JPH0559620A - 繊維直径が大きな活性炭繊維及びその製造方法 - Google Patents
繊維直径が大きな活性炭繊維及びその製造方法Info
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- JPH0559620A JPH0559620A JP3214981A JP21498191A JPH0559620A JP H0559620 A JPH0559620 A JP H0559620A JP 3214981 A JP3214981 A JP 3214981A JP 21498191 A JP21498191 A JP 21498191A JP H0559620 A JPH0559620 A JP H0559620A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】吸着能力に優れ、繊維直径が大きな活性炭繊維
を提供すること。 【構成】本発明の活性炭繊維は、比表面積が５００ｍ2
／ｇ以上であり、且つ単糸直径が２０μｍ以上であるこ
とを特徴とする活性炭繊維である。該活性炭繊維は、石
油系又は石炭系重質油を原料とするピッチを溶融紡糸し
て嵩が１０〜２５ｋｇ／ｍ3 の繊維シートとし、引き続
き該シートを不融化した後、賦活処理することにより製
造される。
を提供すること。 【構成】本発明の活性炭繊維は、比表面積が５００ｍ2
／ｇ以上であり、且つ単糸直径が２０μｍ以上であるこ
とを特徴とする活性炭繊維である。該活性炭繊維は、石
油系又は石炭系重質油を原料とするピッチを溶融紡糸し
て嵩が１０〜２５ｋｇ／ｍ3 の繊維シートとし、引き続
き該シートを不融化した後、賦活処理することにより製
造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維直径が大きな活性
炭繊維及びその製造方法に関する。
炭繊維及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】従来、活性炭繊維としては、セ
ルローズ系繊維、アクリル系繊維、特殊フェノール樹脂
系繊維、ピッチ系繊維等が知られている。これら活性炭
繊維は、原料前駆体を酸化性雰囲気下で熱処理して耐熱
安定化繊維に転化させる耐熱化工程（耐炎化工程又は不
融化工程）と耐熱安定化繊維から活性炭繊維を得る賦活
処理工程とを経て製造されている。賦活処理工程は、活
性炭繊維の吸脱着性発現に直接係わる重要な工程であ
り、この賦活処理により繊維表面に吸着配座となるミク
ロ・ボイドが生成することになる。上記活性炭繊維にお
いては、その吸着効率を向上させる目的で吸着材自体の
吸着能力の向上と共に、一定通気抵抗下での単位容積当
たりの吸着材充填量（充填度）を増大させる必要があ
る。即ち、できるだけ大きな直径を有する活性炭繊維を
用いることが要求される。これに対し、繊維直径の小さ
いものを使用した場合には充填度は高くできるが通気性
が低下してしまい、結果的に吸着量の向上は図れず、吸
着材として実用することができなくなる。
ルローズ系繊維、アクリル系繊維、特殊フェノール樹脂
系繊維、ピッチ系繊維等が知られている。これら活性炭
繊維は、原料前駆体を酸化性雰囲気下で熱処理して耐熱
安定化繊維に転化させる耐熱化工程（耐炎化工程又は不
融化工程）と耐熱安定化繊維から活性炭繊維を得る賦活
処理工程とを経て製造されている。賦活処理工程は、活
性炭繊維の吸脱着性発現に直接係わる重要な工程であ
り、この賦活処理により繊維表面に吸着配座となるミク
ロ・ボイドが生成することになる。上記活性炭繊維にお
いては、その吸着効率を向上させる目的で吸着材自体の
吸着能力の向上と共に、一定通気抵抗下での単位容積当
たりの吸着材充填量（充填度）を増大させる必要があ
る。即ち、できるだけ大きな直径を有する活性炭繊維を
用いることが要求される。これに対し、繊維直径の小さ
いものを使用した場合には充填度は高くできるが通気性
が低下してしまい、結果的に吸着量の向上は図れず、吸
着材として実用することができなくなる。
【０００３】また、一般に上記賦活処理においては、時
間の経過に伴い、繊維の比表面積を増大させる程、繊維
重量や繊維直径が減少する。例えば、もとの直径が２０
μｍのピッチ繊維から活性炭繊維を製造する場合、ＢＥ
Ｔ比表面積が７００ｍ2 ／ｇのものを得ようとすると最
終製品の繊維直径は１８μｍとなるのに対し、上記比表
面積が２０００ｍ2 ／ｇになるまで処理すると繊維直径
は１２μｍと大幅に縮小してしまう。
間の経過に伴い、繊維の比表面積を増大させる程、繊維
重量や繊維直径が減少する。例えば、もとの直径が２０
μｍのピッチ繊維から活性炭繊維を製造する場合、ＢＥ
Ｔ比表面積が７００ｍ2 ／ｇのものを得ようとすると最
