JPH0672066B2 - 多孔質炭素粒の製造方法 - Google Patents
多孔質炭素粒の製造方法Info
- Publication number
- JPH0672066B2 JPH0672066B2 JP1237668A JP23766889A JPH0672066B2 JP H0672066 B2 JPH0672066 B2 JP H0672066B2 JP 1237668 A JP1237668 A JP 1237668A JP 23766889 A JP23766889 A JP 23766889A JP H0672066 B2 JPH0672066 B2 JP H0672066B2
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- Japan
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- resin
- binder
- carbonizing
- pulp
- porous carbon
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、触媒担体、土壌改良材などとして好適な球形
ペレット状の多孔質炭素粒を製造する方法に関する。
ペレット状の多孔質炭素粒を製造する方法に関する。
多孔質炭素粒としては、断熱材を目的としてカーボンブ
ラックペレットの表層部にガラス状カーボンを形成被着
した構造のものが本出願人により開発されている。（特
開昭63-190767号公報）。この種カーボンブラック系の
多孔質炭素粒に形成される細孔分布の状態、細孔容積、
比表面積などの特性は、基材として用いるカーボンブラ
ックの粒子径およびストラクチャーのグレードに大きく
依存する。例えば、粒組織の平均細孔半径についてみる
と、ストラクチャーの指標となるDBP吸油量のレベルが
同等のカーボンブラックの場合には粒子径の大きさに応
じてかなり正確に変動する。しかし、粒子径150〜3000
Å、DBP吸油量60〜200ml/100gの特性をもつ通常品種の
カーボンブラックを基材としたときの平均細孔半径は、
0.01〜0.1μｍという極めてミクロな範囲内でしか変動
しない。
ラックペレットの表層部にガラス状カーボンを形成被着
した構造のものが本出願人により開発されている。（特
開昭63-190767号公報）。この種カーボンブラック系の
多孔質炭素粒に形成される細孔分布の状態、細孔容積、
比表面積などの特性は、基材として用いるカーボンブラ
ックの粒子径およびストラクチャーのグレードに大きく
依存する。例えば、粒組織の平均細孔半径についてみる
と、ストラクチャーの指標となるDBP吸油量のレベルが
同等のカーボンブラックの場合には粒子径の大きさに応
じてかなり正確に変動する。しかし、粒子径150〜3000
Å、DBP吸油量60〜200ml/100gの特性をもつ通常品種の
カーボンブラックを基材としたときの平均細孔半径は、
0.01〜0.1μｍという極めてミクロな範囲内でしか変動
しない。
上記のような理由で、カーボンブラック単味を基材とし
て形成される多孔質炭素粒は、幅広い細孔分布が要求さ
れる触媒担体や土壌改良材等に対して適用することがで
きない問題点があった。
て形成される多孔質炭素粒は、幅広い細孔分布が要求さ
れる触媒担体や土壌改良材等に対して適用することがで
きない問題点があった。
したがって、本発明の目的は、カーボンブラックを原料
成分として0.01〜100μｍ範囲の広い細孔分布を備え、
優れた嵩密度と細孔容積特性を有する多孔質炭素粒の製
造方法を提供するところにある。
成分として0.01〜100μｍ範囲の広い細孔分布を備え、
優れた嵩密度と細孔容積特性を有する多孔質炭素粒の製
造方法を提供するところにある。
上記の目的を達成するための本発明による多孔質炭素粒
の製造方法は、木材パルプを炭化性樹脂溶液中で解繊・
乾燥したパルプ成分とカーボンブラックとを配合し、熱
可塑性樹脂からなる熱揮散性バインダーと熱硬化性樹脂
またはタール・ピッチからなる炭化性バインダーを混合
した溶液もしくはエマルジョンを造粒媒体として転動造
粒化し、造粒ペレットの表面を前記炭化性バインダーと
同種の樹脂で被覆処理したのち焼成炭化することを構成
上の特徴とするものである。
の製造方法は、木材パルプを炭化性樹脂溶液中で解繊・
乾燥したパルプ成分とカーボンブラックとを配合し、熱
可塑性樹脂からなる熱揮散性バインダーと熱硬化性樹脂
またはタール・ピッチからなる炭化性バインダーを混合
