KR20210020138A - 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트 - Google Patents

자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR20210020138A
KR20210020138A KR1020217001381A KR20217001381A KR20210020138A KR 20210020138 A KR20210020138 A KR 20210020138A KR 1020217001381 A KR1020217001381 A KR 1020217001381A KR 20217001381 A KR20217001381 A KR 20217001381A KR 20210020138 A KR20210020138 A KR 20210020138A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activated carbon
carbon fiber
fiber sheet
sheet
adsorption
Prior art date
Application number
KR1020217001381A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102524156B1 (ko
Inventor
다이스케 이마이
요시히데 와타나베
유우 다카다
슌스케 오자와
šœ스케 오자와
치에 요시다
겐이치 후지노
Original Assignee
닛뽄세이시가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛뽄세이시가부시끼가이샤 filed Critical 닛뽄세이시가부시끼가이샤
Publication of KR20210020138A publication Critical patent/KR20210020138A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102524156B1 publication Critical patent/KR102524156B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B01J20/28038—Membranes or mats made from fibers or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28066—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being more than 1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/2808—Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/16—Phosphorus; Compounds thereof containing oxygen, i.e. acids, anhydrides and their derivates with N, S, B or halogens without carriers or on carriers based on C, Si, Al or Zr; also salts of Si, Al and Zr
    • B01J35/10—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/306—Active carbon with molecular sieve properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/354—After-treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/16—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0854—Details of the absorption canister
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16—Pore diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Abstract

자동차에 탑재되는 캐니스터에 적합한 새로운 형태의 흡착재를 제공하는 것을 과제로 한다. 비표면적, 소정의 세공 직경을 갖는 세공의 용적, 시트 밀도 등의 여러 지표 중 1 또는 2개 이상의 요건을 충족시키는 활성 탄소 섬유 시트로 한다. 예를 들어, 비표면적이 1400~2200㎡/g이고, 세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적이 0.20~1.20㎤/g이고, 또한 시트 밀도가 0.030~0.200g/㎤인, 활성 탄소 섬유 시트가 일 실시형태일 수 있다.

Description

자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트
본 발명은 활성 탄소 섬유 시트에 관한 것으로, 상세하게는, 자동차의 캐니스터 용도에 적합한 활성탄 섬유 시트에 관한 것이다.
가솔린차에서는, 외기 온도 변화 등에 따라 연료 탱크 내의 압력이 변동되고, 연료 탱크 내에 충만한 증산 연료 가스가 연료 탱크로부터 방출된다. 방출되는 증산 연료 가스는 PM 2.5나 광화학 스모그의 원인 물질의 하나로 여겨지고 있으며, 이를 대기 중에 방출하는 것을 방지하기 위해, 활성탄 등의 흡착재를 갖춘 캐니스터가 설치되어 있다(이하, 본 명세서에서는, 자동차에 탑재되는 캐니스터를 「자동차 캐니스터」 또는 단순히 「캐니스터」라고 약칭하는 경우가 있음).
최근의 환경 보전 의식의 고조에 따라, 가스의 배출 규제는 해마다 강화되는 경향이 있기 때문에, 캐니스터에 대해서도 보다 높은 흡착 성능이 요구되고 있다. 또한, 아이들링 스탑 등의 보급에 의해, 자동차의 흡기 능력이 억제되는 경향이 있기 때문에, 캐니스터 내의 흡착재에 흡착된 가솔린이 탈착되기 어려운 경향이 있다. 따라서, 캐니스터에 사용되는 흡착재의 고성능화가 요구되고 있다. 캐니스터에 사용되는 흡착재로서는 활성탄이 사용되고 있고, 그 형상으로서는 입상, 분상, 또는 허니컴 형상으로 성형된 것 등이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2013-173137호
예전부터 어느 분상, 입상, 또는 펠렛상의 활성탄에 대해, 활성 탄소 섬유(또는 섬유상 활성탄)는 제3의 활성탄이라고 불리우는 경우가 있다. 활성 탄소 섬유는, 광의(廣義)의 활성탄 중에서도, 비교적 높은 비표면적으로 흡착 용량이 크고 흡탈착 속도가 빠른 경향을 갖는다고 말하고 있다. 그러나, 활성 탄소 섬유는 캐니스터로 실용화되기에 이르지 않고, 어떠한 특성을 갖는 활성 탄소 섬유가 캐니스터의 실용에 적합한지는 아직 충분히 연구 개발이 진행되고 있지 않다.
상기와 같은 상황을 감안하여, 본 발명은, 자동차 캐니스터에 적합한 새로운 형태의 흡착재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 예의 연구를 진행한 바, 자동차 캐니스터에서는, 진동 등으로 흡착재가 마모되지 않도록 고정될 필요가 있는 것이나, 취급의 용이성 등의 관점에서, 활성 탄소 섬유로 형성된 시트가 실용적으로 적합하다는 것을 발견하였다. 하지만, 자동차에서는, 캐니스터의 용적에 제한이 있는 것 등으로부터, 단순히 활성 탄소 섬유 시트를 캐니스터의 하우징 내에 수납한 것만으로는, 캐니스터에 요구되는 단위 체적당의 성능을 충분히 발휘하는 것이 어렵다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 더욱 예의 검토를 진행한 결과, 하기의 수순에 의해 자동차용 캐니스터에 적합한 활성 탄소 섬유 시트로 할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
〔1〕비표면적이 1400~2200㎡/g이고,
세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적이 0.20~1.20㎤/g이고, 또한
시트 밀도가 0.030~0.200g/㎤인,
자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
〔2〕전체 세공 용적이 0.50~1.20㎤/g인, 상기 〔1〕에 기재된 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
〔3〕당해 활성 탄소 섬유 시트는 셀룰로오스계 섬유의 탄화 처리물인, 상기 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
〔4〕상기 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 한 항에 기재된 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트를 구비한 자동차 캐니스터.
〔5〕 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트의 제조 방법으로서,
인산계 촉매 또는 유기 설폰산계 촉매 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 보지(保持)시킨 원료 시트를 탄화 및 부활화(賦活化)하는 것, 및
당해 활성 탄소 섬유 시트의 밀도가 0.030~0.200g/㎤가 되도록 압밀화 처리하는 것을 포함하는, 제조 방법.
본 발명에 의하면, 취급이 용이하고, 저농도에서의 흡탈착 성능이 높고, 자동차의 캐니스터용으로서 적합한 활성 탄소 섬유 시트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 저농도에서의 흡탈착 성능이 뛰어난 자동차 캐니스터를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 수치 범위에서, 「AA~BB」라는 기재는, 「AA 이상 BB 이하」를 나타내는 것으로 한다(여기서, 「AA」 및 「BB」는 임의의 수치를 나타낸다).
1. 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트
본 발명의 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트는 부활화된 탄소 섬유로 형성되어 있는 시트상의 성형물이고, 자동차에 탑재되는 캐니스터에 수납하는 흡착재로서 적합하게 사용된다(또한, 이하, 본 발명의 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트를, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트라고 약칭하는 경우가 있음). 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 하기의 소정의 항목 중 적어도 1개 또는 임의의 2개 이상의 조합으로 이루어진 조건을 충족시키는 것이다.
<비표면적>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 비표면적의 하한은 바람직하게는 1400㎡/g 이상, 보다 바람직하게는 1500㎡/g 이상, 더욱 바람직하게는 1600㎡/g, 1700㎡/g 또는 1800㎡/g 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 비표면적은 일반적으로 넓은 편이 흡착 성능의 관점에서 바람직하지만, 활성 탄소 섬유 시트의 경우, 비표면적의 상한은 대체로 2200㎡/g 또는 2000㎡/g 이하일 수 있다.
