JPH0223208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は除湿用活性炭素繊維及びその製造法に
関するものであり、さらに詳しくは低湿度下での
吸湿性の改善された活性炭素繊維及びその製造法
に関するものである。 活性炭は古くから工業化され液体、気体からの
不純物の除去用、有用物質の回収用吸着剤とし
て、又触媒の担体として広く使用されて来た。こ
れらの用途に長く使用されて来た活性炭は、粉体
或いは粒状のものであつたが、近年繊維状の活性
炭が開発され、その形態及び特徴ある性能によつ
て活性炭の用途を拡大した。従来得られている活
性炭及び活性炭素繊維等の炭素系吸着剤は、いわ
ゆる疎水系の吸着剤であり、また細孔が比較的大
きいものであつて、相対湿度が例えば20％といつ
た低い領域での水蒸気の吸着量は極めて少なかつ
た。 また除湿機に用いる吸湿材料としては、低相対
湿度の空気を得るために低湿度領域における吸湿
量の大きい材料が必然的に要求される。又除湿機
に組込む吸湿材料ユニツトとしては水分の吸脱着
速度が大きく、かつ圧力損失の小さなフエルト
状、段ボール状などの形状が好ましく、これらを
構成する吸湿材料は繊維状であることが望まし
い。この様な低相対湿度領域における吸湿量の大
きい繊維状吸湿材はこれまで満足すべきものが得
られていなかつた。 本発明者らはこれらの事状に鑑み鋭意研究の結
果、低湿度における吸湿性の秀れた炭素系繊維状
吸着剤及びその製造法を見い出し本発明に到達し
た。 即ち、本発明はベンゼン吸着量が２〜20重量％
であり、表面に親水性官能基が付与されており、
かつ相対湿度20％における吸湿量が10重量％以上
の活性炭素繊維であり、またそれは下記の方法で
求めるベンゼン吸着量が２〜20重量％である活性
炭素繊維を空気中260〜350℃で処理することによ
つて製造される。ベンゼン吸着量；JIS―Ｋ―
1474「4.4 １／ｎ 溶剤蒸気の平衡吸着性能」に
おいて溶剤蒸気の濃度を飽和濃度の1/10にして求
めた値。 以下本発明について詳細に説明する。 従来の炭素系吸着剤の吸湿等温線によれば高湿
度では数十％を越す吸湿が見られるが、低湿度で
の吸湿量は低い。かかる原因として、従来の炭素
系吸着剤の細孔直径が大き過ぎること及び／又は
表面が疎水性であるためと考えられる。又単にこ
れら従来の炭素系吸着剤の水に対する親和性を上
げるために吸着剤表面に親水性官能基を附与して
も、その量には、限界があり、低湿度における吸
湿性を改善するのは因難である。 本発明者らは細孔径の小さい活性炭を作りこれ
に親水性官能基を付与することによりはじめて相
対湿度の低い領域での吸湿性の秀れた一定品質の
炭素系吸着剤を得ることができることを見い出し
たのである。即ち、親水性官能基を付与する前の
ベース活性炭素繊維として、JISK1474「１／ｎ溶
剤蒸気の平衡吸着性能」において溶剤蒸気の濃度
を飽和濃度の10分の１にして求めたベンゼン吸着
量（以下単にベンゼン吸着量と略す）が30重量％
以上の細孔径の大きな炭素系吸着剤を用いると、
比較的相対湿度の高い領域での吸湿性は改善され
るが、本発明の対象となる相対湿度20％での吸湿
量の高いものは得難い。かかるベンゼン吸着量が
２〜20重量％のベンゼン吸着量を有する炭素系吸
着材をベース炭材とすることによつてはじめて相
対湿度20％での吸湿性の秀れたものが得られる。
さらに驚くべきことは、この領域の活性炭素繊維
をベース炭材として用いると、ベンゼン吸着量の
差による吸湿性のばらつきがなくなり、工業生産
上極めて有利となることが分かつた。かかるベン
ゼン吸着量２〜20重量％有する活性炭素繊維の製
造手段であるが、賦活処理条件を適宜選択するこ
とにより実施できる。次に親水性官能基を付与す
る方法として本発明では空気酸化が必須である。
一般に炭素材料に親水性官能基を付与する方法に
は硝酸、クロム酸等による湿式酸化；オゾン、空
気、酸素による乾式酸化等が知られているが、空
気酸化は最も実施しやすくかつ公害発生物を使つ
たり出したりしない優れた方法である。空気酸化
を行う場合その処理温度は極めて重要であり、
260℃より低いと、官能基を付与するのに充分で
はなく、350℃より高いと酸化による消耗が多く
なり、低湿度での吸湿性はかえつて低くなる。 このように本発明の活性炭素繊維は適当な細孔
径と親水性官能基の導入とにより従来知られてい
る炭素系吸着剤に比べて低相対湿度における吸湿
量が大幅に大きく、改善された。従つて吸湿材ユ
ニツトがコンパクトになると共に、吸着材の使用
量が少なくできる利点がある。又本発明の活性炭
素繊維は直径10μ程度の細い繊維状であるため数
十μの径をもつ粉末シリカゲルに比べても水分の
吸着速度が大きく、吸脱着の時間を短くできる利
点がある。又繊維状であるため、紙、段ボール、
不織布等の形状に容易に一定の形状をもつものに
成形できるので、空気の圧力損失が小さくかつコ
ンパクトな吸湿ユニツト（素子）を構成できる利
点も大きい。さらに本発明の活性炭素繊維は、炭
素質であるため、水分のみならず、腐蝕性ガス、
有機ガスに対して安定であり、変質、変形の必配
がない利点がある。又耐熱性があるため高温度に
さらされても変形や性能低下が起こらない。 本発明において吸湿量は次の方法で測定、算出
したものである。即ち、試料の活性炭素繊維は、
温度120℃、１mmHg以下の減圧下で２時間乾燥
し、重量を精秤したものを用いる。有機物質、亜
硫酸ガス、窒素酸化物、オゾン、水分を除いた純
粋空気をつくり、これを蒸留水中に通してつくつ
た水分を飽和させて空気を、上記純粋空気で希釈
して所定の相対湿度をもつ空気流とし、この気流
中に上記試料を置いて試料の重量変化がなくなる
まで、水分を吸着させ、重量パーセントで吸湿量
を算出する。測定は温度30℃で行う。又特に指定
のない限り吸着側の値とする。 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明す
るが、本発明はかかる実施例によつて限定をうけ
るものではない。 参考例 1.5デニールの再生セルロース繊維を、リン酸
２アンモニウムを10重量％添着・含浸させ乾燥し
た後、不活性ガス中で室温から毎時60℃の昇温速
度で300℃までもたらし、１時間保つた後続いて
毎時400℃の昇温速度で650〜800℃の各種温度ま
でもたらし、水蒸気を導入してベンゼン吸着量の
異なる第１表の如き６種の活性炭素繊維を製造し
た。この６種の活性炭素繊維のベンゼン吸着量を
第１表に載せる。