した溶液もしくはエマルジョンを造粒媒体として転動造
粒化し、造粒ペレットの表面を前記炭化性バインダーと
同種の樹脂で被覆処理したのち焼成炭化することを構成
上の特徴とするものである。
本発明に用いる木材パルプの種類としては、溶解パル
プ、あるいはサルファイドパルプ、クラフトパルプ、セ
ミケミカルパルプ、ケミグラウンドパルプ、サーモメカ
ニカルパルプ、リファイナリーグラウンドパルプ、砕木
パルプ、そのほか藁、麻等のパルプを含む各種の製紙パ
ルプを挙げることができるが、特に不純物含有量が少な
く強度の高い長繊維質のクラフトパルプが効果的に使用
される。これら木材パルプは、まず炭化性樹脂溶液中で
ジューサーミキサーのような回転カッターを有する攪拌
装置で解繊処理し、濾過、乾燥して炭化性樹脂が付着し
た解繊パルプ成分を作製する。炭化性樹脂溶液にはフラ
ン系樹脂を有機溶媒に溶解した溶液などの適用も可能で
あるが、濃度管理および取扱の容易なフェノール樹脂の
水溶液を用いることが望ましい。
プ、あるいはサルファイドパルプ、クラフトパルプ、セ
ミケミカルパルプ、ケミグラウンドパルプ、サーモメカ
ニカルパルプ、リファイナリーグラウンドパルプ、砕木
パルプ、そのほか藁、麻等のパルプを含む各種の製紙パ
ルプを挙げることができるが、特に不純物含有量が少な
く強度の高い長繊維質のクラフトパルプが効果的に使用
される。これら木材パルプは、まず炭化性樹脂溶液中で
ジューサーミキサーのような回転カッターを有する攪拌
装置で解繊処理し、濾過、乾燥して炭化性樹脂が付着し
た解繊パルプ成分を作製する。炭化性樹脂溶液にはフラ
ン系樹脂を有機溶媒に溶解した溶液などの適用も可能で
あるが、濃度管理および取扱の容易なフェノール樹脂の
水溶液を用いることが望ましい。
カーボンブラックの適用品種には特に限定を受けること
はなく、通常のファーネスブラック、サーマルブラッ
ク、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレン
ブラックなどから目的とする細孔径の形成に適合する粒
子径およびストラクチャーを備えるものを選択使用す
る。
はなく、通常のファーネスブラック、サーマルブラッ
ク、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレン
ブラックなどから目的とする細孔径の形成に適合する粒
子径およびストラクチャーを備えるものを選択使用す
る。
パルプ成分とカーボンブラックの混合割合は、目的とす
る細孔分布、細孔容積、比表面積などを配慮して定めら
れるが、重量比(P/CB)として10:90〜80:20、特に20:80
〜70:30の範囲に設定することが好適である。この範囲
を越えるパルプ成分の配合は焼成炭化後における組織の
強度低下を招き、またカーボンブラックが前記範囲を上
廻る場合には粒強度は上昇するものの、パルプ添加によ
るマクロ細孔の形成が減殺される。
る細孔分布、細孔容積、比表面積などを配慮して定めら
れるが、重量比(P/CB)として10:90〜80:20、特に20:80
〜70:30の範囲に設定することが好適である。この範囲
を越えるパルプ成分の配合は焼成炭化後における組織の
強度低下を招き、またカーボンブラックが前記範囲を上
廻る場合には粒強度は上昇するものの、パルプ添加によ
るマクロ細孔の形成が減殺される。
ついで、パルプ成分とカーボンブラックの配合物は、カ
ーボンブラックのペレット化に常用されているようなピ
ン型造粒機を用いて小球形に転動造粒される。この際、
造粒媒体として熱可塑性樹脂からなる熱揮散性バインダ
ーと熱硬化性樹脂またはタール・ピッチからなる炭化性
バインダーを混合した溶液もしくはエマルジョンを使用
する。
ーボンブラックのペレット化に常用されているようなピ
ン型造粒機を用いて小球形に転動造粒される。この際、
造粒媒体として熱可塑性樹脂からなる熱揮散性バインダ
ーと熱硬化性樹脂またはタール・ピッチからなる炭化性
バインダーを混合した溶液もしくはエマルジョンを使用
する。
熱可塑性樹脂からなる熱揮散性バインダーとは、後工程
の焼成炭化段階で成分の大部分が分解散失する性質の粘
結材で、樹脂の種類としてはポリビニルアルコール、ポ
リスチレンなどが該当するが本発明の目的にはポリビニ
ルアルコールが効果的に用いられる。
の焼成炭化段階で成分の大部分が分解散失する性質の粘
結材で、樹脂の種類としてはポリビニルアルコール、ポ
リスチレンなどが該当するが本発明の目的にはポリビニ
ルアルコールが効果的に用いられる。
また、炭化性バインダーとは後工程の焼成段階で成分の