비표면적을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대해, 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<전체 세공 용적>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 전체 세공 용적의 하한은 바람직하게는 0.50㎤/g 이상, 보다 바람직하게는 0.60㎤/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.70㎤/g, 0.80㎤/g 또는 0.85㎤/g 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 전체 세공 용적의 상한은 바람직하게는 1.20㎤/g 이하, 보다 바람직하게는 1.10㎤/g 이하, 더욱 바람직하게는 1.00㎤/g 이하이다.
전체 세공 용적을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡 탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<평균 세공 직경>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 평균 세공 직경의 하한은 바람직하게는 1.69nm 이상, 보다 바람직하게는 1.70nm 이상, 더욱 바람직하게는 1.72nm, 1.75nm, 1.78nm 또는 1.80nm 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 평균 세공 직경의 상한은 임의일 수 있지만, 바람직하게는 4.00nm 이하, 보다 바람직하게는 3.50nm 이하, 더욱 바람직하게는 3.00nm 이하이다.
평균 세공 직경을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<울트라마이크로 구멍 용적: V0.7>
본 발명에서 「울트라마이크로 구멍」이라는 용어는 세공 직경이 0.7nm 이하인 세공을 의미한다(또한, 「세공 직경」이라는 용어는, 특별히 명시하지 않은 한, 세공의 반경이 아니라 세공의 직경 또는 폭을 말한다).
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 울트라마이크로 구멍 용적의 하한은 바람직하게는 0.10㎤/g 이상, 보다 바람직하게는 0.20㎤/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.22 또는 0.25㎤/g 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 울트라마이크로 구멍 용적의 상한은 바람직하게는 0.30㎤/g 이하, 보다 바람직하게는 0.29㎤/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.28㎤/g 또는 0.27㎤/g 이하이다.
울트라마이크로 구멍 용적을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<마이크로 구멍 용적: V2.0>
본 발명에서 「마이크로 구멍」이라는 용어는 세공 직경이 2.0nm 이하인 세공을 의미한다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 마이크로 구멍 용적의 하한은 바람직하게는 0.45㎤/g 이상, 보다 바람직하게는 0.50㎤/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.55㎤/g, 0.60㎤/g 또는 0.70㎤/g 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 마이크로 구멍 용적의 상한은 바람직하게는 1.00㎤/g 이하, 보다 바람직하게는 0.90㎤/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.80㎤/g 이하이다.
마이크로 구멍 용적을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적: V0.7-2.0>
세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적 V0.7-2.0는 울트라마이크로 구멍 용적의 값 a와 마이크로 구멍 용적의 값 b를 사용하여 하기 식 1에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00001
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트에서, 세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적 V0.7-2.0의 하한은 바람직하게는 0.20㎤/g 이상, 보다 바람직하게는 0.30㎤/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.36㎤/g, 0.40㎤/g 또는 0.43㎤/g 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트에서, 세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적 V0.7-2.0의 상한은 바람직하게는 1.20㎤/g 이하, 보다 바람직하게는 1.00㎤/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.90㎤/g, 0.80㎤/g, 0.75㎤/g 또는 0.70㎤/g 이하이다.
당해 세공 용적 V0.7-2.0을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<마이크로 구멍의 용적에서 차지하는 울트라마이크로 구멍의 용적의 존재 비율: R0.7/2.0>
세공 직경이 2.0nm 이하인 마이크로 구멍의 세공 용적에서 차지하는, 세공 직경이 0.7nm 이하인 울트라마이크로 구멍의 세공 용적의 존재 비율 R0.7/2.0은, 울트라마이크로 구멍 용적의 값 a와 마이크로 구멍 용적의 값 b를 사용하여 하기 식 2에 의해 구할 수 있다.
Figure pct00002
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트에서, 마이크로 구멍 용적에서 차지하는 울트라마이크로 구멍 용적의 존재 비율 R0.7/2.0의 하한은 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상, 더욱 바람직하게는 32% 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트에서, 마이크로 구멍 용적에서 차지하는 울트라마이크로 구멍 용적의 존재 비율 R0.7/2.0의 상한은 바람직하게는 60% 이하, 보다 바람직하게는 55% 이하, 더욱 바람직하게는 50, 45 또는 40% 이하이다.
당해 울트라마이크로 구멍 용적의 존재 비율 R0.7/2.0을 상기와 같은 범위로 함으로써, 증산 연료 가스에 대한 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<평량 (단위 면적 중량)>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 평량의 하한은 바람직하게는 30g/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 35g/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 37g/㎡ 또는 40g/㎡ 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 평량의 상한은 바람직하게는 400g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 380g/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 360g/㎡, 350g/㎡, 340g/㎡ 또는 330g/㎡ 이하이다.
평량을 상기와 같은 범위로 함으로써, 캐니스터 내에 수납할 수 있는 흡착재의 용량의 범위 내에 있어서, 캐니스터용에 요구되는 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<시트 두께>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 시트 두께의 하한은 바람직하게는 0.3mm 이상, 보다 바람직하게는 0.5mm 이상, 더욱 바람직하게는 1.0mm 또는 1.5mm 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 시트 두께의 상한은 바람직하게는 8.0mm 이하, 보다 바람직하게는 7.0mm 이하, 더욱 바람직하게는 4.0mm 또는 3.0mm 이하이다.
시트 두께를 상기와 같은 범위로 함으로써, 캐니스터 내에 수납할 수 있는 흡착재의 용량의 범위 내에 있어서, 캐니스터용에 요구되는 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<시트 밀도>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 밀도의 하한은 바람직하게는 0.030g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.035g/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.040g/㎤ 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 시트 밀도의 상한은 바람직하게는 0.200g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.190g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.180g/㎤ 또는 0.170g/㎤ 이하이다.
시트 밀도를 상기와 같은 범위로 함으로써, 캐니스터 내에 수납할 수 있는 흡착재의 용량의 범위 내에서, 캐니스터용에 요구되는 체적당의 흡탈착 성능에 대해 보다 우수한 시트로 할 수 있다.
<인장 강도 (MD : Machine Direction)>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 인장 강도(MD)의 하한은 바람직하게는 0.05kN/m 이상, 보다 바람직하게는 0.06kN/m 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 인장 강도(MD)의 상한은 특별히 제한은 없고 임의일 수 있지만, 바람직하게는 2.50kN/m 이하, 보다 바람직하게는 2.40kN/m 이하, 더욱 바람직하게는 2.30kN/m, 2.20kN/m, 2.10kN/m 또는 2.00kN/m 이하이다.
인장 강도(MD)를 상기와 같은 범위로 함으로써, 플렉서블성을 갖는 시트로 할 수 있다. 따라서, 가공성이 뛰어나고, 파손되기 어려우며, 캐니스터로의 수납 작업 등에서의 취급이 용이한 흡수재로 할 수 있다.
<인장 강도 (CD: Cross Direction)>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 인장 강도(CD)의 하한은 바람직하게는 0.05kN/m 이상, 보다 바람직하게는 0.06kN/m 이상, 더욱 바람직하게는 0.07kN/m 이상이다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 인장 강도(CD)의 상한은 특별히 제한은 없고 임의일 수 있지만, 바람직하게는 2.50kN/m 이하, 보다 바람직하게는 2.40kN/m 이하, 더욱 바람직하게는 2.30kN/m, 2.20kN/m, 2.10kN/m 또는 2.00kN/m 이하일 수 있다.
