JPH07187634A

JPH07187634A - 活性炭及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07187634A
Application number: JP5330158A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Tonoki; 健之外木; Tatsuya Uchida; 達也内田; Masayuki Amano; 雅之天野
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【目的】フェノール樹脂を原料として、４００℃以上
の温度で炭化するだけで得られる活性炭。【構成】フェノール樹脂ワニスをシート状繊維基材に
含浸乾燥してプリプレグとし、このプリプレグを４００
℃以上の温度で焙焼炭化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェノール樹脂を原料
とする活性炭及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】活性炭は、おがくず、草炭、ヤシ殻、石
炭、ピッチ、加熱により炭化する合成樹脂、繊維等を炭
化し、水蒸気等で賦活して製造されている。

【０００３】原料を炭化する方法には、掘込堆積法、鉄
製移動窯のような回分式、内燃式流動層型、ロータリー
キルンのような連続式があり、前者は、安価に処理で
き、後者は制御が一定にでき品質の揃ったものを得るこ
とができる。炭化温度は、６００〜７００℃であり、炭
化した後ガス賦活法により賦活し、粉砕、洗浄、ふるい
分け等による精製、整粒を行っている。さらに、微粉化
し、２次造粒を行い、表面積と空隙率をあげることもあ
る。

【０００４】加熱により炭化する合成樹脂としては、フ
ェノール樹脂がある。フェノール樹脂を原料とする活性
炭は、樹脂に定量の硬化剤等を配合して所定の形状を有
する型に注入し、加熱硬化させた後炭化するか、又は、
樹脂を発泡硬化させて後、５００℃以上の温度で炭化、
賦活して、粉砕している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、原料
を炭化した後に賦活工程を必要とするため、製造コスト
が高くなるという課題があった。本発明はこのような点
に鑑みてなされたもので、フェノール樹脂を４００℃以
上の温度で炭化させるだけで製造できる活性炭とその製
造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、フェノール樹
脂とシート状繊維基材とからなるプリプレグを４００℃
以上に焙焼してなる活性炭である。

【０００７】シート状繊維基材としては、リンター紙、
クラフト紙、リンター紙とクラフト紙の混抄紙等紙基材
が好ましい。又これらの紙基材は、未晒紙でも良く、樹
脂を浸透する紙基材であれば問題ない。厚みについても
樹脂ワニスが浸透すれば、厚くても良い。紙基材のほ
か、化学繊維、ガラス繊維、天然繊維のクロスやマット
も使用できる。

【０００８】本発明の活性炭は、フェノール樹脂ワニス
をシート状繊維基材に含浸乾燥してプリプレグとし、こ
のプリプレグを４００℃以上の温度で炭化させることに
よって製造される。

【０００９】基材として、紙を用い、水溶性のフェノー
ル樹脂を予め５〜２５％含浸させることにより、フェノ
ール樹脂がより紙基材内に深く浸透し、焙焼により深度
の深い空隙を得ることができる。樹脂量は少なくても、
吸着の効果はあるが１０〜２０％がさらに好ましい。尿
素、メラミン樹脂等を水溶性の樹脂に混合して紙基材に
含浸すると、炭化したときに亀裂発生をを促進し、空隙
率が向上する。紙以外の繊維基材については、繊維とフ
ェノール樹脂との密着を向上させるため、界面活性剤で
処理することにより、より強固な立体構造を得て、空隙
率の高い活性炭が得られる。

【００１０】プリプレグ１枚でも問題はないが、プリプ
レグを、５〜１０枚積層して厚みが１．０〜２．０ｍｍ
の積層板とすると後の処理が容易になる。成形条件はフ
ェノール樹脂が硬化すればよく、成形温度、時間の制約
はない。積層するとき、表面が平滑になるのを避けるた
め、凹凸を付与したフィルムを重ね、加熱加圧して積層
板とし、フィルムを剥離した後、４００℃以上の温度で
炭化させる。