【表】 実施例 １ 参考例で得た活性炭素繊維Ｃを250〜375℃の各
種温度で１時間空気中で酸化処理をし、Ｈ，Ｉ，
Ｊ，Ｋ，Ｌ，M6種の改質活性炭素繊維を得た。
これらの活性炭素繊維の相対湿度20％における吸
湿量を第２表に示す。第２表よりわかるように処
理温度は275〜350℃が適当であり、これより低い
と酸化の効果は得難く、又これより高いと、酸化
による損失によつて細孔径が大きくなり低湿度に
おける吸湿性は低下してしまうことがわかる。

【表】 実施例 ２ 参考例で得た５種の活性炭素繊維（Ａ，Ｂ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ）を300℃で１時間空気中で酸化処理
をし、夫々Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ、５種の改質活性
炭素繊維を得た。これら５種の活性炭素繊維の相
対湿度20％における吸湿量はそれぞれ13.2％、
13.8％、12.4％、10.0％、及び11.0％を示した。 実施例 ３ 実施例１で得られた活性炭素繊維Ｊを70部、針
葉樹パルプ30部、ポリビニルアルコール繊維７部
を常法通りビーターにて混合し、長網式抄紙機に
て抄速15ｍ／minで混抄紙を製造した。得られた
紙の秤量は40ｇ／m²、厚みは0.25mmであつた。こ
の紙の相対湿度20％における吸湿量は9.3重量％
であり、含有活性炭素繊維量から吸湿量の予想値
は9.1重量％であるから、抄紙による吸湿量の低
下は殆んどみられなかつた。 実施例 ４〜８ 実施例３で得られた活性炭素繊維紙（除湿材）
を段繰機にて段成形して段ホール状にし、これを
巻き込んでハニカムローターにした。段形状は段
高さ2.1mm、段間隔2.8mmであつた。このハニカム
ローターを回転させつつ、その断面の3/4の部分
に外気（除湿風）を通過させ、除湿をおこなつ
た。一方残りの1/4の部分にはダクトを用いて100
℃の熱風を通し、外気から吸着した水分を脱着さ
せ、除湿材を再生させた。ハニカムローターの直
径は50cm、厚みは40cmであり、活性炭素繊維量は
4.0Kgであつた。ハニカムローター回転数、除湿
風量、及び除湿風に対する再生風量比を変えて試
験をおこなつた。試験結果を第３表に示す。

【表】 ここで風量Kgは乾燥空気換算当りの重量（Kg）
であり、除湿量とはハニカムローターを１回通過
した時活性炭素繊維によつて吸着除去された分量
を示す。なお外気は25℃、関係湿度50％であつ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベンゼン吸着量が２〜20重量％であり、表面
   に親水性官能基が付与されており、かつ相対湿度
   20％における吸湿量が10重量％以上である除湿用
   活性炭素繊維。 ２ ベンゼン吸着量が２〜20重量％である活性炭
   素繊維を260〜350℃で空気酸化することを特徴と
   する除湿用活性炭素繊維の製造法。