JPS62133124A - 活性炭素繊維織物の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、通気、通液時の圧力損失が少く、使用時の形
態保持性に優れた活性炭集繊Ｉｌｌ織物を安定的に製造
する方法に関するものである。

〔費用技術及び問題点〕

従来、ポリアクリロニトリル系、フェノールノボラック
系、レーヨン系、ピッチ系などの活性炭系繊維が知られ
ており、これらは、フィラメン］−１紡績糸、短ｔａｎ
、フェルト、紙、織物、編物などの形態で、気相系、液
相系にて悪臭成分の除去や溶剤回収の分野にて利用され
ている。

活性炭素繊維をシート状にて利用する場合、フェルト、
織物、編物などの形態にて、吸Ｍ材層を形成し、彼処３
！Ｉ！媒体をこの＠上材層を通過させて処理することが
行われるが、織物はフェルトに比較して強度が高く、加
工性に優れている、また編物に比較して形態保持性に優
れている。

しかし織物においても、高速瓜で生産性良く賦活する目
的で、活性炭素線Ｈ１ｉＡ物の比表面積をより大きくし
ようとした場合、又は金属ｆｆ１ｌｆｌを上げて酸化線
ｅｕｉ物を賦活する場合、途中で、切断したり、微粉末
が発生し、製造工程が不安定化する。

また、得られた活性炭素繊維粗糸織物を充填積層した場
合圧力損失はｆａ層層数数充填邑）に応じて加速度的に
増加σる。

（発明の構成及び効果） 本発明者らは、このような問題点について検かつ、より
数５０〜１３０ケ／ｍのポリアクリロニトリル系酸化ｍ
組糸を用いた被覆係数１１．０〜１７．０の織物を、９
００〜１４００℃で賦活することを特徴とする活性炭素
ｇｉｌｆｌ織物の製造方法に関する。

本発明において被覆係数とは、下記のとおり、（糸の番
手の逆数）と（１１物中のタテ糸とヨコ糸のインチ当り
の本数の和）との積で示される。

ここでの番手はメートル番手である。

かかる本発明により、前述の問題点を解Ｖ（することが
できる。

すなわち、本発明の方法により手記の効果が得られる。

■製造工程中での織物の部分切れ及び切断が皆無となっ
た。

■工程中の活性炭素繊Ｎ織物の微粉末の発止聞が激減し
た。

■活性炭素繊組織物の充填積層時生じた圧力ｊ員失増現
６ｆなくなった。

本発明で使用されるアクリロニトリル系繊維としては、
アクリロニトリルを少くとも６０重量％以上、好ましく
は８０〜９８重Ｗ％を含む重合体又は共重合体より得ら
れた繊維である。この場合コモノマーとしては例えばア
クリル酸、メタクリル酸、スルホン酸又はこれらの塩類
、酸クロライド類、酸アミド類、ビニルアミドのｎ−Ｅ
換誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、α−クロロア
クリロニトリル、ビニルピリジン類、ビニルベンゼンス
ルホン酸、ビニルスルホン酸して（９られた変性重合体
、アクリロニトリル手合体及び共重合体同志の混合物か
ら得られた繊組も使用される。

アクリロニトリル系繊維の謀反としては、特に制限はな
いが、０．５〜１５ｄ（デニール）、特に０．７〜７ｄ
のものが好ましい。０．５ｄより細い場合、繊維強力が
低く、特に賦活時及び加工時活性炭素ｍ組糸の切断及び
毛羽の発生が増大する。

一方１５ｄより太い場合、酸化処理系の紡績加工がより
困ガとなる。

それとともに糸の賦活収率及び吸着速度が減少する。

酸化処理は２００〜４００℃で行われ、最適温度は２２
５〜３５０℃の範囲である。

酸化処理時繊維に与えられる張力は、酸化温度での収縮
が酸化処理中、その温度における自由収縮率の７０〜９
０％になるにうにするのが好ましい。この値が７０％未
満の場合、トウが切断しゃすり、９０％超の場合、賦活
工程で繊維の機械的特性が低下し、脆弱化する傾向があ
る。ここで自由収縮率とはｆｉｌｌに１＋ｎｇ／ｄの荷
ｍをがけ、一定の温度で熱収縮させた時の繊維の熱処理
前の良さに対する収縮した良さの割合である。

酸化処理に使用する媒体としては、従来法におけるもの
と同様のものが使用できる。すなわち、０．２〜３５容
量％、好ましくは２０〜２５容量％の酸素及び窒素、ア
ルゴン、ヘリウム等の不活性ガスからなる混合ガスが使
用される。

酸化処理に要する時間は、アクリロニトリル系繊維の種
類、すなわち、コモノマーの種類と但及び酸化処理に使
用する媒体の種類により一定でないが、酸化温度が高い
程的間は短くてもよい。通常０．５〜３０時間、好まし
くは１．０〜１０時間であり、酸素結合量が１５重量％
超になるまで酸化を行う。酸メ（結合量がこの値より低
い場合、賦活時切断が生じ賦活収率が低下する。

