JPS61296124A - ピツチ系異形断面繊維状活性炭 - Google Patents

ピツチ系異形断面繊維状活性炭

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JPS61296124A
JPS61296124A JP60136628A JP13662885A JPS61296124A JP S61296124 A JPS61296124 A JP S61296124A JP 60136628 A JP60136628 A JP 60136628A JP 13662885 A JP13662885 A JP 13662885A JP S61296124 A JPS61296124 A JP S61296124A
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JP
Japan
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cross
section
pitch
active carbon
fac
Prior art date
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Pending
Application number
JP60136628A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Tai
田井 和夫
Masanori Oiwa
大岩 正則
Kaneyasu Fujii
藤井 謙育
Koji Shinohara
篠原 宏治
Tetsuya Sugimoto
哲也 杉本
Norifumi Shinto
進戸 規文
Kazuaki Otsuki
大槻 和明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Unitika Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Unitika Ltd
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Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd, Unitika Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は吸着能力及び吸脱着速度に優れた性能を有する
異形断面形状のピッチ系繊維状活性炭に関するものであ
る。
(ロ)従来の技術 ピッチ又は液化石炭を原料とする繊維状活性炭(FAC
)の製造技術は公知である。例えば特開昭56−140
019、特公昭51−33223等が知られている。こ
れらの方法で得られたFACはそれを構成する各単糸の
断面が円形又は円形に近い形状であるのが常であり、原
料前駆体の種類及び製造条件の多様性のため多少のばら
つきはあるが、おおむね在来炭(粒状及び粉末状)に比
較して優れた吸着能力及び吸脱着速度を持っている。こ
れらの吸着材としての優れた性能のほかに繊維及び繊維
製品であると云う工業材料として利用し易い特徴を有し
ていることは言を待たない。
しかし、吸着能力及び脱吸着速度に関し、より高性能な
FACへの期待は大きいにもかかわらず、FACの表面
や断面を制御して改良された性能特性を有するピッチ系
FACの発明はいまだなされていない。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 ピッチ又は液化石炭を原料とする通常の円形断面形状の
FACには次のような問題点がある。
(1)FACの幾何学的表面積は単糸の断面形状が円の
場合最小である。吸着能力に関係するのは、その表面に
無数に分布するミクロ・ボアを含めた表面積すなわち比
表面積(重量当たりの全表面積)であり、幾何学的表面
積が小さければ小さい程単位重量当たりのミクロ・ボア
の数が減少し、従って比表面積も小さくなる。(2)F
ACを液相及び気相吸着の実用に供するとき、FACの
断面が円形又は円形に近い形状なら、液体又は気体より
なる流体は該FAC表面付近で層流を形成するので、乱
流を形成する場合に比較して、相対的な吸脱着速度は小
さくなる。
本発明は、ピッチ系FACの断面形状を制御し、幾何学
的表面積を増加させ、吸着ザイトを成すミクロ・ボアの
量を増加させると共に、実用時に流体が乱流を形成し吸
脱着速度が大きくなる、より高性能のFACを提供する
ことを目的とするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明者らは、上述の問題点を解決すべく、如何にして
幾何学的表面積を増し、かつ如何にすれば実用時に、F
AC表面層で流体が乱流状態になるかについて鋭意検討
の結果、単糸を異形断面形状にすればピッチ系F A、
 Cでも、吸着能力及び吸脱着速度に関し、より高性能
のFACが得られることを見いだし本発明に至った。
すなわち、(断面の外接円の直径)/(断面の内接円の
直径)で表わした異形度RがR≧1.1であり、(単位
断面積当たりの断面外周長)/(単位断面積当たりの真
円外周長)で表わした異形度R′がR′≧1.1の異形
断面のピッチ系FACである。
本発明の異形断面FACはX線回折図が002回折に対
応する巾広いハローを示す、本質的に非晶の物質である