인장 강도(CD)를 상기와 같은 범위로 함으로써, 플렉서블성을 갖는 시트로 할 수 있다. 따라서, 가공성이 뛰어나고, 파손되기 어려우며, 캐니스터로의 수납 작업 등에서의 취급이 용이한 흡수재로 할 수 있다.
<수분 함유량>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는 소정의 수분 함유량을 갖는 것이 적합하다. 예를 들어, 23℃, 상대 습도 50%의 조건하에서 수분 함유량의 하한은 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 2% 이상, 더욱 바람직하게는 3% 이상이다.
또한 23℃, 상대 습도 50%의 조건하에서 수분 함유량의 상한은 바람직하게는 25% 이하, 보다 바람직하게는 22% 이하, 더욱 바람직하게는 15 또는 10% 이하이다.
상기의 조건하에서 수분 함유량을 상기와 같은 범위로 함으로써, 자동차 캐니스터용의 흡착재로서 보다 뛰어난 시트로 할 수 있다.
<메틸렌 블루 흡착 성능>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 흡착재로서, 소정의 메틸렌 블루 흡착 성능을 갖는 것이 바람직하다. 메틸렌 블루 흡수 성능은, 활성 탄소 섬유 시트 중량당의 메틸렌 블루 흡착량으로서 나타낼 수 있다. 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트가 갖는 메틸렌 블루 흡착 성능은 바람직하게는 60ml/g 이상, 보다 바람직하게는 70ml/g 이상, 더욱 바람직하게는 80ml/g, 90ml/g 또는 100ml/g 이상이다.
<요오드 흡착 성능>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 흡착재로서, 소정의 요오드 흡착 성능을 갖는 것이 바람직하다. 요오드 흡수 성능은, 활성 탄소 섬유 시트 중량당의 요오드 흡착량으로서 나타낼 수 있다. 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트가 갖는 요오드 흡착 성능은, 바람직하게는 800mg/g 이상, 보다 바람직하게는 900mg/g 이상, 더욱 바람직하게는 1000mg/g, 1100mg/g 또는 1200mg/g 이상이다.
<n-부탄 흡탈착 성능>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 흡착재로서, 소정의 n-부탄 흡탈착 성능을 갖는 것이 바람직하다. n-부탄 흡탈착 성능은 증산 가스의 흡탈착 성능의 지표가 되기 때문에, n-부탄의 흡탈착 성능이 뛰어난 것은 자동차 캐니스터 용도에 적합하다. n-부탄 흡탈착 성능은, n-부탄을 충분히 흡수 파과(破過)시킨 후, 소정의 탈착 조건하에 두었을 때에 흡착재로부터 탈리시킨 후, 흡착을 반복할 때의 흡착량을, 활성 탄소 섬유 시트 중량당의 n-부탄의 유효 흡착량으로서 나타낼 수 있다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 바람직한 형태로서는, 하기 실시예에서 나타낸 측정 방법에 따라 요구되는 n-부탄의 유효 흡탈착량(2회째의 흡착량, 탈착량, 및 3회째 흡착량, 탈착량의 평균)이 바람직하게는 0.380mmol/g 이상, 보다 바람직하게는 0.420mmol/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.450mmol/g, 0.500mmol/g, 또는 0.550mmol/g 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 바람직한 형태로서는, 하기 실시예에서 나타낸 측정 방법에 따라 구해지는 n-부탄의 유효 흡탈착율이 바람직하게는 29.0% 이상, 보다 바람직하게는 31.0% 이상, 더욱 바람직하게는 32.0% 또는 34.0%일 수 있다.
<적합한 조건의 조합>
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 상기의 물성 또는 성능에 관한 항목 중 적어도 하나 또는 임의의 2개 이상의 조합으로 이루어진 조건을 충족하는 것이지만, 바람직한 조합의 예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는 하기의 조합의 예에 한정되는 것이 아니다.
<실시형태 1의 시트>
이하 (1)~(3)의 요건을 충족시키는 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
(1) 비표면적이 1400~2200㎡/g이다.
(2) 세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적이 0.20~1.20㎤/g이다.
(3) 시트 밀도가 0.030~0.200g/㎤이다.
자동차 캐니스터용의 흡착재에 흡착시키는 주된 대상은, 증산 연료 가스이다. 증산 연료 가스에 대한 흡착 성능의 관점에서, 상기와 같은 비표면적 및 상기 세공 용적 V0.7-2.0을 충족시키는 것이 적합하다.
또한, 자동차 캐니스터에는 크기의 제한이 있기 때문에, 활성 탄소 섬유 시트를 이용하여 흡착 가능한 양을 담보하는 관점에서, 추가로 상기 (3)의 시트 밀도 요구 사항을 충족하는 것이 바람직하다. 활성 탄소 섬유 시트는, 원료의 섬유 시트를 탄화하여 형성되는 경우도 있으며, 일반적으로, 다소 부피가 높고 밀도가 낮은 경향이 있다. 상기 (3)의 요건을 충족시키기 위해, 활성 탄소 섬유 시트는 제조 과정에서 가압 처리 등이 행해지고 압밀화된 것이 바람직하다.
이와 같이, 실시형태 1의 시트는, 자동차 캐니스터에 요구되는 흡착 성능 및 흡착 용량의 관점에서 적합한 형태로 되어 있다.
<실시형태 2의 시트>
실시형태 1의 (1)~(3)의 요건에 더하여 추가로, 하기 (4)의 요건을 충족시키는 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
(4) 전체 세공 용적이 0.50~1.20㎤/g이다.
상기 (1)~(3)의 요건을 충족시키고 또한 (4)의 요건을 충족시킴으로써, 캐니스터에 요구되는 흡착 용량을 담보하는 관점에서, 보다 바람직한 실시형태의 시트로 할 수 있다.
2. 캐니스터
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는 자동차 캐니스터에 수납되는 흡착재로서 적합하다. 즉, 본 발명은, 다른 일 실시형태로서, 자동차 캐니스터도 제공할 수 있다.
본 발명의 자동차 캐니스터는, 흡착재로서 활성 탄소 섬유 시트를 탑재한 것이다. 자동차 캐니스터의 구조에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일반적인 구조의 것을 채용할 수 있다. 예를 들어, 자동차 캐니스터로서는, 이하와 같은 구조를 갖는 것을 들 수 있다.
하우징과,
하우징 안에서 흡착재를 수납하는 흡착재실과,
흡착재실과 엔진 사이에서 가스를 흡입 또는 송출 가능하게 연통하기 위한 제1 송출 입구와,
흡착재실과 연료 탱크 사이에서 가스를 흡입 또는 송출 가능하게 연통하기 위한 제2 송출 입구와,
흡착재실 또는 외기로부터 소정의 압력이 부하되었을 때에 개구하고, 흡착재실과 외기 사이에서 가스를 흡입 또는 배출 가능하게 연통하기 위한 제3 송출 입구
를 구비하는 캐니스터.
각 송출 입구의 배치는 특별히 제한은 없지만, 제3 송출 입구는, 제1 및 제2 송출 입구 사이에서 가스가 이동할 때에 가스가 흡착재를 충분히 통과하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 및 제2 송출 입구를 하우징의 제1 측면부에 설치하고, 제3 송출 입구를 제1 측면부의 대면에 위치하는 제2 측면부에 설치하는 등의 실시형태를 채용할 수 있다.
