JPS62149917A - 活性炭繊維の製造方法 - 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〉 本発明の繊維状の活性炭、丁なわち活性炭繊維は、極め
て速い吸着速度、極めて高い吸着効率及び特異的な選択
吸着性が要求される分野。

例えば家屋用、業務用の空気清浄器や浄水器。

有機溶剤回収装置、複写機などのオゾン除去。

一般用マスクや防毒マスク、医療用吸着剤、化学薬品や
工業用原料の分離や精製、各種の電極（特開昭５５−９
９７１４）として有効などッチ系繊維を前駆体とする細
孔径が４０Ｘ以上の細孔を多く含む、細孔径制御の可能
な活性炭繊維の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 活性炭繊維は粒状や粉状の活性炭に比較して吸着能力が
優れて吸着速度か速い、繊維状であるため布、紙、フェ
ルトなどの各種の形態の繊維構造物への加工が可能であ
るといった利点を有するが、その細孔構造は細孔径４０
Ａ以下の微細孔が大部分を占めるために例えば尚分子物
質の吸着などに不適当であり、用途か限定される欠点が
ある。活性炭繊維にはポリアクリロニトリル系繊維を前
駆体とするもの、セルロース系繊維を前駆体とするもの
、硬化ノボラック樹脂繊維を前駆体とするもの、ピッチ
系繊維を前駆体とするものなどがあるか、いずれの場合
も。

前述したよっな細孔構造を有する活性炭繊維は容易に得
られるが、細孔径４０大以上の細孔を多く含む活性炭繊
維を得るのは困難であることか知られて′いる。例えば
硬化ノボラック４１＋４　ＩＩＩ繊維を前駆体とする比
表面積的１８００ｍ”／ｆの一般に供されろ活性炭繊維
の細孔構造の場合、その細孔容積の９８％以上は細孔径
４０Ｘ以下の微細孔によるものである。これら従来の微
細孔のみ発達した活性炭繊維は前述し定ような欠点を有
するものであり、従ってこれを改良する目的で比較的細
孔径の大ぎい細孔を多く有する活性炭繊維の製造方法も
いくつか知られている。

例えば特開昭５９−１７２２３０のように、一定の金属
イオンを原料繊維に担持させた後、炭化賦活させる方法
がある。しかしながらこの場合、金属イオンは実質的に
原料繊維の表面に付着しているのみであり、繊維内部へ
の浸透はほとんど不可能である。かかる金属イオン担持
原料繊維を炭化後、例えば水蒸気により賦活を行なうと
、水蒸気か繊維内部に拡散して細孔を発達させるより早
く、その表面で金属イオンによる触媒作用が働き、表面
部分の炭化の酸化反応が急激に進み繊維を細らせる結果
となる。つまり上記の方法では細孔容積の増加が不光分
のうちに、−ｆ′なわち活性炭の性能が不充分のうちに
収率の低下を招く欠点か生じる。そのＴこめに細孔径の
比較的太とな細孔を有する活性炭繊維を得ても収率が低
くコスト的に不利になる。

〈発明が解決しようとする間順点〉 従って本発明の第一の目的は、細孔径４０に以上の細孔
全長く含む、細孔径制御が可能な活性炭繊維を収率よく
製造てる方法を提供てることにある。

すなわち本発明によればピッチに周期律表第１ＩＡ族元
素、遷移元素、カリウムの化合物から選ばれた少なくと
も一種の化合物全含有させ、溶融紡糸後年融化させるた
め、得られた不融化繊維の内部には上記化合物或いは上
記化合物中の金属類は均一に分散含有されている。かか
る不融化繊維を炭化後、水蒸気賦活するか又は炭化と同
時に水蒸気賦活を行うと細孔径４０Ｘ以上の細孔を多く
含む活性炭繊維を収率よく製造することができろ。該化
合物の枠角と＃を適宜変更したり増減することにより全
細孔中に占める４０Ａ以上の細孔径を有する細孔の割合
を増減させることが可能となる。すなわち細孔径の制御
が可能となる。

