JPH08155295A - Carbon body and preparation thereof - Google Patents

Carbon body and preparation thereof

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Publication number
JPH08155295A
JPH08155295A JP7133914A JP13391495A JPH08155295A JP H08155295 A JPH08155295 A JP H08155295A JP 7133914 A JP7133914 A JP 7133914A JP 13391495 A JP13391495 A JP 13391495A JP H08155295 A JPH08155295 A JP H08155295A
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JP
Japan
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carbon
inorganic binder
alumina
aqueous mixture
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Withdrawn
Application number
JP7133914A
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Japanese (ja)
Inventor
Evelyn M Deliso
マックギー デリソー イヴリン
Donald L Guile
ロイド ガイル ドナルド
Elmer Zaun Kenneth
エルマー ザウン ケニス
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Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To manufacture a carbon body having a sufficient strength in a state as it is formed and after heat treatment. CONSTITUTION: An aqueous mixture consisting of an active carbon particle, an organic binder of about 4 to about 25% expressed in weight percent based on the carbon content, a bentnite clay of from about 5 about 25% as an inorganic binder, a colloidal alumina of about 5 to about 35%, a silica in a water dispersed silica precursor form of about 0 to about 10%, and a chopped cellulose of about 0 to about 10% is prepared. The aqueous mixture is formed into a body and dried. Then, the dried body is subjected to heat treatment at a sufficient temperature and for a sufficient time for reacting the inorganic binder to manufacture the objective carbon body.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ベントナイト粘土、コ
ロイド状アルミナ、および必要に応じて、無機結合剤と
してのシリカ、および/または細断したセルロースを含
む活性炭ボディおよびその製造方法に関するものであ
る。無機結合剤を組み合わせることにより、その組合せ
物を添加したボディに高温強さを持たせる。さらに詳し
くは、上記ボディは押出しにより成形したハニカム構造
物である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an activated carbon body containing bentonite clay, colloidal alumina, and optionally silica as an inorganic binder, and / or shredded cellulose, and a process for producing the same. . By combining an inorganic binder, the body to which the combination is added has high temperature strength. More specifically, the body is a honeycomb structure formed by extrusion.

【0002】[0002]

【従来の技術】気体(通常は空気)および液体中の炭化
水素および他の不純物を吸着するのに通常は活性炭材料
が用いられている。これらの用途には、炭素は一般的に
粒体の形状で用いられる。粒体形状の活性炭は多くの用
途において所望の吸着を行なえるけれども、粒体が欠点
となる用途もいくつかある。流体が曲がりくねった通路
を流動しなければならない場合には、粒体により生じる
背圧が問題となることがある。ある用途では、材料また
はベッドの充填率を減少させる原因である摩擦により、
粒体が著しく磨耗してしまうことがある。さらに、摩擦
の結果として生成した微粒子は流動通路を塞いでしまう
ことがある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Activated carbon materials are commonly used to adsorb hydrocarbons and other impurities in gases (usually air) and liquids. For these applications, carbon is commonly used in the form of granules. Although granular shaped activated carbon can perform the desired adsorption in many applications, there are some applications where granules are a drawback. If the fluid must flow through a tortuous path, the back pressure created by the particles can be a problem. In some applications, due to the friction that causes the material or bed to fill less,
Granules may wear out significantly. In addition, the particles produced as a result of friction can block the flow passages.

【0003】別の手法としては、活性炭を気泡ハニカム
の形状に押し出す方法が挙げられる。活性炭の微細な粉
末を適切な結合剤とともに押し出すことにより、ハニカ
ムを容易に成形できる。このような形状をしていること
により、背圧がほとんどない状態で気流がハニカムを容
易に通過することができる。また、除去すべき種を吸着
するために、すべての炭素に気体が容易に接触するよう
な形状にできる。さらに、ハニカムは固体片であるの
で、炭素が摩損することはほとんどまたはまったくな
い。
Another method is to extrude activated carbon into the shape of a cellular honeycomb. A honeycomb can be easily formed by extruding a fine powder of activated carbon together with an appropriate binder. By having such a shape, the airflow can easily pass through the honeycomb in a state where there is almost no back pressure. It can also be shaped so that the gas easily contacts all carbon to adsorb the species to be removed. In addition, since the honeycomb is a solid piece, there is little or no carbon wear.

【0004】蒸発物の場合には、自動車が動いていない
間に燃料系から放出される蒸気、例えば、温度の変動に
伴なう燃料タンク中のガスの膨脹と収縮により放出され
る蒸気を活性炭は吸着する。燃料の補給中に燃料タンク
から押し出される空気は、いっしょに蒸気としての燃料
を多量に運び出す。将来の空気汚染基準を満たすために
は、この燃料を捕獲しなければならない。吸着された種
はエンジンが作動する間に脱着し、エンジンの吸入口に
再循環して燃焼される。今日のほとんどの自動車は、粒
体が充填された活性炭キャニスタを備えて、蒸気源から
放出された蒸気を処理している。しかしながら、将来の
必要性を満たすためにはこのことだけでは十分ではな
い。
In the case of evaporative substances, the steam released from the fuel system while the vehicle is not moving, such as the steam released by the expansion and contraction of the gas in the fuel tank due to the temperature fluctuation, is activated carbon. Adsorbs. The air pushed out of the fuel tank during refueling carries together with it a large amount of fuel as vapor. This fuel must be captured to meet future air pollution standards. The adsorbed species desorb during engine operation and are recirculated to the engine inlet and burned. Most automobiles today are equipped with granular-filled activated carbon canisters to process the steam emitted from a steam source. However, this alone is not sufficient to meet future needs.

【0005】放出される蒸気を捕獲する用途に活性炭か
らなるハニカム構造物を使用するために、容積基準の吸
着容量を最大限にすることが望ましい。このことは、そ
の容積における炭素の量を最大限にすることを意味す
る。炭化水素の蒸気を運ぶ気体の流速が遅い場合には、
圧力降下または流動制限がほとんどまたはまったくない
ために、断面積の合計に対する前面の開放面積の比率
は、小さくすることができる。このことを達成するため
には、壁厚が厚いためにセル密度が小さいものを使用す
ればよい。前面の開放面積が25%のものは容易に製造で
きる。これは割当て容積における炭素の充填密度が75%
のものと等しい。これは、今日使用されている粒体に見
られるであろう充填密度よりも大きい。
In order to use the honeycomb structure composed of activated carbon for the purpose of capturing the vapors emitted, it is desirable to maximize the adsorption capacity on a volume basis. This means maximizing the amount of carbon in that volume. If the velocity of the gas carrying the hydrocarbon vapor is slow,
Due to little or no pressure drop or flow restriction, the ratio of open frontal area to total cross-sectional area can be small. To achieve this, a cell having a small cell density due to a large wall thickness may be used. Those with an open front area of 25% are easy to manufacture. This has a carbon packing density of 75% in the assigned volume
Equal to that of This is greater than the packing density that would be found in the granules used today.

【0006】冷温始動の用途において、活性炭は、エン
ジンが始動してから最初の90秒から120 秒の間に放出さ
れる炭化水素を吸着する。この始動期間中、触媒コンバ
ータは、エンジンから放出されている炭化水素を転化す
る温度までには達していない。一度触媒コンバータがそ
の温度に達すると、バイパスモード中の排気系から活性
炭を取り出すことができる。吸着した炭化水素を活性炭
から脱着させて、無害な物質に転化する処理を施す。こ
のように、活性炭は次の冷温始動サイクルにおける炭化
水素の吸着に備えている。
In cold start applications, activated carbon adsorbs hydrocarbons released during the first 90 to 120 seconds after the engine is started. During this start-up period, the catalytic converter has not reached the temperature at which it converts the hydrocarbons being released from the engine. Once the catalytic converter has reached that temperature, activated carbon can be removed from the exhaust system during bypass mode. The adsorbed hydrocarbon is desorbed from the activated carbon and converted into a harmless substance. Thus, the activated carbon is ready for hydrocarbon adsorption in the next cold start cycle.

【0007】冷温始動用途に使用されているハニカム構
造物は、特殊な幾何学形状であることが必要である。迅
速かつ能率的に吸着を行なわなければならないので、幾
何学表面積ができるだけ広くなければならない。それと
同時に、開放前面区域をできるだけ広くして、大容量、
すなわち、排気ガスが高速度で流動することにより生じ
る背圧を最小にしなければならない。このことを達成す
るためには、壁厚が薄い高セル密度のハニカム構造物が
望ましい。このハニカム構造物は、背圧を最小にする一
方で排気ガス中に含まれる炭化水素の吸着効率を最大に
する。開放前面区域を容易に前面区域全体の65%にする
ことができる。
Honeycomb structures used for cold start applications need to be of special geometry. The geometric surface area must be as large as possible, as the adsorption must be carried out quickly and efficiently. At the same time, make the open front area as wide as possible,
That is, the back pressure created by the high velocity flow of the exhaust gas must be minimized. In order to achieve this, a honeycomb structure with a thin wall and a high cell density is desirable. This honeycomb structure maximizes the adsorption efficiency of hydrocarbons contained in the exhaust gas while minimizing the back pressure. The open front area can easily cover 65% of the total front area.

【0008】バイオフィルトレーション(biofiltratio
n )においては、活性炭バイオフィルタに付着した微生
物を用いてVOC汚染物質を二酸化炭素および水のよう
な最終生成物に転化する。粒体の活性炭を使用すること
ができるが、ハニカム形状のもののほうが再生が容易で
ある。バイオフィルタに水を流して無害な生成物および
蓄積する死んだバイオマスを除去することにより再生を
行なう。したがって、この操作によりフィルタを長寿命
にすることができる。この用途における活性炭ハニカム
は、水と接触するときに安定していなければならない。
バイオフィルトレーションを用いて、作業中に生じる気
流を浄化し、例えば、埋め土および化学工程のような危
険な物質から生じる毒性の蒸気を転化することができ
る。
Biofiltratio
In n), microorganisms attached to the activated carbon biofilter are used to convert VOC pollutants into end products such as carbon dioxide and water. Although granular activated carbon can be used, honeycomb-shaped ones are easier to recycle. Regeneration is performed by flushing the biofilter with water to remove innocuous products and accumulated dead biomass. Therefore, this operation can prolong the life of the filter. Activated carbon honeycombs in this application must be stable when in contact with water.
Biofiltration can be used to clean the air stream generated during operation and convert toxic vapors resulting from hazardous substances such as, for example, landfills and chemical processes.

【0009】上述のように活性炭の用途を記載したが、
その用途は他にもいろいろある。例えば、活性炭を用い
て空気(VOC)中に含まれる有機顔料やオゾンまでも
除去することができる。活性炭は、排水処理および流体
中に含まれる重金属の除去と他の分離用途において、並
びに、例えば、ラドン試験のような試験方法において用
いることができる。
Although the use of activated carbon has been described above,
There are many other uses. For example, activated carbon can be used to remove even organic pigments and ozone contained in air (VOC). Activated carbon can be used in wastewater treatment and removal of heavy metals contained in fluids and other separation applications, as well as in test methods such as, for example, the radon test.

【0010】押出しにより活性炭ハニカムを成形するた
めには、炭素は微粉形状のものでなければならない。こ
のような炭素を水のような液体および適切な可塑剤並び
に結合剤と混合することもできる。このように可塑化し
た混合物をダイに通してハニカム形状に押し出して乾燥
させる。
In order to form an activated carbon honeycomb by extrusion, the carbon must be in the form of fine powder. Such carbons can also be mixed with liquids such as water and suitable plasticizers and binders. The thus plasticized mixture is extruded into a honeycomb shape through a die and dried.