흡착재실은 복수의 방으로 나누어 설치해도 좋다. 예를 들어, 흡착재실은, 격벽에 의해 2 또는 그 이상의 구획으로 구분되어 있어도 좋다. 격벽으로서는, 통기성이 있는 다공판 등을 사용할 수 있다. 또한, 제1 하우징과는 별도로 외부 부착의 제2 하우징을 마련하고, 제1 하우징과 제2 하우징을 가스 통로를 통해 연통하도록 하여, 흡착재실을 추가 장비해도 좋다. 이와 같이 복수의 구획 또는 하우징이 마련되는 경우, 바람직한 일 형태로서, 각 구획 또는 하우징 단위로, 증산 연료 가스 송출 입구측(제1 송출 입구측)에서 외기구측(제2 송출 입구측)으로 향하고, 흡착 용량이 순차 작아지도록, 흡착재 또는 흡착재실을 배치할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 본체 캐니스터(제1 하우징)와 이에 대해 외기구 가까이에 부가하는 제2 캐니스터(제2 하우징)를 구비한 복합 캐니스터의 형태로 할 수 있다. 이와 같이 복수의 구획 또는 하우징을 마련하는 경우, 가장 증산 연료 가스 송출 입구측의 구획 또는 하우징을, 가장 수납 용적이 큰 본체(제1 구획 또는 제1 하우징)로 하고, 당해 본체에는 종래의 염가의 활성탄을 수납시키는 한편, 상대적으로 수납 용적이 작은 제2 구획 또는 제2 하우징 이후에, 본 발명의 저농도의 흡탈착 성능이 뛰어난 활성 탄소 섬유 시트를 수납함으로써, 비용을 억제하면서 고성능의 캐니스터로 하는 것도 가능하다.
복수의 흡착재실이 있는 경우, 외기구 가까이의 흡착재실에서는, 전층(前層)에서 유입되어 오는 증산 연료 가스의 농도는 옅어진다. 따라서, 0.2% 정도의 저농도에서의 n-부탄 흡착 능력이 높은 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 외기구 가까이에 위치하는 제2 구획 또는 제2 하우징 이후의 흡착재실에 수납하는 흡착재로서 적합하다.
또한, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트를 외기구 가까이의 흡착재실에 사용하는 경우, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는 퍼지에 의한 유효 흡탈착량이 높기 때문에, 자동차를 장시간 정차한 경우의 증산 연료 가스의 누설량을 저감할 수 있다는 점에서도 자동차 캐니스터에 사용하는 흡착재로서 적합하다.
따라서, 바람직한 캐니스터의 형태로서, 예를 들어 이하와 같은 형태를 들 수 있다.
흡착재실을 2개 또는 그 이상 갖는 자동차용 캐니스터로서,
가장 증산 연료 가스 송출 입구 가까이에 마련된 제1 흡착재실보다도 외기구 가까이에 마련된 제2 또는 그 이후의 흡착재실에, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트가 수납되어 있는 자동차용 캐니스터.
또한, 바람직한 활성 탄소 섬유 시트의 일 형태로서는, 예를 들어, 상기와 같이 2개 또는 그 이상의 흡착재실을 갖는 자동차 캐니스터에 있어서, 제2 또는 그 이후의 흡착재실용의 활성 탄소 섬유 시트로 하는 것도 적합하다.
상기의 형태에 있어서, 흡착재실은 2개라도 좋고 그 이상의 개수라도 좋다. 또한, 흡착재실이 3개 이상 있는 경우에는, 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 제2 흡착재실 이후의 적어도 하나의 흡착재실에 수납되어 있으면 좋다.
3. 활성 탄소 섬유 시트의 제조 방법
상기 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 상기에 나타낸 바와 같은 소정의 항목 중에서 선택되는 요건을 충족하도록 제조한다. 본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제작할 수 있다.
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트의 제조 방법의 적합한 방법의 일 실시형태로서,
인산계 촉매 또는 유기 설폰산계 촉매 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 보지시킨 원료 시트를 탄화 및 부활화하는 것, 및
당해 활성 탄소 섬유 시트의 밀도가 0.030~0.200g/㎤가 되도록 가압 처리하는 것
을 포함하는 제법을 들 수 있다(이하, 제법 실시형태 1이라고 한다).
3-1. 원료 시트(전구체)의 조제
<섬유의 종류>
원료 시트를 구성하는 섬유로서는, 예를 들어, 셀룰로오스계 섬유, 피치계 섬유, PAN계 섬유, 페놀 수지계 섬유 등을 들 수 있고, 바람직하게는 셀룰로오스계 섬유를 들 수 있다.
<셀룰로오스계 섬유>
셀룰로오스계 섬유란, 셀룰로오스 및/또는 그 유도체를 주성분으로서 구성되는 섬유이다. 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체는, 화학 합성품, 식물 유래, 재생 셀룰로오스, 박테리아가 산생한 셀룰로오스 등, 그 유래는 어느 것이라도 좋다. 셀룰로오스계 섬유로서 바람직하게는, 예를 들어, 수목 등에서 얻어지는 식물계 셀룰로오스 물질로 형성된 섬유, 및, 식물계 셀룰로오스 물질(면, 펄프 등)에 화학 처리를 실시하여 용해시켜서 얻어지는 긴 섬유상의 재생 셀룰로오스계 물질로 구성된 섬유 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 섬유에는, 리그닌이나 헤미셀룰로오스 등의 성분이 포함되어 있어도 상관 없다.
셀룰로오스계 섬유(식물계 셀룰로오스 물질, 재생 셀룰로오스 물질)의 원료로서는, 예를 들어, 면(단섬유면, 중섬유면, 장섬유면, 초장면, 초·초장면 등), 마, 대나무, 닥나무, 삼지닥나무, 바나나 및 피낭류 등의 식물성 셀룰로오스 섬유; 구리 암모니아법 레이온, 비스코스법 레이온, 폴리노직 레이온, 대나무를 원료로 하는 셀룰로오스 등의 재생 셀룰로오스 섬유; 유기 용제(N-메틸모르폴린 N-옥사이드) 방사되는 정제 셀룰로오스 섬유; 및, 디아세테이트나 트리아세테이트 등의 아세테이트 섬유 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 입수의 용이성에서, 큐프라암모늄 레이온, 비스코스법 레이온, 정제 셀룰로오스 섬유로부터 선택되는 적어도 1종류인 것이 바람직하다.
셀룰로오스계 섬유를 구성하는 단섬유의 직경은 바람직하게는 5~75㎛이고, 밀도는 1.4~1.9㎥/g이다.
셀룰로오스계 섬유의 형태는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 목적에 맞춰서 원사(미가공사), 가연사, 염색사, 단사, 합연사, 커버링 얀 등으로 조제한 것을 사용할 수 있다. 또한, 셀룰로오스계 섬유가 2종 이상의 성분을 포함하는 경우에는, 혼방사, 혼연사 등으로 해도 좋다. 또한, 셀룰로오스계 섬유로서, 상기한 각종 형태의 원료를 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용해도 좋다. 이들 중에서는, 복합 재료의 성형성이나 기계 강도의 양립의 점에서 무연사인 것이 바람직하다.
<섬유 시트>
섬유 시트는 다수의 섬유를 얇고 넓은 시트상으로 가공한 것을 말하며, 직물, 편물, 및 부직포 등이 포함된다.
셀룰로오스계 섬유를 제직하는 방법에 대해 특별히 제한은 없고 일반적인 방법을 이용할 수 있으며, 또한, 그 직물의 직조직 또한 특별히 제한은 없고, 평직, 능직, 주자직의 3원 조직을 사용할 수 있다.
