    ングリコール樹脂、ポリエチレンオキシド、ガム、アル
    ギン酸塩、ポリアクリルアミド、および混合物からなる
    グループから選択された樹脂状結合剤からなることを特
    徴とする構造物。
17. 【請求項１７】　　構造物が薄壁であることを特徴とす
    る請求項１６記載の構造物。
18. 【請求項１８】　　構造物がハニカムであることを特徴
    とする請求項１６記載の構造物。
19. 【請求項１９】　　樹脂状結合剤が、押し出された状態
    で約８０−９５％加水分解されているポリビニルアルコ
    ールであることを特徴とする請求項１８記載の構造物。
20. 【請求項２０】　　さらに、前記樹脂状結合剤と架橋し
    たエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１８記載
    のハニカム。
21. 【請求項２１】　　さらに、前記ポリビニルアルコール
    と架橋したエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項
    １９記載のハニカム。
22. 【請求項２２】　　前記エポキシ樹脂がポリ（メチルビ
    ニルエーテル／無水マレイン酸）樹脂であり、ポリビニ
    ルアルコールに対して約１：１〜５：１のモル比で存在
    することを特徴とする請求項２１記載のハニカム。
23. 【請求項２３】　　ハニカムが本質的に８５−１００　
    重量部の活性炭、約２−５重量部のポリビニルアルコー
    ル、および約２−１０重量部のメチルセルロースからな
    ること、およびエポキシ樹脂がポリビニルアルコールに
    対して約３：１のモル比で存在することを特徴とする請
    求項２２記載のハニカム。
24. 【請求項２４】　　さらに合計約７５重量％の、窒化物
    、炭化物、金属酸化物、スピネル、ゼオライト、分子篩
    、およびそれらの混合物からなるグループから選択され
    た充填材を含むことを特徴とする請求項２１記載のハニ
    カム。