終製品の繊維直径は１８μｍとなるのに対し、上記比表
面積が２０００ｍ2 ／ｇになるまで処理すると繊維直径
は１２μｍと大幅に縮小してしまう。
【０００４】従って、大径の活性炭繊維を製造するため
には、原料前駆体の繊維直径がそれだけ大きなピッチ繊
維が必要になる。また前記各種の活性炭繊維の中でもセ
ルローズ系繊維、アクリル系繊維及びフェノール樹脂系
繊維は、ピッチ系繊維に比し、賦活処理工程での繊維重
量や繊維直径の減少が大きいので、これらの原料前駆体
の繊維直径は特に大きなものが要求される。
には、原料前駆体の繊維直径がそれだけ大きなピッチ繊
維が必要になる。また前記各種の活性炭繊維の中でもセ
ルローズ系繊維、アクリル系繊維及びフェノール樹脂系
繊維は、ピッチ系繊維に比し、賦活処理工程での繊維重
量や繊維直径の減少が大きいので、これらの原料前駆体
の繊維直径は特に大きなものが要求される。
【０００５】しかしながら、従来の各種活性炭繊維は、
紡糸後巻取り一旦繊維やシートの巻物とし、該巻物を解
除しながら不融化、賦活して製造されているが、巻物と
した場合には巻の中心部と外周部での嵩密度や曲率に大
きな差が生じるために不融時に予想以上に大きなトラブ
ルが発生する。つまり、特にピッチ系繊維の場合には、
繊維直径が大きくなる程脆くなるため、ピッチ系繊維の
折損が発生したり粉状になったりするのが避けられず、
それ故に不融時に該繊維が燃焼したり、或いは逆に不融
化が不充分で耐熱性が付与できなくなる。
紡糸後巻取り一旦繊維やシートの巻物とし、該巻物を解
除しながら不融化、賦活して製造されているが、巻物と
した場合には巻の中心部と外周部での嵩密度や曲率に大
きな差が生じるために不融時に予想以上に大きなトラブ
ルが発生する。つまり、特にピッチ系繊維の場合には、
繊維直径が大きくなる程脆くなるため、ピッチ系繊維の
折損が発生したり粉状になったりするのが避けられず、
それ故に不融時に該繊維が燃焼したり、或いは逆に不融
化が不充分で耐熱性が付与できなくなる。
【０００６】このように従来の活性炭繊維では、ピッチ
系繊維の場合でも比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以上と比較
的大きくする場合には、繊維直径が精々１８μｍ程度の
ものが製造されるに止まり、それ故に繊維直径が２０μ
ｍ以上という大径の活性炭繊維を製造することは困難乃
至不可能である。
系繊維の場合でも比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以上と比較
的大きくする場合には、繊維直径が精々１８μｍ程度の
ものが製造されるに止まり、それ故に繊維直径が２０μ
ｍ以上という大径の活性炭繊維を製造することは困難乃
至不可能である。
【０００７】以上の見地より現在では従来の活性炭の吸
着能力を維持しつつ、大きな繊維直径を有する活性炭繊
維の開発が切望されている。
着能力を維持しつつ、大きな繊維直径を有する活性炭繊
維の開発が切望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、優れた
吸着能力を保持し且つ繊維直径が大きな活性炭繊維、即
ち比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以上であり、且つ繊維直径
が２０μｍ以上である活性炭繊維を提供することにあ
る。
吸着能力を保持し且つ繊維直径が大きな活性炭繊維、即
ち比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以上であり、且つ繊維直径
が２０μｍ以上である活性炭繊維を提供することにあ
る。
【０００９】本発明者らは、上記問題点に鑑み鋭意研究
を重ねた結果、一定通気抵抗下では繊維直径が大きい
程、充填率ひいては吸着能力を高めることができるとい
う見地に基づき、吸着能力を損うことなく繊維直径２０
μｍ以上の活性炭繊維を製造する方法について検討した
結果、ピッチの溶融紡糸後に得られる特定の嵩密度を有
するシートから活性炭繊維を製造した場合には一定通気
抵抗下での充填度に優れた活性炭繊維が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。
を重ねた結果、一定通気抵抗下では繊維直径が大きい
程、充填率ひいては吸着能力を高めることができるとい
う見地に基づき、吸着能力を損うことなく繊維直径２０
μｍ以上の活性炭繊維を製造する方法について検討した
結果、ピッチの溶融紡糸後に得られる特定の嵩密度を有
するシートから活性炭繊維を製造した場合には一定通気
抵抗下での充填度に優れた活性炭繊維が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】即ち、本発明は、ＢＥＴ比表面積が５００