。002回折ハローのカウンター・カーブは巾広い回折
分布を示し、それより計算した002回折の面間隔は3
.5〜4.0人に対−73一 応する。このような非晶の炭素を与える原料紡糸用ピッ
チとしては光学的に等方性のピッチであり、メトクー法
又はR&、B法で測定した軟化点(sp)が180〜3
00℃、キノリンネ溶分(Ql)が0〜40%のもので
ある。メソフェーズ・ピッチ、ブリメソフェーズ・ピッ
チ、潜在的異方性ピッチ等は易黒鉛化炭素前駆体の範鴫
に入るので望ましくない。紡糸用等方性ピッチは石油系
及び石炭系重質油、例えば原油蒸留残渣油、ナフサ分解
残渣油、エチレンボトム油、石炭液化油、コールタール
等から濾過、精製、蒸留、溶剤抽出、水添処理、加熱処
理、活性又は不活性ガス添加熱処理、及び/又は減圧熱
処理等の工程を経て調製することが出来る。
本発明のピッチ系異形断面FACは上記ピッチを溶融紡
糸し、次いで不融化し、しかる後賦活して得られる。こ
れらの工程のうち断面の異形性を発現させるのは溶融紡
糸工程で行うのが望ましい。
すなわち、異形断面の吐出孔を穿ったノズル口金を用い
て溶融紡糸することによりそれを発現させる。吐出孔の
異形断面としては正方形、三角形、7字形、丁字形、マ
ルチ・スター形等が考えられるがこれらに限定されるも
のではない。異形断面吐出孔より紡糸し牽引細化した繊
維状ピッチの断面形状は、吐出孔の断面形状と厳密に相
似ではないが、丸み等の変形を受けた近似的に相似のも
のである。例えばY字の吐出孔から得た細化繊維状ピッ
チはその断面形状がトライ・ローバルを呈し、不融、賦
活の工程を経ても異形断面形状を保持し、異形断面FA
Cを得ることが出来るのである。以下に等方性ピッチよ
り異形断面FACを得る経路を説明する。
ピッチの溶融紡糸は公知の溶融紡糸法に従うことが出来
る。溶融温度及び紡糸温度はピッチの軟化点温度以上で
あり、望ましくは軟化点より30〜100℃高温である
。溶融したピッチを紡糸機のノズル部へ送液し、多数の
細孔を穿ったノズルより紡糸温度以下に制御された雰囲
気中へ繊維を形成しつつ吐出する。吐出された糸条の細
化方法としては引取りローラー、エアー1ノツカー等に
よる牽引細化、遠心力場中での細化、熱気流による吹飛
し細化等が考えられるが、これらに限定されるものでは
ない。ここで繊維状ピッチの形態としてはチョップ、ス
フ、フィラメント、トウ、スパンボンド不織布等が考え
られる。
このようにして得た繊維状ピッチを酸化性雰囲気中て熱
処理し不融化する。不融化処理としては、例えば酸化剤
溶液を塗布し、しかるのち熱処理する湿式法、熱処理雰
囲気中に酸化剤ガスを導入する乾式法等を採用すること
が出来る。処理温度は400℃以下で、軟化点以下の温
度から昇温し、軟化点以上400℃以下の温度で必要時
間保持する方法で行うのが好ましい。処理時間は使用す
る酸化剤により異なるが、おおねむ大気圧下の熱処理で
90分以内である。処理装置としては、例えば回分式熱
処理炉、連続式熱処理炉等を使うことが出来る。酸化剤
としては、例えば硝酸、硫酸、空気、オゾン、酸素、N
Ox、SOx、塩素等を使用することが出来るが、これ
らになんら限定されるものでない。
次いで不融化した繊維状ピッチを区別した炭素化工程を
経ることなく、直接賦活してFACを得るか、あるいは
一旦区別した炭素化工程を経て繊維状炭素とし、しかる
のち賦活してFACに転化させる。炭素化工程としては
不活性雰囲気下にて1200℃以下、処理時間5〜30
分が望ましい。
賦活方法としては、通常の水蒸気、炭酸カス、又は酸素
(空気)によるガス賦活法が適用出来る。
好ましい賦活温度及び時間は、それぞれ700〜100
0℃、5〜120分間である。賦活装置としては回分式
又は連続式賦活炉等公知の装置を適宜用いることが出来
る。
(4・)実施例 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 コールタールを150℃にて加圧濾過して一次キノリン
不溶分(Qr)を除去したタールを、減圧蒸留して低沸
点成分を除去した。次いで、蒸留残分をオートクレーブ
に移し、オートクレーブ上部空間での空気の滞留時間が
100分となるよう一定流量にて空気を吹き込みつつ、
攪判下350℃で1時間熱処理して紡糸用等方法ピッチ
を得た。
得られたピッチの軟化点は、234℃(メトシー法)、
QI=16%、ベンゼン不溶分(BI)=63%であっ
た。このようにして得た紡糸用等方性ピッチを室温にて
破砕し溶融紡糸機の溶融部に供給した。溶融温度及び紡
糸温度を285℃に設定し、溶融ピッチを紡糸ノズル部
に送液し、第1図に示した形状の吐出孔を有するノズル
口金より吐出し紡糸した。吐出糸条は制御した雰囲気中
で細化させて繊維状ピッチを得た。該繊維状ピッチを酸
化性雰囲気(NO25vo 1%)で、室温から200
℃まで30分間、その後400℃まで90分間で昇温さ
せることにより、不融化を行った。
次いで該不融化繊維状ピッチを水蒸気により賦活した。
すなわち、回分式賦活炉を用い窒素と水蒸気の濱合カス
(体積比10ニア)を流し、炉中の滞留時間が9分にな
るよう混合ガスの流量を制御した。賦活温度850℃、
時間20分にて、収率43%(重量分析)、比表面積1
250ぜ/g(Quanta  Chrome社製、Q
 IJ a n f;asorbを用い、BET 1点
法にて測定)のFACを得た。該FACをパラフィンで
