JPH0422435A - 多孔性カーボンペレット - 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、気体の分離又は除去等に用いられる多孔性カ
ーボンベレットに関する。

〔従来の技術〕

近年、木炭、石炭、コークス、或いはサラン等の合成樹
脂の炭素化物は、気体を選択的に吸着して分子篩作用を
有する事が判ってきた（例えば、科学と工業（ｖｏ、１
．５９，１６１〜１７０．＋９８５）を参照）例えば、
サランを熱分解した炭素化物は炭酸ガスを良く吸着４°
ることか知られている。このように、これらの炭素化物
は、空気中の窒素と酸素の分離、或いは水素の回収・精
製等の工業用的分野で広く使用されてきている。一般に
、これらの炭素化物は球状炭素粒子（特願平２−／１３
４００号）やベレット状（特公昭５２−１８６７５号公
報）にして使用されている。炭素粒子の形で使用した場
合、表面積が多いので吸着量か多い点て優れているか、
気体の流慴が大きい場合気体と混合してしまう。これを
分離するため、フィルターを必要としフィルターに詰ま
り気体のｌＬ力変化を生−４′る等の操作−１−の問題
があ−、た。又ベレット状の場合、それを作るのにピッ
チ、瀝青質、タールをタール４１１と混合してベレット
化し、これを＝１−クスとしそれに炭化水素を付着させ
て６００〜９００℃に焼成すること等が行われているが
、吸着される部分はベレットの表面に生ずる細孔であっ
て、吸着面積が小さく、吸着…を増加するためにはベレ
ットの量を増加させることか必要であり、嘘着装置を大
型化しなければならない。

また、微粉末炭に粘結剤を加えベレット状に成形したの
ち、不活性ガス雰囲気で炭化しＣＯｌで賦活処理をする
方法も提案されているが、気孔が不定形で気体が通過す
るのに圧力損失が大きい等の欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は気体の吸脱特性の優れた多孔性カーボンベレッ
トを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意研
究の結果、フェノール樹脂製球状粒子を特定の形状に成
形して焼成すると、気体の吸脱特性の優れた多孔性カー
ボンベレットが得られることを見出だし、本発明に到達
した。

即ち、本発明は平均粒子径０　、２　ｍｍ以下のフェノ
ール樹脂製球状粒子を互いに表面で接するように結着し
て形成された底面積１〜１００ｍｍ２、および高さ２〜
１０ｍｍを有する立体成形物または直径２〜１０ＩＩｌ
Ｉｎの球状成形物を４００〜１．２００℃で焼成して得
られる多孔性カーボンベレットを要旨とするらのである
。

この様にして出来た多孔性カーボンベレットは２０〜４
０％の空隙を有し、且つその空隙は粒子径を揃えること
により均一になる。また、ベレット全体の表面積は各粒
子の表面積の和にほぼ等しく、１つのベレットの有する
表面積は極めて大きくなる。その結果気体との接触面が
大きく、吸着能及び脱着能に優れる。更に又、本発明の
ベレット中のカーボン粒子はほぼ球に近い形状を有しか
つ真円度（即ち、粒子の短径と長径の比）が０．８以上
である。この様に球状であるため、気体の圧力損失が少
ない。

上記本発明の多孔性カーボンベレットはフェノール樹脂
製球状粒子から製造される。フェノール樹脂製球状粒子
は平均粒径０．２秦−以下であることを必要とし、例え
ば特開昭６２−２３５３１２号公報に開示された方法、
具体的には、酸性媒体（例えば、塩酸、硫酸、硝酸等）
中でエマルノヨン安定剤の存在下にノボラック樹脂とア
ルデヒド類（例えば、フェノールおよびフェノール誘導
体とホルムアルデヒド類で構成された７′ボラツク樹脂
とホルマリンまたはパラホルマリン等）とを反応させて
、熱硬化性フェノール樹脂粒子を調製する。

本発明では一ト記フェノール樹脂製球状粒子は互いに表
面で接するように結着して、底面積１〜１００ｍｍ’お
よび高さ２〜１０ｍｍの立体成形物を得る。「互いに表
面で接するように結着する」とは粒子と粒子か接した時
にできる空間を保持したまま粒子どうしを接着あるいは
結合することをいう。

その方法としては上記フェノール樹脂粒子の形成段階で
充分に硬化させずに、型内で再硬化する方法、あるいは
充分硬化したフェノール樹脂粒子を接着剤（例えば、未
硬化のフェノール樹脂）と混合して金型内で硬化させる
方法等が考えられる。但し、後者の接着剤を用いる方法
では、粒子間にできた空隙を接着剤で塞がないように、
使用量に注意しなければならない。立体成形物の形状と
しては、円柱状、直方体等積々の形状が挙げられるが、
円柱状あるいは立方体状か好ましい。この立体成形物は
底面積が１〜１００ｍ＋ｎ２、好ましくは４〜４０ｍｍ
’で高さ２〜ｌ０ｍｍ＋、好ましくは３〜５　ｍｍであ
る。これより大きいベレットは装置を大型化し、これよ
り小さいと装置に気体を流入したとき飛散したり、気体
とともに流入したりするなどの欠点を（■する。

