JPH0138888B2 - - Google Patents

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素繊維織物を安
定的に製造する方法に関するものである。 〔背景技術及び問題点〕 従来、ポリアクリロニトリル系、フエノールノ
ボラツク系、レーヨン系、ピツチ系などの活性炭
素繊維が知られており、これらは、フイラメン
ト、紡績糸、短繊維、フエルト、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、フエルト、
織物、編物などの形態にて、吸着材層を形成し、
被処理媒体をこの吸着材層を通過させて処理する
ことが行われるが、織物はフエルトに比較して強
度が高く、加工性に優れており、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、高速度で生産性良く賦活する目的で、活性
炭素繊維織物の比表面積をより大きくしようとし
た場合、又は金属添着量を上げて酸化繊維織物を
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、圧力損失は積層枚数（充填量）に応
じて加速度的に増加する。 〔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討
の結果本発明に至つた。 すなわち、本発明は、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（織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。 被覆係数＝（１／番手）×（織物中のタテ糸とヨコ糸の
インチ当りの本数の和） 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、前述の問題点を解決する
ことができる。 すなわち、本発明の方法により下記の効果が得
られる。 製造工程中での織物の部分切れ及び切断が皆
無となつた。 工程中の活性炭素繊維織物の微粉末の発生量
が激減した。 活性炭素繊維織物の充填積層時生じた圧力損
失増現象が少なくなつた。 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重量％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−置換誘導体、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、ビニルスルホン酸およびそのアルカリ
土類金属塩等がある。また例えば、アクリロニト
リル重合体を一部加水分解して得られた変性重合
体、アクリロニトリル重合体及び共重合体同志の
混合物から得られた繊維も使用される。 アクリロニトリル系繊維の繊度としては、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、特に賦活時および加工時活性炭素繊維
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、酸化処理系の紡積加工
がより困難となる。 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
225〜350℃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70〜90％になるようにするのが好ましい。
この値が70％未満の場合、トウが切断しやすく、
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
とは繊維に１mg／ｄの荷重をかけ、一定の温度で
熱収縮させた時の繊維の熱処理前の長さに対する
収縮した長さの割合である。 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量及
び酸化処理に使用する媒体の種類により一定でな
いが、酸化温度が高い程時間は短くてもよい。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。
酸素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重量％以上であ
り、ほぼ23〜25重量％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。 酸素結合量（重量％）＝試料総重量−灰分重量−CHN合
計量／試料総重量−灰分重量×100 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0.01〜0.2重量％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ける賦活収率を
高めるとともに活性炭素繊維の強度、耐摩耗性、
吸着性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、ピロリン酸、亜リン酸等の無機リン化合物
や、アルキルもしくはアリールホスホネート、同
ホスフエート、同ホスフアイト等の有機リン化合
物が挙げられる。 かくして得られる酸化繊維を、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番
手、より数50〜130ケ／ｍの酸化繊維紡績糸を作
成する。紡績糸の太さが５番手超の場合、賦活時
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
積層充填するとき積層枚数が多くなるにつれ圧力
損失値が、充填枚数（量）に比べ異常に増大す
る。 より数が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、吸着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、形態の安定性を考慮に入れると平織が
より好ましい。 本発明においてポリアクリロニトリル系酸化繊
維糸を用いた織物は、前記で定義する被覆係数が
11.0〜17.0のものである。被覆係数が11.0未満の
場合、賦活前の織物の賦形性が低下するととも
に、賦活後の織物に関し、その賦形性が著しく低
下し、その吸着性能も低下する。また、17.0超の
場合、賦活時に賦活斑（むら）を生じ、加えて、
通液時の圧力損失が増大する。 該酸化繊維紡績糸の打ち込み本数はタテ、ヨコ
方向共に通常７〜28本／インチである。 打ち込み本数が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、吸着すべき成分の糸への拡散効率
が悪くなり、吸着量及び吸着速度の低下を招いた
り、圧力損失が高くなる。 本発明では所定の織物を900〜1400℃で賦活す
る。この温度範囲で賦活したとき本発明の目的が
達成される。 本発明の製造方法によつて得られた活性炭素繊
維織物の強度は、タテ、ヨコ共0.1〜10Kg／cmの
範囲で、従来のフエルトタイプの強度の10倍〜50
倍である。 また比表面積が1600m²／ｇ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繊維の導入を高速化す
るためこれにともない、酸化繊維導入口からの空
気の抱き込みが生じ、賦活斑を発生するおそれが
ある。 これを避けるため、導入部のスリツトの開度の
調整、窒素ガスや水蒸気の導入等により、炉内圧
を0.002〜２Kg／cm²の範囲に保つのが好ましい。 炉内圧が0.002Kg／cm²未満又は負圧の場合著し
く賦活斑を生じ、繊維が灰化し、良好な製品の生
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、スリツト部より
低温部へかけて、水蒸気が凝縮し、これによりス
リツト部が詰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、一
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濃度は、通常、５〜
100容量％、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90重量％、アクリル酸メチル
10重量％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1.0時
間、自由収縮率の75％になるような張力下で酸化
処理した。得られた酸化繊維をステープル紡績
し、1.2番手、より数88ケ／ｍの単糸を作成した。
更にこの単糸を用いタテ方向の糸の仕込み本数10
本／インチ、ヨコ方向の糸の打ち込み本数８本／
インチ、目付660ｇ／m²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
−SA2000m²／ｇ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／cm、ヨ
コ方向は1.0Kg／cm（JIS−Ｌ−1096）であつた。 この織物一層の圧力損失値を0.6ｍ／secの線速
度下測定したところ4.2mmH₂Oであつた。 次に、この織物を管径36mmのカラムに層高５
mm、嵩密度0.10ｇ／c.c.で積層充填し、線速度0.25
ｍ／secでベンゼン15000ppmのガスを通し２分後
の吸着量を測定したところ、77重量％であつた。 比較例 １（ポリアクリロニトリル系繊維を紡績
した例であつて、酸化繊維を紡績しない例） 実施例１と同じポリアクリロニトリル系繊維ト
ウを紡績した後、260℃で1.0時間、更に270℃で
１時間酸化処理し、酸化繊維単糸（1.2番手、よ
り数87ケ／ｍ）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−
SA2000m²／ｇの平織物が得られた。 これのタテ方向の引張り強度は3.4Kg／cm、ヨ
コは0.7Kg／cmであつた。また一層の圧力損失は
4.0mmH₂Oであつた。 次に、この織物を管径36mmのカラムに層高５
mm、嵩密度0.10ｇ／c.c.で積層充填し、線速度0.25
ｍ／secでベンゼン15000ppmのガスを通し２分後
の吸着量を測定したところ60重量％であつた。 比較例 ２（同上） 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、タテ方向打ち込み本数８本／イン
チ、ヨコ６本／インチ、目付570ｇ／m²）を作成
した後、空気中で260℃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、酸化繊維の平織物を得ることができなかつ
た。 比較例 ３（活性炭素繊維を紡績した例であつて、
酸化繊維を紡績しない例） 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−SA2000m²／ｇの活性炭素繊維トウを
作成した。 さらに、これを1.2番手の紡績糸を作成しよう
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つた。 実施例 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と同一条件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
る酸化繊維織物を作成した。 次にこの織物を1000℃にてスチーム中賦活し、
BET−比表面積約2000m²／ｇの活性炭素繊維織
物を作成した。この繊維の製造時の状況及び得ら
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表に示すとおりである。

【表】 〓注〓 ＊〓水中差を充填目付で除した値

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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）×（織物中のタテ糸とヨコ糸の
   インチ当りの本数の和）