大部分が炭化残留する性質の粘結材で、フェノール系あ
るいはフラン系の熱硬化性樹脂またはタール・ピッチが
使用される。
大部分が炭化残留する性質の粘結材で、フェノール系あ
るいはフラン系の熱硬化性樹脂またはタール・ピッチが
使用される。
これら熱揮散性バインダーと炭化性バインダーの混合比
率は目的とする細孔組織に応じて適宜に設定されるが、
パルプ成分とカーボンブラックの総量に対するバインダ
ー全体の樹脂分としては40重量％以下になるように量設
定することが良好であり、これ以上の添加は円滑な細孔
形成に対して弊害となる。
率は目的とする細孔組織に応じて適宜に設定されるが、
パルプ成分とカーボンブラックの総量に対するバインダ
ー全体の樹脂分としては40重量％以下になるように量設
定することが良好であり、これ以上の添加は円滑な細孔
形成に対して弊害となる。
得られた造粒ペレットは乾燥したのち、前記炭化性バイ
ンダーと同種のフェノール系またはフラン系樹脂で被覆
処理を施す。この表面被覆処理は、例えばフェノール樹
脂あるいはフラン樹脂の溶液をカラムに充填した造粒ペ
レット層に散布流下するか、回転円筒管中で造粒ペレッ
トを転動させながら同樹脂溶液を噴霧したのち、加熱硬
化する方法でおこなうことができる。
ンダーと同種のフェノール系またはフラン系樹脂で被覆
処理を施す。この表面被覆処理は、例えばフェノール樹
脂あるいはフラン樹脂の溶液をカラムに充填した造粒ペ
レット層に散布流下するか、回転円筒管中で造粒ペレッ
トを転動させながら同樹脂溶液を噴霧したのち、加熱硬
化する方法でおこなうことができる。
このようにして表面被覆処理された造粒ペレットは、最
終的に非酸化性雰囲気中で700℃以上の温度条件により
焼成して熱揮散性樹脂成分を揮散させるとともに炭化性
樹脂成分を炭化させることにより本発明の多孔質炭素粒
が製造される。
終的に非酸化性雰囲気中で700℃以上の温度条件により
焼成して熱揮散性樹脂成分を揮散させるとともに炭化性
樹脂成分を炭化させることにより本発明の多孔質炭素粒
が製造される。
上記の工程で原材料として配合したパルプ成分は、造粒
段階においてカーボンブラック中に均一に分散して繊維
質骨格を組織し、焼成段階において一部は揮散してポア
形成に寄与し、残部はそのまま炭化して粒強度の保持に
機能する。
段階においてカーボンブラック中に均一に分散して繊維
質骨格を組織し、焼成段階において一部は揮散してポア
形成に寄与し、残部はそのまま炭化して粒強度の保持に
機能する。
また、造粒媒体となるバインダーのうち熱揮散性樹脂成
分は、造粒過程において共用する炭化性バインダーとと
もに賦形化を助け、焼成段階では揮散して主にマクロな
細孔を形成する作用をなす。一方、炭化性バインダーを
構成する熱硬化性樹脂は、そのまま炭化残留して強固な
粒組織を形成するために機能する。
分は、造粒過程において共用する炭化性バインダーとと
もに賦形化を助け、焼成段階では揮散して主にマクロな
細孔を形成する作用をなす。一方、炭化性バインダーを
構成する熱硬化性樹脂は、そのまま炭化残留して強固な
粒組織を形成するために機能する。
さらに造粒ペレットを被覆した炭化性樹脂は炭化して極
めて強固、平滑な表面層を形成し、カーボンブラック成
分の飛散を防止すると共に、真球形となってハンドリン
グに要求される良好な転流動性を与える。
めて強固、平滑な表面層を形成し、カーボンブラック成
分の飛散を防止すると共に、真球形となってハンドリン
グに要求される良好な転流動性を与える。
このような機能が複合かつ相乗的に作用して、カーボン
ブラック構造の有する0.01〜0.1μｍ範囲のミクロ細孔
から100μｍ単位のマクロ細孔に至る広い細孔分布を有
し、低嵩密度、高細孔容積、高比表面積および優れた強
度特性を具備する多孔質炭素粒を製造することが可能と
なる。
ブラック構造の有する0.01〜0.1μｍ範囲のミクロ細孔
から100μｍ単位のマクロ細孔に至る広い細孔分布を有
し、低嵩密度、高細孔容積、高比表面積および優れた強
度特性を具備する多孔質炭素粒を製造することが可能と
なる。
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
実施例１〜５、比較例 木材パルプ(LBKP)を10％濃度のフェノール樹脂〔住友デ
ュレズ（株）製、“スミライトレジンPR-50781"〕水溶
液とともにジューサーミキサーに投入し、攪拌して解繊
したのち濾過処理した。これを170℃で乾燥後、再びジ
ューサーミキサーに入れて乾式攪拌して十分に解繊し
た。
ュレズ（株）製、“スミライトレジンPR-50781"〕水溶