셀룰로오스계 섬유로 형성된 섬유는, 셀룰로오스계 섬유의 경사 및 위사끼리의 틈새가 바람직하게는 0.1~0.8mm, 보다 바람직하게는 0.2~0.6mm, 더욱 바람직하게는 0.25~0.5mm이다. 또한, 셀룰로오스계 섬유로 이루어진 섬유의 목부(目付)는 바람직하게는 50~500g/㎡, 보다 바람직하게는 100~400g/㎡이다.
셀룰로오스계 섬유 및 셀룰로오스계 섬유로 이루어진 직물을 상기 범위로 함으로써, 이 직물을 가열 처리하여 얻어지는 탄소 섬유 직물은 강도가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
부직포의 제조 방법도, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 적당한 길이로 절단된 전술한 섬유를 원료로 하고 건식법 또는 습식법 등을 사용하여 섬유 시트를 얻는 방법이나, 일렉트로 스피닝법 등을 이용하여 용액에서 직접 섬유 시트를 얻는 방법 등을 들 수 있다. 또한 부직포를 얻은 후에 섬유끼리를 결합시키는 목적으로 레진 본드, 서멀 본드, 스펀 레이스, 니들 펀치 등에 의한 처리를 추가해도 좋다.
3-2. 촉매
제법 실시형태 1에서는, 상기와 같이 하여 준비된 원료 시트에 촉매를 보지시킨다. 원료 시트에 촉매를 보지시켜서 탄화 처리를 행하여, 추가로 수증기나 이산화탄소, 공기 가스 등을 사용하여 부활화하여, 다공질의 활성 탄소 섬유 시트를 얻을 수 있다. 촉매로서는, 예를 들어, 인산계 촉매, 유기 설폰산계 촉매 등을 사용할 수 있다.
<인산계 촉매>
인산계 촉매로서는, 예를 들어, 인산, 메타인산, 피로인산, 아인산, 포스폰산, 아포스폰산, 포스핀산 등의 인의 옥시산, 인산 2수소 암모늄, 인산 수소 2암모늄, 인산 3암모늄, 디메틸포스포노프로판아미드, 폴리인산 암모늄, 폴리포스포니트릴클로라이드, 및 인산, 테트라키스(하이드록시메틸)포스포늄염 또는 트리스(1-아지리디닐)포스핀 옥사이드와 요소, 티오요소, 멜라민, 구아닌, 시안아미드, 하이드라진, 디시안디아미드 또는 이들의 메틸올 유도체와의 축합물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 인산 수소 2암모늄을 들 수 있다. 인산계 촉매는 1종을 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다. 인산계 촉매를 수용액으로서 사용하는 경우, 그 농도는 바람직하게는 0.05~2.0mol/L, 보다 바람직하게는 0.1~1.0mol/L이다.
<유기 설폰산계 촉매>
유기 설폰산으로서는, 하나 또는 복수의 설포기를 갖는 유기 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들어 지방족계, 방향족계 등 다양한 탄소 골격에 설포기가 결합한 화합물이 이용 가능하다. 유기 설폰산계 촉매로서는, 취급의 관점에서, 저분자량의 것이 바람직하다.
유기 설폰산계 촉매로서는, 예를 들어 R-SO3H(식 중, R은 탄소 원자수 1~20의 직쇄/분기쇄 알킬기, 탄소 원자수 3~20의 사이클로알킬기, 또는, 탄소 원자수 6~20의 아릴기를 나타내고, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기는 각각 알킬기, 수산기, 할로겐기로 치환되어 있어도 좋다)로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 유기 설폰산계 촉매로서는, 예를 들어, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 프로판설폰산, 1-헥산설폰산, 비닐설폰산, 사이클로헥산설폰산, p-톨루엔설폰산, p-페놀설폰산, 나프탈렌설폰산, 벤젠설폰산, 캄파설폰산 등을 들 수 있다. 이 중, 바람직하게는, 메탄설폰산을 사용할 수 있다. 또한, 유기 설폰산계 촉매는, 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
유기 설폰산 수용액으로서 사용하는 경우, 그 농도는, 바람직하게는 0.05~ 2.0mol/L이고, 보다 바람직하게는 0.1~1.0mol/L이다.
<혼합 촉매>
상기 인산계 촉매 및 유기 설폰산계 촉매는, 혼합하여, 혼합 촉매로서 사용해도 좋다. 혼합비는 적절히 조정해도 좋다.
<촉매의 보지>
원료 시트에 촉매를 보지시킨다. 여기서 「보지」란, 촉매가 원료 시트에 접촉한 상태를 유지하는 것을 의미하며, 부착, 흡착, 함침 등의 제반 형태일 수 있다. 촉매를 보지시키는 방법에는 특별한 제한은 없지만, 예를 들어, 촉매를 포함하는 수용액에 침지하는 방법, 촉매를 포함하는 수용액을 원료 시트에 대해 끼얹는 방법, 기화한 촉매 증기에 접촉시키는 방법, 촉매를 포함하는 수용액에 원료 시트의 섬유를 섞어서 초지하는 방법 등을 들 수 있다.
충분히 탄화시키는 관점에서, 바람직하게는, 촉매를 포함하는 수용액에 원료 시트를 침지하여, 섬유 내부까지 촉매를 함침시키는 방법을 사용할 수 있다. 촉매를 포함하는 수용액에 침지할 때의 온도는 특별히 제한되지 않지만, 실온이 바람직하다. 침지 시간은 바람직하게는 10초~120분간, 보다 바람직하게는 20초~30분간이다. 침지에 의해, 원료 시트를 구성하는 섬유에 예를 들어 1~150질량%, 바람직하게는 5~60질량%의 촉매가 흡착한다. 침지 후, 원료 시트를 꺼내어 건조시키는 것이 바람직하다. 건조 방법으로서는, 예를 들어 실온에서 방치, 건조기에 도입하는, 등의 어떠한 방법이라도 좋다. 건조는, 촉매를 포함하는 수용액으로부터 제거한 후, 여분의 수분이 증발하여 시료 중량의 변화가 없어질 때까지 행하면 좋다. 예를 들어 실온 건조에서는, 건조 시간은 0.5일 이상 방치하면 좋다. 건조에 의해 질량 변화가 거의 없어진 후, 촉매를 보지한 원료 시트를 탄화하는 공정으로 진행된다.
3-3. 탄화 처리
촉매를 유지시킨 원료 시트를 준비한 후 이를 탄화 처리한다. 활성 탄소 섬유 시트를 얻기 위한 탄화 처리는 일반적인 활성탄의 탄화 방법에 따라 행할 수 있지만, 바람직한 실시형태로서, 이하와 같이 하여 행할 수 있다.
탄화 처리는, 통상, 불활성 가스 분위기 중에서 행한다. 본 발명에서, 불활성 가스 분위기란, 탄소가 연소 반응하기 어려워 탄화하는 무산소 또는 저산소 분위기인 것을 의미하며, 바람직하게는, 예를 들어, 아르곤, 질소 등의 가스 분위기일 수 있다.
촉매를 보지시킨 원료 시트는 상술의 소정의 가스 분위기 중에서 가열 처리하여 탄화시킨다.
가열 온도의 하한은 바람직하게는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 350℃ 이상, 더욱 바람직하게는 400℃ 이상 또는 750℃ 이상이다.
가열 온도의 상한은 바람직하게는 1400℃ 이하, 보다 바람직하게는 1300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1200℃ 이하 또는 1000℃ 이하이다.