【００１１】フィルムとしては、銅箔、アルミ箔、トリ
アセテートフィルム、ポリエステルフィルム、テトラフ
ィルム等が使用できる。

【００１２】フェノール樹脂は、ノボラック樹脂、レゾ
ール樹脂いずれでもよい。又桐油、キシレン樹脂、クレ
ゾール樹脂、エポキシ樹脂等で変性した樹脂であっても
よい。繊維基材に含浸する樹脂量は、固形付着量で５〜
８０重量％であればよい。付着量が多いときは、密度の
低い基材を選択する。樹脂ワニスを繊維基材に含浸する
ときに注意しなければならないのは、粘度であり、基材
に浸透できる粘度である必要がある。そのため、フェノ
ール樹脂を溶剤で希釈し、シート状繊維基材に浸透でき
る粘度に調整して使用される。使用される溶剤は単に希
釈の目的であるため、安価なトルエン、メタノール、ア
セトン、水等が好ましい。用途によってはメチレングリ
コール、メチルエチルケトン、２−メトキシエタノール
等も使用できる。

【００１３】又フェノール樹脂にハロゲン化化合物を添
加すると、ハロゲン化合物が３００〜４００℃において
分解してガス化するため、樹脂の内部に亀裂及び空隙を
形成し、空隙率の高い活性炭を製造することができる。

【００１４】ハロゲン化合物としては、塩化パラフィ
ン、テトラブロムビスフェノールＡ、デカブロムビスフ
ェノールＡ、ポリブロムビフェニルエーテル等の化合物
が使用できる。これらのハロゲン化合物はフェノール樹
脂より低い温度で分解するため焙焼時にガス化して活性
炭内部には残らない。

【００１５】焙焼温度は４００℃以上が好ましい。４０
０℃以下でも炭化するが２次的な賦活工程が必要であま
り適しない。焙焼温度の上限は、１３００℃が限度で、
あまり高温であると炭素が燃焼してしまい、活性炭の収
量がさがってしまう。最適温度としては５００〜７００
℃である。又焙焼時に空気の供給を調整し、必要によっ
ては蒸気を供給しつつ焙焼することにより、空隙率がよ
り向上する。

【００１６】焙焼時に、窒素ガスまたは薬液を供給する
ことにより緻密な活性炭が得られるが、コスト高とな
る。

【００１７】プリプレグを炭化した後、さらに賦活して
もよい。窒素ガス、水蒸気等供給下に温度５００〜７０
０℃ですることにより賦活され、より吸着力の高い活性
炭が得られる。

【００１８】

【作用】基材の繊維を核としてフェノール樹脂が含浸さ
れ、硬化炭化するため、シート状繊維基材の骨格を残し
て炭化する。そして、炭化するときにフェノール樹脂か
ら発生する揮発成分により樹脂に亀裂が入り、内部に空
隙を残す。

【００１９】

【実施例】

実施例１フェノール１モルに対し１．０モルのホルマリンを加え
て溶解後、パラトルエンスルホン酸を触媒として１００
℃で反応させて、更に濃縮、脱水し、樹脂中の未反応
物、水分を除去してノボラックフェノール樹脂を得た。
その樹脂をアセトンで溶解して樹脂分５０％（重量％
以下同じ）の樹脂ワニスとし、これにヘキサメチレンテ
トラミンを１０％添加した。次に厚さ０．２５ｍｍのク
ラフト紙に樹脂分６０％になるように塗布含浸し、乾燥
し、紙基材フェノール樹脂プリプレグを得た。これらを
適当の寸法に裁断し焙焼炉で５５０℃で１５分焙焼し
た。得られた活性炭は、フレーク状であり、ＪＩＳＫ１
４７４にしたがって測定した充填密度は、０．１２０ｇ
／ｍｌ、ＢＥＴ法（Ｎ₂ 換算法）による比表面積は、１
００２ｍ² ／ｇであった。また１００ｐｐｍのフェノー
ル水溶液に投入し、３０分後の吸着量は８９．０であっ
た。なお、市販の粒状ヤシ殻活性炭の充填密度は、０．
４３０ｇ／ｍｌ、比表面積は、８７５ｍ² ／ｇ、フェノ
ール吸着量は７８．５であった。