【0011】例えば、セルロースエーテルおよびその誘
導体のような有機結合剤を添加するとその混合物が可塑
性を有するようになる。そのような混合物は柔らかく、
乾燥前の押し出されたときの湿った状態で取り扱うのが
難しい。さらに、そのような混合物より形成されたボデ
ィは、特に、自動車の排気ガスを純化するような用途に
おいてさらされる250 ℃といった高温での強度が比較的
小さい。これは有機結合剤がそのような高温で分解する
ためである。
The addition of organic binders such as cellulose ethers and their derivatives renders the mixture plastic. Such a mixture is soft,
Difficult to handle when extruded before drying. Furthermore, the bodies formed from such mixtures have a relatively low strength at high temperatures, such as 250 ° C., which they are exposed to, especially in applications such as automotive exhaust purification. This is because the organic binder decomposes at such high temperatures.

【0012】さらなる加工と取扱いを行なう前の押出し
状態の押出しハニカムの強度を改良することと、乾燥お
よび熱処理後の強度を改良することの両方が強く望まれ
ている。
There is a strong desire both to improve the strength of extruded honeycombs in the extruded state before further processing and handling and to improve the strength after drying and heat treatment.

【0013】炭素混合物中に結合剤としての粘土を用い
て、それから形成した炭素ボディに強度を付与すること
が行なわれている。
It has been practiced to use clay as a binder in carbon mixtures to impart strength to carbon bodies formed therefrom.

【0014】米国特許第4,259,299 号、同第4,518,704
号、および特開昭57-122924 (1982)は、例えば、
粘土結合剤のような様々な無機結合剤が用いられている
活性炭ボディに関するものである。
US Pat. Nos. 4,259,299 and 4,518,704
And JP-A-57-122924 (1982), for example,
It relates to activated carbon bodies in which various inorganic binders such as clay binders are used.

【0015】米国特許第4,259,299 号には、
活性炭とゼオライトと有機結合剤および/または無機結
合剤との混合物から調製された活性炭生成物を用いてオ
ゾンを除去する方法が記載されている。有機結合剤はリ
グニンであってもよく、無機結合剤はベントナイトであ
ってもよい。このような生成物を350 ℃まで加熱して強
度を高めている。
In US Pat. No. 4,259,299,
A method of depleting ozone using an activated carbon product prepared from a mixture of activated carbon, zeolite and organic and / or inorganic binders is described. The organic binder may be lignin and the inorganic binder may be bentonite. Such products are heated to 350 ° C to increase their strength.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】改良された強度を有
し、自動車の排気ガスを浄化するような高温での用途に
おいて効果的に機能する活性炭ボディを製造する必要性
がある。このようなボディは、取扱い中に変形しないよ
うに、湿っている成形したままの状態で取り扱えるほど
十分な強度を有さなければならない。また、成形用混合
物の取扱適性および二次成形適性を改良する必要性があ
る。
There is a need to produce an activated carbon body that has improved strength and that functions effectively in high temperature applications such as cleaning automobile exhaust gases. Such bodies must be strong enough to be handled in the wet, as-molded condition so that they do not deform during handling. There is also a need to improve the handling and secondary molding suitability of molding mixes.

【0017】本発明はこれらの必要性を満たすものであ
る。
The present invention meets these needs.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、ベントナイト
粘土およびアルミナ、並びに必要に応じてシリカからな
る無機結合剤により互いに結合した活性炭粒子から作ら
れた活性炭ボディを提供する。炭素の含有量に基づく重
量パーセントで表して、ベントナイトの含有量は約5%
から25%までであり、アルミナの含有量は約5%から35
%までであり、シリカを含有させる場合にはその含有量
は約25%までである。
The present invention provides an activated carbon body made from activated carbon particles bound together by an inorganic binder consisting of bentonite clay and alumina, and optionally silica. Expressed in weight percent based on carbon content, bentonite content is about 5%
To 25% and the content of alumina is about 5% to 35%
%, And if silica is included, its content is up to about 25%.

【0019】本発明は、上述した活性炭ボディを製造す
る方法であって、活性炭粒子と、炭素の含有量に基づく
重量パーセントで表して、約4%から12%の有機結合剤
と、無機結合剤として、約5%から25%までのベントナ
イト粘土と、約5%から35%のコロイド状アルミナと、
水分散性シリカ前駆体の形状にある0%から約25%まで
のシリカと、0%から約10%までのチョップト(細断し
た)セルロースとからなる水性混合物を調製し、該水性
混合物をボディに成形し、成形したボディを乾燥させ、
無機結合剤を反応させて活性炭ボディを成形するのに十
分な温度と時間に亘り乾燥させたボディに熱処理を施す
各工程からなることを特徴とする方法を提供する。
The present invention is a method of making an activated carbon body as described above, comprising activated carbon particles, about 4% to 12% organic binder, expressed in weight percent based on carbon content, and inorganic binder. As about 5% to 25% bentonite clay and about 5% to 35% colloidal alumina,
An aqueous mixture of 0% to about 25% silica in the form of a water dispersible silica precursor and 0% to about 10% chopped (chopped) cellulose is prepared and the aqueous mixture is added to the body. And then dry the molded body,
There is provided a method comprising the steps of subjecting a dried body to a heat treatment for a time and time sufficient to react an inorganic binder to form an activated carbon body and subjecting it to heat treatment.

【0020】本発明は炭素ボディを製造する方法に関す
るものである。この炭素ボディは、一般的には活性炭ハ
ニカムである。この方法は、活性炭粒子と、ベントナイ
ト粘土、コロイド状アルミナ、および必要に応じてコロ
イド状シリカからなる無機反応性結合剤と、必要に応じ
て添加されるチョップトセルロースとからなる水性出発
混合物を調製する工程を含む。この混合物を例えば押出
しによりボディに成形する。次いで、成形したボディを
乾燥させて熱処理を施す。
The present invention relates to a method of making a carbon body. This carbon body is typically an activated carbon honeycomb. This method prepares an aqueous starting mixture consisting of activated carbon particles, an inorganic reactive binder consisting of bentonite clay, colloidal alumina, and optionally colloidal silica, and optionally chopped cellulose. Including the step of The mixture is shaped into a body, for example by extrusion. Next, the molded body is dried and heat-treated.

【0021】前記水性混合物中には有機結合剤を含ませ
て、二次成形適性、特に押出適性を高める。有機結合剤
を含有させることにより混合物を可塑化する。この可塑
化により、混合物が靭性および凝集性を有することにな
る。
An organic binder is included in the aqueous mixture to enhance the secondary moldability, especially the extrusion suitability. The mixture is plasticized by including an organic binder. This plasticization makes the mixture tough and cohesive.

【0022】ハニカムの押出しにおいて、上述したよう
な添加剤を加えることにより、セル構造とスキン構造の
良好なボディを押し出すことができる。有機結合剤は乾
燥の際に有機結合(organic bond)として機能する。
When the honeycomb is extruded, a body having a good cell structure and a good skin structure can be extruded by adding the above-mentioned additives. The organic binder functions as an organic bond when dried.

【0023】コロイド状アルミナおよびベントナイト粘
土、特に微細なベントナイト粘土、並びに必要に応じて
のコロイド状シリカの無機結合剤の組合せにより、特に
熱処理後に、ボディに強度が与えられる。無機結合剤は
加熱後に少なくともある程度は互いに反応して強力な結
合を形成して、主成分である活性炭粒子を結合させて保
持する。熱処理したときに高められる強度は、ボディを
空気中で約300 ℃−350 ℃の温度に加熱する場合に維持
されるが、有機結合剤のみを含むボディは、有機結合剤
が分解したり損失したりするために弱くなってしまう
(有機結合剤は約200 ℃までに燃焼し始める)。本発明
のボディに高温強度を持たせるのは、この強力な結合で
ある。ベントナイトのみ(または他の粘土)を使用する
場合、粘土部分のために最終的なボディは水と接触した
ときに不安定になる。粘土から結晶水を解離するのに十
分に高いが、もともとの粘土の構造の板状特性(platy
character )を破壊するほどは高くない温度まで加熱し
た場合でさえ、このような問題が生じてしまう。本発明
に許容される熱処理温度は、粘土から結晶水を除去する
のに十分なだけではなく、粘土の解離生成物であるSi
2 およびAl2 3 コロイド状シリカおよびコロイ
ド状アルミナと反応して結合を形成するほど十分な温度
である。この結合はもはや水分解しやすくなく、最終的
なボディは水との接触に長時間に亘り耐えることができ
る。
The combination of colloidal alumina and bentonite clay, especially finely divided bentonite clay, and optionally inorganic binder of colloidal silica, imparts strength to the body, especially after heat treatment. The inorganic binders react with each other at least to some extent after heating to form a strong bond to bond and retain the activated carbon particles as the main component. The increased strength when heat-treated is maintained when the body is heated in air to a temperature of about 300 ° C-350 ° C, whereas a body containing only organic binder will not decompose or lose the organic binder. It becomes weaker (organic binder begins to burn by about 200 ℃). It is this strong bond that gives the body of the invention high temperature strength. When using only bentonite (or other clay), the final body becomes unstable when in contact with water due to the clay portion. High enough to dissociate water of crystallization from the clay, but with the plate-like properties of the original clay structure (platy
Even when heated to a temperature that is not high enough to destroy a character), such problems occur. The heat treatment temperature allowed in the present invention is not only sufficient to remove water of crystallization from the clay, but also the dissociation product of the clay, Si
The temperature is sufficient to react O 2 and Al 2 O 3 with the colloidal silica and alumina to form a bond. This bond is no longer susceptible to water splitting and the final body can withstand contact with water for a long time.

【0024】押出しの用意のできた湿った混合物中にチ
ョップトセルロースを含ませると、混合物の靭性、凝集
性および剛性を改良できる。このことにより、押出し特
性と押出し製品の品質を改良できることが分かった。ま
た、押出し製品の剛性は一層大きくなり、変形させずに
一層容易に切断し、取り扱うことができる。
The inclusion of chopped cellulose in a wet mixture ready for extrusion can improve the toughness, cohesiveness and stiffness of the mixture. It has been found that this can improve the extrusion properties and the quality of the extruded product. In addition, the extruded product has a higher rigidity and can be more easily cut and handled without being deformed.

【0025】反応性無機結合剤とセルロースとを組み合
わせることにより、取扱適性および押出適性が優れたも
のになり、それより形成されたボディは、湿った成形し
たままの状態において良好ななま強さおよび取扱適性を
有し、熱処理後のボディの強さは大きくなって使用温度
が高くなる。
The combination of a reactive inorganic binder and cellulose provides excellent handleability and extrudability, and the body formed therefrom has a good tenacity in the wet as-molded state. Also, it has handleability, and the strength of the body after heat treatment increases, and the operating temperature increases.

【0026】ボディは約350 ℃の温度まで使用すること
ができ、それ以上の温度、例えば約400 ℃では炭素自体
が酸化し始めてしまう。
The body can be used up to a temperature of about 350 ° C., above which the carbon itself begins to oxidize.