ｍ2 ／ｇ以上であり、且つ繊維直径が２０μｍ以上であ
ることを特徴とする活性炭繊維及びその製造方法に係る
ものである。尚、本明細書において繊維直径とは１００
本の繊維をランダムに採取し、各々の単糸直径の平均値
を意味する。
ｍ2 ／ｇ以上であり、且つ繊維直径が２０μｍ以上であ
ることを特徴とする活性炭繊維及びその製造方法に係る
ものである。尚、本明細書において繊維直径とは１００
本の繊維をランダムに採取し、各々の単糸直径の平均値
を意味する。
【００１１】本発明の活性炭繊維は、ＢＥＴ比表面積が
５００ｍ2 ／ｇ以上で、且つ繊維直径が２０μｍ以上で
あることを必須とする。上記比表面積は５００ｍ2 ／ｇ
以上であればその上限に制限はないが、コスト上５００
〜２５００ｍ2 ／ｇとするのが好ましい。同様に繊維直
径も２０μｍ以上であれば特に限定されないが、その直
径が大きすぎると前述のトラブル発生原因となり易いの
で２７μｍ以下とするのが良い。
５００ｍ2 ／ｇ以上で、且つ繊維直径が２０μｍ以上で
あることを必須とする。上記比表面積は５００ｍ2 ／ｇ
以上であればその上限に制限はないが、コスト上５００
〜２５００ｍ2 ／ｇとするのが好ましい。同様に繊維直
径も２０μｍ以上であれば特に限定されないが、その直
径が大きすぎると前述のトラブル発生原因となり易いの
で２７μｍ以下とするのが良い。
【００１２】本発明の活性炭繊維の製造方法としては、
石油系又は石炭系重質油を原料とするピッチから製造さ
れる。次いで、斯かるピッチを溶融紡糸して、嵩が１０
〜２５ｋｇ／ｍ3 の繊維シートとすることが必須であ
る。上記繊維シートの嵩密度が１０ｋｇ／ｍ3 を下回る
と、不融時にシートの変形が発生し易くなり、不融化の
不均斉が発生し、一方逆に嵩密度が２５ｋｇ／ｍ3 を上
回ると、通気性が悪くなり繊維間融着や燃焼が発生し易
くなるという問題が生ずる。溶融紡糸に際しては、従来
公知の溶融紡糸条件を広く適用できる。例えば紡糸温度
は３００〜３８０℃程度とするのが良く、また紡糸速度
は５００〜４０００ｍ／分程度とするのがよい。繊維シ
ートの嵩密度は、溶融紡糸時の糸条の牽引に適用される
例えば吸引ガンとシート形成装置との距離を変更するこ
とにより任意の嵩高に調整することができる。
石油系又は石炭系重質油を原料とするピッチから製造さ
れる。次いで、斯かるピッチを溶融紡糸して、嵩が１０
〜２５ｋｇ／ｍ3 の繊維シートとすることが必須であ
る。上記繊維シートの嵩密度が１０ｋｇ／ｍ3 を下回る
と、不融時にシートの変形が発生し易くなり、不融化の
不均斉が発生し、一方逆に嵩密度が２５ｋｇ／ｍ3 を上
回ると、通気性が悪くなり繊維間融着や燃焼が発生し易
くなるという問題が生ずる。溶融紡糸に際しては、従来
公知の溶融紡糸条件を広く適用できる。例えば紡糸温度
は３００〜３８０℃程度とするのが良く、また紡糸速度
は５００〜４０００ｍ／分程度とするのがよい。繊維シ
ートの嵩密度は、溶融紡糸時の糸条の牽引に適用される
例えば吸引ガンとシート形成装置との距離を変更するこ
とにより任意の嵩高に調整することができる。
【００１３】次に、上記で得られた繊維シートを捲取す
ることなく、直ちに不融化した後、賦活処理する。不融
化処理及び賦活処理の条件は、特に制限されるものでは
なく、従来のそれらの条件を広く採用することができ
る。
ることなく、直ちに不融化した後、賦活処理する。不融
化処理及び賦活処理の条件は、特に制限されるものでは
なく、従来のそれらの条件を広く採用することができ
る。
【００１４】本発明で得られる活性炭繊維の使用に際し
ては、種々の形態で用いることが可能であるが、特に吸
着材として充填筒等の各種容器に充填して用いる場合に
は、一定の通気抵抗下において優れた効果を発揮する。
上記の通気抵抗は通常２００mmAq程度以下で用いること
が実用上好ましい。
ては、種々の形態で用いることが可能であるが、特に吸
着材として充填筒等の各種容器に充填して用いる場合に
は、一定の通気抵抗下において優れた効果を発揮する。
上記の通気抵抗は通常２００mmAq程度以下で用いること
が実用上好ましい。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、従来では製造すること
が困難乃至不可能であった繊維直径が大きく且つ吸着能
の優れた活性炭繊維、即ち比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以
上であり、且つ繊維直径が２０μｍ以上である活性炭繊
維が提供できる。この活性炭繊維は充填性に優れ、一定
通気抵抗下での吸着能力を向上することができる。ま
た、一定の吸着能力での通気抵抗を小さくできるので、
装置騒音の低減や製品のコンパクト化が可能となる。