包埋させ、断面をミクロトームて切断し写真撮影した。
次に、原板ネガ投影機にてトレースし接写したものを用
いてR及びR′を測定した。得られた結果を表1に示す
次いで得られたFACの断面を走査電子顕微鏡で観察し
た。すなわちFACサンプルの引張切断端を電顕用試料
台に取イ」け、エイコーエンジニアリング(株)製T 
B−3型イオンコーターにてAu/Pdを約50nmス
パッターコーティングし、日本電子(株)製JSM−1
5型にて形態観察を実施した。第2図(1000倍)に
その結果を示す。図より異形断面形状であることは明白
である。
比較例1 実施例1と同じピッチを、図3に示す円形吐出孔断面の
ノズル口金を用いること以外は全く同様の方法で溶融紡
糸し、不融、賦活して収率45%(重量分析)にてFA
Cを得た。得られた分析結果を表1に示す。該FACの
断面の走査電子顕微鏡写真を第4図(1000倍)に示
す。図より円形断面形状であることが判る。
表1 実施例2 実施例1の異形断面FACと比較例1の通常(円形)断
面FACを用いて厚さ約0.25mm、目付170g/
m’の不織布シートを作成した。該不織布シートを12
0X80−の長方形に裁断し、目付20g/dの熱圧着
性ポリエステル・スパンボンド不織布にて袋綴じし、簡
易防臭マスク・エレメントを作成した。こうして得た簡
易マスクにて以下の性能試験を行った。
建坪63m2、内容積37B+11’の試験工場にて構
築物の塗装を行った。塗料は合成樹脂調合ペイン)(J
IS  K−5516)に塗$31用シンナー(うすめ
液)を入れて使用、塗装量は120g/イであった。塗
装は試験工場の窓を開放して実施した。塗装終了の3時
間後窓を閉じた工場空間を試験に利用した。試験には、
男子7人(A−G)が参加し、第1回目は簡易マスク無
して、第2回目及び第3回目は簡易マスクを装着して工
場内へ3分間入り、該マスクの評価を行った。勿論、第
2回目及び第3回目の用いたマスクの種類、すなわち異
形断面FAC使用のものか、円形断面FAC使用のもの
かは知らされていない。評価は各人の主観に基づき、5
段階評価を行った。得られた結果を表2に示す。
表2 ×・・・・・・・・・著しく臭い Δ・・・・・・・・・相当臭い 口・・・・・・・・・臭い ○・・・・・・・・・わずかに臭い ◎・・・・・・・・・全く臭くない 表2より、通常(円形)断面FACより、異形断面FA
Cのほうが簡易防臭マスク・エレメントとして、より好
適であることがわかる。これは円形断面FACでは層流
にて呼吸気流がマスク・ニレメントを通過し、従って臭
気成分の吸着が遅く素抜けがあるのに対し、異形断面F
ACでは乱流になり、より速い吸着と素抜けがなくなる
ためと推定される。
(へ)発明の効果 本発明は、ピッチ系FACの断面形状を制御し、幾何学
的表面積を増加させ、吸着サイトを成すミクロ・ボアの
量を増加させると共に、実用時に流体が乱流を形成し吸
脱着速度が大きくなる、より高性能のFACを提供する
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は異形ノズル、第2図はピッチ系異形断面FAC
の断面写真(1000倍)、第3図は通常(円形)ノズ
ル、第4図は通常(円形)断面FACの断面写真(10
00倍)である。 特許出願人  ユニチカ株式会社 手続補正書(万博 昭和60年 10月 23日 1、事件の表示 特願昭60−136628号 2、発明の名称 ピッチ系異形断面繊維状活性炭 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 兵庫県尼崎市東本町1丁目50番地〒541 住所 大阪市東区北久太部町4丁目68番地名称 ユ 
ニ チ カ 株式会社 特許部電話 06−281−5
261  (ダイヤルイン)4、補正命令の日付 昭和60年9月4日 (発送日 昭和60年9月24日) 5、補正の対象 4、図面の簡単な説明 6、補正の内容 (1)明細書第14幕第12〜15行の「第1図は異形
ノズル、第2図はピッチ系異形断面FACの断面写真(
1000倍)、第3図は通常(円形)ノズル、第4図は
通常(円形)断面FACの断面写真(1000倍)であ
る。」を「第1図は異形ノズルの断面図、第2図はピッ
チ系異形断面繊維状活性炭の繊維の形状を表わす電子顕
微鏡写真(XI、000倍)、第3図は通常(円形)ノ
ズルの断面図、第4図はピッチ系通常(円形)断面を持
つ繊維状活性炭の繊維の形状を表わす電子顕微鏡写真(
XI、000倍)である。」と訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)繊維状活性炭を構成する単糸が異形断面形状であ
    ることを特徴とするピッチ系繊維状活性炭。
  2. (2)(断面の外接円の直径)/(断面の内接円の直径
    )で表わした異形度RがR≧1.1であり、(単位断面
    積当たりの断面外周長)/ (単位断面積当たりの真円外周長)で表わした異形度R
    ′がR′≧1.1である特許請求の範囲第1項記載のピ
    ッチ系異形断面繊維状活性炭。
JP60136628A 1985-06-22 1985-06-22 ピツチ系異形断面繊維状活性炭 Pending JPS61296124A (ja)

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