JPH11217278A - 活性炭素多孔体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高比表面積の活性炭素多孔体を、容
易に高収率で得ることのできる製造方法の提供を目的と
する。 【構成】本発明に係る活性炭素多孔体は、ノボラック型
フェノール樹脂を主原料として得られた発泡体を、炭化
賦活することにより得られるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明により得られる活性炭素多
孔体が利用される分野としては、従来よりヤシ殻活性炭
や活性炭素繊維が使用されている、浄水および水処理、
ガス吸着、溶剤回収等の分野があげられる。

【従来の技術】従来より活性炭素材料としては、粉末石
炭や木炭、木材、果実殻（ヤシ殻、クルミ殻）等を原料
として得られる粉状活性炭、粒状活性炭、ピッチ、ポリ
アクリロニトリル、フェノール樹脂から製造される繊維
を原料として得られる活性炭素繊維等があげられる。こ
れらは薬品により、または水蒸気、燃焼ガス等を用いた
公知の賦活方法により得られるものである。

【従来技術の問題点】粉末石炭や木炭、木材、果実殻
（ヤシ殻、クルミ殻）等から製造される粉状、粒状活性
炭は、その原料の安さから安価に製造可能であるが、比
表面積が６００〜１０００ｍ²／ｇと低いものしか得ら
れないという問題があった。一方、ピッチ、ポリアクリ
ロニトリル、フェノール樹脂を原料とする活性炭素繊維
は比表面積が２５００ｍ²／ｇ位までの高性能のものが
得られるが、活性炭素繊維の前駆体である繊維を得るた
めには、原料の調製、紡糸の工程が必要となり、さらに
ピッチ，ポリアクリロニトリルの場合は不融化処理、と
多くの工程が必要となる。よってその製品は高価になら
ざるをえないという問題があった。

【発明が解決しようとしている課題】本発明は以上に示
した問題点に着目し、吸着性能、ハンドリング性に優れ
た活性炭素多孔体を、容易にかつ経済的に得ることにつ
いて検討した結果、得られたものである。すなわち、ノ
ボラック型フェノール樹脂発泡体を、活性炭素多孔体の
出発原料として用いることにより、所定の形状を有し、
ハンドリング性に優れた高比表面積の活性炭素多孔体が
容易に高収率で得られることを見いだし、本発明に至っ
たものである。さらに本発明は、従来市場で断熱，耐熱
材料として使われているノボラック型フェノール樹脂発
泡体とハニカムコア、ロールコア、コルゲートコア等の
補強用各種コア材とを組み合わせた複合成形物にも適用
することが出来る。更にはこの複合成形物の端材、廃棄
材の処分方法として用いることも可能であり、資源の有
効利用の観点からも有意義なものである。

【課題を解決するための手段】本発明で示す通り、ノボ
ラック型フェノール樹脂発泡体を活性炭素材料を得るた
めの出発原料として用いれば、炭化時の熱分解ガスの抜
けが容易であること、また賦活時において発泡体内部へ
の賦活ガスの拡散が可能であり、賦活ガスの接触面積を
広く取ることが出来、かつ効果的に作用するために、高
収率で高比表面積の活性炭素多孔体が得られるのであ
る。さらには、発泡体という構造のため、炭化時の収縮
による応力をうまく吸収することが可能であり、反りや
割れが少なく、炭化賦活前の形状をそのまま縮小した形
で活性炭素多孔体を得ることが可能である。すなわち活
性炭素多孔体を使用する際に必要となる種々の形状のも
のが、容易に得られることになる。以下に本発明を詳細
に説明する。本発明に使用されるノボラック型フェノー
ル樹脂とは、公知の通り、フェノール類とアルデヒド類
とを酸性触媒の存在下で反応させることにより得られる
ものである。フェノール類としては、フェノール、クレ
ゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコールなどが
用いられ、これらを単独もしくは２種以上混合しても用
いることができる。アルデヒド類としては、ホルムアル
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が
用いられ、これらを単独もしくは２種以上混合しても利
用することができる。酸性触媒としては、シュウ酸、パ
ラトルエンスルホン酸、クエン酸、等の有機酸や、塩
酸，硫酸等の無機酸が用いられる。本発明に用いられる
発泡剤は、パラトルエンスルホニルヒドラジド、アゾジ
カルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミ
ン、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジ
ド、パラトルエンスルホニルアセトンヒドラゾーン等の
加熱により分解を起こしガスを発生するタイプのものが
用いられる。また、必要に応じて、発泡時の泡の状態を
整えるため、整泡剤として界面活性剤をあらかじめノボ
ラック型フェノール樹脂中に混合しておく方法もとるこ
とが出来る。発泡体を得る方法としては、ノボラック型
フェノール樹脂、ヘキサメチレンテトラミン、発泡剤を
所定の割合で粉砕機にかけ、平均粒径約５０μｍの粉状
とする。また、このとき各成分が均一に混合されるよう
にする。こうして得たノボラック型フェノール樹脂組成
物を所定の型枠中に均一に散布し、１４０〜２００℃に
保たれたオーブン中、もしくは熱プレス等により、十分
な発泡、硬化が得られるまでの間熱処理することによ
り、ノボラック型フェノール樹脂発泡体を得る。つぎ
に、このノボラック型フェノール樹脂発泡体から活性炭
素多孔体を得る方法としては、常法通り窒素またはアル
ゴンガスのような不活性ガス通気中で、少なくとも８０
０℃以上の温度、好ましくは８５０〜１０００℃の温度
に加熱して水蒸気、二酸化炭素、燃焼ガス、空気等の酸
化性ガスによる賦活を行った後、再び不活性ガスに切り
替え冷却を行えば良い。このときの温度、酸化性ガス通
気速度、通気量を調節することにより、比表面積のコン
トロールが可能である。他に、簡易的な炭化賦活方法と
して、サンプルをコークス、粉炭、もみ殻等の非酸化物
で覆い、適度な量の酸化性ガスが存在する環境下で加熱
を行う方法がある。また、発泡体の熱分解により発生し
たガスを排気するための排気管だけを設けた半密閉容器
を炉として用いることにより、適度な量の酸化性ガスが
存在する環境下で加熱を行う方法も採ることが出来る。