【0027】炭素の種類 活性炭は、加工して多孔質の炭素となった非黒鉛微結晶
性形状の炭素である。活性炭に形成された細孔には、マ
クロ細孔(例えば、約500 オングストロームより大きい
直径を有する細孔)、メソ細孔(例えば、約20オングス
トロームから約500 オングストロームまでの直径を有す
る細孔)、またはミクロ細孔(例えば、約20オングスト
ローム未満の直径を有する細孔)があり得る。活性炭
は、大きな比表面積(例えば、300 m2 /gから2500m
2 /g)により特徴付けられ、吸着容量が大きいことで
知られている。
Types of carbon Activated carbon is a non-graphite microcrystalline form of carbon that is processed into porous carbon. Pores formed on activated carbon include macropores (eg, pores having a diameter greater than about 500 Å), mesopores (eg, pores having a diameter from about 20 Å to about 500 Å), Or there may be micropores (eg, pores having a diameter of less than about 20 Å). Activated carbon has a large specific surface area (eg 300 m 2 / g to 2500 m
2 / g) and is known for its large adsorption capacity.

【0028】粒径、表面積、炭化水素の吸着容量、吸着
効率、多孔度、細孔径等のような活性炭の性質を、その
用途に応じて変更できる。所定の混合物中に用いられる
炭素は、例えば、前駆体の供給源、粒孔、多孔度等に基
づいて、一種類からなるものでも、複数の種類の混合物
であってもよい。本発明を実施する際に使用する活性炭
の種類には制限がない。例えば、全て微細な炭素粉末、
または全て粗い粉末を用いることができ、もしくは、こ
れら二種類の混合物を用いることもできる。個々の用途
の必要条件に応じて使用する炭素の種類を決定する。
The properties of the activated carbon such as particle size, surface area, hydrocarbon adsorption capacity, adsorption efficiency, porosity, pore size, etc. can be varied according to its application. The carbon used in a given mixture may be of one type or a mixture of multiple types, based on, for example, the source of the precursor, the pores, the porosity, and the like. There is no limitation on the type of activated carbon used when carrying out the present invention. For example, all fine carbon powder,
Alternatively, all coarse powders can be used, or a mixture of these two types can be used. The type of carbon used depends on the requirements of the particular application.

【0029】本発明の実施に適した活性炭の供給源の1
つとしては、カルゴンカーボンコープから入手できるB
PL−F3(登録商標)粒状活性炭が挙げられる。この
活性炭においては、いくつかの粒径範囲のものが入手で
きる。この供給者から入手できる活性炭の特に有用な種
類は、「6×16」メッシュサイズのものであり、この種
は、約1050m2 /gから約1300m2 /gの表面積を有す
る。
One of the sources of activated carbon suitable for the practice of the present invention
One is B available from Calgon Carbon Corp.
PL-F3 (trademark) granular activated carbon is mentioned. This activated carbon is available in several particle size ranges. Particularly useful types of activated carbons available from this supplier, "6 × 16" are of mesh size, this type has a surface area from about 1050 m 2 / g to about 1300 m 2 / g.

【0030】様々な粒径を有する活性炭からなる適切な
混合物の1つとしては、微細であり直径で約3マイクロ
メータから約10マイクロメータの範囲の平均粒径を有す
る活性炭粉末、および粗くて直径で約20マイクロメータ
から約50マイクロメータの範囲の平均粒径を有する活性
炭粉末を含むものが挙げられる。本発明を実施するのに
特に適したものとしては、本発明を実施する際に直径で
約4−12マイクロメータの平均粒径に粉砕されるカルゴ
ンカーボンBPL−F3(登録商標)、および直径で約
30マイクロメータの平均粒径を有する粗い粉末であるニ
ューチャー(登録商標)SN−20(ウエストバコから
入手できる)のような活性炭が挙げられる。
One suitable mixture of activated carbons having various particle sizes is a finely divided activated carbon powder having an average particle size in the range of about 3 micrometers to about 10 micrometers in diameter, and a coarse and diameter. And including activated carbon powder having an average particle size in the range of about 20 micrometers to about 50 micrometers. Particularly suitable for practicing the present invention is Calgon Carbon BPL-F3®, which is ground to an average particle size of about 4-12 micrometers in diameter when practicing the present invention, and in diameter. about
Activated carbon such as Nuchar® SN-20 (available from West Baco), which is a coarse powder with an average particle size of 30 micrometers, is mentioned.

【0031】有機結合剤 有機結合剤を含ませる目的は、可塑性、および乾燥後の
ある程度のなま強さを付与するためである。本発明を実
施する際に使用する有機結合剤は、セルロースエーテル
種の結合剤および/またはそのうちのいくつかが熱によ
りゲル化可能なそれらの誘導体をさす。本発明に使用で
きる一般的な有機結合剤の例としては、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、カルボキシ
メチルセルロースナトリウム、およびそれらの混合物が
挙げられる。本発明を実施する際には、一般的にメチル
セルロースおよび/またはメチルセルロース誘導体を使
用する。メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース、およびそれらの組合せが特に好ましい。セ
ルロースエーテルおよび/またはそれらの誘導体の好ま
しい供給源としては、ダウケミカル社から入手できるメ
トセル(登録商標)A4M、20−333、F4Mおよ
びF40Mが挙げられる。メトセルA4Mは、ゲル化温
度が50℃−55℃であり、ゲル強さが5000g/cm2 (65
℃での2%溶液に基づく)であるメチルセルロース結合
剤である。メトセル20−333、F4M、およびF4
0Mはヒドロキシプロピルメチルセルロースである。
Organic Binder The purpose of including an organic binder is to impart plasticity and some degree of green strength after drying. Organic binders used in the practice of the present invention refer to cellulose ether type binders and / or their derivatives, some of which are heat-gelable. Examples of common organic binders that can be used in the present invention include methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxybutyl cellulose,
Hydroxybutyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, and mixtures thereof. In practicing the present invention, methylcellulose and / or methylcellulose derivatives are generally used. Methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and combinations thereof are especially preferred. Preferred sources of cellulose ethers and / or their derivatives include Methocel® A4M, 20-333, F4M and F40M available from Dow Chemical Company. Methocel A4M has a gelation temperature of 50 ° C to 55 ° C and a gel strength of 5000 g / cm 2 (65
(Based on a 2% solution at 0 ° C.). Methocel 20-333, F4M, and F4
0M is hydroxypropyl methylcellulose.

【0032】ベントナイト粘土 ベントナイトは、必須ミネラルとしてモンモリロン石を
含有する粘土の群をさす。この種類の粘土は、約3−4
重量%のMgOとともにケイ酸アルミニウムを含有して
いる。これは、混合物に可塑性を付与し、成形したまま
のボディおよび乾燥させたボディの両方に結合力を付与
し得る非常に微細な粘土である。異なる供給者から異な
るグレードのベントナイトが入手でき、それらを採取し
た埋蔵物および加工の程度に応じて、それらベントナイ
トは粒径および不純物に関していくぶん変更し得る。混
合物中に均一に分布させるためには、粒径が微細なので
ベントナイト粘土が特に適している。ベントナイトの平
均粒径は一般的に、直径で1マイクロメータ以下であ
る。特に微細な粒径に関して、適切なベントナイト粘土
は、以前にベントライトL(登録商標)の名称でサザン
クレイプロダクツ社から供給されていた粘土に同等のす
るものである。別の適切なベントナイト粘土はカオポラ
イト社から入手できるG−129である。
Bentonite Clay Bentonite refers to a group of clays containing montmorillonite as an essential mineral. This type of clay is about 3-4
It contains aluminum silicate together with wt% MgO. It is a very fine clay that imparts plasticity to the mixture and can provide cohesive strength to both as-molded and dried bodies. Different grades of bentonite are available from different suppliers, and depending on the deposits they were taken from and the degree of processing, the bentonites may vary somewhat with respect to particle size and impurities. Bentonite clay is particularly suitable for uniform distribution in the mixture due to its fine particle size. The average particle size of bentonite is generally less than 1 micrometer in diameter. Suitable bentonite clays, especially with regard to fine particle size, are comparable to the clays previously supplied by Southern Clay Products under the name Bentrite L®. Another suitable bentonite clay is G-129 available from Kaoporite.

【0033】コロイド状アルミナ 本発明を実施するには、数種類のコロイド状アルミナが
適しており、それらが好ましく懸濁するためには通常酸
性であるコロイド状懸濁液としてまたは粉末形態でコロ
イド状アルミナを使用することができる。これらは一般
的に仮のベーマイト、すなわち、アルミニウム一水和物
である。粉末形態は変化することがあり、例えば、HC
lまたはHNO3 のような、使用中に水中で分散しやす
くする種を吸着したはずである。本発明を限定するもの
ではないが、特に有用な種類のコロイド状アルミナの1
つとしては、ナイアコルAl−20の名称でナイアコル
プロタクツ社から供給されているもののような、平均粒
径が直径で約50ナノメータであるAl2 3 としての20
%の固体が挙げられる。
Colloidal Alumina Several types of colloidal alumina are suitable for practicing the present invention, the colloidal alumina being in a powder form or as a colloidal suspension, which is usually acidic for their preferred suspension. Can be used. These are generally temporary boehmite, ie aluminum monohydrate. The powder morphology may change, eg HC
It should have adsorbed species such as 1 or HNO 3 that make it easier to disperse in water during use. Without limiting the invention, one of a particularly useful class of colloidal aluminas
One is Al 2 O 3 having an average particle size of about 50 nanometers in diameter, such as that supplied by Niacor Products Co. under the name Niacor Al-20.
% Solids.

【0034】コロイド状シリカ前駆体 水分散性コロイド状シリカ前駆体は、水中で分散物を形
成し、熱処理または乾燥の際にはコロイド状シリカを生
成する種を意味する。この用語は、好ましくはコロイド
状シリカそれ自体、または例えばケイ酸塩のような他の
種を意味する。
Colloidal Silica Precursor A water-dispersible colloidal silica precursor means a species that forms a dispersion in water and produces colloidal silica upon heat treatment or drying. The term preferably means colloidal silica itself or other species such as silicates.

【0035】コロイド状シリカの有用な供給源の1つと
しては、ルドックスAS−40の名称でデュポン社によ
り供給されているもののような安定化アンモニウムであ
る、塩基水性媒体中のSiO2 のような約40%の固体分
散物が挙げられる。他のグレードのコロイド状シリカを
用いることもできる。適切なコロイド状シリカ前駆体
は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)であ
る。使用するTEOSはそれ自体で液体であり、生産工
程由来のアルコールを約4%含有している。TEOSは
約26%−28%のSiO2 を含有している。他のSiO2
生成材料としてはレメットケミカル社の製品であるシレ
スター(登録商標)OSが挙げられる。これはTEOS
とポリケイ酸エチルとの混合物を含有している。レメッ
トケミカル社から供給される、予め加水分解したケイ酸
エチル材料を使用することもできる。
One useful source of colloidal silica is a stabilized ammonium such as that supplied by DuPont under the name Ludox AS-40, such as SiO 2 in a basic aqueous medium. Approximately 40% solid dispersion is included. Other grades of colloidal silica can also be used. A suitable colloidal silica precursor is tetraethylorthosilicate (TEOS). The TEOS used is itself a liquid and contains about 4% alcohol from the production process. TEOS contains about 26% -28% of SiO 2. Other SiO 2
Examples of the generated material include Silestar (registered trademark) OS, which is a product of Remet Chemical Company. This is TEOS
And a mixture of ethyl polysilicate. It is also possible to use pre-hydrolyzed ethyl silicate material supplied by Remet Chemical Company.