이러한 가열 온도 설정으로 함으로써, 섬유 형태가 유지된 탄소 섬유 시트를 얻을 수 있다. 가열 온도가 상기의 하한 이하이면, 탄소 섬유의 탄소 함유량이 80% 이하에서 탄화가 불충분해지기 쉽다.
가열 처리 시간의 하한은 승온의 시간도 포함하여, 바람직하게는 10분 이상, 보다 바람직하게는 11분 이상, 더욱 바람직하게는 12분 이상, 보다 바람직하게는 30분 이상이다.
가열 처리 시간의 상한은 임의일 수 있지만, 바람직하게는 180분 이하, 보다 바람직하게는 160분, 더욱 바람직하게는 140분 이하이다.
원료 시트에 충분히 촉매를 함침시켜, 상기의 적합한 가열 온도로 설정하고, 가열 처리 시간을 조정함으로써, 세공 형성의 진행 정도를 조정할 수 있고, 비표면적, 각종 세공의 용적, 평균 세공 직경 등의 다공체로서의 물성을 조정할 수 있다
가열 처리 시간이 상기의 하한보다 적으면, 탄화가 불충분해지 쉽다.
또한 가열 처리로서는, 상기와 같은 가열 처리(1차 가열 처리라고 하는 경우가 있음) 후에, 추가로 소정의 가스 분위기 중에서, 추가로 재가열 처리를 행할 수도 있다. 즉, 탄화 처리는, 온도 등의 조건이 다른 가열 처리를 복수의 단계로 나누어 행하여도 좋다. 소정의 조건으로 1차 가열 처리와 재가열 처리를 행함으로써, 물성을 조정하여, 탄화, 후의 부활화를 보다 양호하게 진행시켜, 흡탈착성이 뛰어난 활성 탄소 섬유 시트를 얻을 수 있는 경우가 있다.
3-4. 부활화 처리
본 발명에서의 부활화 처리로서는, 예를 들어 상기 가열 처리 후에 연속하여, 수증기를 공급하여 적절한 부활 온도에서 소정 시간 보지함으로써 행할 수 있고, 활성 탄소 섬유 시트를 얻을 수 있다.
부활 온도의 하한은 바람직하게는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 350℃ 이상, 더욱 바람직하게는 400 또는 750℃ 이상이다.
다른 한편, 부활 온도의 상한은 바람직하게는 1400℃ 이하, 보다 바람직하게는 1300℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1200 또는 1000℃ 이하이다.
또한, 가열 처리 후에 연속해서 부활 처리를 행하는 경우, 가열 처리 온도와 동등 정도로 조정하는 것이 바람직하다.
부활 시간의 하한은 바람직하게는 1분 이상, 보다 바람직하게는 5분 이상이다.
부활 시간의 상한은 임의일 수 있지만, 바람직하게는 180분 이하, 보다 바람직하게는 160분 이하, 더욱 바람직하게는 140분 이하, 100분 이하, 50분 이하, 30분 이하이다.
3-5. 압밀화 처리
본 발명의 활성 탄소 섬유 시트는, 시트 밀도가 조정된 것인 것이 바람직하다. 시트 밀도를 조정하기 위해, 제조 공정 중 어느 하나의 단계에서, 압밀화 처리하는 것이 바람직하다. 압밀화 처리는, 예를 들어, 시트를 가압 처리하여, 고밀도화함으로써 행할 수 있다.
압밀화 처리의 실시형태로서는, 예를 들어, 이하와 같은 4종류를 들 수 있다.
(1) 원료 시트에 수지 등의 바인더를 함유시켜 가온 가압 처리를 실시하여, 고밀도화한 원료 시트를 조제하여, 탄화 처리한다.
(2) 탄화 처리를 행하는 공정에서, 탄화 처리를 행하면서 시트를 가압 처리한다.
(3) 탄화 처리를 실시한 후, 수지 등의 바인더를 함유시켜 활성 탄소 섬유 시트를 가온 가압 처리한다.
(4) 활성 탄소 섬유 시트를 해섬(解纖)하여, 펄프 등과 혼초(混抄)한다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
활성 탄소 섬유 시트 및 입상 활성탄의 물성 및 성능에 관한 각종 항목에 대해, 하기에 나타내는 방법에 의해, 측정 및 평가를 행하였다. 또한, 본 발명을 규정하는 각종의 수치는 이하의 측정 방법 및 평가 방법에 의해 구할 수 있다.
<비표면적>
활성 탄소 섬유 시트를 약 30mg 채취하여, 200℃에서 20시간 진공 건조하여 칭량하고, 고정밀도 가스/증기 흡착량 측정 장치 BELSORP-max II(마이크로트랙ㆍ벨사)를 사용하여 측정하였다. 액체 질소의 비점(77K)에서의 질소 가스의 흡착량을 상대압이 10-8 오더~0.990인 범위에서 측정하여, 시료의 흡착 등온선을 작성하였다. 이 흡착 등온선을, 해석 상대압 범위를 흡착 등온선 I형(ISO 9277)의 조건으로 자동으로 결정한 BET법에 의해 해석하고, 중량당의 BET 비표면적(단위: ㎡/g)을 구하여, 이를 비표면적(단위: ㎡/g)으로 하였다.
<전체 세공 용적>
상기 비표면적의 항에서 얻어진 등온 흡착선의, 상대압 0.990에서의 결과로부터 1점법으로의 전체 세공 용적(단위: ㎤/g)을 산출하였다.
<평균 세공 직경>
다음 식 3에 의해 산출하였다.
Figure pct00003
<울트라마이크로 구멍 용적>
상기 비표면적의 항에서 얻어진 등온 흡착선을, 고정밀도 가스/증기 흡착량 측정 장치 BELSORP-max II(마이크로트랙ㆍ벨사) 부속의 해석 소프트웨어 BELMaster를 이용하여, 해석 설정을 「스무딩 (세공 분포의 해석 전점(全点)에서 전후 1점을 사용한 이동 평균 처리)」, 「분포 함수: No-assumption」, 「세공 직경의 정의: Solid and Fluid Def. Pore Size」, 「Kernel: Slit-C-Adsorption」으로 한 GCMC법에 의해 해석하고, 얻어진 흡착시의 세공 분포 곡선의 결과로부터, 0.7nm의 적산 세공 용적을 판독하여, 울트라마이크로 구멍 용적(단위: ㎤/g)으로 하였다.
<마이크로 구멍 용적>
상기 비표면적의 항에서 얻어진 등온 흡착선을, 고정밀도 가스/증기 흡착량 측정 장치 BELSORP-max II(마이크로트랙ㆍ벨사) 부속의 해석 소프트웨어 BELMaster를 이용하여, 해석 설정을 「스무딩 (세공 분포의 해석 전점에서 전후 1점을 사용한 이동 평균 처리)」, 「분포 함수: No-assumption」, 「세공 직경의 정의: Solid and Fluid Def. Pore Size」, 「Kernel: Slit-C-Adsorption」으로 한 GCMC법에 의해 해석하고, 얻어진 흡착시의 세공 분포 곡선의 결과로부터, 2.0nm의 적산 세공 용적을 판독하여, 마이크로 구멍 용적(단위: ㎤/g)으로 하였다.
<시트 평량>
활성 탄소 섬유 시트를 온도 23±2℃, 상대 습도 50±5%의 환경하에 12시간 이상 정치하고, 중량과 종횡의 치수로부터 시트 평량(단위: g/㎡)을 구하였다.
<시트 두께>
활성 탄소 섬유 시트를 온도 23±2℃, 상대 습도 50±5%의 환경하에 12시간 이상 정치하고, 디지털 소형 측후기 FS-60DS(다이에이 카가쿠 세이키 세사쿠쇼사)를 사용하여, 0.3KPa의 하중을 가했을 때의 시트 두께(단위: mm)를 측정하였다.
