JPS5930647B2 - 活性炭の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、活性炭の製造に関するものであり、更に詳し
くは、アクリルニトリル重合体又はアクリルニトリル系
共重合体からなる繊維を原料として用い、これを２００
〜３００°Ｃの温度にて緊張下で充分に耐炎化して耐炎
化繊維を製造し、これを織物又は不織布とした後、水蒸
気にて賦活処理し、優れた吸着能を有しかつ、取扱性に
富んだ形態を有する活性炭の一種である織物又は不織布
活性炭の製造法に関するものである。

従来より活性炭は水処理、溶剤回収、空気清浄化、触媒
担体管種々の用途に用いられているが、最近公害防止用
としてその用途は大きく伸びつつある。

従来活性炭は吸着材として粒状、粉状の形状で利用され
て来たが、その使用性、加工性等の面から見ると満足す
べきものでなく、その方面から応用の範囲も狭くなって
いた。

それらを改良するため活性炭をガラス繊維に織り込んだ
り、ポリマーに練り込み混合紡糸したり、又パルプ等と
一緒に抄紙したりして応用面を広げようという行き方も
あるが、これらは活性炭の脱落など活性炭本来の吸着能
を減じたり、種々の問題があり、有効に利用するまでに
到っていない現状である。

ここにおいて、本発明者等はかかる実情に鑑みて鋭意研
究した結果、吸着能を最大に発揮させ、かつ取扱性も向
上させた織物、不織布の活性炭が有利に得られることを
見い出したものである。

本発明の主たる目的は取扱い性と優れた織物、不織布活
性炭を製造することにある。

更にはアクリロニトリル重合体又はアクリロニトリル系
共重合体から成る繊維を緊張下２００〜３００℃にて酸
素結合量１２％以上となるよう充分に耐炎化して耐炎化
繊維を作り次いでこれを織物、不織布に成形した後、水
蒸気賦活処理を行って、優れた吸着能を有し且つ使用性
、加工性に富んだ活性炭を有利に製造することにある。

かくの如き本発明に従って得られた活性炭は吸着面では
本発明者等が既に日化会（Ｓ５０春大会）等に発表して
いる様に特にメルカプタン類、二酸化イオウ等に対して
、市販の活性炭に比べ特異な吸着能を有し、公害防止等
に対して有効である。

又機能面では取扱性、加工性、形態保持性に優れ、その
形態の多様性から従来の活性炭にない応用面が開は得る
。

本発明を更に詳しく説明すると、本発明に用いられる原
料はアクリロニトリル重合体又はアクリロニトリルを主
成分とするアクリロニトリル系共重合体からなる繊維が
用いられる・。

アク一口ニトリルを主成分とするアクリル系共重合体と
はアクリロニトリル６０％以上を含みかつ少なくともア
クニロニｌ−ＩＪルと共重合可能なエチレン系不飽和化
合物との共重合体をいう。

エチレン系不飽和化合物とは例えばアクリル酸又はメタ
アクリル酸及びその誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、酢酸ビニル、アクリルアミド類、メタアクリロニト
リル、アリル又はメタアリルスルホン酸塩、エチレンス
ルホン酸塩等を称する。

これらの繊維を緊張下２００〜３００°Ｃに於いて酸性
ガス雰囲気中で１〜１０時間処理する。

２００℃以下で処理すると十分に耐炎化されず又３００
℃以上では耐炎化が急速に進み十分に均一な耐炎化が出
来ず、活性炭としての性能が劣ったものしか出来ない。

緊張は繊維のその温度における自由収縮率の５０〜９０
％の収縮を与え得る張力下で行うことが好ましい。

自由収縮下（無張力）で耐炎化処理をすると耐炎化繊維
の繊維強度が低く、織物、不織布に加工することができ
ない。

一方、定長もしくはそれ以上の張力を与えると加工性は
あるが繊維構造が緻密となるため賦活工程で水蒸気との
反応が悪くなり吸着能力が低く、又得られた繊維の強度
が低く取扱性も充分でない。

耐炎化処理の程度は酸素結合量が出来るだけ高い方が性
能の優れた活性炭を得ることができ、酸素結合量は１２
％（重量）以上が好ましい。

例えば酸素結合量と繊維状活性炭の比表面積及びベンゼ
ン吸着量との関係について示すと次の通りである。

ただし、上記表は、アクリロニトリル９２チ、アクリル
酸メチル８チの共重合体フィラメント（１，２デニール
、１０００フィラメント束）を空気中、表中の条件で緊
張下（自由収縮に対する収縮７５％）にて、時間を変え
て耐炎化処理し、酸素結合量を調整した。

このフィラメントを平織（目付４５０ｇ／ｍ２）とし次
いで水蒸気中９５０℃にて１０分間賦活したときのもの
について示した。

尚酸素結合量の飽和量は、アクリロニトリル１００％の
繊維で２３〜２４％、一般のアクリロニトリル系繊維で
２１〜２４％である。

繊維状活性炭は種々の形態で使用し得るが織物、不織布
とする場合アクリロニトリル重合体又はアクリロニ）
ＩＪル系共重合体からなる繊維を出発物質とする繊維状
活性炭にあっては耐炎化後賦活前にこれらに加工するこ
とが必要である。