本発明により比較的細孔径の大ｔい細孔を多く含む活性
炭繊維が収率よく製造される理由は明らかではないが、
水蒸気が繊維内部に拡散しながら賦活が進行する過程に
おいて、途中で金属類の核に出会い、その周辺で該金属
類の触媒作用を受け、他の部分よりも早く酸化反応が進
行するためと考えられる。金属類を繊維に単に担持させ
た場合に比べて繊維表面上の該金属類は極めて少く、こ
れが収率よぐ製造できる理由と考えられる。

又、他の公知の方法として例えば特開昭５８−１８４１
８には表面積が３０〜１２００ｍ”／ｆ、かつ細孔径３
０〜３００Ｘの細孔容積が０．１ｃｃ／ｆ以下の炭素質
繊維に金属化合物！担持させた後、賦活化処理７行って
３０Ｘ以上の細孔ン多く含む活性炭繊維を製造する方法
がある。しかしながら、この場合も金属化合物を担持て
るのに、炭素質繊維をその金属化合物θ）水溶液に浸透
した後乾燥するか、スプレー噴霧後乾燥てるなどの方法
をとり、実質的に炭素質繊維表面にのみこれらの金属化
合物が付着してしまう恐れがあるのは前述の公知の方法
と同様である。従ってこの方法は、収率の低下暑トタす
危険があるという欠点！有するのみならず、金属化合物
ン担持てる前の原料炭素質＃！＃！維がある一定の条件
でてでに炭化賦活され、ある一定の細孔を有しているこ
とが必須条件になっており、工程上の煩雑さが避けられ
ない欠点も有する。

従って、本発明の第二の目的は細孔径４０Ｘ以上の細孔
を多く含む細孔径制御の可能な活性炭繊維を極めて容易
に製造する方法全提供する。

く問題点！解決するための手段〉 すなわち本発明によればピッチｖ浴融紡糸する工程の前
において単に周期律表第１ＩＡ族元素、遷移金属、カリ
ウムの化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を含
有せしめておくだけで良く、製造工程の煩雑さがなく極
めて容易に繊維内部への金属化合物の均一分散が可能と
なり、よってこれ！炭化賦活てろことにより細孔径４０
Ｘ以上の細孔７多く含む活性炭を製造することがでとる
。

本発明による活性炭繊維の製造法はピッチ１００重葉部
に対し周期律表第１Ａ族元素、遷移元素。

カリウムの化合物から得られた少くとも一種の化合物を
０．０１〜１０重量部含有させ、溶融紡糸後、不融化さ
せて得ｒ、−ａｔ維を炭化賦活すること乞特徴とする・ 本発明に用いられるピッチとは石炭から得られるコール
タールピッチやＳ　ＲＣ（８ｏＩｖｅｎｔＲｅｆｉｎｅ
ｄ　　Ｃｏａｌ）に代表される液化石炭１石油から得ら
れる減圧残油、ブ胃パン脱瀝アスファルト、デカントオ
イル、ＡＣＲピッチ及び高温分解残分、さらに純物質系
のｐｖｃピッチ、ＰＺピッチ、ナフタレンピッチ及びア
セナフチレンピッチなどの一般に炭素繊維の原料となる
ものである。

又、本発明に用いられる周期律表第１１Ａ族元メタバナ
ジウム酸アンモニウムのごとぎ無機系ノＶ 化合物も使用できるが、例えばブザコン酸カルシウム、
サリチル酸カリウムのような有機酸の塩や、例えばフェ
ロセン、バナジノセン、モノクロロペンタアンミン酸コ
バルト塩化物のような金属配位化合物がより有利である
。これは前者に比べ後者はピッチとの相浴性が良く均一
？−金含有れ易いことと、比較的融点の低いものが多く
直接混融させろ場合には好都合である理由による。均一
含有が可能なら無機系、有機系を問わず、又水、有機溶
剤に溶解して用いてもよく、その含有方法は限定される
もσ）ではない。

又本発明に用いられる化合物全ピッチに含有せしめる時
期は溶融紡糸前ならばいつでも良い。

本発明によるピッチ１００重量部に対する上記化合物の
含有量は０．０１〜１０重景部で貴簡。

０．０１１重部以下であるとその効果が極めて小さく４
０部以上の細孔径の細孔を多く含む活性炭繊維を得るの
が困難であり、１０重量部以上であると溶融紡糸が困難
になると同時に、たとえできても得られる活性炭繊維の
収率が極めて低下して好ましくない。