液とともにジューサーミキサーに投入し、攪拌して解繊
したのち濾過処理した。これを170℃で乾燥後、再びジ
ューサーミキサーに入れて乾式攪拌して十分に解繊し
た。
解繊したパルプ成分と、平均粒子径38nm、よう素吸着量
53mg/g、DBP吸油量133ml/100gの特性を有するMAF級ファ
ーネスブラックCB〔東海カーボン（株）製、“シースト
116"〕を表１に示す割合で秤量した。
53mg/g、DBP吸油量133ml/100gの特性を有するMAF級ファ
ーネスブラックCB〔東海カーボン（株）製、“シースト
116"〕を表１に示す割合で秤量した。
上記パルプ成分とカーボンブラックを、その総量に対
し、10重量％（樹脂分）に相当する熱揮散性バインダー
となるポリビニルアルコール〔関東化学（株）製、分子
量2700、ケイ化度78〜82モル％〕７％溶液と、同10％
（樹脂分）に相当する量の炭化性バインダーとなるフェ
ノール樹脂〔住友デュレズ（株）製、“スミライトレジ
ンPR-5078"〕水溶液を混合した造粒媒体と共にピン型造
粒機に入れて造粒し、粒径１〜2mmのものを分級採取し
て170℃で乾燥した。
し、10重量％（樹脂分）に相当する熱揮散性バインダー
となるポリビニルアルコール〔関東化学（株）製、分子
量2700、ケイ化度78〜82モル％〕７％溶液と、同10％
（樹脂分）に相当する量の炭化性バインダーとなるフェ
ノール樹脂〔住友デュレズ（株）製、“スミライトレジ
ンPR-5078"〕水溶液を混合した造粒媒体と共にピン型造
粒機に入れて造粒し、粒径１〜2mmのものを分級採取し
て170℃で乾燥した。
造粒ペレットを回転ドラムに移し、10rpmで回転させな
がら炭化性バインダーと同一フェノール樹脂の20％水溶
液を噴霧して表面を均等に湿潤させた。ついで、表面の
樹脂を200℃の温度で加熱硬化してのち、窒素ガス雰囲
気に保持された焼成炉で1000℃の温度で焼成炭化した。
がら炭化性バインダーと同一フェノール樹脂の20％水溶
液を噴霧して表面を均等に湿潤させた。ついで、表面の
樹脂を200℃の温度で加熱硬化してのち、窒素ガス雰囲
気に保持された焼成炉で1000℃の温度で焼成炭化した。
このようにして得られた多孔質炭素粒の各種特性を測定
し、その値を表２に示した。
し、その値を表２に示した。
表１の結果から、樹脂処理後の解繊パルプを配合した実
施例による多孔質炭素粒は比較例に比べ、嵩比重、比表
面積、細孔容積などの多孔組織特性が全て改善されてお
り、また熱伝導率も有意に減少していることが認められ
る。なお、実施例の強度特性は比較例より若干低下傾向
にある。この程度の強度低下は実用上問題はないが、パ
ルプ配合比が90の実施例５の場合には強度不足が顕著と
なった。
施例による多孔質炭素粒は比較例に比べ、嵩比重、比表
面積、細孔容積などの多孔組織特性が全て改善されてお
り、また熱伝導率も有意に減少していることが認められ
る。なお、実施例の強度特性は比較例より若干低下傾向
にある。この程度の強度低下は実用上問題はないが、パ
ルプ配合比が90の実施例５の場合には強度不足が顕著と
なった。
以上のとおり、本発明に従えば広範囲の多孔分布を有
し、低密度、高比表面積、高細孔容積の組織でありなが
ら優れた粒強度を兼ね備えた高性能の多孔質炭素質粒を
製造することができる。したがって、特に幅広い細孔分
布性状が要求される触媒担体、土壌改良材等の用途分野
に有用性が期待される。
し、低密度、高比表面積、高細孔容積の組織でありなが
ら優れた粒強度を兼ね備えた高性能の多孔質炭素質粒を
製造することができる。したがって、特に幅広い細孔分
布性状が要求される触媒担体、土壌改良材等の用途分野
に有用性が期待される。
Claims (2)
- 【請求項１】木材パルプを炭化性樹脂溶液中で解繊、乾
燥したパルプ成分とカーボンブラックとを配合し、熱可
塑性樹脂からなる熱揮散性バインダーと熱硬化性樹脂ま
たはタール・ピッチからなる炭化性バインダーを混合し
た溶液もしくはエマルジョンを造粒媒体として転動造粒
化し、造粒ペレットの表面を前記炭化性バインダーと同
種の樹脂で被覆処理したのち焼成炭化することを特徴と
する多孔質炭素粒の製造方法。 - 【請求項２】炭化性樹脂溶液がフェノール樹脂水溶液、
熱揮散性バインダーを構成する熱可塑性樹脂がポリビニ
ルアルコール、そして炭化性バインダーを構成する熱硬
化性樹脂がフェノール樹脂またはフラン樹脂である請求