が困難乃至不可能であった繊維直径が大きく且つ吸着能
の優れた活性炭繊維、即ち比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以
上であり、且つ繊維直径が２０μｍ以上である活性炭繊
維が提供できる。この活性炭繊維は充填性に優れ、一定
通気抵抗下での吸着能力を向上することができる。ま
た、一定の吸着能力での通気抵抗を小さくできるので、
装置騒音の低減や製品のコンパクト化が可能となる。
【００１６】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明瞭にする。
ころをより一層明瞭にする。
【００１７】尚、本発明における各物性は以下の方法に
より測定した。
より測定した。
【００１８】１）比表面積…カンタクローメ(QUANTA CH
ROME)社製のカンタソーブ(QUANTASORB) 装置を用い、液
体窒素温度での窒素ガス吸着等温線、いわゆるＢＥＴ１
点法により測定を行なった。
ROME)社製のカンタソーブ(QUANTASORB) 装置を用い、液
体窒素温度での窒素ガス吸着等温線、いわゆるＢＥＴ１
点法により測定を行なった。
【００１９】２）嵩密度…不融化処理前のピッチシート
高さをシート幅（Ｗcm）方向の４点で測り、その平均値
（Ｈcm）、総吐出量（Ｇ g/min）及びシート速度（Ｓ g
/min）を用いて下式により求めた。
高さをシート幅（Ｗcm）方向の４点で測り、その平均値
（Ｈcm）、総吐出量（Ｇ g/min）及びシート速度（Ｓ g
/min）を用いて下式により求めた。
【００２０】 嵩密度（kg/m3 ）＝（１０００×Ｇ）／（Ｓ×Ｗ×Ｇ） 実施例１ メトラー測定法による軟化点（ＳＰ）２８０℃の石炭系
ピッチを図１に示すような紡糸装置（紡糸錘２錘）を用
い、紡糸温度３２５℃、紡糸口金吐出孔径０．４mm、口
金当たりの孔数１３０孔の条件下で吐出させ、紡糸速度
を変えながら繊維直径を変更し、さらにシート形成装置
（シート幅８０cm）と牽引装置との距離を変えて（０．
５〜２．５ｍ）シートの嵩を変更し、シート目付量６２
５g/ｍ2 と一定になるようにシート速度を一定（４０cm
/min）にし、２４時間連続して紡糸に引き続き不融化処
理（２００℃から４００℃になるまで処理）を行ない、
表１に示すような不融化ピッチ繊維シート（試料No１〜
10）を得た。尚、表１中の不融操業性は、○はトラブル
発生なし、×はシートでの繊維間融着や着火が発生して
２４時間連続して操業することが不可能なものをそれぞ
れ示す。
ピッチを図１に示すような紡糸装置（紡糸錘２錘）を用
い、紡糸温度３２５℃、紡糸口金吐出孔径０．４mm、口
金当たりの孔数１３０孔の条件下で吐出させ、紡糸速度
を変えながら繊維直径を変更し、さらにシート形成装置
（シート幅８０cm）と牽引装置との距離を変えて（０．
５〜２．５ｍ）シートの嵩を変更し、シート目付量６２
５g/ｍ2 と一定になるようにシート速度を一定（４０cm
/min）にし、２４時間連続して紡糸に引き続き不融化処
理（２００℃から４００℃になるまで処理）を行ない、
表１に示すような不融化ピッチ繊維シート（試料No１〜
10）を得た。尚、表１中の不融操業性は、○はトラブル
発生なし、×はシートでの繊維間融着や着火が発生して
２４時間連続して操業することが不可能なものをそれぞ
れ示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１の結果より、シート嵩が本発明範囲よ
り小さい試料No１及び２、並びにシート嵩が大きすぎる
試料No９及び10は不融時にシートが着火したり、繊維間
が融着して連続操業が不可能であった。
り小さい試料No１及び２、並びにシート嵩が大きすぎる
試料No９及び10は不融時にシートが着火したり、繊維間
が融着して連続操業が不可能であった。
【００２３】次いで、不融操業性が良好であった試料No
３〜８の不融化ピッチ繊維シートを賦活化処理（水蒸気
下９４０℃）し、比表面積がほぼ同じ活性炭繊維（試料
No11〜16）をそれぞれ得た。その結果を表２に示す。
尚、表２中の試料No17は上記試料No７を用いて８７０℃
で賦活温度した以外はその他の試料と同様にして得られ
たものである。
３〜８の不融化ピッチ繊維シートを賦活化処理（水蒸気
下９４０℃）し、比表面積がほぼ同じ活性炭繊維（試料
No11〜16）をそれぞれ得た。その結果を表２に示す。
尚、表２中の試料No17は上記試料No７を用いて８７０℃
で賦活温度した以外はその他の試料と同様にして得られ
たものである。
【００２４】次いで、得られた各試料を水分率４〜５wt
％となるように調湿し、これを直管部の直径が６０mm、
充填可能長さ５０mmの充填筒に、風速０．７ｍ／分流通