【0036】チョップトセルロース セルロースは木から細断されて粉砕された材料である。
セルロースは高純度で繊維の形態にある。この繊維は、
類似の繊維から製造されるチメルセルロースのような他
のセルロースに基づく材料とは異なり、水に不溶性であ
る。繊維は、押出工程において押出ダイを閉塞するとい
うような問題を生じないように、十分に短くなければな
らない。一般的に、繊維は100 メッシュ(米国基準)で
ある。特に適したセルロースの1つとして、アルファセ
ルC−100の名称でインターナショナルフィラーコー
ポレーションから市販されているものがある。
Chopped Cellulose Cellulose is a material that is shredded from wood and ground.
Cellulose is highly pure and in the form of fibers. This fiber is
It is insoluble in water, unlike other cellulose-based materials such as thimerucellulose made from similar fibers. The fibers must be short enough so that they do not cause problems such as plugging the extrusion die during the extrusion process. Generally, the fiber is 100 mesh (US standard). One particularly suitable cellulose is that marketed by International Filler Corporation under the name Alphacel C-100.

【0037】別記しない限りは、混合物中の成分および
水の重量パーセントは、炭素の含有量に基づくものであ
る。例えば、混合物中のある成分または水の百分率を下
記の式から求める:
Unless stated otherwise, the weight percentages of the components and water in the mixture are based on the carbon content. For example, determine the percentage of a component or water in a mixture from the formula:

【0038】[0038]

【数1】 [Equation 1]

【0039】水性混合物を炭素粒子および上述した結合
剤並びに添加剤から形成する。混合物は、約4%から約
12%までの有機結合剤、約5%から約25%までのベント
ナイト粘土、0%から約25%までの水分散性シリカ前駆
体の形態にあるシリカ、および0%から約10%までのチ
ョップトセルロースからなる。
The aqueous mixture is formed from carbon particles and the binders and additives mentioned above. The mixture is about 4% to about
Up to 12% organic binder, about 5% to about 25% bentonite clay, 0% to about 25% silica in the form of a water-dispersible silica precursor, and 0% to about 10% chop. It consists of tocellulose.

【0040】無機添加物、すなわち、ベントナイト、コ
ロイド状アルミナ、および必要に応じてのシリカ前駆体
を活性炭混合物に添加することにより、成形ボディに熱
処理を施して有機結合剤を除去した後に炭素の周りに結
合が形成される。
The inorganic additives, ie bentonite, colloidal alumina and, optionally, silica precursor, are added to the activated carbon mixture to heat treat the shaped body to remove the organic binder and then to surround the carbon. A bond is formed at.

【0041】無機結合剤の含有量は、少なくともある程
度は連続している活性炭粒子の間に結合を形成するのに
十分でなければならない。ベントナイト、コロイド状ア
ルミナ、およびシリカの比率はいくぶん変動し得るが、
これら無機結合剤成分の合計含有量は上述した接着を達
成するのに十分でなければならない。無機結合剤の含有
量の合計を約65%以下にすることをが好ましい。約35%
の結合剤の含有量では、無機結合剤により付与される結
合効果は明白であり、約35%から約60%までの含有量が
好ましい。約45%から約60%の含有量でも結合効果は改
良されている。
The content of inorganic binder must be sufficient, at least to some extent, to form bonds between the activated carbon particles which are continuous. The ratio of bentonite, colloidal alumina, and silica can vary somewhat,
The total content of these inorganic binder components must be sufficient to achieve the adhesion mentioned above. It is preferred that the total inorganic binder content be less than or equal to about 65%. About 35%
With a binder content of 1, the binding effect provided by the inorganic binder is evident, with a content of from about 35% to about 60% being preferred. Even with contents of about 45% to about 60%, the binding effect is improved.

【0042】無機結合剤の含有量が多いほど、強さも大
きくなる。しかしながら、無機結合剤の含有量が多くな
ると、吸着容量が減少する。したがって、所望の特性に
応じて、無機結合剤の含有量を調節できる。
The greater the content of the inorganic binder, the greater the strength. However, as the content of the inorganic binder increases, the adsorption capacity decreases. Therefore, the content of the inorganic binder can be adjusted according to the desired characteristics.

【0043】強さに関して、少なくとも約45%の無機結
合剤の含有量が好ましく、最も好ましくは少なくとも約
50%、または少なくとも60%である。
With respect to strength, a content of inorganic binder of at least about 45% is preferred, most preferably at least about.
50%, or at least 60%.

【0044】ベントナイトの含有量は、基本的には約5
%から約25%までであり、好ましくは約10%から25%ま
でであり、より好ましくは約15%から約25%までであ
る。ある実施例においては、約15%から20%が特に有用
である。
The content of bentonite is basically about 5
% To about 25%, preferably about 10% to 25%, more preferably about 15% to about 25%. In some embodiments, about 15% to 20% is particularly useful.

【0045】全体的には、コロイド状アルミナの含有量
は、好ましくは約10%から約30%までであり、約15%か
ら約30%までが特に有用である。
Overall, the colloidal alumina content is preferably from about 10% to about 30%, with about 15% to about 30% being particularly useful.

【0046】ベントナイトおよびアルミナを含むいくつ
かの組成物は、少なくとも約15%のベントナイト、およ
び少なくとも約15%のコロイド状アルミナを含有してい
る。ベントナイトとアルミナの含有量の合計が少なくと
も約35%の場合、空気中で約4時間に亘り約250 ℃から
約350 ℃で熟成させた後に、少なくとも約500 psiの
圧縮強さが達成できた。
Some compositions containing bentonite and alumina contain at least about 15% bentonite and at least about 15% colloidal alumina. At a total bentonite and alumina content of at least about 35%, a compressive strength of at least about 500 psi could be achieved after aging in air at about 250 ° C to about 350 ° C for about 4 hours.

【0047】好ましくはSiO2 またはSiO2 前駆体
を加えて、混合物中のSiO2 の含有量を約25%まで、
好ましくは約5%から約25%まで、より好ましくは約10
%から約20%までにする。
Preferably SiO 2 or a SiO 2 precursor is added so that the content of SiO 2 in the mixture is up to about 25%,
Preferably from about 5% to about 25%, more preferably about 10%
% To about 20%.

【0048】有用な組成物は、少なくとも約15%のベン
トナイト粘土、少なくとも約15%のアルミナ、および少
なくとも約5%のコロイド状シリカを含有している。こ
の組成物に関して、無機結合剤の含有量の合計が少なく
とも約45%、強さを大きくするためには少なくとも約50
%であることが特に好ましい。無機結合剤の含有量の合
計が少なくとも約50%の場合には、空気中で約4時間に
亘り約250 ℃から約350 ℃で熟成させたボディの圧縮強
さは少なくとも約1000psiであった。無機結合剤の含
有量の合計が少なくとも約60%の場合には、同様に測定
した圧縮強さは少なくとも約1400psiであった。
Useful compositions contain at least about 15% bentonite clay, at least about 15% alumina, and at least about 5% colloidal silica. For this composition, the total content of inorganic binders is at least about 45%, at least about 50% for increased strength.
% Is particularly preferable. At a total inorganic binder content of at least about 50%, the body aged in air at about 250 ° C to about 350 ° C for about 4 hours had a compressive strength of at least about 1000 psi. Similarly measured compressive strengths were at least about 1400 psi at a total inorganic binder content of at least about 60%.

【0049】例えばハニカムの押出しにおける特に良好
な形状品質のため、ボディの良好なセルおよびスキン構
造のため、さらに乾燥を促進させるために、約12%まで
有機結合剤を含有させることが好ましい。活性炭を押し
出すのに使用する水の含有量が非常に多いために、割れ
が生じないように製品を乾燥させることは難しい。実用
的および経済的な観点から見て、有機結合剤の含有量は
好ましくは約6%から約10%までである。
It is preferred to include up to about 12% of organic binder, for example for particularly good shape quality in extrusion of honeycombs, for good cell and skin structure of the body and for further drying. Due to the very high water content used to extrude the activated carbon, it is difficult to dry the product without cracking. From a practical and economic point of view, the content of organic binder is preferably from about 6% to about 10%.

【0050】成形したままのボディ、すなわち、有機結
合剤を含有している乾燥前のボディは柔らかくて取扱い
中に容易に変形し得るので、混合物にチョップトセルロ
ースを加えて、混合物のコンシステンシーおよび二次成
形適性を改良することができる。このことは、押出しに
より混合物を成形する場合に特に適切である。このと
き、チョップトセルロースを含有させることにより混合
物に剛性と押出適性が付与されているので、押出製品を
変形させずに取り扱うことができる。チョップトセルロ
ースを添加することは、ボディを乾燥させる際にも役立
ち、ある程度の強化がなされるために割れが生じるのを
防ぐ。
As the as-molded body, ie, the body before drying containing the organic binder, is soft and can be easily deformed during handling, chopped cellulose was added to the mixture to provide consistency and Secondary moldability can be improved. This is particularly suitable when the mixture is shaped by extrusion. At this time, since the mixture contains chopped cellulose to impart rigidity and extrudability, the extruded product can be handled without being deformed. The addition of chopped cellulose also aids in drying the body and prevents cracking due to some strengthening.

【0051】添加する場合には、チョップトセルロース
を約10%まで、好ましくは約4%から約10%まで、より
好ましくは約5%から約8%まで含有させる。
When added, chopped cellulose is included up to about 10%, preferably about 4% to about 10%, more preferably about 5% to about 8%.

【0052】潤滑剤および界面活性剤のような他の成分
を混合物中に含有させることもできる。
Other ingredients such as lubricants and surfactants can also be included in the mixture.

【0053】固体成分をドライブレンドし、次いで水と
混合することにより混合物を調製する。本発明を限定す
るものではないが、混合技術の1つとして、ミックスマ
ーラー、またはシグマブレードミキサーまたはダブルア
ームミキサーのような他の種類のミキサー中にドライブ
レンドした成分を配することが挙げられる。固体を混合
しながら、水を加える。いったん水を加えたら、バッチ
が圧縮されて可塑化されるまでマーラーまたは他のミキ
サーを作動させる。
A mixture is prepared by dry blending the solid ingredients and then mixing with water. Without limiting the invention, one mixing technique includes placing the dry blended ingredients in a mix muller or other type of mixer such as a sigma blade mixer or a double arm mixer. Add water while mixing solids. Once the water is added, run the Mahler or other mixer until the batch is compressed and plasticized.

【0054】通常、コロイド状シリカおよび予め懸濁さ
せたアルミナの場合のように、特定の添加剤が水性懸濁
液である場合、水とともに懸濁液を加える。ほとんどの
場合、高剪断ミキサーを用いてコロイド状水性懸濁液を
水と混合し、均質混合物を得る。出発コロイド状懸濁液
の水含有量は、混合物中の水含有量の合計に対する部と
して計算する。水とコロイド状懸濁液との混合物をミッ
クスマーラーまたは他の種類のミキサー中の乾燥成分
(予め混合したもの)に加えて、以下のようにバッチを
磨砕する。
Usually when the particular additive is an aqueous suspension, as is the case with colloidal silica and pre-suspended alumina, the suspension is added with water. In most cases, the high shear mixer is used to mix the colloidal aqueous suspension with water to obtain a homogenous mixture. The water content of the starting colloidal suspension is calculated as part of the total water content in the mixture. The mixture of water and colloidal suspension is added to the dry ingredients (premixed) in a mix muller or other type of mixer and the batch is milled as follows.