かくして上記化合物を含有させたピッチを２５０℃〜４
００℃で浴融紡糸した後、紡糸温度近傍で、酸化性ガス
の雰囲気下で安定化処理を行い不融化繊維を得る。又、
ここで用いる酸化性ガスとは空気、二酸化窒素、オゾン
、ノ・ロゲンガスなど？いうが特に限定１１．ｆＬ！、
ｕ〜′・か◇しく得られた不融化繊維を炭化賦活するに
は、一般に知られている水蒸気、二酸化炭素、！気など
の酸化性ガスによる賦活、或いは塩化亜鉛などによる薬
品賦活で常法Ｃ二従って行えばよく、特に限定されるも
のではない。以上のごとくして、工程上の煩雑さもなく
極めて容易に収率よく得られた不融化繊維を前駆体とす
る活性炭繊維は細孔径が４０部径以上の細孔ン多く含み
、細孔径制御されたものである。

以下本発明の具体的実験の概要を実施例に示す。部又は
飴は特に断りなぎ限り重量によった。

又収率は炭化賦活前Ｑ）不融化繊維に対ｆるものとし７
：、本特許にある化合物は単味でも又は混合物でも差支
えない。

〈実施例〉 実施例−１ 軟化点２４０℃の石油ピッチヶ３００℃にて浴融し、こ
こにモノクロロペンタアンミン酸コバルト塩化物をピッ
チ１００部に対し１０部加えて均一混合した後、口数２
５２１ロ径０，３皿ψの紡糸ロ金ン用いて約３００ｍ／
ｍ　ｉ　ｎの速度で溶融紡糸７行い、コバルト含有繊維
、を得た。該叡？＆ヲ空気中で３００℃、１０分処理し
、不融化繊維ン得Ｔこ。この不融化ｈ！！、ｗ−を内径
７Ｑｏｎｕφの石英管に入れ、あらかじめ８０℃に調整
されている温水中に窒業を４５０ｍ　１７ｍ　ｌ　ｎの
速度で送入し、この窒素と水蒸気の混合ガスを該石英管
に導入しながら炭化賦活を行った。昇温連関は５℃／ｍ
ｉｎとし、２５０℃まで昇温し定時点で上記混合ガスの
導入に開始したー さらに同一昇温速度で９００℃まで昇温し。

該温度で４０分保持した後、窒素のみン導入しなから常
温まで冷却して活性炭繊維を得た。

実施例−２ 実施例−１と同一のピッチに金属化合物を加えず、あと
はすべて実施例−１と同様に行い活性炭繊維を得た◎ 実施例−３ 実施例−２の不融化繊維７１０％モノクロロペンタアン
ミン散コバルト塩化物水浴液に浸漬し、１０５℃、１時
間で乾燥した後、実施例−１と同様に行い活性炭繊維を
得た。

実施例１．２．３で得られた活性炭繊維の全細孔容積、
細孔径４０！以上の細孔の細孔容積及び全細孔容積に占
めるその割合および収率を表−１に示した。なお、全細
孔容積は液体窒素の沸点における窒素吸着を行い、吸着
等温線上の相対圧１のところの吸着量をもとこ算出した
。

細孔径４０１以上の細孔の細孔容積は同様に窒素吸着等
温線からＣｒａｎｓ　ｔｏｎ−Ｉｎｋｌｅｙ法〈発明の
効果〉 以上のごとく本発明による活性炭繊維は極めて容易に収
率よく得られ、細孔径４０Ｈの以上の細孔を多く含む細
孔径の制御されたものであり、高分子物質の吸着に有効
に利用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、石炭、石油及びその他の原料から得られるピッチ１
   ００重量部に対し、周期律表第IIＡ族元素、遷移元素、
   カリウムの化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物
   を０．０１〜１０重量部を含有させ、溶融紡糸後、不融
   化させて得たピッチ系繊維を炭化賦活することを特徴と
   する活性炭繊維の製造方法。