下で２００mmAqの圧力損失となるように充填したときの
充填重量と充填重量比を測定した。その結果を表２に示
す。
％となるように調湿し、これを直管部の直径が６０mm、
充填可能長さ５０mmの充填筒に、風速０．７ｍ／分流通
下で２００mmAqの圧力損失となるように充填したときの
充填重量と充填重量比を測定した。その結果を表２に示
す。
【００２５】
【表２】
【００２６】表２より、繊維直径が２０μｍに満たない
試料No11〜13のものに比して、繊維直径が２０μｍ且つ
比表面積が５００ｍ2 ／ｇである本発明の試料No14〜17
の活性炭繊維では同一の通気抵抗下における充填重量を
大きくすることができ、結果として単位容積当たりの吸
着量を増加させることができる。
試料No11〜13のものに比して、繊維直径が２０μｍ且つ
比表面積が５００ｍ2 ／ｇである本発明の試料No14〜17
の活性炭繊維では同一の通気抵抗下における充填重量を
大きくすることができ、結果として単位容積当たりの吸
着量を増加させることができる。
【図１】実施例１で用いられる紡糸装置の概要を示す図
面である。
面である。
Ｐ…溶融ピッチ Ｙ…糸条 １…ノズル口金 ２…冷却装置 ３…吸引ガン ４…隔離壁 ５…空気供給口 ６…調整弁 ７…紡糸冷却室 ８…連結部 ９…開繊筒 １０…シート保持用金網 １１…吸引容器部 １２…誘導ダクト Ｓ…ピッチ繊維シート
Claims (2)
- 【請求項１】ＢＥＴ比表面積が５００ｍ2 ／ｇ以上であ
り、且つ繊維直径が２０μｍ以上であることを特徴とす
る活性炭繊維。 - 【請求項２】石油系又は石炭系重質油を原料とするピッ
チを溶融紡糸して嵩が１０〜２５ｋｇ／ｍ3 のピッチ繊
維シートとし、引き続き該シートを不融化した後、賦活
処理することを特徴とする請求項１記載の活性炭繊維の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3214981A JPH0559620A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 繊維直径が大きな活性炭繊維及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3214981A JPH0559620A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 繊維直径が大きな活性炭繊維及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559620A true JPH0559620A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16664743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3214981A Pending JPH0559620A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 繊維直径が大きな活性炭繊維及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0559620A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03153515A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-01 | Kawasaki Steel Corp | 束状繊維塊活性炭およびその製造方法 |
| JPH0489370A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-23 | Kawasaki Steel Corp | 多孔質炭素材及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3214981A patent/JPH0559620A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03153515A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-01 | Kawasaki Steel Corp | 束状繊維塊活性炭およびその製造方法 |
| JPH0489370A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-23 | Kawasaki Steel Corp | 多孔質炭素材及びその製造方法 |
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