【0055】予め分散させたSiO2 およびAl2 3
のコロイド状材料を用いる場合、これらの材料と残りの
水とを混合すると、取扱いが困難なゲルが製造させるこ
とがある。このようになるのを避けるために、SiO2
とAl2 3 のコロイド状混合物のpHを酸、例えば、
硝酸を加えて約3.5 −4.0 のpHに調節する。このコロ
イド状懸濁液はゲル化しない。
Predispersed SiO 2 and Al 2 O 3
When using these colloidal materials, mixing these materials with the rest of the water can lead to gels that are difficult to handle. To avoid this, SiO 2
The pH of the colloidal mixture of Al 2 O 3 and Al 2 O 3 with an acid, eg
Adjust the pH to about 3.5-4.0 by adding nitric acid. This colloidal suspension does not gel.

【0056】混合物の可塑性および取扱適性を最適にす
るために、混合物中の水含有量を調節することができ
る。混合物を混ぜ合わせ、水を加えているときに、水が
全ての粒子を濡らすのに十分になるときが来る。混合し
続けると粉末を圧縮し、空気を除去し、圧縮された粉末
は塊に凝集し始める。混合し続ける結果、これらの固ま
りは可塑性になる。水が過剰であると、これらの固まり
は成形工程には柔らかすぎてしまう。水の含有量が炭素
の含有量に基づいて一般的に約140 %から約200%、よ
り一般的には、約145 %から約160 %の場合に、混合物
の可塑性および取扱適性が良好になる。使用する活性炭
は構造、多孔性、および表面積に関して大幅に変更され
るので、必要な水の量はその活性炭の種類に応じて変わ
り得る。その量は、上述した量よりも多くてもよい。
The water content in the mixture can be adjusted to optimize the plasticity and handleability of the mixture. When the mixture is mixed and water is added, it is time for the water to be sufficient to wet all the particles. Continued mixing compacts the powder, removes air, and the compacted powder begins to agglomerate. As a result of continued mixing, these masses become plastic. With excess water, these masses are too soft for the molding process. Good plasticity and handleability of the mixture when the water content is generally about 140% to about 200%, more usually about 145% to about 160%, based on the carbon content. . Since the activated carbon used varies significantly with respect to structure, porosity, and surface area, the amount of water required can vary depending on the type of activated carbon. The amount may be greater than the amount described above.

【0057】手またはトルクレオメータにより示された
ように、混合物が一度好ましく可塑化されるのを確認し
たら、その混合物をボディに成形する。
Once the mixture has been found to be preferably plasticized, as indicated by hand or torque rheometer, the mixture is molded into a body.

【0058】本発明により製造したボディはどのような
寸法と形状のものであってもよい。例えば、冷温始動お
よび蒸発物の用途に好ましい形状は、ハニカム構造のよ
うなセルラボディである。
The body produced according to the present invention may be of any size and shape. For example, a preferred shape for cold start and evaporant applications is a cellular body such as a honeycomb structure.

【0059】本発明の方法により製造するハニカムの例
としては、以下に限定するものではないが、約94セル/
cm2 (約600 セル/in2 )、約62セル/cm2 (約
400セル/in2 )、または約47セル/cm2 (約300
セル/in2 )を有するもの、約31セル/cm2 (約20
0 セル/in2 )を有するもの、もしくは約15セル/c
2 (約100 セル/in2 )を有するものが挙げられ
る。本発明により製造したハニカムに典型的な壁厚は、
例えば、約62セル/cm2 (約400 セル/in2)のハ
ニカムについては約0.15mm(約6ミル)であり得る。
壁厚はほとんどの用途で約0.1 mmから約1.3 mm(約
4ミルから約50ミル)に及ぶが、本発明はこの範囲に限
定されるものではない。ボディの外寸法および外形は用
途によりコントロールでき、上述した数値に限定される
ものではない。例えば、セル密度および壁厚の組合せを
他にかえることもできる。
Examples of honeycombs produced by the method of the present invention include, but are not limited to, about 94 cells / cell.
cm 2 (about 600 cells / in 2 ), about 62 cells / cm 2 (about
400 cells / in 2 ) or approximately 47 cells / cm 2 (approximately 300
With about 31 cells / cm 2 (about 20 cells / in 2 )
0 cells / in 2 ) or about 15 cells / c
One having m 2 (about 100 cells / in 2 ). Typical wall thicknesses for honeycombs produced according to the present invention are:
For example, for a honeycomb of about 62 cells / cm 2 (about 400 cells / in 2 ) it can be about 0.15 mm (about 6 mils).
Wall thicknesses range from about 0.1 mm to about 1.3 mm (about 4 mils to about 50 mils) for most applications, but the invention is not limited to this range. The outer dimensions and outer shape of the body can be controlled according to the application, and are not limited to the above-mentioned numerical values. For example, other combinations of cell density and wall thickness can be used.

【0060】可塑化した混合物を造型する方法であれば
どのような方法を用いて成形を行ってもよい。好ましい
成形方法は押出しである。ラム押出機を一般的に使用す
るが、連続二段脱気オーガーまたは二軸押出機のような
当業者に知られている他の装置を用いることもできる。
Molding may be performed by any method as long as it is a method of molding the plasticized mixture. The preferred molding method is extrusion. A ram extruder is commonly used, although other equipment known to those skilled in the art such as a continuous two stage degassing auger or twin screw extruder can be used.

【0061】ハニカム構造物を成形する際に、混合物を
ハニカムダイを通して押し出すことが好ましい。
When molding the honeycomb structure, it is preferable to extrude the mixture through a honeycomb die.

【0062】所望であれば、使用目的に応じて、または
取扱いと加工を容易にするために必要なこととして、成
形したボディを様々な寸法の部品に切断できる。
If desired, the molded body can be cut into various sized parts, depending on the intended use or as needed to facilitate handling and processing.

【0063】得られた成形ボディを約100 ℃以下の温度
で乾燥させる。大部分は炭素粒子の多孔性によりボディ
は比較的多量の水を含有しているので、ボディが割れな
いようにボディをゆっくりと均一に乾燥させるように注
意する。
The shaped body obtained is dried at a temperature below about 100 ° C. Care should be taken to dry the body slowly and evenly so that it does not crack, for the most part because the body contains a relatively large amount of water due to the porosity of the carbon particles.

【0064】好ましい乾燥技術としては、ボディをアル
ミホイルで包み、約100 ℃以下、一般的には約95℃に設
定した乾燥器中に、水を除去するのに十分な時間に亘り
配置する方法が挙げられる。ホイルを用いると、押出ボ
ディがゆっくりと均一に乾燥し、したがって、割れが生
じないような湿った雰囲気を作ることができる。乾燥時
間はボディの寸法に応じて変えることができる。例え
ば、直径が2.54cm(1インチ)で長さが22.9cm(9
インチ)のハニカムの場合、乾燥時間は一般的に約4日
間である。
A preferred drying technique is to wrap the body in aluminum foil and place it in a dryer set at about 100 ° C. or below, generally about 95 ° C., for a time sufficient to remove water. Is mentioned. The foil allows the extruded body to dry slowly and evenly, thus creating a moist atmosphere without cracking. The drying time can vary depending on the dimensions of the body. For example, the diameter is 2.54 cm (1 inch) and the length is 22.9 cm (9 inches).
For honeycombs (inch), the drying time is typically about 4 days.

【0065】これらのボディは焼成後には、有機結合剤
のみを含有するボディより大きい強さを有する。すなわ
ち、有機結合剤のみを含有するボディを使用中に約200
℃から約350 ℃までの範囲の温度に加熱すると、有機結
合剤および押出助剤が分解して強さが失われるので、そ
の結果、使用温度が低くくなければならない。したがっ
て、無機添加剤を加える目的は、約350 ℃までの使用温
度において安定している結合を形成することにある。
After calcination, these bodies have a greater strength than bodies containing only organic binder. That is, when using a body containing only an organic binder, about 200
Heating to temperatures in the range of from 0 ° C to about 350 ° C decomposes the organic binders and extrusion aids to a loss of strength, resulting in low operating temperatures. Therefore, the purpose of adding the inorganic additive is to form a stable bond at use temperatures up to about 350 ° C.

【0066】したがって、無機結合剤が反応して、ボデ
ィが使用中に空気中で300 ℃から350 ℃の範囲の温度に
加熱されるときに著しくは影響しない比較的強力な結合
を形成するのに十分な温度と時間に亘り、乾燥させたボ
ディに熱処理を施す。一般的な熱処理温度は、少なくと
も約900 ℃、好ましくは、少なくとも約1000℃である。
加熱時間は一般的に、少なくとも約30分間である。熱処
理は、非反応性雰囲気、例えば、窒素中で行なう。
Thus, the inorganic binder reacts to form a relatively strong bond which does not significantly affect when the body is heated in air to a temperature in the range 300 ° C. to 350 ° C. during use. The dried body is heat treated for a sufficient temperature and time. Typical heat treatment temperatures are at least about 900 ° C, preferably at least about 1000 ° C.
The heating time is generally at least about 30 minutes. The heat treatment is performed in a non-reactive atmosphere such as nitrogen.

【0067】有機結合剤を除去して、無機材料を十分に
反応させて炭素粒子の周りに結合を形成させるために、
熱処理を行なう。この結合により、空気中である温度に
さらされるときに活性炭基体が強くなる。この強さは有
機結合剤のみにより結合された基体においては失われて
いる。有機的に結合した基体は、有機結合が分解して酸
化されてしまうので、約200 ℃で強さを失い始める。一
方無機結合は、約400℃に近付くときに炭素自体が酸化
されはじめるまで、比較的強力であり続ける。
In order to remove the organic binder and allow the inorganic material to react sufficiently to form a bond around the carbon particles,
Perform heat treatment. This bond strengthens the activated carbon substrate when exposed to a temperature in air. This strength is lost in substrates bonded only with organic binders. Organically bonded substrates begin to lose strength at about 200 ° C as the organic bonds decompose and become oxidized. On the other hand, the inorganic bond remains relatively strong until the carbon itself begins to oxidize when approaching about 400 ° C.

【0068】特に適した熱処理技術の1つを以下に記載
する。炭素体をバキュームインダストリーズの「スーパ
ーVIIジェネラルパーパスメタラージカルバキューム
ファシリティ(Super VII General Purpose Metallurgi
cal Vaccum Facility )」中で熱処理する。炉の中心に
位置する黒鉛箱内に試料を配置し、その後、黒鉛の蓋を
配置してその箱を閉じる。炉のメインドアを閉じて密封
し、この水冷容器を真空にする。二段羽根型回転ポンプ
(トライバック−A)を用いて、0.1 mmHg未満の真
空にする。試料の種類と炉の装填量に応じて、ポンプ時
間は30分から90分に及ぶ。一度その真空レベルに達した
ら、真空ポンプのスイッチを切って、気圧の1.5 倍まで
この容器に窒素を充填する。この時点で炉の操作を開始
する。全焼成サイクル(冷却期間を含む)に亘り窒素が
存在する。
One particularly suitable heat treatment technique is described below. The carbon body is vacuum industry's "Super VII General Purpose Metallurgical Facility (Super VII General Purpose Metallurgi
cal Vaccum Facility) ”. Place the sample in a graphite box located in the center of the furnace, then place a graphite lid and close the box. The main door of the furnace is closed and sealed, and the water-cooled container is evacuated. A vacuum of less than 0.1 mmHg is created using a two-stage vane rotary pump (Triback-A). Pump times range from 30 to 90 minutes depending on sample type and furnace loading. Once the vacuum level is reached, switch off the vacuum pump and fill the vessel with nitrogen up to 1.5 times atmospheric pressure. At this point the operation of the furnace is started. Nitrogen is present throughout the entire firing cycle (including the cooling period).