<시트 밀도>
다음 식 4에 의해 산출하였다.
Figure pct00004
<인장 강도(MD), 인장 강도(CD), 신장률(MD), 신장률(CD)>
활성 탄소 섬유 시트를 온도 23±2℃, 상대 습도 50±5%의 환경하에 12시간 이상 정치하고, Machine Direction(MD) 방향 및 이와 직행하는 Cross Direction(CD) 방향으로부터, 각각 시험편(폭 15mm, 길이 50~60mm)을 각 방향이 길이가 되도록 절취하여, 텐시론 만능 시험기 RTG-1210(A&D사)를 이용하여 집는 간격 40mm, 인장 속도 100mm/분으로 잡아당기고, 다음 식 5 및 6에 의해 인장 강도 및 신장률을 각각 산출하였다.
Figure pct00005
Figure pct00006
<수분 함유량>
활성 탄소 섬유 시트를 온도 23±2℃, 상대 습도 50±5%의 환경하에 12시간 이상 정치한 후, 시료를 0.5~1.0g 채취하여, 건조기로 115±5℃ 3시간 이상 건조시켰을 때의 중량 변화로부터, 수분(단위: %)을 구하였다.
<메틸렌 블루 흡착 성능>
일본 수도 협회 규격 수도용 분말 활성탄(JWWA K113)의 메틸렌 블루 탈색력(단위: ml/g)에 따라 측정한 결과를 메틸렌 블루 흡착 성능(단위: ml/g)으로 하였다.
<요오드 흡착 성능>
일본 수도 협회 규격 수도용 분말 활성탄(JWWA K113)의 요오드 흡착 성능(단위: mg/g)에 따라 측정하였다.
<n-부탄 흡탈착 성능>
활성 탄소 섬유 시트를 0.114㎤ 채취하여, 촉매 분석 장치 BELCATII(마이크로트랙ㆍ벨사)를 사용하여 측정하였다. 시험 온도 25℃에서, 질소 가스로 0.2% 농도로 희석한 노르말 부탄 가스 50㎤/분을 시료에 유동시켜 n-부탄을 흡착 파과시키고, 그 후, 활성 탄소 섬유 시트 체적의 2000배가 되도록 질소 가스 23㎤/분을 약 600초간 시료에 유동시켜 n-부탄을 탈착시키는 것을 3회 반복하였다. 2회째 흡착량, 2회째 탈착량, 3회째 흡착량, 3회째 탈착량의 평균을 유효 흡탈착량(mmol/g)으로 하고, 유효 흡탈착량을 1회째의 흡착량으로 나눈 비율을 유효 흡탈착율(%)로 하였다.
<실시예 1>
레이온 섬유(1.7dtex, 섬유 길이 40mm)로 이루어진 평량 300g/㎡의 니들 펀치 부직포에 5~8% 인산 수소 2암모늄 수용액을 함침하고, 교액(絞液) 후, 건조하여, 8~10중량% 부착시켰다. 얻어진 전처리 부직포를 가압하면서 질소 분위기 중, 900℃까지 50분 승온하고, 이 온도에서 4분 유지하였다. 계속해서 그 온도에서 이슬점 60℃의 수증기를 함유하는 질소 기류 중에서 10분간 부활 처리를 행하였다.
<실시예 2>
레이온 섬유(3.3dtex, 섬유 길이 76mm)로 이루어진 평량 300g/㎡의 니들 펀치 부직포에 5~8% 인산 수소 2암모늄 수용액을 함침하고, 교액 후, 건조하여, 8~10중량% 부착시켰다. 얻어진 전처리 부직포를 질소 분위기 중, 900℃까지 50분 승온하고, 이 온도에서 12분 유지하였다. 계속해서 그 온도에서 이슬점 60℃의 수증기를 함유하는 질소 기류 중에서 10분간 부활 처리를 행하였다.
<실시예 3>
실시예 2에서의 부활 처리 시간을 23분으로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로, 실시예 3의 활성 탄소 섬유 시트를 제작하였다.
<비교예 1>
실시예 2에서의 900℃까지의 승온 시간을 25분으로, 900℃ 유지 시간을 2분으로, 부활 처리 시간을 6분으로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로, 비교예 1의 활성 탄소 섬유 시트를 제작하였다.
<비교예 2: 입상 활성탄>
시판의 캐니스터에 충전된 입상 활성탄을 꺼내어, 비교예 2의 흡착재로서 사용하였다. 시판의 캐니스터로서, 품번: 77740-48220(도요타 부힌 야마구치 쿄한 가부시키가이샤)의 캐니스터를 사용하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에 대해 물성 및 성능을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00007

Claims (5)

  1. 비표면적이 1400~2200㎡/g이고,
    세공 직경이 0.7nm보다 크고 2.0nm 이하인 세공의 세공 용적이 0.20~1.20㎤/g이고, 또한
    시트 밀도가 0.030~0.200g/㎤인
    자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
  2. 제1항에 있어서, 전체 세공 용적이 0.50~1.20㎤/g인, 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 당해 활성 탄소 섬유 시트는 셀룰로오스계 섬유의 탄화 처리물인, 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트를 구비한 자동차 캐니스터.
  5. 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트의 제조 방법으로서,
    인산계 촉매 또는 유기 설폰산계 촉매 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 보지(保持)시킨 원료 시트를 탄화 및 부활화(賦活化)하는 것, 및
    당해 활성 탄소 섬유 시트의 밀도가 0.030~0.200g/㎤가 되도록 압밀화 처리하는 것을 포함하는, 제조 방법.