項１記載の多孔質炭素粒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237668A JPH0672066B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 多孔質炭素粒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237668A JPH0672066B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 多孔質炭素粒の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03103375A JPH03103375A (ja) | 1991-04-30 |
| JPH0672066B2 true JPH0672066B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=17018737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1237668A Expired - Lifetime JPH0672066B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 多孔質炭素粒の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672066B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210036147A (ko) * | 2019-09-25 | 2021-04-02 | 대우조선해양 주식회사 | 저마찰형 방오도료 조성물 및 이를 이용하여 형성된 방오 도막 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100440592B1 (ko) * | 2001-06-08 | 2004-07-15 | 이화형 | 열경화성수지의 식물섬유질 섬유상 요소 침투에 의한 형압성형 제품의 다공질탄소재료 제조 방법 |
| JP5543139B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2014-07-09 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム組成物の製造方法 |
| JP5254889B2 (ja) * | 2009-06-19 | 2013-08-07 | タイガースポリマー株式会社 | カーボンブラック含有高導電性フッ素ゴム組成物 |
| JP2024031288A (ja) * | 2022-08-26 | 2024-03-07 | ウエノテックス株式会社 | 多孔質炭素材およびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441296A (en) * | 1977-09-07 | 1979-04-02 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Production of porous carbon particles |
| JPS57145017A (en) * | 1981-02-26 | 1982-09-07 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Preparation of porous carbonaceous particle |
| JPS6112918A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-21 | Oji Paper Co Ltd | 多孔質炭素板の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP1237668A patent/JPH0672066B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210036147A (ko) * | 2019-09-25 | 2021-04-02 | 대우조선해양 주식회사 | 저마찰형 방오도료 조성물 및 이를 이용하여 형성된 방오 도막 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03103375A (ja) | 1991-04-30 |
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