【0069】最高温度付近で無機添加剤の反応が始ま
り、保持期間中に完了する。一般的な熱処理は、温度に
応じた時間であるが最も一般的には約4時間までの期間
に亘り約900 ℃から約1200℃までの範囲で行なうことが
できる。一度炉が室温まで冷却されると、炉を開けて、
熱処理したボディを取り出すことができる。
The reaction of the inorganic additive starts near the maximum temperature and is completed during the holding period. Typical heat treatments can range from about 900 ° C to about 1200 ° C for a period of time depending on temperature but most commonly for up to about 4 hours. Once the furnace has cooled to room temperature, open it and
The heat-treated body can be taken out.

【0070】強さ、すなわち、本発明の方法により製造
した活性炭ボディの乾燥強さと熱処理強さは、有機結合
剤のみを含有するボディの強さよりも大きい。
The strength, ie the dry strength and heat treated strength of the activated carbon bodies produced by the process of the invention, is greater than that of bodies containing only organic binder.

【0071】[0071]

【実施例】以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明
する。なお、別記しない限り、全ての部、部分、および
百分率は重量基準である。
The present invention will be described in detail below with reference to examples. All parts, portions, and percentages are by weight unless otherwise noted.

【0072】チニウスオルセンにより製造された圧縮テ
スターを用い、約2.54mm(約0.1インチ)/分のクロ
スヘッド速度で、圧縮強さを測定した。各々の試料番号
について、3−4の異なる片の平均値を示している。別
記しない限り、窒素中約1100℃での約1時間に亘る熱処
理後、試料の強さを室温で測定した。
Compressive strength was measured using a compression tester manufactured by Tinius Olsen at a crosshead speed of about 2.54 mm (about 0.1 inch) / minute. The average value of 3-4 different pieces is shown for each sample number. Unless otherwise noted, sample strength was measured at room temperature after heat treatment in nitrogen at about 1100 ° C. for about 1 hour.

【0073】入口と出口のある管状の炉に収容したバイ
カー(登録商標)管中に試験試料を配置してブタンの吸
着容量を測定した。窒素キャリア中1500容積ppmのブ
タンガス流を約4,000 cc/分の流速で試料に導入し、
排出されるガス流をフレームイオン化検出器によりモニ
タリングすることにより吸着量を測定した。検量した検
出器の読取値が約95%に達したときに、室温での吸着が
完了したと考えた。この時点で、入口のガス流を窒素に
変えて、室温でのブタンの脱着を測定した。検出器の読
取値が約5%の値に達したときに、炉の温度を上昇させ
ることにより試料の温度を約100 ℃まで上昇させて、試
料が吸着したブタンの残りを除去した。検出器の読取値
を時間に対してプロットし、各々の曲線の面積を積分す
ることにより吸着量と脱着量を測定した。吸着量として
示した値は、ミリグラムで示す吸着したブタンを試験後
の試料の質量または試料の容積で割った値である。
The butane adsorption capacity was measured by placing the test sample in a Biker® tube housed in a tubular furnace having an inlet and an outlet. A butane gas flow of 1500 ppm by volume in a nitrogen carrier was introduced into the sample at a flow rate of about 4,000 cc / min,
The amount of adsorption was measured by monitoring the discharged gas flow with a flame ionization detector. Adsorption at room temperature was considered complete when the calibrated detector reading reached approximately 95%. At this point, the inlet gas flow was changed to nitrogen and the butane desorption at room temperature was measured. When the detector reading reached a value of about 5%, the temperature of the sample was raised to about 100 ° C. by raising the temperature of the furnace to remove the rest of the butane adsorbed by the sample. The detector readings were plotted against time and the area of each curve was integrated to determine adsorption and desorption. The value shown as the amount of adsorption is the value obtained by dividing the adsorbed butane in milligrams by the mass of the sample after the test or the volume of the sample.

【0074】実施例1 下記に示す実施例は、炭素ハニカムの強さおよび吸着容
量における組成物の影響を示している。
Example 1 The following example illustrates the effect of composition on the strength and adsorption capacity of carbon honeycombs.

【0075】表1に示す結合剤組成物を含む活性炭の混
合物を調製した。活性炭は、平均粒径が直径で約6マイ
クロメータのカルゴンBPL−F3を80%、および平均
粒径が直径で約30マイクロメータのウエストバコニュー
チャーSN20を約20%含むものであった。使用した有
機結合剤は、メトセル(登録商標)F40MまたはA4
Mであった。ベントナイトはベントライト(登録商標)
Lであり、コロイド状アルミナはナイアコルAL−20
であり、コロイド状シリカはルドックスAS−40であ
った。各々の混合物をハニカム形状に押し出し、乾燥さ
せ、約1時間に亘り約1100℃で熱処理し、その後、約4
時間に亘り約300 ℃で熟成させて、ある用途での使用状
態をシミュレーションした。各々のハニカムについて、
圧縮強さおよび吸着容量を測定した。その結果を表1に
示す。
A mixture of activated carbon containing the binder composition shown in Table 1 was prepared. The activated carbon contained 80% Calgon BPL-F3 with an average particle size of about 6 micrometers in diameter and about 20% West Baco Nuture SN20 with an average particle size of about 30 micrometers in diameter. The organic binder used was Methocel® F40M or A4
It was M. Bentonite is Bentonite (registered trademark)
L, colloidal alumina is Niacor AL-20
And the colloidal silica was Ludox AS-40. Each mixture was extruded into a honeycomb shape, dried, and heat-treated at about 1100 ° C for about 1 hour, then about 4
Aging was performed at about 300 ° C for a period of time to simulate a usage condition for a certain application. For each honeycomb
Compressive strength and adsorption capacity were measured. Table 1 shows the results.

【0076】[0076]

【表1】 [Table 1]

【0077】[0077]

【表2】 [Table 2]

【0078】1−1の試料と1−2の試料を比較する
と、無機結合剤の含有量の合計が約25%のときに、強さ
においてベントナイトとアルミナとの組合せがアルミナ
のみを越える相乗的な増加が見られることが分かる。1
−6の試料を、1−7、1−8、および1−3の試料と
強さの値について比較すると、この相乗効果が見られ
る。所定のレベルの強さを達成するためには、ベントナ
イトのみを使用する場合に必要とされる結合剤の量より
も、ベントナイトとアルミナの両方を用いる場合(2成
分系)のほうが無機結合剤の量が少なくてすむことも分
かる。例えば、1−3の試料において、合計で30%の無
機結合剤を含有すると、43%のベントナイトのみが必要
とされる1−6の試料の強さと近い強さが得られる。無
機結合剤の量が43%より少ない1−4と1−5の試料
は、1−6の試料よりも強さが著しく大きい。1−9か
ら1−16までの試料を比較すると、SiO2 を無機結合
剤組成に加えた場合(3成分系)にも一層著しい相乗効
果が見られる。例えば、1−10の試料を1−6の試料
と比較すると、ベントナイトのみと対立するものとして
無機結合剤の含有量をベントナイト、アルミナおよびシ
リカに分割する場合に、強さが著しく大きい。3成分系
において、無機結合剤の含有量が大きいほど、強さが大
きいことが明らかに分かる。
Comparing the 1-1 sample and the 1-2 sample, when the total content of the inorganic binders was about 25%, the combination of bentonite and alumina exceeded the alumina alone in terms of strength. It can be seen that there is a significant increase. 1
This synergistic effect is seen when the -6 sample is compared to the 1-7, 1-8, and 1-3 samples for strength values. In order to achieve a given level of strength, the use of both bentonite and alumina (two component system) is more of an inorganic binder than the amount of binder required when using bentonite alone. You can see that the amount is small. For example, in samples 1-3, a total of 30% inorganic binder gives strengths close to those of samples 1-6 where only 43% bentonite is required. The 1-4 and 1-5 samples with less than 43% inorganic binder are significantly stronger than the 1-6 sample. Comparing the samples 1-9 to 1-16, a more remarkable synergistic effect is observed when SiO 2 is added to the inorganic binder composition (three-component system). For example, comparing the 1-10 sample with the 1-6 sample, the strength is significantly greater when the content of inorganic binder is split into bentonite, alumina and silica as opposed to bentonite only. It can be clearly seen that in the three-component system, the greater the content of the inorganic binder, the greater the strength.

【0079】表1に本発明により製造した試料について
熱処理後の強さが維持されていることが示されているの
で、活性炭ハニカムに有用な温度範囲が室温から約350
℃までに広がったことが分かる。熱処理後の強さが維持
されるのは、無機結合が形成されることにより可能にな
る。表1に示した無機材料の混合物により、ベントナイ
ト粘土のみを含有する混合物により達成できる強さより
も大きい強さを有するハニカムボディが製造される。強
さの大きい組成物は、無機結合剤の合計量を増加させる
ことにより得られるが、このために吸着容量が小さくな
ってしまうことがある。
Table 1 shows that the samples prepared according to the invention retain their strength after heat treatment, so that the temperature range useful for activated carbon honeycombs is from room temperature to about 350.
It can be seen that it has spread up to ℃. The strength after heat treatment is maintained by the formation of inorganic bonds. The mixture of inorganic materials shown in Table 1 produces a honeycomb body having a strength greater than that achievable with a mixture containing only bentonite clay. Higher strength compositions are obtained by increasing the total amount of inorganic binder, which may result in a lower adsorption capacity.

【0080】活性炭ボディが吸着できる炭素の合計量
は、ボディ組成物の吸着容量とそのボディの形状に依存
する。例えば、ハニカムに関しては、吸着容量はハニカ
ムセルラ構造の形状に依存する。表1においては、試料
1g当たりに吸着されるブタンをmgで示した吸着容量
により、組成物の吸着容量を表している。予期できるよ
うに、無機結合剤の合計含有量が増加する場合には、組
成物の吸着容量は減少する。しかしながら、所定容積に
含まれる固体のパーセントを増加させることにより、ハ
ニカム1cc当たりに吸着されるブタンをmgで表した
容積基準の吸着容量は大きい状態に維持される。所定容
積の固体のパーセントは、壁厚を厚くすることにより、
および/またはハニカムのセル密度を増大させることに
より、増加させることができる。ハニカム構造中の固体
のパーセントは、1からハニカムの開放前面区域を引い
たものに等しい。画像分析技術を用いて、ハニカムの開
放前面区域を特徴付けた。表1に示した固体のパーセン
トは、1.0 からの差をとることにより計算した。
The total amount of carbon that the activated carbon body can adsorb depends on the adsorption capacity of the body composition and the shape of the body. For example, for honeycomb, the adsorption capacity depends on the shape of the honeycomb cellular structure. In Table 1, the adsorption capacity of the composition is represented by the adsorption capacity expressed in mg of butane adsorbed per 1 g of the sample. As one might expect, as the total content of inorganic binder increases, the adsorption capacity of the composition decreases. However, by increasing the percentage of solids contained in the predetermined volume, the volume-based adsorption capacity expressed in mg of butane adsorbed per 1 cc of the honeycomb is maintained in a large state. The percentage of solids in a given volume can be increased by increasing the wall thickness.
And / or can be increased by increasing the cell density of the honeycomb. The percent solids in the honeycomb structure is equal to 1 minus the open front area of the honeycomb. The open front area of the honeycomb was characterized using image analysis techniques. The percent solids shown in Table 1 were calculated by taking the difference from 1.0.

【0081】実施例2 以下の実施例は、炭素体の圧縮強さに対する熱処理温度
の効果を示すものである。
Example 2 The following example shows the effect of heat treatment temperature on the compressive strength of carbon bodies.