酸素結合量は好ましくは１６．５％以上であり、はぼ２
３〜２５％程度まで高めることができる。

酸素結合量は次式により求められる。

試料総重量−灰分ｍ坦−ＣＩ−ＩＮ合計聞酸束結合ポ（
手足％）　　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｘ　　１００試料総重迅　−灰分重量 酸化処理を終了した酸化繊維に対し、下記に示したリン
化合物として０．００５〜１重量％好ましくは０．０１
〜０．２１　ｆｆｉ％の範囲で添着させるのがよい。

このようにすると賦活処理にお【ブる賦活収率を高める
ととｂに活性炭素繊麗の強度、耐摩耗性、吸着能を向上
させることができる。かかる目的に使用されるリン化合
物としてはリン酸、メタリン酸、ビロリン酸、亜リン酸
等のべ一機リン化合物や、アルキルもしくはアリールホ
スホネート、同ボスフェート、同ホスファイト等の有機
リン化合物が挙げられる。

かくしてｉｒＩられる酸化綴紐を、ステープル紡績又は
トウ紡績により紡績加工し、太さ０．５〜５岳手、より
数５０〜１３０ケ／ｍの鮫化楳雑紡精糸を作成する。紡
績糸の太さが５番手超の場合、賦活的切断したり、微粉
末を発生したりする。

０．５番手未満の場合、紡績糸の強力が低いため、次工
程の織物加工が難しく、一方賦活後、これを積層充填す
るとぎ積層枚数が多くなるにつれ圧力損失値が、充填枚
数（邑）に比べ異常に増大する。

Ｊ：り数が５０ケ／ｍ未満の場合、紡績糸の強力が低い
ために織物作成がより難しく、これを賦活した場合も微
粉末が発生する。１３０ケ／ｍ超の場合、賦活時の収縮
率の増大に伴い織物が部分切れを生じたり、吸＠素子と
して使用した場合、吸着速度の低下を招く。

更に、この酸化繊維紡績糸は織物加工されるが、織形態
としては平織、朱子織、杉綾織等が良く、特に、形態の
安定性を＊ｍに入れるど平織がより好ましい。

該酸化ＩｌｌｌｔＦＩｗｒｔ糸の打し込み本数はタテ、
ヨコ方向共に７〜２８木／インヂである。

打も込み本数が７本未満の場合、賦活時に織物の強度低
下を生じたり、形くずれを生じやすい。２８本超の場合
、吸上すべぎ成分の糸への拡散効率が悪くなり、吸も聞
及び吸着速度の低下をＩＧいたり、圧力損失が高くなる
。

本発明の製造方払によって得られた活性炭素繊維綴物の
強度は、タテ、ヨコ共０６１〜１０ｋｇ／ｃｍの範囲で
、従来のフェルトタイプの強度の１０倍〜５０倍である
。

また比表面積が１６００ｍ　’　／Ｑ以上でも強度が急
激に低下しないという特徴が認められた。

賦活方法としては、連続方式が望ましく、この場合、よ
り高温になるほど＆ｌ維の導入を高速化するためこれに
ともない、酸化＄１Ｍ＞！９導入からの空気の抱き込み
が生じ、賦活斑を発生するおそれがある。

これを１４ノるため、導入部のスリットの開度の調整、
窒素ガスや水蒸気の導入等により、炉内圧を０．００２
〜２　ｋｇ／ｃｍ’の範囲に保つのが好ましい。

炉内圧が０．００２ｋｇ／　ｃｍ’未満又は負圧の場合
著しく賦活斑を生じ、繊維が灰化し、良好な製品の１産
が不可能となることがある。

一方極端に内圧を高くすると、スリット部より低温部へ
かけて、水蒸気だ凝縮し、これによりスリット部がＲｉ
り賦活斑が生じやすくなる。賦活処理における賦活ガス
としては、例えば水蒸気、−酸化炭素、炭酸ガス等の活
性ガスの１種若しくは２種以上の混合ガス又はこれらと
窒素、ヘリウム、アルゴン等のガスとの混合ガスが使用
される。賦活ガス中の活性ガスのＩＩ疫は、通常、５〜
１００容坦％、好ましくは２０〜９０容量％である。