一例を挙げて説明する。まず、上記フェノール樹脂粉末
を、１５０〜２００℃で５〜２０時間で熱硬化させる。

熱硬化したフェノール樹脂粒子に、未硬化反応のフェノ
ール樹脂を９５５から６０４０の割合で、好ましくは、
８５：１５で混ぜ板状の金型に入れて２〜１０Ｉｌｌｌ
Ｉの厚みの板状にし５〜１０ｋｇ／ｃｍ’の圧力にて１
５０〜２００８Ｃで硬化反応させ、それをグイサーで立
方体に切断する。

また、直径が２〜１ｏｓ１１の円形で深さが２〜１０鍋
−の円柱状の金型に混合した樹脂を入れ、同様の方法で
、球状フェノール樹脂を複数回集合させた多孔性ベレッ
トを作る。

この様にして成形されたフェノール樹脂の球状粒子成形
物を望ましくは、５００〜７００℃で真空中望ましくは
、１Ｏ−１〜Ｉ　Ｏ−”Ｉ’ｏｒｒの雰囲気中で焼成す
ることにより空隙率が３０〜５０％の多孔性球状粒子集
合炭素を得ることが出来る。

空気中に放置した時ｌＯ％程度の水分を保持することが
あるので吸着を行う前に２００℃にて乾燥することが望
ましい。

〔実施例〕

本発明を実施例により更に具体的に説明する。

実施例１ 硬化反応か充分行われていないフェノール樹脂の平均粒
径０．０３開の球状粒子（ユニデカ（株）製ユニペック
スＬＪＡ）を長さ１１０ｍｍ、幅６０ｍｍ。

厚み１５１の金型に６０ｇｒ入れ、圧力３００ｇｒ／ｃ
ｍ”で加圧し、１５０℃で５０分間放置した所、空隙率
３０％の多孔性成形体を得た。これをカッターで８＋＋
＋ｍ角の正立方形に切断し、真空炉で１ＯＴｏｒｒにし
て７００℃にて焼成した。この様にして出来た多数の球
状粒子による多孔性カーホンのベレットをｆｏＯＴｏｒ
ｒの炭酸ガス中に放置した所２ＯＮｃｃとすぐれた吸着
性能を示した。

実施例２ 硬化反応か完全に行われたフェノール樹脂の平均粒径０
．０２ｍｍの球状粒子（ユニデカ（株）社製ユニヘソク
スＣ）を８５％硬化反応が充分行われていないフェノー
ル樹脂（ユニデカ（株）社製ユニペックスＵＡ）を、充
分に混合して、その混合物を直径５ｍｍ深さＩＯ＋ｌ１
ｍの穴を多数あけた金型に入れ圧力１０　ｋｇ／ｃ＋ａ
”で加圧し、１５０℃で５０分間放置した所、空隙率４
０％のフェノール樹脂の多孔性成形体を得た。これを真
空炉で６００℃にて焼成した。この様にして出来た多数
の球状粒子による多孔性炭素のベレットを２００Ｔｏｒ
ｒのメタンガス中に放置した所、２５　Ｎｃｃ／ｇｒ吸
着した。

これを２０ｃｍの径のタンクの中にＩｋｇ入れ風量２、
ＯＮｍ’／分で流した所、とびちることはなかった。

比較例１ 硬化反応が充分行われていないフェノール樹脂の平均粒
径０　、３　ｍ＋ａの球状粒子（ユニデカ（株）製ユニ
ヘツクスＵＡ）を実施例１と同様の方法で多数の球状粒
子を集合した多孔性カーボンのベレットをｌ　００　Ｔ
ｏｒｒの炭酸ガス中に放置した所０２Ｎｃｃ／ｇｒと僅
かしか吸着しなかった。

比較例２ 熱硬化が完全に行われた０、０３ｍｍの平均粒径をしつ
フェノール樹脂の球状粒子を真空炉で６００°Ｃにて焼
成した。これを２０ｃｍの径のタンクの中に１ｋｇ入れ
風量２０ＮＩＩ１３／分で流した所、舞い上りフィルタ
ーが必要であった。

〔発明の効果〕

本発明のカーボンベレットは球状粒子が集合して出来た
ものであるため、空隙がなめらかで形状が揃い、圧力損
失が少なく炭素粒子か０．２ｍｍ以下と非常に小さいの
で大きな表面積を有し、気体の吸着能に優れる。又粒子
単体でなく、集合体となっているので気体ｆｉｌ’ｌが
大きくなっても飛散することなくフィルターを必要とし
ない。

特許出願人　大和田カーボン工業株式会社代　理　人　
弁理士　青山葆　（ほか２名）手続補正書 平成 ２年 ６　Ｊ−］　２７　ａ 平１及 ２年 特許願 第１２７７０／１号 ２、発ＩＰ＋の名称 多孔性カーボンベレット 補正をする名 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．平均粒子径０．２ｍｍ以下のフェノール樹脂製球状
   粒子を互いに表面で接するように結着して形成された底
   面積１〜１００ｍｍ＾２、および高さ２〜１０ｍｍを有
   する立体成形物または直径２〜１０ｍｍの球状成形物を
   ４００〜１，２００℃で焼成して得られる多孔性カーボ
   ンペレット。