【0082】約8%のメチルセルロース(F40M)、
約15%のベントナイト粘土(ベントライトG−12
9)、約20%のアルミナ(ナイアコルAl−20)、お
よび約15%のシリカ(ルドックスAS−40)からなる
バッチ組成物を調製した。
About 8% methylcellulose (F40M),
About 15% bentonite clay (Bentlite G-12
A batch composition was prepared consisting of 9), about 20% alumina (Niacol Al-20), and about 15% silica (Ludox AS-40).

【0083】活性炭は実施例1と同じものを使用した。The same activated carbon as in Example 1 was used.

【0084】バッチをハニカム形状に押し出し、乾燥さ
せ、窒素中において下記の表2に示した温度で熱処理し
た。圧縮強さを測定し、これを表2に示した。1100℃以
上の熱処理温度において、強さが大きいことが分かる。
強さが減少する前に最高の強さを示す最適な時間と温度
の組合せがある。
The batch was extruded into a honeycomb shape, dried and heat treated in nitrogen at the temperatures shown in Table 2 below. The compressive strength was measured and is shown in Table 2. It can be seen that the strength is high at the heat treatment temperature of 1100 ° C or higher.
There is an optimal time and temperature combination that shows the highest strength before the strength decreases.

【0085】[0085]

【表3】 [Table 3]

【0086】実施例3 表1に示した組成物である1−11の試料からなる大きな
ハニカムは、約535 cm3 (直径=7cm、長さ=14c
m)を占める容積において11.7gまでのブタンを吸着で
きる。適当な吸着容量を有するこの大きなハニカムの顕
著な特徴は、約350 ℃まで強さが維持されることであ
る。
Example 3 A large honeycomb composed of samples 1-11 having the composition shown in Table 1 had a size of about 535 cm 3 (diameter = 7 cm, length = 14 c
It can adsorb up to 11.7 g of butane in the volume occupying m). A salient feature of this large honeycomb with suitable adsorption capacity is that it maintains its strength up to about 350 ° C.

【0087】[0087]

【実施態様1】 炭素ボディを製造する方法であって、 a) 活性炭粒子、炭素の含有量に基づく重量パーセン
トで表して、約4%から約12%までの有機結合剤、無機
結合剤として、約5%から約25%までのベントナイト粘
土と、約5%から約35%までのコロイド状アルミナと、
約0%から約25%までの水分散性シリカ前駆体形状にあ
るシリカと、および約0%から約10%までのチョップト
セルロースからなる水性混合物を調製し、 b) 該水性混合物をボディに造型し、 c) 該ボディを乾燥させ、 d) 前記無機結合剤を反応させるのに十分な温度と時
間に亘り乾燥させたボディに熱処理を施す 各工程からなることを特徴とする方法。
Embodiment 1 A method of making a carbon body comprising: a) activated carbon particles, from about 4% to about 12% organic binder, expressed as a weight percentage based on carbon content, as an inorganic binder, About 5% to about 25% bentonite clay and about 5% to about 35% colloidal alumina;
Preparing an aqueous mixture consisting of about 0% to about 25% silica in the form of a water-dispersible silica precursor, and about 0% to about 10% chopped cellulose; b) adding the aqueous mixture to the body. Molding, c) drying the body, d) heat treating the dried body for a temperature and for a time sufficient to react the inorganic binder.

【0088】[0088]

【実施態様2】 前記無機結合剤の含有量が前記炭素の
含有量に基づいて約35%から約60%までであることを特
徴とする実施態様1記載の方法。
Embodiment 2 The method according to embodiment 1, wherein the content of the inorganic binder is about 35% to about 60% based on the content of the carbon.

【0089】[0089]

【実施態様3】 前記無機結合剤の含有量が前記炭素の
含有量に基づいて約45%から約60%までであることを特
徴とする実施態様2記載の方法。
Embodiment 3 The method according to embodiment 2, wherein the content of the inorganic binder is about 45% to about 60% based on the content of the carbon.

【0090】[0090]

【実施態様4】 前記ベントナイト粘土の含有量が前記
炭素の含有量に基づいて約15%から約25%までであるこ
とを特徴とする実施態様1記載の方法。
Embodiment 4 The method of Embodiment 1 wherein the bentonite clay content is from about 15% to about 25% based on the carbon content.

【0091】[0091]

【実施態様5】 前記ベントナイト粘土の平均粒径が直
径で約1マイクロメータ以下であることを特徴とする実
施態様1記載の方法。
Embodiment 5 The method according to Embodiment 1, wherein the bentonite clay has an average particle diameter of about 1 micrometer or less in diameter.

【0092】[0092]

【実施態様6】 前記コロイド状アルミナの含有量が前
記炭素の含有量に基づいて約15%から約30%までである
ことを特徴とする実施態様1記載の方法。
Embodiment 6 The method of Embodiment 1 wherein the colloidal alumina content is from about 15% to about 30% based on the carbon content.

【0093】[0093]

【実施態様7】 前記無機結合剤がベントナイト粘土お
よびアルミナからなり、前記ベントナイト粘土の含有量
が少なくとも約15%であり、前記コロイド状アルミナの
含有量が少なくとも約15%であることを特徴とする実施
態様1記載の方法。
Embodiment 7 The inorganic binder comprises bentonite clay and alumina, wherein the content of bentonite clay is at least about 15% and the content of colloidal alumina is at least about 15%. The method according to embodiment 1.

【0094】[0094]

【実施態様8】 前記ベントナイト粘土と前記アルミナ
の含有量の合計が少なくとも約35%であることを特徴と
する実施態様7記載の方法。
Embodiment 8 The method of Embodiment 7 wherein the total content of said bentonite clay and said alumina is at least about 35%.

【0095】[0095]

【実施態様9】 空気中において約4時間に亘り約250
℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記ボ
ディの圧縮強さが少なくとも約500 psiであることを
特徴とする実施態様8記載の方法。
Embodiment 9 About 250 for about 4 hours in air.
The method of claim 8 wherein the body has a compressive strength of at least about 500 psi after aging at a temperature in the range of from 0 ° C to about 350 ° C.

【0096】[0096]

【実施態様10】 前記水性混合物中にコロイド状シリ
カとしてシリカ前駆体が存在することを特徴とする実施
態様1記載の方法。
Embodiment 10 The method according to embodiment 1, characterized in that the silica precursor is present as colloidal silica in the aqueous mixture.

【0097】[0097]

【実施態様11】 前記コロイド状シリカの含有量が前
記炭素の含有量に基づいて約5%から約25%までである
ことを特徴とする実施態様10記載の方法。
Embodiment 11 The method of Embodiment 10 wherein the colloidal silica content is from about 5% to about 25% based on the carbon content.

【0098】[0098]

【実施態様12】 前記ベントナイト粘土の含有量が少
なくとも約15%であり、前記アルミナの含有量が少なく
とも約15%であり、前記シリカの含有量が少なくとも約
5%であることを特徴とする実施態様10記載の方法。
Embodiment 12 The bentonite clay content is at least about 15%, the alumina content is at least about 15%, and the silica content is at least about 5%. The method according to embodiment 10.

【0099】[0099]

【実施態様13】 前記無機結合剤の含有量の合計が少
なくとも約45%であることを特徴とする実施態様12記
載の方法。
Embodiment 13 The method of Embodiment 12 wherein the total inorganic binder content is at least about 45%.

【0100】[0100]

【実施態様14】 前記無機結合剤の含有量の合計が少
なくとも約50%であることを特徴とする実施態様13記
載の方法。
Embodiment 14 The method of Embodiment 13 wherein the total inorganic binder content is at least about 50%.

【0101】[0101]

【実施態様15】 空気中において約4時間に亘り約25
0 ℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記
ボディの圧縮強さが少なくとも約1000psiであること
を特徴とする実施態様14記載の方法。
Embodiment 15 About 25 for about 4 hours in air
15. The method of embodiment 14 wherein the body has a compressive strength of at least about 1000 psi after aging at a temperature in the range of 0 ° C. to about 350 ° C.

【0102】[0102]

【実施態様16】 前記無機結合剤の含有量の合計が少
なくとも約60%であることを特徴とする実施態様14記
載の方法。
Embodiment 16 The method of Embodiment 14 wherein the total content of inorganic binders is at least about 60%.

【0103】[0103]

【実施態様17】 空気中において約4時間に亘り約25
0 ℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記
ボディの圧縮強さが少なくとも約1400psiであること
を特徴とする実施態様16記載の方法。
Embodiment 17 About 25 for about 4 hours in air
17. The method of embodiment 16 wherein the body has a compressive strength of at least about 1400 psi after aging at temperatures ranging from 0 ° C to about 350 ° C.

【0104】[0104]

【実施態様18】 前記水性混合物中に前記チョップト
セルロースが存在し、その含有量が前記炭素の含有量に
基づいて約4%から約10%までであることを特徴とする
実施態様1記載の方法。
Embodiment 18 The chopped cellulose is present in the aqueous mixture and its content is from about 4% to about 10% based on the content of the carbon. Method.

【0105】[0105]

【実施態様19】 前記チョップトセルロースの含有量
が前記炭素の含有量に基づいて約5%から約8%までで
あることを特徴とする実施態様18載の方法。
Embodiment 19 The method of embodiment 18, wherein the chopped cellulose content is from about 5% to about 8% based on the carbon content.

【0106】[0106]

【実施態様20】 前記有機結合剤が、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、カルボキシ
メチルセルロースナトリウム、およびそれらの混合物か
らなる群より選択されることを特徴とする実施態様1記
載の方法。
Embodiment 20 The organic binder is methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxybutyl cellulose,
A method according to embodiment 1, characterized in that it is selected from the group consisting of hydroxybutylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, and mixtures thereof.

【0107】[0107]

【実施態様21】 前記有機結合剤の含有量が前記炭素
の含有量に基づいて約6%から約10%までであることを
特徴とする実施態様20記載の方法。
Embodiment 21 The method according to Embodiment 20, wherein the content of the organic binder is from about 6% to about 10% based on the content of the carbon.

【0108】[0108]

【実施態様22】 前記ボディがハニカム構造物である
ことを特徴とする実施態様1記載の方法。
Embodiment 22 The method according to Embodiment 1, wherein the body is a honeycomb structure.

【0109】[0109]

【実施態様23】 前記造型の工程が前記水性混合物を
押し出すことにより行なわれることを特徴とする実施態
様1の方法。
[Embodiment 23] The method according to Embodiment 1, wherein the step of molding is performed by extruding the aqueous mixture.

【0110】[0110]

【実施態様24】 前記水性混合物がハニカム構造物の
形状に押し出されることを特徴とする実施態様1記載の
方法。
Embodiment 24 The method according to embodiment 1, wherein the aqueous mixture is extruded in the shape of a honeycomb structure.

【0111】[0111]

【実施態様25】 ベントナイト粘土およびアルミナか
らなる無機結合剤により互いに結合せしめられた炭素粒
子から製造されるボディであって、炭素に基づく重量パ
ーセントで表して、前記ベントナイト粘土の含有量が約
5%から約25%までであり、前記アルミナの含有量が約
5%から約35%までであることを特徴とするボディ。
Embodiment 25 A body made of carbon particles bonded together with an inorganic binder consisting of bentonite clay and alumina, wherein the content of said bentonite clay is about 5%, expressed in weight percent based on carbon. To about 25%, and the alumina content is about 5% to about 35%.