酸化繊維の賦活処理は９００〜１４００℃の温度で行わ
れる。特に９２０〜１１００℃が好ましい温度である。

〔実施例及び比較例〕

実施例１ アクリロニトリル９０ｆｎｆｆ１％、アクリル酸メチル
ＩＨ！　１１％からなるポリアクリロニトリル系繊維ト
ウ（トータルデニール４５万デニール、単糸繊度３ｄ）
を空気中２６０℃で１．０時間、更に２７０℃でｉ、ｏ
ＶｔＪ間、自由収縮率の７５％になるような張力下で酸
化処理した。１ワられた酸化繊組をステーブル紡績し、
１．２番手、より数８８ケ／ｍの中糸を作成した。更に
この単糸を用いタテ方向の糸の仕込み本数１０本／イン
ヂ、ヨコ方向の糸の仕込み本数８木／インチ、目付ｆ＋
６０ｇ／ｍ　’、被覆係数１５の平織物を作成した。こ
の織物を、スチーム中１０００℃にて　５分間賦活した
ところ何ら切断することなく、ＢＥＴ−８△２０００ｍ
　’　／９の活性炭素繊維織物を得た。

なお、タテ方向の引張り強度は３．７ｋｇ／ｃｗ、ヨコ
方向は１．Ｏｋｇ／　ｃｍ　（Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｌ　−１
０９６）であった。

この織物一層の圧力損失価をＯ，Ｇｍ　／ｓａｃの線速
度下測定したところ４．２ｍ１ｌｌＨ２０であった。

次に、この織物を管径３６ｍｍのカラムに層高５ｍｍＪ
密ｔＵ　Ｏ，１０＋１／ＣＣで積層充填し、ａ速瓜０．
２５ｍ／　ｓｅｃでベンゼン１５０００ｐｐｍのガスを
通し２分後の吸１ｔｆｆｌを測定したところ、７７重量
％であった。

比較例１ 実施例１と同じポリアクリロニトリル系繊組トウを紡績
した後、２ＧＯ℃で　１．０時間、更に２７０℃で　１
時間酸化処理し、酸化繊維ｆｌｌ糸（１，２番手、より
数８７ケ／ｒｎ　）を作成した。この単糸を用い、実施
例１と同様の平織物を作成し、これを実施例１と同じ賦
活条件にて賦活したところ、ＢＥＴ−８△２０００ｍ　
’　／ａ　ノ平ＷＡ物カ１！７　ラれた。

これのタテ方向の引張り強度は３．４ｋｇ／　ｃｍ、ヨ
コは０．７ｋｇ／ｃｍであった。また一層の圧力＋４１
失は４，０ｍｍ１−１□Ｏであった。

次に、この織物を管径３６ＩｎＩＩｌのカラムに層高５
ｍｍ、　′ＰＪ密ｆｆｌ　Ｏ，１０ｇ／ｃｃで積層充填
し、線速度０．２５ｍ／　ｓｅｃでベンゼン１５０００
ｐｐＩ１１のガスを通し２分後の吸ｔＦｆｆｉを測定し
たところ６０千ｍ％であった。

比較例２ 実施例１と同じポリアクリロニトリル系繊維トウを紡績
し、更に織物加工し平織物（１番手、より数７７ケ／ｍ
、タテ方向打込木数８本／インチ、ヨコ６本／インチ、
目付５７０ｇ／ｍ　’　）を作成した後、空気中で２６
０℃で１．０時間、更に２７０℃１．０時間酸化処理し
たところ、酸化処理途中で膠着切断し、酸化ｍ雑の平織
物を得ることができなかった。

比較例３ 実施例１と同じポリアクリロニトリル系繊維トウを酸化
し、更に実施例１と同じ賦活条件にて賦活しＢＥＴ−３
△２０００ｍ　’　／　Ｑ　（７）　ｎ　＋！し炭素１
１〜つを作成した。

さらに、これを１．２番手の紡績糸を作成しＪ、うと試
みたが紡績できず、目的の活性炭素繊維織物を得ること
ができなかった。

実流例２ 実施例１と同じポリアクリロニトリル系繊維を実施例１
と同−条ｆｌで酸化処理したトウを紡績加工し、太さ、
より数の異なる紡績糸（単糸）を作成し、更に打ち込み
本数を変え、被覆係数の異なる酸化繊組織物を作成した
。

次にこの織物を１０００℃にてスチーム中賦活し、ＢＥ
Ｔ−比表面積的２０００ｍ　’　／　Ｏ（Ｄ　活性１）
２　素ＩＪＩ＜雑織物を作成した。　この繊維の製造時
の状況及び智られた活性炭素繊維織物の特性についてま
とめたものを下記第１表に示す。第１表中、圧力損失と
吸着量の測定条件は第２表に示Ｊとおりである。

第　２　表（測定条件）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 酸化繊維を紡績して得た、太さ０．５〜５番手で、かつ
   、より数５０〜１３０ケ／ｍのポリアクリロニトリル系
   酸化繊維糸を用いた被覆係数１１．０〜１７．０の織物
   を、９００〜１４００℃で賦活することを特徴とする活
   性炭素繊維織物の製造方法。 ただし、 被覆係数＝（１／番手）×（織物中のタテ系とヨコ系の
   インチ当りの本数の和）