【実施例】以下に実施例を示す。本発明は下記の実施例
に限定されるものではない。 ［実施例１］フェノールとホルマリンをシュウ酸触媒の
存在下で反応することにより得られた軟化点８８℃のブ
ロック状ノボラック型フェノール樹脂１００重量部、ヘ
キサメチレンテトラミン１０重量部、発泡剤アゾジカル
ボンアミド７重量部を粉砕機にて粉砕を行い、各成分を
均一に混合することにより、ノボラック樹脂組成物を得
た。この時の粒度は１０〜７０μｍであった。次にこの
ノボラック樹脂組成物を２０×１０×５ｃｍの型枠中に
均一に５５ｇ散布し、熱板温度１６０℃の成形プレスに
て、４分間熱処理することにより発泡体を得た。得られ
た発泡体の密度は０．０５ｇ／ｃｍ³であった。この発
泡体を電気管状炉に入れ、窒素通気のもと、昇温速度５
℃／ｍｉｎで９００℃まで昇温後、水蒸気を管状炉中に
導入し、９００℃で３０分間保持した後、窒素ガスのみ
を通気しながら冷却を行い、活性炭素多孔体を得た。 ［実施例２］実施例１の方法により得られた発泡体を電
気管状炉に入れ、窒素通気のもと昇温速度５℃／ｍｉｎ
で９００℃まで昇温後、水蒸気を管状炉中に導入し、９
００℃で５０分間保持した後、窒素ガスのみを通気しな
がら冷却を行い、活性炭素多孔体を得た。 ［実施例３］実施例１の方法により得られた発泡体を磁
性容器中に入れ、回りをコークスで覆い、マッフル炉中
にて昇温速度５℃／ｍｉｎで９００℃まで昇温後、４０
分間保持した後、冷却を行い、活性炭素多孔体を得た。 ［比較例１］実施例１で使用したノボラック型フェノー
ル樹脂１００重量部、ヘキサメチレンテトラミン１０重
量部を粉砕機にて粉砕を行い、各成分を均一に混合する
ことによりノボラック樹脂組成物を得た。次にこのノボ
ラック樹脂組成物を１０×１０×０．５ｃｍの金型中に
６５ｇ入れ、熱板温度１６０℃の成形プレスにて徐々に
加圧、途中ガス抜きを繰り返すことにより、密度１．２
７ｇ／ｃｍ³の、硬化したフェノール樹脂板を得た。こ
のフェノール樹脂板を電気管状炉に入れ、実施例１と同
じ条件で炭化賦活を行い、活性炭素板を得た。 ［比較例２］ヤシ殻（平均粒径：３．６ｍｍ）を電気管
状炉に入れ、窒素通気のもと、昇温速度５℃／ｍｉｎで
９００℃まで昇温後、水蒸気を管状炉中に導入し、９０
０℃で３０分間保持した後、窒素ガスのみを通気しなが
ら冷却を行い、活性炭を得た。上述した実施例１乃至３
及び比較例１乃至２により得られた活性炭素材料の比表
面積をマイクロメリティクス社製流動式比表面積自動測
定装置により測定した結果と収率、及び外観について表
−１に示した。

【表１】

【発明の効果】本発明によれば、実施例の結果から明ら
かな様に、高比表面積の活性炭素多孔体を、容易に高収
率で得ることが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 広伸 群馬県高崎市宿大類町700番地 群栄化学 工業株式会社内 (72)発明者 遠藤 伸将 群馬県高崎市宿大類町700番地 群栄化学 工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェノール樹脂発泡体を炭化、賦活化する
   ことにより得られる活性炭素多孔体の製造方法。
2. 【請求項２】フェノール樹脂発泡体がノボラック型フェ
   ノール樹脂を主原料として得られた発泡体である請求項
   １記載の製造方法。
3. 【請求項３】フェノール樹脂発泡体が、ハニカムコアの
   セル内にフェノール樹脂発泡体が充填されているハニカ
   ム複合成形物である請求項１記載の製造方法。