繊維状活性炭の織物、不織布の構造体とする場合、■原
糸−構造体化−耐炎化一賦活、■原糸−耐炎化−賦活一
構造体化、等の方法が考えられる。

しかし、■の方法は、レーヨン、ノボラック系、ピッチ
系等の繊維を出発物質とする場合は採用され得るが、ア
クリロニトリルの重合体又は共重合体からの繊維を出発
物質とした場合、耐炎化工程で繊維密度が高いため、燃
焼し或は収縮により形態保持性が悪く、又これらを防止
しようとする耐炎化に長時間を要し、装置上の問題も考
慮されなければならなくなる。

これは、レーヨン・ノーボラック系等は耐炎化工程での
反応熱量が小さいのに対しアクリロニトリルの重合体又
共重合体の場合反応熱量が大きいためである。

一方■の方法では、賦活後の繊維が紡績できず又粉末化
し易いため加工することも困難で、得られた不織布等の
強度も低い。

従ってアクリロニトリル重合体又は共重合体からなる繊
維を出発物質として織物、不織布の繊維構造体状活性炭
を得る場合、耐炎化繊維を織物、不織布の構造体としな
ければならない。

ここで不織布とは、ニードルパンチ等によって得たフェ
ルト状物をいい又織物は耐炎化繊維を紡績糸として後又
はフィラメントから直接織られた織物である。

耐炎化繊維の織物、不織布は７００°Ｃ〜１０００℃好
ましくは８００〜９００℃にて水蒸気中で加熱すること
により賦活処理が行なわれる。

７００℃以下の温度では十分に賦活が進ます又１０００
℃より高い温度では水蒸気の拡散速度に影響が出て活性
炭として吸着能及び繊維構造体としての強度が下りすぎ
て形態保持性が低下して好ましくない。

賦活時間は過賦活にならぬ限り収率が低下するに従って
吸着能は向上するが、形態保持力は収率が減少するに従
って下がってくるので目的とする性能から賦活条件を設
定することが必要である。

一般に１０分〜２００分の範囲で賦活は行なわれる。

このようにして得られた活性炭は取扱いの大きさに応じ
て加工され通常の活性炭の用途に向けることが出来る。

その性能は吸着能は十分であり、又取扱い性加工性も良
好で工業的に優れた活性炭が得ることが出来た。

次に実施例に基き、本発明を説明する。

実施例 １ アクリロニトリル９７チ及びアクリル酸メチル３係から
なる繊維を空気中２６０℃の温度にて２時間緊張下（自
由収縮に対する収縮率８０％）加熱して耐炎化処理した
。

この耐炎性繊維の酸素結合量は１．２優である。

この繊維をニードルパンチにて５００ｍ１Ｘ ５００ｍ
ｍの大きさ目付２７０ｇ／ｍ２の不織布を作った。

ＪＩＳ Ｌ−１０８５に準じて測定された不織布強度
は２．８ｋｙ／ｃｒｒＬであった。

これを外熱式ロークリキルンにて８００°Ｃの温度で１
２０分間水蒸気量１．５ｇ／分の割合に供給して賦活処
理した。

この賦活物の収率は３０％で、表面積１２３０ｍ２／
ｇであった。

又この不織布は目付１００ ｇ／ｍ２で強度は８０ｇ／
ｃｆｒＬであツタ。

このものをＪ Ｉ Ｓ −に−１４７０に準じて、ベン
ゼン吸着量を測定した所吸着量５６係で非常に吸着能が
良いことが判った。

又メチルメルカプタンを吸着させた所その吸着量は３６
８％であった。

ブチルメルカプクンにおいても２６６％の吸着量を示し
た。

比較例 （イ）アクリロニトリル９０チ、アクリル酸メチル１０
チからなる繊維を５１ｍｍにカットし、ニードルパンチ
にて目付２５０ｇ／ｍ２の不織布を作った。

この物を空気中２５０°Ｃにて２時間耐炎化処理に供し
たが、処理待収縮し燃焼した。

（ロ）（イ）で用いた不織布を空気中２３０℃にて１１
時間処理し、耐炎化したが耐炎化時収縮が起り形状が歪
んだ。

実施例 ２ アクリロニトリル９０係、アクリル酸メチル１．０係か
ら成る繊維を空気中２５０℃の温度にて７時間緊張下（
自由収縮に対する収縮率７０係）加熱して耐炎化した。

このときの酸素結合量は１６％であった。

この繊維を３２番双糸とし５００ｍｍＸ５００ｍｍの大
きさの目付５４０／ｍ２の平織として実施例１に準じて
賦活した。

かくしてこの賦活物の収縮は３２％で表面積１０８０
ｍ２／ ｇであった。

又この活性炭織物の目付は１２０ ｇ／ｍ２、強度５．
９ ｋｇ／ ２．５ ｃｌｒＬであった。

このものは同様にベンゼン吸着量を測定した所４８％で
非常に吸着能が優れていることが判った。

又、このものの水銀の吸着を測定した所８６０μｇ／ｇ
の吸着量を示した。

比較例 （イ）上記繊維を５０番双糸の紡績糸として平織にした
。

この織物（目付２３ｏｇ／ｍ２）を空気中２５０°Ｃの
温度で耐炎化したが発熱のため燃焼した。

（ロ）（イ）と同様の織物を２３０℃にて１２時間耐炎
化した。

たて、よこ共に約３０係の収縮があり形態が歪んだ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アクリロニトリル重合体又はアクリロニトリル系共
   重合体からなる繊維を２００℃〜３００℃にて緊張上酸
   素結合量が１２％以上となるまで充分に耐炎化したのち
   不織布又は織物に加工し、次いで水蒸気中で賦活するこ
   とを特徴とする織物又は不織布活性炭の製造法。