【００２０】実施例２フェノール１モルに対し２．０モルのホルマリンを加え
て溶解後、アンモニアを触媒として９０℃で反応させ、
濃縮、脱水し、樹脂中の未反応物、水分を除去した。こ
れに、トルエンとメタノールの混合溶剤を加え、樹脂分
６０％のレゾールフェノール樹脂ワニスとした。これを
厚さ０．３ｍｍのリンタ−紙に樹脂量５０％になるよう
に塗布含浸し、乾燥し、紙基材フェノール樹脂プリプレ
グを得た。これらを適当の寸法に裁断し焙焼炉で水蒸気
と共に５５０℃で３０分焙焼した。得られた活性炭は、
フレーク状であり、充填密度は、０．１１５ｇ／ｍｌ、
比表面積は、１２５９ｍ² ／ｇ、フェノール吸着量は９
４．７であった。

【００２１】実施例３厚さ０．２５ｍｍのクラフト紙に予め水溶性レゾール樹
脂を１２％塗布含浸し乾燥させた後、実施例１でえたノ
ボラック樹脂ワニスを、樹脂分全量が５０％になるよう
に、塗布含浸し、乾燥した。得られたプリプレグを適当
な大きさに裁断し焙焼炉で５５０℃で２０分焙焼した。
得られた活性炭は、フレーク状であり、充填密度は、
０．１２５ｇ／ｍｌ、比表面積は、１１０１ｍ² ／ｇ、
フェノール吸着量は９２．１であった。

【００２２】実施例４実施例２で得られたプリプレグ４枚を重ね、両側に表面
をマット処理したポリエステルフィルムを配置し、鏡板
で挟んで平板用積層プレスで圧力３．９２ＭＰａ、１７
０℃で６０分間加熱し、フィルムを剥がして、厚さ０．
８ｍｍの積層板を得た。この積層板を１０ｍｍ×５０ｍ
ｍ幅に切断した後、焙焼炉で５５０℃で３０分間水蒸気
を供給しつつ焙焼した。得られた活性炭は、フレーク状
大であり、充填密度は、０．２５０ｇ／ｍｌ、比表面積
は、１４０８ｍ² ／ｇ、フェノール吸着量は９７．６で
あった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の活性炭は空隙率が高く、吸着性
能に優れているため、空気の清浄化及び水処理等の用途
等に広範囲な吸着活性炭として利用出来る。特に本発明
の活性炭はシート状基材を使用しているので、多種の形
状活性炭が出来るため処理装置に設置する場合の自由度
がある。

【００２４】本発明の活性炭は、シート状基材の繊維が
そのまま形成されているため表面の凹凸が大きく活性炭
として空隙率の高い物が得られる。さらにプリプレグの
裁断及び切断が自由な寸法が取れるため細い紐状や形の
違うフレーク状とすることができ、プリプレグを２次加
工しハニカム状にすることも、粉砕して微粉化すること
もも可能であり、広範囲な用途が期待できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール樹脂とシート状繊維基材とか
らなるプリプレグを４００℃以上に焙焼してなる活性
炭。
【請求項２】フェノール樹脂ワニスをシート状繊維基
材に含浸乾燥してプリプレグとし、このプリプレグを４
００℃以上の温度で炭化させることを特徴とする活性炭
の製造方法。
【請求項３】シート状紙基材に、水溶性フェノール樹
脂を予め５〜２５％塗布乾燥し、その後フェノール樹脂
ワニスを含浸することを特徴とする請求項２記載の活性
炭の製造方法。
【請求項４】プリプレグの表面に凹凸を付与したフィ
ルムを重ね、加熱加圧して積層板とし、フィルムを剥離
した後、４００℃以上の温度で炭化させることを特徴と
する活性炭の製造方法。