【0112】[0112]

【実施態様26】 前記無機結合剤の含有量が前記炭素
の含有量に基づいて約35%から約60%までであることを
特徴とする実施態様25記載のボディ。
Embodiment 26 The body according to embodiment 25, wherein the content of the inorganic binder is from about 35% to about 60% based on the content of the carbon.

【0113】[0113]

【実施態様27】 前記無機結合剤の含有量が前記炭素
の含有量に基づいて約45%から約60%までであることを
特徴とする実施態様26記載のボディ。
Embodiment 27 The body according to embodiment 26, wherein the content of the inorganic binder is from about 45% to about 60% based on the content of the carbon.

【0114】[0114]

【実施態様28】 前記ベントナイト粘土の含有量が前
記炭素の含有量に基づいて約15%から約25%までである
ことを特徴とする実施態様27記載のボディ。
Embodiment 28 The body according to embodiment 27, wherein the bentonite clay content is from about 15% to about 25% based on the carbon content.

【0115】[0115]

【実施態様29】 前記ベントナイト粘土の平均粒径が
直径で約1マイクロメータ以下であることを特徴とする
実施態様27記載のボディ。
Embodiment 29 The body according to embodiment 27, wherein the bentonite clay has an average particle size of about 1 micrometer or less in diameter.

【0116】[0116]

【実施態様30】 前記アルミナの含有量が前記炭素の
含有量に基づいて約15%から約30%までであることを特
徴とする実施態様27記載のボディ。
Embodiment 30 The body of Embodiment 27, wherein the alumina content is from about 15% to about 30% based on the carbon content.

【0117】[0117]

【実施態様31】 前記ベントナイト粘土の含有量およ
び前記アルミナの含有量の各々が少なくとも約15%であ
ることを特徴とする実施態様25記載のボディ。
Embodiment 31 The body of Embodiment 25, wherein each of said bentonite clay content and said alumina content is at least about 15%.

【0118】[0118]

【実施態様32】 前記ベントナイトおよび前記アルミ
ナの含有量の合計が少なくとも約35%であることを特徴
とする実施態様31記載のボディ。
Embodiment 32 The body according to Embodiment 31, wherein the total content of said bentonite and said alumina is at least about 35%.

【0119】[0119]

【実施態様33】 空気中において約4時間に亘り約25
0 ℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記
ボディの圧縮強さが少なくとも約500 psiであること
を特徴とする実施態様32記載のボディ。
Embodiment 33 About 25 for about 4 hours in air
33. A body according to embodiment 32, wherein the body has a compressive strength of at least about 500 psi after aging at temperatures ranging from 0 ° C to about 350 ° C.

【0120】[0120]

【実施態様34】 シリカ、チョップトセルロース、お
よびそれらの混合物からなる群より選択される追加成分
を含むことを特徴とする実施態様25記載のボディ。
Embodiment 34 A body according to embodiment 25, comprising additional components selected from the group consisting of silica, chopped cellulose, and mixtures thereof.

【0121】[0121]

【実施態様35】 前記追加成分が無機結合剤としての
シリカであることを特徴とする実施態様34記載のボデ
ィ。
Embodiment 35. A body according to embodiment 34, characterized in that said additional component is silica as an inorganic binder.

【0122】[0122]

【実施態様36】 前記シリカの含有量が前記炭素の含
有量に基づいて約5%から約25%までであることを特徴
とする実施態様35記載のボディ。
Embodiment 36 The body of embodiment 35, wherein the silica content is from about 5% to about 25% based on the carbon content.

【0123】[0123]

【実施態様37】 前記ベントナイト粘土の含有量が少
なくとも約15%であり、前記アルミナの含有量が少なく
とも約15%であり、前記シリカの含有量が少なくとも約
5%であることを特徴とする実施態様35記載のボデ
ィ。
Embodiment 37. The embodiment characterized in that said bentonite clay content is at least about 15%, said alumina content is at least about 15%, and said silica content is at least about 5%. The body according to aspect 35.

【0124】[0124]

【実施態様38】 前記無機結合剤の含有量の合計が少
なくとも約45%であることを特徴とする実施態様37記
載のボディ。
Embodiment 38 The body according to embodiment 37, wherein the total content of said inorganic binder is at least about 45%.

【0125】[0125]

【実施態様39】 前記無機結合剤の含有量の合計が少
なくとも約50%であることを特徴とする実施態様38記
載のボディ。
Embodiment 39 The body according to embodiment 38, wherein the total content of said inorganic binder is at least about 50%.

【0126】[0126]

【実施態様40】 空気中において約4時間に亘り約25
0 ℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記
ボディの圧縮強さが少なくとも約1000psiであること
を特徴とする実施態様39記載のボディ。
Embodiment 40 About 25 for about 4 hours in air
40. The body of embodiment 39, wherein the body has a compressive strength of at least about 1000 psi after aging at temperatures ranging from 0 ° C to about 350 ° C.

【0127】[0127]

【実施態様41】 前記無機結合剤の含有量が少なくと
も約60%であることを特徴とする実施態様40記載のボ
ディ。
Embodiment 41 The body according to embodiment 40, characterized in that the content of said inorganic binder is at least about 60%.

【0128】[0128]

【実施態様42】 空気中において約4時間に亘り約25
0 ℃から約350 ℃までの範囲の温度で熟成した後の前記
ボディの圧縮強さが少なくとも約1400psiであること
を特徴とする実施態様41記載のボディ。
Embodiment 42 About 25 for about 4 hours in air
42. The body of embodiment 41, wherein the body has a compressive strength of at least about 1400 psi after aging at a temperature in the range of 0 ° C to about 350 ° C.

【0129】[0129]

【実施態様43】 前記追加成分がチョップトセルロー
スであることを特徴とする実施態様34記載のボディ。
Embodiment 43 A body according to embodiment 34, characterized in that said additional ingredient is chopped cellulose.

【0130】[0130]

【実施態様44】 前記チョップトセルロースの含有量
が前記炭素の含有量に基づいて約4%から約10%までで
あることを特徴とする実施態様43記載のボディ。
Embodiment 44 The body of embodiment 43, wherein the chopped cellulose content is from about 4% to about 10% based on the carbon content.

【0131】[0131]

【実施態様45】 前記チョップトセルロースの含有量
が前記炭素の含有量に基づいて約5%から約8%までで
あることを特徴とする実施態様43記載のボディ。
Embodiment 45 The body of embodiment 43, wherein the chopped cellulose content is from about 5% to about 8% based on the carbon content.

【0132】[0132]

【実施態様46】 ハニカム構造を有することを特徴と
する実施態様25記載のボディ。
Embodiment 46 A body according to embodiment 25, which has a honeycomb structure.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/77 ZAB (72)発明者 ドナルド ロイド ガイル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14845 ホースヘッズ ストウニーブロック ロ ード イースト 1245 (72)発明者 ケニス エルマー ザウン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14830 コーニング リー ロード 3673─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location B01D 53/77 ZAB (72) Inventor Donald Lloyd Guile New York, USA 14845 Horseheads Stony Block Road East East 1245 (72) Inventor Kennis Elmer Zaun, New York, USA 14830 Corning Lee Road 3673

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素ボディを製造する方法であって、 a) 活性炭粒子、炭素の含有量に基づく重量パーセン
トで表して、約4%から約12%までの有機結合剤、無機
結合剤として、約5%から約25%までのベントナイト粘
土と、約5%から約35%までのコロイド状アルミナと、
約0%から約25%までの水分散性シリカ前駆体形状にあ
るシリカと、および約0%から約10%までのチョップト
セルロースからなる水性混合物を調製し、 b) 該水性混合物をボディに造型し、 c) 該ボディを乾燥させ、 d) 前記無機結合剤を反応させるのに十分な温度と時
間に亘り乾燥させたボディに熱処理を施す各工程からな
ることを特徴とする方法。
1. A method of making a carbon body comprising: a) activated carbon particles, from about 4% to about 12% organic binder, inorganic binder, expressed in weight percent based on carbon content; About 5% to about 25% bentonite clay and about 5% to about 35% colloidal alumina;
Preparing an aqueous mixture consisting of about 0% to about 25% silica in the form of a water-dispersible silica precursor, and about 0% to about 10% chopped cellulose; b) adding the aqueous mixture to the body. Molding, c) drying the body, and d) heat treating the dried body for a time and at a temperature sufficient to react the inorganic binder.
【請求項2】 前記水性混合物中の前記無機結合剤の含
有量が前記炭素の含有量に基づいて約35%から約60%ま
でであることを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the content of the inorganic binder in the aqueous mixture is from about 35% to about 60% based on the carbon content.
【請求項3】 前記ベントナイト粘土の平均粒径が直径
で約1マイクロメータ以下であることを特徴とする請求
項1記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the bentonite clay has an average particle size of about 1 micrometer or less in diameter.
【請求項4】 前記水性混合物中の前記コロイド状アル
ミナの含有量が前記炭素の含有量に基づいて約15%から
約30%までであることを特徴とする請求項1記載の方
法。
4. The method of claim 1 wherein the content of the colloidal alumina in the aqueous mixture is from about 15% to about 30% based on the carbon content.
【請求項5】 前記水性混合物中にコロイド状シリカと
してシリカ前駆体が存在することを特徴とする請求項1
記載の方法。
5. The silica precursor is present as colloidal silica in the aqueous mixture.
The described method.
【請求項6】 前記コロイド状シリカの含有量が前記炭
素の含有量に基づいて約5%から約25%までであること
を特徴とする請求項5記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein the colloidal silica content is from about 5% to about 25% based on the carbon content.
【請求項7】 前記ベントナイト粘土の含有量が少なく
とも約15%であり、前記アルミナの含有量が少なくとも
約15%であり、前記シリカの含有量が少なくとも約5%
であることを特徴とする請求項5記載の方法。
7. The bentonite clay content is at least about 15%, the alumina content is at least about 15%, and the silica content is at least about 5%.
The method according to claim 5, wherein
【請求項8】 前記無機結合剤の含有量の合計が少なく
とも約45%であることを特徴とする請求項7記載の方
法。
8. The method of claim 7, wherein the total inorganic binder content is at least about 45%.
【請求項9】 前記無機結合剤の含有量の合計が少なく
とも約50%であることを特徴とする請求項8記載の方
法。
9. The method of claim 8 wherein the total inorganic binder content is at least about 50%.
【請求項10】 前記水性混合物中にチョップトセルロ
ースが含まれ、その含有量が前記炭素の含有量に基づい
て約5%から約8%までであることを特徴とする請求項
1記載の方法。
10. The method of claim 1, wherein chopped cellulose is included in the aqueous mixture and its content is from about 5% to about 8% based on the carbon content. .
【請求項11】 前記水性混合物がハニカム構造物の形
状に押し出されることを特徴とする請求項1記載の方
法。
11. The method of claim 1, wherein the aqueous mixture is extruded into the shape of a honeycomb structure.
【請求項12】 請求項1から11いずれか1項記載の
方法により製造されることを特徴とするボディ。
12. A body manufactured by the method according to any one of claims 1 to 11.
【請求項13】 ベントナイト粘土およびアルミナから
なる無機結合剤により互いに結合せしめられた炭素粒子
から製造されるボディであって、炭素に基づく重量パー
セントで表して、前記ベントナイト粘土の含有量が約5
%から約25%までであり、前記アルミナの含有量が約5
%から約35%までであることを特徴とするボディ。
13. A body made from carbon particles bonded together with an inorganic binder consisting of bentonite clay and alumina, wherein the content of said bentonite clay is about 5 in weight percent based on carbon.
% To about 25% and the alumina content is about 5
Body characterized by being from 35% to about 35%.
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