KR1020217001381A 2018-06-19 2019-06-05 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트 KR102524156B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018115823 2018-06-19
JPJP-P-2018-115823 2018-06-19
JPJP-P-2019-009959 2019-01-24
JP2019009959A JP6568328B1 (ja) 2018-06-19 2019-01-24 自動車キャニスタ用活性炭素繊維シート
PCT/JP2019/022296 WO2019244630A1 (ja) 2018-06-19 2019-06-05 自動車キャニスタ用活性炭素繊維シート

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210020138A true KR20210020138A (ko) 2021-02-23
KR102524156B1 KR102524156B1 (ko) 2023-04-24

Family

ID=67766691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217001381A KR102524156B1 (ko) 2018-06-19 2019-06-05 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11807525B2 (ko)
EP (1) EP3812571A4 (ko)
JP (1) JP6568328B1 (ko)
KR (1) KR102524156B1 (ko)
CN (1) CN112154264B (ko)
CA (1) CA3098440C (ko)
MX (1) MX2020013682A (ko)
TW (1) TWI695733B (ko)
WO (1) WO2019244630A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7107801B2 (ja) * 2018-09-27 2022-07-27 日本製紙株式会社 活性炭素繊維材料の製造方法
JP7229788B2 (ja) * 2019-01-22 2023-02-28 日本製紙株式会社 活性炭素繊維材料
WO2022181616A1 (ja) 2021-02-24 2022-09-01 日本製紙株式会社 キャニスタ用成形吸着体
KR20230148422A (ko) 2021-02-24 2023-10-24 닛뽄세이시가부시끼가이샤 캐니스터용 성형 흡착체
KR20240060737A (ko) 2021-09-29 2024-05-08 닛뽄세이시가부시끼가이샤 캐니스터용 성형 흡착체
CN114572983B (zh) * 2022-02-21 2024-04-05 江苏联兴成套设备制造有限公司 一种过渡金属催化耦合二氧化碳活化的活性炭制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05103979A (ja) * 1991-10-17 1993-04-27 Osaka Gas Co Ltd 成形吸着材およびその製造方法
JPH069208A (ja) * 1992-02-21 1994-01-18 Westvaco Corp 活性炭
JPH0615166A (ja) * 1992-04-28 1994-01-25 Osaka Gas Co Ltd 徐放性シート
JP2004110928A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Fuji Photo Film Co Ltd ディスクカートリッジ
JP2007186403A (ja) * 2005-10-27 2007-07-26 Showa Denko Kk 活性炭、その製造方法及び用途
JP2007331986A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Japan Enviro Chemicals Ltd 活性炭
JP2011083693A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Toyobo Co Ltd 揮発性有機化合物吸着分解材
JP2013173137A (ja) 2007-09-07 2013-09-05 Kuraray Chemical Co Ltd 吸着材及びその製造方法、並びにキャニスタ及びその使用方法
JP2016059856A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 東レ株式会社 吸着材料
JP2018021246A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社ダイセル 金属ナノ粒子の製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS593205B2 (ja) * 1976-03-23 1984-01-23 東洋紡績株式会社 吸着装置
JPS55107056A (en) * 1979-02-12 1980-08-16 Nippon Denso Co Ltd Fuel vapour adsorbing device for automobile
JPS5771620A (en) * 1980-10-17 1982-05-04 Toyobo Co Ltd Preventing material for fuel vaporizing from internal combustion engine
JPS57190632A (en) * 1981-05-18 1982-11-24 Nippon Soken Inc Apparatus for preventing evaporation of fuel for vehicle
JPS5924263B2 (ja) * 1982-09-28 1984-06-08 東洋紡績株式会社 内燃機関におけるキヤブレ−タ−
JPS5924271B2 (ja) * 1982-09-28 1984-06-08 東洋紡績株式会社 内燃機関における燃料タンク
JPH02118121A (ja) * 1988-10-25 1990-05-02 Osaka Gas Co Ltd ピッチ系活性炭素繊維およびその製造方法
JPH04265461A (ja) * 1991-02-18 1992-09-21 Osaka Gas Co Ltd キャニスタ
US5250491A (en) * 1992-08-11 1993-10-05 Westvaco Corporation Preparation of high activity, high density activated carbon
JPH07251067A (ja) * 1994-03-14 1995-10-03 Nippondenso Co Ltd 複合吸着体及びその製造方法
FR2760759B1 (fr) * 1997-03-14 1999-06-11 Carbone Ind Procede de realisation de textures activees en fibres de carbone
JP2001240407A (ja) * 1999-12-24 2001-09-04 Kuraray Chem Corp 活性炭及びその製造方法
US7077891B2 (en) * 2002-08-13 2006-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbent sheet material for parallel passage contactors
US7021296B2 (en) * 2002-08-16 2006-04-04 General Motors Corporation Method and system of evaporative emission control using activated carbon fibers
US7666507B2 (en) * 2003-06-13 2010-02-23 Kuraray Chemical Co., Ltd. Activated carbon product in sheet form and element of device for preventing transpiration of fuel vapor
US7160361B2 (en) * 2003-10-15 2007-01-09 Delphi Technologies, Inc. Evaporative emission treatment device
DE10361090B3 (de) * 2003-12-22 2005-06-16 Helsa-Werke Helmut Sandler Gmbh & Co. Kg Zusatzfilterelement
TWI276720B (en) * 2005-01-05 2007-03-21 Taiwan Textile Res Inst Method for producing three dimensional fabric structure of active-carbon
JP4876397B2 (ja) * 2005-01-11 2012-02-15 東洋紡績株式会社 ガス吸着性シート
US7984684B2 (en) * 2006-10-06 2011-07-26 Mitja Victor Hinderks Marine hulls and drives
JP5103979B2 (ja) 2007-03-27 2012-12-19 豊田合成株式会社 ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に対する電極形成方法及びｐ型ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の製造方法
US7467620B1 (en) * 2007-06-08 2008-12-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Evaporative emission control system with new adsorbents
US20100122515A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-20 Han-Wen Kuo Poison-filter material and production method thereof
JP5643680B2 (ja) * 2011-03-04 2014-12-17 東邦化工建設株式会社 有機溶剤の除去方法及び除去装置
DE102014107489A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 BLüCHER GMBH Adsorptive Filtereinheit mit verlängerter Einsatz- und/oder Standzeit
CN108430929B (zh) * 2016-01-08 2021-12-03 东洋纺株式会社 水处理装置、吸附元件和水处理方法
JP6757705B2 (ja) * 2016-09-14 2020-09-23 関西熱化学株式会社 メタン吸蔵用球状フェノール樹脂活性炭、及びその製造方法、並びに該活性炭を用いたメタン吸蔵材、及び該活性炭を用いたメタン吸蔵方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05103979A (ja) * 1991-10-17 1993-04-27 Osaka Gas Co Ltd 成形吸着材およびその製造方法
JPH069208A (ja) * 1992-02-21 1994-01-18 Westvaco Corp 活性炭
JPH0615166A (ja) * 1992-04-28 1994-01-25 Osaka Gas Co Ltd 徐放性シート
JP2004110928A (ja) * 2002-09-18 2004-04-08 Fuji Photo Film Co Ltd ディスクカートリッジ
JP2007186403A (ja) * 2005-10-27 2007-07-26 Showa Denko Kk 活性炭、その製造方法及び用途
JP2007331986A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Japan Enviro Chemicals Ltd 活性炭
JP2013173137A (ja) 2007-09-07 2013-09-05 Kuraray Chemical Co Ltd 吸着材及びその製造方法、並びにキャニスタ及びその使用方法
JP2011083693A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Toyobo Co Ltd 揮発性有機化合物吸着分解材
JP2016059856A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 東レ株式会社 吸着材料
JP2018021246A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社ダイセル 金属ナノ粒子の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Li. K. et. al., Kinetics and mechanism studies ~, Journal of Hazardous Materials, Vol. 178, 553-559쪽 (2010.2.1발행)* *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112154264A (zh) 2020-12-29
CA3098440A1 (en) 2019-12-26
CN112154264B (zh) 2022-05-03
JP6568328B1 (ja) 2019-08-28
WO2019244630A1 (ja) 2019-12-26
TWI695733B (zh) 2020-06-11
CA3098440C (en) 2023-01-24
TW202005701A (zh) 2020-02-01
US20210198111A1 (en) 2021-07-01
MX2020013682A (es) 2021-03-02
US11807525B2 (en) 2023-11-07
JP2019218943A (ja) 2019-12-26
EP3812571A1 (en) 2021-04-28
KR102524156B1 (ko) 2023-04-24
EP3812571A4 (en) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102524156B1 (ko) 자동차 캐니스터용 활성 탄소 섬유 시트
JP6857262B2 (ja) 自動車キャニスタ用活性炭素繊維シート
CA3151841C (en) Activated carbon fiber sheet for motor vehicle canister
JP7250146B2 (ja) キャニスタ用吸着材
JP7250145B2 (ja) 自動車キャニスタ用活性炭素繊維シート
CN114270027B (zh) 吸附罐用吸附材料
JP2022156026A (ja) 活性炭素繊維材料およびその製造方法
KR20230148423A (ko) 캐니스터용 성형 흡착체
KR20230148422A (ko) 캐니스터용 성형 흡착체
CA3232778A1 (en) Formed adsorber for canister

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant